JP2013257090A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の外部で冷媒の温度が測定され、その温度に基づいて保護制御が行われる場合に、圧縮機の起動時であっても適切な保護制御が確実に実行される、信頼性の高い冷凍装置を提供することにある。
【解決手段】空気調和装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機３１と、吐出管温度センサ５１と、保護制御部４１ｃと、を備える。吐出管温度センサは、圧縮機の外部において、圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する。保護制御部は、圧縮機の起動後の過渡時と、過渡時の終了後であって冷媒の状態が安定した定常時とを判断し、過渡時には、吐出管温度センサで検出された吐出管温度が第１判定温度を超える場合に圧縮機の保護制御を行い、定常時には、吐出管温度が第２判定温度を超える場合に圧縮機の保護制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来、冷凍装置において、冷媒回路を構成する圧縮機が過熱し、故障や性能低下することを防ぐために、圧縮機の吐出管の温度を監視し、その温度が判定温度より大きくなった場合に圧縮機の保護制御を行う構成が知られている。

なお、圧縮機の保護を図る上では、圧縮機の吐出管の温度を監視するよりも、吐出管の温度よりも温度の高い圧縮機内部の温度を監視すること、より具体的には、圧縮室から吐出された直後の冷媒の温度（吐出ポート温度）又はモータ温度を監視することが望ましい。しかし、圧縮機内部に温度検出器を設置することは製造コストの上昇に繋がることから困難であるため、圧縮機内部の温度と吐出管の温度との間に一定の温度差があるとの前提のもとで適当な判定温度を決定し、圧縮機の吐出管の温度を用いて保護制御が行われている。

ところが、インバータ圧縮機が用いられる場合には、冷媒の循環量が変化するため、圧縮機内部の温度と吐出管の温度との間の温度差が変化しうる。これに対し、特許文献１（特開２００２−１０７０１６号公報）では、インバータ圧縮機の運転周波数（冷媒の循環量）に応じて判定温度が変更される構成が開示されている。

しかし、本願発明者は、冷媒の循環量が一定であったとしても、吐出管の温度と圧縮機内部の温度との温度差が、圧縮機の起動時と定常運転時とでは変化しうることを見い出した。

本発明の課題は、圧縮機の外部で冷媒の温度が測定され、その温度に基づいて保護制御が行われる場合に、圧縮機の起動時であっても適切な保護制御が確実に実行される、信頼性の高い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、圧縮機と、温度検出部と、保護制御部と、を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮する。温度検出部は、圧縮機の外部において、圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する。保護制御部は、圧縮機の起動後の過渡時と、過渡時の終了後であって冷媒の状態が安定した定常時とを判断し、過渡時には、温度検出部で検出された検出温度が第１判定温度を超える場合に圧縮機の保護制御を行い、定常時には、検出温度が第２判定温度を超える場合に圧縮機の保護制御を行う。

ここでは、圧縮機の起動後の過渡時と、冷媒の状態が安定した定常時とが判断され、過渡時と定常時とでは、異なる判定温度に基づいて圧縮機の保護制御が実行される。そのため、過渡時の検出温度と圧縮機内部の温度との温度差が、定常時の検出温度と圧縮機内部の温度との温度差とは異なる場合であっても、圧縮機内部が過熱する前に、適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い冷凍装置を実現される。

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、過渡時には、圧縮機の吸入圧力が極小となるタイミングを含む。

ここでは、圧縮機の吸入圧力の変化を用いて、過渡時を判断できる。そのため、試運転時等に、圧縮機内部の温度と検出温度との温度差を実測しなくても、簡便かつ適切に過渡時を決定でき、圧縮機内部が過熱する前に適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

なお、圧縮機の吸入圧力が極小となるタイミングとは、圧縮機の吸入圧力が、圧縮機の起動後減少して最小値を示し、その後上昇に転じるタイミングをいう。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１又は第２観点に係る冷凍装置であって、保護制御部は、圧縮機の起動後、所定時間が経過するまでは過渡時と判断し、所定時間経過後は定常時と判断する。

ここでは、圧縮機の起動後の時間を用いて、過渡時と定常時とが判断されるので、過渡時の終了を容易に判断して判定温度を変更できる。そのため、圧縮機内部が過熱する前に適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、第１判定温度は、第２判定温度よりも小さい。

ここでは、圧縮機の起動後の過渡時に、定常時よりも検出温度と圧縮機内部の温度との温度差が大きくなりうる場合に、適切な保護制御を実行できる。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、圧縮機の起動後の過渡時と、冷媒の状態が安定した定常時とが判断され、過渡時と定常時とでは、異なる判定温度に基づいて圧縮機の保護制御が実行される。そのため、過渡時の検出温度と圧縮機内部の温度との温度差が、定常時の検出温度と圧縮機内部の温度との温度差とは異なる場合であっても、圧縮機内部が過熱する前に、適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い冷凍装置を実現される。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、簡便かつ適切に過渡時を決定でき、圧縮機内部が過熱する前に適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、過渡時の終了を容易に判断し、判定温度を変更できる。そのため、圧縮機内部が過熱する前に適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、圧縮機の起動後の過渡時に、定常時よりも検出温度と圧縮機内部の温度との温度差が大きくなる場合に、適切な保護制御を実行できる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。 図１の空気調和装置のブロック図である。 図１の空気調和装置の、過渡時／定常時の判断及び判定温度変更の処理のフローチャートである。 図１の空気調和装置の、圧縮機の保護制御に関する処理のフローチャートである。 図１の空気調和装置に用いられる圧縮機における、吐出管温度、吐出ポート温度、吐出管温度と吐出ポート温度との温度差、吐出圧、及び吸入圧の時間変化について説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、下記の本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）全体構成
本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置１は、冷房運転と暖房運転とを切り替えて運転可能な空気調和装置１である。

空気調和装置１は、図１に示すように、主に、室内ユニット２０と、室外ユニット３０と、制御ユニット４０と、を有する。なお、図１では、室内ユニット２０は２台であるが、３台以上であっても、１台であっても構わない。

空気調和装置１は、Ｒ３２が冷媒として充填された冷媒回路１０を有する。冷媒回路１０は、室内ユニット２０に収容される室内側回路１０ａと、室外ユニット３０に収容される室外側回路１０ｂとを有する。室内側回路１０ａと室外側回路１０ｂとは、液冷媒連絡配管７１とガス冷媒連絡配管７２とによって接続される。

（２）詳細構成
（２−１）室内ユニット
室内ユニット２０は、空気調和の対象である室内に設置される。室内ユニット２０は、室内熱交換器２１と、室内ファン２２と、室内膨張弁２３と、を有する。

室内熱交換器２１は、伝熱管と多数の伝熱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。冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する。室内熱交換器２１の液側は液冷媒連絡配管７１に接続され、室内熱交換器２１のガス側はガス冷媒連絡配管７２に接続される。

室内ファン２２は、図示しないファンモータにより回転され、室内空気を取り込んで室内熱交換器２１に送風し、室内熱交換器２１と室内空気との熱交換を促進する。

室内膨張弁２３は、冷媒回路１０の室内側回路１０ａ内を流れる冷媒の圧力や流量の調節を行うために設けられた開度可変の電動膨張弁である。

（２−２）室外ユニット
室外ユニット３０は、主に、圧縮機３１，四路切換弁３３、室外熱交換器３４、室外膨張弁３６、室外ファン３５、及び、吐出管温度センサ５１を有する。圧縮機３１、四路切換弁３３、室外熱交換器３４、及び、室外膨張弁３６は、冷媒配管により接続される。

（２−２−１）冷媒配管による構成機器の接続
室外ユニット３０の構成機器の冷媒配管による接続について説明する。

圧縮機３１の吸入口と四路切換弁３３とは、吸入管８１によって接続される。圧縮機３１の吐出口と四路切換弁３３とは、吐出管８２によって接続される。四路切換弁３３と室外熱交換器３４のガス側とは、第１ガス冷媒管８３によって接続される。室外熱交換器３４と液冷媒連絡配管７１とは、液冷媒管８４によって接続される。液冷媒管８４には、室外膨張弁３６が設けられる。四路切換弁３３とガス冷媒連絡配管７２とは、第２ガス冷媒管８５によって接続される。

なお、吐出管８２には、圧縮機３１から吐出される冷媒の温度を把握するため、吐出管温度センサ５１が設けられる。

（２−２−２）圧縮機
圧縮機３１は、モータにより圧縮機構を駆動し、ガス冷媒を圧縮する圧縮機である。圧縮機３１は、運転周波数ｆを変更可能なインバータ式の圧縮機である。圧縮機３１は、吸入管８１からガス冷媒を吸入し、圧縮機構により圧縮された高温、高圧のガス冷媒を吐出管８２に吐出する。圧縮機３１は、ロータリ圧縮機であるが、これに限定されるものではなく、例えばスクロール圧縮機であってもよい。

（２−２−３）四路切換弁
四路切換弁３３は、空気調和装置１の冷房運転と暖房運転との切換時に、冷媒の流れ方向を切り換える。冷房運転時には吐出管８２と第１ガス冷媒管８３とを接続するとともに吸入管８１と第２ガス冷媒管８５とを接続する。一方、暖房運転時には吐出管８２と第２ガス冷媒管８５とを接続するとともに吸入管８１と第１ガス冷媒管８３とを接続する。

（２−２−４）室外熱交換器
室外熱交換器３４は、伝熱管と多数の伝熱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。室外熱交換器３４は、室外空気との熱交換によって、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。

（２−２−５）室外ファン
室外ファン３５は、図示しないファンモータにより回転され室外ユニット３０内に室外空気を取り込む。取り込まれた室外空気は、室外熱交換器３４を通過し、最終的に室外ユニット３０外へ排出される。室外ファン３５は、室外熱交換器３４と室外空気との熱交換を促進する。

（２−２−６）室外膨張弁
室外膨張弁３６は、膨張機構であり、冷媒回路１０の室外側回路１０ｂ内を流れる冷媒の圧力や流量の調節を行うために設けられた開度可変の電動膨張弁である。

（２−２−７）吐出管温度センサ
吐出管温度センサ５１は、圧縮機３１から吐出される冷媒の温度を検出するためのサーミスタであり、温度検出部の一例である。吐出管温度センサ５１は、圧縮機３１の外部、より具体的には、吐出管８２の、圧縮機３１の吐出口付近に設けられる。吐出管温度センサ５１で検出された温度に対応する信号は、後述する制御ユニット４０の検出信号受付部４１ａに送信される。

（２−３）制御ユニット
制御ユニット４０は、室内ユニット２０及び室外ユニット３０を制御する。図２に、制御ユニット４０を含む空気調和装置１のブロック図を示す。

制御ユニット４０は、マイクロコンピュータ等からなる制御部４１と、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリから成る記憶部４２と、入力部４３と、を有する。

制御部４１は、室内ユニット２０の操作を行うための図示しないリモコンとの間で制御信号のやり取りを行い、主として、室内ユニット２０の空調負荷（例えば、設定温度と室内温度との温度差）に応じて、室内ユニット２０及び室外ユニット３０の各種機器を制御する。また、制御部４１は、記憶部４２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、検出信号受付部４１ａ、圧縮機制御部４１ｂ、保護制御部４１ｃ、及び時間管理部４１ｄとして機能する。

記憶部４２には、制御部４１で実行されるためのプログラムや各種情報が記憶される。記憶部４２は、保護制御部４１ｃにより使用される数値をそれぞれ記憶する、判定温度記憶領域４２ａ及び終了時間記憶領域４２ｂを有する。

（２−３−１）制御部
（２−３−１−１）検出信号受付部
検出信号受付部４１ａは、吐出管温度センサ５１が出力した信号を受け付ける。検出信号受付部４１ａは、吐出管温度センサ５１から受け付けた信号を、吐出管温度Ｔｔに読み替える。吐出管温度Ｔｔは、後述する保護制御部４１ｃが、保護制御を実行するか否かを決定し、更に保護制御の内容を決定するために用いられる。

（２−３−１−２）圧縮機制御部
圧縮機制御部４１ｂは、室内ユニット２０の空調負荷や、各種制御信号等に応じて、圧縮機３１の起動及び停止と、運転周波数ｆとを決定し、制御する。また、圧縮機制御部４１ｂは、圧縮機３１の起動及び停止に関する信号を、後述する保護制御部４１ｃ及び時間管理部４１ｄに対して送信する。

なお、圧縮機制御部４１ｂは、後述する第１保護制御実行中には、後述する保護制御部４１ｃの指令を受けて、圧縮機３１の運転周波数ｆを所定の運転周波数ｆｐに下げる。また、後述する第２保護制御が実行されると、圧縮機制御部４１ｂは、後述する保護制御部４１ｃの指令を受けて、圧縮機３１の運転を停止させる。

（２−３−１−３）保護制御部
保護制御部４１ｃは、運転中の圧縮機３１の保護制御を行う。より具体的には、保護制御部４１ｃは、吐出管温度Ｔｔの数値に応じて、２種類の保護制御の実行及び解除を指示する。保護制御の内容（種類）及びその実行及び解除は、吐出管温度Ｔｔと、後述する判定温度記憶領域４２ａから呼び出された低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨと、を比較することで決定される。

以下に場合分けして説明する。

なお、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨの間には、低温側判定温度ＴＬ＜高温側判定温度ＴＨの関係がある。

（ａ）吐出管温度Ｔｔ≦低温側判定温度ＴＬの場合
保護制御部４１ｃは、保護制御を実行しないことを決定する。

（ｂ）低温側判定温度ＴＬ＜吐出管温度Ｔｔ≦高温側判定温度ＴＨの場合
圧縮機３１の運転周波数ｆを下げる第１保護制御が実行される。具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し、運転周波数ｆを所定の運転周波数ｆｐに下げるよう指示する。なお、運転周波数ｆｐは、最小値のような固定値であってもよいし、例えば、室内ユニット２０の空調負荷等から最適と判断された運転周波数に応じて変化する変動値であってもよい。

また、保護制御部４１ｃは、室外膨張弁３６の開度を所定の開度より上げる（大きくする）ように、運転周波数ｆの制御と同時又は個別に指示しても良い。

（ｃ）吐出管温度Ｔｔ＞高温側判定温度ＴＨの場合
圧縮機３１の運転を停止させる、第２保護制御が実行される。具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し、圧縮機３１を停止させるよう指示する。

なお、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の起動後の過渡時と、過渡時終了後の定常時とを判断し、過渡時と定常時とで異なる値を、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨとして判定温度記憶領域４２ａから呼び出す。

過渡時は、冷媒の状態が安定していない期間である。ここでは、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の起動後の所定時間を過渡時と判断する。より具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の起動後、後述する過渡時終了判別時間ｔ１が経過する前の時間を過渡時と判断する。定常時は、冷媒の状態が安定した期間である。ここでは、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１が運転中であって、圧縮機３１の起動後、過渡時終了判別時間ｔ１が経過した後の時間を定常時と判断する。過渡時と定常時との違いとして、例えば、過渡時の吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１内部の温度との温度差は、定常時の吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１の内部の温度との温度差より大きくなる場合がある。過渡時と定常時との違いについては、後ほど詳述する。

（２−３−１−４）時間管理部
時間管理部４１ｄは、制御部４１の実行する各種制御の時間管理を行う。時間管理には、圧縮機３１の起動後の時間ｔの把握を含む。圧縮機３１の起動後の時間ｔは、圧縮機制御部４１ｂから送信された圧縮機３１の起動及び停止に関する信号を用いて把握される。

（２−３−２）記憶部
（２−３−２−１）判定温度記憶領域
判定温度記憶領域４２ａには、保護制御部４１ｃが、保護制御を実行するか否かを決定し、更に保護制御の内容を決定するために用いられる判定温度が記憶される。より具体的には、過渡時の低温側判定温度ＴＬとして第１低温側温度ＴＬ１が、過渡時の高温側判定温度ＴＨとして第１高温側温度ＴＨ１が、定常時の低温側判定温度ＴＬとして第２低温側温度ＴＬ２が、定常時の高温側判定温度ＴＨとして第２高温側温度ＴＨ２が、それぞれ記憶される。

なお、それぞれの値の間には、第１低温側温度ＴＬ１＜第１高温側温度ＴＨ１、第２低温側温度ＴＬ２＜第２高温側温度ＴＨ２、第１低温側温度ＴＬ１＜第２低温側温度ＴＬ２、第１高温側温度ＴＨ１＜第２高温側温度ＴＨ２という関係がある。つまり低温側温度（第１低温側温度ＴＬ１，第２低温側温度ＴＬ２）は、対応する高温側温度（第１高温側温度ＴＨ１，第２高温側温度ＴＨ２）より小さな値である。第１温度（第１低温側温度ＴＬ１，第１高温側温度ＴＨ１）は、対応する第２温度（第２低温側温度ＴＬ２，第２高温側温度ＴＨ２）より小さな値である。

本実施例においては、第１低温側温度ＴＬ１、第１高温側温度ＴＨ１、第２低温側温度ＴＬ２、及び第２高温側温度ＴＨ２は予め判定温度記憶領域４２ａに記憶された値であるが、これに限定されるものではなく、例えば、後述する入力部４３からの入力により書き替えられるものであってもよい。

（２−３−２−２）終了時間記憶領域
終了時間記憶領域４２ｂには、保護制御部４１ｃが、過渡時と定常時とを判断するために用いる過渡時終了判定時間ｔ１が記憶される。

保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の起動後、過渡時終了判定時間ｔ１経過前であれば、過渡時と判断し、圧縮機３１の起動後、過渡時終了判定時間ｔ１経過後は、定常時と判断する。

過渡時終了判定時間ｔ１は、終了時間記憶領域４２ｂに予め記憶されている情報である。ただし、これに限定されるものではなく、過渡時終了判定時間ｔ１は、例えば、後述する入力部４３からの入力により書き替えられるものであってもよい。

（２−４−３）入力部
入力部４３は、各種情報や各種運転条件が入力されるように構成されている。

（３）保護制御部による処理の流れ
以下に、保護制御部４１ｃにより実行される、過渡時／定常時の判断及び判定温度変更の処理と、保護制御に関する処理とについて説明する。

（３−１）過渡時／定常時の判断及び判定温度変更の処理
保護制御部４１ｃによる、過渡時／定常時の判断及び判定温度変更処理について、図３のフローチャートに基づき説明する。なお、過渡時／定常時の判断とは、保護制御部４１ｃによる、圧縮機３１の起動後の過渡時と、過渡時終了後の定常時との判断を意味する。判定温度変更とは、保護制御部４１ｃが、過渡時と定常時とに応じて、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨとして判定温度記憶領域４２ａから呼び出す値を変更することを意味する。

ステップＳ１０１では、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の起動に関する信号を圧縮機制御部４１ｂから受け付けたか否かを判断する。ステップＳ１０１は、保護制御部４１ｃが、圧縮機３１の起動に関する信号を受け付けたと判断するまで繰り返される。保護制御部４１ｃが、圧縮機３１が起動した旨の信号を受け付けたと判断すると、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１が起動してからの時間ｔが、過渡時終了判定時間ｔ１以上の値であるか否かを判断する。具体的には、保護制御部４１ｃは、時間管理部４１ｄに圧縮機３１が起動してからの時間ｔを問い合わせ、時間ｔが終了時間記憶領域４２ｂから呼び出された過渡時終了判定時間ｔ１以上の値であるか否かを判断する。ステップＳ１０２は、保護制御部４１ｃにより、時間ｔが過渡時終了判定時間ｔ１以上の値になったと判断されるまで繰り返される。保護制御部４１ｃにより、時間ｔが過渡時終了判定時間ｔ１以上であると判断されると、ステップＳ１０３に進む。

なお、保護制御部４１ｃは、ステップＳ１０２の判断が行われている間は過渡時であると判断する。言い換えれば、保護制御部４１ｃは、低温側判定温度ＴＬとして第１低温側温度ＴＬ１を、高温側判定温度ＴＨとして第１高温側温度ＴＨ１を、保護制御に関する処理の判定温度として用いる。

ステップＳ１０３では、保護制御部４１ｃは、過渡時が終了したと判断する。そして、保護制御部４１ｃは、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨとして判定温度記憶領域４２ａから呼び出す値を変更する。具体的には、保護制御部４１ｃにより、低温側判定温度ＴＬとして第２低温側温度ＴＬ２が、高温側判定温度ＴＨとして第２高温側温度ＴＨ２がそれぞれ呼び出される。呼び出された低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨは、保護制御に関する処理の判定温度として使用される。

ステップＳ１０４では、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂから圧縮機３１の停止に関する信号を受け付けたか否かを判断する。ステップＳ１０４は、保護制御部４１ｃが、圧縮機３１の停止に関する信号を受け付けたと判断するまで繰り返される。保護制御部４１ｃにより、圧縮機３１の停止に関する信号が受け付けられたと判断されると、ステップＳ１０５に進む。

なお、保護制御部４１ｃは、ステップＳ１０４の判断が行われている間は定常時であると判断する。言い換えれば、ステップＳ１０４の判断が行われている間は、保護制御部４１ｃは、低温側判定温度ＴＬとして第２低温側温度ＴＬ２を、高温側判定温度ＴＨとして第２高温側温度ＴＨ２を、保護制御に関する処理の判定温度として用いる。

ステップＳ１０５では、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の運転が終了したと判断する。そして、保護制御部４１ｃは、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨとして判定温度記憶領域４２ａから呼び出す値を変更する。具体的には、保護制御部４１ｃにより、低温側判定温度ＴＬとして第１低温側温度ＴＬ１が、高温側判定温度ＴＨとして第１高温側温度ＴＨ１がそれぞれ呼び出される。その後、ステップＳ１０１に戻る。なお、呼び出された低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨは、次にステップＳ１０３に進むまで変更されずに保持される。

（３−２）保護制御に関する処理
保護制御は、過熱により故障等が発生することから運転中の圧縮機３１を保護するための制御である。保護制御に関する処理では、上記の判定温度変更の処理の結果、保護制御部４１ｃにより、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨとして判定温度記憶領域４２ａから呼び出されている値が、判定温度として用いられる。

保護制御に関する処理について、図４のフローチャートに基づき説明する。

ステップＳ２０１では、保護制御部４１ｃにより、吐出管温度Ｔｔが、低温側判定温度ＴＬ以下か否かが判断される。吐出管温度Ｔｔが低温側判定温度ＴＬ以下と判断される場合には、ステップＳ２０２に進み、吐出管温度Ｔｔが低温側判定温度ＴＬより大きいと判断される場合には、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０２では、保護制御部４１ｃにより第１保護制御が実行されているか否かが判断される。第１保護制御が実行されていると判断された場合にはステップＳ２０３に進み、第１保護制御が実行されていないと判断された場合にはステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０３では、保護制御部４１ｃは第１保護制御の実行を解除する。より具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し第１保護制御の実行の解除を指示する。その後ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０４では、保護制御部４１ｃにより、吐出管温度Ｔｔが、高温側判定温度ＴＨ以下か否かが判断される。吐出管温度Ｔｔが高温側判定温度ＴＨ以下と判断される場合には、ステップＳ２０５に進み、吐出管温度Ｔｔが高温側判定温度ＴＨより大きいと判断される場合には、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５では、保護制御部４１ｃにより、第１保護制御が行われる。第１保護制御は、圧縮機３１の運転周波数ｆを下げる制御である。保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し、運転周波数ｆを所定の運転周波数ｆｐに下げるよう指示する。その後ステップＳ２０１に戻る。

なお、既に第１保護制御を実行中である場合には、そのまま第１保護制御が継続される。この場合には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対して改めて運転周波数ｆを下げる指示を行わない。

ステップＳ２０６では、保護制御部４１ｃにより、第２保護制御が実行される。第２保護制御では、圧縮機３１の運転が停止される。より具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し、圧縮機３１の停止を指示する。この結果、冷媒回路１０に冷媒が流れない状態になる。その後ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７では、保護制御部４１ｃにより、吐出管温度Ｔｔが、判定温度記憶領域４２ａに記憶される低温側判定温度ＴＬ以下か否かが判断される。ステップＳ２０７は、吐出管温度Ｔｔが低温側判定温度ＴＬ以下と判断されるまで繰り返される。吐出管温度Ｔｔが低温側判定温度ＴＬ以下と判断されると、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８では、保護制御部４１ｃは保護制御を解除する。より具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し、圧縮機３１の停止の解除を指示する。また、圧縮機制御部４１ｂに対して運転周波数ｆを所定の運転周波数ｆｐに下げる指示が行われていた場合には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対して、その制御を解除するよう指示する。その後ステップＳ２０１に戻る。

（４）過渡時と定常時との違いについて
以下に、過渡時と定常時との違いについて説明する。

まず、運転条件一定下における、吐出管温度Ｔｔ、圧縮機３１内部の温度、吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１内部の温度との温度差、圧縮機３１から吐出される冷媒の圧力である吐出圧Ｐｏ、及び、圧縮機３１が吸入する冷媒の圧力である吸入圧Ｐｉの時間変化を、図５を用いて説明する。なお、ここでは、吐出ポート温度Ｔｐを圧縮機３１内部の温度として説明する。吐出ポート温度Ｔｐとは、圧縮機３１の圧縮機構の圧縮室から吐出された直後の冷媒の温度を意味する。

まず、吐出管温度Ｔｔ、吐出ポート温度Ｔｐ、及び吐出ポート温度Ｔｐと吐出管温度Ｔｔの温度差（Ｔｐ−Ｔｔ）の時間変化について説明する。

図５のように、空気調和装置１が運転を開始すると、圧縮機３１が起動する。そして、圧縮機３１の起動後、吐出管温度Ｔｔと、吐出ポート温度Ｔｐとは上昇を始める。吐出管温度Ｔｔの変化を表すグラフは、図５のように、圧縮機３１の起動後上昇し、概ね一定値に漸近するような曲線を示す。一方、吐出ポート温度Ｔｐの変化を表すグラフは、一旦大きく上昇して最大値を示し、その後減少し、概ね一定値に漸近するような曲線を示す。このような、圧縮機３１の起動後における、吐出ポート温度Ｔｐと吐出管温度Ｔｔとの温度変化の傾向の違いから、吐出ポート温度Ｔｐと吐出管温度Ｔｔの温度差の変化を表すグラフも、一旦大きく上昇して最大値を示し、その後減少し、概ね一定値に漸近するような曲線を示す。図５のように、吐出ポート温度Ｔｐと吐出管温度Ｔｔの温度差が、時間と共に変動しているのが過渡時であり、ほぼ一定値となるのが定常時である。なお、図５から分かるように、吐出ポート温度Ｔｐと吐出管温度Ｔｔの温度差は、過渡時に最大となる。つまり、過渡時と定常時とを比べると、同一の吐出管温度Ｔｔであっても、吐出ポート温度Ｔｐは過渡時の方が高いという状態が起こりうる。なお、圧縮機３１起動後の吐出ポート温度Ｔｐと、吐出管温度Ｔｔとの温度変化の傾向の違いは、冷媒の温度が、吐出管に伝わるまでに時間がかかることが１つの原因である。

次に、吐出圧Ｐｏ及び吸入圧Ｐｉの時間変化について説明する。

まず、吐出圧Ｐｏの変化を表すグラフは、図５のように、圧縮機３１の起動後上昇し、概ね一定値に漸近するような曲線を示す。一方、吸入圧Ｐｉの変化を表すグラフは、一旦減少して最小値を示し、その後上昇し、概ね一定値に漸近するような曲線を示す。吸入圧Ｐｉの変化を表すグラフにおいて、極小となるタイミング（最小値を示し、その後上昇するタイミング）は、過渡時に含まれる。

そのため、試運転時等に、運転条件一定の下、圧縮機３１の吸入圧力Ｐｉを測定し、吸入管圧力Ｐｉが極小となるタイミングを含めるように過渡時を設定すれば、吐出ポート温度Ｔｐを試運転時等に実測しなくても、簡便な方法で適切な過渡時終了判定時間ｔ１を導出できる。

（５）特徴
（５−１）
本実施形態の空気調和装置１は、圧縮機３１と、吐出管温度センサ５１と、保護制御部４１ｃと、を備える。圧縮機３１は、冷媒を圧縮する。吐出管温度センサ５１は、圧縮機３１の外部の吐出管において、圧縮機３１から吐出される冷媒の温度を吐出管温度Ｔｔとして検出する。保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の起動後の過渡時と、過渡時の終了後であって冷媒の状態が安定した定常時とを判断し、過渡時には、吐出管温度センサ５１で検出された吐出管温度Ｔｔが第１低温側温度ＴＬ１及び第１高温側温度ＴＨ１（第１判定温度）を超える場合に、圧縮機３１の第１保護制御及び第２保護制御をそれぞれ行い、定常時には、吐出管温度Ｔｔが第２低温側温度ＴＬ２及び第２高温側温度ＴＨ２（第２判定温度）を超える場合に、圧縮機３１の第１保護制御及び第２保護制御をそれぞれ行う。

ここでは、圧縮機３１の起動後の過渡時と、冷媒の状態が安定した定常時とが判断され、過渡時と定常時とでは、異なる判定温度に基づいて圧縮機３１の保護制御が実行される。そのため、過渡時の吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１の内部の温度との温度差が、定常時の吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１の内部の温度との温度差とは異なる場合であっても、圧縮機３１の内部が過熱する前に、適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（５−２）
本実施形態の空気調和装置１では、過渡時には、圧縮機３１の吸入圧力Ｐｉが極小となるタイミングを含む。

ここでは、圧縮機３１の吸入圧力Ｐｉの変化を用いて、過渡時を判断できる。試運転時等に、圧縮機３１の内部の温度（例えば吐出ポート温度Ｔｐ）と吐出管温度Ｔｔとの温度差を実測により求めなくても、簡便かつ適切に過渡時を決定でき、圧縮機３１の内部が過熱する前に適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（５−３）
本実施形態の空気調和装置１では、保護制御部４１ｃは、圧縮機３１の起動後、過渡時終了判定時間ｔ１が経過するまでは過渡時と判断し、過渡時終了判定時間ｔ１経過後は定常時と判断する。

ここでは、圧縮機３１の起動後の時間ｔを用いて、過渡時と定常時とが判断されるので、過渡時の終了を容易に判断して判定温度を変更できる。そのため、圧縮機３１の内部が過熱する前に適切な保護制御を実行できる。その結果、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（５−４）
本実施形態の空気調和装置１は、第１低温側温度ＴＬ１及び第１高温側温度ＴＨ１は、それぞれ第２低温側温度ＴＬ２及び第２高温側温度ＴＨ２よりも小さい。

本実施形態のようにＲ３２が冷媒として使用される場合、圧縮機３１の起動後の過渡時に、定常時よりも吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１の内部の温度との温度差が大きくなる場合があるが、適切な保護制御を実行できる。

（６）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。

（６−１）変形例Ａ
上記実施形態では、冷媒としてＲ３２が使用されるが、これに限定されるものではなく、他の冷媒、例えばＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ等が使用されるものであってもよい。

なお、Ｒ３２などの比熱比κが大きい冷媒では、特に、過渡時の吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１の内部の温度が、定常時の吐出管温度Ｔｔと圧縮機３１の内部の温度に比べ大きくなりやすいので、本発明が特に有用である。

また、空気調和装置１は、複数の冷媒を切り替えて使用可能であってもよい。例えば、空気調和装置１は、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ及びＲ３２の３種類を冷媒として使用することが可能で、制御ユニット４０の入力部４３から使用する冷媒の種類を指定することで、制御ユニット４０により運転条件が変更され、使用する冷媒にあわせた適切な運転が実行されてもよい。

この際、冷媒別に第１判定温度（第１低温側温度ＴＬ１及び第１高温側温度ＴＨ１）、第２判定温度（第２低温側温度ＴＬ２及び第２高温側温度ＴＨ２）が用意されてもよい。

（６−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、保護制御として第１及び第２保護制御が実行されるが、これに限定されるものではなく、より多くの種類の保護制御が行われてもよい。

また、保護制御を１種類、例えば第２保護制御だけとしてもよい。

（６−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、過渡時と定常時とで、判定温度記憶領域４２ａに記憶された異なる値を呼び出して（呼び出す値を変更して）、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨとして用いるが、これに限定されるものではない。例えば、低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨは、過渡時と定常時とで低温側判定温度ＴＬ及び高温側判定温度ＴＨが変更されるように、計算式により算出されてもよい。

（６−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、保護制御部４１ｃは、過渡時と定常時の２通りしか判断されないが、これに限定されるものではなく、例えば、過渡時をより細かく（例えば、第１過渡時〜第Ｎ過渡時に）分割し、それぞれの過渡時に対して、異なる判定温度が用意されてもよい。

（６−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、過渡時か定常時かだけで判定温度を変更するが、例えば参考文献１のように、さらに圧縮機の運転周波数ｆに応じて判定温度を変更するようにしてもよい。

これにより、より適切な保護制御が実行されやすくなる。

（６−６）変形例Ｆ
上記実施形態では、第２保護制御が実行された後、吐出管温度Ｔｔが低温側判定温度ＴＬ以下になるまで保護制御が解除されないが、これに限定されるものではなく、例えば、吐出管温度Ｔｔが高温側判定温度ＴＨより低くなれば、第２保護制御を解除し、圧縮機３１の運転を再開してもよい。

（６−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、圧縮機３１は、運転周波数ｆを変更可能なインバータ圧縮機であるが、これに限定されるものではなく、インバータ式でない（運転周波数ｆを変更できない）圧縮機３１であってもよい。この場合には、運転周波数ｆを変更する第１保護制御は実行されない。

本発明によれば、圧縮機の保護制御が、起動時、定常時を問わずに適切に実行され、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

１ 空気調和装置（冷凍装置）
３１ 圧縮機
４１ｃ 保護制御部
５１ 吐出管温度センサ（温度検出部）
Ｐｉ 吸入圧力
ｔ１ 過渡時終了判定時間（所定時間）
Ｔｔ 吐出管温度（検出温度）
ＴＬ１ 第１低温側判定温度（第１判定温度）
ＴＨ１ 第１高温側判定温度（第１判定温度）
ＴＬ２ 第２低温側判定温度（第２判定温度）
ＴＨ２ 第２高温側判定温度（第２判定温度）

特開２００２−１０７０１６号公報

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（３１）と、
   前記圧縮機の外部において、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度を検出する温度検出部（５１）と、
   前記圧縮機の起動後の過渡時と、前記過渡時の終了後であって前記冷媒の状態が安定した定常時とを判断し、前記過渡時には、前記温度検出部で検出された検出温度(Ｔｔ)が第１判定温度（ＴＬ１，ＴＨ１）を超える場合に前記圧縮機の保護制御を行い、前記定常時には、前記検出温度が第２判定温度（ＴＬ２，ＴＨ２）を超える場合に前記圧縮機の前記保護制御を行う保護制御部（４１ｃ）と、
   を備える冷凍装置（１）。
2. 前記過渡時には、前記圧縮機の吸入圧力（Ｐｉ）が極小となるタイミングを含む、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記保護制御部は、前記圧縮機の起動後、所定時間（ｔ１）が経過するまでは前記過渡時と判断し、前記所定時間経過後は前記定常時と判断する、
   請求項１又は２に記載の冷凍装置。
4. 前記第１判定温度は、前記第２判定温度よりも小さい、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。

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