JP2005061738A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 空気調和機の圧縮機寝込み起動時のオイル吐出の防止と負荷に対応した早い能力発揮を両立させる。
【解決手段】 圧縮機１の吐出側と吸入側を連通するとともに二方弁６を有するバイパス管６ａを設け、空気調和機（図示せず）の運転開始後の前記圧縮機１の初回起動時における低周波数運転時間を、通常起動時のそれより長くし、かつ、圧縮機１の初回起動時に所定時間二方弁６を開くようにして、初回起動時に長く低周波数で運転しかつ二方弁６を開くことで、起動時のオイルの飛び出しを緩和し、吐出されるオイルの一部を圧縮機に戻し、２回目以降の起動時に、低周波数運転時間を短くして必用能力の供給を早く実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機に関するもので、特に圧縮機の保護に関するのもである。

従来の空気調和機に使用される周波数可変型の圧縮機の寝込み防止方法は、図６に示すように、圧縮機の起動時の都度、低周波数にて圧縮機を所定時間、例えば３分間運転して、圧縮機のオイル潤滑性能を確保していた（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６０−２２８７８２号公報

しかしながら、上記従来の構成では、比較的圧縮機容量の大きい業務用空気調和機等では、低周波数運転中でも寝込み起動時のオイル吐出は比較的多く、圧縮機の保護が確実にできない場合があった。また２回目以降の寝込み状態が解消された起動時にも、初回起動時同様低周波数で比較的長く運転していたため、能力の立ち上がりに時間がかかるという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、寝込み起動時の圧縮のオイルの飛び出しを抑制し、寝込みが解消された２回目以降の起動時に圧縮機周波数を早く立ち上げ、十分な能力を早く供給することができる空気調和機を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、圧縮機の吐出側と吸入側を連通するとともに二方弁を有するバイパス管を設け、空気調和機の運転開始後の前記圧縮機の初回起動時における低周波数での運転時間を、以降の通常起動時の低周波数での運転時間より長く設定するとともに、前記圧縮機の初回起動時に所定時間二方弁を開くようにしたもので、低周波数での運転時間を長く設定することにより、起動時の圧縮機内の圧力変化を緩和し、オイルの急激な発泡現象によるオイルの飛び出しを緩和でき、さらに二方弁を開くことにより、圧縮機から吐出されるオイルの一部を圧縮機に戻し、圧縮機内の潤滑性能を確保することができ、寝込み状態が解消された２回目以降の起動時には、低周波数運転時間を短くし、所定の周波数に一早く到達させて必要能力の供給を早く実現することが可能となる。

本発明の空気調和機は、寝込み起動時の圧縮のオイルの飛び出しを確実に抑制し、２回目以降の寝込みではない起動時に圧縮機周波数を早く立ち上げ、十分な能力を早く供給することができる。

第１の発明は、周波数可変型の圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、減圧装置、室内側熱交換器を環状に接続してなる空気調和機において、前記圧縮機の吐出側と吸入側を連通するとともに二方弁を有するバイパス管を設け、前記空気調和機の運転開始後の前記圧縮機の初回起動時における低周波数での運転時間を、以降の通常起動時の低周波数での運転時間より長く設定するとともに、前記圧縮機の初回起動時に所定時間二方弁を開くようにしたもので、低周波数での運転時間を長く設定することにより、起動時の圧縮機内の圧力変化を緩和し、オイルの急激な発泡現象によるオイルの飛び出しを緩和でき、さらに二方弁
を開くことにより、圧縮機から吐出されるオイルの一部を圧縮機に戻し、圧縮機内の潤滑性能を確保するのもである。一方、寝込み状態が解消されている２回目以降の起動時には、低周波数運転時間を短くし、所定の周波数に一早く到達させることにより必要能力の供給を早く実現することが可能となる。

第２の発明は、周波数可変型の圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、減圧装置、室内側熱交換器を環状に接続してなる空気調和機において、前記圧縮機の吐出側と吸入側を連通するとともに二方弁を有するバイパス管と、前記圧縮機の温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段の出力に応じて、前記空気調和機の運転開始後の前記圧縮機の初回起動時における低周波数での運転時間を決定し、かつ前記圧縮機の初回起動時に前記二方弁を動作させるもので、圧縮機の温度が低く、寝込み状態の場合には、低周波数運転を長く行うと共に二方弁を開いて圧縮機の十分な保護を行い、圧縮機の温度が高く寝込み状態にない場合には、二方弁を閉じたままで、圧縮機の低周波数運転時間を短くすることで、所定の能力を発揮できる運転周波数まで短い時間で立ち上げることが可能となる。

第３の発明は、温度検出手段の出力に応じて二方弁を閉じるタイミングを決定するもので、圧縮機の寝込み状態の終了タイミングを確実に検出できるため、圧縮機の信頼性を大幅に向上することができる。

第４の発明は、圧縮機の低周波数での運転終了より前に二方弁を閉じるようにしたもので、寝込み起動時の圧縮機起動初期のオイル多量吐出時に、二方弁を開いて、吐出されたオイルを圧縮機１に確実に戻すともに、多量吐出が終了した後は、二方弁を閉（ＯＦＦ）とすることにより、圧縮機の負荷を増大させて圧縮機温度を早く上昇させ、寝込み状態を早く終了させ通常周波数運転へ早期に移行し、所定能力を早く発揮させることができる。

第５の発明は、圧縮機の温度が低い場合には、２回目以降の圧縮機起動時にも二方弁を開くようにしたもので、空気調和機を運転し室温が所定温度に達するとサーモオフとなり圧縮機は停止するが、熱負荷が軽くかつ寒冷地等の外気温度が低い使用環境下で、長いサーモオフ中に圧縮機の温度が低下し、再び寝込み状態になることがある場合にも、再度寝込み判定を行って、圧縮機を始動する際に二方弁を開くので、圧縮機の信頼性を確保することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下本実施の形態の空気調和機を、図１、２を用いて説明する。

図において、周波数可変型の圧縮機１、四方弁２、室外側熱交換器３、減圧装置４、室内側熱交換器５が環状に接続され、ヒートポンプ式冷凍サイクルを形成している。圧縮機１の吐出側１ａと吸入側１ｂはバイパス管６ａで結ばれ、その途中に二方弁６が設けられている。７は、圧縮機１の温度を検出する温度検出手段となる温度センサーである。

上記構成による動作は以下の通りである。

図２は、圧縮機１の運転周波数と二方弁６の開閉動作を示したタイムチャートで、運転開始後の１回目の起動時は、二方弁６を開き、圧縮機１を３０ヘルツの低周波数で起動する。起動後１．５分にて二方弁６を閉じ、起動後３分で圧縮機１を所定の周波数運転に移行する。低周波数での運転により圧縮機１のオイル内に溶け込んだ冷媒は緩やかに放出されるため、オイルの急激な発泡現象が緩和される。更に、二方弁６の効果により、圧縮機
１から飛び出したオイルの一部は、吸入側を経て圧縮機１に戻り圧縮機１の潤滑性能を確保できる。また運転時間が経過し、室温が設定温度に達し、一旦サーモオフをした後の２回目以降の圧縮機１の起動時は、寝込みの問題は解消されているので、３０ヘルツの低周波運転時間を１分間と短く設定し、二方弁６も閉のままとし、室内からの要求負荷に対応する所定周波数へ早く移行することができる。

（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態について、図３を用いて説明する。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号、名称を用いてその説明を省略する。

図３は、本実施の形態の圧縮機１の温度と二方弁６の動作を示すタイムチャートである。運転開始時に圧縮機１の温度を温度センサー７で検出し、その検出結果に応じて圧縮機１が寝込み状態にあるかどうかの判定を行う。

圧縮機１の温度が初期判定温度である１０℃以下の場合には、寝込み状態と判断し、圧縮機１から吐出されるオイルの一部を回収するために、二方弁６を開（ＯＮ）とするとともに、圧縮機１の低周波数運転時間を長い３分とする。

一方、温度センサー７で検出された圧縮機１の温度が１０℃を越えている場合には、寝込み状態にはないと判定し、二方弁６は閉（ＯＦＦ）のまま、かつ圧縮機１の低周波数運転時間も１分と短くするものである。

以上のように、本実施の形態によれば、本体の運転開始時に、圧縮機１の寝込み状態を圧縮機１の温度により判定し、温度が低く、寝込み状態にある場合には、圧縮機の十分な保護を行い、寝込み状態にない場合には、圧縮機の低周波数運転時間を短くして、所定の能力を発揮できる運転周波数まで短い時間で立ち上げることが可能となる。

なお、上記実施の形態では、運転開始時の圧縮機１の温度が１０℃以下の場合、二方弁６を開いた状態で、圧縮機１を低周波数で３分間運転するようにしたが、その３分以内に、寝込み状態から起動した圧縮機１の温度が徐々に上昇して２５℃に達し、圧縮機１内のオイルに溶け込んでいた冷媒が気化し、寝込み状態が解消された時点で二方弁６を閉（ＯＦＦ）じて、オイル戻しを終了するようにしても良い。

この実施の形態によれば、圧縮機１の温度上昇を監視することにより、寝込み状態の終了タイミングを確実に検出できるため、圧縮機１の信頼性を大幅に向上させることができるものである。

（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態を図４を用いて説明する。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号、名称を用いてその説明を省略する。

図４は、本実施の形態の動作を示すタイムチャートで、本体運転開始時の初回の圧縮機１の起動時における二方弁６の閉（ＯＦＦ）のタイミングを、圧縮機１の低周波数での運転が終了する前に設定したものである。

寝込み起動時の圧縮機１からのオイルの多量吐出は圧縮機起動時の初期に発生する。従ってこの実施形態によれば、オイルの多量吐出時は、二方弁６を開とし、吐出されたオイルを圧縮機１に確実に戻すともに、多量吐出が終了した後は、二方弁６を閉（ＯＦＦ）とすることにより、圧縮機１の負荷を増大させて圧縮機温度を早く上昇させ、寝込み状態を早く終了させ通常周波数運転へ早期に移行することができるものである。

（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施の形態を図５を用いて説明する。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号、名称を用いてその説明を省略する。

図５は、本実施の形態における圧縮機１の温度と二方弁６の動作を示すタイムチャートで、二回目以降の圧縮機１の起動時にも圧縮機１の温度を温度センサー７で検出し、その検出結果で寝こみ判定を実施し、圧縮機１の温度が所定温度より低い場合には、寝込み状態と判定し、二方弁６の開動作と圧縮機１の低周波数での運転を実施するものである。通常、空気調和機は運転により、室温が所定温度に達すると、サーモオフとなり圧縮機１は停止する。外気温が低くかつサーモオフ時間が長くなる場合には圧縮機１の温度が低下し、圧縮機１が再び寝込み状態に陥るケースがある。

この実施の形態によれば、二回目以降の起動時にも圧縮機１の温度による寝込み判定を行うため、特に寒冷地等の外気温度が低い使用環境でも圧縮機の信頼性を確保することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、寝込み起動時の圧縮のオイルの飛び出しを確実に抑制し、２回目以降の寝込みではない起動時に圧縮機周波数を早く立ち上げ、十分な能力を早く供給することができるので、圧縮機を用いた空調機器、冷凍機器、冷蔵機器分野で広く適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態を示す空気調和機の冷凍サイクル図 同空気調和機の圧縮機の運転周波数と二方弁の動作を示すタイムチャート 本発明の第２の実施の形態を示す空気調和機の圧縮機の温度と二方弁の動作を示すタイムチャート 本発明の第３の実施の形態を示す空気調和機の圧縮機の運転周波数と二方弁の動作を示すタイムチャート 本発明の第４の実施の形態を示す空気調和機の圧縮機の温度と二方弁の動作を示すタイムチャート 従来の空気調和機の圧縮機の運転周波数タイムチャート

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外側熱交換器
５ 室内側熱交換器
６ 二方弁
６ａ バイパス管
７ 温度センサー（温度検出手段）

Claims (5)

1. 周波数可変型の圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、減圧装置、室内側熱交換器を環状に接続してなる空気調和機において、前記圧縮機の吐出側と吸入側を連通するとともに二方弁を有するバイパス管を設け、前記空気調和機の運転開始後の前記圧縮機の初回起動時における低周波数での運転時間を、以降の通常起動時の低周波数での運転時間より長く設定するとともに、前記圧縮機の初回起動時に所定時間二方弁を開くことを特徴とする空気調和機。
2. 周波数可変型の圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、減圧装置、室内側熱交換器を環状に接続してなる空気調和機において、前記圧縮機の吐出側と吸入側を連通するとともに二方弁を有するバイパス管と、前記圧縮機の温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段の出力に応じて、前記空気調和機の運転開始後の前記圧縮機の初回起動時における低周波数での運転時間を決定し、かつ前記圧縮機の初回起動時に前記二方弁を動作させることを特徴とする空気調和機。
3. 温度検出手段の出力に応じて二方弁を閉じるタイミングを決定する請求項２記載の空気調和機。
4. 圧縮機の低周波数での運転終了より前に二方弁を閉じるようにした請求項１記載の空気調和機。
5. 圧縮機の温度が低い場合には、２回目以降の圧縮機起動時にも二方弁を開くようにした請求項２〜４のいずれか１項記載の空気調和機。
   
   

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