JP2011242097A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒が圧縮機内に寝込んでいる場合であっても、圧縮機の油切れの発生を抑制できる冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機２１と、制御部とを備える。制御部は、少なくとも圧縮機２１の起動制御を含む制御を行う。また、制御部は、起動制御において、圧縮機２１内の冷媒の湿り度の判定を行い、湿り度の判定に基づいて圧縮機２１の回転数の上昇を一時的に禁止する回転数上昇一時禁止制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来、長期間停止している冷凍装置においては、圧縮機内の潤滑油に冷媒が溶解する寝込み状態が発生しやすい。このとき、圧縮機の起動の際の制御によっては、油上りが発生することが想定される。そして、この場合、圧縮機内の潤滑油が圧縮機外に出て行くことによる油切れが懸念される。そこで、例えば、特許文献１（特開平５−３１２４１９号公報）に開示の冷凍装置では、冷媒の寝込み状態を抑制した（具体的には、圧縮機を強制的に停止してヒータをオンすることにより、冷媒の寝込み状態を抑制した）上で、圧縮機を再起動する制御等を行っている。

ここで、ヒータを用いない場合であっても、すなわち、圧縮機内に冷媒が寝込んでいる場合であっても、油切れの発生を抑制できることが望ましい。

そこで、本発明の課題は、冷媒が圧縮機内に寝込んでいる場合であっても、圧縮機の油切れの発生を抑制できる冷凍装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、制御部とを備える。制御部は、少なくとも圧縮機の起動制御を含む制御を行う。また、制御部は、起動制御において、圧縮機内の冷媒の湿り度の判定を行い、湿り度の判定に基づいて圧縮機の回転数の上昇を一時的に禁止する回転数上昇一時禁止制御を行う。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、圧縮機の起動制御において、冷媒の湿り度に基づいて回転数上昇一時禁止制御を行うことで、例えば、長期間運転を停止していたことによって圧縮機内に冷媒が寝込んでいる場合であっても、油切れの発生を抑制できる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、制御部は、圧縮機の吐出側における冷媒の吐出過熱度を算出し、吐出過熱度が第１閾値を超えるか否かを判定することによって、湿り度の判定を行う。

ここで、潤滑油の温度がある程度上がっていれば、圧縮機内において、冷媒と潤滑油とが多量に溶け合うことがないと考えられる。

よって、本発明の第２観点に係る冷凍装置では、潤滑油の温度と相関性のある圧縮機の吐出側における冷媒の吐出過熱度を算出している。吐出過熱度を把握できることによって、潤滑油の温度がどの程度上がっているのかを把握することができる。そして、当該吐出加熱度が第１閾値を超えるか否かを判定することで冷媒の湿り度の判定を行い、この判定に基づいて回転数上昇一時禁止制御を行うことによって、油切れの発生を抑制できる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第２観点に係る冷凍装置であって、吐出温度センサと、吐出圧力センサとをさらに備える。吐出温度センサは、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検出する。吐出圧力センサは、圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を検出する。制御部は、吐出温度と、吐出圧力から換算する吐出圧力相当飽和温度との差を、吐出過熱度として算出する。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、吐出過熱度を把握できることによって、潤滑油の温度がどの程度上がっているのかを把握することができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第２観点又は第３観点に係る冷凍装置であって、制御部は、起動制御において、吐出過熱度が第１閾値を超えるまでは回転数上昇一時禁止制御を行い、吐出過熱度が第１閾値を超えた後更に第２閾値を超えるまでは圧縮機の回転数の上昇速度を抑制する回転数上昇速度抑制制御を行う。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、吐出過熱度が第１閾値を超えるまで回転数上昇一時禁止制御を行うことで、吐出過熱度を徐々につけていくように制御している。これにより、冷媒の潤滑油への多量の溶け込みを抑制できる。よって、潤滑油が冷媒と一緒になって多量に圧縮機外へ出て行くことによる油切れの発生を抑制できる。

また、例えば、冷媒の吐出過熱度が第１閾値を超えた後、空調負荷に合わせて圧縮機の運転を行うと、空調負荷が高い場合、圧縮機の回転数が急激に上がっていくことが懸念される。

一方、本発明の第４観点に係る冷凍装置では、吐出過熱度が第１閾値を超えた後、第２閾値を越えるまでは回転数上昇速度抑制制御を行う。これにより、急激な圧縮機の回転数の上昇による油上りの発生を抑制できる。よって、油面切れの発生を抑制できる。すなわち、圧縮機の信頼性を確保できる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第１観点〜第４観点のいずれかに係る冷凍装置であって、制御部は、起動制御において、圧縮機の初期制御を行った後、回転数上昇一時禁止制御を行う。

ここで、例えば、圧縮機の初期制御とは、所定のタイムスケジュールで圧縮機を運転する制御をいう。

そして、例えば、圧縮機の初期制御を行った後空調負荷に伴って圧縮機の回転数の制御を行う場合、空調負荷が高い場合は、圧縮機の回転数が急激に上がることが懸念される。この場合、潤滑油が多量に圧縮機外へ出て行くことによる油切れが懸念される。

一方、本発明の第５観点に係る冷凍装置では、初期制御を行った後、回転数上昇一時禁止制御を行う。よって、油切れの発生を抑制できる。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、冷媒が圧縮機内に寝込んでいる場合であっても、圧縮機の油切れの発生を抑制できる。

本発明の第２観点及び第３観点に係る冷凍装置では、吐出過熱度を把握できることによって、潤滑油の温度がどの程度上がっているのかを把握することができる。

本発明の第４観点及び第５観点に係る冷凍装置では、油切れの発生を抑制できる。

本発明に係る冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の冷媒回路の概略構成図。 制御ユニットの制御ブロック図。 圧縮機の起動制御のフローチャート。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る冷凍装置の実施形態について説明する。

（１）空気調和装置１の構成
図１は、本発明に係る冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置１の冷媒回路１０の概略構成図である。

空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、建物内の居室における冷暖房に使用される装置である。空気調和装置１は、図１に示すように、主として、１台の室外ユニット２と、並列に接続された複数台（本実施形態では、２台）の室内ユニット４ａ，４ｂと、室外ユニット２と室内ユニット４ａ，４ｂとを接続する液側冷媒連絡配管６及びガス側冷媒連絡配管７とを備えている。空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット４ａ，４ｂと、液側冷媒連絡配管６及びガス側冷媒連絡配管７とが接続されることによって構成されている。

（１−１）室内ユニット４ａ，４ｂについて
以下、室内ユニット４ａ，４ｂについて説明する。

室内ユニット４ａ，４ｂは、建物の居室内の天井に埋め込まれたり吊り下げられたりして、又は、居室内の壁面に掛けられて設置される。室内ユニット４ａ，４ｂは、液側冷媒連絡配管６及びガス側冷媒連絡配管７を介して室外ユニット２に接続されている。

次に、室内ユニット４ａ，４ｂの構成について説明する。なお、室内ユニット４ａと室内ユニット４ｂとは、同様の構成であるため、以下では、室内ユニット４ａの構成についてのみ説明し、室内ユニット４ｂの構成については、室内ユニット４ａの各部を示す添え字「ａ」の代わりに添え字「ｂ」を付して説明を省略する。

室内ユニット４ａは、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路１０ａ（室内ユニット４ｂでは、室内側冷媒回路１０ｂ）を有している。室内側冷媒回路１０ａは、主として、室内膨張弁４１ａと、室内熱交換器４２ａとを有している。

室内膨張弁４１ａは、室内側冷媒回路１０ａ内を流れる冷媒の流量調節や減圧等を行うために、室内熱交換器４２ａの液側に接続された電動膨張弁である。

室内熱交換器４２ａは、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室内熱交換器４２ａは、空気調和装置１の冷房運転時には、冷媒の蒸発器として機能して居室内の空気を冷却する。また、室内熱交換器４２ａは、空気調和装置１の暖房運転時には、冷媒の凝縮器として機能して居室内の空気を加熱する。

また、室内ユニット４ａは、室内ファン４３ａを有している。室内ファン４３ａは、室内ユニット４ａ内に居室内の空気を吸入して、室内熱交換器４２ａにおいて冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための送風ファンとして機能する。また、室内ファン４３ａは、室内ファンモータ４３ｍａによって駆動され、室内熱交換器４２ａに供給する空気の風量を可変することが可能なファンである。

また、室内ユニット４ａには、各種のセンサが設けられている。具体的には、室内熱交換器４２ａ内を流れる冷媒の温度を検出する室内熱交温度センサ４４ａと、室内ユニット４ａ内に流入する室内空気の温度（すなわち、室内温度）を検出する室内温度センサ４５ａとが設けられている。

（１−２）室外ユニット２の構成
以下、室外ユニット２の構成について説明する。

室外ユニット２は、建物の室外に設置されており、液側冷媒連絡配管６及びガス側冷媒連絡配管７を介して室内ユニット４ａ，４ｂに接続されている。

また、室外ユニット２は、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路１０ｃを有している。室外側冷媒回路１０ｃは、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、アキュムレータ２５と、液側閉鎖弁２６と、ガス側閉鎖弁２７とを有している。

圧縮機２１は、冷媒を圧縮する。圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能なスクロール圧縮機であり、圧縮機用モータ２１ｍによって駆動される。圧縮機２１は、圧縮工程時の機械間の動きを潤滑にするための潤滑油を溜める油溜まり部（図示せず）を有している。また、圧縮機２１は、冷媒を圧縮機２１に導くための吸入管２１ａと、冷媒を圧縮機２１から外部に流出させるための吐出管２１ｂとを有している。

吸入管２１ａを介して圧縮機２１内に吸入された冷媒は、油溜まり部の潤滑油と共に圧縮され、吐出管２１ｂを介して圧縮機２１の外部に吐出される。

四路切換弁２２は、冷媒の流れ方向を切り換えるための切換機構としての弁であり、第１状態（図１の四路切換弁２２の実線を参照）と、第２状態（図１の四路切換弁２２の破線を参照）とを採ることができる。

第１状態では、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とが接続されると共に圧縮機２１の吸入側と室内熱交換器４２ａ，４２ｂのガス側とが接続されている。すなわち、四路切換弁２２が第１状態を採る場合は、冷媒回路１０が冷房運転の状態となっている。第２状態では、圧縮機２１の吐出側と室内熱交換器４２ａ，４２ｂのガス側（具体的には、ガス側冷媒連絡配管７）とが接続されると共に圧縮機２１の吸入側（具体的には、アキュムレータ２５）と室外熱交換器２３のガス側とが接続されている。すなわち、四路切換弁２２が第２状態を採る場合は、冷媒回路１０が暖房運転の状態となっている。

室外熱交換器２３は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器２３は、そのガス側が四路切換弁２２に接続され、その液側が液側冷媒連絡配管６に接続されている。室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。

室外膨張弁２４は、膨張機構であり、室外側冷媒回路１０ｃ内を流れる冷媒の圧力や流量の調節を行うために、室外熱交換器２３の液側に接続された電動膨張弁である。

アキュムレータ２５は、圧縮機２１と四路切換弁２２との間に接続されており、室内ユニット４の運転負荷に応じて冷媒回路１０内に発生する余剰冷媒を溜めることが可能な容器である。

液側閉鎖弁２６及びガス側閉鎖弁２７は、外部の機器・配管（具体的には、液側冷媒連絡配管６及びガス側冷媒連絡配管７）との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁２６は、室外熱交換器２３に接続されている。ガス側閉鎖弁２７は、四路切換弁２２に接続されている。

また、室外ユニット２は、室外ファン２８を有している。室外ファン２８は、室外ユニット２内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風ファンとして機能する。また、室外ファン２８は、室外熱交換器２３に供給する外気の量を可変することが可能なファンであり、室外ファンモータ２８ｍによって駆動されるプロペラファンである。

また、室外ユニット２には、各種のセンサ２９〜３５が設けられている。具体的には、室外ユニット２には、圧縮機２１に吸入される冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ２９と、圧縮機２１に吸入される冷媒の吸入温度を検出する吸入温度センサ３０と、圧縮機２１から吐出される冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、冷媒から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ３２と、室外熱交換器２３内を流れる冷媒の温度を検出する室外熱交温度センサ３３と、室外熱交換器２３の液側における冷媒の温度を検出する液側温度センサ３４と、室外ユニット２が設置される外部の空気である外気温度を検出する外気温度センサ３５とが設けられている。なお、吸入圧力センサ２９及び吸入温度センサは、圧縮機２１の吸入管２１ａに設けられており、吐出圧力センサ３１及び吐出温度センサ３２は、圧縮機２１の吐出管２１ｂに設けられている。

以上のように、室内側冷媒回路１０ａ，１０ｂと室外側冷媒回路１０ｃとが液側冷媒連絡配管６及びガス側冷媒連絡配管７によって接続されることで、空気調和装置１の冷媒回路１０が構成されている。

（２）制御ユニット９の構成
図２は、制御ユニット９の制御ブロック図である。

制御ユニット９は、図２に示すように、制御部９１と、記憶部９２とを有する。

制御部９１は、マイクロコンピュータ等から構成されており、各種のセンサ４４ａ，４４ｂ、４５ａ，４５ｂ、２９〜３５の検出信号を受信したり、室内ユニット４の操作を行うためのリモコン（図示せず）との間で制御信号のやり取りを行ったりすることによって、室外ユニット２及び室内ユニット４を構成する各種の機器の動作を制御している。具体的には、制御部９１は、室内ファン４３ａ，４３ｂを駆動するための室内ファンモータ４３ｍａ，４３ｍｂ、圧縮機２１を駆動するための圧縮機用モータ２１ｍ、室外ファン２８を駆動するための室外ファンモータ２８ｍ等の回転数や、室内膨張弁４１ａ，４１ｂ、室外膨張弁２４の開度等を制御している。

また、制御部９１は、判定部９１ａ、算出部９１ｂ等として機能する。

判定部９１ａは、圧縮機２１内の冷媒の湿り度の判定を行う。具体的には、判定部９１ａは、後述する吐出過熱度が、予め記憶部９２に記憶される第１閾値を超えるか否かを判定することによって、圧縮機２１内の冷媒の湿り度の判定を行う。より具体的には、判定部９１ａは、吐出過熱度と第１閾値とを比較する。そして、吐出過熱度が当該第１閾値を超えなければ、圧縮機２１内の冷媒は湿っていると判定している。

また、判定部９１ａは、吐出過熱度が、予め記憶部９２に記憶される第２閾値を超えるか否かを判定する。

算出部９１ｂは、圧縮機２１の吐出側における冷媒の吐出過熱度を算出する。ここで、吐出過熱度とは、圧縮機２１から吐出される冷媒の吐出温度と、圧縮機２１から吐出される冷媒の吐出圧力とに基づいて算出されるものである。具体的には、算出部９１ｂは、吐出温度センサ３２によって検出される冷媒の吐出温度と、吐出圧力センサ３４によって検出される冷媒の吐出圧力を凝縮温度に相当する飽和温度に換算した吐出圧力相当飽和温度との差を、吐出過熱度として算出している。

記憶部９２は、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリから成る。記憶部９２は、圧縮機２１のステップ数と圧縮機２１の回転数との関係（すなわち、１ステップ，２ステップ，・・・であれば、圧縮機２１の回転数がどれくらいといった関係）を示す第１テーブル、上述した第１閾値、第２閾値等を記憶している。

（３）空気調和装置１の制御
以下、空気調和装置１の制御ついて説明する。なお、以下の制御は、制御部９が行う。

空気調和装置１の制御としては、主として、居室の空調負荷（すなわち、室内ユニット４の負荷、例えば、設定温度と室内温度との差に基づくもの等）に応じて、室外ユニット２及び室内ユニット４を動作させる冷房運転や暖房運転を行う通常制御がある。

ここで、長期間空気調和装置が停止していた場合、圧縮機内の潤滑油に冷媒が溶解する寝込み状態が発生しやすい。このとき、例えば、圧縮機の起動制御において、空調負荷に応じて回転数を上昇させる制御を行うと、空調負荷が高い場合は、急激に圧縮機の回転数を上昇させていくことが考えられる。

圧縮機の回転数を上昇させていくと、長期間空気調和装置が停止していたことによって低温となっている潤滑油の温度はさほど上がっていないのにも関わらず、冷媒の温度がすぐに上がるといったことが想定される。そして、この場合、冷媒と潤滑油とが多量に溶け合って、圧縮機外に出て行くことが懸念される。また、圧縮機の回転数を急激に上昇させると、油上りの発生が想定され、これによっても油切れが発生することが懸念される。

そこで、空気調和装置１では、空気調和装置１のユーザ等によってリモコン等を介して通常制御における冷房運転又は暖房運転を開始する旨の指令がなされたときに圧縮機２１の起動制御を行うが、当該圧縮機２１の起動制御においては、居室の空調負荷に応じた制御を行わず、以下に説明する、油切れの発生を抑制する各種の制御を行っている。

以下、通常制御と、圧縮機２１の起動制御とについて説明する。

（３−１−１）通常制御における冷房運転について
まず、通常制御における冷房運転について、図１を用いて説明する。

冷房運転時は、四路切換弁２２が第１状態を採る。すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に接続され、且つ、圧縮機２１の吸入側が室内熱交換器４２ａ，４２ｂのガス側に接続された状態となっている。この状態において、室内ファン４３ａ，４３ｂ、圧縮機２１及び室外ファン２８を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され圧縮されて高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して室外熱交換器２３に送られて、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行う。このとき、高圧のガス冷媒は、室外空気と熱交換を行うことによって凝縮されて高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、室外膨張弁２４を通過する際、室外膨張弁２４の開度に応じて減圧され、液側閉鎖弁２６及び液側冷媒連絡配管６を経由して、室内ユニット４ａ，４ｂに送られる。室内ユニット４ａ，４ｂに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、さらに室内膨張弁４１ａ，４１ｂを通過する際に減圧され、室内熱交換器４２ａ，４２ｂに送られる。室内熱交換器４２ａ，４２ｂに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内空気と熱交換を行うことによって、蒸発されて低圧のガス冷媒となる。低圧のガス冷媒は、ガス側冷媒連絡配管７を経由して室外ユニット２に送られ、ガス側閉鎖弁２７及び四路切換弁２２を経由して、アキュムレータ２５に流入する。アキュムレータ２５に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。

（３−１−２）通常制御における暖房運転について
次に、通常制御における暖房運転について説明する。

暖房運転時は、四路切換弁２２が第２状態を採る。すなわち、圧縮機２１の吐出側が室内熱交換器４２ａ，４２ｂのガス側に接続され、且つ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。この状態において、室内ファン４３ａ，４３ｂ、圧縮機２１及び室外ファン２８が起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁２２、ガス側閉鎖弁２７及びガス側冷媒連絡配管７を経由して、室内ユニット４ａ，４ｂに送られる。室内ユニット４ａ，４ｂに送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４２ａ，４２ｂにおいて、室内空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。そして、高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１ａ，４１ｂを通過する際に、室内膨張弁４１ａ，４１ｂの開度に応じて減圧される。室内膨張弁４１ａ，４１ｂを通過した冷媒は、液側冷媒連絡配管６を経由して室外ユニット２に送られる。室外ユニット２に送られた冷媒は、液側閉鎖弁２６を経由して室外膨張弁２４でさらに減圧された後に室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行う。このとき、低圧の気液二相状態の冷媒は、蒸発されて低圧のガス冷媒となる。低圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２５に流入する。アキュムレータ２５に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。

（３−１−３）圧縮機２１の起動制御について
図３は、圧縮機２１の起動制御のフローチャートである。

以下、圧縮機２１の起動制御について、図３を用いて具体的に説明する。

まず、ステップＳ１では、圧縮機２１の初期制御を行う。初期制御とは、各種の空気調和装置に対応した所定のタイムスケジュールに基づいて圧縮機を運転する制御である。本実施形態の空気調和装置１では、初期制御において、所定時間、所定の回転数で、圧縮機２１を運転している。ここで、初期制御において圧縮機２１を運転する所定時間及び所定の回転数に関しては、予め記憶部９２に記憶されている。

次に、ステップＳ２では、算出部９１ｂは、上述したように、冷媒の吐出過熱度を算出する。

ここで、冷媒と潤滑油とが多量に溶け合うことを抑制するためには、潤滑油の温度がある程度上がっていることが必要であると考えられる。よって、ここでは、潤滑油の温度と相関性のある冷媒の吐出過熱度を算出し、この吐出加熱度の把握によって、潤滑油の温度がどの程度上がっているのかを把握することができている。

ステップＳ３では、判定部９１ａは、冷媒の吐出過熱度が、記憶部９２に記憶されている第１閾値を超えるか否かを判定する。第１閾値を超えると判定する場合は、ステップＳ５へ移行する。なお、このとき、後述する回転数上昇一時禁止制御を行っている場合は、回転数上昇一時禁止制御を終了する。他方、第１閾値を超えないと判定する場合は、ステップＳ４へ移行する。

ここでは、吐出過熱度が第１閾値を超えていれば、冷媒の潤滑油への多量の溶け込みを抑制できるくらいに潤滑油の温度が上がっていると考えられる。よって、吐出過熱度が第１閾値を超えるか否かを判定することによって、回転数上昇一時禁止制御を行うか否かを決定している。

ステップＳ４では、圧縮機２１の回転数の上昇を一時的に禁止する回転数上昇一時禁止制御を行う。

具体的には、回転数上昇一時禁止制御では、一時的に、現在の圧縮機２１の回転数と同様の回転数を維持したまま、圧縮機２１を運転している。すなわち、回転数上昇一時禁止制御では、例え、室内ユニット４の負荷に基づいて回転数（ステップ数）を上げる必要があったとしても、圧縮機２１の回転数（ステップ数）を現在の回転数（ステップ数）で維持する制御を行っている。

ここでは、冷媒の吐出過熱度が第１閾値を超えない場合に、圧縮機２１の回転数の上昇を一時的に禁止することで、吐出過熱度を徐々につけていくように制御している。すなわち、冷媒の潤滑油への多量の溶け込みを抑制している。これにより、長期間空気調和装置１が停止していたことによって圧縮機２１内に冷媒が寝込んでいる場合であっても、冷媒と潤滑油とが多量に溶け合わないようにすることができる。よって、潤滑油が冷媒と一緒になって多量に圧縮機２１外へ出て行くことによる油切れの発生を抑制できる。

ここで、例えば、吐出過熱度が第１閾値を超え、居室の空調負荷に合わせて圧縮機の運転を行うとすると、居室の空調負荷が高い場合は、圧縮機の回転数が急激に上がることが想定される。そして、このような場合、油上りが生じやすくなり、油面切れの発生が懸念される。

そこで、圧縮機２１の起動制御においては、初期制御や回転数上昇一時禁止制御を行った後、以下の処理（ステップＳ５及びステップＳ６）を行っている。

ステップＳ５では、判定部９１ａは、冷媒の吐出過熱度が第２閾値を超えるか否かを判定する。超えると判定する場合は、圧縮機２１の起動制御を終了する。他方、超えないと判定する場合は、ステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６では、圧縮機２１の回転数の上昇速度を抑制する回転数上昇速度抑制制御を行う。具体的には、回転数上昇速度抑制制御では、最高で所定のステップ（本実施形態では、１ステップ）の分に相当する回転数しか上げない。よって、例え、室内ユニット４の負荷に基づいて回転数を２ステップ、３ステップに相当する分だけ上げる必要があったとしても、回転数上昇速度抑制制御を行っている間は、１ステップの分の回転数しか上げないようになっている。なお、回転数上昇速度抑制制御では、室内ユニット４の負荷に基づくステップの増加分と、上述した１ステップとを比較して小さい方のステップに相当する回転数の分だけ圧縮機２１の回転数を上げる。よって、室内ユニット４の負荷に基づくステップの増加分が０である場合は、室内ユニット４の負荷に基づくステップの増加分が優先され、ステップ数を増加せず、現在の回転数を維持することになる。なお、制御部９１は、上述した第１テーブルを読み込んで、ステップ数に対応する圧縮機２１の回転数を読み出している。

ここでは、冷媒の吐出過熱度が第１閾値を超え、圧縮機２１内の冷媒が湿っていないと判定したとしても、冷媒の吐出過熱度が第２閾値を超えると判定するまで圧縮機２１の回転数を急激に上げない制御、すなわち、回転数の上昇速度を抑制する回転数上昇速度抑制制御を行っている。これにより、冷媒の潤滑油への多量の溶け込みの抑制はもちろんのこと、急激な圧縮機２１の回転数の上昇による油上りの発生も抑制できる。よって、油上りの発生による油面切れの発生を抑制できる。

なお、圧縮機２１の起動制御を終了した後は、リモコンを介したユーザ等の設定に基づいて、圧縮機２１の制御を行う。すなわち、リモコンを介したユーザ等の設定に基づく制御においては、居室の空調負荷に応じて、圧縮機２１の制御を行っている。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態の空気調和装置１では、制御部９１は、圧縮機２１の起動制御において、圧縮機２１内の冷媒の湿り度の判定を行い、そして、冷媒の湿り度の判定に基づいて圧縮機２１の回転数の上昇を一時的に禁止する回転数上昇一時禁止制御を行っている。

圧縮機２１の回転数上昇一時禁止制御を行い、油の上がり量を一定以下に抑えることで、圧縮機２１から潤滑油が出て行きにくいようにすることができる。また、圧縮機２１の回転数上昇一時禁止制御を行っている間に、圧縮機２１の発熱によって、潤滑油の温度を徐々に上昇させ、冷媒と潤滑油とが多量に溶け合わないようにすることができる。これにより、潤滑油が冷媒と一緒に多量に圧縮機２１外へ出て行くことを抑制できる。よって、圧縮機２１の油切れの発生を抑制できる。

特に、本実施形態における圧縮機２１の起動制御は、大容量の圧縮機で行う場合により有効である。これは、大容量の圧縮機においては、油上りの問題がより激しいと考えられるからである。

また、特に、本実施形態における圧縮機２１の起動制御は、暖房運転を行う場合により有効である。これは、暖房運転時においては、冷媒の温度が上がりにくく、潤滑油もより低温になっていると考えられるため、油切れの発生が起こりやすいと考えられるからである。

（４−２）
本実施形態の空気調和装置１では、算出部９１ｂ（制御部９１）が圧縮機２１の吐出側における冷媒の吐出過熱度を算出し、判定部９１ａ（制御部９１）が、吐出加熱度が第１閾値を超えるか否かを判定することによって、冷媒の湿り度の判定を行う。

ここでは、潤滑油の温度と相関性のある、圧縮機２１の吐出側における冷媒の吐出過熱度を算出することによって、間接的に潤滑油の温度を把握することができる。すなわち、吐出加熱度が第１閾値を超えている場合は、潤滑油の温度が、冷媒と潤滑油とが多量に溶け合わないようにすることができる程度に上がっていると把握できる。

よって、例えば、吐出過熱度が第１閾値を超えない場合に、回転数上昇一時禁止制御を行うことで、油上り量を一定量以下に抑えながら潤滑油の温度を上昇させることができる。これにより、冷媒と潤滑油とが多量に溶け合わないようにすることができる。よって、潤滑油が冷媒と一緒に多量に圧縮機２１外へ出て行くことを抑制できる。従って、圧縮機２１の油切れの発生を抑制できる。

（４−３）
本実施形態の空気調和装置１では、算出部９１ｂ（制御部９１）は、吐出温度センサ３２によって検出される冷媒の吐出温度と、吐出圧力センサ３１によって検出される冷媒の吐出圧力から換算する吐出圧力相当飽和温度との差を、冷媒の吐出過熱度として算出する。

潤滑油の温度と相関性のある、圧縮機２１の吐出側における冷媒の吐出過熱度を算出することによって、間接的に潤滑油の温度を把握することができている。

（４−４）
本実施形態の空気調和装置１では、制御部９１は、圧縮機２１の起動制御において、冷媒の吐出加熱度が第１閾値を超えるまでは回転数上昇一時禁止制御を行う。すなわち、冷媒の吐出過熱度が第１閾値を超えるまで圧縮機２１の回転数の上昇を一時的に禁止することで、吐出過熱度を徐々につけていくように制御している。これにより、冷媒の潤滑油への多量の溶け込みを抑制できる。よって、潤滑油が冷媒と一緒になって多量に圧縮機２１外へ出て行くことによる油切れの発生を抑制できる。

また、例えば、冷媒の吐出過熱度が第１閾値を超えた後、空調負荷に合わせて圧縮機の運転を行うと、空調負荷が高い場合、圧縮機の回転数が急激に上がっていくことが懸念される。

よって、空気調和装置１では、制御部９１は、冷媒の吐出過熱度が第１閾値を超えた後更に第２閾値を超えるまでは圧縮機２１の回転数の上昇速度を抑制する回転数上昇速度抑制制御を行う。

これにより、急激な圧縮機の回転数の上昇による油上りの発生を抑制できる。よって、油面切れの発生を抑制できる。すなわち、圧縮機の信頼性を確保できる。

（４−５）
例えば、所定のタイムスケジュールで圧縮機を運転する初期制御を終了した後、居室の空調負荷に応じて圧縮機の回転数を制御するようなプログラムが組まれている場合、空調負荷が高い場合は、急激に圧縮機の回転数が上昇することが考えられる。この場合、急激な圧縮機の回転数の上昇による油上りの発生、ひいては、油上りの発生による油切れの発生が懸念される。

そこで、本実施形態の空気調和装置１では、制御部９１は、圧縮機２１の起動制御において、圧縮機２１の初期制御を行った後、回転数上昇一時禁止制御を行う。

これにより、上述したように、油切れの発生を抑制できる。

（５）変形例
（５−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、吐出過熱度が第１閾値を超えない場合に、圧縮機２１の回転数上昇一時禁止制御を行うと説明したが、これに限られるものではない。

例えば、制御部９１が、圧縮機２１の起動制御における初期制御の終了後の時間である初期制御終了後時間が第１時間（具体的には、１５分、予め記憶部９２に記憶されているものとする）未満であるか否かを判定し、初期制御終了後時間が第１時間未満であり、且つ、吐出過熱度が第１閾値を超えない場合に、回転数上昇一時禁止制御を行ってもよい。なお、初期制御終了後時間は、図示しない第１タイマによって計測される。よって、第１タイマは、初期制御の終了時点を開始時点として初期制御終了後時間を計測する。

（５−２）変形例１Ｂ
上記実施形態では、ユーザ等によってリモコン等を介して通常制御における冷房運転又は暖房運転を開始する旨の指令がなされ、圧縮機２１の起動制御を行うと説明したが、これに限られるものではない。

例えば、当該起動制御は、暖房運転時において室外熱交換器２３に霜が付着するのを防ぐために一時的に四路切換弁２２を冷房運転の状態に切り換えて行われるデフロスト運転が終了した後、再度通常制御における運転が行われるときに行ってもよい。

さらに、この場合、上記で説明した圧縮機２１の回転数上昇一時禁止制御は、デフロスト運転の終了後の時間であるデフロスト運転終了後時間が第２時間（具体的には、１５分、予め記憶部９２に記憶されているものとする）未満であるか否かを判定し、デフロスト運転終了後時間が第２時間未満であり、且つ、吐出過熱度が第１閾値を超えない場合に、行ってもよい。なお、デフロスト運転終了後時間は、図示しない第２タイマによって計測される。よって、第２タイマは、デフロスト運転の終了時点を開始時点としてデフロスト運転終了後時間を計測する。

ここで、デフロスト運転について簡単に図１を用いて説明する。

デフロスト運転時は、四路切換弁２２が、第１状態となるように制御されている。

この状態において、圧縮機２１等が駆動されると、まず、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、そして圧縮されて高圧のガス冷媒となる。そして、この高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して室外熱交換器２３に送られ、室外熱交換器２３において外気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。このとき、熱交換が行われる高圧のガス冷媒から放出される熱によって室外熱交換器２３の表面に付着した霜、または、氷は融かされることになる。なお、デフロスト運転時においては、室外ファン２８は停止した状態に制御されている。そして、高圧の液冷媒は、室外膨張弁２４によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、液側閉鎖弁２６および液側冷媒連絡配管６を経由して室内ユニット４に送られる。室内ユニット４ａ，４ｂに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内膨張弁４１ａ，４１ｂでさらに減圧され、室内熱交換器４２に送られる。室内熱交換器４２ａ，４２ｂに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器４２ａ，４２ｂで室内空気と熱交換を行って蒸発されて低圧のガス冷媒となる。そして、低圧のガス冷媒は、ガス側冷媒連絡配管７およびガス側閉鎖弁２７を経由して室外ユニット２に送られ、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２５に流入する。そして、アキュムレータ２５に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。

（５−３）変形例１Ｃ
上記実施形態では、冷房運転と暖房運転とが可能な空気調和装置１に限定して説明しているが、これの限られるものではない。例えば、暖房運転のみを行う暖房専用の空気調和装置であってもよい。

（５−４）変形例１Ｄ
上記実施形態では、１台の室外ユニット２に対して複数の室内ユニット４が接続される、いわゆるマルチ式の空気調和装置１に限定して説明したが、これに限られるものではなく、室内ユニット４と室外ユニット２とが１対１で接続される、いわゆるペア式の空気調和装置１であってもよい。

（５−５）変形例１Ｅ
上記実施形態では、冷凍装置として空気調和装置１に限定して説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ヒートポンプ式の給湯器等であってもよい。

本発明は、圧縮機を有する種々の冷凍装置に適用可能である。

１ 空気調和装置（冷凍装置）
２１ 圧縮機
３１ 吐出圧力センサ
３２ 吐出温度センサ
９１ 制御部

特開平５−３１２４１９号公報

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（２１）と、
   少なくとも前記圧縮機（２１）の起動制御を含む制御を行う制御部（９１）と、
   を備え、
   前記制御部（９１）は、前記起動制御において、前記圧縮機（２１）内の冷媒の湿り度の判定を行い、前記湿り度の判定に基づいて前記圧縮機（２１）の回転数の上昇を一時的に禁止する回転数上昇一時禁止制御を行う、
   冷凍装置（１）。
2. 前記制御部（９１）は、前記圧縮機（２１）の吐出側における冷媒の吐出過熱度を算出し、前記吐出過熱度が第１閾値を超えるか否かを判定することによって、前記湿り度の判定を行う、
   請求項１に記載の冷凍装置（１）。
3. 前記圧縮機（２１）から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ（３２）と、
   前記圧縮機（２１）から吐出される冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ（３１）と、
   をさらに備え、
   前記制御部（９１）は、前記吐出温度と、前記吐出圧力から換算する吐出圧力相当飽和温度との差を、前記吐出過熱度として算出する、
   請求項２に記載の冷凍装置（１）。
4. 前記制御部（９１）は、前記起動制御において、前記吐出過熱度が前記第１閾値を超えるまでは前記回転数上昇一時禁止制御を行い、前記吐出過熱度が前記第１閾値を超えた後更に第２閾値を超えるまでは前記圧縮機（２１）の回転数の上昇速度を抑制する回転数上昇速度抑制制御を行う、
   請求項２又は３に記載の冷凍装置（１）。
5. 前記制御部（９１）は、前記起動制御において、前記圧縮機（２１）の初期制御を行った後、前記回転数上昇一時禁止制御を行う、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍装置（１）。

Images