JPH02225952A - 空気調和機 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、能力可変圧縮機を備えた空気調和機に関す
る。

（従来の技術） 空気調和機においては、能力可変圧縮機、凝縮器、減圧
器、蒸発器を順次連通してなる冷凍サイクルを備え、か
つ上記圧縮機に駆動電力を供給するインバータ回路を備
え、このインバータ回路の出力周波数を空調負荷に応じ
て制御することにより、空調負荷に対応する最適な能力
を得、快適性の向上および省エネルギ効果の向上を図る
ようにしたものがある。

ところで、このような空気調和機において、空調負荷が
小さくなると、それに伴ってインバータ回路の出力周波
数が低下し、圧縮機の能力が小さくなるが、このときに
圧縮機の潤滑油における冷媒溶込み率が上昇したり、さ
らには圧縮機の軸受部における油膜厚さが減小し、その
ま゛ま運転を続けると圧縮機の寿命に悪影響を及ぼすこ
とがある。

そこで、たとえば実開昭６３−６９９５３号公報に示さ
れるように、圧縮機ケース温度と凝縮器温度との差を検
知し、この温度差が設定値以下のとき、つまり潤滑油に
おける冷媒溶込み率が上昇し過ぎたり、圧縮機の軸受部
における油膜厚さを十分に確保できない状況のとき、圧
縮機の運転を停止することが考えられる。

（発明が解決しようとする課題） ただし、圧縮機の運転を停止すると、空調が中断するた
め、せっかくの快適性および省エネルギ効果を損うとい
う新たな問題がある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、快適性および省エネルギ効果
を損うことなく、圧縮機の潤滑油における冷媒溶造み率
を一定以下に抑えることができ、しかも圧縮機の軸受部
における十分な油膜厚さを確保することができ、圧縮機
の大幅な寿命向上を可能とする信頼性にすぐれた空気調
和機を提供することにある。

［発明の構成］ （！！１題を解決するための手段） 能力可変圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を連通してな
る冷凍サイクルと、前記圧縮機に駆動電力を供給するイ
ンバータ回路と、このインバータ回路の出力周波数を空
調負荷に応じて制御する手段と、前記圧縮機の潤滑油の
温度を検知する第１温度センサと、前記凝縮器の温度を
検知する第２温度センサと、これら第１および第２温度
センサの検知温度の差を求める手段と、この温度差が設
定値以下のときに前記インバータ回路の出力周波数を高
める手段とを備える。

（作用） 圧縮機の潤滑油の温度と凝縮器の温度との差が設定値以
下になると、インバータ回路の出力周波数を高め、圧縮
機の能力を増やして上記温度差を大きくする。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、１は能力可変圧縮機で、ケース内にシ
リンダ部２、主軸受部３、副軸受部４、モータ５を内蔵
し、かつ潤滑油Ａを有している。

そして、この圧縮機１内に、潤滑油温度検知用の第１温
度センサ６を設ける。

また、圧縮機１に対し、四方弁１０、室外熱交換器１１
、減圧器１２、室内熱交換器１３を順次連通し、ヒート
ポンプ式冷凍サイクルを構成する。

すなわち、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒を流
して冷房サイクルを形成し、室外熱交換器１１を凝縮器
、室内熱交換器１３を蒸発器として作用させる。また、
暖房運転時は、四方弁１０の切換えにより図示破線矢印
の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、室内熱交
換器１３を凝縮器、室外熱交換器１１を蒸発器として作
用させる。

そして、室外熱交換器１３に対し、凝縮器温度検知用の
第２温度センサ１４を設ける。

制御回路を第２図に示す。

２０は商用交流電源で、この電源２０にインバータ回路
２１を接続する。

インバータ回路２１は、交流電源電圧を直流電圧に変換
するＡＣ−ＤＣ変換部２２、およびこのＡＣ−ＤＣ変換
部２２の出力を後述する制御部３０の指令に応じたスイ
ッチングによって所定周波数の三相交流電圧に変換する
ＤＣ−ＡＣ変換部２３からなり、このＤＣ−ＡＣ変換部
２３の出力を上記圧縮機１のモータ５に駆動電力として
供給するものである。

一方、３０は制御部で、マイクロコンピュータおよびそ
の周辺回路からなり、空気調和機全般にわたる制御を行
なうものである。そして、この制御部３０に、運転操作
部３１、室内温度センサ３２、上記第１温度センサ６、
第２温度センサ１４を接続する。

ここで、制御部３０は、運転操作部３１で設定される冷
房運転モードまたは暖房運転モードに応じて上記四方弁
１０を切換制御する機能手段、空調負荷（運転操作部３
１で設定される室内設定温度Ｔｓと室内温度センサ３２
の検知温度Ｔａ）に応じてインバータ回路２１の出力周
波数Ｆを制御する機能手段、暖房運転時、第１温度セン
サ６の検知温度Ｔｏと第２温度センサ１４の検知温度Ｔ
ｃとの差ΔＴ　（ｍＴｏ−Ｔｃ）を求める機能手段、暖
房運転時、上記求めた温度差ΔＴと予め定められている
設定値ΔＴ１とを比較する機能手段、暖房運転時、上記
比較において温度差ΔＴが設定値ΔＴ１以下のとき（Δ
Ｔ≦ΔＴｌ）にインバータ回路２１の出力周波数Ｆを所
定値αだけ高い値にシフトアップする機能手段を有して
いる。

つぎに、上記のような構成において第３図のフローチャ
ートを参照しながら動作を説明する。

運転操作部３１で暖房運転モードを設定するとともに、
所望の室内温度Ｔｓを設定し、さらに運転開始操作を行
なう。

すると、制御部３０は、四方弁１０を切換作動するとと
もに、インバータ回路２１を動作させて圧縮機１を起動
する。このとき、冷凍サイクルにおいて暖房サイクルが
形成され、室内熱交換器１３が凝縮器、室外熱交換器１
１が蒸発器として作用する。つまり、暖房運転の開始と
なる。

この暖房運転時、制御部３０は上記設定室内温度Ｔｓと
室内温度センサ３２の検知温度Ｔａとの差Ｔｄ　（−Ｔ
ｓ−Ｔａ）を求め、その温度差Ｔｄが大きいほど、つま
り空調負荷（暖房負荷）が大きいほど、インバータ回路
２１の出力周波数Ｆを高め、圧縮機１の能力を高める。

そして、温度差Ｔｄが小さくなるに従い、つまり空調負
荷が小さくなるに従い、出力周波数Ｆを低めていく。

ところで、暖房運転時、室内温度を一定とした場合、圧
縮機１の潤滑油の温度Ｔｏと室内熱交換器１３の凝縮器
温度Ｔｃとの差ΔＴは室外温度の変化に伴い、さらにイ
ンバータ回路２１の出力周波数Ｆをパラメータとして第
４図のように変化する。

すなわち、温度差ΔＴは、室外温度が低いほど、しかも
出力周波数Ｆが低くて圧縮機１の能力が小さいほど、小
さくなる。なお、一般的には、室外温度が低下すれば部
屋の暖房負荷が増大するため、圧縮機は高周波数運転と
なり、温度差ΔＴは大きくなる傾向となるが、ヒータな
どの暖房補助器具とヒートポンプを併用している場合は
圧縮機が最低周波数（Ｆｍｊｎ）で運転される頻度が増
え、温度差ΔＴが小さくなるケースが生じてくる。

温度差ΔＴが小さくなると、第５図に示すように圧縮機
１の潤滑油Ａにおける冷媒溶込み率が増えるとともに、
第６図に示すように圧縮機１の軸受部３．４における油
膜厚さが減小し、特にΔＴ、以下では圧縮機１の寿命に
悪影響となる。

そこで、制御部３０は、暖房運転時、第１温度センサ６
の検知温度Ｔｏ（潤滑油の温度）および第２温度センサ
１４の検知温度Ｔｃ（凝縮器温度）を取込み、両検知温
度の差ΔＴ　（＝Ｔｏ−Ｔｃ）を求める。さらに、制御
部３０は、上記ΔＴ。

を設定値として予め記憶しており、その設定値ΔＴ１と
求めた温度差ΔＴとを比較し、この比較において温度差
ΔＴが設定値ΔＴｌ以下であれば（ΔＴ≦ΔＴ１）、イ
ンバータ回路２１の出力周波数Ｆを所定値αだけ高い値
にシフトアップする。

たとえば、第４図に一点鎖線矢印で示すように、現時点
の出力周波数Ｆ１を出力周波数Ｆ２にシフトアップする
。

こうして、インバータ回路２１の出力周波数Ｆが高まる
と、圧縮機１の能力が増え、上記温度差ΔＴが大きくな
る。

温度差ΔＴが大きくなると、圧縮機１の潤滑油Ａにおけ
る冷媒溶込み率を一定以下に抑えることができ、しかも
圧縮機１の軸受部における十分な油膜厚さを確保するこ
とができ、圧縮機１の大幅な寿命向上を図ることができ
る。特に、暖房運転が中断しないので、インバータ回路
の採用による能力可変運転が本来持っている快適性およ
び省エネルギ効果を損うことがない。

この場合、制御部３０は、温度差ΔＴが設定値へＴ１以
上となるまで出力周波数Ｆのシフトアップを繰返し、温
度差ΔＴを確実に設定値６１１以上に至らせる。

そして、温度差ΔＴが設定値６１１以上になると、制御
部３０は空調負荷に応じた出力周波数Ｆの制御を再開す
る。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、能力可変圧縮機、
凝縮器、減圧器、蒸発器を連通してなる冷凍サイクルと
、前記圧縮機に駆動電力を供給するインバータ回路と、
このインバータ回路の出力周波数を空調負荷に応じて制
御する手段と、前記圧縮機の潤滑油の温度を検知する第
１温度センサと、前記凝縮器の温度を検知する第２温度
センサと、これら第１および第２温度センナの検知温度
の差を求める手段と、この温度差が設定値以下のときに
前記インバータ回路の出力周波数を高める手段とを備え
たので、快適性および省エネルギ効果を損うことなく、
圧縮機の潤滑油における冷媒溶込み率を一定以下に抑え
ることができ、しかも圧縮機の軸受部における十分な油
膜厚さを確保することができ、圧縮機の大幅な寿命向上
を可能とする信頼性にすぐれた空気調和機を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における冷凍サイクルの構
成を示す図、第２図は同実施例における制御回路の構成
を示す図、第３図は同実施例の動作を説明するためのフ
ローチャート、第４図は同実施例における温度差ΔＴの
変化を説明するための図、第５図は温度差ΔＴに応じた
冷媒溶込み率を示す図、第６図は温度差ΔＴに応じた軸
受部油膜厚さを示す図である。 １・・・能力可変圧縮機、Ａ・・・潤滑油、６・・・第
１温度センサ、１１・・・室外熱交換器、１３・・・室
内熱交換器、１４・・・第２温度センサ、２１・・・イ
ンバータ回路、３０・・・制御部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第３図 第２図 −Ｔ１ Δ丁□ 第 図 Ｔ−一一−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 能力可変圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を連通してな
   る冷凍サイクルと、前記圧縮機に駆動電力を供給するイ
   ンバータ回路と、このインバータ回路の出力周波数を空
   調負荷に応じて制御する手段と、前記圧縮機の潤滑油の
   温度を検知する第１温度センサと、前記凝縮器の温度を
   検知する第２温度センサと、これら第１および第２温度
   センサの検知温度の差を求める手段と、この温度差が設
   定値以下のときに前記インバータ回路の出力周波数を高
   める手段とを具備したことを特徴とする空気調和機。