JPH01305267A - 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、圧縮機の安定性が損なわれるという問題がある。

それは停止中の圧縮機内の冷凍機油の温度が低い場合に
は、この冷凍機油中に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
時に多足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−Ｊ二がりを生じて
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６２−１０６２５３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冷凍装置が示されている。こ
のように、回転数の急速−１：昇を抑えることによって
、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
小さなものとして油りがりを防止した起動制御を行い、
その後、負荷に応じる回転数の制御に移行する構成とな
されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のような油上がりは、例えば起動時の圧縮
機の温度状態、すなわち冷凍機油の温度状態に大きく依
存するものであって、冷凍機油の温度がすでにある程度
高い場合には、冷媒の溶込み楢は少なく、したがって回
転数の上昇速度をある程度大きくしても油上がりを生じ
ない安定した起動を行わせることができる。しかしなが
ら従来においては、起動時の回転数の上昇速度は一律に
定められており、このため上記のように圧縮機の温度が
すでに高い場合にも、所定の時間をかけた起動制御の後
でしか負荷応答制御に移行しないためＧこ即応性が充分
に得られず、また逆に圧縮機の温度が予想外に低い場合
には、充分な潤滑性が得られぬうちに定常運転に移行す
ることとなって、圧縮機の信頼性が充分には確保できな
いという問題を生じている。

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、起動時における即応性と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１を冷媒回路に介
装して成る冷凍装置であって、上記圧縮機１の温度状態
を検出する圧縮機温度検出手段２１と、検出温度に応じ
て上記圧縮機Ｉの起動時における圧縮能力の上昇速度を
変更する起動制御手段３０とを設けている。

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、さらに上記圧縮機１におけろ差圧状態
を検出する差圧検出手段２２を設り、上記圧縮機１に対
して、検出差圧に応じて起動時の圧縮能力の上昇速度の
変更を上記起動制御手段３０が行うようにしている。

また第３請求項記載の冷凍装置は、上記第１又は第２請
求項記載の装置において、さらに外気温度を検出する外
気温検出手段２３を設け、上記圧縮機１に対して、検出
外気温に応して起動時の圧縮能力の上昇速度の変更を上
記起動制御手段３０が行うようにしている。

（作用） 上記第１請求項記載の冷凍装置においては、起動時にお
ける圧縮能力の上昇速度が圧縮機１の温度状態に応じて
、例えば高温時には油上がりを生じない範囲でのより高
速での起動に、また低温時には確実に油上がりを防止し
得る低速での起動にそれぞれ自動的に変更するように構
成することが可能であり、この結果、起動時における即
応性や信頼性を従来よりも向上することができる。

また上記第２請求項記載の冷凍装置においては、さらに
圧縮機１における差圧状態を検出する。つまり前回の運
転の停止から新たに起動するまでの時間が短いときには
、冷媒回路内に高低差圧が残存しており、このような場
合には、圧縮機１の温度状態が高温であっても起動負荷
が大きく、高速での起動では圧縮機１の信頼性を１員ね
るおそれがある。そこでこのような場合に、圧縮能力の
上昇速度を抑えた起動に変更するように構成することが
可能であるので、信頼性の向」二を図ることができる。

また上記第３請求項記載の冷凍装置においては、さらに
外気温度に応じた圧縮能力の上昇速度の変更を行う。例
えば外気温度が高いことにより室外に配置された凝縮器
での凝縮能力が裔くなるような場合にも圧縮機１に対す
る起動負荷が大きくなるので、このような場合に、圧縮
能力の上昇速度を抑えた起動に変更することによって、
信頼性を維持向上することができる。

（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、圧縮能力可変な圧縮機１と室外熱交換器２
とを有する室外ユニットＸに、室内熱交換器３を有する
室内ユニットＡを接続して構成したセパレート形空気調
和機における冷媒回路図を、制御ブロック図を付記して
示している。

上記圧縮機１の吐出配管４と、アキュームレータ５の介
設された吸込配管６とは、それぞれ四路切換弁７に接続
され、そしてこの四路切換弁７に、上記室外熱交換器２
、電動膨張弁８、室内熱交換器３が順次接続されて冷媒
循環回路が構成されており、上記四路切換弁７を図中実
線で示す切換位置に位置させ、圧縮機１からの吐出ガス
冷媒を室外熱交換器２から室内熱交換器３へと回流させ
ることによって、上記室外熱交換器２が凝縮器として、
また室内熱交換器３が蒸発器としてそれぞれ作用する室
内冷房運転が行われる。一方、四路切換弁７を上記から
切換えて、圧縮機１からの吐出ガス冷媒を室内熱交換器
３から室外熱交換器２へと回流させることによって、上
記室内熱交換器３が凝縮器として、また室内熱交換器２
が蒸発器としてそれぞれ作用することとなり、室内暖房
運転が行われる。

上記のような運転を制御するために、室外ユニットＸに
は室外制御装置１１が、また室内ユニットＡには室内制
御装置１２がそれぞれ設けられており、室内制御装置１
２からの運転開始信号及び冷暖切換信号に応じて、上記
室外制御装置１１によって、上記四路切換弁７の切換え
、圧縮ａ１の運転、電動膨張弁８の開度制御等が行われ
る。そして上記圧縮機１の回転速度、すなわち圧縮能力
を制御するために、上記室外制御装置１１内には、イン
バータ１３が設けられており、さらに、後述する各種入
力信号に応じて上記圧縮機１の駆動周波数を適宜設定す
るための演算回路１４、設定周波数で上記インバータ１
３を作動するための駆動回路１５が設けられている。な
お図中、１６は電源回路、１７は商用電源を直流に変換
するためのコンバータである。

上記演算回路１４には、室内制御装置１２から設定室温
と検出室温との温度差信号が入力されている。さらに、
上記圧縮機１の吐出側に取着されたサーミスタ等より成
る圧縮機温度センサ（圧縮機温度検出手段）２１と、上
記圧縮機１の吐出側と吸込側との差圧を検出する差圧検
出センサ（差圧検出手段）２２と、上記室外熱交換器２
の近傍に配設されて外気温度を検出するサーミスタ等よ
り成る外気温センサ（外気温検出手段）２３との各検出
信号が上記演算回路１４に入力されるようになされてい
る。

上記演算回路１４では、定常運転時には上記室内制御装
置１２からの温度差信号に基づいて、例えばその変化に
対するＰＴＤ制御によって室内側の負荷変化に応じた周
波数を逐次発生し、これを上記駆動回路１５に出力する
ことにより、室内側の負荷に応する圧縮能力での定常運
転を継続する。

一方、起動時には、前記した油上がりを防止するために
、上記の室内側からの温度差信号によらずに、上記各セ
ンサ２１．２２．２３での検出信号に基づく起動制御を
行うようになされており、以下、この制御について第３
図の制マｘ「フローチャトに基づいて説明する。

まず室内側から運転開始信号が入力されると、ステップ
Ｓ１において、上記圧縮機温度センサ２１で検出される
圧縮機１の温度Ｔｂを第１設定温度ＴＨと比較し、Ｔｌ
ｌ以下である場合には、次いでステップＳ２において、
上記Ｔｂを、上記第１設定温度Ｔ）Ｉよりも低い温度で
設定されている第２設定温度几と比較する。そしてＴＬ
以下であること、すなわち上記圧縮ｍｌが低温温度状態
であることが判別された場合には、冷凍機油中への冷媒
の溶込み量の多いことが予想され、油上がりを生じ易い
ことから、ステップＳ３において、圧縮機１の起動時の
周波数の上昇速度を、例えば２Ｈｚ／秒の低速とするＡ
モード設定を行う。次いで圧縮機１を起動しくステップ
Ｓ４）、ステップＳ５において、第４図中のモードＡで
示すように、上記の設定モードＡに従う低速の上昇速度
で圧縮機１０回転数を段階的に上昇させていき、第３図
のステップＳ６で運転周波数ｆが起動制御終了周波数［
ｅに達すると、上記の起動制御を終了して前記した定常
運転時の圧縮機１の制御に移行する（ステップＳ７）。

一方、上記のステップＳ２において、Ｔｂが第２設定温
度ＴＬを超えている場合には、圧縮機ｌは中間温度状態
にあり、このときにはステップＳ８において、圧縮機１
の起動時の周波数の上昇速度を、例えば５Ｈｚ／秒の中
速とするＢ：Ｅ−ド設定を行う。

そしてこの設定モードＢに従って圧縮ａｌの起動制御を
行い、定常運転制御に移行する（ステップＳ４〜ステツ
プＳ７）、なおこのときの圧縮機１の回転数の変化を第
４図中のモードＢで示しており、図中破線で示−した従
来装置における起動制御と路間等の上昇速度での起動が
行われる。

さらに上記第３図のステップＳ１でＴｈが第１設定温度
Ｔｌｌを超えていることが判別され、圧縮機１が比較的
高い温度状態である場合には、油上がりを生じにくく、
したがってより大きな上昇速度で圧縮機１を起動するこ
とが可能であるが、このとき、さらにステップＳ９ａご
おいて、上記差圧検出センサ２２での検出差圧ΔＰを設
定差圧ΔＰ１、と、またステップ５１０において、上記
外気温センサ２３での検出外気温Ｔｏを設定外気温ＴＯ
Ｉ、とそれぞれ比較することとしている。そして上記Δ
ＰがΔＰ１、よりも小さく、かつ上記ＴｏがＴＯ！、よ
りも低いときに、ステップＳｌｌに移行して、圧縮機１
の起動時の周波数の上昇速度を、例えば１５Ｈｚ／秒の
高速とするＣモード設定を行い、第４図中、モードＣで
示すように、上昇速度を高速にした圧縮機１の起動制御
を行って定常運転制御に移行する（ステップ５４〜ステ
ツプＳ７）。

一方、上記の各ステップＳ９、ＳＩＯにおいて、検出差
圧ΔＰが上記ΔＰＬ以」二であるときや外気温ＴＯが上
記ＴＯＬ以上であるときには、それぞれステップＳ８に
移行して、上記の中速のＢモード設定による起動を行い
、圧縮ａ１が高温温度状態であっても、上昇速度を抑え
たモードを選定するようになされている。

上記の起動制御の結果、圧縮機１が高温温度状態である
程、より短時間の立上げ時間で起動制御が終了し、室内
側の負荷により即応する圧縮能力での制御がなされるこ
ととなるので、空調快適性が向上する。さらに差圧状態
及び外気温度に基づく制御がなされることによって、よ
り信頼性が向上しまたものとなる。一つまり、例えば前
回の運転の停止から新たに起動するまでの時間が短く、
冷媒回路内に高低差圧が残存しているよ・うな場合には
、圧縮機１が高温温度状態であっても起動負荷が大きい
ために、高速での起動では圧縮機１の信頼性が損なわれ
易く、また匁気温度がかなり高い状態で冷房運転を開始
する際にも、室外熱交換器２での凝縮圧力が高くなるた
めに起動負荷が大きくなり、圧縮機１を高速で起動する
場合に、例えば高圧圧力の異常上昇を生じて運転の強制
停止に陥ることともなる。そこで上記のように差圧状態
及び外気温度によって起動負荷が大きいことが判別され
る場合に、圧縮機１が高温温度状態であっても、上昇速
度を抑えた起動とすることによって、信頼性が同一トシ
、安定した起動を行うことが可能となっているのである
。

以上、この発−明の一実施例についての説明を行ったが
、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、例えば上記実施
例においては、第３図のステップ８１〜Ｓ３．８８〜Ｓ
ｌｌで起動制御手段３０を構成したが、同様な機能を有
するその他の構成とすることができる。また上記におい
ては圧縮機１の温度状態等乙こ応じて上昇速度を３段階
に変更する例を示したが、２段階、或いは４段階以上の
変更を行う構成とすることができる。さらに圧縮機１の
差圧状態を検出する手段として、ｒ４７１回の運転停止
時から再起動時までの経過時間を計測する構成とするこ
と等も可能である。また上記は空気調和機を例にしたが
、その他の冷凍装置においてもこの発明を適用して構成
することが可能である。

（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、起動時における圧縮機の温度状態に応じて、油
上がりを生じさせない範囲でのより速い上昇速度に自動
的に変更して圧縮機を起動するようになされているので
、起動時における即応性や信頼性を向上することができ
る。

また上記第２請求項記載の冷凍装置においては、さらに
圧縮機における差圧状態を検出し、起動負荷が大きいよ
うな場合には圧縮能力の上昇速度を抑えた起動に変更さ
れるので、信頼性の向上を図ることができる。

また上記第３請求項記載の冷凍装置においては、例えば
室外熱交換器における凝縮圧力が高くなることによって
起動負荷が大きくなるような場合に、圧縮能力の上昇速
度を、抑えた起動に変更される結果、信頼性の向上を図
ることができる。

【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
を適用して構成した空気調和機の制御ブロック図を付記
して示した冷媒回路図、第３図は上記空気調和機におけ
る圧縮機の制御フローチャート図、第４図は上記圧縮機
の起動時の回転数の変化を示す模式図である。 ■・・・圧縮機、２１・・・圧縮機温度センサ（圧縮機
温度検出手段）、２２・・・差圧検出センサ（差圧検出
手段）、２３・・・外気温センサ（外気温検出手段）、
３０・・・起動制御手段。 第１図 ＋ｊ□−−−−ｌ−一一一 第４図 起重力埼がら０経退−峙開

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮能力可変な圧縮機（１）を冷媒回路に介装して
   成る冷凍装置であって、上記圧縮機（１）の温度状態を
   検出する圧縮機温度検出手段（２１）と、検出温度に応
   じて上記圧縮機（１）の起動時における圧縮能力の上昇
   速度を変更する起動制御手段（３０）とを設けているこ
   とを特徴とする冷凍装置。 ２、さらに上記圧縮機（１）における差圧状態を検出す
   る差圧検出手段（２２）を設け、上記圧縮機（１）に対
   して、検出差圧に応じて起動時の圧縮能力の上昇速度の
   変更を上記起動制御手段（３０）が行うことを特徴とす
   る第１請求項記載の冷凍装置。 ３、さらに外気温度を検出する外気温検出手段（２３）
   を設け、上記圧縮機（１）に対して、検出外気温に応じ
   て起動時の圧縮能力の上昇速度の変更を上記起動制御手
   段（３０）が行うことを特徴とする第１又は第２請求項
   記載の冷凍装置。