JP5511761B2

JP5511761B2 - 空気調和機

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Publication number: JP5511761B2
Application number: JP2011225954A
Authority: JP
Inventors: 靖人熊城
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-10-13
Also published as: JP2013087973A

Description

本発明は、空気調和機の制御に関し、特に、空気調和機の圧縮機の制御に関する。

従来の空気調和機として、例えば、「室温と設定温度との差に応じて圧縮機の運転周波数を可変するとともに、この運転周波数に最低運転周波数を予め設定した能力可変形の空気調和機において、室温の設定温度が冷風感を感じる程度に低い場合の圧縮機運転の最低周波数を通常設定温度時の最低運転周波数よりやや高くして吹き出し温度の低下を防止するようにしたことを特徴とする空気調和機による室温制御方法。」というものがある。このようなものにおいては、「圧縮機運転の最低周波数を、ある設定温度以下では通常設定温度時よりも高くなるようにして圧縮機の運転を制御したので、吹き出し温度の低下が防止され冷風感がなくなり、より快適な暖房運転となる。」とされている（特許文献１参照）。

また、従来の空気調和機として、例えば、「室温検出値と室温設定値との偏差に基いてインバータの周波数制御を行ない、このインバータによりコンプレッサモータの可変速度駆動を行う空気調和機において、前記室温検出値と室温設定値との偏差につき所定区分毎にインバータ周波数が設定されている運転周波数テーブルを有し、この運転周波数テーブルに基いて前記インバータの運転周波数を決定する運転周波数決定手段と、前記運転周波数テーブル中の所定周波数に対しては最低運転時間を予め設定しておき、前記運転周波数決定手段がこの所定周波数を決定した場合は、その最低運転時間の経過についての計測を行う最低運転時間計測手段と、前記運転周波数決定手段がゼロ周波数を決定したときに、前記最低運転時間計測手段が計測動作中である場合は、その計測動作中の最低運転時間が経過した後にのみ運転停止許可信号を出力する運転停止許可手段と、前記運転停止許可手段から前記運転停止許可信号が出力された場合のみ前記インバータの運転を停止させるインバータ制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調和機。」というものがある。このようなものにおいては、「運転周波数テーブル中の所定周波数に対して最低運転時間を予め設定しておき、この所定周波数でインバータの運転を行なったときは、その最低運転時間が経過した後でなければインバータの運転停止を行なわない構成としたので、コンプレッサの潤滑性能の悪化を防止し、コンプレッサの耐久性を向上させることができる。」とされている（特許文献２参照）。

特開昭６１−１９７９３７号公報（請求項１及び第２頁）特開平４−２８４１９１号公報（請求項１及び段落［００４２］）

従来の空気調和機（特許文献１、２）においては、低外気温での暖房時、圧縮機吐出温度と凝縮温度との差分（以下、吐出ＳＨという）を１０ｄｅｇ以上にすることにより、圧縮機への冷媒の液戻りを防止していた。それにより、圧縮機内部の冷凍機油の十分な油濃度を確保することができた。その結果、冷凍機油の潤滑性能を確保することができたため、圧縮機の潤滑性の悪化を防止することはできた。

しかしながら、低外気温での暖房時、圧縮機の吐出圧力（高圧）と吸込圧力（低圧）の圧力比を考慮した制御は行われていなかった。そのため、差圧給油方式の圧縮機においては、圧縮機の各摺動部分の接触面に対して、冷凍機油の給油を十分に行っていないことがあった。その結果、圧縮機の各摺動部分において、摩擦や摩耗を軽減できないことや、機械損失を小さくすることができないことがあった。

その結果、低外気温での暖房時のように、圧縮機に対して低負荷となる空気条件であっても、冷凍機油の潤滑性能を確保しつつ、圧縮機の圧力比を考慮した圧縮機の制御を行うことができなかった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、圧縮機に対して低負荷となる空気条件であっても、冷凍機油の潤滑性能を確保しつつ、圧縮機の圧力比を考慮した圧縮機の制御を行うことができる空気調和機を提供することを目的とするものである。

本発明の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、減圧手段、及び蒸発器を冷媒配管で順次接続した冷媒回路を備えた空気調和機であって、前記圧縮機の運転継続時間が予め設定した最短運転時間より長く、前記圧縮機の運転周波数が予め設定した最低運転周波数より高くなるように、前記圧縮機の駆動を制御する制御装置と、室内の設定温度を設定する設定装置と、を備え、前記制御装置は、前記設定温度が温度閾値未満の場合、前記最短運転時間と前記最低運転周波数を増加させ、前記設定温度が温度閾値以上、かつ、前記圧縮機の吐出圧力と前記圧縮機の吸込圧力との圧力比である高低圧比が圧力閾値未満の場合、前記最低運転周波数を増加させるものである。

本発明は、圧縮機に対して低負荷となる空気条件であっても、冷凍機油の潤滑性能を確保しつつ、圧縮機の圧力比を考慮した圧縮機の制御を行うことができることにより、圧縮機の信頼性を確保することができるという効果を有する。

本発明の実施の形態１における冷媒回路の一例を示す図である。本発明の実施の形態１における状態監視処理を示すシーケンス図である。本発明の実施の形態１における吐出ＳＨ確保処理のフローチャートである。本発明の実施の形態１における給油差圧確保処理のフローチャートである。本発明の実施の形態１における設定温度に対する圧縮機最短運転時間及び圧縮機最低運転周波数の関係の一例を示す図である。本発明の実施の形態１における高低圧比に対する圧縮機最低運転周波数の関係の一例を示す図である。本発明の実施の形態１における温度と圧力のセンシングの間隔の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における冷媒回路の一例を示す図である。図１に示すように、冷媒回路は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器４、電動膨張弁５、室内熱交換器７、及びアキュムレータ８等を備えている。また、冷媒回路の配管温度を測定するものとして、室外熱交換器二相管温度センサ３及び室内熱交換器二相管温度センサ６が備えられている。また、冷媒回路の圧縮機１等を制御するものとして、制御装置９が備えられ、制御装置９には記憶装置１０が接続されている。そして、冷媒回路、制御装置９、及び記憶装置１０等により空気調和機が形成される。

冷媒回路は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器４と、電動膨張弁５と、室内熱交換器７と、アキュムレータ８とが冷媒配管で順次直列に接続されて構成されている。

圧縮機１は、冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒ガスとするものであり、吸入した冷媒ガスを室外熱交換器４又は室内熱交換器７へ供給する。

四方弁２は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替えるものであり、冷媒配管及び圧縮機１を介して、室外熱交換器４と室内熱交換器７とを接続している。

これにより、室外熱交換器４を圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として、且つ室内熱交換器７を室外熱交換器４において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる。

なお、冷媒の流れを切り替える必要が無い場合、例えば冷房専用若しくは暖房専用で空気調和機を用いる場合などでは、四方弁２は不要となるため、四方弁２を冷媒回路から取り外せる。

なお、本実施の形態では、四方弁２を設けて暖房運転と冷房運転とを切り換え可能な冷媒回路を構成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。例えば、四方弁２を設けずに、暖房運転（送風運転を含む）のみを行うようにしてもよい。また、本実施の形態では、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ８を設ける場合を説明するが、本発明はこれに限るものではなく、アキュムレータ８を設けない構成としてもよい。

室外熱交換器４は、そのガス側が四方弁２に接続され、その液側が液接続配管に接続され、冷房運転時には冷房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。

室内熱交換器７は、室内の空気と冷媒との熱交換で冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものであり、室内側配管、四方弁２、及び冷媒配管を介して、圧縮機１と接続し、室内側配管と、四方弁２と、冷媒配管とが順次直列に接続されている。室内熱交換器７は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内の空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内の空気を加熱する。

電動膨張弁５は、冷房運転時又は暖房運転時には流路を絞ることで液冷媒を減圧させるものであり、室外熱交換器４と室内熱交換器７との間に接続されている。なお、電子膨張弁５でなくとも減圧できるものであればよい。例えば、キャピラリチューブ等であってもよい。

なお、「電動膨張弁５」は、本発明における「減圧手段」に相当する。

アキュムレータ８は、液冷媒を貯留するものであり、冷媒が気液二相状態で流通するガス側配管側の四方弁２を介して、蒸発器（室外熱交換器４又は室内熱交換器７）と圧縮機１との間に接続されている。

室外熱交換器二相管温度センサ３は、暖房運転時には、室外熱交換器４の二相状態の冷媒の温度（凝縮温度）を測定するものであり、室外熱交換器４の所定の箇所に接続されている。なお、室外熱交換器二相管温度センサ３の位置については限定されるものではなく、室外熱交換器４の二相状態の冷媒の温度が測定できる場所であればよい。

室内熱交換器二相管温度センサ６は、暖房運転時には、室内熱交換器７の二相状態の冷媒の温度を測定するものであり、室内熱交換器７の所定の箇所に接続されている。なお、室内熱交換器二相管温度センサ６の位置については限定されるものではなく、室内熱交換器７の二相状態の冷媒の温度が測定できる場所であればよい。

上記で説明した冷媒回路の構成は一例を示すものであり、これに限定されるものではない。

制御装置９は、室外熱交換器二相管温度センサ３や室内熱交換器二相管温度センサ６が検出した値を取得する。制御装置９は、電動膨張弁５や圧縮機１等の状態に関する値についても取得する。制御装置９は、取得したこれらの値に基づいて適宜所定の演算を実行したり、取得した値や演算結果等に基づいて電動膨張弁５や圧縮機１等を制御することで、冷媒回路の配管を流れる冷媒の流量を調整する。制御装置９は、図示しないリモートコントロール等から設定温度等も取得する。なお、以後、室外熱交換器二相管温度センサ３や室内熱交換器二相管温度センサ６を総称していうときは、各種センサとする。

なお、制御装置９の設置箇所については特に限定されるものではない。また、制御装置９の構成についても特に限定されるものではなく、例えば、マイクロコンピュータ等で構成すればよい。

記憶装置１０は、各種センサで取得した値や演算結果等を格納しておくものであり、例えば、揮発性メモリ及び不揮発性メモリ等の半導体メモリや、ハードディスクドライブ等の各種メディアで構成する。

なお、記憶装置１０の設置箇所については特に限定されるものではない。記憶装置１０は、制御装置９が記憶装置１０へデータを格納したり、制御装置９が格納したデータを取得できるように、制御装置９と有線または無線の媒体を介して接続されていればよい。

次に、以上の構成を前提にした冷媒回路を備えた空気調和機の動作について説明する。

なお、以後の動作の説明において、圧縮機１に対する負荷が低い場合で暖房運転をすることを想定する。すなわち、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であることを想定する。例えば、室温設定２１（℃）で暖房運転をするのではなく、室温設定１７（℃）で暖房運転をするように、暖房負荷があまりかからない状態での運転を想定する。

図２は、本発明の実施の形態１における状態監視処理を示すシーケンス図である。図２に示すように、状態監視処理は、リモートコントロールから取得した設定温度や各種センサから取得した値に基づいて各種処理の実行を指令する。

具体的には、制御装置９は、状態監視処理、吐出ＳＨ確保処理、及び給油差圧確保処理を適宜実行する。なお、吐出ＳＨ確保処理及び給油差圧確保処理の詳細については後述する。

具体的には、状態監視処理は、室温設定１７（℃）未満であるとき、吐出ＳＨ確保処理に起動指示を出す。具体的には、状態監視処理は、暖房運転時、リモートコントロールから取得した設定温度が１７℃未満のとき、待機中の吐出ＳＨ確保処理に実行指令を出す。実行指令を受けた吐出ＳＨ確保処理は処理を開始し、処理終了後、状態監視処理に対して処理が終了したことを伝達する。

なお、ここでいう１７（℃）とは、一般的に対人空調で使用される下限設定温度のことである。近年、対人空調以外の用途が増えつつあり、下限設定温度についてもこれに限定されるものではない。すなわち、下限設定温度は、各種条件に応じて様々な値となる。

続いて、状態監視処理は、各種センサより算出された高低圧比が２未満であるとき、給油差圧確保処理に起動指示を出す。具体的には、状態監視処理は、暖房運転時、各種センサから取得した値に基づいて高低圧比を算出する。その結果、状態監視処理は、高低圧比＜２が真であるとき、待機中の給油差圧確保処理に実行指令を出す。実行指令を受けた給油差圧確保処理は処理を開始し、処理終了後、状態監視処理に対して処理が終了したことを伝達する。より具体的には、例えば、暖房運転時、室外熱交換器二相管温度センサ３で検出した温度から算出した値が高圧の圧力値であり、室内熱交換器二相管温度センサ６で検出した温度から算出した値が低圧の圧力値であり、状態監視処理は、その高圧の圧力値とその低圧の圧力値とに基づいて高低圧比を算出し、その値が所定値、例えば２であるか否かに応じて給油差圧確保処理に起動指示を出す。なお、ここでは暖房運転時での処理を想定しているため、冷房運転時についての説明については省略する。

なお、各種センサで検出した温度から圧力を算出したが、圧力センサを用いて直接圧力を求めるようにしてもよい。そのようなセンサとしては、例えば、吸入圧センサ等であってもよい。この場合、吸入圧センサの位置については限定されるものではない。例えば、圧縮機１の吐出圧力を求めるときには、四方弁２から圧縮機１の吐出側に至るまでの区間であれば、何処の場所に設けられていてもよい。また、例えば、圧縮機１の吸込圧力を求めるときには、四方弁２から圧縮機１の吸入側に至るまでの区間であれば、何処の場所に設けられていてもよい。

このように、状態監視処理は、常に、室温設定や高低圧比を監視しており、所定の条件に達したとき、随時、吐出ＳＨ確保処理や給油差圧確保処理に実行指令を出す。

このようにすることで、暖房時、冷凍機油の潤滑性能を確保しつつ、圧縮機１の圧力比を考慮した圧縮機１の制御を行うことができる。

なお、上記の一例では、状態監視処理は、吐出ＳＨ確保処理に先に実行指令を出し、その後、給油差圧確保処理に実行指令を出したが、この順番については特に限定されるものではない。

すなわち、状態監視処理、吐出ＳＨ確保処理、及び給油差圧確保処理は、それぞれが常駐しているものであり、実行開始条件が整い次第、それぞれが実行開始されるものである。

なお、以後の説明において、吐出ＳＨ確保処理又は給油差圧確保処理は、一連の処理の終了後、処理は終了したとして説明するが、実際には、吐出ＳＨ確保処理がステップＳ１０１に戻り、給油差圧確保処理がステップＳ２０１に戻ると同時に、状態監視処理に対して処理が終了したことをそれぞれで伝達し、次の実行指令（室温設定又は高低圧比といった条件）を待つ状態となる。

次に、吐出ＳＨ確保処理について説明する。

図３は、本発明の実施の形態１における吐出ＳＨ確保処理のフローチャートである。

（ステップＳ１０１）
制御装置９は、暖房運転、圧縮機ＯＮ状態に移行する。例えば、制御装置９は、リモートコントロールから暖房運転の指令を受信したとき、圧縮機１に駆動指令を出し、圧縮機１は駆動を開始する。

（ステップＳ１０２）
制御装置９は、室温設定１７（℃）未満であるか否かを判定する。制御装置９は、室温設定１７（℃）未満である場合、ステップＳ１０３へ進む。一方、制御装置９は、室温設定１７（℃）未満でない場合、ステップＳ１０８へ進む。

（ステップＳ１０３）
制御装置９は、圧縮機最短運転時間を６分に設定する。ここでいう圧縮機最短運転時間とは、圧縮機１の最短の運転継続時間のことである。

（ステップＳ１０４）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を４５Ｈｚに設定する。

（ステップＳ１０５）
制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信したか否かを判定する。制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信した場合、ステップＳ１０６へ進む。一方、制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信しない場合、ステップＳ１０２へ戻る。

（ステップＳ１０６）
制御装置９は、圧縮機最短運転時間を６分から３分に設定変更する。

（ステップＳ１０７）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を４５Ｈｚから３０Ｈｚに設定変更し、処理は終了する。

（ステップＳ１０８）
制御装置９は、圧縮機最短運転時間を３分に設定する。

（ステップＳ１０９）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を３０Ｈｚに設定する。

（ステップＳ１１０）
制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信したか否かを判定する。制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信した場合、ステップＳ１１１へ進む。一方、制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信しない場合、ステップＳ１０２へ戻る。

（ステップＳ１１１）
制御装置９は、圧縮機最短運転時間を３分に設定する。つまり、制御装置９は、ステップＳ１０８で設定した圧縮機最短運転時間を維持する。

（ステップＳ１１２）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を３０Ｈｚに設定し、処理は終了する。つまり、制御装置９は、ステップＳ１０９で設定した圧縮機１の最低運転周波数を維持し、処理は終了する。

このように圧縮機１を制御することにより、圧縮機１に対する負荷が低い場合で暖房運転をするときであっても、圧縮機吐出温度と凝縮温度との差分である吐出ＳＨの差分を１０ｄｅｇ以上とすることができる。それにより、圧縮機１への冷媒液戻りを防止することができるので、圧縮機１内部の冷凍機油の油濃度を確保することができる。よって、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であっても、圧縮機１内部の冷凍機油の潤滑性を確保することができる。

具体的には、圧縮機最短運転時間を延長し、圧縮機１の最短運転周波数を増加させることにより、暖房運転時、圧縮機１から吐出される加熱された冷媒の量が増加するので、冷媒配管を流れる冷媒の温度は上昇する。それにより、圧縮機吐出温度と凝縮温度との差分である吐出ＳＨの差分が１０ｄｅｇ以上となる。

次に、給油差圧確保処理について説明する。

図４は、本発明の実施の形態１における給油差圧確保処理のフローチャートである。

（ステップＳ２０１）
制御装置９は、暖房運転、圧縮機ＯＮ状態に移行する。例えば、制御装置９は、リモートコントロールから暖房運転の指令を受信したとき、圧縮機１に駆動指令を出し、圧縮機１は駆動を開始する。

（ステップＳ２０２）
制御装置９は、温度センサより算出された高低圧比が２未満であるか否かを判定する。具体的には、制御装置９は、室外熱交換器二相管温度センサ３と室内熱交換器二相管温度センサ６から取得したそれぞれの値に基づいて圧縮機１の吐出圧力（高圧）と圧縮機１の吸込圧力（低圧）の圧力比を算出する。その結果、制御装置９は、高低圧比が２未満であれば、ステップＳ２０３へ進む。一方、制御装置９は、高低圧比が２未満でなければ、ステップＳ２０６へ進む。

なお、上記で説明した高低圧比の閾値は２であるとしたが、一例を示すものであり、これに限定されるものではない。例えば、圧縮機１の構造に応じて別の値の閾値としてもよい。ここでいう高低圧比とは、差圧給油方式の圧縮機１において、可動部等の接触面への潤滑油の給油に必要な高低圧比のことであり、この条件を満たす値であればよい。

（ステップＳ２０３）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を４５Ｈｚに設定する。

（ステップＳ２０４）
制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信したか否かを判定する。制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信した場合、ステップＳ２０５へ進む。一方、制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信しない場合、ステップＳ２０２へ戻る。

（ステップＳ２０５）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を４５Ｈｚから３０Ｈｚに設定変更し、処理は終了する。

（ステップＳ２０６）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を３０Ｈｚに設定する。

（ステップＳ２０７）
制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信したか否かを判定する。制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信した場合、ステップＳ２０８へ進む。一方、制御装置９は、圧縮機ＯＦＦ指令を受信しない場合、ステップＳ２０２へ戻る。

（ステップＳ２０８）
制御装置９は、圧縮機１の最低運転周波数を３０Ｈｚに設定し、処理は終了する。つまり、制御装置９は、ステップＳ２０６で設定した圧縮機１の最低運転周波数を維持し、処理は終了する。

このように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理を実行した結果、高低圧比は２以上となる。

このように圧縮機１を制御することにより、圧縮機１に対する負荷が低い場合で暖房運転をするときであっても、圧縮機１の吐出圧力（高圧）と吸込圧力（低圧）の圧力比を考慮した制御をすることができる。特に、圧力比としての高低圧比が２未満であっても、上記のような制御することで高低圧比を２以上とすることができる。ここでいう２という値は、上記で説明したように、差圧給油方式の圧縮機１において、可動部等の接触面への潤滑油の給油に必要な高低圧比のことである。そのため、そのような条件を満たす高低圧比であれば、差圧給油方式の圧縮機１においては、圧縮機１の各摺動部分の接触面に対して、冷凍機油の給油を十分に行うことができる。よって、圧縮機１の各摺動部分において、摩擦や摩耗を軽減することができ、機械損失を小さくすることができる。すなわち、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であっても、設定温度にかかわらず、圧縮機１の圧力比を考慮した圧縮機１の制御を行うことができる。

以上のことから、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であっても、冷凍機油の潤滑性能を確保しつつ、圧縮機１の圧力比を考慮した圧縮機１の制御を行うことができることにより、圧縮機１の信頼性を確保することができる。

すなわち、上記の吐出ＳＨ確保処理と、上記の給油差圧確保処理とを同時に行うことにより、室温設定が１７（℃）未満の場合、圧縮機１が最短運転時間と最低運転周波数とを増加し、室温設定が１７（℃）以上であり、かつ、圧縮機１の吐出圧力と吸込圧力との圧力比である高低圧比が２未満の場合、圧縮機１が最低運転周波数を増加する。

上記の説明ではステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理とステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理とが独立して実行されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ステップＳ１０８へ処理が移行したとき、ステップＳ２０２において、高低圧比が２以上であると判定されたときには、ステップＳ１０８以降の処理を実行するのではなく、ステップＳ２０６以降の処理を実行してもよい。このようにすることで、温度をパラメータとしたときには見落としていた可能性のある圧縮機内部の変化にも対応することができる。それにより、設定温度にかかわらず、圧縮機内部の冷凍機油の潤滑性能を確保することができる。

次に、上記で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１１２及びステップＳ２０１〜Ｓ２０８において、各種条件に対する圧縮機１の制御内容をまとめたものを図５、図６により説明する。

図５は、本発明の実施の形態１における設定温度に対する圧縮機最短運転時間及び圧縮機最低運転周波数の関係の一例を示す図である。図５に示すように、設定温度に応じて、圧縮機１の最短運転時間と圧縮機１の最低運転周波数を定めている。例えば、設定温度が１７（℃）以上のとき、圧縮機最短運転時間は３分、圧縮機最低運転周波数は３０Ｈｚとなっている。また、例えば、設定温度が１７（℃）未満のとき、圧縮機最短運転時間は６分、圧縮機最低運転周波数は４５Ｈｚとなっている。

なお、上記で説明した設定温度に対する圧縮機最短運転時間及び圧縮機最低運転周波数の対応関係は一例を示すものであり、これに限定されるものではない。例えば、外部の環境や圧縮機１の仕様等に応じて適宜に変更されるものである。また、このような対応関係は、各種耐久試験等により決定されてもよい。

図６は、本発明の実施の形態１における高低圧比に対する圧縮機最低運転周波数の関係の一例を示す図である。図６に示すように、高低圧比に応じて、圧縮機１の最低運転周波数を定めている。例えば、高低圧比が２以上のとき、圧縮機最低運転周波数は３０Ｈｚとなっている。また、例えば、高低圧比が２未満のとき、圧縮機最低運転周波数は４５Ｈｚとなっている。

なお、上記で説明した高低圧比に対する圧縮機最低運転周波数の対応関係は一例を示すものであり、これに限定されるものではない。例えば、外部の環境や圧縮機１の仕様等に応じて適宜に変更されるものである。また、このような対応関係は、各種耐久試験等により決定されてもよい。

換言すれば、設定温度や高低圧比に基づいて、圧縮機１の運転時間や最低運転周波数を制御することにより、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であっても、冷凍機油の潤滑性能を確保しつつ、圧縮機１の圧力比を考慮した圧縮機１の制御を行うことができる。そのため、圧縮機１の信頼性を確保することができる。

次に、冷媒の液戻り防止による冷凍機油の潤滑性能の確保と、圧縮機１の可動部への給油のための圧力比の確保を両立させる際の制御のタイミングについて図７を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態１における温度と圧力のセンシングの間隔の一例を示す図である。図７に示すように、例えば、温度の検出間隔は、所定の間隔で行われ、検出した値に応じて上記で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理が実行される。また、検出する圧力値は、上記で説明した室外熱交換器二相管温度センサ３及び室内熱交換器二相管温度センサ６で検出した温度から換算した圧力値、あるいは、吸入圧センサで検出した圧力値のことであり、この圧力値を求める検出間隔は、所定の間隔で行われ、検出した値に応じて上記で説明したステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理が実行される。

このとき、温度の検出間隔と、圧力の検出間隔とが同時になされる、すなわち、温度の検出間隔と圧力の検出間隔とのタイミングの同期がとれている場合、同一の圧縮機１に制御をかけることになるので排他制御が必要となる。この場合には、例えば、温度の制御を優先するなら温度に基づく制御を実行させ、圧力の制御を実行させないようにすればよい。また、例えば、圧力の制御を優先するなら圧力に基づく制御を実行させ、温度の制御を実行させないようにすればよい。また、予め優先順位テーブル等を準備しておき、その優先順位テーブルに基づいて排他制御をすればよい。ただし、排他制御そのものは当業者であれば容易に理解できるので、ここではその詳細についての説明は省略する。

また、例えば、温度の検出間隔と、圧力の検出間隔とが異なる場合、温度の検出間隔ごとに、ステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理が実行され、圧力の検出間隔ごとに、ステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理が実行される。このようにすることで、温度や圧力の検出間隔を狭めなくても、例えば、次の温度の検出タイミングに至る前に、圧縮機１の内部で圧力比が、冷凍機油の潤滑性能を下げる状態であったとしても、圧力が検出され、ステップＳ２０２〜Ｓ２０８の処理が実行される。このようにすることで、冷媒の液戻り防止による冷凍機油の潤滑性能の確保と、圧縮機１の可動部への給油のための圧力比の確保を両立させることができる。

また、例えば、温度を検出した結果に基づいて、圧縮機１の最短運転時間と最低運転周波数とを増加する処理が実行され、最短運転時間が終了する前に、検出した圧力値に基づいて、ステップＳ２０２〜Ｓ２０８を実行する場合において、設定する最低運転周波数が、現在設定されている最低運転周波数と同一である場合、そのままの最低運転周波数とすればよく、異なる場合（増加する必要がある場合）、検出した圧力値に基づいて設定した最低運転周波数とすればよい。このようにすることで、冷媒の液戻り防止による冷凍機油の潤滑性能の確保と、圧縮機１の可動部への給油のための圧力比の確保を両立させることができる。

なお、温度や圧力の検出間隔であるセンシングのタイミングは空気調和機を使用する環境に応じて適宜変更可能であり、圧縮機１の最低運転周波数や圧縮機１の最短運転時間も、ステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理で設定する値と、ステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理で設定する値とで適宜変更可能である。

なお、本実施の形態において、各処理の詳細を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

以上のように、本実施の形態においては、圧縮機１、凝縮器、減圧手段、及び蒸発器を冷媒配管で順次接続した冷媒回路を備えた空気調和機であって、圧縮機１の運転継続時間が予め設定した最短運転時間より長く、圧縮機１の運転周波数が予め設定した最低運転周波数より高くなるように、圧縮機１の駆動を制御する制御装置９と、室内の設定温度を設定する設定装置と、を備え、制御装置９は、設定温度が温度閾値未満の場合、最短運転時間と最低運転周波数を増加させ、設定温度が温度閾値以上、かつ、圧縮機１の吐出圧力と圧縮機１の吸込圧力との圧力比である高低圧比が圧力閾値未満の場合、最低運転周波数を増加させるようにしたので、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であっても、冷凍機油の潤滑性能を確保しつつ、圧縮機１の圧力比を考慮した圧縮機１の制御を行うことができることにより、圧縮機１の信頼性を確保することができる

また、本実施の形態においては、制御装置９は、最短運転時間と最低運転周波数とに基づいて圧縮機１の駆動を制御することで、圧縮機１の吐出温度と、凝縮器の凝縮温度との差分を、圧縮機１への冷媒液戻りを抑制するのに必要な温度以上となるようにしたので、圧縮機１に対する負荷が低い場合で暖房運転をするときであっても、圧縮機吐出温度と凝縮温度との差分である吐出ＳＨの差分を１０ｄｅｇ以上とすることができる。それにより、圧縮機１への冷媒液戻りを防止することができるので、圧縮機１内部の冷凍機油の油濃度を確保することできる。よって、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であっても、圧縮機１内部の冷凍機油の潤滑性を確保することができる。

また、本実施の形態においては、高低圧比は、圧縮機１内の冷凍機油を可動部に給油する差圧の指標であり、制御装置９は、最短運転時間と最低運転周波数とに基づいて圧縮機１の駆動を制御することで、圧縮機１内の冷凍機油を可動部に給油するのに必要な差圧を生じさせるようにしたので、圧縮機１に対する負荷が低い場合で暖房運転をするときであっても、圧縮機１の吐出圧力（高圧）と吸込圧力（低圧）の圧力比を考慮した制御をすることができる。特に、圧力比としての高低圧比が２未満であっても、上記のような制御をすることで高低圧比を２以上とすることができる。ここでいう２という値は、上記で説明したように、差圧給油方式の圧縮機１において、可動部等の接触面への潤滑油の給油に必要な高低圧比のことである。そのため、そのような条件を満たす高低圧比であれば、差圧給油方式の圧縮機１においては、圧縮機１の各摺動部分の接触面に対して、冷凍機油の給油を十分に行うことができる。よって、圧縮機１の各摺動部分において、摩擦や摩耗を軽減することができ、機械損失を小さくすることができる。すなわち、圧縮機１に対して低負荷となる空気条件であっても、設定温度にかかわらず、圧縮機１の圧力比を考慮した圧縮機１の制御を行うことができる。

１圧縮機、２四方弁、３室外熱交換器二相管温度センサ、４室外熱交換器、５電動膨張弁、６室内熱交換器二相管温度センサ、７室内熱交換器、８アキュムレータ、９制御装置、１０記憶装置。

Claims

圧縮機、凝縮器、減圧手段、及び蒸発器を冷媒配管で順次接続した冷媒回路を備えた空気調和機であって、
前記圧縮機の運転継続時間が予め設定した最短運転時間より長く、前記圧縮機の運転周波数が予め設定した最低運転周波数より高くなるように、前記圧縮機の駆動を制御する制御装置と、
室内の設定温度を設定する設定装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記設定温度が温度閾値未満の場合、前記最短運転時間と前記最低運転周波数を増加させ、
前記設定温度が温度閾値以上、かつ、前記圧縮機の吐出圧力と前記圧縮機の吸込圧力との圧力比である高低圧比が圧力閾値未満の場合、前記最低運転周波数を増加させる
ことを特徴とする空気調和機。
前記制御装置は、
前記最短運転時間と前記最低運転周波数とに基づいて前記圧縮機の駆動を制御することで、前記圧縮機の吐出温度と、前記凝縮器の凝縮温度との差分を、前記圧縮機への冷媒液戻りを抑制するのに必要な温度以上とする
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記高低圧比は、前記圧縮機内の冷凍機油を可動部に給油する差圧の指標であり、
前記制御装置は、
前記最短運転時間と前記最低運転周波数とに基づいて前記圧縮機の駆動を制御することで、前記圧縮機内の冷凍機油を可動部に給油するのに必要な差圧を生じさせる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。