JPH01244245A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は冷凍装置に関するものであり、さらに詳しく
は、圧縮能力可変な圧縮機を有すると共に、その圧縮機
の起動時制御機能を有する冷凍装置に関するものである
。

（従来の技術） 近年インバータ制御装置による回転数可変形の圧縮機を
有する冷凍装置が経済性の高い装置として、空気調和機
等に多用されつつある。このような装置では、例えば空
調負荷つまり室内検出温度と設定温度との温度差に応じ
た回転数で圧縮機の駆動が行われるものであるが、起動
時には、上記温度差が大で、このときの負荷に応じる回
転数は最高回転数となるのが普通であり、停止状態から
この最高回転数へと短時間で回転数を上昇させていく際
には、圧縮機の安定性を…なうという問題がある。それ
は特にセパレート形空気調和機において外気温が低く、
したがって室外ユニット内の圧縮機も低い温度状態で起
動する場合に生じるもので、このとき圧縮機中の冷凍機
油の温度も低（、したがって潤滑が充分に行われない状
態であること、また低温油には冷媒が多量に溶は込んで
おり、この状態で回転数を急速上昇するとこの油中冷媒
の急速放出に伴うホーミング現象を生じ、この際に冷凍
機油も同時に持ち去られることとなって、圧縮機中の油
量が必要量以下に減少し、いわゆる油−ヒがりを生じて
潤滑に支障をきたすようになること等のためである。

そこで例えば特開昭６１−１１０８３４号公報には、起
動時に、圧縮機を低い回転数から段階的に増加させてい
く立上げ制御機能を有する空気調和機が示されている。

このように、回転数の急速上昇を抑えて始動することに
よって、冷凍機油の撹拌速度が抑えられることにより油
中冷媒の放出が徐々に行われ、したがって冷凍機油の吐
出量を小さなものとして浦トがりを防止しながら、充分
な潤滑性能が得られる油温まで上昇させる構成となされ
ている。

さらに上記の回転数を抑えた立上げ制御に加えて、圧縮
機の運転停止中にこの圧縮機を予熱する構成とすること
によって、上記の立−ヒげ時間を短くして、例えば暖房
運転における速暖性を向上することが可能となる。この
ために例えば三相モータとして構成される圧縮機電動機
に対して、二相のみに通電する、いわゆる欠相運転とす
ることによって回転動作を生じさせずにモータコイルで
発熱させ、これによって圧縮機を運転停止中に予熱して
おくと共に、この予熱の結果、起動後の圧縮機の初期回
転数を従来よりも高くし得ることによって、立上げ時間
を短くする構成が近年採用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら運転停止中に上記の欠相運転を常時行う構
成とする場合には、例えば運転停止期間が長期に渡るよ
うな場合における消費電力の累積が使用者にとって容認
し得るものとはならずに利用快適性を損なう結果となっ
たり、また上記の欠相運転中にはうなり音をわずかに生
じるために、これが利用者に不快感を誘うことによりブ
レーカが切られて装置への電源供給が断たれ、その後、
ブレーカと運転開始スイッチとが続けて作動操作された
ような場合に、上記の予熱運転を前堤とした立上げ制御
では例えば前記の油上がりを生じることとなって、圧縮
機の信頼性を充分には確保できないものとなる。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、使用者の利用快適性と圧縮機の信頼性とを向上し得
る冷凍装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこで第１図に示すように、この発明の第１請求項記載
の冷凍装置は、圧縮能力可変な圧縮機ｌををすると共に
、上記圧縮機１の運転停止時にこの圧縮機１を予熱する
加熱手段１０と、上記圧縮機１の起動時、この圧縮機１
を設定能力よりも低い第１圧縮能力で所定時間の駆動を
行い、その後、上記設定能力での駆動を行うべく制御す
る圧縮機制御手段１１とを設けて成る冷凍装置であって
、さらに上記加熱手段１０による予熱運転を解除するた
めの解除スイッチ５を設けると共に、上記予熱運転の解
除がなされているときに、上記圧縮機１の起動時、上記
圧縮機制御手段１１による制御の前に、上記第１圧縮能
力よりも低い第２圧縮能力で上記圧縮機１を一定時間運
転すべく制御する補助運転制御手段１２を設けている。

また第２請求項記載の冷凍装置は、上記第１請求項記載
の装置において、上記圧縮機ｌの温度状態を検出する温
度検出手段１６をさらに設けると共に、その検出温度が
基準温度を超えているときには、上記補助運転制御手段
１２による運転を抑止する高温時規制手段１７を設けて
いる。

（作用） 上記第１請求項記載の冷凍装置においては、解除スイッ
チ５を使用者が操作することによって、加熱手段１０に
よる圧縮機１の予熱運転を行うか否かの選択が可能であ
り、また上記解除スイッチ５の切換状態によって、予熱
運転が行われたか否かを、より確実に判別することが可
能となる。そこで予熱運転が行われる状態が判別される
場合には、この予熱運転を前提として、第１圧縮能力か
ら設定能力へと変化させる圧縮機制御手段１１による駆
動制御で、例えば空気調和機における暖房運転時の速暖
性を与える運転開始状態とすることができ、そして上記
の予熱運転が選択されていない場合においては、この予
熱運転と同様の効果を与える補助運転制御手段１２によ
る第２圧縮能力での運転期間を経た後、上記圧縮機制御
手段１１による駆動制御へと移行させる制御によって、
例えば油上がり等を確実に防止した運転開始状態に自動
的に切換えるようにすることができる。このように上記
においては使用者の要求に合わせた運転の開始を圧縮機
１の信頼性を損なうことな〈実施することが可能である
。

また上記第２請求項記載の冷凍装置においては、上記補
助運転制御手段１２による運転で与えようとする温度状
態が、例えば外気温度が高いこと等によって、自然放置
状態においてすでに得られている場合に、上記補助運転
制御手段１２による第２圧縮能力での運転期間を経るこ
となくすぐに上記圧縮機制御手段１１による運転の開始
がなされるので、例えば速暖性の向上と共に、不要な電
力消費がさらに抑えられることによって経済性が向上し
、使用者の利用快適性をさらに向上させることが可能と
なる。

（実施例） 次にこの発明の冷凍装置の具体的な実施例について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図には、圧縮機１の他、室外熱交換器（図示せず）
等を収納した一台の室外ユニットＸに、それぞれ室内熱
交換器（図示せず）を有する二台の室内ユニットＡ、Ｂ
を接続して構成した二室空調用セパレート形空気調和機
における上記圧縮機１の運転制御系統図を示している。

上記圧縮機１は、その回転速度、つまり圧縮能力を制御
するためのインバータ１ａを有するものである。

まず上記各室内ユニッ）Ａ、Ｂはそれぞれ室内ＪＪ御装
置２を有しており、これらの各室内制御装置２には、運
転操作用リモコン３と室内サーモ４と、後述する予熱運
転を実施するか否かを選択する予熱スイッチ（解除スイ
ッチ）５とがそれぞれ接続されている。上記運転操作用
リモコン３は運転スイッチと希望室温設定スイッチとを
備えており、上記運転スイッチがＯＮであり、かつ上記
室内サーモ４で検出される室温が設定室温に達していな
いときに、上記室内制御装置２から上記室外ユニンｌ−
Ｘへ、運転要求信号と、上記設定室温と検出室温との温
度差信号とが送信される。また上記各予熱スイッチ５の
０Ｎ１０ＦＦ状態信号も上記各室内制御装置２を介して
上記室外ユニントＸへと送信される。

一方、上記室外ユニットＸは室外制御装置６を有してお
り、この室外制御装置６はマイクロコンピュータより成
る室外制御部７と、インバータ制御部８と予熱通電制御
部９とを備えている。上記室外制御部７は、まず上記圧
縮機１の運転停止時におけるこの圧縮機１の予熱運転制
御機能を有しており、圧縮ｍ１の運転停止中において上
記各室内ユニットＡ、Ｂの各予熱スイッチ５の少なくと
も一方がＯＮ状態である場合には、上記予熱通電制御部
９に予熱運転指令信号を出力し、これにより上記圧縮機
１内部のモータコイルに、この圧縮機１を加熱するため
の通電が上記インバータ１ａを介して行われるようにな
されている。つまり前記したように、三相モータとして
構成されている圧縮機電動機の上記モータコイルの二相
のみに通電し、回転動作を生じさせずにこのモータコイ
ルで発熱させることによって上記圧縮機１を運転停止中
に予熱しておく欠相運転、すなわち予熱運転が行われる
ようになされているのである。したがってこの実施例に
おいては、運転停止時に圧縮機１を予熱する加熱手段１
０をこの圧縮機１に内蔵されているモータコイルで兼用
する構成となされている。

そして上記の圧縮機１の運転停止中に室内ユニッ）Ａ、
Ｂの少なくとも一方で前記の運転要求信号が発生された
場合には、上記室外制御部７からの上記予熱運転↑指令
信号が停止され、これにより上記の予熱運転が停止され
ると共に、この室外制御部７で上記圧縮機１を回転駆動
するための指令周波数信号が発生され、この指令周波数
信号が上記インバータ制御部８に出力されることによっ
て、上記圧縮機１がインバータ１ａを介して上記指令周
波数信号に応した回転速度で駆動される。

上記の指令周波数信号を発生するために、上記室外制御
部７には、上記予熱運転の実施を前提とした起動時制御
を行った後、室内ユニッｌ−Ａ、Ｂ側の負荷に応じた回
転数の制御に移行する圧縮機運転制御部（圧縮機制御手
段）１１と、上記予熱運転が行われない場合にこの予熱
と路間等の効果を与えるための補助運転制御部（補助運
転制御手段）１２とが設けられている。上記圧縮機運転
制御部１１においては、第３図（ａ）に示しているよう
に、駆動周波数可変範囲の上限値、例えば１８０セより
も低い１３０Ｈｚを初期周波数としてまず出力し、この
周波数での圧縮機１の駆動を所定時間行った後、さらに
１５０　Ｈｚに段階的に上昇させてこの周波数でさらに
所定時間の駆動を行う起動時制御をまず行うようになさ
れている（以下、上記圧縮機運転制御部１１によるこの
二段階の起動時制′４１■運転を油上がり防止運転と言
う）、この油上がり防止運転をまず終えた後に、上記圧
縮機運転制御部１１で、上記室内ユニットＡＳＢにおけ
る運転要求のある室内ユニットの台数及び温度差に対応
した周波数を逐次決定してその周波数を上記インバータ
制御装置４に出力し、これによって、室内ユニッｈＡ、
Ｂ側の負荷の変化に応じた圧縮能力での制御を行ってい
くようになされている（以下、この負荷に応じる制御運
転を定常運転と言う）。

一方、上記補助運転制御部１２は、上記圧縮機運転制御
部１１での初期周波数１３０Ｈｚよりもさらに低い、例
えば１００　Ｈｚを一定時間出力する（以下、この補助
運転制御部１２による制御運転を補助運転と言う）。こ
の補助運転制御部１２による圧縮機１の駆動制御が上記
圧縮機運転制御部１１による制御の前に行われる場合に
は、第３図（ｂ）に示すように、３段階のステップを経
て室内ユニットＡ、Ｂ側の負荷の変化に応じた圧縮能力
での定常運転制御に移行することとなる。

上記室外制御部７には、第２図に示しているように、さ
らに室外ユニットＸ内の適当個所に配置されて外気温度
を検出する外気温センサ１４と上記圧縮機１の吐出配管
１５に取着されてこの圧縮機１の温度状態を検出する吐
出管温度センサ（温度検出手段）１６とが接続されてお
り、起動時に、上記補助運転制御部１２による制御を実
施するか否かは、上記各室内ユニッｌ−Ａ、Ｂの予熱ス
イッチ５における０Ｎ１０ＦＦ状態信号と、上記外気温
センサ１４及び吐出管温度センサ１６での各検出温度に
基づいて上記室外制御部７においてい決定するようにな
されているが、このような起動時の制御について、第４
図の起動時制御フローチャートを参照して次に説明する
。

まずステップＳ１は、圧ｗｉ機１の運転停止時に各室内
ユニットＡ、Ｂでの前記運転要求信号の発生を待つステ
ップであって、この間の運転停止時においては、前記各
室内ユニッｌ−Ａ、Ｂの各予熱スイッチ５の少なくとも
一方がＯＮ状態にある場合に、前記した圧縮機１の予熱
運転を行っている。そして室内ユニッｌ−Ａ、Ｂの少な
（とも一方で運転スイッチがＯＮ操作され、運転要求信
号が室外制御部７に入力された場合に、上記ステップＳ
１からステップＳ２に移行する。なおこの時に上記予熱
運転は停止される。

上記ステップＳ２においては、上記各室内ユニットＡ、
、Ｂの各予熱スイッチ５の０Ｎ１０ＦＦ状態が判別され
る。いずれの予熱スイッチ５も共にＯＦＦ状態である場
合、すなわち圧縮機１の停止中に上記の予熱運転が行わ
れない状態である場合には、次いでステップＳ３におい
て、前記外気温センサ１４で検出される外気温度Ｔａを
予め定めている第１基準温度Ｔ１と比較し、上記Ｔａが
Ｔｌ以下の場合には、さらにステップＳ４において前記
吐出管温度センサ１６で検出される吐出管温度Ｔｂを第
２基準温度Ｔ２と比較する。そして上記ＴｂがＴ２以下
である場合に、ステップＳ５に移行して前記補助運転制
御部１２に補助運転指令信号が発生され、これによって
前記した低周波数（例えば１００Ｈｚ）の指令周波数信
′号がインバータ制御装置８に出力されて、この圧縮機
１の運転、すなわち前記補助運転が開始される。

この低周波数での補助運転を、ステップＳ６の時間経過
待ちの処理ステップにおいて、一定時間ｔ１継続した後
、ステップＳ７に移行し、上記の補助運転に引き続いて
、前記圧縮機運転制御部１１による油上がり防止運転を
経て定常運転に移行する駆動制御がなされることとなる
。

一方、上記ステップＳ２において各予熱スイッチ５の少
なくとも一方がＯＮ状態であった場合、すなわち圧縮機
１の停止中に予熱運転が行われている状態であった場合
には、上記のステップＳ２からステップＳ７に移行し、
上記した圧縮機運転制御部１１で発生される初期周波数
１３０七を起動時指令周波数として圧縮機１の運転を開
始する。すなわちこのときには上記補助運転制御部１２
による１００Ｈｚ−ｔｉ待時間補助運転を行うことなく
、すぐに上記圧縮機運転制御部１１による駆動制御によ
って、起動されるのである。さらに、予熱スイッチ５の
双方がＯＦＦ状態であり、予熱運転を行わない状態であ
る場合においても、検出外気温度Ｔａが第１基準温度Ｔ
Ｉよりも高い場合、また検出吐出管温度Ｔｂが第２基準
温度Ｔ２よりも高い場合には、それぞれステップＳ３、
ステップＳ４からステップＳ７に移行し、上記補助運転
を行うことなく、圧縮機運転制御部１１による油上がり
防止運転がら定常運転に至る制御を行っていくようにな
されている。

上記の制御の結果、例えば暖房運転開始時における速暖
性を欲する使用者が上記予熱スイッチ５をＯＮ状態にし
ている場合には、運転停止時に圧縮機１の予熱がなされ
ていることから、運転スイッチのＯＮ操作と略同時に、
より高い起動時指令周波数で圧縮機ｌの運転が開始され
、また起動待周波数で開始された油上がり防止運転の運
転時間もより短時間に抑えられているので、速やかに定
常運転状態に移行することとなって、速暖性の向上した
暖房運転状態を得ることができる。

一方、運転停止時の電力消費を抑えるために予熱スイッ
チ５が使用者によってＯＦＦ状態となされている場合に
は、上記予熱運転と路間等の効果を与える補助運転から
始動されるように自動的に切換えられる。この結果、油
上がり等が確実に防止され、信頼性の向上した運転の開
始を行うことができる。

さらに上記においては、例えば外気温度が高く、或いは
運転停止期間が短くて、先の運転によって圧縮４１１の
温度状態が予熱運転で高めようとする温度以上となって
いる場合を自動的に判別し、このときには予熱スイッチ
５が叶Ｆ状態である場合にも、補助運転を行うことなく
、すぐに圧縮機運転制御部１１による駆動制御で起動す
るようになされている。このため速暖性の向上と共に、
不要な電力消費がさらに抑えられるので、使用者の利用
快適性がさらに向上するものとなっている。

なお第３図（Ｃ）には、従来装置における起動時制御周
波数の時間変化の一例を示している。従来装置において
は、運転停止中における予熱運転の実施が前提にはなっ
ているものの、前記したように、使用者によるブレーカ
操作によって通電停止状態となされる場合が想定される
ために、予熱運転実施時の速暖性と共に、不実施時の信
頼性をある程度確保させる必要があり、このために、上
記実施例における補助運転時の指令周波数と圧縮機運転
制御部１１の初期周波数との間の周波数が起動待周波数
として設定され、またこの周波数での運転時間も、上記
圧縮機運転制御部１１での運転時間よりも長く設定され
ている。

第５図には、上記従来装置における起動時制御期間にお
ける暖房能力の時間変化（Ｃ）に対して、この実施例に
おける予熱運転有りの場合の暖房能力の時間変化（Ａ）
の比較データを、また第６図には上記従来装置（Ｃ）と
この実施例での予熱運転無しで補助運転を行う場合の暖
房能力の時間変化（Ｂ）の比較データをそれぞれ示して
いる。第５図で明らかなように、予熱スイッチ５がＯＮ
状態にあって、予熱運転の実施が確実に行われる上記実
施例においては、油上がり防止運転を従来よりも高い周
波数、かつ短時間とすることが可能となるので、従来よ
りも高い暖房能力が得られる立上げ期間を経て定常運転
状態へと移行させることが可能となり、この結果、速暖
性が向上する。

一方、第６図では補助運転期間での周波数が従来よりも
低いことによって、より確実な油上がりを防止し得るも
のの、暖房能力は低くなる。しかしながら圧縮機運転制
御部１１でのより高周波数、短時間での油上がり防止運
転条件の設定によって、この期間において従来装置と逆
転する暖房能力を与え、これにより立上がり期間におけ
る合計の暖房能力が、従来に比べてそれ程用なわれるこ
とのない立上げ状態とすることができる。すなわち従来
装置に比較して暖房の速暖性をそれ程低下させることな
く、圧縮機１の信頼性をより向上し得るものとなってい
る。

なお上記実施例はこの発明を限定するものではなく、こ
の発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば圧縮
機１を予熱する加熱手段１０をこの圧縮機ｌ内部に配設
されるヒータ、或いは圧縮機１の外周に巻装するヒータ
等で構成すること等も可能である。また上記においては
インバータを備えた回転数可変形の圧縮機１を採用して
構成し、起動後の負荷応答周波数を設定能力とし、この
設定能力に至るまでの第２圧縮能力、或いは第１圧縮能
力を周波数一定として段階的に上昇させていく構成とし
たが、例えばそれぞれ時間経過と共に所定の速度で漸増
させながら、上記負荷応答周波数に移行させる構成等と
することも可能である。

また上記は二室空調用の空気調和機を例に挙げて説明し
たが、−室専用、或いは王室以上のマルチタイプの空気
調和機にもこの発明の適用が可能であり、さらに回転数
可変形以外のその他の形式の圧縮能力可変な圧縮機を設
ける冷凍装置において、この発明の適用が可能である。

また上記実施例においては、第４図のステップＳ３、Ｓ
４で高温時規制手段１７を構成しているが、外気温度Ｔ
ａの判別ステップはこれを除く構成とすることも可能で
ある。

さらに予熱スイッチ５を各室内ユニッＩ−Ａ、Ｂに設け
ているが、これを室外ユニットＸ側に設けることも可能
である。また上記においては、起動時に回転駆動制御を
行う例について説明したが、場合によっては、室内サー
モによるサーモ復帰時にも同様な制御を行うようにして
もよい。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項記載の冷凍装置にお
いては、加熱手段による圧縮機の予熱運転の実施を使用
者が選択することが可能であると共に、予熱運転が選択
されていない場合には、この予熱運転と同様の効果を与
える補助運転を自動的に行うようになされているので、
使用者の要求に合わせた起動時制御を行うことによって
利用快適性が向上すると共に、例えば油上がり等を生ず
ることのない信頼性の向上した運転の開始を行うことが
できる。

また第２請求項記載の冷凍装置においては、例えば外気
温度が高い場合等に上記補助運転を行わない起動時制御
に自動的に切換ねるようになされているので、空気調和
機においては速暖性の向上と共に、不要な電力消費がさ
らに抑えられることによって、使用者の利用快適性をさ
らに向上することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能ブロック図、第２図はこの発明
をセパレート形空気調和機に適用して構成した一実施例
の装置における圧縮機の運転制御系統図、第３図（ａ）
は上記装置において補助運転を行わない場合の起動時指
令周波数の時間変化を示すグラフ、第３図（ｂ）は補助
運転を行う場合の第３図（ａ）と同様のグラフ、第３図
（Ｃ）は従来装置における第３図（ａ）と同様のグラフ
、第４図は上記実施例の装置における起動時制御のフロ
ーチャート、第５図及び第６図はそれぞれ上記実施例で
の起動時制御時における暖房能力（Ａ）ＣＢ）と従来装
置での暖房能力（Ｃ）との比較を示すグラフである。 １・・・圧縮機、５・・・予熱スイッチ（解除スイッチ
）、１０・・・加熱手段、１１・・・圧縮機運転制御部
（圧縮機制御手段）、１２・・・補助運転制御部（補助
運転制御手段）、１６・・・吐出管温度センサ（温度検
出手段）、１７・・・高温時規制手段。 特許出願人　　　　　　　ダイキン工業株式会社代　理
　人　　　　　　　　西　　森　　正　　博１′。 第１図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮能力可変な圧縮機（１）を有すると共に、上記
   圧縮機（１）の連転停止時にこの圧縮機（１）を予熱す
   る加熱手段（１０）と、上記圧縮機（１）の起動時、こ
   の圧縮機（１）を設定能力よりも低い第１圧縮能力で所
   定時間の駆動を行い、その後、上記設定能力での駆動を
   行うべく制御する圧縮機制御手段（１１）とを設けて成
   る冷凍装置であって、さらに上記加熱手段（１０）によ
   る予熱運転を解除するための解除スイッチ（５）を設け
   ると共に、上記予熱運転の解除がなされているときに、
   上記圧縮機（１）の起動時、上記圧縮機制御手段（１１
   ）による制御の前に、上記第１圧縮能力よりも低い第２
   圧縮能力で上記圧縮機（１）を一定時間運転すべく制御
   する補助運転制御手。（１２）を設けていることを特徴
   とする冷凍装置。
2. ２．上記圧縮機（１）の温度状態を検出する温度検出手
   段（１６）をさらに設けると共に、その検出温度が基準
   温度を超えているときには、上記補助運転制御手段（１
   ２）による運転を抑止する高温時規制手段（１７）を設
   けていることを特徴とする第１請求項記載の冷凍装置。