JP5264871B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機を備えた空気調和機に関する。

空気調和機では、装置が停止している間に圧縮機内に冷媒が溜まりこむ（以下「寝込み」ともいう。）ことがある。
圧縮機内に溜まりこんだ冷媒は圧縮機内の潤滑油に溶け込む。これにより、潤滑油の濃度が低下し、潤滑油の粘度が低下する。
この状態で圧縮機を起動すると、粘度の低い潤滑油が圧縮機の回転軸や圧縮部へ供給され、潤滑不良により圧縮機内の摺動部分等が焼き付く可能性がある。
また、圧縮機内に冷媒が溜まりこむことで圧縮機内の液面が上昇する。これにより、圧縮機を駆動する電動機の起動負荷が増加し、空気調和機の起動時に過電流とみなされ、空気調和機が起動できない場合がある。

これらの問題点を解決するため、停止中の圧縮機を加熱し、圧縮機内への冷媒寝込みを抑制する対策が講じられている。
圧縮機を加熱する加熱手段としては、圧縮機に巻きつけた電気ヒーターへ通電する方法がある。また、圧縮機に設置される電動機のコイルへ高周波数の低電圧を印加し、電動機を回転させずにコイルで発生するジュール熱によって加熱する方法がある。
しかし、停止中に圧縮機内へ冷媒が溜まりこむのを防止するために、圧縮機を加熱することで、空気調和機の停止中でも電力が消費されることになる。

この問題点の対策として、従来の技術においては、例えば、「外気温度を検出してこの外気温度に応じてインバーター装置から電動機巻線への通電時間または通電電圧を変化させて圧縮機の温度が前記外気温度の変化にかかわらず概略一定値になるように制御する」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また例えば、「圧力検出手段による検出圧力に基づいて圧縮機内の冷媒の飽和温度を求める飽和温度演算手段と、求められた飽和温度と上記温度検出手段による検出温度とを比較して冷媒が凝縮し易い状態を判別し、圧縮機の停止中であってかつ圧縮機内の冷媒が凝縮し易い状態にあるときに圧縮機を加熱すべく上記ヒーターを制御する制御手段とを備えている」ものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１６７５０４号公報（請求項１） 特開２００１−７３９５２号公報（請求項１）

圧縮機に冷媒が溜まりこむためには、圧縮機内のガス冷媒が凝縮する必要がある。
そして、冷媒の凝縮は、例えば圧縮機を覆っているシェルの温度が圧縮機内の冷媒温度よりも低い場合に、圧縮機シェルと冷媒との温度差によって起こる。
逆に、圧縮機シェル温度が冷媒温度よりも高ければ冷媒の凝縮は起こらないので、圧縮機を加熱する必要はない。

しかしながら、特許文献１に開示されているように、冷媒温度を代表する外気温度だけを考慮しても、圧縮機シェルの温度が冷媒温度（外気温度）よりも高ければ冷媒は凝縮しない。このため、圧縮機に冷媒が溜まりこまないにも関わらず圧縮機を加熱してしまい、無駄な電力を消費する、という問題点があった。

また、上述したように、圧縮機に冷媒が溜まりこむと、潤滑油の濃度と粘度とが低下し、潤滑不良により圧縮機の回転軸や圧縮部などの摺動部分が焼き付く可能性がある。
このような圧縮機の回転軸や圧縮部の焼き付きは、実際には潤滑油の濃度が所定値まで低下する必要がある。
つまり、溜まりこむ冷媒量が所定値以下であれば、圧縮機に焼き付きが生じる潤滑油の濃度とはならない。

しかしながら、特許文献２に開示されているように、吐出温度と吐出圧力から換算した冷媒飽和温度によって冷媒の液化を判断する場合、潤滑油の濃度が高いにも関わらず圧縮機を加熱してしまい、無駄な電力を消費する、という問題点があった。

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、圧縮機を過度に加熱することなく、冷媒が圧縮機で凝縮して溜まりこむことを防止し、空気調和機の停止中における電力消費を抑制することができる空気調和機を得るものである。

本発明に係る空気調和機は、少なくとも、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張手段、および利用側熱交換器が冷媒配管で接続され冷媒を循環させる冷媒回路と、前記圧縮機を加熱する加熱手段と、前記圧縮機内の冷媒温度を取得し、所定時間あたりの前記冷媒温度の変化率に基づき、前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記圧縮機が停止中の状態であって、前記冷媒温度の変化率がゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始し、前記第１加熱動作において、前記冷媒温度の変化率に比例した必要加熱能力を求め、前記加熱手段の加熱能力を、加熱能力の上限以下の範囲で設定し、前記必要加熱能力と前記加熱能力との差分に基づき、第１加熱動作によっても蒸発されず前記圧縮機内に凝縮した冷媒量である残留冷媒液量を求め、前記圧縮機が停止中の状態であって、前記冷媒温度の変化率がゼロ以下、かつ、前記残留冷媒液量がゼロを超えた場合、第２加熱動作を開始し、前記第２加熱動作において、前記残留冷媒液量に基づき前記加熱手段を制御し、前記圧縮機内に凝縮した冷媒を蒸発させるものである。

本発明は、圧縮機を過度に加熱することなく、冷媒が圧縮機で凝縮して溜まりこむことを防止することができる。また、空気調和機の停止中における電力消費を抑制することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１における圧縮機の簡単な内部構造図である。 本発明の実施の形態１における冷媒温度と圧縮機シェル温度の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１における冷媒温度変化率と必要加熱能力の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１における加熱動作の遷移を示す図である。 本発明の実施の形態１における外気温度変化率の算出動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第１加熱動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第２加熱動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における外気温度変化とそのときの加熱能力の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２における加熱動作の遷移を示す図である。 本発明の実施の形態３における加熱動作の遷移を示す図である。 本発明の実施の形態４における加熱動作の遷移を示す図である。 本発明の実施の形態５における空気調和機の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態６における制御動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
［全体の構成］
図１は本発明の実施の形態１における空気調和機の冷媒回路図である。
図１に示すように、空気調和機５０は冷媒回路４０を備えている。
冷媒回路４０は、熱源側冷媒回路である室外冷媒回路４１と、利用側冷媒回路である室内冷媒回路４２とが、液側接続配管６とガス側接続配管７で接続されている。
室外冷媒回路４１は、例えば屋外に設置されている室外機５１に収容されている。
室外機５１には、屋外の空気を室外機５１内に供給する室外ファン１１が設けられている。
室内冷媒回路４２は、例えば屋内に設置されている室内機５２に収容されている。
室内機５２には、室内の空気を室内機５２内に供給する室内ファン１２が設けられている。

［室外冷媒回路の構成］
室外冷媒回路４１は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４と、液側閉鎖弁８と、ガス側閉鎖弁９とが設けられており、順次冷媒配管で接続されている。
液側閉鎖弁８は液側接続配管６に接続されている。ガス側閉鎖弁９はガス側接続配管７に接続されている。空気調和機５０設置後は、液側閉鎖弁８およびガス側閉鎖弁９は開放状態となっている。
なお、「室外熱交換器３」は、本発明における「熱源側熱交換器」に相当する。
なお、「膨張弁４」は、本発明における「膨張手段」に相当する。

［室内冷媒回路の構成］
室内冷媒回路４２は、室内熱交換器５が設けられている。
室内冷媒回路４２の一端は、液側接続配管６を介して液側閉鎖弁８に接続され、別の一端は、ガス側接続配管７を介してガス側閉鎖弁９に接続される。
なお、「室内熱交換器５」は、本発明における「利用側熱交換器」に相当する。

［圧縮機の説明］
図２は本発明の実施の形態１における圧縮機の簡単な内部構造図である。
圧縮機１は、例えば図２に示すような全密閉式圧縮機により構成される。圧縮機１は、圧縮機シェル部６１により外殻が構成される。
圧縮機シェル部６１には、電動機部６２と、圧縮部６３とが収納されている。
圧縮機１には、冷媒を圧縮機１内に吸入する吸入部６６が設けられている。
また、圧縮機１には、圧縮後の冷媒を吐出する吐出部６５が設けられている。
吸入部６６から吸入された冷媒は、圧縮部６３へ吸引後、圧縮される。圧縮部６３で圧縮された冷媒は、一旦、圧縮機シェル部６１内に放出される。圧縮機シェル部６１内に放出された冷媒は、吐出部６５から冷媒回路４０へ送り出される。このとき、圧縮機１内部は高圧となっている。

［圧縮機モータの説明］
圧縮機１の電動機部６２は、例えば三相電動機によって構成され、図示しないインバーターを通じて電力が供給される。
インバーターの出力周波数が変化すると、電動機部６２の回転数が変化して、圧縮部６３の圧縮容量が変化する。

［空気熱交換器の説明］
室外熱交換器３および室内熱交換器５は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。
室外熱交換器３は、室外ファン１１から供給された屋外の空気と、冷媒回路４０の冷媒とを熱交換する。
室内熱交換器５は、室内ファン１２から供給された屋内の空気と、冷媒回路４０の冷媒とを熱交換する。

［四方弁の説明］
四方弁２は、冷媒回路４０の流れを切り替えるために用いられる。
なお、冷媒の流れを切り替える必要が無い場合、例えば冷房専用もしくは暖房専用で空気調和機５０を用いる場合などでは、不要となるため冷媒回路４０から取り外せる。

［センサ類の説明］
空気調和機５０には、必要に応じて温度もしくは圧力センサが設けられている。
図１において、圧縮機温度センサ２１と、冷媒温度センサ２２と、外気温度センサ２３と、室内温度センサ２４と、圧力センサ２５とが設けられている。
圧縮機温度センサ２１は、圧縮機１（圧縮機シェル部６１）の温度（以下「圧縮機シェル温度」という。）を検出する。
冷媒温度センサ２２は、圧縮機１内の冷媒温度を検出する。
外気温度センサ２３は、室外熱交換器３が冷媒と熱交換する空気の温度（以下「外気温度」ともいう。）を検出する。
室内温度センサ２４は、室内熱交換器５が冷媒と熱交換する空気の温度（以下「室内温度」ともいう。）を検出する。
圧力センサ２５は、例えば圧縮機１の冷媒吸入側の配管に設けられ、冷媒回路４０内の冷媒圧力を検出する
なお、圧力センサの配置位置はこれに限るものではない。圧力センサ２５は、冷媒回路４０の任意の位置に配置できる。
なお、「圧縮機シェル温度」は、本発明における「圧縮機の温度」に相当する。

［制御装置の説明］
制御装置３１は、各センサの検出値が入力され、空気調和機の運転制御、例えば圧縮機の容量制御や、後述する圧縮機加熱部１０の加熱制御を行う。
また、制御装置３１は、演算装置３２を備えている。
演算装置３２は、圧縮機温度センサ２１の検出値を用いて、所定時間あたりの冷媒温度の変化率（以下「冷媒温度変化率」という。）を求める。また、演算装置３２は、演算に用いる所定時間前の冷媒温度を記憶する記憶装置（図示せず）と、所定時間の経過を計時するタイマ等（図示せず）を有する。
制御装置３１は、演算装置３２で演算した演算値を用いて、圧縮機加熱部１０の加熱能力を調整する。詳細は後述する。
なお、「制御装置３１」および「演算装置３２」は、本発明における「制御手段」に相当する。

［圧縮機加熱部の説明］
圧縮機加熱部１０は、圧縮機１を加熱するものである。
圧縮機加熱部１０は、制御装置３１により、圧縮機１を加熱する加熱能力（電力）が、所定の上限値以下の範囲で設定される。
この圧縮機加熱部１０は、例えば、圧縮機１の電動機部６２により構成することができる。この場合、制御装置３１は、空気調和機５０が停止中、つまり圧縮機１が停止中に、圧縮機１の電動機部６２へ欠相状態で通電する。これにより、欠相状態で通電された電動機部６２は回転せず、コイルへ電流が流れることでジュール熱が発生し、圧縮機１を加熱することができる。つまり、空気調和機５０の停止中は、電動機部６２が圧縮機加熱部１０となる。
なお、圧縮機加熱部１０は、圧縮機１を加熱するものであれば良く、これに限るものではない。例えば、別途、電気ヒーターを設けても良い。
なお、「圧縮機加熱部１０」は、本発明における「加熱手段」に相当する。

次に、空気調和機５０が停止している間に、圧縮機１内に冷媒が溜まりこむ原理と、圧縮機１の加熱の効果について説明する。

［圧縮機内の冷媒寝込み原理説明１］
空気調和機５０が停止中、冷媒回路４０の冷媒は構成要素のうち一番温度が低い部分で凝縮して溜まりこむ。
このため、圧縮機１の温度が冷媒の温度よりも低ければ、圧縮機１に冷媒が溜まりこむ可能性がある。

［圧縮機内の冷媒寝込み原理説明２］
圧縮機１は、例えば図２に示すような全密閉式圧縮機である。圧縮機１内には潤滑油１００が貯留されている。
潤滑油１００は、圧縮機１が運転すると圧縮部６３や回転軸６４へ供給され潤滑に利用される。
圧縮機１内で冷媒が凝縮して溜まると、潤滑油１００へ冷媒が溶け込むことで潤滑油１００の濃度が低下し、粘度も低下する。
この状態で圧縮機１を起動すると、粘度の低い潤滑油１００が圧縮部６３や回転軸６４へ供給され、潤滑不良により焼き付く可能性がある。
また、冷媒が溜まりこむことで圧縮機内の液面が上昇すると、圧縮機１の起動負荷が増加し、空気調和機５０の起動時に過電流とみなされ、空気調和機５０が起動できない場合がある。

［圧縮機加熱の効果説明］
そこで、空気調和機５０が停止中に制御装置３１によって圧縮機加熱部１０を操作して圧縮機１を加熱することで、圧縮機１内の潤滑油１００に溶け込んだ液冷媒の蒸発により潤滑油１００に溶け込んでいる冷媒量が減少させることができる。
また、圧縮機シェル温度が冷媒温度よりも高い状態を維持できるように圧縮機を加熱することで圧縮機１への冷媒凝縮を防止し、潤滑油１００の濃度低下を抑制できる。

図３は本発明の実施の形態１における冷媒温度と圧縮機シェル温度の関係を示すグラフである。
図３に示すように、冷媒温度が変化すると、それに伴い、圧縮機シェル温度も変化する。
圧縮機シェル温度の変化は、圧縮機１の熱容量によって、常に冷媒温度に対して遅れて追従する。
そして、冷媒温度と圧縮機シェル温度との温度差と、その温度差が継続する時間によって圧縮機１内に存在するガス冷媒の凝縮量が異なる。
つまり、冷媒温度よりも圧縮機シェル温度が低く、その温度差が大きいほど凝縮熱量が大きくなるため、冷媒を凝縮させないために行う圧縮機１への加熱量は大きくなる。
一方、冷媒温度と圧縮機シェル温度との差が小さい場合は、圧縮機１内に凝縮する凝縮量が少ないため、圧縮機１への加熱量は小さくて済むことになる。

圧縮機１の圧縮機シェル温度の変化は、圧縮機１の熱容量の影響を受けるため、予め圧縮機１内の冷媒温度変化率と凝縮液量との関係を把握していれば、所定時間における冷媒温度の変化幅によって必要な加熱能力を決めることができる。

つまり、制御装置３１と演算装置３２とによって、冷媒温度変化率に比例して圧縮機１の加熱能力を増減させることにより、圧縮機１を過度に加熱することが無いため、空気調和機５０の停止中における電力消費を抑制することができる。

次に、圧縮機１内の冷媒温度変化率と、圧縮機１内への冷媒凝縮を防止するために必要となる必要加熱能力との関係について説明する。

［冷媒温度変化率と必要加熱能力との関係］
まず、圧縮機１内の冷媒温度Ｔｒと、圧縮機１の圧縮機シェル温度Ｔｓと、圧縮機１内の液冷媒量Ｍｒとの関係について述べる。
ここで、圧縮機１に冷媒が寝込む場合を想定し、圧縮機シェル温度Ｔｓは冷媒温度Ｔｒよりも小さい状態と仮定する。

圧縮機１内の冷媒が凝縮するために必要な圧縮機１の熱交換量Ｑｒ（凝縮能力）と、冷媒温度Ｔｒと、圧縮機シェル温度Ｔｓの関係は、式（１）で表される。

Ｑｒ＝Ａ・Ｋ・（Ｔｒ−Ｔｓ） （１）
ここで、Ａは圧縮機１と圧縮機１内の冷媒とが熱交換する面積を示す。Ｋは圧縮機１と圧縮機１内の冷媒との間の熱通過率を示す。

一方、圧縮機シェル温度Ｔｓと冷媒温度Ｔｒとの温度差によって圧縮機１内の冷媒が凝縮することから、熱交換量Ｑｒと所定時間ｄｔにおける液冷媒量変化ｄＭｒの関係は、式（２）で表される。

Ｑｒ＝ｄＭｒ×ｄＨ／ｄｔ （２）
ここで、ｄＨは冷媒の蒸発潜熱を示す。

式（１）と式（２）とから、ある時間変化（所定時間ｄｔ）における圧縮機１内の液冷媒量変化ｄＭｒ、冷媒温度Ｔｒ、圧縮機シェル温度Ｔｓの関係は、式（３）となる。

ｄＭｒ／ｄｔ＝Ｃ１・（Ｔｒ−Ｔｓ） （３）

Ｔｓ＜Ｔｒの状態がある時刻ｔ１（液冷媒量Ｍｒ１）からｔ２（液冷媒量Ｍｒ２）まで続いたとすると、式（３）より、圧縮機１に凝縮する液冷媒量変化ｄＭｒ（＝Ｍｒ２−Ｍｒ１）は、式（４）で表される。

ここで、Ｃ１は固定値であり、伝熱面積Ａと熱通過率Ｋを蒸発潜熱ｄＨで除した値である。

圧縮機シェル温度Ｔｓは、圧縮機１の圧縮機シェル部６１での放熱および吸熱量が無視できる場合、冷媒温度Ｔｒに依存し、圧縮機シェル部６１の熱容量によって決まる。
つまり、Ｔｒ−Ｔｓは、冷媒温度Ｔｒの変化幅ｄＴｒに依存する。このため、冷媒温度Ｔｒの変化が、ある温度からｄＴｒだけ変化して安定した場合、液冷媒量変化ｄＭｒは、式（５）で表すことができる。

ｄＭｒ＝Ｃ２・ｄＴｒ （５）
ここで、Ｃ２は試験結果もしくは理論計算によって求めることができる比例定数である。

式（２）と式（５）とから、圧縮機１の熱交換量Ｑｒは、式（６）で表すことができる。

Ｑｒ＝Ｃ２・ｄＨ・ｄＴｒ／ｄｔ （６）

図４は本発明の実施の形態１における冷媒温度変化率と必要加熱能力の関係を示すグラフである。
冷媒を圧縮機１内で凝縮させないためには、冷媒温度Ｔｒの変化時に発生する圧縮機１の熱交換量Ｑｒ（凝縮能力）と一致する加熱量を、圧縮機１に供給すれば良い。
このときの加熱量を得るために必要となる必要加熱能力Ｐ^*は、式（７）の関係を持つ。
すなわち、図４に示すように、必要加熱能力Ｐ^*は、冷媒温度Ｔｒの変化幅ｄＴｒと所定時間ｄｔとの比である冷媒温度変化率（ｄＴｒ／ｄｔ）に比例する。

Ｐｈ∝Ｃ２・ｄＨ・（ｄＴｒ／ｄｔ） （７）

つまり、冷媒温度変化率（ｄＴｒ／ｄｔ）が大きければ、圧縮機１の熱交換量Ｑｒ（凝縮能力）が大きくなるため、必要加熱能力Ｐ^*は増加する。
逆に、冷媒温度変化率（ｄＴｒ／ｄｔ）が小さければ、圧縮機１の熱交換量Ｑｒ（凝縮能力）が小さくなるため、必要加熱能力Ｐ^*は小さくなる。
このように、冷媒温度変化率（ｄＴｒ／ｄｔ）によって、圧縮機１内への冷媒凝縮を防止するために必要となる、圧縮機１へ供給する加熱能力を決めることができる。

［冷媒温度の代替］
上述のように圧縮機１内の冷媒温度Ｔｒを用いることで必要加熱能力Ｐ^*を求めることができる。しかし、冷媒温度センサ２２を別途設ける必要が生じる。また、冷媒温度は温度の変化幅が大きいため、例えば冷媒温度センサ２２をサーミスタにより構成した場合、低温域では分解能が低く測定誤差が生じる場合がある。

ここで、室外熱交換器３および室内熱交換器５は、冷媒を空気と熱交換させる熱交換器であるため、空気と接触する表面の面積が大きい。
また、室外熱交換器３および室内熱交換器５は、例えばアルミニウムや銅などの熱伝導率が比較的高い金属からなる部材で構成されており、その熱容量が比較的小さい。

例えば、室外熱交換器３が室内熱交換器５よりも表面積が大きく、室外熱交換器３の熱容量が、室内熱交換器５の熱容量よりも大きい場合、外気温度が変化すると、冷媒温度も殆ど同時に変化する。つまり、冷媒温度は、外気温度と概ね同じ変化をする。
このことから、室外熱交換器３の熱容量が室内熱交換器５の熱容量よりも大きく構成されている場合には、圧縮機１の停止中において、冷媒温度Ｔｒに代えて、外気温度センサ２３の検出値を用いることができる。

また、例えば、室内熱交換器５が室外熱交換器３よりも表面積が大きく、室内熱交換器５の熱容量が、室外熱交換器３の熱容量よりも大きい場合、室内温度が変化すると、冷媒温度も殆ど同時に変化する。つまり、冷媒温度は、室内温度と概ね同じ変化をする。
このことから、室内熱交換器５の熱容量が室外熱交換器３の熱容量よりも大きく構成されている場合には、圧縮機１の停止中において、冷媒温度Ｔｒに代えて、室内温度センサ２４の検出値を用いることができる。

このように、外気温度センサ２３または室内温度センサ２４の検出値を用いることで、圧縮機１内の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ２２が不要となるため冷媒回路４０から取り外せる。
よって、一般的な空気調和機５０に搭載されている外気温度センサ２３または室内温度センサ２４を用いて、圧縮機１への加熱量を求めることができ、構成を複雑化することなく加熱量の算出が可能となる。

本実施の形態では、室外熱交換器３の熱容量が、室内熱交換器５の熱容量よりも大きく構成され、冷媒温度Ｔｒに代えて、外気温度Ｔａを用いる場合について説明する。
すなわち、上記式（５）の液冷媒量変化ｄＭｒ［ｋｇ］は、外気温度Ｔａ［℃］の所定時間ｄｔ［ｓ］における変化幅ｄＴａ［℃］を用いて、式（８）で表すことができる。

ｄＭｒ＝α・ｄＴａ （８）
ここで、αは試験結果もしくは理論計算によって求めることができる比例定数である。

また、式（２）と式（８）とから、圧縮機１の熱交換量Ｑｒ［Ｗ］は、式（９）で表すことができる。

Ｑｒ＝α・ｄＨ・ｄＴａ／ｄｔ （９）
ここで、ｄＨは冷媒の蒸発潜熱［Ｊ／ｋｇ］を示す。

また、必要加熱能力Ｐ^*［Ｗ］は、外気温度Ｔａの変化幅ｄＴａと所定時間ｄｔとの比である外気温度変化率Ｔａｈ（ｄＴａ／ｄｔ）を用いて、式（１０）で表すことができる。

Ｐ^*＝Ｑｒ＝α・ｄＨ・Ｔａｈ （１０）

なお、圧縮機１の放熱ロスを考慮して、上記必要加熱能力Ｐ^*に、所定の圧縮機昇温寄与率ｆｈｃｏｍｐ［％］を除算しても良い。

なお、本実施の形態における「外気温度変化率Ｔａｈ」は、本発明における「冷媒温度の変化率」と同義である。

［加熱能力不足による冷媒寝込みの説明］
上述したように、冷媒を圧縮機１内で凝縮させないためには必要加熱能力Ｐ^*以上の加熱能力（電力）を、圧縮機１に供給すれば良い。
しかし、実際には、圧縮機加熱部１０から圧縮機１へ供給可能な加熱能力（電力）には限度がある。
このため、必要加熱能力Ｐ^*が、圧縮機加熱部１０の加熱能力の上限（以下「加熱能力上限Ｐｍａｘ」という。）を超える場合、加熱能力が不足した分、圧縮機１内に冷媒が凝縮することとなる。

ここで、ある所定時間ｄｔの必要加熱能力Ｐ^*（ｉ）が加熱能力上限Ｐｍａｘを超えたと仮定する。この所定時間ｄｔにおいて圧縮機１内に凝縮した冷媒量である推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）は、圧縮機加熱部１０の加熱能力が加熱能力上限Ｐｍａｘとすると、式（１１）で表される。

ここで、ｄＨは冷媒の蒸発潜熱［Ｊ／ｋｇ］を示す。

また、上記所定時間ｄｔでの圧縮機加熱部１０の加熱能力がＰｈ（＜加熱能力上限Ｐｍａｘ）とすると、推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）は、式（１２）で表される。

式（１１）または式（１２）から、加熱能力の不足により蒸発されずに圧縮機１内に凝縮した冷媒量である残留冷媒液量Ｍｓは、式（１３）で表される。

圧縮機１内への冷媒凝縮を防止するためには、この残留冷媒液量Ｍｓを蒸発させるための加熱量を圧縮機１に供給することが必要となる。

次に、圧縮機１を過度に加熱することなく、冷媒が圧縮機１内で凝縮して溜まりこむことを防止する、本実施の形態における圧縮機１の加熱動作について説明する。

［加熱動作の説明］
図５は本発明の実施の形態１における加熱動作の遷移を示す図である。
まず、図５の各ステップに基づき、本実施の形態における圧縮機１の加熱動作の遷移について説明する。

（Ｓ０）
制御装置３１は、空気調和機５０の停止中（圧縮機１が停止中の状態）において、外気温度変化率Ｔａｈを算出する。

（Ｓ１）
制御装置３１は、圧縮機１が停止中の状態であって、外気温度変化率Ｔａｈがゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始する。
第１加熱動作において、制御装置３１は、外気温度変化率Ｔａｈに基づき、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の範囲で設定し、圧縮機１の加熱を行う。
さらに、制御装置３１は、外気温度変化率Ｔａｈと、圧縮機加熱部１０の加熱能力の設定値とに基づき、第１加熱動作によっても蒸発されず圧縮機１内に凝縮した冷媒量である残留冷媒液量Ｍｓを求める。
第１加熱動作中に外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下となり、かつ、残留冷媒液量Ｍｓがゼロの場合、制御装置３１は、加熱動作を停止する（Ｓ０）。

（Ｓ２）
一方、第１加熱動作中に外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下となり、かつ、残留冷媒液量Ｍｓがゼロを超えた場合、制御装置３１は、第２加熱動作を開始する。
第２加熱動作において、制御装置３１は、残留冷媒液量Ｍｓに基づき圧縮機加熱部１０を制御し、圧縮機１内に凝縮した冷媒を蒸発させる。
外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下、かつ、後述するアシスト加熱時間Δｔｈが経過した場合、制御装置３１は、加熱動作を停止する（Ｓ０）。
一方、第２加熱動作中に外気温度変化率Ｔａｈがゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始する（Ｓ１）。

このような動作により、第１加熱動作においては、圧縮機１を過度に加熱することなく冷媒の凝縮を防止することができる。また、加熱能力の不足により第１加熱動作で蒸発されずに凝縮した冷媒については、第２加熱動作により蒸発させることができる。

次に、外気温度変化率Ｔａｈの算出動作、第１および第２加熱動作の詳細について説明する。

［外気温度変化率Ｔａｈ算出動作］
図６は本発明の実施の形態１における外気温度変化率の算出動作を示すフローチャートである。
まず、外気温度変化率Ｔａｈの算出動作を、図６の各ステップに基づき説明する。

（Ｓ１１）
制御装置３１は、空気調和機５０の停止中、外気温度センサ２３を用いて、現在の外気温度Ｔａを検出する。

（Ｓ１２）
制御装置３１の演算装置３２は、検出した現在の外気温度Ｔａ（０）と、所定時間ｄｔ前に記憶した外気温度Ｔａ（１）（後述）とを用いて、外気温度変化率Ｔａｈ（＝（ｄＴａ／ｄｔ）＝（Ｔａ（０）−Ｔａ（１））／ｄｔ）を算出する。
なお、初回動作時など、所定時間ｄｔ前の外気温度Ｔａ（０）が記憶されていない場合には、ステップＳ１２を省略し、ステップＳ１３に進む。

（Ｓ１３）
制御装置３１は、現在の外気温度Ｔａを演算装置３２に搭載された記憶装置に記憶させる。

（Ｓ１４）
制御装置３１は、演算装置３２に搭載されたタイマ等により、所定時間ｄｔの経過を計時し、所定時間ｄｔ経過後、ステップＳ１１に戻り、上記ステップを繰り返す。

このような動作により、所定時間ｄｔ毎に外気温度変化率Ｔａｈが算出される。
次に、第１加熱動作の詳細を説明する。

［第１加熱動作］
＜開始条件＞
以下の全ての条件を満足した場合（論理積）、第１加熱動作を開始する。
（ａ）圧縮機１が停止中の状態
（ｂ）Ｔａｈ＞０

＜加熱制御内容＞
図７は本発明の実施の形態１における第１加熱動作を示すフローチャートである。
以下、図７の各ステップに基づき説明する。

（Ｓ２１）
制御装置３１の演算装置３２は、現在の外気温度変化率Ｔａｈに比例する必要加熱能力Ｐ^*を求める。
この必要加熱能力Ｐ^*の算出は、現在の外気温度変化率Ｔａｈを上記式（１０）に適用して算出する。
また例えば、現在の外気温度変化率Ｔａｈに、予め設定した所定の係数を乗算することで算出できる。

（Ｓ２２）
制御装置３１は、算出した必要加熱能力Ｐ^*が、予め設定した加熱能力上限Ｐｍａｘより大きいか否かを判断する。
必要加熱能力Ｐ^*が加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の場合、ステップＳ２３に進む。
必要加熱能力Ｐ^*が加熱能力上限Ｐｍａｘより大きい場合、ステップＳ２４に進む。

（Ｓ２３）
制御装置３１は、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、算出した必要加熱能力Ｐ^*に設定し、所定の加熱時間（＝所定時間ｄｔ）の間、圧縮機１の加熱を行う。

なお、ここでは、所定の加熱時間として所定時間ｄｔを用いたが、本発明はこれに限るものではない。例えば所定時間ｄｔより短い時間を加熱時間として、短時間に大きい加熱能力（≦加熱能力上限Ｐｍａｘ）を与えるようにしても良いし、段階的に加熱能力を増減させても良い。すなわち、所定時間ｄｔにおける加熱能力の積分値が、当該必要加熱能力Ｐ^*×所定時間ｄｔと一致していれば良い。

（Ｓ２４）
一方、必要加熱能力Ｐ^*が加熱能力上限Ｐｍａｘより大きい場合、制御装置３１は、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、加熱能力上限Ｐｍａｘに設定し、所定の加熱時間（＝所定時間ｄｔ）の間、圧縮機１の加熱を行う。
なお、ここでは、圧縮機加熱部１０の加熱能力を加熱能力上限Ｐｍａｘに設定したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、制御装置３１は、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の任意の値に設定し、所定の加熱時間（＝所定時間ｄｔ）の間、圧縮機１の加熱を行うようにしても良い。

（Ｓ２５）
制御装置３１の演算装置３２は、圧縮機加熱部１０の加熱能力（＝加熱能力上限Ｐｍａｘ）と、上記ステップＳ２１で算出した必要加熱能力Ｐ^*とを上記式（１１）に適用し、所定時間ｄｔにおいて圧縮機１内に凝縮した推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）を算出する。
なお、上記ステップＳ２４で、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の加熱能力Ｐｈを設定した場合には、上記式（１２）を適用して、推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）を算出する。

すなわち、現在の外気温度変化率Ｔａｈに基づき算出した必要加熱能力Ｐ^*と、圧縮機加熱部１０の現在の加熱能力との差分に基づき、推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）を算出する。

（Ｓ２６）
制御装置３１の演算装置３２は、上記式（１３）により、今回の推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）を積算して、第１加熱動作によっても蒸発されずに圧縮機１内に凝縮した冷媒量の合計である残留冷媒液量Ｍｓを算出する。
制御装置３１は、算出した残留冷媒液量Ｍｓを、演算装置３２に搭載された記憶装置に記憶させる。

（Ｓ２７）
制御装置３１は、演算装置３２に搭載されたタイマ等により、所定時間ｄｔの経過を計時し、所定時間ｄｔ経過後、ステップＳ２１に戻り、上記ステップを繰り返す。

＜終了条件＞
以下の何れかの条件を満足した場合（論理和）、第１加熱動作を終了する。
（ａ）Ｔａｈ≦０
（ｂ）圧縮機１が起動した場合

次に、第２加熱動作の詳細を説明する。

［第２加熱動作］
＜開始条件＞
以下の全ての条件を満足した場合（論理積）、第１加熱動作を開始する。
（ａ）圧縮機１が停止中の状態
（ｂ）Ｔａｈ≦０
（ｃ）残留冷媒液量Ｍｓ＞０

＜加熱制御内容＞
図８は本発明の実施の形態１における第２加熱動作を示すフローチャートである。
以下、図８の各ステップに基づき説明する。

（Ｓ３１）
制御装置３１の演算装置３２は、残留冷媒液量Ｍｓに基づき、圧縮機加熱部１０が所定の加熱能力のとき、この残留冷媒液量Ｍｓを蒸発させるのに必要な時間であるアシスト加熱時間Δｔｈを求める。
制御装置３１は、上記アシスト加熱時間Δｔｈを演算装置３２に搭載された記憶装置に記憶させる。

このアシスト加熱時間Δｔｈ［ｓ］は、所定の加熱能力での蒸発流量Ｇｅ［ｋｇ／ｓ］を用いて、式（１４）により求めることができる。

Δｔｈ＝Ｍｓ／Ｇｅ （１４）

ここで、蒸発流量Ｇｅは、圧縮機１の圧縮機シェル部６１の熱容量や圧縮機加熱部１０の加熱能力等により定まる定数であり、試験結果もしくは理論計算によって求めることができる。

本実施の形態においては、上記所定の加熱能力として、例えば加熱能力上限Ｐｍａｘとする。
なお、本発明はこれに限るものではなく、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の任意の加熱能力としても良い。
つまり、設定する加熱能力に応じた蒸発流量Ｇｅを用いることで、残留冷媒液量Ｍｓを蒸発させるために必要なアシスト加熱時間Δｔｈを求めることができる。

（Ｓ３２）
制御装置３１は、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、加熱能力上限Ｐｍａｘに設定し、所定の加熱時間（＝所定時間ｄｔ）の間、圧縮機１の加熱を行う。

なお、ここでは、圧縮機加熱部１０の加熱能力を加熱能力上限Ｐｍａｘに設定したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、上記ステップＳ３１で、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の任意の加熱能力でのアシスト加熱時間Δｔｈを求め、当該任意の加熱能力で圧縮機１の加熱を行うようにしても良い。

（Ｓ３３）
制御装置３１は、演算装置３２に搭載されたタイマ等により、所定時間ｄｔの経過を計時し、所定時間ｄｔ経過後、ステップＳ３４に進む。

（Ｓ３４）
制御装置３１の演算装置３２は、現在のアシスト加熱時間Δｔｈから所定時間ｄｔを減算し、アシスト加熱時間Δｔｈを更新する。

（Ｓ３５）
制御装置３１の演算装置３２は、上記加熱を行った後の現在の残留冷媒液量Ｍｓを求めて、記憶装置に記憶された残留冷媒液量Ｍｓの値を更新し、ステップＳ３２に戻り、上記ステップを繰り返す。
現在の残留冷媒液量Ｍｓは、上記式（１４）と、更新後のアシスト加熱時間Δｔｈと、式（１５）により求めることができる。

現在のＭｓ＝更新後のΔｔｈ・Ｇｅ （１５）

＜終了条件＞
以下の何れかの条件を満足した場合（論理和）、第２加熱動作を終了する。
（ａ）Ｔａｈ＞０
（ｂ）圧縮機１が起動した場合
（ｃ）更新後のアシスト加熱時間Δｔｈ≦０

つまり、圧縮機１が停止中の状態で、Ｔａｈ≦０、の状態においては、圧縮機加熱部１０を所定の加熱能力（＝加熱能力上限Ｐｍａｘ）とし、アシスト加熱時間Δｔｈが経過するまで圧縮機１を加熱する。

一方、圧縮機１が停止中の状態で、上記（ａ）を満たした場合、第１加熱動作の開始条件を満足し、第１加熱動作に遷移する。このとき、記憶装置に記憶された更新後の残留冷媒液量Ｍｓの値を保持する。
そして、第１加熱動作で加熱不足が生じた場合には、上記更新後の残留冷媒液量Ｍｓに、推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）が積算されることとなる。
なお、第１加熱動作に遷移するとき、更新後のアシスト加熱時間Δｔｈを保持し、再度、第２加熱動作を行う際には保持したアシスト加熱時間Δｔｈを用いるようにしても良い。
これにより、加熱動作が遷移した場合であっても、圧縮機１内に凝縮した残留冷媒液量Ｍｓを蒸発させることが可能となる。

また、上記（ｂ）を満たした場合、制御装置３１は、残留冷媒液量Ｍｓの値、およびアシスト加熱時間Δｔｈをゼロとする。
これは圧縮機１の運転により冷媒温度が上昇し、圧縮機１内に寝込んだ冷媒は蒸発するからである。

次に、上述した圧縮機１の加熱制御結果の一例について、図９にて説明する。

図９は本発明の実施の形態１における外気温度変化とそのときの加熱能力の関係を示すグラフである。
図９の上段は、外気温度と時刻との関係を示している。図９の下段は、上述した加熱動作による圧縮機加熱部１０の加熱能力を示している。
なお、所定時間ｄｔは３０分である。加熱能力上限Ｐｍａｘは２５Ｗである。

図９に示すように、外気温度（冷媒温度）が一定または低下する間は、外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下となるため加熱能力がゼロとなる。
このように、冷媒の凝縮が起こらない場合には、圧縮機１の加熱を停止することが可能となる。

一方、外気温度（冷媒温度）が上昇する場合には、その変化率に比例して加熱能力が増減している。
このように、外気温度（冷媒温度）の上昇時において、圧縮機１の熱交換量Ｑｒ（凝縮能力）と一致する加熱能力で圧縮機１を加熱することで、圧縮機１を過度に加熱することなく、圧縮機１内への冷媒凝縮を防止することが可能となる。

さらに、必要加熱能力が加熱能力上限を超える場合には、この上限を超えた加熱能力（凝縮熱量）に相当する熱量を、外気温度（冷媒温度）が一定または低下する間に、第２加熱動作（アシスト加熱）により供給することで、加熱能力不足により圧縮機１内に凝縮した冷媒を蒸発させることができる。

［実施の形態１の効果］
以上のように本実施の形態においては、圧縮機１が停止中の状態であって、外気温度変化率Ｔａｈ（冷媒温度変化率）がゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始する。そして、第１加熱動作において、外気温度変化率Ｔａｈ（冷媒温度変化率）に基づき、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の範囲で設定する。
このため、圧縮機１を過度に加熱することなく、冷媒が圧縮機１で凝縮して溜まりこむことを防止することが可能となる。よって、空気調和機の停止中における電力消費、つまり待機電力を抑制することができる。
また、圧縮機１内への冷媒凝縮を防止することで、潤滑油の濃度の低下を抑制することができ、潤滑不良による圧縮機１内の焼き付きや、圧縮機の起動負荷の増加を防止することができる。

また、本実施の形態においては、現在の外気温度変化率Ｔａｈ（冷媒温度変化率）と、設定した圧縮機加熱部１０の加熱能力とに基づき、第１加熱動作によっても蒸発されず圧縮機１内に凝縮した冷媒量である残留冷媒液量Ｍｓを求める。そして、圧縮機１が停止中の状態であって、外気温度変化率Ｔａｈ（冷媒温度変化率）がゼロ以下、かつ、残留冷媒液量Ｍｓがゼロを超えた場合、第２加熱動作を開始する。第２加熱動作において、残留冷媒液量Ｍｓに基づき圧縮機加熱部１０を制御し、圧縮機１内に凝縮した冷媒を蒸発させる。
このため、第１加熱動作での加熱能力不足により圧縮機１内に凝縮した冷媒を、第２加熱動作（アシスト加熱）により蒸発させることができる。よって、冷媒が圧縮機１で凝縮して溜まりこむこと防止することが可能となる。

また、本実施の形態においては、第１加熱動作において、現在の外気温度変化率Ｔａｈ（冷媒温度変化率）に比例した必要加熱能力Ｐ^*に応じて、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の範囲で設定する。そして、必要加熱能力Ｐ^*と、設定した加熱能力との差分に基づき、推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）を求め、この推定凝縮液量ΔＭｓ（ｉ）を積算して、残留冷媒液量Ｍｓを求める。
このため、第１加熱動作での加熱能力不足により圧縮機１内に凝縮した冷媒を求めることができる。

また、本実施の形態においては、第２加熱動作において、残留冷媒液量Ｍｓに基づき、残留冷媒液量Ｍｓを蒸発させるのに必要なアシスト加熱時間Δｔｈを求める。そして、圧縮機加熱部１０を所定の加熱能力とし、アシスト加熱時間Δｔｈが経過するまで圧縮機１を加熱させる。
このため、第１加熱動作での加熱能力不足により圧縮機１内に凝縮した冷媒を、蒸発させることができる。よって、冷媒が圧縮機１で凝縮して溜まりこむことを防止することが可能となる。
また、アシスト加熱時間Δｔｈが経過した場合には、圧縮機１の加熱を停止することが可能となる。よって、圧縮機１を過度に加熱することを防止し、空気調和機５０の停止中における電力消費を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、第２加熱動作中に圧縮機１が起動した場合、第２加熱動作を停止させ、残留冷媒液量Ｍｓおよびアシスト加熱時間Δｔｈをゼロとする。
このため、圧縮機１の運転により圧縮機１内に寝込んだ冷媒が蒸発する場合には、残留冷媒液量Ｍｓおよびアシスト加熱時間Δｔｈをゼロとすることができ、精度良く圧縮機１内に寝込んだ冷媒量を求めることができる。

また、本実施の形態においては、圧縮機１が停止中の状態であって、外気温度変化率Ｔａｈがゼロを超えた場合、第２加熱動作を停止させ、該停止時の残留冷媒液量およびアシスト加熱時間の少なくとも一方を保持して、第１加熱動作を開始する。
このため、第１加熱動作と第２加熱動作との間で加熱動作が遷移しても、精度良く圧縮機１内に寝込んだ冷媒量を求めることができる。

なお、本実施の形態１では、残留冷媒液量Ｍｓの冷媒を第２加熱動作により蒸発させたが、第１加熱動作において必要加熱能力Ｐ^*を上回る加熱能力を設定して、圧縮機１内に凝縮した冷媒を蒸発させるようにしても良い。

つまり、制御装置３１は、第１加熱動作において、必要加熱能力Ｐ^*が加熱能力上限Ｐｍａｘ未満の場合、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、必要加熱能力Ｐ^*を上回り加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の範囲で設定する。例えば加熱能力上限Ｐｍａｘに設定する。
そして、設定した加熱能力（＝加熱能力上限Ｐｍａｘ）と必要加熱能力Ｐ^*との差分に基づき、所定時間ｄｔにおいて圧縮機１内で蒸発した冷媒量を求め、この冷媒量を残留冷媒液量Ｍｓから減算する

この蒸発した冷媒量Ｍｍは、例えば、上記設定した加熱能力Ｐｈと必要加熱能力Ｐ^*との差分（Ｐｈ−Ｐ^*）の加熱能力での蒸発流量Ｇｅ’を用いて、式（１６）により求めることができる。

Ｍｍ＝Ｇｅ’・ｄｔ （１６）

このように、第１加熱動作において必要加熱能力Ｐ^*を上回る加熱能力を設定することで、圧縮機１内に凝縮した冷媒を第１加熱動作中にも蒸発させることができる。

実施の形態２．
［圧縮機シェル温度による開始条件］
上述したように、圧縮機シェル温度が冷媒温度（外気温度）より低ければ、圧縮機１内に冷媒が溜まりこむ可能性がある。逆に、圧縮機シェル温度が冷媒温度（外気温度）よりも高ければ冷媒の凝縮は起こらないので、圧縮機を加熱する必要はない。

このことから、本実施の形態２では、第１加熱動作の開始条件に、圧縮機シェル温度の条件を追加し、さらに電力消費を抑制する形態について説明する。
なお、本実施の形態における構成は、上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

図１０は本発明の実施の形態２における加熱動作の遷移を示す図である。
図１０に示すように、本実施の形態における制御装置３１は、以下の全ての条件を満足した場合（論理積）、第１加熱動作を開始する。
なお、第１加熱動作のその他の動作、第２加熱動作は、上記実施の形態１と同様である。

［第１加熱動作］
＜開始条件＞
（ａ）圧縮機１が停止中の状態
（ｂ）Ｔａｈ＞０
（ｃ）圧縮機シェル温度＜外気温度Ｔａ

なお、上記圧縮機シェル温度としては、圧縮機温度センサ２１の検出値をそのまま用いても良いし、センサの検出誤差を考慮して、検出値から所定値を減算した値を上記圧縮機シェル温度としても良い。

このような動作により、例えば圧縮機１の運転停止直後など、圧縮機シェル温度が高温状態では、外気温度が上昇した場合（Ｔａｈ＞０）であっても、圧縮機１の加熱が行われない。

［実施の形態２の効果］
以上のように本実施の形態においては、圧縮機１が停止中の状態であって、外気温度（冷媒温度）が圧縮機シェル温度を超え、かつ、外気温度変化率Ｔａｈ（冷媒温度変化率）がゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始する。
このため、圧縮機１内に冷媒が溜まりこむ可能性が低い場合には、圧縮機１の加熱を行わないようにすることができる。よって、上記実施の形態１の効果に加え、さらに空気調和機の停止中における電力消費を抑制することができる。

実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、第１加熱動作中に外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下となり、かつ、残留冷媒液量Ｍｓがゼロの場合、加熱動作を停止させた。
このような動作において、外気温度変化率Ｔａｈのハンチング等により一時的にゼロ以下となった場合、圧縮機加熱部１０が一時的に停止した後、再度、加熱状態に移行することとなる。
圧縮機加熱部１０として、例えば電動機部６２に欠相通電を行う場合、停止状態から加熱状態に移行するには、インバーター制御による初期条件の演算や波形生成処理等が必要となる。このため、加熱動作開始までに若干の時間が必要となり、即時に所望の加熱能力が得られない場合も考えられる。

このことから、本実施の形態３では、第１加熱動作を終了時に、残留冷媒液量Ｍｓがゼロの場合、第３加熱動作により一定時間加熱を継続する形態について説明する。
なお、本実施の形態における構成は、上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

図１１は本発明の実施の形態３における加熱動作の遷移を示す図である。
以下、図１１の各ステップに基づき、上記実施の形態１、２との相違点を中心に説明する。

（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）
上記実施の形態１と同様に、外気温度変化率Ｔａｈを算出し、外気温度変化率Ｔａｈがゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始する。
第１加熱動作中に外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下となった場合、第１加熱動作を終了し、残留冷媒液量Ｍｓがゼロを超えている場合、第２加熱動作を開始する。

（Ｓ３）
第１加熱動作の終了時に、圧縮機１が停止中の状態であって、残留冷媒液量がゼロの場合、第３加熱動作を開始する。
そして、第３加熱動作中に、第１加熱動作の開始条件を満足した場合には、第３加熱動作を終了し、第１加熱動作を開始する。
一方、外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下、かつ、後述する継続時間が経過した場合、制御装置３１は、加熱動作を停止する（Ｓ０）。

ここで、第３加熱動作の詳細を説明する。
［第３加熱動作］
＜開始条件＞
以下の全ての条件を満足した場合（論理積）、第３加熱動作を開始する。
（ａ）圧縮機１が停止中の状態
（ｂ）第１加熱動作がＴａｈ≦０により終了（第１加熱動作の終了条件（ａ）を満足）。
（ｃ）残留冷媒液量Ｍｓ＝０

＜加熱制御内容＞
制御装置３１は、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、所定の加熱能力とし、所定の継続時間が経過するまで圧縮機１を加熱させる。
ここで、継続時間としては、例えば３０分を設定する。
また、所定の加熱能力としては、例えば、圧縮機加熱部１０に設定可能な加熱能力の最小値（以下「加熱能力下限Ｐｍｉｎ」という。）に設定する。なお、加熱能力下限Ｐｍｉｎ≠０である。
なお、加熱能力はこれに限らず、ゼロより大きく加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の範囲で任意に設定できる。

＜終了条件＞
以下の何れかの条件を満足した場合（論理和）、第３加熱動作を終了する。
（ａ）継続時間を経過した場合
（ｂ）圧縮機１が起動した場合
（ｃ）第１加熱動作の開始条件を満足した場合

このような動作により、外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下で、残留冷媒液量がゼロの場合であっても、所定の継続時間の間、加熱を継続させることが可能となる。

［実施の形態３の効果］
以上のように本実施の形態においては、第１加熱動作中に外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下となった場合、第１加熱動作を終了し、第１加熱動作を終了時に、圧縮機１が停止中の状態であって、残留冷媒液量がゼロの場合、第３加熱動作を開始する。そして、第３加熱動作において、圧縮機加熱部１０を所定の加熱能力とし、所定の継続時間が経過するまで圧縮機１を加熱させる。
このため、外気温度変化率Ｔａｈがゼロ以下となった後、所定の継続時間が経過するまでは停止状態に移行せず、この継続時間の間に第１加熱動作の開始条件を満たした場合には、即時に所望の加熱能力を得ることが可能となる。

実施の形態４．
空気調和機５０の据付後や長時間電源がオフの場合には、圧縮機１内に冷媒が寝込んでいる可能性がある。
本実施の形態４では、上記実施の形態１〜３の動作に加え、当該空気調和機５０の電源投入時に、第４加熱動作により一定時間加熱を行う形態について説明する。
なお、本実施の形態における構成は、上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

図１２は本発明の実施の形態４における加熱動作の遷移を示す図である。
図１２に示すように、本実施の形態における制御装置３１は、電源投入時、第４加熱動作を開始する。なお、第１〜第３加熱動作は、上記実施の形態１〜３と同様である。
以下、第４加熱動作の詳細を説明する。

＜開始条件＞
以下の全ての条件を満足した場合（論理積）、第４加熱動作を開始する。
（ａ）空気調和機５０の電源投入時（イニシャル処理完了直後）
（ｂ）圧縮機１が停止中の状態

＜加熱制御内容＞
制御装置３１は、圧縮機加熱部１０の加熱能力を、所定の加熱能力とし、所定の第２継続時間が経過するまで圧縮機１を加熱させる。
ここで、所定の加熱能力としては、例えば加熱能力上限Ｐｍａｘに設定する。
なお、加熱能力はこれに限らず、ゼロより大きく加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の範囲で任意に設定できる。
また、第２継続時間としては、例えば圧縮機１内に寝込む冷媒の最大量（ワーストケース）を想定し、この最大量の冷媒を上記所定の加熱能力で蒸発させるのに必要な時間を設定する。

＜終了条件＞
以下の何れかの条件を満足した場合（論理和）、第４加熱動作を終了する。
（ａ）第２継続時間を経過した場合
（ｂ）圧縮機１が起動した場合

なお、上記の説明では、開始条件として電源投入時としたが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、圧縮機１が停止中の状態であって、圧縮機加熱部１０による圧縮機１の加熱の停止状態が所定の停止時間以上経過した時、第４加熱動作を開始するようにしても良い。
これにより、例えば外気温度センサ２３の凍結などにより、長時間に亘って温度上昇が検出されない場合であっても、第４加熱動作により、寝込んだ冷媒を蒸発させることができる。

［実施の形態４の効果］
以上のように本実施の形態においては、圧縮機１が停止中の状態であって、当該空気調和機５０の電源投入時、および、圧縮機加熱部１０による圧縮機１の加熱の停止状態が所定の停止時間以上経過した時、の少なくとも一方の時、第４加熱動作を開始する。そして、第４加熱動作において、圧縮機加熱部１０を所定の加熱能力とし、所定の第２継続時間が経過するまで圧縮機１を加熱させる。
このため、電源投入前に圧縮機１内に凝縮した冷媒を蒸発させることができる。
また、長時間に亘って加熱動作が行われずに冷媒が寝込んでいる可能性が高い場合に、圧縮機１の加熱を行うことができる。
よって冷媒が圧縮機１で凝縮して溜まりこむことを防止することが可能となる。

実施の形態５．
本実施の形態５では、現在の動作状態の情報を報知手段に報知させる形態について説明する。

図１３は本発明の実施の形態５における空気調和機の冷媒回路図である。
図１３に示すように、本実施の形態における空気調和機５０には、制御装置３１の制御に関する情報を出力するための出力端子３３が設けられている。
この出力端子３３には、制御装置３１からの情報を表示する情報表示装置３００が接続される。
なお、その他の構成は、上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
なお、「情報表示装置３００」は、本発明における「報知手段」に相当する。

このような構成により、制御装置３１は、上述した第１〜第４加熱動作の何れかの動作状態において、現在の動作状態の情報を情報表示装置３００に出力する。情報表示装置３００は、当該情報により、現在の加熱動作の情報を表示する。

なお、ここでは、外部の情報表示装置３００に制御装置３１の情報を出力する場合を説明したが本発明はこれに限るものではない。
例えば、制御装置３１に７セグメントＬＥＤなどの表示部を設けて、第１〜第４加熱動作を識別する表示をするようにしても良い。また、例えば付属のリモートコントローラーの表示部に当該表示をするようにしても良い。また、表示に限らず音により報知しても良い。

［実施の形態５の効果］
以上のように本実施の形態においては、第１〜第４加熱動作の何れかの動作状態において、現在の動作状態の情報を報知手段に報知させる。
このため、現在の動作状態を使用者が認識することが可能となる。

実施の形態６．
［冷媒温度の推定］
本実施の形態６では、所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*を推定し、この所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*と現在の外気温度Ｔａとを用いて、冷媒温度変化率を求める形態について説明する。
なお、本実施の形態における構成は、上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

図１４は本発明の実施の形態６における制御動作を示すフローチャートである。
以下、図１４の各ステップに基づき、上記実施の形態１（図６）との相違点を中心に説明する。
なお、上記実施の形態１と同一ステップには同一の符号を付する。

（Ｓ４１）
制御装置３１の演算装置３２は、ステップＳ１１で検出した現在の外気温度Ｔａ（０）と、前回のステップＳ１３で記憶した所定時間ｄｔ前の外気温度Ｔａ（１）と、前々回のステップＳ１３で記憶した外気温度Ｔａ（２）（外気温度Ｔａ（１）の所定時間ｄｔ前）とを用いて、現在から所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*を推定する。
なお、初回動作時など、外気温度Ｔａ（１）およびＴａ（２）が記憶されていない場合には、ステップＳ４１、Ｓ４２を省略し、ステップＳ１３に進む。

この推定方法としては、例えば２次関数近似や１次遅れ関数近似を用いることができる。
なお、推定方法はこれに限るものではなく、例えば最小二乗法などの統計的手法により所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*を推定しても良い。
また、外気温度Ｔａ（０）、Ｔａ（１）、Ｔａ（２）の相互間における増加分の変化率を求めてこの変化率から所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*を推定しても良い。
また、過去一日における外気温度の変化を逐次記憶し、この過去の外気温度の変化と、検出した外気温度Ｔａ（０）、Ｔａ（１）、Ｔａ（２）とを比較することで、外気温度Ｔａ^*を推定しても良い。

なお、本実施の形態では、現在の外気温度Ｔａ（０）、前回の外気温度Ｔａ（１）、および、前々回の外気温度Ｔａ（２）を用いて、所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*を推定する場合を説明するが、本発明はこれに限るものではない。
少なくとも、現在の外気温度Ｔａ（０）と、所定時間ｄｔ前の外気温度Ｔａ（１）とを用いて、所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*を推定するようにしても良い。
また、前々回の外気温度Ｔａ（２）より更に前に検出した外気温度Ｔａ（ｎ）（ｎ＝３、４…）を用いても良い。

（Ｓ４２）
制御装置３１の演算装置３２は、ステップＳ４２で推定した所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*と、ステップＳ１１で検出した現在の外気温度Ｔａ（０）とを用いて、外気温度変化率Ｔａｈ（＝（ｄＴａ／ｄｔ）＝（Ｔａ^*−Ｔａ（０））／ｄｔ）を算出する。

以降、上記実施の形態１と同様に、ステップＳ１３、Ｓ１４を行う。

［実施の形態６の効果］
以上のように本実施の形態においては、現在の外気温度Ｔａ（０）と所定時間ｄｔ前の外気温度Ｔａ（１）とを少なくとも用いて、所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*を推定し、所定時間ｄｔ後の外気温度Ｔａ^*と現在の外気温度Ｔａ（０）とを用いて、外気温度変化率Ｔａｈを求める。
このため、外気温度が刻々と変化して、それに伴い冷媒温度も変化する場合であっても、所定時間経過後に必要となる加熱量を推定することができ、所定時間後に加熱量が不足する可能性を軽減することができる。
よって、外気温度（冷媒温度）の変化に応じた加熱能力で圧縮機１を加熱することができ、より圧縮機１への冷媒凝縮を抑制することができる。

実施の形態７．
［強制終了］
本実施の形態７では、圧縮機シェル温度が上限温度を超えた場合には、加熱を停止させる形態について説明する。
なお、本実施の形態における構成は、上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

本実施の形態における制御装置３１は、常時または定期的に圧縮機シェル温度を監視する。圧縮機シェル温度が所定の上限温度を超えた場合、制御装置３１は、上述した各加熱動作の開始条件にかかわらず、圧縮機加熱部１０による圧縮機１の加熱を停止（強制終了）させる。
そして、圧縮機シェル温度が外気温度（冷媒温度）を下回った場合には、強制終了を解除し、上述した各加熱動作の開始条件等に基づく制御を行う。

ここで、所定の上限温度は、例えば外気温度として想定される温度以上の温度（例えば７５℃）を設定する。
なお、上記圧縮機シェル温度としては、圧縮機温度センサ２１の検出値をそのまま用いても良いし、センサの検出誤差を考慮して、検出値から所定値を減算した値を上記圧縮機シェル温度としても良い。

［実施の形態７の効果］
以上のように本実施の形態においては、圧縮機シェル温度を取得し、圧縮機シェル温度が外気温度（冷媒温度）を超え、かつ、圧縮機シェル温度が所定の上限温度を超えた場合、圧縮機加熱部１０による圧縮機１の加熱を停止させる。
このため、圧縮機１内に冷媒が溜まりこむ可能性が低い場合には、圧縮機１の加熱を行わないようにすることができる。よって、上記実施の形態１〜６の効果に加え、さらに空気調和機の停止中における電力消費を抑制することができる。

実施の形態８．
［連続通電］
本実施の形態８では、外気温度（冷媒温度）が所定の下限温度以下の場合に、圧縮機１の加熱を行う形態について説明する。
なお、本実施の形態における構成は、上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

例えば冷媒温度センサ２２をサーミスタにより構成した場合、低温域などの使用温度範囲外では測定誤差が生じる場合がある。
このような測定誤差が生じる場合、適切な必要加熱能力を求めることができず、また残留冷媒液量Ｍｓの算出値に誤差が生じ、圧縮機１内に冷媒が溜まりこむ可能性がある。

そこで、本実施の形態における制御装置３１は、上述した各加熱動作の開始条件にかかわらず、外気温度が所定の下限温度以下の場合、圧縮機加熱部１０を所定の加熱能力として、圧縮機１を加熱（連続通電）させる。

ここで、所定の下限温度は、例えば冷媒温度センサ２２の特性等により、測定精度が悪化する温度を設定する。
上記所定の加熱能力としては、例えば加熱能力上限Ｐｍａｘとする。
なお、本発明はこれに限るものではなく、加熱能力上限Ｐｍａｘ以下の任意の加熱能力としても良い。

なお、外気温度が、下限温度に所定値を加算した温度を超えた場合に、上記連続通電を解除するようにしても良い。
これにより、外気温度が下限温度付近の温度の場合に、ハンチングの発生を抑制することができる。

［実施の形態８の効果］
以上のように本実施の形態においては、外気温度（冷媒温度）が所定の下限温度以下の場合、圧縮機加熱部１０を所定の加熱能力として、圧縮機１を加熱させる。
このため、圧縮機１内に冷媒が溜まりこむ可能性が高い場合には、圧縮機１の加熱を行うことができる。よって、冷媒が圧縮機１で凝縮して溜まりこむことを防止することが可能となる。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 膨張弁、５ 室内熱交換器、６ 液側接続配管、７ ガス側接続配管、８ 液側閉鎖弁、９ ガス側閉鎖弁、１０ 圧縮機加熱部、１１ 室外ファン、１２ 室内ファン、２１ 圧縮機温度センサ、２２ 冷媒温度センサ、２３ 外気温度センサ、２４ 室内温度センサ、２５ 圧力センサ、３１ 制御装置、３２ 演算装置、３３ 出力端子、４０ 冷媒回路、４１ 室外冷媒回路、４２ 室内冷媒回路、５０ 空気調和機、５１ 室外機、５２ 室内機、６１ 圧縮機シェル部、６２ 電動機部、６３ 圧縮部、６４ 回転軸、６５ 吐出部、６６ 吸入部、１００ 潤滑油、３００ 情報表示装置。

Claims (15)

1. 少なくとも、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張手段、および利用側熱交換器が冷媒配管で接続され冷媒を循環させる冷媒回路と、
   前記圧縮機を加熱する加熱手段と、
   前記圧縮機内の冷媒温度を取得し、所定時間あたりの前記冷媒温度の変化率に基づき、前記加熱手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記圧縮機が停止中の状態であって、前記冷媒温度の変化率がゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始し、
   前記第１加熱動作において、
   前記冷媒温度の変化率に比例した必要加熱能力を求め、
   前記加熱手段の加熱能力を、加熱能力の上限以下の範囲で設定し、
   前記必要加熱能力と前記加熱能力との差分に基づき、第１加熱動作によっても蒸発されず前記圧縮機内に凝縮した冷媒量である残留冷媒液量を求め、
   前記圧縮機が停止中の状態であって、前記冷媒温度の変化率がゼロ以下、かつ、前記残留冷媒液量がゼロを超えた場合、第２加熱動作を開始し、
   前記第２加熱動作において、
   前記残留冷媒液量に基づき前記加熱手段を制御し、前記圧縮機内に凝縮した冷媒を蒸発させる
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御手段は、
   前記圧縮機の温度を取得し、
   前記圧縮機が停止中の状態であって、前記冷媒温度が前記圧縮機の温度を超え、かつ、前記冷媒温度の変化率がゼロを超えた場合、第１加熱動作を開始する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記制御手段は、
   前記第１加熱動作中に前記冷媒温度の変化率がゼロ以下となった場合、前記第１加熱動作を終了し、
   前記第１加熱動作を終了時に、前記圧縮機が停止中の状態であって、前記残留冷媒液量がゼロの場合、第３加熱動作を開始し、
   前記第３加熱動作において、
   前記加熱手段を所定の加熱能力とし、所定の継続時間が経過するまで前記圧縮機を加熱させる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
4. 前記制御手段は、
   前記圧縮機が停止中の状態であって、
   当該空気調和機の電源投入時、および、前記加熱手段による前記圧縮機の加熱の停止状態が所定の停止時間以上経過した時、の少なくとも一方の時、第４加熱動作を開始し、
   前記第４加熱動作において、
   前記加熱手段を所定の加熱能力とし、所定の第２継続時間が経過するまで前記圧縮機を加熱させる
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の空気調和機。
5. 前記制御手段は、
   前記第１〜第４加熱動作の何れかの動作状態において、現在の動作状態の情報を報知手段に報知させる
   ことを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
6. 前記制御手段は、
   前記第１加熱動作において、
   前記冷媒温度の変化率に比例した必要加熱能力に応じて、前記加熱手段の加熱能力を、加熱能力の上限以下の範囲で設定し、
   前記冷媒温度の変化率に比例した必要加熱能力と、設定した前記加熱能力との差分に基づき、前記所定時間において前記圧縮機内に凝縮した冷媒量を求め、前記冷媒量を積算して、前記残留冷媒液量を求める
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の空気調和機。
7. 前記制御手段は、
   前記第１加熱動作において、
   前記冷媒温度の変化率に比例した必要加熱能力を求め、前記必要加熱能力が前記加熱能力の上限未満の場合、
   前記加熱手段の加熱能力を、前記必要加熱能力を上回り前記加熱能力の上限以下の範囲で設定し、
   設定した前記加熱能力と前記必要加熱能力との差分に基づき、前記所定時間において前記圧縮機内で蒸発した冷媒量を求め、
   前記冷媒量を前記残留冷媒液量から減算する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の空気調和機。
8. 前記制御手段は、
   前記第２加熱動作において、
   前記残留冷媒液量に基づき、前記加熱手段が所定の加熱能力のとき、前記残留冷媒液量を蒸発させるのに必要な時間であるアシスト加熱時間を求め、
   前記加熱手段を前記所定の加熱能力とし、前記アシスト加熱時間が経過するまで前記圧縮機を加熱させる
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の空気調和機。
9. 前記制御手段は、
   前記圧縮機が起動した場合、
   前記第２加熱動作を停止させ、前記残留冷媒液量および前記アシスト加熱時間をゼロとし、
   前記圧縮機が停止中の状態であって、前記冷媒温度の変化率がゼロを超えた場合、
   前記第２加熱動作を停止させ、該停止時の前記残留冷媒液量および前記アシスト加熱時間の少なくとも一方を保持して、前記第１加熱動作を開始する
   ことを特徴とする請求項８記載の空気調和機。
10. 前記制御手段は、
    現在の冷媒温度と所定時間前の冷媒温度とを用いて、前記冷媒温度の変化率を求める
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の空気調和機。
11. 前記制御手段は、
    現在の冷媒温度と所定時間前の冷媒温度とを少なくとも用いて、所定時間後の冷媒温度を推定し、
    前記所定時間後の冷媒温度と現在の冷媒温度とを用いて、前記冷媒温度の変化率を求める
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の空気調和機。
12. 前記制御手段は、
    前記圧縮機の温度を取得し、
    前記圧縮機の温度が前記冷媒温度を超え、かつ、前記圧縮機の温度が所定の上限温度を超えた場合、
    前記加熱手段による前記圧縮機の加熱を停止させる
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の空気調和機。
13. 前記制御手段は、
    前記冷媒温度が所定の下限温度以下の場合、
    前記加熱手段を所定の加熱能力として、前記圧縮機を加熱させる
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の空気調和機。
14. 前記熱源側熱交換器は、
    熱容量が、前記利用側熱交換器の熱容量よりも大きく構成され、
    前記制御手段は、
    前記冷媒温度に代えて、前記熱源側熱交換器が前記冷媒と熱交換する空気の温度を用いる
    ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の空気調和機。
15. 前記利用側熱交換器は、
    熱容量が、前記熱源側熱交換器の熱容量よりも大きく構成され、
    前記制御手段は、
    前記冷媒温度に代えて、前記利用側熱交換器が前記冷媒と熱交換する空気の温度を用いる
    ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の空気調和機。

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