JP2017003198A - 空気調和機およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な冷媒量を得ながら、油面切れによる圧縮機の信頼性低下を防止する。【解決手段】制御部３０は、圧縮機５を制御するための圧縮機制御部を含む。冷媒が、圧縮機５、室内熱交換器３および室外熱交換器１を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、温度センサ６により氷点下の室外温度が検出されたとき、圧縮機制御部は、可動部が第１周期（例えば、３０００rpm以上５０００rpm以下）に従い運動するように圧縮機５の制御を開始する。その後、温度センサ８により、暖房のために室内ファン１４を回転開始させるためのファン回転開始温度よりも予め定められた低い温度（例えば、−１℃だけ低い温度）が検出されたとき、可動部の運動周期が第１周期よりも長い第２周期（例えば、略１５００rpm）に変化するように圧縮機５を制御する。【選択図】図６

Description

この発明は空気調和機およびその制御方法に関し、特に、暖房機能を備える空気調和機およびその制御方法に関する。

従来、空気調和機の圧縮機について各種の制御方法が提案されている。例えば、特許文献１（特開平１１−２４８２２９号公報）、特許文献２（特開２００６−７８０８９号公報）等により回転数の制御が提案されている。

このような空気調和機の圧縮機には、圧縮機を潤滑するための潤滑油が用いられている。外気温度が低い（氷点下等）条件で暖房運転を開始する場合には、低気温のために潤滑油の粘度が高くなり、その結果、圧縮機を十分に潤滑できなくなって（以下、油面切れという）、部品が摩耗して故障が生じ、圧縮機の長期信頼性を損なうとの課題があった。しかしながら、上記の特許文献１と２は、この油面切れに対する解決策を提案していない。

油面切れへの対処方法として、例えば、特許文献３（特開２００６−１７０４５７号公報）の方法が提案されている。特許文献３の空気調和装置は、外気温が低い状態で暖房運転が開始された場合の初期段階（起動時）において、電子膨張弁が完全に閉じられる（あるいは冷媒が流通しない程度に閉じられる）ように制御する。これにより、冷媒が圧縮機５の吸入側には戻らず当該吸入側には潤滑油のみが戻される。

特開平１１−２４８２２９号公報 特開２００６−７８０８９号公報 特開２００６−１７０４５７号公報

上記に述べた特許文献３の制御方法では、暖房運転起動時には、膨張弁がほぼ全閉状態で運転が実施されるが全閉状態を解除するタイミングを開示していない。そのために、暖房運転時に十分な冷媒の循環量が得られない可能性がある。

それゆえに、本開示の目的は暖房運転おいて、十分な冷媒量を得ながら、油面切れによる圧縮機の信頼性低下を防止する空気調和機およびその制御方法を提供することである。

この開示のある局面に従う空気調和機は、可動部を有し、当該可動部を周期運動させて冷媒を圧縮するための圧縮機と、室外の空気および冷媒の間で熱交換するための室外熱交換器と、室内の空気および冷媒の間で熱交換するための室内熱交換器と、室内熱交換器による熱交換後の空気を室内に送風するためのファンと、室外温度を検出する室外温度センサと、室内熱交換器の温度を検出する室内温度センサと、空気調和機を制御する制御部と、を備える。

制御部は、圧縮機を制御するための圧縮機制御部を含む。冷媒が、圧縮機、室内熱交換器および室外熱交換器を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、室外温度センサにより氷点下の温度が検出されたとき、圧縮機制御部は、可動部が第１周期に従い運動するように圧縮機の制御を開始し、その後、室内温度センサにより、ファンを回転開始させるための温度よりも予め定められた低い温度が検出されたとき、可動部の運動の周期を、第１周期から当該第１周期よりも長い第２周期へ変化するように圧縮機を制御する。

好ましくは、制御部は、さらに、ファンを制御するためのファン制御部を含む。圧縮機制御部は、圧縮機を予め定められた期間、停止するように制御し、また、ファン制御部は、当該予め定められた期間、ファンを回転するように制御する。制御部は、当該予め定められた期間が経過した後に、暖房運転を開始するように、空気調和機を制御する。

好ましくは、空気調和機は、冷媒の流量を調整するための膨張弁を、さらに備える。制御部は、膨張弁を制御するための弁制御部を含む。圧縮機制御部により圧縮機の制御が開始されてからファンが回転開始されるまでの期間においては、弁制御部は、冷媒の流量が暖房運転のための流量よりも少なくなるように、膨張弁の開度を制御する。

この開示の他の局面に従う空気調和機は、可動部を有し、当該可動部を周期運動させて冷媒を圧縮するための圧縮機と、室外の空気および冷媒の間で熱交換するための室外熱交換器と、室内の空気および冷媒の間で熱交換するための室内熱交換器と、室内熱交換器による熱交換後の空気を室内に送風するためのファンと、室外温度を検出する室外温度センサと、室内熱交換器の温度を検出する室内温度センサと、空気調和機を制御する制御部と、を備える。

制御部は、冷媒が、圧縮機、室内熱交換器および室外熱交換器を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、室外温度センサにより氷点下の温度が検出されたとき、可動部が予め定められた周期に従い運動するように圧縮機の制御を開始する。その後、室内温度センサにより、ファンを回転開始させるための温度が検出されたとき、制御部は、可動部の運動の周期が、予め定められた周期から、当該周期よりも短い暖房運転のための設定温度に応じた周期に変化するように、圧縮機を制御する。

この開示のさらに他の局面に従うと、空気調和機の制御方法が提供される。空気調和機は、可動部を有し、当該可動部を周期運動させて冷媒を圧縮するための圧縮機と、室外の空気および冷媒の間で熱交換するための室外熱交換器と、室内の空気および冷媒の間で熱交換するための室内熱交換器と、室内熱交換器による熱交換後の空気を室内に送風するためのファンと、室外温度を検出する室外温度センサと、室内熱交換器の温度を検出する室内温度センサと、を備える。

上記の制御方法は、冷媒が、圧縮機、室内熱交換器および室外熱交換器を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、室外温度センサにより氷点下の温度が検出されたとき、可動部が第１周期に従い運動するように圧縮機の制御を開始するステップと、室内温度センサにより、ファンを回転開始させるための温度よりも予め定められた低い温度が検出されたとき、可動部の運動の周期が、第１周期から当該第１周期よりも長い第２周期へ変化するように圧縮機を制御するステップと、を備える。

本開示によれば、暖房運転おいて、十分な冷媒量を得ながら、油面切れによる圧縮機の信頼性低下を防止することが可能となる。

本発明の実施の形態１における空気調和機での冷媒回路を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機１００の外観図である。 図２の室内機１００の内部構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機の室外機２００の外観図である。 図４の室外機２００の内部構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機の機能構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房運転開始時の処理を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

[空気調和機の基本構成]
実施の形態で開示される空気調和機は、圧縮機、四方（切換）弁、室外熱交換器、減圧を行う際に冷媒流量を調節する膨張弁、室内熱交換器、室内熱交換器の内部の冷媒と室内空気との間で熱交換するためのファン等の部品を備えている。このような空気調和機では、四方弁を切り換えることで、暖房運転および冷房運転の両方が可能である。

暖房運転時には、圧縮機、四方弁、室内熱交換器（凝縮器）、膨張弁、室外熱交換器（蒸発器）、四方弁、圧縮機の順に冷媒が巡回する冷媒流路（暖房サイクル）が構成されるように配管接続される。これにより、室外熱交換器で吸収した室外の熱が室内熱交換器でファンにより室内に放出される。一方、冷房運転時には、圧縮機、四方弁、室外熱交換器（凝縮器）、膨張弁、室内熱交換器（蒸発器）、四方弁、圧縮機の順に冷媒が巡回する冷媒流路（冷房サイクル）が構成されるように配管接続される。これにより、室内熱交換器で吸収した熱が室外熱交換器で室外に放出される。以降の説明では、主に、暖房サイクルによる暖房運転を説明する。なお、冷房サイクルに従う冷房運転については、周知の制御が実施可能であるので、ここでは詳細説明は繰返さない。

[実施の形態１]
実施の形態１では、空気調和機は、上記に述べた暖房運転を開始する場合に、室外温度について氷点下温度が検出されたときは、圧縮機について、次のような油面切れ防止の制御を実施する。具体的には、空気調和機は、当該暖房運転開始時に圧縮機のロータ等の可動部が第１周期に従い運動（回転）するように圧縮機の制御を開始する。その後、室内熱交換器の温度が（より特定的には、室内熱交換器内の冷媒の温度が）、室内ファンを回転開始させるための温度まで上がる直前において、可動部の運動周期が第１周期よりも長い第２周期に変化するように圧縮機が制御される。このような、可動部の運動周期の変化により、暖房運転起動時における圧縮機内の可動部の運動による摩擦の発生を抑制しながら、圧縮機５への低温冷媒の流入量を減らすことが可能となり、油面切れを防止することができる。

＜冷媒回路について＞
まず、本実施の形態における空気調和機における冷媒回路を説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機での冷媒回路を模式的に示す図である。

図１を参照して、空気調和機は、室外機側の熱交換器（以下「室外熱交換器」という）１と、膨張弁２と、室内機側の熱交換器（以下「室内熱交換器」という）３と、四方弁４と、圧縮機５とを含み、それらが順に閉ループ状に接続されている。圧縮機５は、可動部を有し、当該可動部の周期的な運動を繰返すことにより冷媒を圧縮して送出する。室外熱交換器１は、室外の空気および冷媒の間で熱交換する。膨張弁２は、冷媒の流量を調整するために制御される。室内熱交換器３は、室内の空気および当該室内熱交器３内の冷媒との間で熱交換を実施する。四方弁４は、冷房運転および暖房運転において冷媒の巡回方向を切替える。室内ファン１４は、室内熱交換器３による熱交換後の空気を室内に送風するために回転する。実施の形態１では、圧縮機５は、可動部としてロータを有し、当該ロータの周期的な回転運動により冷媒を圧縮して送出する。なお、圧縮機５はロータを用いた構成に限定されない。例えば、圧縮機５は、可動部としてシリンダを有し、シリンダ内のピストンが直線方向に周期的に往復運動することにより、冷媒を圧縮して送出するとしてもよい。

空気調和機は、さらに、室外熱交換器１の温度を測定するための温度センサ６と、室内熱交換器３の温度を測定するための温度センサ８とを含む。温度センサ６の出力に基づき、室外熱交換器１の内部の冷媒の温度または室外の大気温度を測定することができる。また、温度センサ８の出力に基づき室内熱交換器３の内部の冷媒の温度を測定することもできる。これらの温度センサ６，８は、たとえばサーミスタである。

図１の矢印は、上述した暖房サイクルによる暖房運転と冷房サイクルによる冷房運転とにおける冷媒が流れる方向を示す。

＜外観および構成＞
（室内機について）
図２は、本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機１００の外観図である。図３は、図２の室内機１００の内部構成を概略的に示す断面図である。

図３を参照して、室内機１００は、図１で示した室内熱交換器３および温度センサ８に加えて、室温を測定するための温度センサ１１と、室内ファン１４と、ルーバー１５と、ルーバーモータ１６とをさらに含む。ルーバー１５は、室内機１００の吹出し口に設けられた風向案内部材である。ルーバーモータ１６は、ルーバー１５を回転駆動する。複数のルーバー１５は同方向を向くように駆動される。

（室外機について）
図４は、本発明の実施の形態１における空気調和機の室外機２００の外観図である。図５は、図４の室外機２００の内部構成を概略的に示す図である。

図５を参照して、室外機２００は、図１で示した室外熱交換器１と、四方弁４と、圧縮機５と、温度センサ６とに加えて、外気温を測定するための温度センサ２１と、室外ファン２４とを含む。上記に述べた温度センサ１１，２１は、例えばサーミスタである。

（空気調和機の機能構成について）
図６は、本発明の実施の形態１における空気調和機のハードウェア構成を示すブロック図である。

図６を参照して、空気調和機は、図１、図３および図５で示した構成に加えて、膨張弁２の開度を調整するために駆動されるステッピングモータ１２と、空気調和機全体の制御を行なうための制御部３０と、ユーザからの指示を受付けるための操作部３６とをさらに含む。

制御部３０は、室内機１００に内蔵される回路基板（図示せず）に搭載されている。制御部３０は、各種演算処理を行なうためのプロセッサ３２と、タイマ３３と、各種プログラムおよびデータを記憶するためのメモリ３４とを含む。プロセッサ３２は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成される。プロセッサ３２は、メモリ３４内に格納されたプログラムを実行することで空気調和機の各部を制御する。メモリ３４は、たとえば、フラッシュメモリなどの不揮発性のメモリであってよい。

操作部３６は、たとえば、電源スイッチ、温度調節キー、風量調節キー、タイマ設定キー、暖房，冷房等の運転モードの切替えキー等を含む。

図７は、本発明の実施の形態１における空気調和機の機能構成を概略的に示す図である。図７を参照して、プロセッサ３２は、圧縮機５を制御するための圧縮機制御部４１と、室内ファン１４を制御するためのファン制御部４２と、ステッピングモータ１２を介して膨張弁２の開度を可変に制御するための弁制御部４３とを備える。これら各部の機能は、プロセッサ３２が、メモリ３４に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

圧縮機制御部４１は、圧縮機５のロータの回転周期を可変に制御する。具体的には、圧縮機５は、ロータを有したモータを内蔵する。圧縮機制御部４１は、当該モータに例えばＰＷＭ変調（パルス幅変調）された電圧信号を印加する。ロータは、当該電圧信号の周期に同期して回転し、回転量に応じた冷媒を圧送して吐出する。したがって、圧縮機制御部４１は、電圧信号の周波数を変更することにより、ロータの回転周期（単位：rpm）を変化させ、その結果、冷媒の吐出量を変化させることができる。なお、圧縮機５がピストンの往復運動によって冷媒を圧送する構成である場合には、ピストンの往復運動の周期を可変に制御することにより、冷媒の吐出量を変化させることができる。

ファン制御部４２は、室内ファン１４の図示しないファンモータに印加する電圧レベルを可変に調整することにより、室内ファン１４の回転数（単位：rpm）を変更する。

弁制御部４３は、膨張弁２の開度を、ステッピングモータ１２での相の励磁ステップ数により可変に調整する。なお、膨張弁２は、ステッピングモータ１２により開度が調整されるものに限定されず、その他の方法であってもよい。

（暖房運転における圧縮機の制御）
図８は、本発明の実施の形態１に係る暖房運転開始時の処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに従うプログラムはメモリ３４に格納されている。プロセッサ３２は、メモリからプログラムを読出し、読出されたプログラムに従って処理を実行する。なお、図８の処理は、暖房運転開始時の外気温がマイナス１０℃以下の低い温度（氷点下１０℃以下の低い温度）の場合に実施される。それ以外の場合には、通常の暖房運転開始時の処理が実施される。この通常の暖房運転開始の処理は、周知の処理であるので、ここでは説明を繰返さない。

図８を参照して、まず、ユーザが、操作部３６の暖房運転スイッチ（図示せず）を操作すると、プロセッサ３２は、操作部３６からの出力に基づき、温度センサ８，６の出力に基づき、室内温度と外気温度との測定を開始する（ステップＳ１）。なお、外気温度は、温度センサ２１により測定するとしてもよい。

また、プロセッサ３２の圧縮機制御部４１は、圧縮機５を起動する。具体的には、圧縮機制御部４１は、ロータが例えば３０００rpm以上５０００rpm以下（第１周期に相当）に従って回転するように、圧縮機５の制御を開始する（ステップＳ３）。圧縮機５の回転により、空気調和機内の冷媒が暖房サイクルに従い循環を開始し、室内熱交換器３の温度が上昇を開始する。

その後、プロセッサ３２は、温度センサ８の出力に基づき、室内熱交換器３の温度が予め定められた温度にまで達したか否かを判断する（ステップＳ５）。

当該予め定められた温度は、圧縮機５を起動後に室内ファン１４を暖房のために回転開始させるための室内熱交換器３の温度（以降、ファン回転開始温度ともいう）の直前温度（例えば、ファン回転開始温度よりも１℃だけ低い温度）に相当する。

プロセッサ３２が、室内熱交換器３の温度は、未だ、当該予め定められた温度（上記の直前温度）にまで上昇していないことを判断する間は（ステップＳ５でＮＯ）、暖房サイクルに従い冷媒を循環させながらステップＳ５の処理が繰返し実施される。

一方、室内熱交換器３の温度が当該予め定められた温度（上記の直前温度）に達したことが判断されたとき（ステップＳ５でＹＥＳ）、圧縮機制御部４１は、ロータの回転数が予め定められた回転数まで低下するように圧縮機５を制御する（ステップＳ９）。したがって、ステップＳ９では、圧縮機制御部４１は、ロータの回転数が、上記の第１周期よりも長い第２周期に従った回転数に変化するように圧縮機５を制御する。当該第２周期の回転数は、暖房運転時の仕様から決定される最小の回転数であって、圧縮機５が安定して動作するための回転数である。当該第２周期に従った回転数は、例えば略１５００rpmである。

続いて、プロセッサ３２は、温度センサ８の出力に基づき、室内熱交換器３の温度が、上記に述べたファン回転開始温度に達したか否かを判断する（ステップＳ１１）。室内熱交換器３の温度が、ファン回転開始温度以上となったことが判断されない間は（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１１の処理が繰返される。

一方、室内熱交換器３の温度が、ファン回転開始温度に達したことが判断されると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ファン制御部４２は、室内ファン１４を起動する（ステップＳ１３）。これにより、室内ファン１４は、暖房運転のための予め定められた回転数に従い回転し、室内に暖気の送出が開始される。

その後は、通常の暖房運転が実施される。具体的には、圧縮機制御部４１は、ロータの回転周期が、上記の第２周期から設定温度に応じた第３周期に変化するように、圧縮機５を制御する。この第３周期に従うロータの回転数は、第２周期の回転数（１５００rpm）よりも高い。なお、通常の暖房運転は、周知の運転制御によるものであるから、説明は繰返さない。

上記のフローチャートの処理によれば、外気温が氷点下と低いために、圧縮機５の潤滑油が冷えて粘度が高くなり、十分な潤滑効果を奏さない場合でも、油面切れによる圧縮機５の信頼性低下を防止することができる。具体的には、圧縮機制御部４１は、室内熱交換器３の温度が、ファン回転開始温度の直前温度まで上昇したときには（ステップＳ５でＹＥＳ）、圧縮機５のロータの回転数を低下させる（ステップＳ９）。これにより、ロータ回転による摩擦の発生が抑制されて、また、圧縮機５への低温冷媒の流入量も減らすことが可能となり、油面切れを防止することができる。

また、ステップＳ９では、圧縮機５のロータの回転数を低くしているために冷媒循環量は少なくなるが、当該回転数の低下は、室内熱交換器３の温度が、上記の直前温度からファン回転開始温度までに上昇する間の実施に限定されている。そのため、冷媒循環量の低減は一時的であって室内熱交換器３の温度上昇への影響は極めて少ない。したがって、室内への暖気の送風開始が遅れることもない。

[実施の形態２]
実施の形態２では、上記の実施の形態１の変形例を説明する。実施の形態２では、油面切れを防止するために、暖房運転開始前の圧縮機５が停止している期間（以下、圧縮機寝込み時ともいう）において、室内ファン１４を継続して回転させておく。これにより、室内ファン１４の回転により、室内熱交換器３の内部の冷媒と室内空気との間で熱交換が実施されて、室内熱交換器３内の冷媒の温度を上昇させることができる。したがって、その後の暖房運転開始時に、圧縮機５に低温冷媒が流入するのを防止することができる。その結果、圧縮機５における油面切れを防止することができる。

上記の圧縮機寝込み時の期間は、例えば６時間以上の期間であることが望ましい。例えば、暖房運転の開始がタイマ予約により設定されている場合には、プロセッサ３２が、タイマ３３の出力に基づき、予約された開始時間から遡った６時間前を検出する。当該６時間前が検出されたとき、ファン制御部４２は、室内ファン１４を回転するように制御する。プロセッサ３２は、当該６時間が経過した後に、通常の暖房運転を開始、または図８の暖房運転を開始するように、空気調和機を制御する。

ここで、ファン制御部４２は、暖房運転の期間においては、暖房のための設定温度に基づく回転数に従って回転するように、室内ファン１４を制御する。これに対して、圧縮機寝込み時には、ファン制御部４２は、当該設定温度に基づく回転数よりも低い回転数となるように、室内ファン１４を制御する。当該低い回転数は、例えば略５００rpmである。

また、圧縮機寝込み時において、室内ファン１４が回転する場合には、ルーバー１５は室内に居る人に直接風が当たらない方向、例えば室内の天井方向に向くように設定される。これにより、圧縮機寝込み時に、室内に居る人に直接冷風が当たることが防止される。

[実施の形態３]
実施の形態３では、上記の各実施の形態の変形例を説明する。実施の形態３では、上記に述べた暖房運転を開始（圧縮機５が起動）してから、室内熱交換器３の温度がファン回転開始温度に達するまでの期間において、膨張弁２の開度を制限する。これにより、暖房運転開始時における、冷媒の循環量を少なくし、圧縮機５への低温冷媒の流入量を低減することができる。その結果、圧縮機５における油面切れを防止することができる。

具体的には、暖房運転の開始（圧縮機５の起動）から、ファン回転開始温度が検出されるまでの期間において、弁制御部４３は、空気調和機内を循環する冷媒流量が暖房運転のための予め定められた通常流量よりも少なくなるように、膨張弁２の開度を制御する。具体的には、弁制御部４３は、通常流量の例えば１０パーセント以下の冷媒流量となるように、膨張弁２を閉じる方向に制御する。弁制御部４３は、室内熱交換器３の温度がファン回転開始温度に達すると、暖房運転のための通常開度に戻すように、膨張弁２を制御する。

これにより暖房運転開始時には、低温冷媒の流量を低減して圧縮機５の油面切れを防止し、その後の通常の暖房運転には十分な冷媒量を循環させることができる。

[実施の形態４]
実施の形態４では、上記の各実施の形態の変形例を説明する。実施の形態４では、上記に述べた暖房運転を開始（圧縮機５が起動）してから、室内熱交換器３の温度がファン回転開始温度に達するまでの期間において、圧縮機５のロータの回転周期を長くする（すなわち、回転数を少なくする）ことにより、暖房サイクルの冷媒流量を少なくする。これにより、暖房運転開始時に圧縮機５への低温冷媒の流入量を低減することができて、油面切れを防止することができる。

具体的には、暖房運転を開始する場合に室外温度が氷点下のときは、プロセッサ３２は、ロータが予め定められた長い周期に従う低回転数で回転するように圧縮機の制御を開始し、その後、温度センサ８が、ファン回転開始温度を検出したときに、ロータの回転周期を変化させる。つまり、プロセッサ３２は、ロータの回転周期が、上記の予め定められた長い周期から、当該周期よりも短い暖房運転のための設定温度に応じた周期（高い回転数）に変化するように、圧縮機５を制御する。なお、上記の予め定められた長い周期は、例えば実施の形態１で説明した第２周期（略１５００rpm）に相当する。

また、本実施の形態４では、上記に述べた圧縮機５のロータの回転周期を長くする制御を実施するか否かは、室内温度に基づき決定されてもよい。

つまり、暖房運転を開始する場合に室外温度が氷点下温度であっても、温度センサ８が検出する室内温度が高い場合には、圧縮機５には室内熱交換器３側からの比較的温かい冷媒が流入するから、油面切れを回避することが可能である。したがって、本実施の形態４では、プロセッサ３２は、暖房運転を開始する場合に、室外温度が氷点下温度であっても、比較的に高い室内温度（例えば、１０℃以上）が検出されているときは、ロータが通常の周期（実施の形態１の第１周期等）に従った速度で回転するように圧縮機５を制御する。

これに対して、室外温度が氷点下温度であって、室内温度も比較的に低い（例えば、１０℃未満）が検出されているときは、プロセッサ３２は、ロータが予め定められた長い周期（略１５００rpmに相当）に従った速度で回転するように圧縮機５を制御する。

その後は、いずれの場合も、温度センサ８の出力に基づき、プロセッサ３２が、ファン回転開始温度を検出したとき、ロータの回転周期が、上記の予め定められた周期から、暖房の設定温度に応じた周期に変化するように、圧縮機５を制御する。

上記に述べた各実施の形態は、いずれも圧縮機５の油面切れを防止するための構成を開示しており、これらは個別に実施されてもよく、または２つ以上を組み合わせて実施されてもよい。

[実施の形態の構成]
上記の各実施の形態に開示した空気調和機の構成について説明する。

（１）空気調和機は、可動部（ロータ等）を有し、当該可動部を周期運動（回転）させて冷媒を圧縮するための圧縮機５と、室外の空気および冷媒の間で熱交換するための室外熱交換器１と、室内の空気および冷媒の間で熱交換するための室内熱交換器３と、室内熱交換器による熱交換後の空気を室内に送風するための室内ファン１４と、室外温度を検出する温度センサ６と、室内熱交換器３の温度を検出する温度センサ８と、空気調和機を制御する制御部３０と、を備える。

制御部３０は、圧縮機５を制御するための圧縮機制御部４１を含む。冷媒が、圧縮機５、室内熱交換器３および室外熱交換器１を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、温度センサ６により氷点下の室外温度が検出されたとき、圧縮機制御部４１は、可動部が第１周期（例えば、３０００rpm以上５０００rpm以下）に従い運動するように圧縮機５の制御を開始する。その後、温度センサ８により、暖房のために室内ファン１４を回転開始させるためのファン回転開始温度よりも予め定められた低い温度（例えば、−１℃だけ低い温度）が検出されたとき、可動部の運動周期が第１周期よりも長い第２周期（例えば、略１５００rpm）に変化するように圧縮機５を制御する。

これにより、外気温が氷点下と低いために、圧縮機５の潤滑油が冷えて粘度が高くなり、十分な潤滑効果を奏さない可能性がある場合は、圧縮機制御部４１は、室内熱交換器３の温度が、ファン回転開始温度の直前温度にまで上昇したときに、圧縮機５の回転数が低くなるように圧縮機５を制御する。これにより、可動部の周期的運動による圧縮機５内の摩擦の発生を抑制すること、および圧縮機５への低温冷媒の流入量を減らすことが可能となる。その結果、圧縮機５の油面切れを防止することができる。

また、可動部の運動周期が上記の第２周期に変化した後に、室内の温度センサ８により、ファン回転開始温度が検出されると、圧縮機制御部４１は、可動部の運動周期が、第２周期から暖房の設定温度に応じた第３周期（第３周期は、第２周期より短い）に変化するように、圧縮機５を制御する。

このように可動部が上記の第２周期で運動する期間を、室内の温度センサ８による測定温度が、上記の直前温度からファン回転開始温度に上昇する期間に限定することができる。そのため、冷媒循環量の低減は一時的であって室内熱交換器３の温度上昇への影響を少なくすることができる。

（２）空気調和機は、圧縮機寝込時において圧縮機５を停止したまま室内ファン１４のみを回転させる。具体的には、制御部３０は、室内ファン１４を制御するためのファン制御部４２を含む。圧縮機制御部４１は、予め定められた期間（圧縮機寝込時）において、圧縮機５を停止する。その一方で、ファン制御部４２は、当該予め定められた期間において、室内ファン１４を回転するように制御する。制御部３０は、この予め定められた期間が経過した後は、暖房運転を開始するように、空気調和機を制御する。

（３）上記の圧縮機寝込み時の室内ファン１４の回転数は低い。具体的には、ファン制御部４２は、暖房運転の期間では、暖房のための設定温度に基づく回転数に従って室内ファン１４を制御する。一方、暖房運転に先立った上記の予め定められた期間（圧縮機寝込時）では、上述の設定温度に基づく回転数よりも低い回転数となるように、室内ファン１４を制御する。

上記の（２）と（３）の構成によれば、暖房運転開始に先だって、室内ファン１４の回転に伴う室内空気との熱交換により、室内熱交換器３の内部の冷媒の温度を上昇させておくことができる。したがって、その後の暖房運転開始時に、室内熱交換器３から圧縮機５へ低温冷媒が流入するのを回避し、油面切れを防止することができる。

（４）空気調和機は、氷点下の室外温度で暖房運転を開始する場合には、循環する冷媒流量を少なくする。

具体的には、空気調和機は、循環する冷媒流量を調整するための膨張弁２を、さらに備え、制御部３０は、膨張弁２を制御するための弁制御部４３を含む。暖房運転開始時に、圧縮機制御部４１が圧縮機５の制御を開始してから、室内ファン１４が回転開始されるまでの期間において、弁制御部４３は、冷媒流量が暖房運転のための通常流量よりも少なくなるように、膨張弁２の開度を制御する。これにより、暖房運転開始時における圧縮機５への低温冷媒の流入量を低減することができて、油面切れを防止することができる。

（５）氷点下の室外温度で暖房運転を開始する場合には、圧縮機５を低回転で起動する。

具体的には、空気調和機では、暖房運転を開始する場合に、温度センサ６により氷点下の室外温度が検出されたときは、制御部３０は、可動部が予め定められた周期（例えば、略１５００rpm）に従い運動するように圧縮機５を制御開始し、その後、室内の温度センサ８が、ファン回転開始温度を検出したとき、可動部の運動周期が、上記の予め定められた周期から、暖房運転の設定温度に応じたより短い周期に変化するように、圧縮機５を制御する。

これにより、暖房運転開始時に圧縮機５の可動部の運動周期を、予め定められた周期（上記の略１５００rpm）にまで低減することで、圧縮機５内の可動部の周期的運動に伴う摩擦の発生が抑制され、また、圧縮機５への低温冷媒の流入量自体が低減される。その結果、油面切れを防止することができる。

（６）上記（５）で述べた圧縮機５を低回転制御は、室温と外気温に従い実施する。具体的には、制御部３０は、暖房運転を開始する場合に、温度センサ６により氷点下の室外温度が検出された場合でも、温度センサ８により予め定められた比較的に高い室内温度が検出されたときは、上記（５）の圧縮機の回転制御をパスする。一方、温度センサ８により当該予め定められた室内温度よりも低い温度が検出されたときは、上記（５）で述べた圧縮機５の低回転制御を実施する。

これにより、氷点下の室外温度である場合でも、室内温度に基づき油面切れの可能性が無いと判断されるときには、暖房運転開始時の圧縮機５の可動部の運動周期の低減を実施しないことで、速やかな暖房運転の実施が可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 室外熱交換器、２ 膨張弁、３ 室内熱交換器、４ 四方弁、５ 圧縮機、６，８，１１，２１ 温度センサ、１４ 室内ファン、３０ 制御部、３２ プロセッサ、４１ 圧縮機制御部、４２ ファン制御部、４３ 弁制御部、１００ 室内機、２００ 室外機。

Claims (5)

1. 空気調和機であって、
   可動部を有し、前記可動部を周期運動させて冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   室外の空気および前記冷媒の間で熱交換するための室外熱交換器と、
   室内の空気および前記冷媒の間で熱交換するための室内熱交換器と、
   前記室内熱交換器による熱交換後の空気を室内に送風するためのファンと、
   室外温度を検出する室外温度センサと、
   前記室内熱交換器の温度を検出する室内温度センサと、
   前記空気調和機を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記圧縮機を制御するための圧縮機制御部を含み、
   前記冷媒が、前記圧縮機、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、前記室外温度センサにより氷点下の温度が検出されたとき、前記圧縮機制御部は、
   前記可動部が第１周期に従い運動するように前記圧縮機の制御を開始し、その後、前記室内温度センサにより、前記ファンを回転開始させるための温度よりも予め定められた低い温度が検出されたとき、前記可動部の運動の周期を、前記第１周期から当該第１周期よりも長い第２周期へ変化するように前記圧縮機を制御する、空気調和機。
2. 前記制御部は、さらに、前記ファンを制御するためのファン制御部を含み、
   前記圧縮機制御部は、前記圧縮機を予め定められた期間、停止するように制御し、
   前記ファン制御部は、前記予め定められた期間、前記ファンを回転するように制御し、
   前記制御部は、前記予め定められた期間が経過した後に、前記暖房運転を開始するように、前記空気調和機を制御する、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記冷媒の流量を調整するための膨張弁を、さらに備え、
   前記制御部は、前記膨張弁を制御するための弁制御部を含み、
   前記圧縮機制御部により前記圧縮機の制御が開始されてから、前記ファンが回転開始されるまでの期間においては、前記弁制御部は、前記冷媒の流量が前記暖房運転のための流量よりも少なくなるように、前記膨張弁の開度を制御する、請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 空気調和機であって、
   可動部を有し、前記可動部を周期運動させて冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   室外の空気および前記冷媒の間で熱交換するための室外熱交換器と、
   室内の空気および前記冷媒の間で熱交換するための室内熱交換器と、
   前記室内熱交換器による熱交換後の空気を室内に送風するためのファンと、
   室外温度を検出する室外温度センサと、
   前記室内熱交換器の温度を検出する室内温度センサと、
   前記空気調和機を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記冷媒が、前記圧縮機、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、前記室外温度センサにより氷点下の温度が検出されたとき、
   前記可動部が予め定められた周期に従い運動するように前記圧縮機の制御を開始し、その後、前記室内温度センサにより、前記ファンを回転開始させるための温度が検出されたとき、
   前記運動の周期が、前記予め定められた周期から、当該周期よりも短い前記暖房運転のための設定温度に応じた周期に変化するように、前記圧縮機を制御する、空気調和機。
5. 空気調和機の制御方法であって、
   前記空気調和機は、
   可動部を有し、前記可動部を周期運動させて冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   室外の空気および前記冷媒の間で熱交換するための室外熱交換器と、
   室内の空気および前記冷媒の間で熱交換するための室内熱交換器と、
   前記室内熱交換器による熱交換後の空気を室内に送風するためのファンと、
   室外温度を検出する室外温度センサと、
   前記室内熱交換器の温度を検出する室内温度センサと、を備え、
   前記制御方法は、
   冷媒が、前記圧縮機、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器を順に経由して循環する暖房運転を開始する場合に、前記室外温度センサにより氷点下の温度が検出されたとき、
   前記可動部が第１周期に従い運動するように前記圧縮機の制御を開始するステップと、
   前記室内温度センサにより、前記ファンを回転開始させるための温度よりも予め定められた低い温度が検出されたとき、前記可動部の運動の周期が、前記第１周期から当該第１周期よりも長い第２周期へ変化するように前記圧縮機を制御するステップと、を備える、空気調和機の制御方法。

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