JP6135097B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機で冷媒の圧縮を行う冷凍装置に関する。

従来から、室内と室外との間で熱を移送する空気調和機として、室内に配置される利用側熱交換器と室外に配置される熱源側熱交換器とを備える空気調和機がある。この空気調和機において、熱の移送を行うために、利用側熱交換器と熱源側熱交換器のうちの一方が放熱器になり、他方が蒸発器になる。例えば、このような空気調和機では、利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間で冷媒を循環させて熱を移送するため、冷媒を圧縮する圧縮機と利用側熱交換器及び熱源側熱交換器（放熱器及び蒸発器）とを用いて冷凍装置が構成されるのが一般的である。

この種の冷凍装置では、圧縮機停止中のクランクケース内の圧力が一定の条件下において潤滑油の温度（以下、油温という）が低いと、クランクケース内の潤滑油に冷媒の溶け込む割合が大きくなる。圧縮機の長期間の運転休止や冷媒の温度（外気の温度）変化などの条件が重なると、いわゆる寝込みと呼ばれる現象が生じて圧縮機内の潤滑油中に多くの冷媒が溶け込む。潤滑油中に冷媒が寝込むと、例えば潤滑油の粘度が低下して潤滑油の性能が低下する。

そこで、従来から圧縮機内における冷媒の寝込みを防止するため、クランクケースにヒータを取り付けて圧縮機が停止しているときにも、圧縮機を温めて冷媒が寝込まないようにする対策が採られている。また、欠相通電によるモータ巻き線加熱方法によって圧縮機内の潤滑油が温められる場合もある。

しかし、圧縮機を温めるためにヒータに通電すると一定の電力（待機電力）を消費してしまい、冷凍装置で消費される電力量が増加するという問題を生じる。

このような圧縮機の待機電力を削減するために、例えば特許文献１（特開２００１-７３９５２号公報）や特許文献２（特許第４１１１２４６号公報）には、冷媒温度や外気温に基づいて圧縮機のヒータの加熱が不要な時期を判断し、ヒータを制御して待機電力を削減する技術が記載されている。

特許文献１や特許文献２の技術では待機電力が削減できるものの、ヒータによる加熱の不要な期間を積極的につくり出しているわけではないため、待機電力の削減には限りがある。

本発明の課題は、圧縮機内の潤滑油について適切な油濃度又は油粘度の維持が容易でかつ待機電力を削減できる冷凍装置を提供することである。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機と、冷凍回路の圧縮機の後段に設置されている放熱器と、冷凍回路の放熱器と圧縮機の間に設置されている蒸発器と、圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管と、圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管と、高圧配管から低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管と、バイパス管に設けられている開閉機構と、圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータと、を備え、開閉機構は、圧縮機の停止時にバイパス管を開通させる第１状態とバイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、圧縮機加熱用ヒータは、開閉機構の第１状態のときに圧縮機の加熱を停止するものである。

第１観点の冷凍装置によれば、開閉機構を第１状態にして圧縮機の停止時にバイパス管によって圧縮機を均圧することができるので、開閉機構の第１状態のときに圧縮機加熱用ヒータを止めても、圧縮機内の圧力が低圧化しかつ油温が高い状態がバイパス管を設けない場合に比べて長く続くので、冷媒の蒸発が促進されて油濃度を上昇させることができる。

また、本発明の第１観点に係る冷凍装置は、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、圧縮機のドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差が第１所定圧力差より小さくなったときに圧縮機の加熱を再開する。

また、第１観点の冷凍装置によれば、圧縮機のドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差によって圧縮機加熱用ヒータの加熱再開のタイミングを判断することができ、加熱再開のタイミングを容易に判断できる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機と、冷凍回路の圧縮機の後段に設置されている放熱器と、冷凍回路の放熱器と圧縮機の間に設置されている蒸発器と、圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管と、圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管と、高圧配管から低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管と、バイパス管に設けられている開閉機構と、圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータと、を備え、開閉機構は、圧縮機の停止時にバイパス管を開通させる第１状態とバイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、圧縮機加熱用ヒータは、開閉機構の第１状態のときに圧縮機の加熱を停止するものである。

第２観点の冷凍装置によれば、開閉機構を第１状態にして圧縮機の停止時にバイパス管によって圧縮機を均圧することができるので、開閉機構の第１状態のときに圧縮機加熱用ヒータを止めても、圧縮機内の圧力が低圧化しかつ油温が高い状態がバイパス管を設けない場合に比べて長く続くので、冷媒の蒸発が促進されて油濃度を上昇させることができる。

また、本発明の第２観点に係る冷凍装置は、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、ドーム内圧を換算して得られる飽和温度と外気温及び室内温度のうちの低い温度との差が所定温度差を下回ったときに圧縮機の加熱を再開する。

また、第２観点の冷凍装置によれば、均圧後にドーム内圧力が外気温又は室内温度のうちの低い温度に相当する飽和圧力に達するまでオフ状態を続けることができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第２観点の冷凍装置であって、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、ドーム内圧を換算して得られる飽和温度と外気温及び室内温度のうちの低い温度との差が所定温度差を下回りかつその状態が第１所定時間以上続いたときに圧縮機の加熱を再開する。

第３観点の冷凍装置によれば、均圧に至る前に上述の飽和圧力が一時的に下がるようなことがあっても適切な時期に加熱を再開することができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機と、冷凍回路の圧縮機の後段に設置されている放熱器と、冷凍回路の放熱器と圧縮機の間に設置されている蒸発器と、圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管と、圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管と、高圧配管から低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管と、バイパス管に設けられている開閉機構と、圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータと、を備え、開閉機構は、圧縮機の停止時にバイパス管を開通させる第１状態とバイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、圧縮機加熱用ヒータは、開閉機構の第１状態のときに圧縮機の加熱を停止するものである。

第４観点の冷凍装置によれば、開閉機構を第１状態にして圧縮機の停止時にバイパス管によって圧縮機を均圧することができるので、開閉機構の第１状態のときに圧縮機加熱用ヒータを止めても、圧縮機内の圧力が低圧化しかつ油温が高い状態がバイパス管を設けない場合に比べて長く続くので、冷媒の蒸発が促進されて油濃度を上昇させることができる。

また、本発明の第４観点に係る冷凍装置は、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、圧縮機の停止後に第２所定時間が経過したときに圧縮機の加熱を再開する。

また、第４観点の冷凍装置によれば、時間経過によって圧縮機加熱用ヒータの加熱再開のタイミングを判断することができるので、確実に加熱を再開させることができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機と、冷凍回路の圧縮機の後段に設置されている放熱器と、冷凍回路の放熱器と圧縮機の間に設置されている蒸発器と、圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管と、圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管と、高圧配管から低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管と、バイパス管に設けられている開閉機構と、圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータと、を備え、開閉機構は、圧縮機の停止時にバイパス管を開通させる第１状態とバイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、圧縮機加熱用ヒータは、開閉機構の第１状態のときに圧縮機の加熱を停止するものである。

第５観点の冷凍装置によれば、開閉機構を第１状態にして圧縮機の停止時にバイパス管によって圧縮機を均圧することができるので、開閉機構の第１状態のときに圧縮機加熱用ヒータを止めても、圧縮機内の圧力が低圧化しかつ油温が高い状態がバイパス管を設けない場合に比べて長く続くので、冷媒の蒸発が促進されて油濃度を上昇させることができる。

また、本発明の第５観点に係る冷凍装置は、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、油温オフセット値が第１目標オフセット値より大きくなったときに圧縮機の加熱を再開する。

また、第５観点の冷凍装置によれば、開閉機構の第１状態のときに、温度に関する情報も含めて圧縮機加熱用ヒータの加熱の再開が判断されるため再開の判断が正確になる。

本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第１観点かから第５観点のいずれかの冷凍装置であって、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、圧縮機のドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差が第２所定圧力差より小さくなったとき又は圧縮機のドーム内圧力と吐出側圧力との圧力差が第３所定圧力差より大きくなったときに圧縮機の加熱を停止する。

第６観点の冷凍装置によれば、油濃度又は油粘度が低下する区間で生じる圧力差よりも小さい第２所定圧力差を用い、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差が第２所定圧力差より小さくなったとき又は圧縮機のドーム内圧力と吐出側圧力との圧力差が第３所定圧力差より小さくなったときに圧縮機の加熱を停止することで、油濃度又は油粘度が低下する区間に圧縮機加熱用ヒータの加熱を停止するのを避けることができる。

本発明の第７観点に係る冷凍装置は、第１観点から第５観点のいずれかの冷凍装置であって、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、圧縮機の停止後に第３所定時間が経過したときに圧縮機の加熱を停止する。

第７観点の冷凍装置によれば、圧縮機の停止後に第３所定時間が経過したときに圧縮機の加熱を停止することから、この第３所定時間を油濃度又は油粘度が低下する期間より長く設定することで、油濃度又は油粘度が低下する区間を避けて圧縮機加熱用ヒータをオフできる。

本発明の第８観点に係る冷凍装置は、第１観点から第５観点のいずれかの冷凍装置であって、圧縮機加熱用ヒータは、第１状態において、油温オフセット値が第２目標オフセット値より大きくなったときに圧縮機の加熱を停止する。

第８観点の冷凍装置によれば、油濃度又は油粘度が低下する区間の油温オフセット値よりも小さい第２目標オフセット値を設定することで、油濃度又は油粘度が低下する区間を避けて圧縮機加熱用ヒータをオフできる。

本発明の第１観点、第２観点、第４観点又は第５観点に係る冷凍装置では、圧縮機停止時でかつ開閉機構の第１状態のときに圧縮機加熱用ヒータをオフして圧縮機加熱用ヒータの電力消費を削減することができ、圧縮機内の潤滑油について適切な油濃度又は油粘度の維持が容易でかつ待機電力を削減できる冷凍装置を提供することができる。

また、本発明の第１観点に係る冷凍装置では、圧縮機加熱用ヒータの加熱を再開するタイミングを容易に判断できる。

また、本発明の第２観点に係る冷凍装置では、均圧後にドーム内圧力が外気温又は室内温度のうちの低い温度に相当する飽和圧力に達するまでの期間が長いときには待機電力の削減効果が大きくなる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、上述の飽和圧力を用いて圧縮機加熱用ヒータの再開のタイミングを判断する場合の動作の確実性を向上させることができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、時間経過によって確実に加熱を再開させることができ、高い信頼性を保ちながら待機電力を削減することができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置では、均圧から平衡圧力に達した後もしばらくは油温が高いので、圧力と油温の両方で判断した方が圧力のみで判断する場合に比べて長く加熱停止期間を確保することができる。

本発明の第６観点に係る冷凍装置では、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差又は圧縮機のドーム内圧力と吐出側圧力との圧力差を用いて油濃度又は油粘度が低下する区間を避けて圧縮機加熱用ヒータをオフでき、このような区間で圧縮機加熱用ヒータをオフすることによる不具合を防止することができる。

本発明の第７観点に係る冷凍装置では、圧縮機の停止後の第３所定時間が経過を用いて油濃度又は油粘度が低下する区間を避けて圧縮機加熱用ヒータをオフでき、油濃度又は油粘度が低下する区間で圧縮機加熱用ヒータをオフすることによる不具合を防止することができる。

本発明の第８観点に係る冷凍装置では、油温オフセット値を用いて油濃度又は油粘度が低下する区間を避けて圧縮機加熱用ヒータをオフでき、油濃度又は油粘度が低下する区間で圧縮機加熱用ヒータをオフすることによる不具合を防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和機の冷凍回路の回路図。 圧縮機の構成を説明するための部分破断斜視図。 制御装置のクランクケースヒータの制御を説明するフローチャート。 （ａ）圧縮機の停止後に電磁弁が開かれる前の圧力の状態を説明するための概念図、（ｂ）圧縮機の停止後に電磁弁が開かれた後の圧力の状態を説明するための概念図。 空気調和機の各部の冷媒の圧力及び油濃度の時間的変化を示すグラフ。 変形例４−１のクランクケースヒータの制御を説明するフローチャート。 変形例４−２のクランクケースヒータの制御を説明するフローチャート。 変形例４−３のクランクケースヒータの制御を説明するフローチャート。 空気調和機の各部の冷媒の圧力及び油濃度の時間的変化の他の例を示すグラフ。 ドーム内圧力から換算された飽和温度と気温の差を説明するためのグラフ。 第２実施形態に係るクランクケースヒータの制御を説明するためのフローチャート。 変形例７−１のクランクケースヒータの制御を説明するフローチャート。 変形例７−２のクランクケースヒータの制御を説明するフローチャート。 変形例４−２及び７−２のクランクケースヒータの制御を説明するフローチャート。 飽和温度と油温オフセット値との関係を示すグラフ。 冷媒の圧力と溶解度と混合液の温度との関係を示すグラフ。 油温オフセット値の設定についての説明のための模式図。 一実施形態に係る冷凍装置の効果について説明するためのグラフ。

〈第１実施形態〉
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。なお、本発明に係る冷凍装置の実施形態は、以下に説明する第１実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）冷凍装置の構成
（１−１）冷凍回路
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷凍装置が採用された空気調和機が備える冷凍回路の回路図である。空気調和機１０は、室内に設置される利用側ユニット２０と室外に設置される熱源側ユニット３０とを備える。利用側ユニット２０には、室内熱交換器２１と室内ファン２２とが配置されている。熱源側ユニット３０には、室外熱交換器３１と室外ファン３２と電動弁３３とアキュムレータ３４と四路切換弁３５と圧縮機４０とが配置されている。このように、圧縮機４０、四路切換弁３５、室内熱交換器２１、室外熱交換器３１、電動弁３３及びアキュムレータ３４が冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷凍回路１２が形成されている。

図１の空気調和機１０は、四路切換弁３５を備えており、この四路切換弁３５によって室内を冷房する冷房運転と室内を暖房する暖房運転の切換を行なうことができる。冷房運転の場合には、室内熱交換器２１が蒸発器として機能し、室外熱交換器３１が放熱器として機能する。暖房運転の場合には、逆に、室内熱交換器２１が放熱器として機能し、室外熱交換器３１が蒸発器として機能する。

この四路切換弁３５は、第１ポートから第４ポートまでの４つのポートを有している。四路切換弁３５の第１ポートには逆止弁３６を介して圧縮機４０の吐出管４２が接続され、第２ポートには室外熱交換器３１の一端が接続され、第３ポートには室内熱交換器２１の一端が接続され、第４ポートにはアキュムレータ３４の吸入管３４ａが接続されている。四路切換弁３５は、冷房時には第１ポートと第２ポートが接続されるとともに第３ポートと第４ポートが接続され、暖房時には第１ポートと第３ポートが接続されるとともに第２ポートと第４ポートが接続される。

空気調和機１０における四路切換弁３５以外の部分の利用側ユニット２０及び熱源側ユニット３０の各部の接続は、次のようになっている。すなわち、室外熱交換器３１の他端に電動弁３３の一端が接続され、電動弁３３の他端に室内熱交換器２１の他端が接続され、アキュムレータ３４の吐出管は圧縮機４０の吸入管４３に接続されている。また、圧縮機４０の吐出管４２とアキュムレータ３４の吸入管３４ａとの間にバイパス管４７が接続され、バイパス管４７にはバイパス管４７を開閉する電磁弁４８が接続されている。

（１−２）圧縮機の構成
図２は、圧縮機４０の部分破断斜視図である。圧縮機４０には、円筒状のケーシング４１の側部に吐出管４２が取り付けられており、上部に吸入管４３が取り付けられている。吸入管４３の下方には、スクロール４４が設けられており、スクロール４４を駆動するモータ４５がスクロール４４の下方に設けられている。潤滑油７０は、円筒状のケーシング４１の底部４１ａに溜まるように構成されており、ケーシング４１の底部４１ａに巻付けられるようにクランクケースヒータ４６が取り付けられている。また、潤滑油７０が溜まる底部４１ａには、油温検出器６２が取り付けられている。

（１−３）制御装置及び計測機器
空気調和機１０は、また、図１に示されているように、空気調和機１０の動作の制御のための制御装置５０及び各種の計測機器を備えている。ここでは、計測機器について、圧縮機４０のクランクケースヒータ４６の制御に関連するものを示し、他の多くの計測機器については記載を省略している。制御装置５０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）５０ａ及びメモリ５０ｂなどを備えるマイクロコンピュータで構成される。

制御装置５０は、室内ファン２２のファンモータ２２ａ、室外ファン３２のファンモータ３２ａ、電動弁３３、四路切換弁３５、及び圧縮機４０のモータ４５及びクランクケースヒータ４６に接続されている。また、制御装置５０には、圧縮機４０の吸入管４３の圧力を測定する冷媒圧力検出器６１、圧縮機４０内の潤滑油７０の温度を検出する油温検出器６２、外気温を検出する外気温検出器６３、圧縮機４０の吐出管４２の圧力を測定する冷媒圧力検出器６４、室内熱交換器２１の温度を検出する熱交温度検出器６５及び室内温度を検出する室内温度検出器６６が接続されている。

（２）クランクヒータの制御
図３は、第１実施形態によるクランクケースヒータの制御の概要を示すフローチャートである。図３には、圧縮機４０が停止した後のクランクケースヒータ４６に関する制御の概要が示されている。まず、制御装置５０により圧縮機４０が停止される（ステップＳ１）。この時点では、クランクケースヒータ４６は、オン状態にある。圧縮機４０の停止は制御装置５０からの指示によって行われるために制御装置５０では圧縮機４０の停止を検知できるので、バイパス管４７を用いて圧縮機４０の均圧を行なうために、制御装置５０により電磁弁４８が開かれる（ステップＳ３）。この電磁弁４８が開かれることによって圧縮機４０の吐出管４２とアキュムレータ３４の吸入管３４ａの圧力が等しくなり、圧縮機４０の均圧が行なわれる。図４（ａ）には、圧縮機４０の停止後において、電磁弁４８が開かれる前の圧力の状態が示されており、図４（ｂ）には、電磁弁４８が開かれた後の圧力の状態が示されている。図４（ａ）と図４（ｂ）を比較して分かるように、電磁弁４８が開かれる前と後とで、逆止弁３６から室外熱交換器３１を通って電動弁３３に至るまでの配管内の冷媒の圧力は高圧を維持している。一方、圧縮機４０から逆止弁３６までの配管内の圧力は、電磁弁４８が開かれることにより、高圧から低圧に変化する。

このように、電磁弁４８が開かれた後に、制御装置５０によりクランクケースヒータ４６の電源がオフされる。そして、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰが第１所定圧力差Ｙよりも小さくなるか否かが制御装置５０によってモニターされる。ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差は、圧縮機４０の吐出管４２に取り付けられている冷媒圧力検出器６４の測定値から吸入管４３に取り付けられている冷媒圧力検出器６１の測定値を差し引くことによって求められる。この圧力差ΔＰが第１所定圧力差Ｙよりも小さくなったと制御装置５０において判断されると（ステップＳ４）、クランクケースヒータ４６が再びオンされる（ステップＳ５）。この圧力差ΔＰが第１所定圧力差Ｙよりも小さくなっていないと判断されると（ステップＳ４）、クランクケースヒータ４６がオフの状態を継続して、圧力差ΔＰのモニターが続けられる。

なお、電磁弁４８は、圧縮機４０の運転が再開されるときには閉じられる。

（３）特徴
（３−１）
以上説明したように、第１実施形態の冷凍回路１２において、外気温が低くなることに起因する潤滑油への冷媒の溶け込みを抑制するのは暖房運転が行なわれているときであり、圧縮機４０の後段に設置されている室内熱交換器２１が放熱器として機能し、室内熱交換器２１と圧縮機４０との間に設置されている室外熱交換器３１が蒸発器として機能しているときである。このような冷凍回路１２において圧縮機４０が停止されるとき、電磁弁４８（開閉機構の一例）が開放されている（第１状態の一例）と、バイパス管４７によって圧縮機４０の吐出管４２（高圧配管の一例）と吸入管４３（低圧配管の一例）とを通じさせて圧縮機４０を均圧することができる。

電磁弁４８を開けて圧縮機４０の停止時にバイパス管４７によって圧縮機４０を均圧することができるので、電磁弁４８を開けているときにクランクケースヒータ４６（圧縮機加熱用ヒータの一例）を止めても、圧縮機４０内の圧力が低圧化して冷媒の蒸発が促進されて油濃度を上昇させ、圧縮機４０内の潤滑油について適切な油濃度又は油粘度の維持ができる。

この点について図５を用いて説明する。図５において、曲線φ１は、圧縮機４０の吸入管４３の冷媒の圧力を示しており、曲線φ２は圧縮機４０の吐出管４２の冷媒の圧力を示しており、曲線φ３は、逆止弁３６以降の配管の圧力を示しており、曲線φ４は、油濃度を示している。

図５の経過時間ｔｍ０の時点で圧縮機４０が停止する。曲線φ１を見ると、圧縮機４０の停止にともなって、吸入管４３の圧力には、多少の圧力変動が発生しているが、低い圧力で安定していることが分かる。一方、曲線φ３を見ると、圧縮機４０の停止にともなって、逆止弁３６以降の冷媒の圧力が徐々に低下して、例えば２時間とか３時間とか比較的長い時間を経過すると、一定の圧力に収束している。これは、圧縮機４０の停止から十分な時間が経過すると、冷凍回路１２全体が一定の圧力に収束するからである。

曲線φ１及び曲線φ３と比較して、曲線φ２を見ると、経過時間ｔｍ０の時点では吸入管４３の圧力よりも高いが、曲線φ３に比べて急激に曲線φ１に近づいていることが分かる。これは、圧縮機４０の停止にともなって電磁弁４８が開放され（ステップＳ２）、バイパス管４７によって圧縮機４０の均圧が始まるからである。

空気調和機１０のこのような動作にともなって、油濃度は、曲線φ４に示されているように、経過時間ｔｍ０から少しの期間低下し、経過時間ｔｍ１から上昇を始める。そして、圧縮機４０の均圧が進むにつれて油濃度も上昇を続け、圧縮機４０の停止から十分な時間の経過にともなって一定の値に収束する。なお、図５に示されている曲線φ４は、クランクケースヒータ４６をオフに下状態で測定されている。

曲線φ４に示されているように、バイパス管４７による均圧にともなって圧縮機４０内の油濃度が急激に上昇するため、クランクケースヒータ４６をオフしていても必要な油濃度を確保することができる。このようにバイパス管４７を設けると、圧縮機４０内の圧力が低圧化しかつ油温が高い状態をバイパス管４７を設けない場合に比べて長く続かせることができるので、冷媒の蒸発が促進されて油濃度を上昇させることができ、圧縮機４０内の潤滑油について適切な油濃度又は油粘度の維持が容易になりかつ待機電力を削減できる。

（３−２）
上述のように、バイパス管４７よりも下流に備えられた逆止弁３６により、圧縮機４０を均圧する際に室外熱交換器３１からバイパス管４７へ逆流するのを防ぐことができる。その結果、図５に示されているように圧縮機４０の停止持に急激に圧縮機４０内の圧力を低下させることができるので、圧縮機内の圧力が低圧化しかつ油温が高い状態をさらに長く続かせることができる。

（３−３）
クランクケースヒータ４６がオフされてから（ステップＳ３）、そのままクランクケースヒータ４６をオフした状態を続けると、長時間経過するとまた寝込みが発生して、潤滑油中に多くの冷媒が溶け込む。このような状態を防ぐためには、適当な時期に再びクランクケースヒータ４６をオンすることが好ましい。上記第１実施形態では、クランクケースヒータ４６は、圧縮機４０の停止時に電磁弁４８が開いている状態において、圧縮機４０のドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰが第１所定圧力差Ｙより小さくなったときに圧縮機４０の加熱を再開するように構成されている。このように、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによってクランクケースヒータ４６の加熱再開のタイミングを判断すると、容易に加熱再開のタイミングが判断できる。

（４）変形例
（４−１）
上記第１実施形態では、空気調和機１０が圧縮機４０の停止後にクランクケースヒータ４６をオフして、再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングをドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによって判断している（ステップＳ４）。しかし、再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングは、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰに代えて、例えば、タイマーの時間経過によって判断することもできる。

図６は、図３のステップＳ４に代えて、タイマーによってクランクケースヒータ４６を再度オンするタイミングを判断するステップＳ４Ａを行なっているフローチャートである。従って、空気調和機１０が図６のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５で行なう動作は図３の同一符号のステップで行なっている動作と同じであるから、ここでは図６のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５の説明を省略する。

図６のステップＳ４Ａでは、制御装置５０において、圧縮機４０の停止（ステップＳ１）と同時にスタートするタイマーの計測値からクランクケースヒータ４６を再びオンするか否かを判断する。つまり、予め制御装置５０に設定されている第２所定時間ｔｄ２を、圧縮機４０の停止時にスタートしたタイマーの計測値が上回った時点でクランクケースヒータ４６を再びオンする（ステップＳ６）。第２所定時間ｔｄ２を、圧縮機４０の停止時にスタートしたタイマーの計測値が上回るまでは、クランクケースヒータ４６のオフ状態を維持する。このように、時間経過によってクランクケースヒータ４６の加熱再開のタイミングを判断することができると、時間経過によって確実に加熱を再開させることができ、高い信頼性を保ちながら待機電力を削減することができる。

（４−２）
上記第１実施形態では、空気調和機１０が圧縮機４０の停止後にクランクケースヒータ４６をオフして、再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングをドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによって判断している（ステップＳ４）。しかし、再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングは、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰに代えて、例えば、油温オフセット値（油温度Ｔoil−飽和ガス温度Ｔcg）によって判断することもできる。

図７は、図３のステップＳ４に代えて、油温オフセット値によってクランクケースヒータ４６を再度オンするタイミングを判断するステップＳ４Ｂを行なっているフローチャートである。従って、空気調和機１０が図６のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５で行なう動作は図３の同一符号のステップで行なっている動作と同じであるから、ここでは図６のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５の説明を省略する。

図７のステップＳ４Ｂでは、制御装置５０において、油温オフセット値からクランクケースヒータ４６を再びオンするか否かを判断する。つまり、圧縮機４０の停止後、油温オフセット値が予め制御装置５０に設定されている第１目標オフセット値ＳＨ１を下回った時点でクランクケースヒータ４６を再びオンする（ステップＳ６）。油温オフセット値が第１目標オフセット値ＳＨ１を下回るまでは、クランクケースヒータ４６のオフ状態を維持する。なお、油温オフセット値については、後ほど詳しく説明する。

圧縮機４０の停止時に、電磁弁４８が開いているときに、油温オフセット値（油温度Ｔoil−飽和ガス温度Ｔcg）からクランクケースヒータ４６を再びオンするか否かを制御装置５０が判断するため、温度に関する情報も含めてクランクケースヒータ４６の加熱の再開が判断され、再開の判断が正確になる。均圧から平衡圧力に達した後もしばらくは油温が高いので、圧力と油温の両方で判断した方が圧力のみで判断する場合に比べて長く加熱停止期間を確保することができる。

（４−３）
また、再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングは、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰに代えて、例えば、ドーム内圧力と外気温か室内温度のうちのいずれか低い温度（Ｔｘ）に相当する飽和圧力との関係、換言すればドーム内圧力を飽和温度（Ｔｒｅｆ）に変換して外気温か室内温度のうちのいずれか低い温度（Ｔｘ）とを比較すること（Ｔｒｅｆ-Ｔｘ）によって判断することもできる。

図８は、図３のステップＳ４に代えて、ドーム内圧力から変換された飽和温度（Ｔｒｅｆ）と上述の温度（Ｔｘ）とを比較することによってクランクケースヒータ４６を再度オンするタイミングを判断するステップＳ４Ｃを行なっているフローチャートである。従って、空気調和機１０が図８のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５で行なう動作は図３の同一符号のステップで行なっている動作と同じであるから、ここでは図６のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５の説明を省略する。

図８のステップＳ４Ｃでは、制御装置５０において、｜Ｔｒｅｆ−Ｔｘ｜の値からクランクケースヒータ４６を再びオンするか否かを判断する。つまり、圧縮機４０の停止後、ドーム内圧力から変換された飽和温度（Ｔｒｅｆ）と上述の温度（Ｔｘ）との差が予め制御装置５０に設定されている温度差Ｔｄを下回った時点よりその状態がｔｄ１以上継続されればクランクケースヒータ４６を再びオンする（ステップＳ５）。油温オフセット値が第１目標オフセット値ＳＨ１を下回るまでは、クランクケースヒータ４６のオフ状態を維持する。

例えば、停止時の制御の方法によっては、図９に示されているような挙動を示すことがある。図９に示されているように、圧縮機４０の吸入側圧力が大きく下がるような場合には、均圧した経過時間ｔｍ２の圧力はまだ十分低く、それ以降も吸入管４３の圧力を示す曲線φ１と吐出管４３の圧力を示す曲線φ２は上昇して、最終的に外気温相当の圧力に落ち着く（経過時間ｔｍ３）。ステップＳ４Ｃの判断を行なうことにより、この経過時間ｔｍ２から経過時間ｔｍ３までの間もクランクケースヒータ４６をオフさせておくことができ、待機電力の削減効果が向上する。

なお、（Ｔｒｅｆ−Ｔｘ）の値が示す曲線としては、図１０に示されている曲線φ５，φ６が典型的な例である。曲線φ５では、一方の温度（Ｔｒｅｆ）が他方の温度（Ｔｘ）に徐々に近づいていくため一方の温度が他方の温度より大きい状態から逆転して一方の温度が他方の温度より小さい状態になるということがない。そのため、｜Ｔｒｅｆ−Ｔｘ｜が温度差Ｔｄを下回った時点でクランクケースヒータ４６をオンしても十分に待機電力の削減効果が向上する。しかし、曲線φ６のように、均圧する前に一度飽和温度（Ｔｒｅｆ）が温度Ｔｘを下回るので（経過時間ｔｍ４）、このときにクランクケースヒータ４６がオンすることを避ける必要が生じる。このような場合には、経過時間ｔｍ４の近傍で｜Ｔｒｅｆ−Ｔｘ｜＜Ｔｄとなっている時間が短いことから、その時間よりも長い第１所定時間ｔｄ１以上｜Ｔｒｅｆ−Ｔｘ｜＜Ｔｄになっている状態が続けばクランクケースヒータ４６をオンしてやればよい。

〈第２実施形態〉
（５）空気調和機の構成とクランクヒータの制御
上記第１実施形態では、図３のフローチャートに示されているように、制御装置５０において、圧縮機４０の停止のみを条件に、電磁弁４８を開く圧縮機４０の均圧動作を行なうように構成されている。

しかし、図５の曲線φ４を見ると、圧縮機４０を停止した経過時間ｔｍ０から経過時間ｔｍ１にかけて油濃度が低下する傾向が見られる。このような油濃度低下の傾向がないか、又は低下傾向があったとしても小さい場合には、第１実施形態のような制御を制御装置５０が行なっていても問題が生じることはない。

このような傾向が顕著な場合には、以下に説明する第２実施形態による制御装置５０の制御を適用することが好ましい。制御装置５０における制御以外は、第１実施形態の空気調和機１０と構成が同じであるので、第２実施形態による空気調和機１０の構成についての説明を省略する。

図１１は、第２実施形態によるクランクケースヒータに関する制御の概要を示すフローチャートである。まず、制御装置５０により圧縮機４０が停止される（ステップＳ１１）。圧縮機４０が停止されると、クランクケースヒータ４６がオン状態を維持するように指示する（ステップＳ１２）。圧縮機４０の停止は制御装置５０からの指示によって行われるために制御装置５０では圧縮機４０の停止を検知できるので、バイパス管４７を用いて圧縮機４０の均圧を行なうために、制御装置５０により電磁弁４８が開かれる（ステップＳ１３）。この電磁弁４８が開かれることによって圧縮機４０の吐出管４２とアキュムレータ３４の吸入管３４ａの圧力が等しくなり、圧縮機４０の均圧が行なわれる。

圧縮機４０の均圧が行なわれた直後に図５の曲線φ４の油濃度の下降が大きくなる空気調和機１０のクランクケースヒータ４６をオフするか否かの判断が行なわれる（ステップＳ１４）。具体的には、ステップＳ１４において、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰが第２所定圧力差Ｘよりも小さくなるか否かが制御装置５０によって判断される。圧力差ΔＰの求め方は第１実施形態のステップＳ４と同様である。

圧縮機４０が停止して電磁弁４８が開かれているという条件の下で、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰが第２所定圧力差Ｘよりも小さくなるまで制御装置５０によってモニターされる。そして、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰが第２所定圧力差Ｘよりも小さくなると、制御装置５０によりクランクケースヒータ４６の電源がオフされる（ステップＳ１５）。

電磁弁４８が開かれた後に、制御装置５０によりクランクケースヒータ４６の電源がオフされると（ステップＳ１５），次に、再度クランクケースヒータをオンするか否かが判断される（ステップＳ１６）。第１所定圧力差Ｙよりも圧力差ΔＰが小さくなると（ステップＳ１６）、クランクケースヒータ４６の電源が再びオンされる（ステップＳ１７）。この圧力差ΔＰが第１所定圧力差Ｙよりも小さくなっていないと判断されると（ステップＳ１６）、クランクケースヒータ４６がオフの状態を継続して、圧力差ΔＰのモニターが続けられる。これら、第２実施形態のステップＳ１６及びステップＳ１７での動作は、第１実施形態のステップＳ４及びステップＳ５の動作と同じである。なお、電磁弁４８は、圧縮機４０の運転が再開されるときには閉じられる。

（６）特徴
（６−１）
以上説明したように、クランクケースヒータ４６（圧縮機加熱用ヒータの一例）は、圧縮機４０が停止して電磁弁４８が開いているとき（第１状態の一例）において、圧縮機４０のドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰが第２所定圧力差Ｘより小さくなったときに圧縮機４０の加熱を停止する。例えば、図５における経過時間ｔｍ１よりも時間が経過してドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰが経過時間ｔｍ１の圧力差ΔＰよりも小さくなった時点でクランクケースヒータ４６をオフすることができる。図５において、圧縮機４０が停止する経過時間ｔｍ０から経過時間ｔｍ１までは油濃度が低下しているが、このような油濃度又は油粘度が低下する区間で生じる圧力差よりも小さい第２所定圧力差Ｘを用いることで、油濃度又は油粘度が低下する区間にクランクケースヒータ４６の加熱停止を避けることができる。油濃度又は油粘度が低下する区間（例えば図５の経過時間ｔｍ０から経過時間ｔｍ１の区間）を避けてクランクケースヒータ４６をオフでき、このような区間でクランクケースヒータ４６をオフすることによる不具合の発生を未然に防止することができる。

（７）変形例
（７−１）
上記第２実施形態では、空気調和機１０が圧縮機４０の停止後にクランクケースヒータ４６をオフするタイミングをドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによって判断している（ステップＳ１４）、しかし、この判断は、圧縮機４０のドーム内圧力と吐出側圧力との圧力差によって行なってもよい。図１に示されている空気調和機１０では、逆止弁３６が取り付けられているので、この吐出側圧力は、逆止弁３６よりも下流側の圧力になる。この場合、圧縮機４０のドーム内圧力と吐出側圧力が第３所定圧力差よりも大きくなるまでクランクケースヒータ４６をオンしておく。このように、ドーム内圧力と吐出側圧力との圧力差によって判断する場合には、例えば、逆止弁３６よりも下流側に圧力計をさらに設けるか、逆止弁３６の両端に微差圧計を取り付ければよい。

（７−２）
上記第２実施形態では、空気調和機１０が圧縮機４０の停止後にクランクケースヒータ４６をオフするタイミングをドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによって判断し（ステップＳ１４）、再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングもドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによって判断している（ステップＳ１６）。しかし、圧縮機４０の停止後クランクケースヒータ４６をオフするタイミング及び再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングは、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰに代えて、例えば、タイマーの時間経過によって判断することもできる。

図１２は、図１１のステップＳ１４に代えてタイマーによってクランクケースヒータ４６をオフするタイミングを判断するステップＳ１４Ａを行い、及び図１１のステップＳ１６に代えてタイマーによってクランクケースヒータ４６を再度オンするタイミングを判断するステップＳ１６Ａを行なっているフローチャートである。従って、空気調和機１０が図１２のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７で行なう動作は図１１の同一符号のステップで行なっている動作と同じであるから、ここでは図１２のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７の説明を省略する。

図１２のステップＳ１４Ａでは、制御装置５０において、圧縮機４０の停止（ステップＳ１１）と同時にスタートするタイマーの計測値からクランクケースヒータ４６をオフするか否かを判断する。つまり、予め制御装置５０に設定されている第３所定時間ｔｄ３を、圧縮機４０の停止時にスタートしたタイマーの計測値が上回った時点でクランクケースヒータ４６をオフする（ステップＳ１５）。第３所定時間ｔｄ３を、圧縮機４０の停止時にスタートしたタイマーの計測値が上回るまでは、クランクケースヒータ４６のオン状態を維持する。このように、時間経過によってクランクケースヒータ４６のオフのタイミングを判断することができると、圧縮機４０の停止後に第３所定時間ｔｄ３が経過したときに圧縮機４０の加熱を停止すると油濃度又は油粘度が低下する期間（ｔｍ０からｔｍ１）より長く設定されているので、油濃度又は油粘度が低下する区間の間はクランクケースヒータ４６をオンしておくことができる。油濃度又は油粘度が低下する区間（ｔｍ０からｔｍ１）を避けてクランクケースヒータ４６をオフでき、このような区間でクランクケースヒータ４６をオフすることにより不具合が発生するのを未然に防止することができる。

図１２のステップＳ１６Ａでは、制御装置５０において、圧縮機４０の停止（ステップＳ１１）と同時にスタートするタイマーの計測値からクランクケースヒータ４６を再びオンするか否かを判断する。つまり、予め制御装置５０に設定されている第２所定時間ｔｄ２を、圧縮機４０の停止時にスタートしたタイマーの計測値が上回った時点でクランクケースヒータ４６を再びオンする（ステップＳ１７）。第２所定時間ｔｄ２を、圧縮機４０の停止時にスタートしたタイマーの計測値が上回るまでは、クランクケースヒータ４６のオフ状態を維持する（ステップＳ１６Ａ）。この第２所定時間ｔｄ２の値は、予め行なわれる試験などに基づいて決定される。時間経過によってクランクケースヒータ４６の加熱再開のタイミングを判断することができるので、確実に加熱を再開させることができる。

（７−３）
上記第２実施形態では、空気調和機１０が圧縮機４０の停止後にクランクケースヒータ４６をオフするタイミングをドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによって判断し（ステップＳ１４）、再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングもドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰによって判断している（ステップＳ１６）。しかし、圧縮機４０の停止後にクランクケースヒータ４６をオフするタイミング及び再びクランクケースヒータ４６をオンするタイミングは、ドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差ΔＰに代えて、例えば、油温オフセット値（油温度Ｔoil−飽和ガス温度Ｔcg）によって判断することもできる。

図１３は、図１１のステップＳ１４に代えて、油温オフセット値によってクランクケースヒータ４６を再度オンするタイミングを判断するステップＳ１４Ｂを行なっているフローチャートである。従って、空気調和機１０が図１３のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７で行なう動作は図１１の同一符号のステップで行なっている動作と同じであるから、ここでは図１３のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７の説明を省略する。

図１３のステップＳ１４Ｂでは、制御装置５０において、圧縮機４０の停止（ステップＳ１１）の後、油温オフセット値からクランクケースヒータ４６をオフするか否かを判断する。つまり、圧縮機４０の停止後、油温オフセット値が予め制御装置５０に設定されている第２目標オフセット値ＳＨ２を上回った時点でクランクケースヒータ４６をオフする（ステップＳ１５）。油温オフセット値が第２目標オフセット値ＳＨ２を下回るまでは、クランクケースヒータ４６のオン状態を維持する。

圧縮機４０の停止時に、制御装置５０は、電磁弁４８が開いているときに、圧縮機加熱用ヒータは、油温オフセット値が第２目標オフセット値ＳＨ２より大きくなったときにクランクケースヒータ４６をオフし、圧縮機４０の加熱を停止する。

油濃度又は油粘度が低下する区間の油温オフセット値よりも小さい第２目標オフセット値ＳＨ２を設定することで、油濃度又は油粘度が低下する区間（ｔｍ０からｔｍ１）を避けてクランクケースヒータ４６をオフできる。油温オフセット値を用いて油濃度又は油粘度が低下する区間を避けてクランクケースヒータ４６をオフでき、このような区間でクランクケースヒータ４６をオフすることにより不具合が発生するのを未然に防止することができる。

図１３のステップＳ１６Ｂでは、制御装置５０において、制御装置５０において、油温オフセット値からクランクケースヒータ４６を再びオンするか否かを判断する。つまり、圧縮機４０の停止後、油温オフセット値が予め制御装置５０に設定されている第１目標オフセット値ＳＨ１を下回った時点でクランクケースヒータ４６を再びオンする（ステップＳ１７）。油温オフセット値が第１目標オフセット値ＳＨ１を下回るまでは、クランクケースヒータ４６のオフ状態を維持する（ステップＳ１６Ｂ）。

圧縮機４０の停止時に、電磁弁４８が開いているときに、油温オフセット値からクランクケースヒータ４６を再びオンするか否かを制御装置５０が判断するため、温度に関する情報も含めてクランクケースヒータ４６の加熱の再開が判断され、バイパス管４７による均圧後に圧縮機４０の加熱を再開するまでの期間の判断をきめ細かく行える。バイパス管４７による均圧後に圧縮機の加熱を再開するまでの期間の判断をきめ細かく行えるので、待機電力の削減効果を十分に引き出すことができる。なお、油温オフセット値については、後ほど詳しく説明する。

（８）油温オフセット値を用いる一般的な制御
例えば、油温オフセット値を用いる制御装置５０による一般的なクランクケースヒータ４６の制御について図１４のフローチャートに沿って説明する。ここで、一般的なクランクケースヒータ４６の制御とは、上述の変形例４−２及び５−２の場合のような圧縮機４０の停止直後の制御以外の時点での制御である。この制御装置５０は、圧縮機４０のモータ４５を制御しているので、圧縮機４０の動作と停止の状態に関する情報を有している。制御装置５０は、圧縮機４０が停止している状態において、まず、冷媒圧力検出器６１の検出結果を受けて、圧縮機４０内の飽和ガス温度Ｔcgを算出する（ステップＳ２０）。冷媒の飽和ガス温度Ｔcgは、冷媒の圧力ＬＰが分かれば、従来からよく知られた方法を用いて、冷媒の圧力と飽和温度との関係から簡単に算出される。例えば、制御装置５０は、冷媒の圧力ＬＰと飽和ガス温度Ｔcgの関係を示す関係式ｆａを記憶しており、その関係式ｆａを用いて飽和ガス温度Ｔcgを算出する。

次に、制御装置５０は、ステップＳ２０で得られる飽和ガス温度Ｔcgに所定温度（以下油温オフセット値という）を加えて油温目標値Ｔ_soを算出する。油温オフセット値は、制御装置５０のメモリ５０ｂに記憶されているデータに基づいて決定される（ステップＳ２１）。

図１５は、飽和ガス温度Ｔcgと油温オフセット値との関係を示すグラフである。図１５に示されているグラフは、油濃度Ｃ_soによって異なったものになる。図１５には、油濃度Ｃ_soが６０％（冷媒濃度が４０％）の場合と油濃度Ｃ_soが７０％（冷媒濃度が３０％）の場合の２つのグラフが示されている。例えば、その空気調和機１０の冷凍装置の油濃度Ｃ_soが６０％に決められている場合、図１５の下側の６０％のデータを用い、それ以外のデータは用いない。ステップＳ２０で求まった飽和ガス温度Ｔcgが５℃であれば、点Ｐ１から油温オフセット値がＴos1℃に決まる。従って、油温目標値Ｔ_soは、５℃＋Ｔos1℃（飽和ガス温度Ｔcg＋油温オフセット値）に決まる。図１５に示されているグラフは、例えば簡単な２次式ｆｂで近似されており、制御装置５０は、油濃度Ｃ_soと飽和ガス温度Ｔcgの値から油温目標値Ｔ_soを計算する。式ｆｂ（Ｔcg）は、油濃度Ｃ_so毎にその式が用意されている。そして、油濃度Ｃ_soの値によって式を選択して、選択された式ｆｂ（Ｔ_r）を使って飽和ガス温度Ｔcgの値から油温目標値Ｔ_soが算出される。

制御装置５０は、油温検出器６２を用いて、圧縮機４０内の潤滑油７０の油温を検出する（ステップＳ２２）。油温検出器６２は、潤滑油７０の油温を直接検出するように設置されていてもよいが、ここではケーシング４１の底部４１ａに取り付けられている。なお、油温検出器６２の設置場所は、油溜まり周辺であれば例えば圧縮機４０の側部でもよい。そのため、制御装置５０は、油温検出器６２の検出結果を簡単な補正式ｆｃに代入して油温Ｔ_oを検出する。この補正式ｆｃは、例えば、油温検出器６２の検出結果と潤滑油７０の中に直接温度センサを入れて検出した値とについて行った実測などから定めることができる。

ステップＳ２３において、制御装置５０は、油温目標値Ｔ_soと油温Ｔ_oとを比較して、油温Ｔ_oが油温目標値Ｔ_soに達していなければステップＳ２４に進み、クランクケースヒータ４６をオンにしてステップＳ２０に戻る。もし、ステップＳ２３で、油温目標値Ｔ_soと油温Ｔ_oとを比較して、油温Ｔ_oが油温目標値Ｔ_soに達していれば、制御装置５０は、ステップＳ２５に進み、クランクケースヒータ４６をオフにしてステップＳ２０に戻る。

制御装置５０は、このような制御を行うことにより、圧縮機４０の停止時において、油温Ｔ_oが油温目標値Ｔ_soを満たすようにクランクケースヒータ４６を制御することができる。

（９）油温オフセット値
このように空気調和機１０の冷凍装置は、制御装置５０の制御によって、圧縮機４０の停止中に潤滑油７０の油温Ｔ_oが油温目標値Ｔ_soに達する状態を維持できるように構成されている。そして、油温目標値Ｔ_soは、飽和ガス温度Ｔcg＋油温オフセット値によって定まる。

この油温オフセット値は、油温目標値Ｔ_soが冷媒の圧力ＬＰにおける溶解平衡時の油濃度が所定の設定値になる潤滑油７０と冷媒の混合液の温度に設定されている。

この点について、図１６を用いて説明する。図１６は、平衡状態にある冷媒の圧力ＬＰと潤滑油７０と冷媒の混合液の温度（以下液温という）と冷媒の溶解度との関係を示すグラフである。図１６に示されている点Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，Ｐｓ４は、それぞれ図１５の点Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３，Ｐ４に対応する。

図１６のグラフにおいて、点Ｐｓ１は、溶解平衡時に圧力がα１、液温がβ１の状態で油濃度が６０％（冷媒の溶解度が４０％）になる点である。そして、図１７に示されているように、点Ｐｓ１の状態ＳＴ１でクランクケースヒータ４６をオンせずに放置すると、液温は、現在の液温β１から圧力α１で平衡状態ＳＴ２を保つ冷媒の飽和ガス温度Ｔcgα₁に変化する。このとき、冷媒はさらに潤滑油中に溶解して、油濃度は６０％から低下する。つまり、油濃度を６０％に保つには、液温をβ１に保てばよい。

従って、油温オフセット値は、（溶解平衡時に圧力がα１で油濃度が６０％になる液温）−（圧力α１の冷媒の飽和温度）、即ちβ１−Ｔ_rα₁で与えられる。

冷媒の飽和温度毎の油温オフセット値の決定の仕方を図１５及び図１６を用いて説明する。油濃度については、その所望の設定値が信頼性と待機電力削減の観点から冷凍装置毎に決定される。従って、油濃度が例えば６０％に設定される冷凍装置であれば、溶解度が４０％になる縦軸に平行な直線（以下４０％ラインという）と各曲線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…との関係を見ればよい。そうすると、４０％ラインが圧力α２の点Ｐｓ２で交わる溶解度曲線はＬ２であり、４０％ラインが圧力α３の点Ｐｓ３で交わる曲線はＬ３であり、４０％ラインが圧力α４の点Ｐｓ４で交わる曲線はＬ４である。一方、圧力α２で油温と飽和温度が等しくなる点Ｐ_th2を通る二点鎖線で示されている仮想の溶解度曲線の温度はＴ_rα₂になる。同様に、圧力α３の点Ｐ_th3を通る仮想の溶解度曲線の温度はＴ_rα₃になり、圧力α４の点Ｐ_th4を通る仮想の溶解度曲線の温度はＴ_rα₄になる。従って、圧力α２のときの油温オフセット値は、曲線Ｌ２の示す温度β２から温度Ｔ_rα₂を引いた値になる。同様に、油温オフセット値は、圧力α３のときは曲線Ｌ３の示す温度β３から温度Ｔ_rα₃を引いた値になり、圧力α４のときは曲線Ｌ４の示す温度β４から温度Ｔ_rα₄を引いた値になる。

以上説明したように、油温オフセット値は、圧縮機４０内の冷媒の圧力が決まれば一つに決まる値である。そして、油温オフセット値は、図１６のグラフが分かっていれば、予め求めておける値でもある。

このようにして図１６のグラフから求められる４つの飽和温度の油温オフセット値をプロットしたものが図１５に示されているグラフの点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４である。例えば、求められた各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…について最小二乗法などを適用して、各点の間を補完することで飽和温度と油温オフセット値との関係を示すグラフが完成する。図１５に示されているグラフの曲線を示す近似式が、データとして制御装置５０のメモリ５０ｂに記憶されている。

（１０）油温オフセット値を用いる一般的な制御の特徴
（１０−１）
以上説明したように、空気調和機１０の冷凍装置は、室内熱交換器２１（放熱器又は蒸発器）と室外熱交換器３１（蒸発器又は放熱器）と圧縮機４０とクランクケースヒータ４６と制御装置５０と冷媒圧力検出器６１と油温検出器６２を備えて構成されている。そして、制御装置５０は、圧縮機４０内の冷媒の飽和ガス温度Ｔcgに対して油温オフセット値（所定温度）を加えて得られる油温目標値Ｔ_soに圧縮機４０内の潤滑油の油温Ｔ_oが達するようにヒータを制御する。

従来の技術では、例えば、図１８に示されているように、高油濃度区間でもクランクケースヒータがオンすることがある。つまり、外気の温度がクランクケースヒータをオンさせなくてはならない低い状態から高くなっていくときには、クランクケースヒータをオンしなくてもよい程高い油濃度になっていても、外気の温度がオフになる条件まではその状況を維持するため油濃度に係わらずオンの状態を維持する場合がある。

一方、油温オフセット値を用いる制御装置５０では、油温目標値Ｔ_soは、油温オフセット値（所定温度）によって、圧縮機４０内の冷媒の圧力における溶解平衡時の油濃度が所定の設定値（例えば６０％）になる潤滑油７０と冷媒の混合液の温度（例えばβ１〜β４など）に設定されている。そのため、外気の温度によってヒータ制御が左右されずに制御装置５０が油濃度でクランクケースヒータ４６の制御を行うことができ、高油濃度区間でクランクケースヒータ４６をオンすることがなく、待機電力の削減を行うことができる。そして、制御装置５０は、一定の油濃度を維持させる油温になるようにクランクケースヒータ４６の制御を行うことができる。

油温オフセット値を用いてクランクケースヒータ４６の制御を行なう冷凍装置では、図１５に示されているように、クランクケースヒータ４６のオンオフによって潤滑油７０の温度と冷媒の圧力が変化しても、そこから求められる飽和ガス温度Ｔcgから図１５の曲線を表す同一の簡単な式を用いて油温オフセット値が求まる。つまり、制御装置５０は、溶解度曲線の情報を持たなくても済み、かつヒータ制御に伴う計算を簡略化することができる。また、潤滑油と冷媒の種類が変わって、新たに制御装置５０に保持させるための図１５に示されているようなデータを得なければならなくなっても、油濃度の所定の設定値（例えば６０％）についての飽和温度と油温オフセット値が分かればよいので、溶解度曲線をデータ化する必要がなく、設計工数も短縮される。また、上記実施形態ではオンオフ制御を行う場合について説明したが、本実施形態の空気調和機１０では、制御装置５０がクランクケースヒータ４６を制御するためのパラメータが温度だけであるため、比例制御などを使って油温目標値Ｔ_soに達するまでの時間を短縮させるような構成とすることも容易である。

（１０−２）
また、制御装置５０のメモリ５０ｂが記憶するデータも少なく、図１５に示されている飽和温度毎に油温オフセット値（所定温度）をデータとして保持していれば、制御装置５０における計算などに必要な記憶容量や計算負荷を省くことができる。それにより、制御装置５０におけるクランクケースヒータ４６の制御を高速に行なわせることができ、圧縮機４０の状況変化への応答が速くなる。

（１１）油温オフセット値を用いる一般的な制御の変形例
（１１−１）
上記変形例４−２及び５−２に記載の制御装置５０が保持する飽和温度と油温オフセット値の関係は、油濃度が６０％になる曲線を示すものではなく、所定の設定範囲、例えば６０〜６５％の間に入る曲線や直線で示されていてもよい。例えば、図１５の直線ＬＮは、油濃度の設定範囲６０〜６５％の間に入る直線である。直線ＬＮは、飽和温度が比較的低い側では、油濃度設定値が６５％の飽和温度と油温オフセット値の関係を示す曲線に近く、飽和温度が比較的高い側では、油濃度設定値が６０％の飽和温度と油温オフセット値の関係を示す曲線に近くなるように設定されている。

このような直線ＬＮを用いて制御装置５０が制御を行うと、油濃度の制御範囲に多少の幅（例えば６０〜６５％）ができるが、その範囲内での制御で十分である場合や他の理由から所定の設定範囲内で油濃度の設定値が変化するような設定をすることもできる。直線ＬＮを用いる場合には、飽和温度から比例計算で油温オフセット値が求まり、制御が簡単になる。

（１１−２）
上記変形例４−２及び５−２に記載の空気調和機１０では、油濃度を設定値として用いて、図１５に示されているように、油濃度が所定の設定範囲あるいは所定の設定値になる飽和温度と油温オフセット値の関係を求め、その関係を用いて制御装置５０がクランクケースヒータ４６を制御している。

しかし、飽和温度と油温オフセット値の関係を求める際の所定の設定範囲あるいは所定の設定値に用いるのは、油濃度の値ではなく、油粘度の値を用いてもよい。元々、油濃度を所定の設定範囲あるいは所定の設定値にすべく、クランクケースヒータ４６の制御を行うのは、油粘度が低下することを防ぐ目的があるので、直接その目的を達成することができるようなヒータ制御を行ってもよい。そのため、油粘度を用いる場合でも油濃度の場合と同様に油温オフセット値を定めることができる。

（１１−３）
上記変形例４−２及び５−２に記載の空気調和機１０では、油温検出器６２によって、圧縮機４０内の潤滑油７０の油温を検出する場合について説明したが、他の測定装置の検出結果から潤滑油７０の油温を推定するようにしてもよい。例えば、油温検出器６２の検出結果に対して、圧縮機４０の周辺の外気温や室内熱交換器２１の温度などを用いて補正を加えてさらに精度を高めるような推定を行ってもよい。あるいは、油温検出器６２を用いないで、潤滑油７０の油温を推定するためのパラメータに関する測定を行う他の計測器の計測結果から圧縮機４０内の潤滑油７０の油温を推定するようにしてもよい。

（１１−４）
上記変形例４−２及び５−２に記載の空気調和機１０では、制御装置５０は、クランクケースヒータ４６のオンオフ制御を行っているが、油温オフセット値の値に応じて加熱量を変化させるような制御を行ってもよい。例えば、圧縮機４０内の圧力変化が急峻な場合に油温オフセット値の値が負の値になることがある。そのような場合には、油温オフセット値が正の値をとる場合よりも加熱量を増加させるような変更を行ってもよい。

（１１−５）
上記変形例４−２及び５−２に記載の空気調和機１０では、冷媒圧力検出器６１を吸入管４３に取り付けて、吸入管４３の側で圧縮機４０内の冷媒の圧力を測定している。しかし、圧縮機４０内の冷媒の圧力を吸入管４３の側よりも吐出管４２の側の方がよりよく測定できる場合には、吐出管４２に冷媒圧力検出器６１を吸入管４３に取り付けて圧力を検出してもよい。

（１１−６）
上記変形例４−２及び５−２に記載の空気調和機１０では、飽和温度として飽和ガス温度を用いたが、飽和温度として飽和液温度を用いてもよい。

（１１−７）
上記変形例４−２及び５−２に記載の空気調和機１０では、潤滑油７０を温めるためにクランクケースヒータ４６を用いたが、潤滑油７０を温めるためのヒータはクランクケースヒータ４６に限られない。例えば潤滑油７０を温める方法として欠相通電によるモータ巻き線加熱方法を用いることもでき、この場合には潤滑油７０を温めるヒータとしてモータ巻き線が用いられる。この場合、制御装置５０は、ヒータの制御として、欠相通電によるモータ巻き線加熱のオンオフ制御を行う。

１０ 空気調和機
２１ 室内熱交換器
３１ 室外熱交換器
３６ 逆止弁
４０ 圧縮機
４２ 吐出管
４３ 吸入管
４６ クランクケースヒータ
４７ バイパス管
４８ 電磁弁
５０ 制御装置
６１ 冷媒圧力検出器
６２ 油温検出器
６４ 冷媒圧力検出器

特開２００１-７３９５２号公報 特許第４１１１２４６号公報

Claims (8)

1. 冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機（４０）と、
   前記冷凍回路の前記圧縮機の後段に設置されている放熱器（２１）と、
   前記冷凍回路の前記放熱器と前記圧縮機の間に設置されている蒸発器（３１）と、
   前記圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管（４２）と、
   前記圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管（４３）と、
   前記高圧配管から前記低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管（４７）と、
   前記バイパス管に設けられている開閉機構（４８）と、
   前記圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータ（４６）と、
   を備え、
   前記開閉機構は、前記圧縮機の停止時に前記バイパス管を開通させる第１状態と前記バイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、
   前記圧縮機加熱用ヒータは、前記開閉機構の前記第１状態のときに前記圧縮機の加熱を停止し、前記第１状態において、前記圧縮機のドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差が第１所定圧力差より小さくなったときに前記圧縮機の加熱を再開する、冷凍装置。
2. 冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機（４０）と、
   前記冷凍回路の前記圧縮機の後段に設置されている放熱器（２１）と、
   前記冷凍回路の前記放熱器と前記圧縮機の間に設置されている蒸発器（３１）と、
   前記圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管（４２）と、
   前記圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管（４３）と、
   前記高圧配管から前記低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管（４７）と、
   前記バイパス管に設けられている開閉機構（４８）と、
   前記圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータ（４６）と、
   を備え、
   前記開閉機構は、前記圧縮機の停止時に前記バイパス管を開通させる第１状態と前記バイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、
   前記圧縮機加熱用ヒータは、前記開閉機構の前記第１状態のときに前記圧縮機の加熱を停止し、前記第１状態において、前記ドーム内圧を換算して得られる飽和温度と外気温及び室内温度のうちの低い温度との差が所定温度差を下回ったときに前記圧縮機の加熱を再開する、冷凍装置。
3. 前記圧縮機加熱用ヒータは、前記飽和温度と外気温及び室内温度のうちの低い温度との差が前記所定温度差を下回りかつその状態が第１所定時間以上続いたときに前記圧縮機の加熱を再開する、
   請求項２に記載の冷凍装置。
4. 冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機（４０）と、
   前記冷凍回路の前記圧縮機の後段に設置されている放熱器（２１）と、
   前記冷凍回路の前記放熱器と前記圧縮機の間に設置されている蒸発器（３１）と、
   前記圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管（４２）と、
   前記圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管（４３）と、
   前記高圧配管から前記低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管（４７）と、
   前記バイパス管に設けられている開閉機構（４８）と、
   前記圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータ（４６）と、
   を備え、
   前記開閉機構は、前記圧縮機の停止時に前記バイパス管を開通させる第１状態と前記バイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、
   前記圧縮機加熱用ヒータは、前記開閉機構の前記第１状態のときに前記圧縮機の加熱を停止し、前記第１状態において、前記圧縮機の停止後に第２所定時間が経過したときに前記圧縮機の加熱を再開する、冷凍装置。
5. 冷凍回路に冷媒を循環させる圧縮機（４０）と、
   前記冷凍回路の前記圧縮機の後段に設置されている放熱器（２１）と、
   前記冷凍回路の前記放熱器と前記圧縮機の間に設置されている蒸発器（３１）と、
   前記圧縮機の吐出側に接続されている高圧配管（４２）と、
   前記圧縮機の吸入側に接続されている低圧配管（４３）と、
   前記高圧配管から前記低圧配管に冷媒をバイパスするバイパス管（４７）と、
   前記バイパス管に設けられている開閉機構（４８）と、
   前記圧縮機を加熱する圧縮機加熱用ヒータ（４６）と、
   を備え、
   前記開閉機構は、前記圧縮機の停止時に前記バイパス管を開通させる第１状態と前記バイパス管を閉鎖する第２状態を切り換えられるように構成され、
   前記圧縮機加熱用ヒータは、前記開閉機構の前記第１状態のときに前記圧縮機の加熱を停止し、前記第１状態において、油温オフセット値が第１目標オフセット値より小さくなったときに前記圧縮機の加熱を再開する、冷凍装置。
6. 前記圧縮機加熱用ヒータは、前記第１状態において、前記圧縮機のドーム内圧力と吸入側圧力との圧力差が第２所定圧力差より小さくなったとき又は前記圧縮機のドーム内圧力と吐出側圧力との圧力差が第３所定圧力差より大きくなったときに前記圧縮機の加熱を停止する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍装置。
7. 前記圧縮機加熱用ヒータは、前記第１状態において、前記圧縮機の停止後に第３所定時間が経過したときに前記圧縮機の加熱を停止する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍装置。
8. 前記圧縮機加熱用ヒータは、前記第１状態において、油温オフセット値が第２目標オフセット値より大きくなったときに前記圧縮機の加熱を停止する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍装置。

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