JP2006090645A

JP2006090645A - 冷蔵庫

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Publication number: JP2006090645A
Application number: JP2004277235A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kubota; 順一久保田; Haruyuki Yoshida; 治之吉田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP4425104B2

Abstract

【要約】
【課題】冷凍サイクルの冷媒に、臨界点温度の低いＣＯ２冷媒などの自然冷媒を使用するとともに、その冷凍サイクルの運転制御を簡単にする。
【解決手段】冷蔵庫（１）は、本体が断熱箱体（２）で形成されているとともに、コンプレッサ（１１）からの冷媒が、放熱器（１３）、膨張部（２１，３１，４１，４２）、蒸発器（６，７）を循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルおよび、コンプレッサの回転数を負荷に応じて可変制御する制御装置（５１）を備え、前記冷凍サイクルの蒸発器の吸熱作用により庫内（３）を冷却する。そして、前記制御装置は、コンプレッサの稼働中に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、コンプレッサの回転数を固定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、本体が断熱箱体で形成されているとともに、コンプレッサからの冷媒が、放熱器、膨張部、蒸発器を順次循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルおよび、この冷凍サイクルの運転を制御する制御装置を備え、前記冷凍サイクルの蒸発器の吸熱作用により庫内を冷却する冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫（たとえば、特許文献１など参照）では、貯蔵室内の温度や外気温などに基づいて、前記冷凍サイクルのコンプレッサの回転数や電動膨張弁の開度を制御している。そして、この制御により、冷凍サイクルのコンプレッサの稼働中において、コンプレッサの回転数や電動膨張弁の開度は適宜調整されている。また、冷媒としてフロンが用いられている。

ところで、地球温暖化防止のために、温暖化係数（ＧＷＰ）の高いフロンから、温暖化係数の低い自然冷媒の使用が検討されている。この自然冷媒としては、プロパンやイソブタンなどの炭化水素系（ＨＣ系）、アンモニア、二酸化炭素（ＣＯ２）などがある。自然冷媒はフロンと特性が当然異なるが、特に、ＣＯ２冷媒は、凝縮圧力が７ＭＰａ近く必要であり、また温度約３１℃、圧力約７ＭＰａで臨界点に達する。したがって、外気温（この明細書では、「外気温」は、冷蔵庫の外側の空間の温度、すなわち、冷蔵庫の設置されている場所の室温を意味する）が臨界点温度である約３１℃以上になると、放熱器（従来の凝縮器に相当する）において、コンプレッサから吐出された高温高圧のガス状冷媒が、超臨界域の状態のままで空冷されることになる。一方、外気温が約３１℃未満では、放熱器において、コンプレッサから吐出された高温高圧のガス状冷媒は、亜臨界域にあり、気体と液体の混合された状態または液体の状態に空冷されることになる。そのため、冷凍サイクルの運転を制御する制御装置は、超臨界域および亜臨界域の両方の状態の冷媒に対応する必要がある。

そのため、臨界点温度の高いフロン系冷媒を使用した場合に比して、臨界点温度の低いＣＯ２冷媒などの冷媒を使用した場合には、冷凍サイクルの制御が複雑になる。
特開平９−１７８３２２号公報

解決しようとする問題点は、臨界点温度の低い冷媒を用いた冷凍サイクルの運転制御を極力簡単にする点である。

本発明の冷蔵庫（１）は、本体が断熱箱体（２）で形成されているとともに、コンプレッサ（１１）からの冷媒が、放熱器（１３）、膨張部（２１，３１，４１，４２）、蒸発器（６，７）を循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルおよび、コンプレッサの回転数を負荷に応じて可変制御する制御装置（５１）を備え、前記冷凍サイクルの蒸発器の吸熱作用により断熱箱体内を冷却する。そして、前記制御装置は、コンプレッサの稼働中に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、コンプレッサの回転数を固定する。

また、前記膨張部は電動膨張弁を具備し、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、前記電動膨張弁の開度を固定することがある。
さらに、コンプレッサの回転数もしくは電動膨張弁の開度の少なくとも一方は、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際の回転数または開度、もしくはその近い値に固定されることがある。

そして、コンプレッサの回転数もしくは電動膨張弁の開度の少なくとも一方は、予め定められた値に固定されることがある。
また、コンプレッサの回転数もしくは電動膨張弁の開度の少なくとも一方は、算出された値に固定されることがある。

さらに、制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、コンプレッサを前記固定の回転数で回転させることがある。
そして、制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、外気温を加味または外気温に基づいてコンプレッサの回転数を決定することがある。

また、制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、断熱箱体の開閉扉の開閉に伴う開閉負荷を加味してコンプレッサの回転数を決定することがある。

さらに、制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、直前のコンプレッサの停止期間を加味してコンプレッサの回転数を決定することがある。
そして、冷凍サイクルの冷媒がＣＯ２冷媒であることがある。

本発明によれば、制御装置は、コンプレッサの稼働中に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、コンプレッサの回転数を固定している。したがって、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達している際には、コンプレッサの回転数制御を行う必要がなく、冷凍サイクルの制御が簡単になる。

また、制御装置が、コンプレッサの回転数を固定するとともに、電動膨張弁の開度を固定する場合には、電動膨張弁の開度の制御も簡単になる。

冷凍サイクルの冷媒に、臨界点温度の低いＣＯ２冷媒などの自然冷媒を使用するとともに、その冷凍サイクルの運転制御を簡単にするという目的を、コンプレッサの稼働中に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、コンプレッサの回転数を固定することで実現した。

次に、本発明における冷蔵庫の一実施例について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は本発明における冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。図２は図１の冷凍サイクルの P-h線図である。図３は冷蔵庫の概略の正面図である。図４は制御装置の概略の入出力図である。図５はコンプレッサの回転数および電動膨張弁の開度の制御のフローチャートである。

図３において、家庭用の冷蔵庫１は、その本体である外郭が断熱箱体２で構成されている。この断熱箱体２の内部空間（すなわち庫内）は、設定温度の異なる複数の貯蔵室３（この実施例では５室）に仕切られており、各貯蔵室３は冷蔵室３ａ、アイス室３ｂ、冷凍や冷蔵を選べるセレクト室３ｃ、冷凍室３ｄや野菜室３ｅなどになっている。また、断熱箱体２の前面開口は、断熱扉で開閉可能に閉じられている。そして、冷蔵室３ａは冷蔵室用蒸発器である第１蒸発器６で、また、アイス室３ｂ、セレクト室３ｃおよび冷凍室３ｄは冷凍室用蒸発器である第２蒸発器７で冷却される。野菜室３ｅは、冷凍室３ｄとの間の隔壁などを介して、冷凍室３ｄの冷気で間接的に冷却される。

そして、蒸発器６，７などは、図１に図示する冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルは冷媒として自然冷媒であるＣＯ２冷媒を使用している。コンプレッサ１１は二段圧縮式で、第１圧縮部１１ａおよび第２圧縮部１１ｂを具備し、第１圧縮部１１ａの吐出側は中間圧熱交換器１２を介して第２圧縮部１１ｂの吸込側に接続されている。このコンプレッサ１１は、第１圧縮部１１ａの吸込側から吸い込んだ気体状の冷媒を圧縮し、この冷媒を中間圧熱交換器１２で空冷し、さらに第２圧縮部１１ｂで圧縮する。そして、この圧縮した冷媒を、第２圧縮部１１ｂの吐出側から放熱器１３に吐出する。冷媒は放熱器１３で空冷され、デハイドレータ１４を介して流路切換装置である三方切換弁１６に流れる。

この三方切換弁１６で、放熱器１３からの冷媒は第１蒸発器６への第１流路１７または第２蒸発器７への第２流路１８に切り換えられて流れる。三方切換弁１６は、放熱器１３からの流入流路１９を第１流路１７に接続する第１切換位置、放熱器１３からの流入流路１９を第２流路１８に接続する第２切換位置、および放熱器１３からの流入流路１９の流れを閉じる遮断位置の３位置をとることができる。なお、三方切換弁１６は開閉弁の組み合わせで構成しても良い。

三方切換弁１６から第１流路１７に流れた冷媒は、第１蒸発器用膨張部である第１キャピラリーチューブ２１を流れて膨張して温度が低下し、ついで、第１蒸発器６に流入し、周囲の空気と熱交換して冷却する。そして、第１蒸発器６から出た冷媒は、第１熱交換部２２で第１キャピラリーチューブ２１を流れる冷媒と熱交換して冷却を行っている。次いで、逆止弁２３を介してコンプレッサ１１の吸込口（すなわち、第１圧縮部１１ａの吸込側）に戻っている。

一方、三方切換弁１６から第２流路１８に流れた冷媒は、第２蒸発器用第１膨張部である第２キャピラリーチューブ３１を流れて膨張して温度が低下し、中間圧用気液分離器３２に流入する。この気液分離器３２で気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分けられる。

そして、気液分離器３２の気体状の冷媒は、気液分離器３２から流れ出て中間圧冷媒流路３６を通って、コンプレッサ１１の中間圧部１１ｃ（すなわち、第２圧縮部１１ｂの吸込側）に吸い込まれる。この気液分離器３２とコンプレッサ１１の中間圧部１１ｃを接続する中間圧冷媒流路３６には、冷媒の逆流を防止する逆止弁３８が設けられている。

また、気液分離器３２の液体状の冷媒は、気液分離器３２から流れ出て第２蒸発器用第２膨張部である第３キャピラリーチューブ４１および電動膨張弁４２で膨張して温度が低下し、ついで、第２蒸発器７に流入し、周囲の空気と熱交換して冷却する。そして、第２蒸発器７から出た冷媒は、逆止弁４３を介して、再びコンプレッサ１１の吸込口に戻る。また、第２蒸発器７からコンプレッサ１１に流れる冷媒は、第２キャピラリーチューブ３１を流れる冷媒と第２熱交換部４４で熱交換を行い、冷却効率を向上させている。

この様に構成されている冷蔵庫１は、三方切換弁１６を切り換えることにより、第１蒸発器６または第２蒸発器７で貯蔵室３を冷却することができる。そして、外気温（冷蔵庫１の設置されている場所の温度）が臨界点（温度約３１℃）よりも高く、かつ、三方切換弁１６が第２流路１８（すなわち、第２蒸発器７）側に切り換わっている場合について、図２の P-h線図に基づいて、説明する。

コンプレッサ１１が稼働すると、ガス状の冷媒（ＣＯ２）はコンプレッサ１１の一段目（すなわち、第１圧縮部１１ａ）で圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、中間圧熱交換器１２において外気（冷蔵庫の設置されている部屋の空気）で空冷されて温度が低下し、コンプレッサ１１の二段目（すなわち、第２圧縮部１１ｂ）に戻る。

そして、冷媒はコンプレッサ１１の二段目でさらに圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、放熱器１３において空冷されて、超臨界域でエントロピーが減少する。この後、冷媒は、第２キャピラリーチューブ３１を通って減圧され、気液が混合した状態となって気液分離器３２の空間に流入する。そして、この気液分離器３２で気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分離され、吸熱でエントロピーの増加した気体状の冷媒はコンプレッサ１１の中間圧部１１ｃに吸入され、一方、エントロピーの減少した液体状の冷媒は、第３キャピラリーチューブ４１および電動膨張弁４２で膨張した後にコンプレッサ１１の吸込口（すなわち、第１圧縮部１１ａの吸込側）に流れる。この様にして、気液分離器３２を設けて、気液混合の冷媒を気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分離し、液体状の冷媒のエントロピーをさらに減少させることで、一段膨張の場合の冷却能力（図２のａ−ｂ）よりも大きな冷却能力（図２のｃ−ｂ）を得ることができる。

冷蔵庫はこの様に構成されているので、外気温が高い際には、放熱器１３において超臨界域で状態変化しており、コンプレッサ１１の吐出圧は約１０ＭＰａと高くなっている。なお、冷凍サイクルは、図１に示すものに限るものではなく、一段圧縮のコンプレッサおよび／または単一の蒸発器を用いて構成したものでも良い。

また、この冷蔵庫には、図４に図示する制御装置５１が設けられており、この制御装置５１はマイコンなどで構成されている。そして、制御装置５１には、種々の電気部品が接続されているが、特にコンプレッサ１１の回転数などの制御のための電気部品として、入力側に、外気温センサ５２、冷蔵室温度センサ５３、冷凍室温度センサ５４、高圧側の冷媒回路（特に、放熱器１３の出口付近）の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ５７、コンプレッサ１１の吐出圧を検出する吐出圧センサ５８および断熱箱体２の断熱扉の開閉を検知するドアスイッチセンサ５９ａ〜５９ｅなどが接続され、一方、出力側に、コンプレッサ１１、三方切換弁１６および電動膨張弁４２などが接続されている。なお、制御装置５１の記憶部（ＲＯＭやＲＡＭなど）には種々の設定値（たとえば、冷蔵室３ａの冷蔵室設定温度や冷凍室３ｄの冷凍室設定温度など）が記憶されるとともに、図示しないタイマを内蔵している。また、制御装置５１は、コンプレッサ１１の回転数の制御以外に、電動膨張弁４２の開度や三方切換弁１６の切換位置の制御など種々の制御を行っている。

そして、外気温センサ５２は、放熱器用送風機５６（図１参照）により放熱器１３に送風される空気の温度（すなわち、冷蔵庫の設置されている場所の温度）を検出する。冷蔵室温度センサ５３は冷蔵室３ａの庫内温度を検出し、冷凍室温度センサ５４は冷凍室３ｄの庫内温度を検出する。ドアスイッチセンサ５９ａ〜５９ｅは、各貯蔵室３ａ〜３ｅの断熱扉毎に設けられている。

次に、三方切換弁１６の切り換えについて説明する。
冷蔵室温度センサ５３の検出した検出値である冷蔵室温度および、冷凍室温度センサ５４の検出した検出値である冷凍室温度が制御装置５１に入力されると、制御装置５１は記憶部に記憶された冷蔵室設定温度および冷凍室設定温度と比較する。制御装置５１は、冷蔵室温度センサ５３の検出値が冷蔵室設定温度よりも高く、かつ、冷凍室温度センサ５４の検出値が冷凍室設定温度よりも高い場合には、コンプレッサ１１に稼働信号を出力し、また、電動膨張弁４２を外気温センサ５２の検出する外気温などに基づいて適度な開度で開けるとともに、三方切換弁１６に切換指令を出して第１切換位置に切り換え、放熱器１３からの冷媒を第１蒸発器６に流し、冷蔵室３ａを冷却する。コンプレッサ１１の回転数は、制御装置５１が、外気温センサ５２の検出値などに基づいて決定しており、外気温が高くなると、コンプレッサ１１の回転数が高くなるように設定している。この冷却にともなって、冷蔵室３ａの温度が漸次低下し、冷蔵室設定温度になる。そして、制御装置５１は随時、冷蔵室温度センサ５３からの検出値が冷蔵室設定温度になったか否かを判断しており、冷蔵室設定温度になったと判断すると、三方切換弁１６に切換指令を出して第２切換位置に切り換え、放熱器１３からの冷媒を第２蒸発器７に流し、冷凍室３ｄなどを冷却する。

冷凍室設定温度は冷蔵室設定温度よりも低く設定されている。したがって、冷凍室３ｄを冷却している際には、冷蔵室３ａを冷却している時よりも、冷却能力を増大させるために、制御装置５１はコンプレッサ１１の回転数が高くなるように制御している。この冷却にともなって、冷凍室３ｄなどの温度が漸次低下し、冷凍室設定温度になる。そして、制御装置５１は随時、冷凍室温度センサ５４からの検出値が冷凍室設定温度になったか否かを判断しており、冷凍室設定温度になったと判断すると、コンプレッサ１１を停止するとともに、三方切換弁１６に切換指令を出して遮断位置に切り換え、放熱器１３から第２キャピラリーチューブ３１への冷媒の流れを遮断する。また、制御装置５１は、コンプレッサ１１の停止と略同時に、電動膨張弁４２に閉止指令を出力し、電動膨張弁４２を閉じる。

前述のように、この冷蔵庫は、ＣＯ２冷媒が使用され、外気温が臨界点温度（約３１℃）よりも高い際には、放熱器１３において超臨界域で状態変化している。そして、通常は、冷蔵庫１は台所などに設置されており、その台所などの室温（すなわち、冷蔵庫１の外側の外気温）は臨界点温度よりも低く、放熱器１３を流れる冷媒は亜臨界域にある。そこで、この実施例の冷蔵庫１の制御装置５１は、制御が簡単となるように、発生頻度の高い、放熱器１３を流れる冷媒が亜臨界域にある際には、コンプレッサ１１の回転数を細かく制御し、一方、発生頻度の低い、放熱器１３を流れる冷媒が超臨界域にある際には、コンプレッサ１１の回転数を極力制御せずに固定している。

このコンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度の制御のフローを図５のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、制御装置５１は、コンプレッサ１１が稼働中である（すなわち、コンプレッサ１１に駆動信号を出力した）か否かをフラッグなどにより判断する。そして、稼働中の場合にはステップ２に行き、一方、停止中の場合にはステップ５に行く。

ステップ２において、制御装置５１は、放熱器１３を流れる冷媒が超臨界域になっているか否かを判断する。この判断の方法は種々選択可能であるが、たとえば、下記の１）〜３）の様にして行う。
１）外気温センサ５２の検出値である外気温が臨界点温度以上である場合に、超臨界になっていると判断する。
２）吐出圧センサ５８の検出するコンプレッサ１１の吐出圧が、制御装置５１に予め設定されている設定吐出圧（たとえば、約７ＭＰａ）以上である場合に、超臨界になっていると判断する。
３）冷媒温度センサ５７の検出値である高圧側の冷媒回路の冷媒温度が臨界点温度以上である場合に、超臨界になっていると判断する。
そして、超臨界になっていない（すなわち、亜臨界である）と判断した場合にはステップ３に行き、一方、超臨界になっていると判断した場合にはステップ４に行く。

ステップ３において、制御装置５１は、運転状況に応じて、コンプレッサ１１の回転数および、電動膨張弁４２の開度を決定して、コンプレッサ１１および電動膨張弁４２に指令信号を出力し、ステップ１に戻る。この様にして、亜臨界域の場合には、コンプレッサ１１の回転数および、電動膨張弁４２の開度は随時変更される。なお、制御装置５１の判断のための上記運転状況は、この実施例では、外気温センサ５２の検出値である外気温であり、外気温が高い場合にはコンプレッサ１１の回転数を上昇させるとともに、電動膨張弁４２の開度を大きくする。そして、他の運転状況のデータとしては、庫内温度センサ５３，５４と庫内設定温度との差、コンプレッサ１１の吐出圧や、冷凍サイクルの冷媒温度などの各種データを採用することができる。

一方、ステップ２において、制御装置５１が超臨界になっていると判断した場合にはステップ４に行き、制御装置５１は、コンプレッサ１１および電動膨張弁４２に直前の状態を維持するように指令し、ステップ１に戻る。したがって、コンプレッサ１１の回転数および、電動膨張弁４２の開度は直前の状態で固定される。コンプレッサ１１の運転が継続されると、庫内温度が低下し、自動的にコンプレッサ１１は停止する。また、高圧などの保護機能がコンプレッサ１１の運転で作動した際にも、コンプレッサ１１は停止する。
なお、この実施例においては、ステップ４において、制御装置５１は、コンプレッサ１１および電動膨張弁４２を略直前の状態に維持しているが、固定するコンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度の値は、制御装置５１の記憶部に予め定めておいたり、また、外気温などの種々のデータに基づいて算出したりすることが可能である。

また、ステップ１において、制御装置５１が、コンプレッサ１１は停止中であると判断した場合にはステップ５に行き、コンプレッサ１１の運転を開始する運転開始信号が生成されているか否かを判断する。すなわち、庫内温度センサ５３，５４が制御装置５１に予め設定されている運転開始設定温度になったか否かを判断する。そして、運転開始信号が無い場合には、ステップ１に戻り、コンプレッサ１１の停止状態を維持する。一方、運転開始信号が有る場合には、ステップ６に行く。

ステップ６において、制御装置５１は、放熱器１３を流れる冷媒が超臨界域になるか否かを判断する。この判断はステップ２と同様に、たとえば、上記の１）〜３）の条件で行う。
そして、超臨界にならない（すなわち、亜臨界である）と判断した場合にはステップ７に行き、一方、超臨界になると判断した場合にはステップ８に行く。なお、ステップ６において、制御装置５１は、運転状況などが予め定めた条件を満たした場合にステップ８に行き、一方、予め定めた条件を満たさなかった場合にステップ７に行くことも可能である。さらに、ステップ６からステップ８に行く判断時期は、コンプレッサ１１の再起動時でも、また、再起動後であっても良い。

ステップ７において、制御装置５１は、ステップ３と略同様にして、運転状況に応じて、コンプレッサ１１の回転数および、電動膨張弁４２の開度を決定して、コンプレッサ１１および電動膨張弁４２に指令信号を出力し、ステップ１に戻る。

一方、ステップ６において、制御装置５１が超臨界になると判断した場合にはステップ８に行き、制御装置５１は、コンプレッサ１１および電動膨張弁４２に、前回の停止時の状態を維持するように指令し、ステップ１に戻る。したがって、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度は、前回停止時の回転数および開度となる。すなわち、制御装置５１は、コンプレッサ１１の停止時には、コンプレッサ停止時のコンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度を制御装置５１の記憶部に記憶しており、超臨界での運転開始時には、このデータを読み出して、コンプレッサ１１および電動膨張弁４２に指令を出している。また、冷蔵庫１の出荷時などに、この記憶部に、コンプレッサ停止時のコンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度の初期値が予め設定されている。なお、ステップ８において、前述のステップ４と同様に、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度の値をたとえば、制御装置５１の記憶部に予め定めておいたり、また、外気温などの種々のデータに基づいて算出したりすることが可能である。

この様にして、放熱器１３を流れる冷媒が超臨界域にある場合には、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度を固定することにより、制御を簡単にすることができる。

ところで、コンプレッサ１１の稼働中は、運転状況が大きく変化する頻度は低いが、前回の停止時のコンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度を何回も継続していると、その期間の間に、運転状況が大きく変化することがある。そこで、上記ステップ８をたとえば、下記のステップ８ａ〜ステップ８ｃの様に変更することが可能である。

ステップ８ａでは、制御装置５１は、外気温センサ５２の検出値である外気温に基づいて、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度を決定し、その指令信号をコンプレッサ１１および電動膨張弁４２に出力し、ステップ１に戻る。

ステップ８ｂでは、制御装置５１は、断熱箱体２の断熱扉の開閉負荷を加味して、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度を決定し、その指令信号をコンプレッサ１１および電動膨張弁４２に出力し、ステップ１に戻る。すなわち、制御装置５１は、たとえば、ドアスイッチセンサ５９ａ〜５９ｅのＯＮ−ＯＦＦの頻度を検知して、その頻度が高いと、開閉負荷が大きいと判断し、コンプレッサ１１の回転数を上げるとともに、電動膨張弁４２の開度を大きくする。また、ドアスイッチセンサ５９ａ〜５９ｅのＯＮ−ＯＦＦの頻度に代えて、庫内温度センサ５３，５４の大きな変動の頻度を用いることも可能である。すなわち、断熱扉を開閉すると、庫内温度が大きく変動するので、この変動の頻度を庫内温度センサ５３，５４で検知する。なお、このステップ８ｂにおいて、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度の基準（ベース）の値は適宜決定可能で、たとえば、前もって設定しておくことも可能であるし、前回のコンプレッサ停止時の値でも可能であるし、また、外気温に基づいて決定することも可能である。

ステップ８ｃでは、制御装置５１は、前回のコンプレッサ１１の停止期間を加味して、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度を決定し、その指令信号をコンプレッサ１１および電動膨張弁４２に出力し、ステップ１に戻る。すなわち、制御装置５１は、コンプレッサ１１の停止期間が長い場合（たとえば、それよりも前の回の停止期間よりも長い場合や、制御装置５１に予め設定されている設定期間よりも長い場合など）には、庫外から庫内への熱の侵入が少ないと判断し、コンプレッサ１１の回転数を下げるとともに、電動膨張弁４２の開度を小さくして、冷凍サイクルの冷却能力を小さくする。なお、このステップ８ｃにおいても、ステップ８ｂと同様に、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度の基準の値は適宜選択可能である。

この様にして、制御装置５１は、コンプレッサ１１の稼働中に、放熱器１３を流れる冷媒が超臨界域に達したか否かを判断する超臨界判断手段と、この超臨界判断手段が超臨界域に達したと判断した際に、コンプレッサ１１の回転数を固定する回転数固定手段を具備している。
この様に、制御装置５１は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々作用を実行する手段を具備している。また、全ての手段を具備している必要は必ずしもない。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）実施例においては、コンプレッサは二段圧縮であるが一段圧縮のコンプレッサを用いてもよく、コンプレッサの形式や構造は適宜選択可能である。
（２）冷蔵庫の貯蔵室の形式、個数や配置は適宜変更可能である。たとえば、冷蔵室、冷凍室、氷温室、チルド、製氷室および野菜室などを適宜箇所に、適宜の個数配置することができる。また、蒸発器の個数や配置なども適宜選択可能である。

（３）冷凍サイクルの冷媒回路も適宜変更可能である。
（４）冷媒は必ずしも、ＣＯ２冷媒に限定されるものではなく、他の種類の冷媒を用いることも可能である。
（５）ステップ８において、外気温を加味して、コンプレッサ１１の回転数および電動膨張弁４２の開度を決定することも可能である。

コンプレッサの稼働中に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、コンプレッサの回転数を固定しているので、超臨界域での複雑なコンプレッサの回転数制御を行う必要がなく、冷凍サイクルの制御が簡単になる。したがって、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達することがある臨界点温度の低いＣＯ２冷媒などの自然冷媒を冷凍サイクルに使用する冷蔵庫に適用することが最適である。

図１は本発明における冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。図２は図１の冷凍サイクルの P-h線図である。図３は冷蔵庫の概略の正面図である。図４は制御装置の概略の入出力図である。図５はコンプレッサの回転数および電動膨張弁の開度の制御のフローチャートである。

符号の説明

１冷蔵庫
２断熱箱体
３貯蔵室（庫内）
６第１蒸発器
７第２蒸発器
１１コンプレッサ
１３放熱器
２１第１キャピラリーチューブ（膨張部）
３１第２キャピラリーチューブ（膨張部）
４１第３キャピラリーチューブ（膨張部）
４２電動膨張弁（膨張部）
５１制御装置
５２外気温センサ
５９ａ〜５９ｅドアスイッチセンサ

Claims

本体が断熱箱体で形成されているとともに、コンプレッサからの冷媒が、放熱器、膨張部、蒸発器を循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルおよび、コンプレッサの回転数を負荷に応じて可変制御する制御装置を備え、前記冷凍サイクルの蒸発器の吸熱作用により断熱箱体内を冷却する冷蔵庫において、
前記制御装置は、コンプレッサの稼働中に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、コンプレッサの回転数を固定することを特徴とする冷蔵庫。
前記膨張部は、電動膨張弁を具備し、
前記放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際に、前記電動膨張弁の開度を固定することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
前記コンプレッサの回転数もしくは電動膨張弁の開度の少なくとも一方は、放熱器を流れる冷媒が超臨界域に達した際の回転数または開度、もしくはその近い値に固定されることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
前記コンプレッサの回転数もしくは電動膨張弁の開度の少なくとも一方は、予め定められた値に固定されることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
前記コンプレッサの回転数もしくは電動膨張弁の開度の少なくとも一方は、算出された値に固定されることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
前記制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、コンプレッサを前記固定の回転数で回転させることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項記載の冷蔵庫。
前記制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、外気温を加味または外気温に基づいてコンプレッサの回転数を決定することを特徴とする請求項１ないし６の何れか１記載の冷蔵庫。
前記制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、断熱箱体の開閉扉の開閉に伴う開閉負荷を加味してコンプレッサの回転数を決定することを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項記載の冷蔵庫。
前記制御装置は、コンプレッサの再起動時または再起動後に、放熱器を流れる冷媒が超臨界域になると判断した際または予め定めた条件を満たした際には、直前のコンプレッサの停止期間を加味してコンプレッサの回転数を決定することを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項記載の冷蔵庫。
前記冷凍サイクルの冷媒がＣＯ２冷媒であることを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項記載の冷蔵庫。