JP2006207893A

JP2006207893A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2006207893A
Application number: JP2005018558A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kaga; 進一加賀; Takeshi Ueda; 毅植田; Yoshiyasu Suzuki; 義康鈴木; Akihiko Hirano; 明彦平野
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: JP4827416B2

Abstract

【課題】電動機やその電源回路の低容量化が可能でありながら、本来の冷凍能力を十分に発揮させることができる冷却装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクルの蒸発器の冷却作用によって冷却される庫内の温度を庫内温度センサによって検出し、それによって冷凍サイクルの運転を制御して庫内温度Ｔｘを目標温度に近付くように制御する。一方、室温センサによって室温Ｔｙを検出し、その室温Ｔｙを参照しながら冷凍サイクルの運転余裕度を決定し、運転余裕度が高い場合には圧縮機の回転速度の上限値を高くし、運転余裕度が低い場合には圧縮機の回転速度の上限値を低く設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍サイクルの圧縮機を速度制御形の電動機によって駆動するタイプの冷却装置に関する。

従来から、この種の冷却装置、例えば冷蔵庫では、特開平１１−１７３７２９号公報および特開昭６０−１８８７７５号公報に示されているように、庫内温度を検出し、検出した庫内温度を用いて電動機を速度制御する技術が公知である。この技術では、庫内温度が例えば５℃程度の設定温度を越えて高くなるに従って電動機の回転速度が速くなるように同電動機の回転速度を制御し、冷凍サイクルの冷却能力を高めて庫内温度を設定温度にほぼ等しく保つようにしている。

しかし、上記従来の冷却装置にあっては、冷蔵庫の設置時のように、庫内温度が室温に近い状態になっているところから設定温度まで下げる場合、その初期においては設定温度（例えば４℃）と庫内温度（例えば１５℃）との差が相当に大きいところを急速に冷却するから、電動機の回転速度は極めて速くされる。このような状態では、電動機に大きな電流が流れ、これを許容するための大きな容量の電動機および電源回路が必要になり、電動機および電源回路が大型化するとともにそれらの製造コストが高くなるという問題がある。

そこで、例えば特許文献１のように、電動機の回転速度に上限を設けることで、電動機やその電源回路を低容量化できる技術がさらに開発されてきた。
特開２００３−５００７１公報

しかしながら、この種の冷凍サイクルでは、例えば冷蔵庫を設置した部屋の室温が低いときには高いときよりも同じ電動機の回転速度でも入力電流が低くなるという特性がある。しかるに、一律に電動機の回転速度に上限を設けている従来の制御方法では、例えば室温が低いときには入力電流に余裕があるにもかかわらず、回転速度の上限に達して本来有している冷凍能力を十分に発揮できない場合があった。このことは、無用な回転速度制限を作用させることによって設定温度まで冷却するに要する時間を長引かせていることになり、冷凍能力を有効に利用できていないことを意味する。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電動機やその電源回路の低容量化が可能でありながら、本来の冷凍能力を十分に発揮させることができる冷却装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る冷却装置は、速度制御される電動機により駆動される圧縮機、この圧縮機から吐出された冷媒を冷却する凝縮器、この凝縮器から吐出された冷媒を通す絞り弁装置及びこの絞り弁装置を通した冷媒によって冷却作用を行わせる蒸発器を含む冷凍サイクルと、前記蒸発器の冷却作用によって冷却される冷却対象物の温度を直接的または間接的に表す物理量を検出する第１物理量検出手段と、この第１物理量検出手段によって検出された物理量に応じて前記電動機の回転速度を制御して前記冷却対象物を目標温度に近付くよう冷却する温度制御手段と、前記冷凍サイクルの運転余裕度に対応する物理量を検出する第２物理量検出手段と、この第２の物理量検出手段によって検出された物理量を参照して前記電動機の回転速度を所定速度以下に制限する回転速度制限手段とを有するところに特徴を有する。

この構成によれば、冷却対象は蒸発器の冷却作用によって冷却されるが、熱の侵入等によってその温度が上昇すると、それが例えば温度センサを備えた（請求項２の発明）第１物理量検出手段によって検出され、その検出された物理量に応じて温度制御手段が電動機の回転速度を制御することで、冷却対象物を目標温度に近付くよう冷却する。

このような温度制御を行う場合、例えば冷却装置の始動時のように、冷却対象物と目標温度とが大きく離れているときには、電動機の回転速度が非常に速くなって大きな電流が流れる可能性があるが、この発明では次のようにしてその回転速度の上限が決定されて過剰な電流の流入が抑制される。

第２物理量検出手段は、冷凍サイクルの運転余裕度を検出している。ところで、冷凍サイクルの運転状況に関しては、運転余裕度は冷凍サイクルの熱的負荷及び圧縮機の仕事量と凝縮器からの放熱量とのバランスとしてとらえることができる。すなわち、熱的に同一の負荷であったとしても、例えば外気温が低ければ凝縮器からの放熱量が増大するから、その運転の余裕度が高まることになる。したがって、第２物理量検出手段によって例えば冷却装置周辺の空気温度を測定すれば、冷凍サイクルの運転余裕度に対応した情報を得ることができる（請求項３の発明）。

また、凝縮器からの放熱量に比べて熱的負荷が大きくて冷凍サイクルの運転余裕度が少なくなれば、凝縮器の温度上昇として現れる。したがって、第２物理量検出手段が例えば凝縮器又はここを通過した冷却風の温度を検出することにより、冷凍サイクルの運転余裕度に対応した情報を得ることができる（請求項４の発明）。さらには、やはり凝縮器からの放熱量に比べて熱的負荷が大きくて冷凍サイクルの運転余裕度が少なくなれば、冷凍サイクルのうち圧縮機の吐出側と絞り弁装置との間の冷媒圧力が上昇する。したがって、第２物理量検出手段がその圧力を測定する圧力センサを備えて構成されていれば、冷凍サイクルの運転余裕度に対応した情報を得ることができる（請求項５の発明）。

本発明によれば、冷凍サイクルの運転余裕度に応じて電動機の回転速度の上限値が決定されるから、室温が低い場合などの運転余裕度が十分にある場合には電動機の上限回転速度が高くなり、冷凍サイクルの運転能力が十分に発揮されて迅速な冷却が可能になる。また、もちろん回転速度の上限値を設定してあるから、冷却対象物の温度が高い場合でも無闇に回転速度が早くなることはなく、その結果、電動機やその電源回路の容量を低く抑えることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。図１は、実施形態１に係る冷蔵庫の庫内１０を冷却する冷凍サイクル２０およびその運転制御装置３０の全体を概略的に示している。この冷凍サイクル２０は、圧縮機２１、凝縮器２２、絞り弁装置としてのキャピラリチューブ２３および蒸発器２４を備えた周知の構成である。圧縮機２１は、速度制御される電動機２５により回転駆動されて、高温高圧の冷媒ガスを吐出する。この電動機２５としては、例えば交流誘導モータや直流ブラシレスモータを利用できる。この圧縮機２１から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、冷却ファン２６が付設された凝縮器２２にて冷却・液化され、キャピラリチューブ２３にて減圧され、蒸発器２４にて蒸発して冷却作用を行い、再度、圧縮機２１の冷媒吸入側に帰還される。冷蔵庫の庫内１０において蒸発器２４の近傍には、庫内ファン２７が配置されている。庫内ファン２７は、蒸発器２４の一部または全部を収容するとともに庫内１０に連通した通路（冷却空気通路）内に設けられて、蒸発器２４により冷却された空気を庫内１０に循環させて庫内１０を冷却する。図１中の矢印は、空気の流れを示している。

一方、運転制御装置３０は、可変周波数の交流を出力して電動機２５を駆動するインバータ回路３２、冷却ファン２６および庫内ファン２７を駆動するためのファンドライブ回路２６Ａ，２７Ａ並びにこれらを制御するマイクロコンピュータ３１を備える。このマイクロコンピュータ３１の入力ポートには、庫内温度センサ３４および室温センサ３５がＡ／Ｄ変換器３６を介して接続されているとともに、庫内温度設定器３７が接続されている。さらに、運転制御装置３０は、外部の電力供給線などから供給される電力をインバータ回路３２およびファンドライブ回路３３，３４に供給する電源回路４０を備えている。この電源回路４０は、マイクロコンピュータ３１、Ａ／Ｄ変換器３６等の各種電子回路にも必要に応じて電力を供給する。

庫内温度センサ３５は、庫内の空気温度Ｔｘに感応する位置に取り付けられており、冷却対象物である庫内に収容した食品の温度を間接的に検出する。また、室温センサ３５は、例えば凝縮器２２のための冷却ファン２６の入口側に設けられて室内の空気温度Ｔｙを検出する。なお、後述する説明から明らかにされるように、この室内温度Ｔｙは冷凍サイクル２０の運転余裕度に対応する物理量に相当するから、室温センサ３５は本発明にいう第２物理量検出手段に相当する。そして、上記運転制御装置３０は、後述する説明によって明らかにされるようにマイクロコンピュータ３１が図３のフローチャートに示す処理を含んだ所定のプログラムを実行することで、電動機２５のオンオフおよび回転速度を制御して庫内温度Ｔｘを目標温度Ｔｓに近付くように制御する温度制御手段として機能し、同時に電動機２５の回転速度が所定の上限値を上回らないように制御する回転速度制御手段としても機能する。

次に、本実施形態の動作を説明する前に、庫内温度Ｔｘに対する冷凍サイクル２０の冷却能力と電動機２５に流れる電流の関係について説明しておく。図２は、前記両関係の特性グラフを示しており、図２中の２点鎖線は、冷蔵庫の庫内温度Ｔｘに対する熱負荷の特性線を示している。熱負荷とは、外部から庫内１０への侵入熱量と、庫内１０の内部発熱量との合計値を表すものである。この特性線によれば、庫内温度Ｔｘが低くなるに従って、熱負荷は増加することが理解できる。

また、図２中の上部の実線、破線および一点鎖線は、庫内温度Ｔｘに対して、電動機２５をそれぞれ高速、中速および低速で回転させた場合における冷凍サイクル２０の冷却能力の各変化特性をそれぞれ示している。これによれば、冷凍サイクル２０の冷却能力は、電動機２５を高速で回転させるほどが高くなり、かつ庫内温度Ｔｘが高くなるに従って高くなることが理解できる。さらに、庫内１０の冷却能力は、冷凍サイクル２０の冷却能力から前記熱負荷との差によって定義される。この庫内１０の冷却能力も、図示太線矢印で示すように、電動機２５を高速で回転させるほどが高くなり、かつ庫内温度Ｔｘが高くなるに従って高くなることが理解できる。

また、図２中の下部の実線、破線および一点鎖線は、庫内温度Ｔｘに対して、電動機２５をそれぞれ高速、中速および低速で回転させた場合に電動機２５に流れる各電流の大きさの変化特性を示している。これによれば、電動機２５に流れる電流は、電動機２５を高速で回転させるほどが大きくなり、かつ庫内温度Ｔｘが高くなるに従って大きくなることが理解できる。そして、図２中の点線は、電動機２５および電源回路４０の最大許容電流Ｉmax（定格電流）を示しており、電動機２５の回転速度を速くすると、庫内温度Ｔｘが高くなるに従って電動機２５に最大許容電流Ｉmax以上の電流が流れる傾向にあることが理解できる。したがって、本実施形態では、電動機２５の最大許容電流Ｉmaxに一致するように電源回路４０の最大許容電流（定格電流）を決定している。図２中のドットを付した領域は、冷凍サイクル２０が冷却能力を発揮し得ない領域（禁止領域）を示す。

さて、このような特性を有する冷凍サイクル２０を備えた冷蔵庫の動作を説明する。使用者が、庫内温度設定器３７を用いて設定温度Ｔｓを所望の値に設定した後、図示しないスイッチなどにより作動開始操作を行うと、マイクロコンピュータ３１は、ファンドライブ回路２６Ａ，２７Ａに作動指令を出力し、冷却ファン２６および庫内ファン２７を作動させる。また、マイクロコンピュータ３１は、その時点での庫内温度センサ３４によって取得される庫内温度Ｔｘを読み取り、これを設定温度Ｔｓと比較し（図３ステップＳ１１参照）、Ｔｘ＜Ｔｓならばインバータ回路３２の動作を停止させて電動機２５ひいては圧縮機２１を休止状態にし（ステップＳ１２）、Ｔｘ≧Ｔｓならばインバータ回路３２に周波数指令信号を出力してインバータ回路３２から所定周波数の交流を出力させて電動機２５をその周波数に応じた速度で回転させる（ステップＳ１３）ことで、庫内温度Ｔｘを設定温度Ｔｓに近付けるようになっている。

なお、圧縮機２１を駆動する場合における電動機の回転速度としては、例えば３０rps〜７６rps（１秒当たり回転速度）の範囲が設定されており、その時点での庫内温度Ｔｘの変化（温度勾配）に応じて回転速度が決定される。より具体的には、例えば冷凍サイクルの運転開始時（庫内温度はほぼ室温に等しい）から設定された冷蔵温度（例えば４℃）に達するまで冷却するいわゆるプルダウン動作を行う期間中は、時間的経過に応じて目標とすべき庫内温度の変化態様がテーブル化されて記憶されており、実際に測定された庫内温度Ｔｘの温度勾配が、テーブルから導き出される目標の温度勾配よりも小さいほど高い回転速度が設定されるようになっている。また、プルダウン動作が終了した後は、冷却動作時の目標の温度勾配が記憶されており、庫内温度が上昇して冷凍サイクルを動作させる場合には、その目標の温度勾配と実際の温度勾配とを比較し、やはり実際の温度勾配が小さいほど高い回転速度が設定されるようになっている。この結果、多量の食品等の庫内負荷があるときには、温度勾配が小さくなりがちであることに対して電動機を高速回転させて冷凍能力を高めることができて好都合となる。

ところで、上述のプルダウン動作を行う場合でも、通常の冷蔵動作を行う場合でも、例えば庫内負荷が高いと温度勾配が小さくなって電動機２５は最高の回転速度（上限回転速度）で運転されることがある。ここで、本実施形態では、この「上限回転速度」を、単に上述した回転速度範囲の最大値である７６rpsに設定するのではなく、次のようにして回転速度を制限する。

すなわち、ステップＳ１４にて「庫内温度が１３℃以上または室温Ｔｙが３０℃以上」か否かを判断してYes ならば、その時点での電動機２５の回転速度が６５rps以上であるか否かを判断し（ステップ１５は実際にはマイクロコンピュータ３１からインバータ回路３２への周波数指令信号の値によって判断する）、それが６５rps以上であれば６５rpsに引き下げる（ステップＳ１６）。また、ステップＳ１４又はステップＳ１５でNoと判断されたとき、及びステップＳ１６で６５rpsと設定された場合でも、次にステップＳ１７に移行して「庫内温度が２０℃以上または室温が４０℃以上」であるか否かが判断され、Yes なら電動機２５の回転速度が５５rpsであるか否かを判断し（ステップＳ１８）、それが５５rps以上であれば５５rpsに引き下げる（ステップＳ１９）。

上述のステップＳ１４〜Ｓ１９（上限回転速度決定ルーチン）の処理の結果、室温Ｔｙが３０℃以下の場合にあって、庫内温度Ｔｘが２０℃を越えているときには上限回転速度は５５rpsに、庫内温度Ｔｘが２０℃以下で庫内温度Ｔｘが１３℃〜２０℃の範囲では６５rpsに制限され、庫内温度Ｔｘが１３℃以下のときには上限回転速度の引き下げはなく、ステップＳ１３で決定された７６rpsのままで運転される。また、室温Ｔｙが３０℃を越え４０℃以下の場合にあっては、庫内温度Ｔｘが２０℃を越えているときには上限回転速度は５５rpsに、庫内温度Ｔｘが２０℃以下のときには６５rpsに制限される。そして、室温Ｔｙが４０℃以上の場合には、室温Ｔｙにかかわらず上限回転速度は常に５５rpsに制限される。以上の関係を図示すると、図４の通りである。

この種の冷凍サイクル２０では、庫内温度Ｔｘが同じとすると室温Ｔｙが低いときには高いときよりも同じ電動機の回転速度でも入力電流が低くなるという特性があるから、同一の電源容量のもとで、更に回転速度を高めて入力電流を大きくできる、すなわち運転余裕度が高い状態にある。また、逆に室温Ｔｙが同じとすると、庫内温度Ｔｘが低いときには高いときよりも同じ電動機の回転速度での入力電流が低くなるという特性があり、同一の電源容量のもとで、更に回転速度を高めて入力電流を大きくできる、すなわち運転余裕度が高い状態にある。そこで、本実施形態では、庫内温度センサ３４及び室温センサ３５からの信号に基づいてマイクロコンピュータ３１が「上限回転速度」を上述のように決定しており、庫内温度Ｔｘまたは室温Ｔｙが低いときには「上限回転速度」がより高くなるようにしているから、運転余裕度が高い状態では、電源回路４０が許す範囲内で冷凍能力を最大限に発揮させることができる。その結果、例えは冷凍サイクル２０の作動開始直後で庫内温度Ｔｘが室温Ｔｙに近い場合でも、設定温度Ｔｓまで冷却するに要する時間を短縮することができる。また、冷凍サイクル２０の運転中に、暖かい食品等を庫内１０に多量に投入した場合でも、それらを設定温度Ｔｓまで冷却するに要する時間を短縮することができる。

一方、室温Ｔｙが高い場合、または庫内温度Ｔｘが高い場合（「運転余裕度」が低い場合）には、「上限回転速度」をより低く抑えるようになっているから、冷凍サイクル２０の冷却能力を十分に利用した上で、電動機２５および電源回路４０に流れる電流を最大許容電流以下に抑えることができる。この結果、電動機２５および電源回路４０の大型化および製造コストが高くなることを回避できる。また、このように冷蔵庫すなわち圧縮機２１の始動開始時の負荷を抑えることにより、圧縮機２１や凝縮器２２の能力も不必要に大きくすることを回避でき、圧縮機２１や凝縮器２２の製造コストを安く抑えることができる。

また、本実施形態１では、冷凍サイクル２０の始動後の定常運転状態では、庫内温度Ｔｘの温度勾配が大きくなるに従って電動機２５の回転速度が速くなるように、すなわち冷凍サイクル２０の冷却能力が高くなるように制御される。したがって、冷蔵庫の定常運転状態において、冷却されるべき物を庫内１０に新たに入れた場合、冷却された物を庫内１０から取出した場合などに、庫内温度Ｔｘが設定温度Ｔｓから急変したときには、高速度で圧縮機２１が運転されて冷却能力が高くなり、庫内１０の温度上昇は迅速かつ的確に是正されるとともに、冷凍サイクル２０の定常運転時における庫内温度Ｔｘはほぼ設定温度Ｔｓに保たれ続ける。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５ないし図７によって説明する。本実施形態２は、冷凍サイクル２０の運転余裕度を凝縮器２２の温度に基づいて検出するようにしたものである。凝縮器２２からの放熱量に比べて熱的負荷が大きくて冷凍サイクル２の運転余裕度が少なくなれば、凝縮器２２の温度上昇として現れ、運転余裕度が大きくなれば、凝縮器２２の温度が低下するからである。そのために、本実施形態では、図５に示すように、凝縮器２２の中央部に例えばサーミスタ等からなる凝縮器温度センサ４１を設けている。マイクロコンピュータ３１のソフトウエア的構成を除くその他の点は、前記第１実施形態と同様であり、同一部分に同一符号を付して重複する説明を省略する。

この実施形態２では、「上限回転速度」を、次のようにして回転速度の上限値を決定する。すなわち、ステップＳ２４にて「庫内温度が１３℃以上または凝縮器温度が６３℃以上」か否かを判断してYes ならば、その時点での電動機２５の回転速度が６５rps以上であるか否かを判断し（ステップ２５は実際にはマイクロコンピュータ３１からインバータ回路３２への周波数指令信号の値によって判断する）、それが６５rps以上であれば６５rpsに引き下げる（ステップＳ２６）。また、ステップＳ２４又はステップＳ２５でNoと判断されたとき、及びステップＳ２６で６５rpsと設定された場合でも、次にステップＳ２７に移行して「庫内温度が２０℃以上または凝縮器温度が７３℃以上」であるか否かが判断され、Yes なら電動機２５の回転速度が５５rpsであるか否かを判断し（ステップＳ２８）、それが５５rps以上であれば５５rpsに引き下げる（ステップＳ２９）。

上述のステップＳ２４〜Ｓ２９（上限回転速度決定ルーチン）の処理の結果、室温Ｔｙが３０℃以下の場合にあって、凝縮器温度が７３℃を越えているときには上限回転速度は５５rpsに、庫内温度Ｔｘ２０℃以下で凝縮器温度が６３℃〜７３℃の範囲では６５rpsに制限され、庫内温度Ｔｘが１３℃以下のときには上限回転速度の引き下げはなく、ステップＳ２３で決定された７６rpsのままで運転される。また、凝縮器温度が６３℃を越え７３℃以下の場合にあっては、庫内温度Ｔｘが２０℃を越えているときには上限回転速度は５５rpsに、庫内温度Ｔｘ２０℃が以下のときには６５rpsに制限される。そして、凝縮器温度が７３℃以上の場合には、室温Ｔｙにかかわらず上限回転速度は常に５５rpsに制限される。以上の関係を図示すると、図７の通りである。

この実施形態によると、庫内温度センサ３４及び凝縮器温度センサ４１からの信号に基づいてマイクロコンピュータ３１が「上限回転速度」を上述のように決定しており、庫内温度Ｔｘまたは凝縮器温度が低いときには「上限回転速度」がより高くなるようにしているから、運転余裕度が高い状態では、電源回路４０が許す範囲内で冷凍能力を最大限に発揮させることができる。その結果、例えは冷凍サイクル２０の作動開始直後で庫内温度Ｔｘが室温Ｔｙに近い場合でも、設定温度Ｔｓまで冷却するに要する時間を短縮することができる。また、冷凍サイクル２０の運転中に、暖かい食品等を庫内１０に多量に投入した場合でも、それらを設定温度Ｔｓまで冷却するに要する時間を短縮することができる。

一方、凝縮器温度が高い場合、または庫内温度Ｔｘが高い場合（「運転余裕度」が低い場合）には、「上限回転速度」をより低く抑えるようになっているから、冷凍サイクル２０の冷却能力を十分に利用した上で、電動機２５および電源回路４０に流れる電流を最大許容電流以下に抑えることができる。この結果、電動機２５および電源回路４０の大型化および製造コストが高くなることを回避できる。また、このように冷蔵庫すなわち圧縮機２１の始動開始時の負荷を抑えることにより、凝縮器２２の能力も不必要に大きくすることを回避でき、凝縮器２２の製造コストを安く抑えることができる。

＜実施形態３＞
図８ないし図１０は本発明の実施形態３を示す。本実施形態３は、冷凍サイクル２０の運転余裕度を冷凍サイクル２０の高圧側圧力に基づいて検出するようにしたものである。凝縮器２２からの放熱量に比べて熱的負荷が大きくて冷凍サイクル２の運転余裕度が少なくなれば、圧縮機２１の運転中において、その吐出側とキャピラリチューブ２３との間の冷媒圧力が上昇する。そのために本実施形態３では、図８に示すように、圧縮機２１の吐出側と凝縮器２２との間の管路（特にはキャピラリチューブ２３の入口側）に冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ４２を設けている。マイクロコンピュータ３１のソフトウエア的構成を除くその他の点は、前記第１実施形態と同様であり、同一部分に同一符号を付して重複する説明を省略する。

この実施形態３では、「上限回転速度」を、次のようにして回転速度の上限値を決定する。すなわち、ステップＳ３４にて「庫内温度が１３℃以上または冷媒圧力が１．８ＭＰａ以上」か否かを判断してYes ならば、その時点での電動機２５の回転速度が６５rps以上であるか否かを判断し（ステップ３５は実際にはマイクロコンピュータ３１からインバータ回路３２への周波数指令信号の値によって判断する）、それが６５rps以上であれば６５rpsに引き下げる（ステップＳ３６）。また、ステップＳ３４又はステップＳ３５でNoと判断されたとき、及びステップＳ３６で６５rpsと設定された場合でも、次にステップＳ３７に移行して「庫内温度が２０℃以上または冷媒圧力が２．２５ＭＰａ以上」であるか否かが判断され、Yes なら電動機２５の回転速度が５５rpsであるか否かを判断し（ステップＳ３８）、それが５５rps以上であれば５５rpsに引き下げる（ステップＳ３９）。

上述のステップＳ３４〜Ｓ３９（上限回転速度決定ルーチン）の処理の結果、室温Ｔｙが３０℃以下の場合にあって、冷媒圧力が２．２５ＭＰａを越えているときには上限回転速度は５５rpsに、庫内温度Ｔｘ２０℃以下で冷媒圧力が１．８ＭＰａ〜２．２５ＭＰａの範囲では６５rpsに制限され、庫内温度Ｔｘが１３℃以下のときには上限回転速度の引き下げはなく、ステップＳ３３で決定された７６rpsのままで運転される。また、冷媒圧力が１．８ＭＰａを越え２．２５ＭＰａ以下の場合にあっては、庫内温度Ｔｘが２０℃を越えているときには上限回転速度は５５rpsに、庫内温度Ｔｘ２０℃が以下のときには６５rpsに制限される。そして、冷媒圧力が２．２５ＭＰａ以上の場合には、室温Ｔｙにかかわらず上限回転速度は常に５５rpsに制限される。以上の関係を図示すると、図１０の通りである。

この実施形態によると、庫内温度センサ３４及び冷媒圧力センサ４２からの信号に基づいてマイクロコンピュータ３１が「上限回転速度」を上述のように決定しており、庫内温度Ｔｘまたは冷媒圧力が低いときには「上限回転速度」がより高くなるようにしているから、運転余裕度が高い状態では、電源回路４０が許す範囲内で冷凍能力を最大限に発揮させることができる。その結果、例えは冷凍サイクル２０の作動開始直後で庫内温度Ｔｘが室温Ｔｙに近い場合でも、設定温度Ｔｓまで冷却するに要する時間を短縮することができる。また、冷凍サイクル２０の運転中に、暖かい食品等を庫内１０に多量に投入した場合でも、それらを設定温度Ｔｓまで冷却するに要する時間を短縮することができる。

一方、冷媒圧力が高い場合、または庫内温度Ｔｘが高い場合（「運転余裕度」が低い場合）には、「上限回転速度」をより低く抑えるようになっているから、冷凍サイクル２０の冷却能力を十分に利用した上で、電動機２５および電源回路４０に流れる電流を最大許容電流以下に抑えることができる。この結果、電動機２５および電源回路４０の大型化および製造コストが高くなることを回避できる。また、このように冷蔵庫すなわち圧縮機２１の始動開始時の負荷を抑えることにより、凝縮器２２の能力も不必要に大きくすることを回避でき、凝縮器２２の製造コストを安く抑えることができる。

しかも、この構成によれば、冷媒圧力に基づき運転余裕度を検出するから、実施形態２のように凝縮器温度に基づき運転余裕度を検出するものに比べて、凝縮器の汚れによる冷却能力の低下や設置環境によって冷却風量が確保できない場合等があっても、運転余裕度を正確に算定することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記各実施形態では冷蔵庫に適用した例を示したが、冷凍サイクルを備えてその蒸発器の冷却作用によって冷却対象物を冷却する冷却装置、例えば製氷機、空調機等にも適用することができる。

（２）実施形態１では、室温を検出するセンサを冷却ファン２６の入口側に設けたが、ここに限らず、凝縮器を冷却する空気の温度が測定されるような位置に配置されておればよい。

（３）実施形態２では、凝縮器２２の中央に凝縮器温度センサ４１を設けたが、凝縮器２２を通過した冷却風の温度を検出する位置に設けてもよい。

（４）実施形態３では、冷媒の圧力を測定する圧力センサをキャピラリチューブの入口近くに設けるようにしたが、圧縮機の吐出側からキャピラリチューブ（絞り弁装置）に至るまでのいずれかの部分において冷媒の圧力を測定できるようにすればよい。

本発明の実施形態１を示すブロック図冷凍サイクルの冷凍能力、庫内温度および電動機電流の相互の関係を示すグラフ主として上限回転速度決定ルーチンの内容を示すフローチャート庫内温度および室温と、上限回転速度との関係を示すグラフ本発明の実施形態２を示すブロック図実施形態２における主として上限回転速度決定ルーチンの内容を示すフローチャート実施形態２における庫内温度および室温と、上限回転速度との関係を示すグラフ本発明の実施形態３を示すブロック図実施形態３における主として上限回転速度決定ルーチンの内容を示すフローチャート実施形態３における庫内温度および室温と、上限回転速度との関係を示すグラフ

符号の説明

２０…冷凍サイクル２１…圧縮機２２…凝縮器２３…キャピラリチューブ（絞り弁装置）２４…蒸発器２５…電動機３０…運転制御装置（温度制御手段、回転速度制御手段）３４…庫内温度センサ（第１物理量検出手段）３５…室温センサ（第２物理量検出手段）４１…凝縮器温度センサ（第２物理量検出手段）４２…冷媒圧力センサ（第２物理量検出手段）

Claims

速度制御される電動機により駆動される圧縮機、この圧縮機から吐出された冷媒を冷却する凝縮器、この凝縮器から吐出された冷媒を通す絞り弁装置及びこの絞り弁装置を通した冷媒によって冷却作用を行わせる蒸発器を含む冷凍サイクルと、前記蒸発器の冷却作用によって冷却される冷却対象物の温度を直接的または間接的に表す物理量を検出する第１物理量検出手段と、この第１物理量検出手段によって検出された物理量に応じて前記電動機の回転速度を制御して前記冷却対象物を目標温度に近付くよう冷却する温度制御手段と、前記冷凍サイクルの運転余裕度に対応する物理量を検出する第２物理量検出手段と、この第２の物理量検出手段によって検出された物理量を参照して前記電動機の回転速度を所定速度以下に制限する回転速度制限手段とを有することを特徴とする冷却装置。
前記第１物理量検出手段は、前記冷却対象の温度を検出する温度センサを備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記第２物理量検出手段は、冷却装置周囲の室温を検出する温度センサを備えて構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
前記第２物理量検出手段は、前記凝縮器又はここを通過した冷却風の温度を検出する温度センサを備えて構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
前記第２物理量検出手段は、前記冷凍サイクルのうち前記圧縮機の吐出側から前記絞り弁装置に至るまでのいずれかの部分において前記冷媒の圧力を測定する圧力センサを備えて構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。