JP2012251706A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機のモーターを保護し、冷凍サイクルの停止による商品の品質低下を抑制することができる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】インバーター圧縮機１１の駆動を制御する制御部１５と、前記インバーター圧縮機１１に設置され、冷凍機油温度を検出する冷凍機油温度検出手段１４と、前記インバーター圧縮機１１の吸入側の冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度検出手段１７と、を備え、前記制御部１５は、前記冷凍機油温度検出手段１４によって検出された前記冷凍機油温度、及び、前記吸入温度検出手段１７によって検出された吸入温度に基づいて、前記インバーター圧縮機１１の駆動を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、冷蔵庫又は冷凍庫等に用いられる冷凍サイクル装置に関し、特に圧縮機の信頼性向上に関するものである。

従来の冷凍サイクル装置において、圧縮機を保護する手段として、冷房モードかそれ以外のモードであるかを判定し、吸入温度が所定温度以上であるか否かによって圧縮機のモーター温度保護領域を拡大又は縮小するように制御し、モーター保護領域内に実際の状態が入っているかをカウントする手段を備えることによって、そのカウント数が所定回数以上になるとモーターを停止させるというものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２９９９４５号公報（第１４頁、図６）

従来の冷凍サイクル装置は、吸入配管の温度によりモーターの運転範囲を可変とする手段を用いて、モーターを停止して圧縮機を保護している。しかし、冷凍サイクルは停止しているため、冷却運転が継続できないことになる。

特に、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、冷蔵庫又は冷凍庫で使用される冷凍サイクル装置は、商品の温度管理を行う。この場合の冷凍サイクル装置は、冷凍機であり、冷却の対象が商品（物）である。これに対して、人が対象であるのが空調機である。冷凍機は空調機とは異なり、２４時間３６５日、常に冷却運転を継続することが要求される。したがって、冷凍サイクルが圧縮機のモーター保護のために停止状態を継続することは、商品の品質を低下させてしまう問題点を有する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、第１の目的は、圧縮機のモーターを保護し、品質の高い冷凍サイクル装置を提供することである。
そして、第２の目的は、冷凍サイクルの停止による商品の品質低下を抑制することができる冷凍サイクル装置を提供することである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、インバーター圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とが順に冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、前記インバーター圧縮機の駆動を制御する制御部と、前記インバーター圧縮機に設置され、冷凍機油温度を検出する冷凍機油温度検出手段と、前記インバーター圧縮機の吸入側の冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度検出手段と、を備え、前記制御部は、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度、及び、前記吸入温度検出手段によって検出された吸入温度に基づいて、前記インバーター圧縮機の駆動を制御するものである。

本発明によれば、冷凍機油温度検出手段によって検出される冷凍機油温度を用いて、インバーター圧縮機のモーター温度を推定し、それに基づいてモーター駆動を制御するので、モーターの劣化及び冷凍機油の劣化を抑制することができ、品質の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における蒸発器２２の蒸発温度と、インバーター圧縮機１１のモーター温度との関係を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置におけるインバーター圧縮機１１の吸入温度とモーター温度との関係を示した図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置におけるインバーター圧縮機１１の運転周波数と、そのインバーター圧縮機１１に流れる電流（圧縮機電流）との関係を示した図である。 本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置における蒸発器２２の蒸発温度と、凝縮器１２の凝縮温度との関係を示した図である。

実施の形態１．
（冷凍サイクル装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
図１で示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、熱源側ユニットであるコンデンシングユニット１０、及び、利用側ユニットである２台の室内機２０によって構成されている。

コンデンシングユニット１０は、２台のインバーター圧縮機１１、凝縮器１２、液溜１３及び制御器１５を備えている。また、２台の室内機２０は、それぞれ、膨張弁２１及び蒸発器２２を備えている。

また、コンデンシングユニット１０は、さらに、インバーター圧縮機１１のシェル下に設置され、冷凍機油の温度を検出するシェル下サーミスター１４、インバーター圧縮機１１の吸入側の冷媒の温度を検出する吸入サーミスター１６、及び、その吸入側の冷媒の圧力を検出する低圧センサー１７を備えている。

インバーター圧縮機１１は、低温低圧のガス冷媒を圧縮して吐出するものである。また、本実施の形態においては、インバーター圧縮機１１は、２台備えられており、これらが並列に接続されている。また、インバーター圧縮機１１は、前述のように、それぞれ冷凍機油の温度を検出するシェル下サーミスター１４を備えており、このシェル下サーミスター１４は、検出した温度情報を制御器１５へ送信する。
なお、シェル下サーミスター１４は、本発明の「冷凍機油温度検出手段」に相当する。

凝縮器１２は、凝縮器用ファン１２ａを備えており、この凝縮器用ファン１２ａによって送られてくる空気（外気等）と、インバーター圧縮機１１から吐出された冷媒とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる。

液溜１３は、凝縮器１２によって凝縮された液冷媒を一時的に貯留するものである。

膨張弁２１は、コンデンシングユニット１０から室内機２０に流入してきた液冷媒を、膨張及び減圧させ、気液二相冷媒とするものである。また、膨張弁２１の開度は、例えば、冷凍サイクル装置が設置される現場において調整される。
なお、膨張弁２１は、本発明の「膨張装置」に相当する。

蒸発器２２は、蒸発器用ファン２２ａを備えており、この蒸発器用ファン２２ａによって送られてくる空気（庫内空気又は室内空気等）と、膨張弁２１から流出した気液二相冷媒とを熱交換させ、この気液二相冷媒を蒸発させる。

吸入サーミスター１６は、前述のように、インバーター圧縮機１１の吸入側の冷媒の温度を検出するものであり、検出した温度情報を制御器１５へ送信する。また、低圧センサー１７は、前述のように、インバーター圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力を検出するものであり、検出した圧力情報を制御器１５へ送信する。
なお、吸入サーミスター１６及び低圧センサー１７は、それぞれ本発明の「吸入温度検出手段」及び「低圧検出手段」に相当する。

制御器１５は、コンデンシングユニット１０のインバーター圧縮機１１のインバーター運転を制御するものであり、前述のように、シェル下サーミスター１４、吸入サーミスター１６及び低圧センサー１７から各検出情報を受信する。

以上のような各機器のうち、インバーター圧縮機１１、凝縮器１２、液溜１３、膨張弁２１、蒸発器２２、そして、再びインバーター圧縮機１１というように冷媒配管によって環状に接続されることによって冷凍サイクルが構成されている。

図１で示される構成が、例えば、スーパーマーケットにおいて適用される場合、コンデンシングユニット１０は、店舗の外に設置される。また、コンデンシングユニット１０と室内機２０とを接続する冷媒配管は、天井裏又は店舗内の下面に配置される。室内機２０は、ショーケース内を冷却する用途に用いられ、野菜等の商品を保冷するための冷蔵用、あるいは、アイスクリーム及び冷凍食品等を冷凍保存するための冷凍用がある。また、コンデンシングユニット１０と室内機２０とを接続する冷媒配管は、大型店舗になると取り回しが複雑になり、１００［ｍ］程度にまで長くなることがある。このため、コンデンシングユニット１０に流れ込む冷媒の吸入温度は、膨張弁２１の開度設定、及び、冷媒配管の長さによって決定されるため、制御器１５は、吸入サーミスター１６によって検出された冷媒の吸入温度に基づいて、インバーター圧縮機１１のインバーター運転を制御している。

（冷凍サイクル装置の基本動作）
次に、図１を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の基本動作（特に、冷凍サイクルを流れる冷媒の動作）について説明する。

２台のインバーター圧縮機１１によって圧縮され吐出された高温高圧の冷媒は、合流し、凝縮器１２へ流入する。この凝縮器１２において、高温高圧の冷媒は、凝縮器用ファン１２ａによって送られてくる空気（外気等）に対して放熱して凝縮し、液冷媒となって凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した液冷媒は、液溜１３を経由して、コンデンシングユニット液冷媒出口部３０からコンデンシングユニット１０の外部に流出する。

コンデンシングユニット１０の外部に流出した液冷媒は、分岐して、それぞれ室内機液冷媒入口部４０から室内機２０内に流入する。室内機２０内に流入した液冷媒は、膨張弁２１によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって、蒸発器２２に流入する。蒸発器２２に流入した気液二相冷媒は、蒸発器用ファン２２ａによって送られてくる空気（庫内空気又は室内空気等）から吸入して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって、室内機ガス冷媒出口部４１から室内機２０の外部に流出する。

２台の室内機２０から流出したガス冷媒は、合流して、コンデンシングユニットガス冷媒入口部３１からコンデンシングユニット１０内に流入する。コンデンシングユニット１０内に流入したガス冷媒は、分岐し、２台のインバーター圧縮機１１へそれぞれ吸入され、再び圧縮される。以上の動作を繰り返す。

また、上記のように冷凍サイクルを流れる冷媒は、例えば、ＨＦＣ系冷媒（Ｒ４０４Ａ又はＲ４１０Ａ等）又は自然冷媒（二酸化炭素等）が用いられる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における蒸発器２２の蒸発温度と、インバーター圧縮機１１のモーター温度との関係を示した図であり、図３は、同冷凍サイクル装置におけるインバーター圧縮機１１の吸入温度とモーター温度との関係を示した図である。
図２は、蒸発器２２の過熱度を一定とした場合の蒸発温度とモーター温度との関係を示しており、インバーター圧縮機１１のモーター温度は、蒸発器２２の蒸発温度が低くなるほど高くなる。これは、インバーター圧縮機１１内のモーターは、低温低圧のガス冷媒によって冷却されるため、ガス冷媒の密度が小さくなる蒸発温度が低い状態においては、モーターを冷却する冷媒量が少なくなるからである。冷凍サイクル装置の運転中、インバーター圧縮機１１のモーターを高温状態（例えば、１２０℃以上）で使用するとモーターの劣化が著しいため、モーターを所定温度（以下、「モーター温度上限値」といい、右記の例の場合１２０℃）未満の状態で駆動させる必要がある。

そこで、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置においては、インバーター圧縮機１１のモーターが正常に駆動するためにモーター温度がモーター温度上限値未満であるか否かを推定するために、シェル下サーミスター１４によって検出されるシェル下温度を用いる。具体的には、モーター温度上限値に相応するシェル下温度を「シェル下温度上限値」（例えば、上記のモーター温度１２０℃の例の場合、８５℃）として、制御器１５は、シェル下サーミスター１４によって検出されるシェル下温度がシェル下温度上限値未満である場合に、モーター温度がモーター温度上限値未満であると推定して、インバーター圧縮機１１の駆動をする。また、冷凍機油においても、高温で使用する劣化が著しく、また、一般に冷凍機油の温度は低温低圧のガス冷媒の温度より数十度高いため、インバーター圧縮機１１のモーター温度は、冷凍機油の温度からも影響を受けるので、上記のシェル下温度上限値は、インバーター圧縮機１１を保護可能な温度に設定すると共に、冷凍機油の劣化が抑制できる限度で設定する必要がある。図２の「運転不可範囲」は、モーターの劣化を発生する温度であるモーター温度上限値（上記の例では、１２０℃）以上でモーターの駆動が不可である領域を示しており、便宜上、そのモーター温度上限値に対応するシェル下温度として、グラフの同じ高さ位置に「シェル下温度上限値」を示している。
なお、「シェル下温度上限値」は、本発明の「冷凍機油温度上限値」に相当する。

図３は、蒸発器２２の蒸発温度を一定とした場合のインバーター圧縮機１１の吸入温度とモーター温度との関係を示しており、インバーター圧縮機１１のモーター温度は、吸入温度が高くなるほど高くなる。これは、インバーター圧縮機１１内のモーターは、低温低圧のガス冷媒によって冷却されるため、ガス冷媒の温度が高い、すなわち、吸入温度が高い状態においては、モーターを十分に冷却できないからである。図３の「運転不可範囲」は、モーターの劣化を発生する温度であるモーター温度上限値（上記の例では、１２０℃）以上でモーターの駆動が不可である領域を示しており、図２と同様に、便宜上、そのモーター温度上限値に対応するシェル下温度として、グラフの同じ高さ位置に「シェル下温度上限値」を示している。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、吸入サーミスター１６を備えているので、インバーター圧縮機１１の吸入温度を検出することができる。これによって、制御器１５は、シェル下サーミスター１４によって検出されるシェル下温度だけでなく、吸入サーミスター１６によって検出される吸入温度を用いることによって、図３で示される運転不可範囲を精度良く判定することができる。具体的には、制御器１５は、吸入サーミスター１６によって検出された吸入温度が所定温度（以下、「吸入温度上限値」といい、例えば、２０℃）以上、又は、シェル下サーミスター１４によって検出されたシェル下温度がシェル下温度上限値以上である場合、図３で示される運転不可範囲の状態にあると判断し、インバーター圧縮機１１の駆動を停止させ、冷凍サイクル運転を一時的に停止させる。そして、制御器１５は、吸入サーミスター１６によって検出された吸入温度が吸入温度上限値未満、かつ、シェル下サーミスター１４によって検出されたシェル下温度がシェル下温度上限値未満となった場合に、インバーター圧縮機１１の駆動を再開させ、冷凍サイクル運転を再開させる。

なお、インバーター圧縮機１１の駆動再開条件として、吸入温度が吸入温度上限値未満、かつ、シェル下温度がシェル下温度上限値未満となった場合としたが、これに限定されるものではない。すなわち、吸入温度上限値未満ではなく、吸入温度上限値から所定値だけ低い「吸入温度再開温度」（例えば、１５℃）未満となった場合、かつ、シェル下温度上限値未満ではなく、シェル下温度上限値から所定値だけ低い「シェル下温度再開温度」（例えば、７５℃）未満となった場合に、インバーター圧縮機１１の駆動を再開するものとしてもよい。

また、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件として、吸入温度が吸入温度上限値以上、又は、シェル下温度がシェル下温度上限値以上である場合としたが、これに限定されるものではない。すなわち、制御器１５は、吸入温度が吸入温度上限値以上、かつ、シェル下温度がシェル下温度上限値以上である場合に、インバーター圧縮機１１の駆動を停止させるものとしてもよい。

また、インバーター圧縮機１１の駆動再開条件として、吸入温度が吸入温度上限値（若しくは、吸入温度再開温度）未満、かつ、シェル下温度がシェル下温度上限値（若しくは、シェル下温度再開温度）未満である場合としたが、これに限定されるものではない。すなわち、制御器１５は、吸入温度が吸入温度上限値（若しくは、吸入温度再開温度）未満、又は、シェル下温度がシェル下温度上限値（若しくは、シェル下温度再開温度）未満である場合に、インバーター圧縮機１１の駆動を再開させるものとしてもよい。

さらに、上記のように、制御器１５は、吸入サーミスター１６及びシェル下サーミスター１４によって検出された温度情報に基づいて、モーター温度が異常であるか否かを判定しているが、これに限定されるものではない。すなわち、制御器１５は、低圧センサー１７によって検出されたインバーター圧縮機１１の吸入側の冷媒圧力を用いるものとしてもよい。具体的には、制御器１５は、低圧センサー１７によって検出された冷媒圧力から蒸発器２２の蒸発温度に換算することができ、この換算した蒸発温度、及び、シェル下サーミスター１４によって検出されたシェル下温度を用いることによって、図２で示される運転不可範囲を精度良く判定することができる。
また、この場合、冷凍サイクル装置は、シェル下サーミスター１４及び吸入サーミスター１６によって検出された温度情報に加えて、低圧センサー１７による冷媒圧力を用いて、図２及び図３で示される運転不可範囲を判定するものとしてもよく、あるいは、吸入サーミスター１６に代えて低圧センサー１７を用いることによって、図２で示される運転不可範囲を判定するものとしてもよい。また、このように低圧センサー１７を用いる場合の運転不可範囲の判定方法は、前述の吸入サーミスター１６による判定方法に準じるものとすればよい。

（実施の形態１の効果）
以上の構成及び動作のように、シェル下サーミスター１４によって検出されるシェル下温度を用いて、インバーター圧縮機１１のモーター温度を推定し、そのシェル下温度が所定の上限値以上となった場合に、モーター駆動を停止させるので、モーターの劣化及び冷凍機油の劣化を抑制することができ、品質の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。

また、シェル下温度だけでなく、吸入サーミスター１６によって検出される吸入温度、又は、低圧センサー１７によって検出された冷媒圧力から換算した蒸発圧力を用いることによって、モーターが劣化する領域である運転不可範囲（図２及び図３参照）を精度よく推定することができ、さらに、モーターの劣化及び冷凍機油の劣化を抑制することができる。

さらに、運転不可範囲から外れたと判断した場合、速やかにインバーター圧縮機１１のモーター駆動を再開させるので、商品の品質劣化を抑制することができる。

なお、図１で示されるように、冷凍サイクル装置におけるインバーター圧縮機１１及び室内機２０は、それぞれ２台の並列接続構成とされているが、これに限定されるものではなく、それぞれ１台としても３台以上としてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置について、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（冷凍サイクル装置の構成）
図４は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
図４で示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置のコンデンシングユニット１０は、その外郭に表示部１８ａ及び出力部１８ｂを備えている。その他の構成については、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置と同様である。

表示部１８ａは、制御器１５に電気的に接続されており、冷凍サイクル装置の運転状態を外部に表示するものである。例えば、実施の形態１において説明したように、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件を満たし、制御器１５が、インバーター圧縮機１１を停止させ、冷凍サイクル運転を停止させた場合に、冷凍サイクル装置が異常である旨を外部に表示するものである。

出力部１８ｂは、制御器１５に電気的に接続されており、例えば、実施の形態１において説明したように、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件を満たし、制御器１５が、インバーター圧縮機１１を停止させ、冷凍サイクル運転を停止させた場合に、外部に電気的な出力（例えば、電圧出力）をするものである。これによって、例えば、この出力部１８ｂが警報器等の報知手段に接続されている場合、この警報器等によって、冷凍サイクル装置の異常を外部に報知することが可能となる。
なお、図４で示されるように、出力部１８ｂは、コンデンシングユニット１０の外郭に設置されるものとしているが、これに限定されるものではなく、出力部１８ｂ自体は、コンデンシングユニット１０内部に設置するものとしてもよい。この場合、出力部１８ｂに接続される警報器等が発する警告音が、外部に聞こえるように、例えば、コンデンシングユニット１０の外郭にその警報器等を接続するものとすればよい。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の動作は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の動作と同様である。

（実施の形態２の効果）
以上の構成及び動作のように、インバーター圧縮機１１について駆動停止条件を満たし、冷凍サイクル動作が停止した場合に、表示部１８ａによる表示、又は、出力部１８ｂに接続された警報器等の警告音によって、冷凍サイクル装置の異常状態を早急に知ることができる。これによって、作業者等は、冷凍サイクル装置における異常状態を早急に知ることができるので、速やかに対処することができる。また、このように、異常に対する速やかな対処の結果として、冷凍サイクル装置の異常発生回数が抑制され、冷凍サイクル運転の停止及び再開動作の頻度を減少させることができるので、不十分な冷凍サイクル運転による商品の品質劣化をさらに抑制することができる。

なお、図４で示されるように、コンデンシングユニット１０は、表示部１８ａ及び出力部１８ｂ双方を備える構成としているが、これに限定されるものではなく、いずれかを備える構成としてもよい。この場合でも、上記の効果を得ることができる。

また、上記の説明においては、出力部１８ｂと、警報器等の報知手段と別個のものとして説明したが、これに限定されるものではなく、一体として報知手段を構成するものとしてもよいのは言うまでもない。

また、出力部１８ｂに対して、警報器等の報知手段が接続される構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、パソコン等の計算機に接続し、ネットワークを介した遠隔地に存在する監視装置等に、冷凍サイクル装置の異常を伝達する構成としてもよい。あるいは、出力部１８ｂが、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）端末として機能し、無線ＬＡＮを介して、監視装置等に、冷凍サイクル装置の異常を伝達する構成としてもよい。

実施の形態３．
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置について、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（冷凍サイクル装置の構成）
図５は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
図５で示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、室内機２０の膨張弁２１は電子式膨張弁であり、この電子式膨張弁たる膨張弁２１は、制御器１５に電気的に接続され、制御器１５によって、その開度が制御される。その他の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置と同様である。

（冷凍サイクル装置の動作）
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における冷媒の動作は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置と同様である。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件を満たした場合、冷凍サイクル運転を停止するものとしていた。これに対し、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御器１５は、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件が満たされることを検出した場合、インバーター圧縮機１１を駆動停止して冷凍サイクル運転を停止するのではなく、膨張弁２１の開度を大きくする方向に制御する。このように、膨張弁２１の開度が大きくなることによって、図２において、膨張弁２１による減圧幅が小さくなって蒸発温度が高くなり、運転不可範囲から外れることになる。したがって、制御器１５は、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件が満たされている場合、膨張弁２１の開度を制御することによって、運転不可範囲から脱することができ、冷凍サイクル運転を停止する必要がなくなる。

（実施の形態３の効果）
以上の構成及び動作のように、制御器１５が電子式膨張弁たる膨張弁２１の開度制御を実施することによって、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件が満たされる状態となっても、運転不可範囲から脱することができるので、品質の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。

また、制御器１５が電子式膨張弁たる膨張弁２１の開度制御を実施することによって、インバーター圧縮機１１の駆動停止条件を充足する状態となっても、冷凍サイクル運転を停止する必要がなく継続させることができるので、商品の品質劣化を抑制することができる。

なお、図５で示される構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置に対して適用するものとしたが、これに限定されるものではなく、図４で示される実施の形態２に係る冷凍サイクル装置に適用するものとしてもよい。

実施の形態４．
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置について、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（冷凍サイクル装置の構成）
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、コンデンシングユニット１０は、インバーター圧縮機１１に流れる電流を検出する電流検出手段（図示せず）が備えられている。この電流検出手段は、制御器１５に電気的に接続されており、検出した電流情報を制御器１５に送信する。その他の構成は、図５で示される実施の形態３に係る冷凍サイクル装置と同様である。

（冷凍サイクル装置の動作）
図６は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置におけるインバーター圧縮機１１の運転周波数と、そのインバーター圧縮機１１に流れる電流（圧縮機電流）との関係を示した図である。
インバーター圧縮機１１の運転周波数が高いとき、及び、低いときに圧縮機電流が高くなるという特性があり、図６で示されるように、下に凸形状のグラフとなる。インバーター圧縮機１１のモーター温度は、圧縮機電流が大きくなると、低温低圧のガス冷媒による冷却では不十分となり、モーター温度上限値（例えば、１２０℃）以上となり運転不可範囲となってしまう。図６で示されるように、運転周波数が小さい側と大きい側に、運転不可範囲、すなわち、モーター温度上限値以上となる領域が存在する。

そこで、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置においては、インバーター圧縮機１１のモーターが正常に駆動するためにモーター温度がモーター温度上限値未満であるか否かを推定するために、前述の電流検出手段によって検出される圧縮機電流を用いる。具体的には、制御器１５は、インバーター圧縮機１１のモーターの運転周波数が所定の周波数（以下、「周波数上限値」という）以上、かつ、電流検出手段によって検出される圧縮機電流が所定の電流値（以下、「第１電流上限値」という）以上である場合、図６で示される運転周波数が大きい側の運転不可範囲の状態にあると判断する。また、制御器１５は、インバーター圧縮機１１のモーターの運転周波数が所定の周波数（以下、「周波数下限値」という）以下、かつ、電流検出手段によって検出される圧縮機電流が所定の電流値（以下、「第２電流上限値」という）以上である場合、図６で示される運転周波数が小さい側の運転不可範囲の状態にあると判断する。そして、制御器１５は、上記のように運転不可範囲の状態にあると判断した場合、図６における双方の運転不可範囲に属さない中間領域の運転周波数となるように制御することによって、図６で示される運転不可領域から脱することができ、冷凍サイクル運転を停止する必要がなくなる。

なお、制御器１５は、シェル下サーミスター１４、吸入サーミスター１６及び低圧センサー１７の各検出手段によって検出された検出情報に基づいて、実施の形態１と同様に、図２及び図３で示される運転不可範囲の状態にあるか否かを判断し、運転不可範囲の状態にあると判断した場合、電子式膨張弁たる膨張弁２１の開度を大きくする制御を、本実施の形態における制御と併せて実施するものとしてもよい。これによって、図２及び図３で示される運転不可範囲から脱することができ、冷凍サイクル運転を停止する必要がなくなる。

（実施の形態４の効果）
以上の構成及び動作のように、実施の形態３における効果を備えると共に、制御器１５は、電流検出手段によって検出されたインバーター圧縮機１１に流れる電流を用いることによって、運転不可範囲となっても、運転周波数を制御することによって、運転不可範囲から脱することができるので、実施の形態３よりもさらに品質の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。

また、制御器１５が運転周波数を制御することによって、運転不可範囲から脱することができるので、冷凍サイクル運転を停止する必要がなく継続させることができるので、商品の品質劣化を抑制することができる。

なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成及び動作は、図５で示される実施の形態３に係る冷凍サイクル装置に対して適用するものとしたが、これに限定されるものではなく、実施の形態１又は実施の形態２に係る冷凍サイクル装置に適用するものとしてもよい。

実施の形態５．
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置について、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（冷凍サイクル装置の構成）
図７は、本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
図７で示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置におけるコンデンシングユニット１０は、インバーター圧縮機１１の吐出圧力を検出する高圧センサー１９を備えている。この高圧センサー１９は、検出した圧力情報を制御器１５へ送信する。その他の構成は、図５で示される実施の形態３に係る冷凍サイクル装置と同様である。

なお、図７で示されるように、２つのインバーター圧縮機１１の吐出側が合流した冷媒配管に設置されているものとしているが、これに限定されるものではなく、２つのインバーター圧縮機１１のそれぞれの吐出側の冷媒配管に設置されるものとしてもよい。
また、高圧センサー１９は、本発明の「高圧検出手段」に相当する。

（冷凍サイクル装置の動作）
図８は、本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置における蒸発器２２の蒸発温度と、凝縮器１２の凝縮温度との関係を示した図である。
図８で示される蒸発温度と凝縮温度との関係を示すグラフ（以下、「相関グラフ」という）は、インバーター圧縮機１１のモーター温度がモーター温度上限値（例えば、１２０℃）となる場合の、蒸発器２２の蒸発温度と、凝縮器１２の凝縮温度との関係を示している。ただし、インバーター圧縮機１１の運転周波数（例えば、３０［Ｈｚ］〜１００［Ｈｚ］の範囲）によって、この相関グラフの位置及び形状は異なり、例えば、図８（ａ）で示される相関グラフは、インバーター圧縮機１１の運転周波数が低周波数におけるものであり、図８（ｂ）で示される相関グラフは、運転周波数が中間周波数（例えば、５０［Ｈｚ］近傍）におけるものであり、そして、図８（ｃ）で示される相関グラフは、運転周波数が高周波数（例えば、１００［Ｈｚ］）におけるものである。これらの相関グラフの一般的性質として、蒸発器２２の蒸発圧力が低く（すなわち、蒸発温度が低く）、冷媒の循環量が少なくなると、低温低圧のガス冷媒によるインバーター圧縮機１１の冷却では不十分となる。したがって、凝縮器１２の凝縮温度が低い部分で、モーター温度がモーター温度上限値となり、その凝縮温度以上となると運転不可範囲となる。また、蒸発器２２の蒸発圧力が高く（すなわち、蒸発温度が高く）、冷媒の循環量が多くなると、低温低圧のガス冷媒によるインバーター圧縮機１１の冷却作用が強くなる。したがって、凝縮器１２の凝縮温度が高い部分で、モーター温度がモーター温度上限値となり、その凝縮温度以上となると運転不可範囲となる。よって、図８（ａ）〜図８（ｃ）で示されるように、モーター温度上限値となる蒸発温度と凝縮温度との相関グラフは右上がりとなる。また、図８（ａ）〜図８（ｃ）で示される相関グラフの上側の領域に属する蒸発温度と凝縮温度との組み合わせの領域において、運転不可範囲となる。さらに、図８（ａ）及び図８（ｂ）で示されるように、インバーター圧縮機１１の運転周波数が低周波数から中間周波数に切り替えられた場合、相関グラフの位置は上方に遷移する。また、図８（ｂ）及び図８（ｃ）で示されるように、運転周波数が中間周波数から高周波数に切り替えられた場合、相関グラフの位置は下方に遷移する。

そこで、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置においては、インバーター圧縮機１１のモーターが正常に駆動するためにモーター温度がモーター温度上限値未満であるか否かを推定するために、高圧センサー１９によって検出されるインバーター圧縮機１１の吐出圧力、低圧センサー１７によって検出されるインバーター圧縮機１１の吸入圧力、及び、インバーター圧縮機１１の運転周波数を用いる。高圧センサー１９によって検出される吐出圧力を用いることによって、さらに精密にインバーター運転を制御することができる。具体的には、制御器１５は、まず、高圧センサー１９によって検出された吐出圧力から凝縮温度に換算し、低圧センサー１７によって検出された吸入圧力から蒸発温度に換算する。

そして、制御器１５は、インバーター圧縮機１１のモーターの運転周波数が所定の周波数以上（高周波数領域）、かつ、換算した凝縮温度及び蒸発温度が、運転周波数が高周波領域における相関グラフ（例えば、図８（ｃ）で示される相関グラフ）以上の領域に存在する場合、運転不可範囲の状態にあると判断する。この場合、制御器１５は、インバーター圧縮機１１のモーターの運転周波数を中間周波数となる方向に低下させ、凝縮温度及び蒸発温度が、相関グラフより下の領域になるように制御することによって、運転不可領域から脱することができ、冷凍サイクル運転を停止する必要がなくなる。

また、制御器１５は、インバーター圧縮機１１のモーターの運転周波数が所定の周波数以下（低周波数領域）、かつ、換算した凝縮温度及び蒸発温度が、運転周波数が低周波領域における相関グラフ（例えば、図８（ａ）で示される相関グラフ）以上の領域に存在する場合、運転不可範囲の状態にあると判断する。この場合、制御器１５は、インバーター圧縮機１１のモーターの運転周波数を中間周波数となる方向に上昇させ、凝縮温度及び蒸発温度が、相関グラフより下の領域となるように制御することによって、運転不可領域から脱することができ、冷凍サイクル運転を停止する必要がなくなる。

なお、制御器１５は、シェル下サーミスター１４、吸入サーミスター１６及び低圧センサー１７の各検出手段によって検出された検出情報に基づいて、実施の形態１と同様に、図２、図３及び図６で示される運転不可範囲の状態にあるか否かを判断し、運転不可範囲の状態にあると判断した場合、電子式膨張弁たる膨張弁２１の開度を大きくする制御を、本実施の形態における制御と併せて実施するものとしてもよい。これによって、図２及び図３で示される運転不可範囲から脱することができ、冷凍サイクル運転を停止する必要がなくなる。

（実施の形態５の効果）
以上の構成及び動作のように、制御器１５が高圧センサー１９及び低圧センサー１７による検出情報、及び、運転周波数から、モーター温度上限値を推定し、運転不可範囲であるか否かを判断することによって、運転不可範囲から脱する運転周波数に制御できるので、品質の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。

また、制御器１５が運転周波数を制御することによって、運転不可範囲から脱することができるので、冷凍サイクル運転を停止する必要がなく継続されることができるので、商品の品質劣化を抑制することができる。

なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成及び動作は、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置に対して適用するものとしたが、これに限定されるものではなく、実施の形態１〜実施の形態３に係る冷凍サイクル装置に適用するものとしてもよい。

１０ コンデンシングユニット、１１ インバーター圧縮機、１２ 凝縮器、１２ａ 凝縮器用ファン、１３ 液溜、１４ シェル下サーミスター、１５ 制御器、１６ 吸入サーミスター、１７ 低圧センサー、１８ａ 表示部、１８ｂ 出力部、１９ 高圧センサー、２０ 室内機、２１ 膨張弁、２２ 蒸発器、２２ａ 蒸発器用ファン、３０ コンデンシングユニット液冷媒出口部、３１ コンデンシングユニットガス冷媒入口部、４０ 室内機液冷媒入口部、４１ 室内機ガス冷媒出口部。

Claims (16)

1. インバーター圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とが順に冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、
   前記インバーター圧縮機の駆動を制御する制御部と、
   前記インバーター圧縮機に設置され、冷凍機油温度を検出する冷凍機油温度検出手段と、
   前記インバーター圧縮機の吸入側の冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度検出手段と、
   を備え、
   前記制御部は、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度、及び、前記吸入温度検出手段によって検出された吸入温度に基づいて、前記インバーター圧縮機の駆動を制御する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記インバーター圧縮機の吸入側の冷媒の圧力である吸入圧力を検出する低圧検出手段を備え、
   前記制御部は、
   前記低圧検出手段によって検出された前記吸入圧力から前記蒸発器における蒸発温度に換算し、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度、前記吸入温度検出手段によって検出された吸入温度、及び、換算された前記蒸発温度に基づいて、前記インバーター圧縮機の駆動を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. インバーター圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とが順に冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、
   前記インバーター圧縮機の駆動を制御する制御部と、
   前記インバーター圧縮機に設置され、冷凍機油温度を検出する冷凍機油温度検出手段と、
   前記インバーター圧縮機の吸入側の冷媒の圧力である吸入圧力を検出する低圧検出手段と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記低圧検出手段によって検出された前記吸入圧力から前記蒸発器における蒸発温度に換算し、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度、及び、換算された前記蒸発温度に基づいて、前記インバーター圧縮機の駆動を制御する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
4. 前記制御部は、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が所定の冷凍機油温度上限値以上となった場合、又は／かつ、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が所定の吸入温度上限値以上となった場合である駆動停止条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止させ、
   その後、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が前記冷凍機油温度上限値未満となった場合、かつ、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が前記吸入温度上限値未満となった場合である駆動再開条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を再開させる
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記制御部は、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が所定の冷凍機油温度上限値以上となった場合、又は／かつ、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が所定の吸入温度上限値以上となった場合である駆動停止条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止させ、
   その後、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が前記冷凍機油温度上限値よりも所定値だけ低い冷凍機油再開温度未満となった場合、かつ、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が前記吸入温度上限値よりも所定値だけ低い吸入温度再開温度未満となった場合である駆動再開条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を再開させる
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記制御部は、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が所定の冷凍機油温度上限値以上となった場合、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が所定の吸入温度上限値以上となった場合、又は／かつ、換算した前記蒸発温度が所定の蒸発温度下限値以下となった場合である駆動停止条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止させ、
   その後、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が前記冷凍機油温度上限値未満となった場合、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が前記吸入温度上限値未満となった場合、かつ、換算した前記蒸発温度が前記蒸発温度下限値より大きくなった場合である駆動再開条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を再開させる
   ことを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記制御部は、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が所定の冷凍機油温度上限値以上となった場合、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が所定の吸入温度上限値以上となった場合、又は／かつ、換算した前記蒸発温度が所定の蒸発温度下限値以下となった場合である駆動停止条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止させ、
   その後、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が前記冷凍機油温度上限値より所定値だけ低い冷凍機油再開温度未満となった場合、前記吸入温度検出手段によって検出された前記吸入温度が前記吸入温度上限値より所定値だけ低い吸入温度再開温度未満となった場合、かつ、換算した前記蒸発温度が前記蒸発温度下限値より所定値だけ高い蒸発温度再開温度より大きくなった場合である駆動再開条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を再開させる
   ことを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記制御部は、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が所定の冷凍機油温度上限値以上となった場合、又は／かつ、換算した前記蒸発温度が所定の蒸発温度下限値以下となった場合である駆動停止条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止させ、
   その後、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が前記冷凍機油温度上限値未満となった場合、かつ、換算した前記蒸発温度が前記蒸発温度下限値より大きくなった場合である駆動再開条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を再開させる
   ことを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記制御部は、
   前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が所定の冷凍機油温度上限値以上となった場合、又は／かつ、換算した前記蒸発温度が所定の蒸発温度下限値以下となった場合である駆動停止条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止させ、
   その後、前記冷凍機油温度検出手段によって検出された前記冷凍機油温度が前記冷凍機油温度上限値より所定値だけ低い冷凍機油再開温度未満となった場合、かつ、換算した前記蒸発温度が前記蒸発温度下限値より所定値だけ高い蒸発温度再開温度より大きくなった場合である駆動再開条件を満たした場合、前記インバーター圧縮機の駆動を再開させる
   ことを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記膨張装置は、前記制御部に接続され、該制御部からの指令によってその開度が制御される電子式のものであり、
    前記制御部は、前記駆動停止条件を満たす場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止する代わりに、前記膨張装置の開度を大きくし、前記インバーター圧縮機の駆動を継続する
    ことを特徴とする請求項４〜請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記インバーター圧縮機に流れる圧縮機電流を検出する電流検出手段を備え、
    前記制御部は、
    前記インバーター圧縮機の運転周波数が所定の周波数上限値以上となった場合、かつ、前記電流検出手段によって検出された前記圧縮機電流が所定の第１電流上限値以上となった場合、前記インバーター圧縮機の前記運転周波数を低下させ、
    前記インバーター圧縮機の前記運転周波数が所定の周波数下限値以下となった場合、かつ、前記電流検出手段によって検出された前記圧縮機電流が所定の第２電流上限値以上となった場合、前記インバーター圧縮機の前記運転周波数を増加させる
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記膨張装置は、前記制御部に接続され、該制御部からの指令によってその開度が制御される電子式のものであり、
    前記制御部は、前記駆動停止条件を満たす場合、前記インバーター圧縮機の駆動を停止する代わりに、前記膨張装置の開度を大きくし、前記インバーター圧縮機の駆動を継続する
    ことを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記インバーター圧縮機の吐出側の冷媒の圧力である吐出圧力を検出する高圧検出手段と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記高圧検出手段によって検出された前記吐出圧力から前記凝縮器における凝縮温度に換算し、
    前記インバーター圧縮機の運転周波数が、所定高周波数以上であり、かつ、換算された前記凝縮温度及び前記蒸発温度が、前記インバーター圧縮機のモーター温度が所定のモーター温度上限値よりも高い状態になる領域にある場合、前記インバーター圧縮機の前記運転周波数を低下させ、
    前記インバーター圧縮機の運転周波数が、所定低周波数以下であり、かつ、換算された前記凝縮温度及び前記蒸発温度が、前記インバーター圧縮機のモーター温度が所定のモーター温度上限値よりも高い状態になる領域にある場合、前記インバーター圧縮機の前記運転周波数を増加させる
    ことを特徴とする請求項２、請求項３、請求項６〜請求項９及び請求項１２のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
14. 前記制御部と通信可能であり、冷凍サイクル装置の運転状態を表示する表示部を備え、
    前記制御部は、前記駆動停止条件を満たした場合、前記表示部にその旨を外部に表示させる
    ことを特徴とする請求項４〜請求項１０及び請求項１２のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
15. 前記制御部と接続された出力部を備え、
    前記制御部は、前記駆動停止条件を満たした場合、前記出力部に外部に電圧出力させる
    ことを特徴とする請求項４〜請求項１０及び請求項１２のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
16. 前記膨張装置及び前記蒸発器を備えた室内機と、
    前記インバーター圧縮機、前記凝縮器及び前記制御部を備えたコンデンシングユニットと、
    を備えた
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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