JP5403112B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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、インバータ圧縮機の運転周波数が異なる場合以外にも、外気温や、冷凍装置で使用される冷媒の種類によって、圧縮機内部の温度と吐出管の温度との温度差が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、外気温や、冷凍装置で使用される冷媒の種類によらず、適切な保護制御が実行される、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、冷媒回路と、温度検出部と、保護制御部と、判定温度変更部と、を備える。冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機を含む。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、温度検出部で検出された検出温度が判定温度を超える場合に、圧縮機の保護制御を行う。判定温度変更部は、外気温度の情報に応じて判定温度を変更する。判定温度変更部は、外気温度が低いほど、判定温度を小さな値に変更する。

ここでは、外気温度に応じて、保護制御の実行を開始するか否かの判断の基準となる判定温度が変更される。そのため、外気温度によって、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

特に、ここでは、外気温度が低く、圧縮機内部の温度と圧縮機外部の冷媒の温度との温度差が大きくなる場合に、判定温度が小さな値に変更されるため、外気温度によらず、圧縮機内部が過熱する前に適切な保護制御が実行される。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２観点に係る冷凍装置は、冷媒回路と、温度検出部と、保護制御部と、判定温度変更部と、を備える。冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機を含む。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、温度検出部で検出された検出温度が判定温度を超える場合に、圧縮機の保護制御を行う。判定温度変更部は、冷媒の種類の情報に応じて判定温度を変更する。判定温度変更部は、冷媒の比熱比が大きいほど、判定温度を小さな値に変更する。

ここでは、冷媒の種類に応じて、保護制御の実行を開始するか否かの判断の基準となる判定温度が変更される。そのため、冷媒の種類によって、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

特に、ここでは、冷媒の比熱比が大きいほど、判定温度が小さな値に変更される。一般に、冷媒の比熱比が大きいほど、圧縮機内部の温度と圧縮機外部の冷媒の温度との間の温度差が大きくなるため、冷媒の比熱比が大きいほど判定温度を小さな値に変更することで、冷媒の種類によらず、圧縮機内部が過熱する前に適切な保護制御が実行される。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は、冷媒回路と、温度検出部と、保護制御部と、判定温度変更部と、を備える。冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機を含む。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、温度検出部で検出された検出温度が判定温度を超える場合に、圧縮機の保護制御を行う。判定温度変更部は、外気温度の情報及び冷媒の種類の情報の少なくとも一方に応じて判定温度を変更する。圧縮機は、運転周波数を変更可能なインバータ制御の圧縮機である。判定温度変更部は、更に運転周波数に応じて判定温度を変更する。

ここでは、外気温度及び冷媒の種類の少なくとも一方に応じて、保護制御の実行を開始するか否かの判断の基準となる判定温度が変更される。そのため、外気温度や冷媒の種類によって、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。さらに、ここでは、インバータ制御の圧縮機の運転周波数に応じ、判定温度が変更される。圧縮機の運転周波数によって圧縮機内を循環する冷媒量も変化するため、運転周波数に応じて圧縮機内部の温度と圧縮機外部の冷媒の温度との温度差も変化する。しかし、運転周波数に応じて判定温度が変更されるので、圧縮機内部が過熱する前に適切な保護制御が実行される。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３観点に係る冷凍装置であって、冷媒回路は、開度を調整可能な膨張弁を更に有する。判定温度は、第１判定温度、第１判定温度より大きな値の第２判定温度、第２判定温度より大きな値の第３判定温度を有する。保護制御部は、検出温度が第１判定温度を超える場合に、圧縮機の運転周波数を下げ、検出温度が第２判定温度を超える場合に、膨張弁の開度を上げ、検出温度が第３判定温度を超える場合に、圧縮機を停止する。

ここでは、適切に設定された判定温度の基に、検出温度に応じ保護制御の内容が変更されるため、状況に応じた細やかな保護制御が実現可能であり、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、外気温度に応じて、保護制御の実行を開始するか否かの判断の基準となる判定温度が変更される。そのため、外気温度によって、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。特に、ここでは、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が大きくなる場合に、判定温度が小さな値に変更されるため、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行され、信頼性の高い冷凍装置を実現できる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、冷媒の種類に応じて、保護制御の実行を開始するか否かの判断の基準となる判定温度が変更される。そのため、冷媒の種類によって、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。特に、ここでは、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が大きくなる場合に、判定温度が小さな値に変更されるため、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行され、信頼性の高い冷凍装置を実現できる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、外気温度及び冷媒の種類の少なくとも一方に応じて、保護制御の実行を開始するか否かの判断の基準となる判定温度が変更される。そのため、外気温度や冷媒の種類によって、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い冷凍装置が実現される。特に、ここでは、インバータ制御の圧縮機の運転周波数が変化し、圧縮機内部の温度と圧縮機外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、判定温度が変更される。その結果、適切な判定温度に基づいた保護制御が実行され、信頼性の高い冷凍装置を実現できる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、適切に設定された判定温度の基、検出温度に応じ保護制御の内容が変更されるため、状況に応じた細やかな保護制御が実現可能であり、信頼性の高い冷凍装置が実現される。

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の空気調和装置の温度データ記憶領域に記憶される情報を説明するための図である。 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の空気調和装置の圧縮機の保護制御の判定温度変更制御に関する処理のフローチャートである（ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４、ステップＳ２１１〜ステップＳ２１４）。 図１の空気調和装置の圧縮機の保護制御の判定温度変更制御に関する処理のフローチャートである（ステップＳ２０５〜ステップＳ２０７、ステップＳ２１５〜ステップＳ２１８）。

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、外気温を測定する外気温度センサ５２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、冷媒が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。

なお、空気調和装置１は、Ｒ４１０Ａ及びＲ３２の２種類を冷媒として使用することが可能である。具体的には、後述する制御ユニット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。

室外膨張弁３６の開度Ｏｐは、後述する制御ユニット４０の制御部４１により、室内ユニット２０の空調負荷等に応じて制御される。また、後述する第２保護制御実行中には、室外膨張弁３６は、後述する保護制御部４１ｃの指令を受けて、開度Ｏｐを所定の開度Ｏｐｐまで上げる（大きくする）。

（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、吐出管８２の圧縮機３１の外部、より具体的には圧縮機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）外気温度センサ
外気温度センサ５２は、室外ユニット３０の設置される室外の温度を検出する温度検出部としてのサーミスタである。外気温度センサ５２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。

（２−４）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、及び判定温度変更部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、特に、判定温度記憶領域４２ａ、周波数基準値記憶領域４２ｂ、外気温基準値記憶領域４２ｃ、冷媒記憶領域４２ｄ、及び温度データ記憶領域４２ｅを有する。

（２−４−１）制御部
（２−４−１−１）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及び外気温度センサ５２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及び外気温度センサ５２から受け付けた信号を、それぞれ吐出管温度Ｔｔ及び外気温度Ｔｏ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。外気温度Ｔｏは、後述する判定温度変更部４１ｄにおいて、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せが選択される際に用いられる。

（２−４−１−２）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。圧縮機３１の運転周波数ｆは、後述する判定温度変更部４１ｄにおいて、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せが選択される際に用いられる。

なお、圧縮機制御部４１ｂは、後述する第１及び第２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３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。

（２−４−１−３）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、３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に記憶された第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３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、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の間には、第１判定温度Ｔ１＜第２判定温度Ｔ２＜第３判定温度Ｔ３の関係がある。

（ａ）吐出管温度Ｔｔ≦第１判定温度Ｔ１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）第１判定温度Ｔ１＜吐出管温度Ｔｔ≦第２判定温度Ｔ２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。

（ｃ）第２判定温度Ｔ２＜吐出管温度Ｔｔ≦第３判定温度Ｔ３の場合
圧縮機３１の運転周波数ｆを下げることに加え、室外膨張弁３６の開度Ｏｐを上げる、第２保護制御が実行される。より具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し、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のに加え、室外膨張弁３６に、開度Ｏｐを所定の開度Ｏｐｐまで上げる（大きくする）よう指示する。開度Ｏｐｐも、運転周波数ｆｐと同様に、固定値であっても、変動値であってもよい。

（ｄ）吐出管温度Ｔｔ＞第３判定温度Ｔ３の場合
圧縮機３１の運転を停止させる、第３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。

（２−４−１−４）判定温度変更部
判定温度変更部４１ｄは、空気調和装置１で使用される冷媒の種類と、圧縮機３１の運転周波数ｆと、外気温度Ｔｏと、に応じて、判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せを変更する。

より具体的には、判定温度変更部４１ｄは、１）後述する冷媒記憶領域４２ｄに記憶される冷媒の種類がＲ３２とＲ４１０Ａのいずれか、２）圧縮機３１の運転周波数ｆが、後述する周波数基準値記憶領域４２ｂに記憶される周波数基準値ｆｂより大きいか否か、３）外気温度Ｔｏが、後述する外気温基準値記憶領域４２ｃに記憶される外気温度基準値Ｔｏｂより大きいか否か、の組合せ（８通り）の中から、１の組合せを決定する。そして、その組合せに対応する第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せを後述する温度データ記憶領域４２ｅから呼び出し、その内容で、判定温度記憶領域４２ａの内容を変更する。

（２−４−２）記憶部
（２−４−２−１）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、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３が記憶される。

判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３は、冷媒の種類と、圧縮機３１の運転周波数ｆと、外気温度Ｔｏと、に応じて、判定温度変更部４１ｄにより変更される（書き替えられる）。

なお、判定温度記憶領域４２ａには、初期値として、冷媒の種類がＲ３２であり、圧縮機３１の運転周波数ｆが後述する周波数基準値ｆｂより大きく、外気温度Ｔｏが後述する外気温度基準値Ｔｏｂより大きい場合の第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せが記憶されている。

（２−４−２−２）周波数基準値記憶領域
周波数基準値記憶領域４２ｂには、周波数基準値ｆｂが記憶されている。周波数基準値ｆｂは、判定温度変更部４１ｄが、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せを決定し、判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を変更する際の基準値として用いられる。

本実施形態では、周波数基準値ｆｂは固定値であるが、後述する入力部４３からの入力により変更可能なものであってもよい。

（２−４−２−３）外気温基準値記憶領域
外気温基準値記憶領域４２ｃには、外気温度基準値Ｔｏｂが記憶されている。外気温度基準値Ｔｏｂは、前述のように、判定温度変更部４１ｄが、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せを決定し、判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を変更する際の基準値として用いられる。

本実施形態では、外気温度基準値Ｔｏｂは固定値であるが、後述する入力部４３からの入力により変更可能なものであってもよい。

（２−４−２−４）冷媒記憶領域
冷媒記憶領域４２ｄには、空気調和装置１で使用される冷媒の種類が記憶される。より具体的には、後述する入力部４３から入力された冷媒の種類（Ｒ４１０Ａ又はＲ３２）が記憶される。初期値として、冷媒の種類はＲ３２と記憶されている。

冷媒記憶領域４２ｄに記憶された冷媒の種類によって、制御ユニット４０の運転条件は変更され、使用する冷媒にあわせた適切な運転が実行される。

（２−４−２−５）温度データ記憶領域
温度データ記憶領域４２ｅには、判定温度変更部４１ｄが判定温度記憶領域４２ａのデータ書き替え時に参照する、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の数値データが記憶されている。より具体的には、使用される冷媒の種類と、運転周波数ｆが周波数基準値ｆｂより大きいか否かと、外気温度Ｔｏが外気温度基準値Ｔｏｂより大きいか否かと、の組合せに対して、図３のように、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の数値データの組合せ１〜８が記憶されている。なお、本実施形態では温度データ記憶領域４２ｅには予めデータが記憶されているが、後述する入力部４３から書き替え可能なものであってもよい。

判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せは、使用される冷媒の種類及び運転周波数ｆが同一の場合には、外気温度Ｔｏが外気温度基準値Ｔｏｂ以下の場合の第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれが、外気温度Ｔｏが外気温度基準値Ｔｏｂより大きい場合の第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれよりも小さくなるように設定されている。つまり、外気温度Ｔｏが低いほど、圧縮機３１内部の温度（ポート温度、モータ温度）に対して、吐出管温度Ｔｔが降下しやすいので、外気温度Ｔｏが外気温度基準値Ｔｏｂ以下の場合に、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれが小さな値になるように設定されている。

また、判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せは、使用される冷媒の種類及び外気温度Ｔｏが同一の場合には、運転周波数ｆが周波数基準値ｆｂ以下の場合の第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれが、運転周波数ｆが周波数基準値ｆｂより大きい場合の第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれよりも小さくなるように設定されている。つまり、運転周波数ｆが小さいほど、室外側回路１０ｂを流れる冷媒量が少なくなり、圧縮機３１内部の温度と吐出管温度Ｔｔとの温度差は大きくなりやすいので、運転周波数ｆが周波数基準値ｆｂ以下の場合に、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれが小さい値になるように設定されている。

また、判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せは、運転周波数ｆ及び外気温度Ｔｏが同一の場合には、冷媒がＲ３２の場合の第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれは、冷媒がＲ４１０Ａの場合の第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれよりも小さくなるように設定されている。冷媒がＲ３２の場合には、冷媒Ｒ４１０Ａの場合より、圧縮機３１内部の温度と吐出管温度Ｔｔとの温度差が大きくなるため、冷媒がＲ３２の場合に、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれが小さい値に決定される。なお、Ｒ３２は、Ｒ４１０Ａよりも比熱比κが大きな冷媒である。一般に、比熱比κが大きな冷媒ほど、圧縮機３１内部の温度と、吐出管温度Ｔｔとの温度差は大きくなりやすい。

（２−４−３）入力部
入力部４３は、使用される冷媒の種類を含む各種情報や、各種運転条件が入力されるように構成されている。

（３）保護制御に関する処理及び判定温度変更制御に関する処理
以下に、空気調和装置１の保護制御に関する処理及び判定温度変更制御に関する処理について説明する。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。判定温度変更制御は、保護制御部４１ｃが保護制御を実行するか否か及び保護制御の内容を吐出管温度Ｔｔに基づき決定する際に、判断の基準として用いられる第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を変更する制御である。

（３−１）保護制御に関する処理
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Ｓ１０１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に記憶される第１判定温度Ｔ１以下か否かが判断される。吐出管温度Ｔｔが第１判定温度Ｔ１以下と判断される場合には、ステップＳ１０２に進み、吐出管温度Ｔｔが第１判定温度Ｔ１より大きいと判断される場合には、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０２では、保護制御部４１ｃにより、第１保護制御又は第２保護制御が実行されているか否かが判断される。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Ｓ１０３に進み、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Ｓ１０１に戻る。

ステップＳ１０３では、保護制御部４１ｃは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、第１保護制御実行中であれば圧縮機制御部４１ｂに対し、第２保護制御実行中であれば圧縮機制御部４１ｂ及び室外膨張弁３６に対し、保護制御の実行の解除を指示する。その後ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０４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に記憶される第２判定温度Ｔ２以下か否かが判断される。吐出管温度Ｔｔが第２判定温度Ｔ２以下と判断される場合には、ステップＳ１０５に進み、吐出管温度Ｔｔが第２判定温度Ｔ２より大きいと判断される場合には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０５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を下げる制御であり、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Ｓ１０１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。

また、第２保護制御が実行中である場合には、第２保護制御の実行が解除され、第１保護制御が実行される。実際の制御としては、保護制御部４１ｃは室外膨張弁３６に保護制御の実行の解除を指示する。これにより第１保護制御が実行される。

ステップＳ１０６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に記憶される第３判定温度Ｔ３以下か否かが判断される。吐出管温度Ｔｔが第３判定温度Ｔ３以下と判断される場合には、ステップＳ１０７に進み、吐出管温度Ｔｔが第３判定温度Ｔ３より大きいと判断される場合には、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０７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保護制御は、圧縮機３１の運転周波数ｆを下げると共に、室外膨張弁３６の開度を上げる。より具体的には、保護制御部４１ｃは、圧縮機制御部４１ｂに対し、運転周波数ｆを所定の運転周波数ｆｐに下げるよう指示し、室外膨張弁３６に開度Ｏｐを所定の開度Ｏｐｐまで上げるよう指示する。その後ステップＳ１０１に戻る。

なお、既に第２保護制御を実行中である場合には、そのまま第２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及び室外膨張弁３６に対して改めて指示を行わない。

また、第１保護制御を実行中である場合には、第１保護制御の実行が解除され、第２保護制御が実行される。実際の制御としては、保護制御部４１ｃは、室外膨張弁３６に開度Ｏｐを開度Ｏｐｐに変更するよう指示する。これにより第２保護制御が実行される。

ステップＳ１０８では、保護制御部４１ｃにより、第３保護制御が実行される。第３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Ｓ１０９に進む。

ステップＳ１０９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に記憶される第１判定温度Ｔ１以下か否かが判断される。ステップＳ１０９は、吐出管温度Ｔｔが第１判定温度Ｔ１以下と判断されるまで繰り返される。吐出管温度Ｔｔが第１判定温度Ｔ１以下と判断されると、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０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、及び／又は、室外膨張弁３６に対して開度Ｏｐを開度Ｏｐｐに上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及び／又は室外膨張弁３６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Ｓ１０１に戻る。

（３−２）判定温度変更制御に関する処理
判定温度変更制御に関する処理は、圧縮機３１が稼働中に実行される。判定温度変更制御に関する処理について、図５ａ及び図５ｂのフローチャートに基づいて説明する。

なお、図５ａ及び図５ｂの、ステップＳ２０４はステップＳ２０３と同様であり、ステップＳ２０５〜ステップＳ２０７はステップＳ２０２〜ステップＳ２０４と同様であり、ステップＳ２１２〜ステップＳ２１８はステップＳ２１１と同様であるため説明は省略する。

ステップＳ２０１では、判定温度変更部４１ｄは、冷媒記憶領域４２ｄに記憶されている情報を用いて、冷媒の種類を判断する。冷媒の種類がＲ３２であると判断された場合にはステップＳ２０２に、冷媒の種類がＲ４１０Ａであると判断された場合にはステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０２では、判定温度変更部４１ｄにより、外気温度Ｔｏと、外気温基準値記憶領域４２ｃに記憶された外気温度基準値Ｔｏｂとの比較が行われる。外気温度Ｔｏが外気温度基準値Ｔｏｂより大きいと判断された場合にはステップＳ２０３へ、外気温度Ｔｏが外気温度基準値Ｔｏｂ以下と判断された場合にはステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０３では、判定温度変更部４１ｄにより、圧縮機３１の運転周波数ｆと、周波数基準値記憶領域４２ｂに記憶された周波数基準値ｆｂとの比較が行われる。運転周波数ｆが周波数基準値ｆｂより大きいと判断された場合にはステップＳ２１１へ、運転周波数ｆが周波数基準値ｆｂ以下と判断された場合にはステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１１では、判定温度変更部４１ｄは、判定温度記憶領域４２ａに記憶される第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を、温度データ記憶領域４２ｅに記憶された図３の組合せ１（冷媒がＲ３２であり、外気温度Ｔｏが外気温度基準値Ｔｏｂより大きく、運転周波数ｆが周波数基準値ｆｂより大きい場合に対応する、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せ）に変更する。その後ステップＳ２０１に戻る。なお、既に判定温度記憶領域４２ａに、組合せ１が記憶されている場合には、判定温度記憶領域４２ａは組合せ１のまま維持される。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態の空気調和装置１は、冷媒回路１０と、吐出管温度センサ５１と、保護制御部４１ｃと、判定温度変更部４１ｄと、を備える。冷媒回路１０は、冷媒を圧縮する圧縮機３１を含む。吐出管温度センサ５１は、圧縮機３１の外部において（吐出管８２において）、圧縮機３１から吐出される冷媒の温度を検出する。保護制御部４１ｃ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〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を超える場合に、圧縮機３１の第１〜第３保護制御（保護制御）を行う。判定温度変更部４１ｄは、外気温度Ｔｏの情報、及び、冷媒の種類の情報に応じて第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を変更する。

これにより、外気温度Ｔｏや冷媒の種類によって、圧縮機３１の内部の温度と圧縮機３１の外部で検出される冷媒の温度との温度差が変化する場合にも、適切な第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３に基づいた保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（４−２）
本実施形態の空気調和装置１では、判定温度変更部４１ｄは、（冷媒の種類と、運転周波数ｆとが同一の場合には）、外気温度Ｔｏが低いほど、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を小さな値に変更する。

ここでは、外気温度Ｔｏが低く、圧縮機３１の内部の温度と圧縮機３１の外部の冷媒の温度との温度差が大きくなる場合に、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３が小さな値に変更されるため、外気温度Ｔｏによらず、圧縮機３１内部が過熱する前に適切な保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（４−３）
本実施形態の空気調和装置１では、判定温度変更部４１ｄは、（運転周波数ｆと、外気温度Ｔｏとが同一の場合には）、冷媒の比熱比κが大きいほど、すなわち冷媒がＲ４１０ＡではなくＲ３２である場合に、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を小さな値に変更する。

一般に、冷媒の比熱比κが大きいほど、圧縮機３１の内部の温度と圧縮機３１の外部の冷媒の温度との温度差が大きくなる。これに対し、冷媒の比熱比κが大きいほど第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を小さな値に変更するので、冷媒の種類によらず、圧縮機３１の内部が過熱する前に適切な保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（４−４）
本実施形態の空気調和装置１は、圧縮機３１は、運転周波数ｆを変更可能なインバータ制御の圧縮機である。判定温度変更部４１ｄは、更に運転周波数ｆに応じて、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を変更する。

圧縮機３１の運転周波数ｆによって圧縮機３１内を循環する冷媒量も変化するため、運転周波数ｆに応じて圧縮機３１の内部の温度と圧縮機３１の外部の冷媒の温度との温度差も変化する。しかし、ここでは、運転周波数ｆに応じて第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３が変更されるので、圧縮機３１内部が過熱する前に適切な保護制御が実行される。その結果、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（４−５）
本実施形態の空気調和装置１では、冷媒回路１０は、開度を調整可能な室外膨張弁３６を更に有する。保護制御の判定温度として、３種類の判定温度（第１判定温度Ｔ１、第１判定温度Ｔ１より大きな値の第２判定温度Ｔ２、第２判定温度Ｔ２より大きな値の第３判定温度Ｔ３）を有する。保護制御部は、吐出管温度Ｔｔが第１判定温度Ｔ１を超える場合に、圧縮機３１の運転周波数ｆを下げ（第１保護制御）、吐出管温度Ｔｔが第２判定温度Ｔ２を超える場合に、室外膨張弁３６の開度Ｏｐを上げ（第２保護制御）、吐出管温度Ｔｔが第３判定温度Ｔ３を超える場合に、圧縮機３１を停止する（第３保護制御）。

ここでは、適切に設定された第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の基に、吐出管温度Ｔｔに応じ保護制御の内容が変更されるため、状況に応じた細やかな保護制御が実現可能であり、信頼性の高い空気調和装置１が実現される。

（５）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。

（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、冷媒としてＲ３２とＲ４１０Ａとを切り替えて使用することが可能な空気調和装置１であるが、これに限定されるものではない。

冷媒は例示であり、その他の冷媒であってもよい。また、例えば、３種類以上の冷媒を使用可能な空気調和装置であってもよい。

さらに、１種類の冷媒のみ使用可能な空気調和装置であってもよい。なお、この場合には、冷媒の種類による第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の変更は実行されない。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、使用される冷媒の種類及び外気温度Ｔｏに応じて、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３が変更されるが、これに限定されるものではなく、使用される冷媒の種類又は外気温度Ｔｏにより第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３が変更されてもよい。

ただし、より適切な保護制御を実行するためには、冷媒の種類及び外気温度Ｔｏの両方に対し、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３が変更されることが望ましい。

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、保護制御として第１〜第３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２種類以下としてもよいが、細やかな保護制御を実現するためには、第１〜第３保護制御の全てが実行されることが望ましい。

（５−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、判定温度変更部４１ｄは、判定温度記憶領域４２ａの第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を、温度データ記憶領域４２ｅに記憶された第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３の組合せに変更するが、これに限定されるものではない。

例えば、判定温度変更部４１ｄは、外気温度Ｔｏや運転周波数ｆを変数とする関数（外気温度Ｔｏが低いほど、更に運転周波数ｆが小さいほど、第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれが小さくなる関数）を用いて、保護制御部４１ｃに用いられる第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を算出してもよい。また、冷媒の種類に応じて複数の関数が用意されていてもよい。

（５−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、判定温度変更部４１ｄは、冷媒の比熱比κが大きいほど第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を小さな値に変更するが、これに代えて、冷媒の比熱が小さいほど第１〜第３判定温度Ｔ１〜Ｔ３を小さな値に変更してもよい。

（５−６）変形例Ｆ
上記実施形態では、判定温度変更制御に関する処理の中で、判定温度変更部４１ｄにより、毎回冷媒の種類の判断（ステップＳ２０１）が行われるが、これに限定されるものではない。入力部４３から冷媒の種類の変更が行われたときのみ、冷媒の種類の判断が行われてもよい。

（５−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、第３保護制御が実行された後、吐出管温度Ｔｔが第１判定温度Ｔ１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が第３判定温度Ｔ３より低くなれば、第３保護制御を解除し、圧縮機３１の運転を再開してもよい。

（５−８）変形例Ｈ
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）圧縮機であってもよい。この場合には、運転周波数ｆを変更する保護制御や、運転周波数ｆによる判定温度の変更は実行されない。

（５−９）変形例Ｉ
上記実施形態では、第２保護制御の際に、室外膨張弁３６の開度Ｏｐを開度Ｏｐｐまで上げる制御が行われるが、これに限定されるものではなく、室内膨張弁２３の開度の制御が行われてもよい。

本発明によれば、圧縮機の保護制御が、外気温や、冷凍装置で使用される冷媒の種類によらず適切に実行され、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）
１０ 冷媒回路
２３ 室内膨張弁（膨張弁）
３１ 圧縮機
３６ 室外膨張弁（膨張弁）
４１ｃ 保護制御部
４１ｄ 判定温度変更部
５１ 吐出管温度センサ（温度検出部）
ｆ 運転周波数
Ｔｏ 外気温度
Ｔｔ 吐出管温度（検出温度）
Ｔ１ 第１判定温度（判定温度）
Ｔ２ 第２判定温度（判定温度）
Ｔ３ 第３判定温度（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）を含む冷媒回路（１０）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、
   前記温度検出部で検出された検出温度（Ｔｔ）が判定温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を超える場合に、前記圧縮機の保護制御を行う保護制御部（４１ｃ）と、
   外気温度（Ｔｏ）の情報に応じて前記判定温度を変更する判定温度変更部（４１ｄ）と、
   を備え、
   前記判定温度変更部は、前記外気温度が低いほど、前記判定温度を小さな値に変更する、
   冷凍装置（１）。
2. 冷媒を圧縮する圧縮機（３１）を含む冷媒回路（１０）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、
   前記温度検出部で検出された検出温度（Ｔｔ）が判定温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を超える場合に、前記圧縮機の保護制御を行う保護制御部（４１ｃ）と、
   前記冷媒の種類の情報に応じて前記判定温度を変更する判定温度変更部（４１ｄ）と、
   を備え、
   前記判定温度変更部は、前記冷媒の比熱比が大きいほど、前記判定温度を小さな値に変更する、
   冷凍装置（１）。
3. 冷媒を圧縮する圧縮機（３１）を含む冷媒回路（１０）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、
   前記温度検出部で検出された検出温度（Ｔｔ）が判定温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を超える場合に、前記圧縮機の保護制御を行う保護制御部（４１ｃ）と、
   外気温度（Ｔｏ）の情報及び前記冷媒の種類の情報の少なくとも一方に応じて前記判定温度を変更する判定温度変更部（４１ｄ）と、
   を備え、
   前記圧縮機は、運転周波数（ｆ）を変更可能なインバータ制御の圧縮機であって、
   前記判定温度変更部は、更に前記運転周波数に応じて前記判定温度を変更する、
   冷凍装置（１）。
4. 前記冷媒回路は、開度を調整可能な膨張弁（３６，２３）を更に有し、
   前記判定温度は、第１判定温度（Ｔ１）、前記第１判定温度より大きな値の第２判定温度（Ｔ２）、前記第２判定温度より大きな値の第３判定温度（Ｔ３）を有し、
   前記保護制御部は、前記検出温度が前記第１判定温度を超える場合に、前記圧縮機の前記運転周波数を下げ、前記検出温度が前記第２判定温度を超える場合に、前記膨張弁の開度（Ｏｐ）を上げ、前記検出温度が前記第３判定温度を超える場合に、前記圧縮機を停止する、
   請求項３に記載の冷凍装置。

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