(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ部と、
前記インバータ部により駆動されて冷却対象物を冷却するためのモータと、
冷却温度を検出する温度センサと、
前記インバータ部を起動または停止させるための起動／停止指令、及び、前記冷却温度を目標温度に一致させるためのモータ速度指令、を生成して前記インバータ部に出力する制御手段と、
を備えた冷却装置において、
前記制御手段は、
異常発生を確認した時に、前記モータ速度指令に従って前記インバータ部を動作させる速度制御モードと、前記起動／停止指令に従って前記インバータ部を起動または停止させる起動／停止モードと、を切り替えるための動作モード切替指令を生成して前記インバータ部に出力する機能を備え、
前記動作モード切替指令の存在時に、前記冷却温度が目標温度より第１の設定値を超えて上昇しておらず前記目標温度より第２の設定値を超えて低下した場合は、前記起動／停止指令を停止側にして前記インバータ部を停止させ、前記冷却温度が前記目標温度より前記第１の設定値を超えて上昇した場合は、前記起動／停止指令を起動側にして前記インバータ部を起動し、前記モータを所定の固定速度によって起動することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記冷却温度が前記目標温度より第３の設定値（第３の設定値＞第１の設定値）を超えて上昇した場合は、前記起動／停止指令を停止側にして前記インバータ部を停止させることを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータにより圧縮機のモータを駆動して冷蔵または冷凍動作を行う冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、飲料や食品用のショーケース内部を冷却する冷却装置において、圧縮機のモータを駆動するためにインバータを用いるシステムが主流となっている。周知のようにインバータは、交流電源を一旦、直流電源に変換し、その後に適切な周波数の交流波形に変換してモータを駆動することにより、モータの回転速度を所定値に制御することができる電力変換器である。
このインバータにより、必要とされる冷却負荷に応じてモータの速度を調節することで、無駄な冷却動作を減らして省エネルギー運転を行うことができる。
【０００３】
冷却装置におけるモータの速度は、一般的に、蒸発器から吹き出す空気の温度（吹出温度すなわち冷却温度）に応じて調節される。
ここで、図４は、冷却装置における吹出温度の制御方法を示すブロック図であり、１０は目標温度と吹出温度との偏差を求める減算手段、２０は上記偏差をなくすように調節演算を行う演算部、３０は演算部２０からのモータ速度指令が与えられるインバータ及びモータ等の制御対象である。
【０００４】
図４に示す制御系によれば、蒸発器の吹出温度が目標温度より高い場合はモータの速度を高くし、吹出温度が目標温度より低い場合はモータの速度を低くするように制御することで、蒸発器の吹出温度を目標温度近くに保つことができる。
ここで、制御対象３０を含むシステムに何らかの異常が発生してモータの速度を変更できない場合には、吹出温度を目標温度に保つことができなくなる。この場合、従来では、冷却装置の故障と判断してインバータの運転を停止する動作を行っていた。
【０００５】
図５は、従来の冷却装置の全体的な構成を示すブロック図である。
図５において、１００は交流電源に接続されたインバータ部、２００は圧縮機、２１０はインバータ部１００から交流電力が供給されるモータ、３００は蒸発器の吹出温度を検出する温度センサ、４００Ａはインバータ部１００の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する制御部である。
【０００６】
制御部４００Ａは、温度センサ３００から出力された温度検出信号ａ（吹出温度）と目標温度との偏差に応じてモータ速度指令ｂを生成し、インバータ部１００に送出する。インバータ部１００は、モータ２１０の速度がモータ速度指令ｂに一致するように半導体スイッチング素子をオンオフ制御してモータ２１０を駆動する。
これにより、蒸発器の吹出温度をほぼ目標温度に保つような制御が行われる。
【０００７】
また、制御部４００Ａがインバータ部１００から異常検出信号ｃを受け取るか、制御部４００Ａが温度検出信号aにより吹出温度の異常等を検出した場合には、制御部４００Ａから出力される起動／停止指令ｄを停止側にすることにより、インバータ部１００は電磁接触器のコイル（図示せず）への通電を遮断する等の方法によってモータ２１０の運転を停止している。
【０００８】
なお、特許文献１には、圧縮機のモータを駆動するインバータ装置が故障した時に、駆動電源を商用電源に切り替えて上記モータの運転を継続可能とした冷蔵庫等の運転制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−２０２２７５号公報（第２頁左上欄第１４行〜右上欄第１９行、第１図，第２図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した図４，図５に示した従来技術では、圧縮機２００による冷却能力自体が保持されている場合でも制御部４００Ａが異常と判断して停止指令ｄを出力し、インバータ部１００を介してモータ２１０の運転を停止させることがある。この場合、冷却動作の中止により吹出温度が上昇して冷却対象物である食品などの物品を毀損させてしまうおそれがあった。
【００１１】
また、特許文献１に記載された従来技術によれば、インバータ装置が故障した場合でも圧縮機の運転が継続されるため、冷却対象物を毀損させるおそれはない。しかし、この従来技術は、インバータ装置が故障したときに商用電源に切り替えてモータを直接駆動する方式であり、モータとしてＤＣブラシレスモータ等が使用されている圧縮機には適用できないという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明の解決課題は、異常が発生した場合でも、冷却能力を保持している限りはモータを駆動することにより、冷却対象物を毀損させず、しかも、モータの種別に制約されない冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、インバータ部と、前記インバータ部により駆動されて冷却対象物を冷却するためのモータと、冷却温度を検出する温度センサと、前記インバータ部を起動または停止させるための起動／停止指令、及び、前記冷却温度を目標温度に一致させるためのモータ速度指令、を生成して前記インバータ部に出力する制御手段と、を備えた冷却装置において、
前記制御手段は、
異常発生を確認した時に、前記モータ速度指令に従って前記インバータ部を動作させる速度制御モードと、前記起動／停止指令に従って前記インバータ部を起動または停止させる起動／停止モードと、を切り替えるための動作モード切替指令を生成して前記インバータ部に出力する機能を備え、
前記動作モード切替指令の存在時に、前記冷却温度が目標温度より第１の設定値を超えて上昇しておらず前記目標温度より第２の設定値を超えて低下した場合は、前記起動／停止指令を停止側にして前記インバータ部を停止させ、前記冷却温度が前記目標温度より前記第１の設定値を超えて上昇した場合は、前記起動／停止指令を起動側にして前記インバータ部を起動し、前記モータを所定の固定速度によって起動するものである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した冷却装置において、前記冷却温度が前記目標温度より第３の設定値（第３の設定値＞第１の設定値）を超えて上昇した場合は、前記起動／停止指令を停止側にして前記インバータ部を停止させるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異常が発生した場合でも、目標温度からの温度上昇が止まらないような重故障である場合を除いて、冷却動作を可能な限り継続して吹出温度を所定値に保ち、冷却対象物の毀損などを最小限に抑えることができる。
また、特許文献１のようにインバータ部の故障時に商用電源によってモータを直接駆動する駆動システムではないため、モータの種別に制約がなく、汎用性の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態において、動作モードを切り替える処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態において、起動／停止モードの処理を示すフローチャートである。
【図４】冷却装置における吹出温度の制御方法を示すブロック図である。
【図５】従来の冷却装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態の構成を示すブロック図であり、図５と同一の構成要素には同一の符号を付してある。
すなわち、図１において、１００は交流電源に接続されたインバータ部、２００は圧縮機、２１０はインバータ部１００から交流電力が供給されるモータ、３００は蒸発器の吹出温度（冷却温度と同義であるものとする）を検出する温度センサである。また、４００はインバータ部１００の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する制御部であり、本実施形態では、この制御部４００によるインバータ部１００の制御動作が図５とは異なっている。
【００１９】
ここで、インバータ部１００は半導体スイッチング素子からなる主回路と、スイッチング素子の駆動信号を生成する駆動回路等を含んでいる。また、制御部４００は請求項における制御手段に相当しており、後述する各検出信号ａ，ｃに基づいて各指令ｂ，ｄ，ｅを生成するためのＡ／Ｄ変換器、演算処理装置、記憶装置等のハードウェア、並びに制御プログラムを備えている。
【００２０】
次に、この実施形態の動作を図２，図３に従って説明する。
本実施形態において、制御部４００は、インバータ部１００に対して動作モード切替指令ｅを出力する機能を有している。この動作モード切替指令ｅは、モータ速度指令ｂに従ってインバータ部１００を動作させる通常の速度制御モードと、起動／停止指令ｄに従ってインバータ部１００を起動または停止させる起動／停止モードとを切り替えるためのものである。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態において、動作モードを切り替える処理を示すフローチャートであり、制御部４００によって実行されるものである。
まず、インバータ部１００は、通常時は速度制御モードにより動作しており、モータ速度指令ｂに従ってインバータ部１００を運転している。このとき、制御部４００は、温度検出信号ａ及び異常検出信号ｃに基づいて常に異常を確認している（ステップＳ１）。
そして、異常発生が確認されなければそのまま終了し（ステップＳ２ Ｎｏ）、異常発生が確認された場合には、モータ速度指令ｂを無効にした後、重故障か否かを判断する（ステップＳ２ Ｙｅｓ，Ｓ３）。
【００２２】
ステップＳ３において、モータ２１０の脱調のように明らかな重故障と判断される場合には、動作モードを切り替えることなく、起動／停止指令ｄによりインバータ部１００、すなわちモータ２１０の運転を停止させる（ステップＳ３ Ｙｅｓ，Ｓ４）。
また、異常が発生していても重故障ではないと判断された場合には、動作モード切替指令ｅをインバータ部１００に出力し、インバータ部１００を速度制御モードから起動／停止モードに移行させる（ステップＳ３ Ｎｏ，Ｓ５）。
【００２３】
図３は、動作モード切替指令ｅが存在する起動／停止モードの処理を示すフローチャートであり、制御部４００によって実行されるものである。
まず、制御部４００は、温度検出信号ａに基づいて吹出温度を検出する（ステップＳ１１）。そして、吹出温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ０より第１の設定値Ａを超えて上昇していない場合において（ステップＳ１２ Ｎｏ）、吹出温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ０より第２の設定値Ｂを超えて低下したとき（Ｔｂ＜Ｔｂ０−Ｂ）は、吹出温度Ｔｂがこれ以上低くなるのを防止するために、起動／停止指令ｄを停止側（オフ）にしてインバータ部１００、すなわちモータ２１０の運転を停止させる（ステップＳ１３ Ｙｅｓ，Ｓ１４）。
【００２４】
また、吹出温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ０より第１の設定値Ａを超えて上昇したとき（Ｔｂ＞Ｔｂ０＋Ａ）は、吹出温度Ｔｂがこれ以上高くなるのを防止するために、ステップＳ１５を介して起動／停止指令ｄを起動側（オン）にし、インバータ部１００、すなわちモータ２１０を起動する（ステップＳ１２ Ｙｅｓ，Ｓ１５ Ｎｏ，Ｓ１６）。
このように起動／停止指令ｄを起動側にしてインバータ部１００を所定速度で運転したにも関わらず吹出温度Ｔｂが更に上昇する場合、つまり、吹出温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ０より第３の設定値Ｃを超えて上昇するとき（Ｔｂ＞Ｔｂ０＋Ｃ）は、重故障と判断して起動／停止指令ｄを停止側（オフ）にし、インバータ部１００、すなわちモータ２１０の運転を停止する（ステップＳ１５ Ｙｅｓ，Ｓ１４）。
ここで、第１，第２，第３の設定値Ａ，Ｂ，Ｃは、冷却対象物の種類や圧縮機の容量などに応じて適宜設定されるが、第１の設定値Ａと第３の設定値Ｃとの間には、Ａ＜Ｃの関係がある。
【００２５】
なお、インバータ部１００は、制御部４００から動作モード切替指令ｅが入力された時に、モータ２１０を最大速度などの所定の固定速度で起動するように動作する。これにより、動作モード切替指令ｅが存在している状態でインバータ部１００を起動する際（ステップＳ１６）には、モータ２１０及び圧縮機２００により最大限の冷却能力を確保することができ、冷却対象物である食品などを毀損させるおそれはない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、飲料や食品などのショーケースに限らず、軽微な異常である場合には冷却動作を継続させることが求められる各種の冷却装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０：減算手段
２０：演算部
３０：制御対象
１００：インバータ部
２００：圧縮機
２１０：モータ
３００：温度センサ
４００，４００Ａ：制御部
【図１】
0005999319.tif 000002
【図２】
0005999319.tif 000003
【図３】
0005999319.tif 000004
【図４】
0005999319.tif 000005
【図５】
0005999319.tif 000006