JPH04273948A - 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】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、潤滑油希釈による圧縮
機ロック等を有効的に防止できるようにした空気調和機
に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、空気調和機として、圧縮機、凝縮
器、キャピラリチューブ等の減圧機構、蒸発器およびア
キュムレータ等を順次連結して構成される冷凍サイクル
を有するものが知られている。

【０００４】このような空気調和機において、運転を長
期間停止したような場合、冷媒の溶込みによって潤滑油
が希釈化されることがある。もし希釈度が高い状態で圧
縮機が起動されると、潤滑油不足によって圧縮機がロッ
ク状態となる可能性がある。このため従来では、圧縮機
のクランクケースを加熱するクランクケースヒータを設
け、起動時にこのヒータへの通電を行ってクランクケー
スを暖め、これにより、高希釈度運転による潤滑油不足
で圧縮機がロック状態となることを防止する等の対策が
行われている。

【０００５】しかし、圧縮機がロック状態となるのは、
高希釈度の場合であり、低希釈度の場合にはロックに至
らない。それにも拘らず、従来ではいずれの場合でもク
ランクケースヒータへの通電が行われるようになってお
り、このため無駄な電力を消費していた。

【０００６】また、インバータ制御による能力可変型空
気調和機の場合、起動時における圧縮機の運転周波数を
短時間で高めて冷暖房能力を上げ、これにより室内を素
早く空気調和できるようにしている。

【０００７】しかし、圧縮機内の冷媒が起動時に潤滑油
に溶込んで、希釈度が高い状態の時に、運転周波数を高
速で上昇させると、圧縮機から冷媒とともに潤滑油が多
量に吐出され、潤滑油不足となって圧縮機がロックする
ことが考えられる。

【０００８】さらに近年、コンピュータ室等の登場によ
って、空気調和機が外気温度に係りなく一年中冷房運転
されるような場合も増えている。この場合、外気温度が
低い状態で冷房運転が行われると、液バックによって潤
滑油が希釈化され、圧縮機がロック状態となる危険性が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来では、圧縮機の起
動時にクランクケースヒータへの通電を行ってクランク
ケースを暖め、潤滑油不足で圧縮機がロック状態となる
ことを防止する等の対策が行われているが、低希釈度の
場合でもクランクケースヒータへの通電が行われて無駄
な電力を消費している。

【００１０】また、インバータ制御による能力可変型空
気調和機の場合、起動時における圧縮機の運転周波数を
短時間で高めて冷暖房能力を上げ、これにより室内を素
早く空気調和できるようにしているが、潤滑油の希釈度
が高い状態で運転周波数を高速上昇させると、圧縮機か
ら潤滑油が多量に吐出されてロック状態となることが考
えられる。

【００１１】さらに、空気調和機が外気温度に係りなく
冷房運転される場合、液バックによって潤滑油が希釈化
され、圧縮機がロック状態となる危険性もある。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、第１の目的は、圧縮機のロック防止について、
消費電力の減少により省エネルギ化を図ることにある。 第２の目的は、インバータ制御による能力可変型の場合
に、潤滑油不足による圧縮機のロックを有効的に防止す
ることにある。第３の目的は、外気温度に係りなく冷房
運転される場合、圧縮機のロックを有効的に防止するこ
とにある。 〔発明の構成〕

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧縮
機、凝縮器、減圧機構および蒸発器を順次連結して構成
される冷凍サイクルを有する空気調和機において、前記
圧縮機のクランクケースを加熱するクランクケースヒー
タを設けるとともに、前記圧縮機内に冷媒の溶込みによ
る潤滑油の希釈度を検知する希釈度センサを設け、圧縮
機起動時にこの希釈度センサにより検知される希釈度に
応じて前記クランクケースヒータへの通電を制御させる
制御部を設けたことを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、圧縮機、インバータ、
四方弁、凝縮器、減圧機構および蒸発器を順次連結して
構成される冷凍サイクルを備え、起動時圧縮機の運転周
波数を段階的に上昇させるように構成する空気調和機に
おいて、前記圧縮機内に冷媒の溶込みによる潤滑油の希
釈度を検知する希釈度センサを設け、圧縮機起動時にこ
の希釈度センサにより検知される希釈度に応じて圧縮機
運転周波数の上昇速度を制御させる制御部を設けたこと
を特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧
機構、蒸発器およびアキュムレータを順次連結して構成
される冷凍サイクルを有する空気調和機において、前記
圧縮機内に冷媒の溶込みによる潤滑油の希釈度を検知す
る希釈度センサを設けるとともに、前記アキュムレータ
のクランクケースを加熱するクランクケースヒータを設
け、運転時に前記希釈度センサにより検知される希釈度
に応じて前記クランクケースヒータへの通電を制御させ
る制御部を設けたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１の発明によると、圧縮機起動時に希釈
度センサにより検知される希釈度が高い場合、制御部に
より圧縮機のクランクケースヒータへの通電がオンとな
る。したがって、高希釈度運転による潤滑油不足で圧縮
機がロック状態となることは確実に防止される。

【００１７】一方、圧縮機起動時に希釈度センサにより
検知される希釈度が低い場合には、制御部により圧縮機
のクランクケースヒータへの通電がオフとなるので、低
希釈度の場合にはクランクケースヒータへの通電が行わ
れず無駄な電力が消費されない。よって省エネルギ化が
図れ、第１の目的が達成できる。

【００１８】請求項２の発明によると、圧縮機起動時に
希釈度センサにより検知される希釈度が高い場合、制御
部により圧縮機運転周波数が遅く上昇する。すなわち、
このような寝込み状態の場合には、冷媒流量の少ない低
周波数運転により、まず圧縮機温度を上げて潤滑油への
溶込み冷媒量を少なくしてから、徐々に高周波数運転に
移行させることで、吐出される潤滑油の量を少くするこ
とができる。

【００１９】逆に圧縮機起動時に希釈度センサにより検
知される希釈度が低い場合には、制御部により圧縮機運
転周波数が速く上昇する。この場合は潤滑油の吐出の問
題なく、効率よく起動させることができる。これにより
、第２の目的が達成できる。

【００２０】請求項３の発明によると、運転時において
希釈度センサにより検知される希釈度が高い場合には、
制御部によってクランクケースヒータへの通電がオンと
なり、これにより圧縮機の潤滑が悪くなる前に、アキュ
ムレータが加熱されて圧縮機への液バックが少なくなる
。したがって、圧縮機の摺動部の摩耗やロックの防止が
有効的に図れるようになる。

【００２１】逆に希釈度が低い場合には、制御部によっ
てクランクケースヒータへの通電がオフとなり、通常運
転が行われる。これにより、第３の目的が達成できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２３】＜実施例１（図１〜図５）＞図２は本実施
例に係る空気調和機の冷凍サイクルを示している。すな
わち、圧縮機１１、凝縮器１２、減圧機構としてのキャ
ピラリチューブ１３および蒸発器１４が順次連結され、
これにより冷凍サイクルが構成されている。

【００２４】圧縮機１１には、そのクランクケースを加
熱するクランクケースヒータ１５が設けられるとともに
、冷媒の溶込みによる潤滑油の希釈度を検知する希釈度
センサ１６が設けられている。

【００２５】希釈度センサ１６は、図３に示すように、
対向する複数枚の銅板１７間にテフロン製のセンサエレ
メント１８を挾着した構成のもので、潤滑油と冷媒との
混合液の比誘電率に基づいて希釈度を検知するようにな
っている。

【００２６】ここで、希釈度は［（潤滑油に溶込んだ冷
媒重量）／（潤滑油に溶込んだ冷媒重量＋潤滑油重量）
］である。

【００２７】希釈度センサ１６は、例えば図４に示すよ
うに、縦型密閉圧縮機１１の場合、圧縮要素部１９の下
方、つまり内底部近傍に配置され、潤滑油に浸されるよ
うになっている。なお、同図中２０は電動要素部である
。

【００２８】そして図１に示すように、希釈度センサ１
６からの検知信号は、クランクケースヒータ１５制御用
の制御部であるマイクロコンピュータ２１に入力され、
マイクロコンピュータ２１は、電源２２とクランクケー
スヒータ１５との間に介在されたマグネットスイッチ２
３のオン・オフ制御信号を出力するようになっている。

【００２９】すなわち、圧縮機起動時に希釈度センサ１
６により検知される希釈度が高い場合には、クランクケ
ースヒータ１５への通電をオンとし、逆に低い場合には
クランクケースヒータ１５への通電をオフとするように
なっている。

【００３０】図５は、上記の制御を行うマイクロコンピ
ュータ２１の制御フローチャートである。図示しないス
イッチ操作による電源２２オン（ステップａ）により、
希釈度センサ１６で検知された希釈度ｋが、予め定めた
設定値Ｋ以上であるか否かの比較が行われる（ステップ
ｂ）。ＹＥＳ（ｋ≧Ｋ）であると、希釈度センサ１６に
より検知される希釈度が高いとして、クランクケースヒ
ータ１５への通電がオンされる（ステップｃ）。ＮＯ（
ｋ＜Ｋ）であると、希釈度センサ１６により検知される
希釈度が低いとして、クランクケースヒータ１５への通
電がオフとなる（ステップｄ）。

【００３１】以上の構成を有する本実施例によると、空
気調和機停止中に冷媒が潤滑油に多量に溶込んでいる場
合には、クランクケースヒータ１５の通電により、クラ
ンクケースが暖められ、希釈度を低くする作用が行われ
、これにより圧縮機１１のロックが防止される。

【００３２】また、冷媒の潤滑油への溶込みが少量であ
る場合には、空気調和機を運転しても圧縮機がロックす
る虞れはなく、この時はクランクケースヒータ１５のオ
フにより、不要な電力消費がなされず、省エネルギ化が
図れる。

【００３３】＜実施例２（図６〜図９）＞本実施例の空
気調和機は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを有し、かつ
インバータによって起動時の圧縮機の運転周波数を制御
するようになっている。

【００３４】すなわち、図６に示すように、圧縮機３１
、四方弁３２、室内熱交換器３３、減圧機構としての絞
り装置３４および室外熱交換器凝縮器３５が順次連結さ
れ、これにより冷凍サイクルが構成されている。

【００３５】圧縮機３１には、冷媒の溶込みによる潤滑
油の希釈度を検知する希釈度センサ３６が設けられてい
る。なお、希釈度センサ３６の構成および配置等は、実
施例１のものと略同様である。

【００３６】そして図７に示すように、希釈度センサ３
６からの検知信号は、制御部であるマイクロコンピュー
タ３７に入力され、マイクロコンピュータ３７は、電源
３８と圧縮機３１との間に介在されたインバータ３９に
周波数制御信号を出力するようになっている。つまり、
マイクロコンピュータ３７とインバータ３９とによって
、起動時の圧縮機３１の運転周波数が制御される。

【００３７】そして、本実施例では、マイクロコンピュ
ータ３７により、圧縮機起動時に希釈度センサ３６で検
知される希釈度が高い場合には、図８に示すように、圧
縮機運転周波数を遅い速度で上昇させ、逆に低い場合に
は、図９に示すように、圧縮機運転周波数を速い速度で
上昇させる制御が行われる。

【００３８】本実施例によると、停止時の希釈度がある
一定値（ｋ１）以下で、冷媒の潤滑油への溶込み量が少
ない場合には、起動時の圧縮機の運転周波数を図８に示
すように早く設定周波数まで上昇させることで、空気調
和能力を素早く高めることができる。

【００３９】一方、希釈度がｋ１より大きくなり、冷媒
が潤滑油に寝込み状態となっている場合には、図９に示
すように、運転周波数をゆっくりと上昇させる。これに
より、冷媒流量の少ない低周波数運転により、まず圧縮
機１本体の温度を上げて溶込み冷媒量を少なくしてから
高周波数運転にもっていくことで、吐出される潤滑油の
量を少なくするものである。この制御により、能力可変
型の空気調和機において、潤滑油不足に起因する圧縮機
のロックを防ぐことができる。

【００４０】＜実施例３＞図１０に本実施例の冷凍サイ
クルを示す。

【００４１】圧縮機４１、凝縮器４２、減圧機構として
のキャピラリチューブ４３、蒸発器４４およびアキュム
レータ４５を順次連結して冷凍サイクルが構成されてい
る。アキュムレータ４５には、クランクケースを加熱す
るクランクケースヒータ４６が設けられている。

【００４２】また、圧縮機４１内には、冷媒の溶込みに
よる潤滑油の希釈度を検知する希釈度センサ４７が設け
られている。なお、この希釈度センサ４７は、前記各実
施例のものと同様である。

【００４３】さらに、希釈度センサ４７からの検出値に
基づいて、アキュムレータ４５のクランクケースヒータ
４６への通電を制御する制御部４８が設けられている。 この制御部４８は、運転時に希釈度センサ４７により検
知される希釈度が高い場合にはクランクケースヒータ４
６への通電をオンとし、逆に希釈度が低い場合にはクラ
ンクケースヒータ４６への通電をオフとする。

【００４４】本実施例によれば、運転時において希釈度
センサ４７により検知される希釈度が一定値以上に高く
なった場合には、制御部４８によってクランクケースヒ
ータ４６への通電がオンとなるので、これにより圧縮機
４１の潤滑が悪くなる前に、アキュムレータ４５が加熱
されて圧縮機４１への液バックが少なくなる。したがっ
て、圧縮機４１の摺動部の摩耗や、ロックの防止が有効
的に図れるようになる。

【００４５】逆に希釈度が一定値以下に低くなった場合
には、制御部４８によってクランクケースヒータ４６へ
の通電がオフとなり、通常運転が行われる。

【００４６】なお、クランクケースヒータ４６への通電
をオンする時の希釈度は、圧縮機４１の潤滑が悪い状態
であるが、異常摩耗やロックの心配のない点に設定する
ことが望ましい。また、クランクケースヒータ４６のオ
フ点は、オンする時の希釈度よりも低い点を選ぶことが
望ましい。これにより、圧縮機４１の潤滑が悪くなる前
に、クランクケースヒータ４６がオンし、アキュムレー
タ４５の加熱により圧縮機４１への液バックが少なくな
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧縮機
のロック防止について、消費電力の減少により省エネル
ギ化を図ることができるとともに、インバータ制御によ
る能力可変型の場合に、潤滑油不足による圧縮機のロッ
クを有効的に防止することができ、さらに外気温度に係
りなく冷房運転される場合、圧縮機のロックを有効的に
防止することができる等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す制御ブロック図。

【図２】同実施例の冷凍サイクル図。

【図３】同実施例における希釈度センサを示す斜視図。

【図４】同実施例における圧縮機を示す断面図。

【図５】同実施例の作用を示すフローチャート。

【図６】本発明の実施例２を示す冷凍サイクル図。

【図７】同実施例の制御ブロック図。

【図８】同実施例の作用説明図。

【図９】同実施例の作用説明図。

【図１０】本発明の実施例３を示す冷凍サイクル図。

【符号の説明】

１１，３１，４１　　圧縮器 １２，４２　　凝縮器 １３，３４，４３　　減圧機構 １４，４４　　蒸発器 １５，４６　　クランクケースヒータ １６，３６，４７　　希釈度センサ ２１，３７，４８　　制御部 ３２　　四方弁 ３３　　室内熱交換器 ３５　　室外熱交換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機、凝縮器、減圧機構および蒸発
   器を順次連結して構成される冷凍サイクルを有する空気
   調和機において、前記圧縮機のクランクケースを加熱す
   るクランクケースヒータを設けるとともに、前記圧縮機
   内に冷媒の溶込みによる潤滑油の希釈度を検知する希釈
   度センサを設け、圧縮機起動時にこの希釈度センサによ
   り検知される希釈度に応じて前記クランクケースヒータ
   への通電を制御させる制御部を設けたことを特徴とする
   空気調和機。
2. 【請求項２】　　圧縮機、インバータ、四方弁、凝縮器
   、減圧機構および蒸発器を順次連結して構成される冷凍
   サイクルを備え、起動時圧縮機の運転周波数を段階的に
   上昇させるように構成する空気調和機において、前記圧
   縮機内に冷媒の溶込みによる潤滑油の希釈度を検知する
   希釈度センサを設け、圧縮機起動時にこの希釈度センサ
   により検知される希釈度に応じて圧縮機運転周波数の上
   昇速度を制御させる制御部を設けたことを特徴とする空
   気調和機。
3. 【請求項３】　　圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器お
   よびアキュムレータを順次連結して構成される冷凍サイ
   クルを有する空気調和機において、前記圧縮機内に冷媒
   の溶込みによる潤滑油の希釈度を検知する希釈度センサ
   を設けるとともに、前記アキュムレータのクランクケー
   スを加熱するクランクケースヒータを設け、運転時に前
   記希釈度センサにより検知される希釈度に応じて前記ク
   ランクケースヒータへの通電を制御させる制御部を設け
   たことを特徴とする空気調和機。