JPH055565A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機内の潤滑油の希釈度が高くなるとその
希釈度を自動的に低下させることができ、これにより圧
縮機における異常磨耗や機械的ロックを防ぎ、安全性お
よび信頼性の向上を図る。 【構成】 圧縮機１、室外熱交換器２、キャピラリチュ
ーブ３、室内熱交換器４を接続した冷凍サイクルと、圧
縮機１への駆動電力を出力するインバータ回路３０と、
このインバータ回路３０の出力周波数Ｆを空調負荷に応
じて制御する手段と、圧縮機１内の潤滑油の希釈度Ｋを
検知する希釈度センサ７とを備え、この希釈度センサ７
の検知希釈度Ｋが設定値Ｋ_S 以上のとき、インバータ回
路３０の出力周波数Ｆを徐々に高め、潤滑油に溶け込ん
でいる冷媒を追い出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、能力可変式の圧縮機
を備えた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機には、圧縮機、室外熱交換
器、減圧器、室内熱交換器を接続してなる冷凍サイクル
を備え、かつ圧縮機に駆動電力を供給するためのインバ
ータ回路を備え、そ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、快適性および省エネルギー効果の向
上を図るものがある。この場合、減圧器としては、高能
力時の冷媒流量に対応できるだけの十分に大きな容量の
ものが採用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、減圧器
の容量が大きいと、低能力時に液バック気味の運転とな
る。この液バックによって圧縮機に吸い込まれる冷媒
は、圧縮機内の潤滑油に溶け込み、潤滑油を希釈させて
しまう。この潤滑油の希釈度が高いと、圧縮機の摺動部
の潤滑が悪くなり、摺動部に異常磨耗や機械的ロックが
生じることがある。この発明は上記の事情を考慮したも
ので、

【０００４】請求項１の空気調和機は、圧縮機内の潤滑
油の希釈度が高くなるとその希釈度を自動的に低下させ
ることができ、これにより圧縮機における異常磨耗や機
械的ロックを防ぐことができる安全性および信頼性にす
ぐれた空気調和機を提供することを目的とする。請求項
２の空気調和機は、圧縮機内の潤滑油の状態を的確に捕
らえて圧縮機における異常磨耗や機械的ロックを未然に
防ぐことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の空気調和機
は、圧縮機、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を接
続した冷凍サイクルと、前記圧縮機への駆動電力を出力
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、前記圧縮機内の
潤滑油の希釈度を検知する希釈度センサと、この希釈度
センサの検知結果が設定値以上のとき前記インバータ回
路の出力周波数を徐々に高める手段とを備える。

【０００６】請求項２の空気調和機は、圧縮機、室外熱
交換器、減圧器、室内熱交換器を接続した冷凍サイクル
と、前記圧縮機への駆動電力を出力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、前記圧縮機内の潤滑油の希釈度を検
知する希釈度センサと、この希釈度センサの検知結果が
設定値以上のときおよび設定値以下のとき前記圧縮機の
運転を禁止する手段とを備える。

【０００７】

【作用】請求項１の空気調和機では、圧縮機内の潤滑油
の希釈度が設定値以上になると、圧縮機の能力が徐々に
高まり、潤滑油に溶け込んでいる冷媒が追い出される。
請求項２の空気調和機では、希釈度センサの検知結果が
設定値以上のときおよび設定値以下のとき、それぞれ圧
縮機の運転を禁止する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の第１実施例について図面を
参照して説明する。この実施例は、請求項１の空気調和
機に相当する。

【０００９】第１図において、１は能力可変式の圧縮機
で、その圧縮機１の吐出口に室外熱交換器２を接続す
る。この室外熱交換器２に減圧器たとえばキャピラリチ
ューブ３を介して室内熱交換器４を接続し、その室内熱
交換器４を圧縮機１の吸込口に接続する。上記キャピラ
リチューブ３としては、高能力時の冷媒流量に対応でき
るだけの十分に大きな容量のものを採用している。室外
熱交換器２の近傍に室外ファン５を設け、室内熱交換器
４の近傍に室内ファン６を設ける。圧縮機１内に希釈度
センサ７を設ける。この場合、希釈度センサ７を潤滑油
に浸積させる。

【００１０】希釈度センサ７は、第２図に示すように、
銅板７１ａに２つのテフロン７２を挟んで銅板７１ｂを
対向させ、その銅板７１ｂに２つのテフロン７２を挟ん
で銅板７１ｃを対向させ、両側の銅板７１ａ，７１ｃに
一対のリード線７３を接続したものである。すなわち、
希釈度センサ７は、銅板７１ａ，７１ｃ間に存在する物
体の比誘電率に応じて銅板７１ａ，７１ｃ間の静電容量
が変化する特性を有する。室内熱交換器４の近傍に室内
温度センサ８を設ける。

【００１１】一方、１０は商用交流電源で、その電源１
０に降圧用のトランス１１を介して制御部２０を接続す
る。さらに、電源１０にインバータ回路３０の入力端を
接続し、そのインバータ回路３０の出力端に圧縮機１の
駆動モータを接続する。制御部２０は、マイクロコンピ
ュータおよびその周辺回路からなり、空気調和機の全般
にわたる制御を行なうものである。

【００１２】この制御部２０に、室外ファン５、室内フ
ァン６、希釈度センサ７、室内温度センサ８、タイマー
２１，２２、操作部２３、およびインバータ回路３０を
接続する。タイマー２１は、一定時間ｔ₁ たとえば１分
間を経時するものである。タイマー２２は、一定時間ｔ
₂ （＞ｔ₁ ）たとえば１０分間を経時するものである。
操作部２３は、運転条件を入力するためのものである。

【００１３】インバータ回路３０は、電源１０の電圧を
整流し、その整流電圧を制御部２０の指令に応じた所定
周波数（および電圧レベル）の交流に変換し、出力する
ものである。そして、制御部２０は、次の機能手段を備
える。 （１）インバータ回路３０の出力周波数Ｆを空調負荷
（室内温度）に応じて制御する手段。 （２）希釈度センサ７の検知結果（潤滑油の希釈度）Ｋ
が設定値Ｋ_S 以上のとき、インバータ回路３０の出力周
波数ＦをΔＦずつ徐々に高める手段。 つぎに、第３図を参照しながら作用を説明する。操作部
２３で運転開始を指示すると、圧縮機１が起動する。圧
縮機１から吐出される冷媒は、第１図に矢印で示すよう
に室外熱交換器２に流れ、そこで凝縮する。室外熱交換
器２を経た冷媒はキャピラリチューブ３で減圧され、室
内熱交換器４に入る。室内熱交換器４に入った冷媒は室
内空気から熱を奪って蒸発し、圧縮機１に吸い込まれ
る。こうして、室外熱交換器２が凝縮器として働き、室
内熱交換器４が蒸発器として働くことにより、室内が冷
房される。

【００１４】ところで、圧縮機１内の潤滑油は自身の希
釈度Ｋに応じた非誘電率を有しており、その非誘電率の
変化が希釈度センサ７の静電容量の変化となって現われ
る。これにより、圧縮機１内の潤滑油の希釈度Ｋが希釈
度センサ７によって検知される。運転時、制御部２０
は、希釈度センサ７で検知される希釈度Ｋを監視してお
り、その希釈度Ｋが設定値Ｋ_S より低ければ、次の制御
を実行する。操作部２３で設定されている温度（以下、
設定温度Ｔと称する）と室内温度センサ８で検知される
室内温度Ｔａとを比較する。室内温度Ｔａが（Ｔ＋α）
よりも高ければ、インバータ回路３０の出力周波数（以
下、運転周波数と称する）Ｆを所定値ΔＦだけ高める。
室内温度Ｔａが（Ｔ−α）よりも低ければ、運転周波数
Ｆを所定値ΔＦだけ下げる。室内温度Ｔａが（Ｔ−α）
より高くて（Ｔ＋α）より低ければ、そのときの運転周
波数Ｆを保持する。こうして、空調負荷に応じて圧縮機
１の能力を制御することにより、必要十分な冷房能力を
得ることができる。ところで、低能力運転では、液バッ
ク気味となって圧縮機１に液冷媒が吸い込まれる。こう
なると、圧縮機１内の潤滑油に冷媒が溶け込み、潤滑油
を希釈させてしまう。潤滑油の希釈度Ｋが高くなって設
定値Ｋ_S を超えると、制御部２０は次の制御を実行す
る。

【００１５】タイマー２２を動作させて一定時間ｔ
₂ （１０分）の経時を開始し、運転周波数Ｆを所定値Δ
Ｆだけ高める。この運転周波数Ｆの上昇をタイマー２１
の経時に基づく一定時間ｔ₁ （１分）ごとに繰り返す。
こうして、圧縮機１の能力が徐々に高まると、圧縮機１
内の潤滑油に溶け込んでいる冷媒が追い出され、潤滑油
の希釈度Ｋが低くなる。希釈度Ｋが設定値Ｋ_S を下回る
と、運転周波数Ｆの上昇を解除する。

【００１６】このように、潤滑油の希釈度Ｋが高くなる
と、その希釈度Ｋを自動的に低下させることにより、圧
縮機１における異常磨耗や機械的ロックを未然に防止す
ることができる。よって、安全性および信頼性の向上が
図れる。

【００１７】なお、運転周波数Ｆを通常の速度で上昇さ
せると、圧縮機１の吐油量が急激に増大してそれが圧縮
機１に戻る前に油切れとなって機械的ロックを生じる危
険があるが、上記のように運転周波数Ｆを一定時間ｔ₁
（１分）ごとに徐々に上昇させるようにしているので、
そのような危険は生じない。

【００１８】また、希釈度Ｋが設定値Ｋ_S を下回わらな
いうちに、タイマー２２の経時に基づく一定時間ｔ₂ が
経過した場合、あるいは運転周波数Ｆが所定値Ｆ_S に達
した場合、運転周波数Ｆの上昇を強制的に解除して通常
の運転周波数制御に一旦復帰する。なお、上記実施例に
おいて、一定時間ｔ₁ ，ｔ₂ については適宜に設定可能
である。次に、この発明の第２実施例について説明す
る。この実施例は、請求項２の空気調和機に相当する。
ここでは、制御部２０が下記の機能手段を有する他は、
第１実施例と同じである。 （１）インバータ回路３０の出力周波数Ｆを空調負荷
（室内温度）に応じて制御する手段。

【００１９】（２）希釈度センサ７の検知結果（潤滑油
の希釈度）Ｋが設定値Ｋ_H 以上のときおよび設定値Ｋ_L
のとき、それぞれ圧縮機１の運転を禁止する手段。な
お、Ｋ_H ＞Ｋ_L である。作用を説明する。

【００２０】圧縮機１内の潤滑油は自身の希釈度Ｋに応
じた非誘電率を有しており、その非誘電率の変化が希釈
度センサ７の静電容量の変化となって現われる。これに
より、圧縮機１内の潤滑油の希釈度Ｋが希釈度センサ７
によって検知される。検知希釈度Ｋが設定値Ｋ_H ，Ｋ_L
間にある場合（Ｋ_H ＞Ｋ＞Ｋ_L ）、圧縮機１の運転を許
容する。ただし、液バックにより、検知希釈度Ｋが設定
値Ｋ_H を超えると、制御部２０は圧縮機１の運転を禁止
する。この運転禁止は、圧縮機１における異常磨耗や機
械的ロックを未然に防止するものであり、これにより安
全性および信頼性の向上が図れる。ところで、希釈度セ
ンサ７の検知希釈度Ｋは、銅板７１ａ，７１ｃ間に存在
する物体の比誘電率に応じて定まる。

【００２１】ただし、銅板７１ａ，７１ｃ間には潤滑油
だけでなく、冷媒ガスも存在しており、その冷媒ガスは
潤滑油よりも非誘電率が低い。このため、圧縮機１内に
潤滑油がほとんど無い場合、希釈度センサ７は冷媒ガス
の非誘電率に応答することになり、検知希釈度Ｋが設定
値Ｋ_L を下回る事態が生じる。

【００２２】この場合、潤滑油が無いの判断の下に、圧
縮機１の運転を禁止する。この禁止により、圧縮機１に
おける異常磨耗や機械的ロックを未然に防止することが
できる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、

【００２４】請求項１の空気調和機は、圧縮機、室外熱
交換器、減圧器、室内熱交換器を接続した冷凍サイクル
と、前記圧縮機への駆動電力を出力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、前記圧縮機内の潤滑油の希釈度を検
知する希釈度センサと、この希釈度センサの検知結果が
設定値以上のとき前記インバータ回路の出力周波数を徐
々に高める手段とを備えたので、圧縮機内の潤滑油の希
釈度が高くなるとその希釈度を自動的に低下させること
ができ、これにより圧縮機における異常磨耗や機械的ロ
ックを防ぐことができる安全性および信頼性にすぐれた
ものとなる。

【００２５】請求項２の空気調和機は、圧縮機、室外熱
交換器、減圧器、室内熱交換器を接続した冷凍サイクル
と、前記圧縮機への駆動電力を出力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、前記圧縮機内の潤滑油の希釈度を検
知する希釈度センサと、この希釈度センサの検知結果が
設定値以上のときおよび設定値以下のとき前記圧縮機の
運転を禁止する手段とを備えたので、圧縮機内の潤滑油
の状態を的確に捕らえて圧縮機における異常磨耗や機械
的ロックを未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の冷凍サイクルの構成を
示す図

【図２】第１実施例の希釈度センサの構成を示す斜視図

【図３】第１実施例の作用を説明するためのフローチャ
ート。

【図４】この発明の第２実施例の作用を説明するための
フローチャート。

【符号の説明】

１…能力可変圧縮機、２…室外熱交換器、３…キャピラ
リチューブ、４…室内熱交換器、２０…制御部、３０…
インバータ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、減圧器、室内熱
   交換器を接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機への駆動
   電力を出力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
   圧縮機内の潤滑油の希釈度を検知する希釈度センサと、
   この希釈度センサの検知結果が設定値以上のとき前記イ
   ンバータ回路の出力周波数を徐々に高める手段とを具備
   したことを特徴とする空気調和機。 【請求項２】 圧縮機、室外熱交換器、減圧器、室内熱
   交換器を接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機への駆動
   電力を出力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
   圧縮機内の潤滑油の希釈度を検知する希釈度センサと、
   この希釈度センサの検知結果が設定値以上のときおよび
   設定値以下のとき前記圧縮機の運転を禁止する手段とを
   具備したことを特徴とする空気調和機。