WO2023223467A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

空気調和装置（１００）は、冷媒回路（１１０）と、制御装置（６）と、リモコン（１３）と、を備える。冷媒回路（１１０）は、ロータリ圧縮機（１）と、対象空間外に設置される熱交換器（２）と、膨張弁（１２）と、対象空間内に設置される熱交換器（８）と、外気温を検出する温度検出部（４）と、を含む。ロータリ圧縮機（１）は、ピストン（１０２）と、シリンダ（１０１）内を高圧側と低圧側とに仕切るベーン（１０３）と、を含む。制御装置（６）は、対象空間の温度が設定温度となった場合に、ロータリ圧縮機（１）を下限周波数で連続運転するように制御し、ロータリ圧縮機（１）を下限周波数で連続運転しているときに外気温が閾値以上となった場合に、ロータリ圧縮機（１）の下限周波数をピストン（１０２）とベーン（１０３）とが離間しない下限周波数＋Δｆに変更する。

Description

空気調和装置

　本開示は、空気調和装置に関する。

　インバータ式の空気調和装置では、室内温度と設定温度との差が小さくなると圧縮機の周波数を予め定められた下限周波数まで下げる制御を実行している。この下限周波数は、圧縮機が運転可能な最低の周波数に設定される。これにより、従来のインバータ式の空気調和装置は、冷暖房能力を抑えつつ室内温度の変動を小さくしている。

　インバータ式の空気調和装置では、運転の能力が低いほど室内負荷の変化に対する追従性が良好となり、空調特性の一つである「快適性」および「省エネルギー性」が共に向上することが知られている。運転の能力を低くするためには、圧縮機の循環流量を少なくすることが有効である。圧縮機の循環流量は、以下の式（１）により定まる。

　Ｇｒ＝Ｖｓｔ×Ｆｘ×ρｓ・・・（１）
　Ｇｒは、圧縮機の循環量、Ｖｓｔは、圧縮機の排除容積、Ｆｚは、圧縮機の運転周波数、ρｓは、圧縮機の吸入冷媒密度を示す。式（１）において、冷媒の吸入密度および圧縮機の排除容積を一定とした場合、圧縮機の循環量を少なくするためには、圧縮機の運転周波数を小さくし、下限周波数によって運転することが有効である。

　ここで、外気温が高い状態では、空気調和装置への負荷が高くなり、圧縮機にかかる負荷も高くなる。特開平０３－２９４７３８号公報（特許文献１）には、室内温度と設定温度との差が小さくなり圧縮機が下限周波数によって運転されている場合に、圧縮機への負荷が高い状態では周波数を上昇させる技術が開示されている。

特開平０３－２９４７３８号公報

　ロータリ圧縮機においては、シリンダ内に高圧側と低圧側とを仕切る仕切り板（以下、ベーンとも称する）が設置されている。ベーンは、通常の運転においてピストンと常に接している。しかしながら、ロータリ圧縮機では、ロータリ圧縮機の運転周波数を下げた際にベーンをピストンに押し付ける力（以下、押し付け力とも称する）よりもベーンがピストンから離れる力（以下、離間力とも称する）が大きくなり、ベーンがピストンから離間する（以下、ベーン離間とも称する）可能性がある。

　ロータリ圧縮機は、ベーン離間により漏れ損失が増大し成績係数（ＣＯＰ:Coefficient　of　Performance)が悪化する恐れがある。ロータリ圧縮機におけるベーン離間の問題について考慮していない特開平０３－２９４７３８号公報（特許文献１）においては、下限周波数による運転中に周波数を変更する際、ベーン離間の発生を抑制することが難しい。

　本開示の目的は、ロータリ圧縮機においてベーン離間を抑制することのできる空気調和装置を提供することである。

　本開示の空気調和装置は、冷媒回路と、冷媒回路を制御する制御装置と、対象空間の設定温度を入力可能な入力部と、を備える。冷媒回路は、冷媒を圧縮するロータリ圧縮機と、対象空間外に設置される第１熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、対象空間内に設置される第２熱交換器と、対象空間外の空気の温度である外気温を検出する第１温度検出部と、を含む。ロータリ圧縮機は、ピストンと、シリンダ内を高圧側と低圧側とに仕切るベーンと、を含む。制御装置は、対象空間の温度が設定温度となった場合に、ロータリ圧縮機を下限周波数で連続運転するように制御し、ロータリ圧縮機を第１周波数で連続運転しているときに外気温が閾値以上となった場合に、ロータリ圧縮機の下限周波数を第１周波数よりも高く、ピストンとベーンとが離間しない第２周波数に変更する。

　本開示によれば、ピストンとベーンとが離間しないことを考慮してロータリ圧縮機の周波数が変更されるため、ベーン離間を抑制することができる。

実施の形態１における空気調和装置の冷媒回路を示す図である。 実施の形態１のロータリ圧縮機の概略図である。 実施の形態１のロータリ圧縮機の通常運転時の圧縮行程を説明する図である。 実施の形態１のロータリ圧縮機の内部に生じる力を示す図である。 ベーン離間が発生する際の圧縮行程を説明する図である。 ロータリ圧縮機の運転条件と、ベーン離間の発生条件との関係を示す図である。 実施の形態１のロータリ圧縮機における周波数制御を示すフローチャートである。 ８月の東京の１日の外気温と時間との関係を示す図である。 １月の東京の１日の外気温と時間との関係を示す図である。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されている。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１における空気調和装置１００の冷媒回路１１０を示す図である。実施の形態１における空気調和装置１００は、室外機７と、室内機１１と、リモコン１３とを備える。室外機７と室内機１１とは、配管により接続され、冷媒回路１１０を構成する。室外機７は、ロータリ圧縮機１と、四方弁５と、熱交換器２と、ファン３と、温度検出部４と、膨張弁１２と、制御装置６ａとを備える。室内機１１は、熱交換器８と、温度検出部１０と、ファン９と、制御装置６ｂとを備える。

　室外機７は、空調の対象となる空間外に設置される。室内機１１は、空調の対象となる空間内に設置される。空調の対象となる空間とは、例えば、建物における室内である。リモコン１３は、空気調和装置１００において対象空間の設定温度を入力可能な入力部である。ユーザは、リモコン１３をインターフェースとして設定温度を入力する。冷媒回路１１０では、配管を冷媒が循環する。冷媒は、例えば、Ｒ２２などのＨＣＦＣ冷媒、Ｒ４１０Ａ，Ｒ３２などのＨＦＣ冷媒、ＣＯ_２，Ｒ２９０などの自然冷媒などである。冷媒回路１１０を循環する冷媒は、ここに示す冷媒以外の冷媒であってもよい。

　ロータリ圧縮機１は、冷媒を吸入し圧縮して吐出する。四方弁５は、冷媒の循環方向を切替える。熱交換器２は、第１熱交換器として冷媒を空気と熱交換する。ファン３は、熱交換器２に併設され、熱交換器２に対して空気を送風する。温度検出部４は、第１温度検出部として機能し、対象空間外の空気の温度である外気温を検出するサーミスタにより構成される温度センサである。

　膨張弁１２は、冷媒を膨張し減圧させる。膨張弁１２は、例えば、電子膨張弁等の開度を任意に制御することができる装置である。制御装置６ａは、第１制御装置として機能し、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）６ａ１と、メモリ（ＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびＲＡＭ（Random　Access　Memory））６ａ２と、各種信号を入出力するための入出力装置等を含んで構成される。ＣＰＵ６ａ１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置６ａの処理手順が記されたプログラムである。制御装置６ａは、これらのプログラムに従って、各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

　熱交換器８は、第２熱交換器として冷媒を空気と熱交換する。ファン９は、熱交換器８に併設され、熱交換器８に対して空気を送風する。温度検出部１０は、第２温度検出部として機能し、対象空間内に設置される熱交換器８に向けて流れる空気の温度（以下、吸込み温度とも称する）を検出するサーミスタにより構成される温度センサである。なお、温度検出部１０は、熱交換器８を流れる冷媒の蒸発温度を測定する温度センサであってもよい。

　制御装置６ｂは、第２制御装置として機能し、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）６ｂ１と、メモリ（ＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびＲＡＭ（Random　Access　Memory））６ｂ２と、各種信号を入出力するための入出力装置等を含んで構成される。ＣＰＵ６ｂ１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置６ｂの処理手順が記されたプログラムである。制御装置６ｂは、これらのプログラムに従って、各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

　室外機７側の制御装置６ａおよび室内機１１側の制御装置６ｂは、お互いに連携して空気調和装置１００全体の制御を行う。なお、制御装置６ａおよび制御装置６ｂが実行する制御のアルゴリズムについてはどのような方法であってもよい。制御装置６ａおよび制御装置６ｂに送信される情報および制御について具体的に説明する。

　室外機７側の制御装置６ａは、温度検出部４により検出された外気温に関する情報、室内機１１側の制御装置６ｂから送信されてくる情報に基づいて各機器を制御する。制御装置６ａは、ロータリ圧縮機１のベーン離間の抑制を目的として、運転条件によってロータリ圧縮機１の下限に設定された運転周波数を上げる制御を行う。室内機１１側の制御装置６ｂは、温度検出部１０により検出された吸込み温度に関する情報、ユーザからリモコン１３を介して指示される運転情報を取得して、室外機７側の制御装置６ａに送信する。

　なお、制御装置は、室外機７側および室内機１１側に別々に設けられる構成について説明したが、制御装置６ａおよび制御装置６ｂの機能を有する制御装置を室外機７側または室内機１１側に設置する構成としてもよい。以下では、制御装置６ａまたは制御装置６ｂによって実行される制御をまとめて、制御装置６が実行する処理として説明する。

　図１に示す冷媒回路１１０では、冷房運転中の冷媒の流れ方向を実線の矢印で示し、暖房運転中の冷媒の流れ方向を破線の矢印で示している。冷房運転中の冷媒の流れを例にし、空気調和装置１００の運転について説明する。まず、冷媒は、ロータリ圧縮機１によって圧縮され、高温高圧ガスとして吐出される。高温高圧のガス冷媒は、四方弁５を介して熱交換器２に導かれる。高温高圧のガス冷媒は、熱交換器２においてファン３によって送風される空気と熱交換されて冷却され、冷媒の一部または全部が凝縮し、気液二相状態となる。

　気液二相状態の冷媒は、膨張弁１２により減圧され、熱交換器８に導かれる。気液二相状態の冷媒は、熱交換器８においてファン９よって吸込まれる室内空気と熱交換されて蒸発し、ガス状態となる。熱交換器８において冷却された空気は、ファン９によって対象空間である室内に供給され、室内が冷房される。熱交換後のガス冷媒は、四方弁５を介してロータリ圧縮機１に吸入される。冷房運転中は、このような冷凍サイクルが繰り返される。一方、暖房運転中は、冷房運転中とは逆向きに冷媒が流れ、熱交換器８において冷媒が凝縮されることによって室内が暖房される。

　ロータリ圧縮機１の構造について説明する。図２は、実施の形態１のロータリ圧縮機１の概略図である。ロータリ圧縮機１は、シリンダ１０１と、ピストン１０２と、ベーン１０３と、スプリング１０４と、背圧室１０５とを備える。シリンダ１０１は、平面視において円形状であり、吐出される高圧側の冷媒によって満たされる吐出し室１０１ａと、吸引される低圧側の冷媒によって満たされる吸込み室１０１ｂとを含む。ピストン１０２は、回転軸に対し偏心して取付けられており、矢印で示す回転方向に回転する。ピストン１０２の回転により、一方の吸込み室１０１ｂでガス冷媒が吸引され、他方の吐出し室１０１ａでガス冷媒が圧縮される。

　ベーン１０３は、吐出し室１０１ａと、吸込み室１０１ｂとを仕切るようにスプリング１０４によってシリンダ１０１の中心側に押されている。ベーン１０３は、シリンダ１０１と背圧室１０５とを接続するベーン溝１０１ｃ内に摺動自在に嵌入されている。背圧室１０５は、平面視において円形状である。ベーン１０３によって仕切られる高圧側の吐出し室１０１ａの吐出圧をＰｄ、低圧側の吸込み室１０１ｂの吸入圧をＰｓとする。

　図３は、実施の形態１のロータリ圧縮機１の通常運転時の圧縮行程を説明する図である。図３（ａ）は、ピストン１０２の回転角度が０ｄｅｇである場合を示し、図３（ｂ）は、ピストン１０２の回転角度が９０ｄｅｇである場合を示し、図３（ｃ）は、ピストン１０２の回転角度が１８０ｄｅｇである場合を示し、図３（ｄ）は、ピストン１０２の回転角度が２７０ｄｅｇである場合を示している。ベーン１０３に重ねて記載されている矢印は、ベーン１０３の運動方向を示している。

　ロータリ圧縮機１は、図３（ａ）から図３（ｃ）にかけて吸込み室１０１ｂにおいて低圧のガス冷媒を吸引しながら吐出し室１０１ａにおいてガス冷媒を圧縮する。ロータリ圧縮機１は、図３（ｃ）から図３（ｄ）にかけて吐出し室１０１ａにおいてガス冷媒をさらに圧縮する。圧縮されたガス冷媒は、図３（ｄ）の状態で吐出し室１０１ａから吐出される。その後、ロータリ圧縮機１は、図３（ｄ）の状態から図３（ａ）の状態へとピストン１０２が移動し、シリンダ１０１内が低圧のガス冷媒で満たされる。

　ベーン１０３は、図３（ａ）から図３（ｂ）にかけてシリンダ１０１の中心に向けて移動し、図３（ｃ）において移動を停止する。ベーン１０３は、図３（ｃ）において、低圧側の吸込み室１０１ｂの吸入圧Ｐｓと高圧側の吐出し室１０１ａの吐出圧Ｐｄとの圧力の均衡が保たれている。ベーン１０３は、図３（ｃ）から図３（ｄ）にかけてシリンダ１０１の中心から外側に向けて移動する。ベーン１０３は、図３（ｄ）の状態から図３（ａ）の状態に戻り、シリンダ１０１の中心に向けて移動する。

　図４は、実施の形態１のロータリ圧縮機１の内部に生じる力を示す図である。ベーン１０３には、シリンダ１０１の中心方向に働く力として、背面のスプリング１０４による押付け荷重（Ｆ１）、背圧室１０５内の圧力である吐出圧Ｐｄ、およびピストン１０２の回転運動に伴うベーン１０３の慣性力（Ｆ２）が加わる。以下では、シリンダ１０１の中心方向に働く力の合力を押付け力（Ｆｘ）と称する。ベーン１０３は、押付け力Ｆｘによってピストン１０２と常に接触している。押付け力Ｆｘは、以下の式（２）により表わされる。

　Ｆｘ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｐｄ・・・（２）
　このとき、ベーン１０３に作用するＦ１，Ｆ２は、以下のように表わされる。

　Ｆ１＝Ｋｘ［Ｎ］
　　Ｋ：バネ定数［Ｎ／ｍｍ］
　　ｘ：ベーンの摺動距離［ｍｍ］
　Ｆ２＝ｍα［Ｎ］
　　ｍ：ベーンの質量［ｋｇ］
　　α：ベーンの加速度［ｍ／ｓ^２］
　ベーン１０３には、押付け力Ｆｘと反対方向に働く力として、ベーン溝１０１ｃとの摩擦力（Ｆ３）が加わる。摩擦力Ｆ３は、シリンダ１０１内の差圧（Ｐｄ－Ｐｓ）によって、ベーン１０３とシリンダ１０１のベーン溝１０１ｃとの間に荷重がかかることで発生する摺動抵抗である。ベーン１０３の先端には、シリンダ１０１内の圧力（Ｐｄ、Ｐｓ）により摩擦力Ｆ３と同一方向の力が生じる。ベーン１０３に対し押付け力Ｆｘと反対方向に働く力の合力を離間力（Ｆｙ）と称する。離間力Ｆｙは、以下の式（３）により表わされる。

　Ｆｙ＝Ｆ３＋Ｐｄ＋Ｐｓ・・・（３）
　このとき、ベーンに作用する摩擦力Ｆ３は、以下のように表わされる。

　Ｆ３＝μ（Ｐｄ－Ｐｓ）
　　μ：摩擦係数
　通常運転時においては、押付け力Ｆｘ＞離間力Ｆｙの関係が成り立つ。式（２）と式（３）とを整理すると、Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３＋Ｐｄと表わすことができる。ベーン１０３は、押付け力Ｆｘ＞離間力Ｆｙの関係が成り立つ場合に、ピストン１０２と常に接触することとなる。反対にベーン１０３は、押付け力Ｆｘ＜離間力Ｆｙの関係が成り立つ場合にベーン１０３がピストン１０２から離間する。ベーン１０３がピストン１０２から離間することをベーン離間とも称する。なお、Ｆｘ，Ｆｙは、単位面積あたりの力を示している。

　ベーン離間について詳しく説明する。図５は、ベーン離間が発生する際の圧縮行程を説明する図である。図５（ａ）は、ピストン１０２の回転角度が０ｄｅｇである場合を示し、図５（ｂ）は、ピストン１０２の回転角度が９０ｄｅｇである場合を示し、図５（ｃ）は、ピストン１０２の回転角度が１８０ｄｅｇである場合を示し、図５（ｄ）は、ピストン１０２の回転角度が２２５ｄｅｇである場合を示し、図５（ｅ）は、ピストン１０２の回転角度が２７０ｄｅｇである場合を示している。ベーン１０３に重ねて記載されている矢印は、ベーン１０３の運動方向を示している。

　ロータリ圧縮機１は、図５（ａ）から図５（ｂ）にかけて吸込み室１０１ｂにおいて低圧のガス冷媒を吸引しながら吐出し室１０１ａにおいてガス冷媒を圧縮する。ロータリ圧縮機１は、図５（ｂ）から図５（ｃ）にかけてピストン１０２の回転角度が変化する際にベーン離間が発生する。図５（ｃ）の状態において、ベーン１０３には、押付け力Ｆｘ＜離間力Ｆｙの関係が成り立っている。ベーン１０３は、通常運転時においてピストン１０２と常に接触している。しかし、外気温が高くロータリ圧縮機１に高負荷がかかる状態になると、図５（ｃ）の状態に示すように、ベーン１０３がピストン１０２に追従できなくなり、ベーン１０３とピストン１０２とが離れる状態となる。ベーン離間の発生により、高圧側の吐出し室１０１ａのガス冷媒が低圧側の吸込み室１０１ｂへと進入する。

　ロータリ圧縮機１は、図５（ｃ）から図５（ｄ）にピストン１０２の回転角度が変化する際に再びベーン１０３がシリンダ１０１の中心方向に移動することによってベーン１０３がピストン１０２に追従するようになる。ロータリ圧縮機１は、図５（ｄ）から図５（ｅ）にかけて吐出し室１０１ａにおいてガス冷媒を圧縮する。圧縮されたガス冷媒は、図５（ｅ）の状態で吐出し室１０１ａから吐出される。その後、ロータリ圧縮機１は、図５（ｅ）の状態から図５（ａ）へとピストン１０２が移動し、シリンダ１０１内が低圧のガス冷媒で満たされる。

　押付け力Ｆｘと離間力Ｆｙとの関係について検討する。押付け力Ｆｘにおいて、Ｆ１は、ベーン溝１０１ｃおよびスプリング１０４の寸法による関数であるためロータリ圧縮機１の運転条件に影響されない。一方、Ｆ２は、ロータリ圧縮機１の運転周波数により変化する関数であるため、ロータリ圧縮機１の運転周波数が低くなると小さくなる。

　離間力Ｆｙにおいて、Ｆ３は、シリンダ１０１内の差圧（Ｐｄ－Ｐｓ）によって変化する関数である。Ｆ３は、吐出圧Ｐｄが上昇する、あるいは吸入圧Ｐｓが低下することにより大きくなる。ここで、式（３）により吸入圧Ｐｓが低下することは、離間力Ｆｙを小さくすることにもなる。よって、離間力Ｆｙへの影響は、吐出圧Ｐｄが上昇する方が吸入圧Ｐｓが低下するよりも大きい。以上より、ロータリ圧縮機１の運転周波数の低下、もしくは吐出圧Ｐｄの上昇が、押付け力Ｆｘ＜離間力Ｆｙの関係が成り立つ要因となる。

　図６は、ロータリ圧縮機１の運転条件と、ベーン離間の発生条件との関係を示す図である。ロータリ圧縮機１が下限周波数で運転しているときの吐出圧Ｐｄを第１離間発生臨界点とし、ロータリ圧縮機１が下限周波数＋Δｆで運転しているときの吐出圧Ｐｄを第２離間発生臨界点とする。吸入圧Ｐｓが同一となる位置では、外気温がＴ１である場合よりも外気温がＴ１よりも高いＴ２である場合の方が、ロータリ圧縮機１の動作による吐出圧Ｐｄが上昇する。吐出圧Ｐｄの上昇は、押付け力Ｆｘ＜離間力Ｆｙの関係が成り立つ要因となってしまう。

　第１離間発生臨界点におけるロータリ圧縮機１の運転周波数は、外気温Ｔ１におけるロータリ圧縮機１の動作点を上回る下限周波数である。このため、外気温Ｔ１においては、押付け力Ｆｘ＞離間力Ｆｙの関係が成り立つ。よって、ロータリ圧縮機１は、外気温Ｔ１において下限周波数により運転している場合に、ベーン離間が発生することはない。それに対し、外気温がＴ１からＴ２に上昇すると、外気温Ｔ２におけるロータリ圧縮機１の動作点が下限周波数を超えてしまう。これにより、ロータリ圧縮機１の動作による吐出圧Ｐｄが上昇し、押付け力Ｆｘ＜離間力Ｆｙの関係が成り立ってしまう。

　本実施の形態では、外気温がＴ１から閾値であるＴ２に上昇し押付け力Ｆｘ＜離間力Ｆｙの関係が成り立ちベーン離間が発生する条件となる場合に、ロータリ圧縮機１の下限周波数を＋Δｆ上昇させる制御を行う。これにより、外気温の上昇によってロータリ圧縮機１の動作による吐出圧Ｐｄが上昇したとしても、ロータリ圧縮機１の運転周波数を上昇させることによって、押付け力Ｆｘ＞離間力Ｆｙの関係を保つことができる。このようにすれば、ロータリ圧縮機１においてベーン離間を抑制することができる。

　次に、制御装置６が実行する制御について説明する。図７は、実施の形態１のロータリ圧縮機１における周波数制御を示すフローチャートである。図７のフローチャートの処理は、制御装置６の制御におけるメインルーチンから、サブルーチンとして繰返し呼び出されて実行される。図７では、冷房運転中の処理について説明する。ユーザによってリモコン１３が操作されると、ロータリ圧縮機１が駆動し、空気調和装置１００による冷房運転が開始される。

　制御装置６は、まずステップＳ（以下、単に「Ｓ」と示す）１において、室内機１１の温度検出部１０によって検出される吸込み温度とユーザがリモコン１３により設定した設定温度との差が小さいか否かを判定する。ここで、差が小さいとは、差が０℃ないし±１℃程度の範囲に収まっている状態である。制御装置６は、Ｓ１において、吸込み温度と設定温度との差が大きいと判定した場合（Ｓ１のＮＯ）は、ロータリ圧縮機１の運転周波数を上昇させる制御を行い（Ｓ３）、処理をサブルーチンからメインルーチンに戻す。Ｓ３の処理を行うことにより、吸込み温度を設定温度に近づけることができる。

　制御装置６は、Ｓ１において、吸込み温度と設定温度との差が小さいと判定した場合（Ｓ１のＹＥＳ）は、ロータリ圧縮機１の運転周波数を低下させる制御を行う（Ｓ２）。次いで、制御装置６は、Ｓ４において外気温が予め設定した閾値以上であるか否かを判定する。制御装置６は、Ｓ４にいて、外気温が閾値より低いと判定した場合（Ｓ４のＮＯ）は、ロータリ圧縮機１を予め設定された下限周波数で運転するように制御し（Ｓ５）、処理をサブルーチンからメインルーチンに戻す。Ｓ５の処理により、吸込み温度と設定温度との差が小さい状態において、ロータリ圧縮機１が運転可能な最低の周波数である下限周波数で運転することができる。

　制御装置６は、Ｓ４にいて、外気温が閾値以上であると判定した場合（Ｓ４のＹＥＳ）は、ロータリ圧縮機１を下限周波数＋Δｆで運転するように制御し（Ｓ６）、処理をサブルーチンからメインルーチンに戻す。Ｓ６の処理により、外気温が閾値以上となりロータリ圧縮機１の動作による吐出圧Ｐｄが上昇し、押付け力Ｆｘ＜離間力Ｆｙの関係が成り立つことを下限周波数を＋Δｆ上昇させることにより防ぐことができる。なお、制御装置６は、暖房運転時においても閾値は異なるが同様の制御を実行する。

　なお、Ｓ１の代わりに、制御装置６は、熱交換器８を流れる冷媒の蒸発温度と、蒸発温度に対応して予め設定された設定温度との差が小さいか否かを判定するようにしてもよい。制御装置６は、蒸発温度と設定温度との差が大きいと判定した場合は、ロータリ圧縮機１の運転周波数を上昇させる制御を行い、蒸発温度と設定温度との差が小さいと判定した場合、ロータリ圧縮機１の運転周波数を低下させる制御を行えばよい。

　実施の形態２．
　実施の形態２は、実施の形態１とは閾値の対象が異なるが、空気調和装置１００および制御装置６の制御内容は実施の形態１と同じである。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

　実施の形態１では、下限に設定された周波数を上昇させるか否かの条件を外気温と閾値との比較により行う制御である。それに対し、実施の形態２は、外気温と設定温度との差および時間帯を考慮して下限周波数を上昇させるか否かの制御を実行している。

　冷房運転中の制御について説明する。図８は、８月の東京の１日の外気温と時間との関係を示す図である。図８では、東京の１９９１～２０２０年における統計記録において最も平均気温の高い８月の時間単位における気温変動が示されている。制御装置６は、各月における外気温と時間との関係を示すデータをメモリに記憶している。

　冷房運転中の制御では、設定温度を冷房時省エネ推奨温度である２８℃に設定し、温度による閾値を外気温－設定温度≧３℃と設定する。このように設定した場合、外気温から設定温度を減算した温度差が３℃以上となる可能性がある時間帯は、１０～１８時の間である。１０～１８時の時間帯は、外気温が３１℃以上となる可能性がある時間帯であり、このような時間帯では温度差が３度以上となる可能性がある。制御装置６は、温度差が３度以上となる場合にロータリ圧縮機１の下限周波数を＋Δｆ上昇させることによりベーン離間を防止する制御を行う。

　暖房運転中の制御について説明する。図９は、１月の東京の１日の外気温と時間との関係を示す図である。図９では、東京の１９９１～２０２０年における統計記録において最も平均気温の低い１月の時間単位における気温変動が示されている。制御装置６は、各月における外気温と時間との関係を示すデータをメモリに記憶している。

　暖房運転中の制御では、設定温度を暖房時省エネ推奨温度である２０℃に設定し、温度による閾値を設定温度－外気温≦１４℃と設定する。このように設定した場合、設定温度から外気温を減算した温度差が１４℃以下となる可能性がある時間帯は、１０～１８時の間である。１０～１８時の時間帯は、外気温が６℃以上となる可能性がある時間帯であり、このような時間帯では温度差が１４度以下となる可能性がある。制御装置６は、温度差が１４度以下となる場合にロータリ圧縮機１の下限周波数を＋Δｆ上昇させることによりベーン離間を防止する制御を行う。

　実施の形態２では、一例として東京の外気温を参考にして時間帯を指定した。しかしながら、室外機７の設置場所（都道府県、国など）、あるいは時期（各月など）により外気温は変動するため、温度に関する条件は適宜変更すればよい。

　ユーザは、リモコン１３を用いて時刻の入力が可能である。制御装置６は、リモコン１３に入力された時刻によって示される時間帯において、ロータリ圧縮機１の下限周波数を＋Δｆ上昇させる制御を行うようにすればよい。なお、制御装置６は、メモリに記憶された統計データを参照し自動的に該当の時間帯においてロータリ圧縮機１の下限周波数を＋Δｆ上昇させる制御を行ってもよい。

　＜まとめ＞
　本開示の空気調和装置１００は、冷媒回路１１０と、冷媒回路１１０を制御する制御装置６と、対象空間の設定温度を入力可能なリモコン１３と、を備える。冷媒回路１１０は、冷媒を圧縮するロータリ圧縮機１と、対象空間外に設置される熱交換器２と、冷媒を減圧する膨張弁１２と、対象空間内に設置される熱交換器８と、対象空間外の空気の温度である外気温を検出する温度検出部４と、を含む。ロータリ圧縮機１は、ピストン１０２と、シリンダ１０１内を高圧側と低圧側とに仕切るベーン１０３と、を含む。制御装置６は、対象空間の温度が設定温度となった場合に、ロータリ圧縮機１を下限周波数で連続運転するように制御し、ロータリ圧縮機１を第１周波数で連続運転しているときに外気温が閾値以上となった場合に、ロータリ圧縮機１の下限周波数を第１周波数よりも高く、ピストン１０２とベーン１０３とが離間しない第２周波数である下限周波数＋Δｆに変更する。

　好ましくは、熱交換器８に向けて流れる空気の温度を検出する温度検出部１０をさらに含む。制御装置６は、温度検出部１０が検出した温度が設定温度となった場合に、ロータリ圧縮機１を予め定められた第１周波数で連続運転するように制御する。

　好ましくは、冷媒回路１１０は、冷房運転中にロータリ圧縮機１、熱交換器２、膨張弁１２、熱交換器８の順に冷媒が循環するように構成される。制御装置６は、冷房運転中に外気温から設定温度を減算した温度差が第１温度以上（例えば、外気温－設定温度≧３℃）となった場合に、ロータリ圧縮機１の下限周波数を第１周波数から第２周波数に変更する。

　好ましくは、冷媒回路１１０は、暖房運転中にロータリ圧縮機１、熱交換器８、膨張弁１２、熱交換器２の順に冷媒が循環するように構成される。制御装置６は、暖房運転中に設定温度から外気温を減算した温度差が第２温度以下（例えば、設定温度－外気温≦１４℃）となった場合に、ロータリ圧縮機１の下限周波数を第１周波数から第２周波数に変更する。

　好ましくは、リモコン１３は、時刻の入力が可能である。制御装置６は、リモコン１３に入力された時刻によって示される時間帯において、ロータリ圧縮機１の下限周波数を第１周波数から第２周波数に変更する。

　好ましくは、制御装置６は、温度検出部４の検出値が入力される制御装置６ａと、温度検出部１０の検出値が入力される制御装置６ｂとを含む。制御装置６ｂは、温度検出部１０の検出値に関する情報を制御装置６ａへ送信する。

　本開示の空気調和装置１００は、上記の構成を備えることによって、制御装置６が条件の成立によりロータリ圧縮機１の下限周波数を＋Δｆ上昇させる制御を実行する。これにより、ロータリ圧縮機１においてベーン離間を抑制することが可能となる。

　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　ロータリ圧縮機、２，８　熱交換器、３，９　ファン、４，１０　温度検出部、５　四方弁、６，６ａ，６ｂ　制御装置、７　室外機、１１　室内機、１２　膨張弁、１３　リモコン、１００　空気調和装置、１０１　シリンダ、１０１ａ　吐出し室、１０１ｂ　吸込み室、１０１ｃ　ベーン溝、１０２　ピストン、１０３　ベーン、１０４　スプリング、１０５　背圧室、１１０　冷媒回路。

Claims (6)

1. 　冷媒回路と、
   　前記冷媒回路を制御する制御装置と、
   　対象空間の設定温度を入力可能な入力部と、を備え、
   　前記冷媒回路は、
   　　冷媒を圧縮するロータリ圧縮機と、
   　　前記対象空間外に設置される第１熱交換器と、
   　　冷媒を減圧する膨張弁と、
   　　前記対象空間内に設置される第２熱交換器と、
   　　前記対象空間外の空気の温度である外気温を検出する第１温度検出部と、を含み、
   　前記ロータリ圧縮機は、ピストンと、シリンダ内を高圧側と低圧側とに仕切るベーンと、を含み、
   　前記制御装置は、
   　　前記対象空間の温度が前記設定温度となった場合に、前記ロータリ圧縮機を下限周波数で連続運転するように制御し、
   　　前記ロータリ圧縮機を第１周波数で連続運転しているときに前記外気温が閾値以上となった場合に、前記ロータリ圧縮機の下限周波数を前記第１周波数よりも高く、前記ピストンと前記ベーンとが離間しない第２周波数に変更する、空気調和装置。
2. 　前記第２熱交換器に向けて流れる空気の温度を検出する第２温度検出部をさらに含み、
   　前記制御装置は、前記第２温度検出部が検出した温度が前記設定温度となった場合に、前記ロータリ圧縮機を予め定められた前記第１周波数で連続運転するように制御する、請求項１に記載の空気調和装置。
3. 　前記冷媒回路は、冷房運転中に前記ロータリ圧縮機、前記第１熱交換器、前記膨張弁、前記第２熱交換器の順に冷媒が循環するように構成され、
   　前記制御装置は、前記冷房運転中に前記外気温から前記設定温度を減算した温度差が第１温度以上となった場合に、前記ロータリ圧縮機の下限周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更する、請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 　前記冷媒回路は、暖房運転中に前記ロータリ圧縮機、前記第２熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒が循環するように構成され、
   　前記制御装置は、前記暖房運転中に前記設定温度から前記外気温を減算した温度差が第２温度以下となった場合に、前記ロータリ圧縮機の下限周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 　前記入力部は、時刻の入力が可能であり、
   　前記制御装置は、前記入力部に入力された時刻によって示される時間帯において、前記ロータリ圧縮機の下限周波数を前記第１周波数から前記第２周波数に変更する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 　前記制御装置は、前記第１温度検出部の検出値が入力される第１制御装置と、前記第２温度検出部の検出値が入力される第２制御装置とを含み、
   　前記第２制御装置は、前記第２温度検出部の検出値に関する情報を前記第１制御装置へ送信する、請求項２に記載の空気調和装置。

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