(57)【要約】【課題】圧縮機における水分凝固に起因する起動失敗を圧縮機の予熱によって回避する構成において，不要な予熱の実行を防止することのできるヒートポンプ式加熱装置を提供すること。【解決手段】本発明に係るヒートポンプ式加熱装置は，圧縮機の起動処理実行後に圧縮機が起動しなかったことが検出され（Ｓ２のＹｅｓ側），且つ当該ヒートポンプ式加熱装置における所定の低温条件が充足していることを条件に（Ｓ５のＹｅｓ側），予熱手段による圧縮機の予熱を実行させ（Ｓ６），圧縮機の起動処理を再実行させる（Ｓ７のＹｅｓ側，Ｓ１）。これにより，本来は予熱を行わなくても圧縮機を正常に起動することができる場合の不要な予熱を防止することができる。また，圧縮機の起動に失敗しても所定の低温条件を充足していない場合には圧縮機の予熱を行わないことで不要な予熱を防止することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が循環されるヒートポンプサイクルに接続された圧縮機と，前記圧縮機を予熱する予熱手段とを備えてなるヒートポンプ式加熱装置であって，
前記圧縮機の起動処理実行後の起動結果を検出する起動結果検出手段と，
前記起動結果検出手段により前記圧縮機が起動しなかったことが検出され，且つ当該ヒートポンプ式加熱装置における所定の低温条件が充足していることを条件に，前記予熱手段による前記圧縮機の予熱を実行させ，前記圧縮機の起動処理を再実行させる起動再実行手段と，
を備えてなることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。
【請求項２】
前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を更に備えてなり，
前記所定の低温条件が，前記圧縮機温度検出手段による検出温度が予め設定された圧縮機設定温度に達していないことである請求項１に記載のヒートポンプ式加熱装置。
【請求項３】
前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段と，外気温度を検出する外気温度検出手段とを更に備えてなり，
前記所定の低温条件が，前記圧縮機温度検出手段による検出温度が予め設定された圧縮機設定温度に，前記外気温度検出手段による検出温度が予め設定された外気設定温度にそれぞれ達していないことである請求項１に記載のヒートポンプ式加熱装置。
【請求項４】
前記圧縮機温度検出手段が，前記圧縮機の冷媒の吐出口の温度を検出するものである請求項２又は３のいずれかに記載のヒートポンプ式加熱装置。
【請求項５】
外気温度を検出する外気温度検出手段を更に備えてなり，
前記所定の低温条件が，前記外気温度検出手段による検出温度が予め設定された外気設定温度に達していないことである請求項１に記載のヒートポンプ式加熱装置。
【請求項６】
前記起動再実行手段が，前記予熱手段による前記圧縮機の予熱の開始後，所定時間が経過したこと又は前記所定の低温条件を充足しなくなったことを条件に，前記圧縮機の起動処理を再実行させるものである請求項１〜５のいずれかに記載のヒートポンプ式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，冷媒が循環されるヒートポンプサイクルを有する空気調和機やヒートポンプ式給湯機などのヒートポンプ式加熱装置に関し，特に，そのヒートポンプサイクルに接続された圧縮機の起動制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプサイクルを用いて冷暖房を行う空気調和機や，ヒートポンプサイクルを用いて給湯を行うヒートポンプ式給湯機は，そのヒートポンプサイクルに冷媒を循環させる圧縮機を備えている。一般に，この圧縮機は，室外に配設される室外機に内蔵される。そのため，寒冷地や冬期などにおいて，圧縮機の温度が氷点下に達することがある。このとき，ヒートポンプサイクルに微量の水分が含まれている場合には，その水分が圧縮機内で凝固（凍結）して圧縮機の正常起動を阻害するおそれがある。
一方，特許文献１には，圧縮機の温度が予め設定された設定温度範囲となるように該圧縮機を予熱することが開示されている。また，特許文献２には，圧縮機の起動時に過電流が発生したことを条件にその起動を中止して該圧縮機を予熱することが開示されている。これらの特許文献１，２に係る構成によれば，仮に圧縮機内で水分が凝固していた場合であってもその凝固を解消させて該圧縮機を正常に起動させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２７６６６３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２７２４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで，圧縮機の温度が氷点下に達しているとしても，ヒートポンプサイクルの微量の水分が圧縮機で凝固し，該圧縮機の正常起動を阻害するという状況の再現性は限りなく低い。
そのため，特許文献１に開示されているように，圧縮機の温度が低いことを条件に予熱を行う構成では，本来は予熱を行わなくても圧縮機を正常に起動することができる場合であっても予熱が行われることになり，その不要な予熱による無駄な電力消費や騒音，起動遅延などが問題となる。
また，特許文献２に係る構成では，起動時に過電流が発生したことを条件に圧縮機を予熱しているが，過電流の発生の発生原因は圧縮機における水分の凝固に限らない。例えば電源回路の異常や圧縮機の故障などの他の要因によっても過電流は発生する。そのため，係る構成においても，不要な予熱が行われる可能性がある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，圧縮機における水分凝固に起因する起動失敗を圧縮機の予熱によって回避する構成において，不要な予熱の実行を防止することのできるヒートポンプ式加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は，冷媒が循環されるヒートポンプサイクルに接続された圧縮機と，前記圧縮機を予熱する予熱手段とを備えてなるヒートポンプ式加熱装置に適用されるものである。ここに，前記ヒートポンプ式加熱装置は，例えば空気調和機やヒートポンプ式給湯機などである。なお，前記予熱手段は，例えば前記圧縮機を駆動する多相式モータに欠相電圧を通電することにより該多相式モータのコイルで発生するジュール熱によって該圧縮機を予熱するものである。
そして，本発明に係るヒートポンプ式加熱装置は，前記圧縮機の起動処理実行後の起動結果を検出する起動結果検出手段と，前記起動結果検出手段により前記圧縮機が起動しなかったことが検出され，且つ当該ヒートポンプ式加熱装置における所定の低温条件が充足していることを条件に，前記予熱手段による前記圧縮機の予熱を実行させ，前記圧縮機の起動処理を再実行させる起動再実行手段とを備えてなることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置として構成される。具体的に，前記起動再実行手段は，前記予熱手段による前記圧縮機の予熱の開始後，所定時間が経過したこと又は前記所定の低温条件を充足しなくなったことを条件に，即ち前記圧縮機における水分の凝固が解消されたと推定できる場合に，前記圧縮機の起動処理を再実行させる。
本発明によれば，前記圧縮機の起動を試みてから該圧縮機の予熱の必要性を判断しているため，本来は予熱を行わなくても前記圧縮機を正常に起動することができる場合の不要な予熱を防止することができる。さらに，前記圧縮機の起動に失敗したとしても，前記所定の低温条件を充足していない場合には前記圧縮機の予熱を行わないため，前記圧縮機を予熱しても該圧縮機の起動を正常に行うことができる可能性が低い場合に，不要な予熱を防止することができる。このように，本発明によれば，できるだけ不要な予熱を防止することができるため，無駄な電力消費や騒音，起動遅延などの問題を解決することができる。
【０００６】
ここで，前記所定の低温条件とは，前記圧縮機における水分の凝固の可能性が高いことを判断するための条件であって，例えば以下の（１）〜（３）のいずれかを基準に判断することが考えられる。
（１）前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段による検出温度が予め設定された圧縮機設定温度に達していないこと。
（２）外気温度を検出する外気温度検出手段による検出温度が予め設定された外気設定温度に達していないこと。
（３）前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段による検出温度が予め設定された圧縮機設定温度に，外気温度を検出する外気温度検出手段による検出温度が予め設定された外気設定温度にそれぞれ達していないこと。
なお，前記圧縮機温度検出手段は，前記圧縮機の冷媒の吐出口の温度を検出するものであることが望ましく，これにより，前記圧縮機内における水分の凝固の有無の検出精度を高めることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば，圧縮機における水分凝固に起因する起動失敗を圧縮機の予熱によって回避する構成において，不要な予熱の実行を防止することのできるヒートポンプ式加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和機Ｘの概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る空気調和機Ｘのシステム構成図。
【図３】本発明の実施の形態に係る空気調和機Ｘで実行される圧縮機起動制御処理の手順の一例を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。なお，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
本実施の形態では，本発明に係るヒートポンプ式加熱装置の一例として，冷媒が循環されるヒートポンプサイクルを用いて冷暖房を行う空気調和機Ｘを例に挙げて説明するが，本発明はヒートポンプサイクルを用いて給湯を行うヒートポンプ式給湯機などにも同様に適用可能である。
まず，図１及び図２を参照しつつ，本発明の実施の形態に係る空気調和機Ｘの概略構成について説明し，その後，図３を参照しつつ，空気調和機Ｘで実行される圧縮機起動制御処理について説明する。
【００１０】
図１に示すように，空気調和機Ｘは，冷媒を圧縮する圧縮機１，冷媒の流通方向を切り替える四方弁２，室外空気と冷媒との間で熱交換を行う室外空気熱交換器３，冷媒を状態変化（膨張）させる膨張弁４，室内空気及び冷媒の間で熱交換を行う室内空気熱交換器５が順に接続されたヒートポンプサイクルＡを備えている。圧縮機１，四方弁２，室外空気熱交換器３，膨張弁４は，室外に配置される室外機Ｙに内蔵され，室内空気熱交換器５は室内に配置される室内ユニットＺに内蔵されている。
圧縮機１は，三相式のＤＣブラシレスモータ１１（以下「モータ１１」と略称する）を備えており，該モータ１１によって駆動される。なお，モータ１１は，多相式モータの一例に過ぎず，モータ１１に換えてその他の多相式のＡＣモータやＤＣモータを用いてもよい。
【００１１】
また，図２に示すように，空気調和機Ｘは，圧縮機１の温度を検出する圧縮機温度センサ６（圧縮機温度検出手段の一例），外気温度を検出する外気温度センサ７（外気温度検出手段の一例），ＣＰＵやＥＰＲＯＭ，ＲＯＭ等を有してなり当該空気調和機Ｘを統括的に制御する制御部１０，該制御部１０による制御指示に従って圧縮機１の駆動を制御するドライブ回路１２などを有している。
圧縮機温度センサ６は，圧縮機１の冷媒の吐出口近傍に配置されており，該吐出口の温度を検出する。また，外気温度センサ７は，例えば室外空気熱交換器３や室外機Ｙの筐体などに配置されており，外気温度を検出する。そして，圧縮機温度センサ６や外気温度センサ７による検出温度は制御部１０に入力される。
【００１２】
ドライブ回路１２は，圧縮機１のモータ１１への電源供給を制御するインバータ回路などを含んでいる。そして，ドライブ回路１２は，制御部１０からの制御指示に従って圧縮機１のモータ１１への電源供給（駆動電流など）を制御することにより，空気調和機Ｘにおける冷暖房能力（冷暖房強度など）を調整する。
また，ドライブ回路１２は，制御部１０からの制御指示に応じて圧縮機１のモータ１１に欠相電圧を通電することによって該圧縮機を予熱する機能を有している。
具体的に，ドライブ回路１２は，モータ１１への供給電圧の少なくとも一相を遮断することにより，該モータ１１に欠相電圧を供給する。これにより，モータ１１のコイルでジュール熱が発生し，圧縮機１が加熱される。ここに，係る予熱を実行するときのドライブ回路１２が予熱手段の一例である。もちろん，本発明に用いる予熱手段はこれに限らず，ハロゲンヒータ等の一般的な加熱装置を用いてもよい。
【００１３】
制御部１０は，例えば室外機Ｙ及び室内ユニットＺ各々に通信可能に配置された一組の制御回路で構成されたものである。もちろん，室内ユニットＺ及び室外機Ｙのいずれか一方に設けられた制御回路であってもよい。
そして，制御部１０は，ユーザによるリモコン操作などに応じてヒートポンプサイクルＡの圧縮機１を起動させて，室内ユニットＸの室内空気熱交換器５に低温又は高温の冷媒を循環させることにより，冷暖房運転を実現させる。このとき，制御部１０は，四方弁２を切り換えることにより，図１に示す破線矢印方向に冷媒を循環させて室内熱交換器５に低温の冷媒を流すことで冷房運転を実現し，図１に示す実線矢印方向に冷媒を循環させて室内熱交換器５に高温の冷媒を流すことで暖房運転を実現する。
【００１４】
ところで，前述したように，圧縮機１が接続されたヒートポンプサイクルＡ内に水分が含まれている場合には，その水分が圧縮機１内で凝固（凍結）し，該圧縮機１を正常に起動させることができないおそれがある。
そのため，空気調和機Ｘでは，制御部１０によって後述の圧縮機起動制御処理（図３のフローチャート参照）が実行されることにより，圧縮機１を予熱するプレヒート運転が必要に応じて実行される。空気調和機Ｘは，当該圧縮機起動制御処理において圧縮機１の不要な予熱を防止することに特徴を有している。
以下，図３のフローチャートに従って，制御部１０によって実行される圧縮機起動制御処理の手順の一例について説明する。なお，図中のＳ１，Ｓ２，…は処理手順（ステップ）の番号を表している。制御部１０は，空気調和機Ｘの稼働開始時に当該圧縮機起動制御処理を開始する。
【００１５】
（ステップＳ１）
まず，ステップＳ１において，制御部１０は，ドライブ回路１２に対して圧縮機１の駆動開始を指示することにより，該ドライブ回路１２に圧縮機１の起動処理を実行させる。具体的に，ドライブ回路１２は，圧縮機１のモータ１１に対して電源供給を開始することにより該圧縮機１を起動させる。
【００１６】
（ステップＳ２，Ｓ３）
そして，ステップＳ２において，制御部１０は，ステップＳ１における圧縮機１の起動処理が失敗したか否かを判断する。このとき，制御部１０は，例えば圧縮機１が正常に起動した場合に該圧縮機１から送信される正常起動信号の受信の有無に基づいてステップＳ１における圧縮機１の起動処理実行後の起動結果を検出する。ここに，圧縮機１の起動処理実行後の起動結果を検出するときの制御部１０が起動結果検出手段に相当する。なお，一定時間経過しても圧縮機温度センサ６による検出温度が上昇しない場合に圧縮機１の起動失敗と判断することも考えられる。その他，制御部１０による圧縮機１の起動結果の検出には，圧縮機１のモータ１１の回転有無の検出など，その他の従来手法を採用してもよい。
ここで，圧縮機１の起動が成功したと判断された場合には（Ｓ２のＮｏ側），当該圧縮機起動制御処理を終了させて，通常の冷暖房運転などの制御処理に移行し，圧縮機１の起動が失敗したと判断された場合には（Ｓ２のＹｅｓ側），処理はステップＳ３に移行する。
【００１７】
（ステップＳ３，Ｓ４）
圧縮機１が起動しなかったことが検出された場合（Ｓ２のＹｅｓ側），続くステップＳ３では，制御部１０により，圧縮機１の起動失敗回数がカウントアップされる。なお，前記起動失敗回数は，ステップＳ２において起動が成功したと判断されたとき等にリセットされる。
そして，ステップＳ４では，制御部１０は，圧縮機１の起動失敗回数が予め設定された上限回数未満であるか否かを判断する。なお，前記上限回数は，圧縮機１の起動の再起動回数を制限するために予め設定されるものである。
ここで，圧縮機１の起動失敗回数が前記上限回数以上であると判断された場合には（Ｓ４のＮｏ側），制御部１０は，例えば室外機Ｙ，室内ユニットＺの表示部（不図示）やリモコン（不図示）などにエラー表示させた後，当該圧縮機起動制御処理を終了させる。一方，前記上限回数未満であると判断された場合には（Ｓ４のＹｅｓ側），処理はステップＳ５に移行する。
【００１８】
（ステップＳ５）
次に，ステップＳ５では，制御部１０は，予め設定された所定の低温条件が充足しているか否かを判断する。ここに，前記所定の低温条件とは，ヒートポンプサイクルＡ内に水分が含まれている場合に，その水分が圧縮機１において凝固（凍結）する可能性が高いことを判断するための条件である。
例えば，前記所定の低温条件は，圧縮機温度センサ６よる検出温度が，予め設定された圧縮機設定温度に達していないことである。また，前記所定の低温条件は，外気温度センサ７による検出温度が予め設定された外気設定温度に達していないことであってもよい。さらに，前記所定の低温条件は，圧縮機温度センサ６よる検出温度が前記圧縮機設定温度に達しておらず，且つ外気温度センサ７による検出温度が前記外気設定温度に達していないことであってもよい。
ここに，前記圧縮機設定温度や前記外気設定温度は，例えば予め実験やシミュレーションなどにより，圧縮機１における水分の凝固が生じやすい温度として予め測定しておけばよい。具体的に，前記圧縮機設定温度は０℃であることが考えられる。また，前記外気設定温度は，外気温度センサ７による検出温度が圧縮機１内の温度よりも低いことに鑑みて，０℃よりも更に低い温度に設定することが望ましい。
なお，圧縮機温度センサ６や外気温度センサ７などの検出温度は，当該ステップＳ５で検出されたものであっても，或いはステップＳ１などにおいて事前に検出されて制御部１０のＥＰＲＯＭ等に記憶されていたものであってもよい。
そして，前記所定の低温条件が充足していると判断した場合には（Ｓ５のＹｅｓ側），処理はステップＳ６に移行し，前記所定の低温条件が充足していないと判断した場合には（Ｓ５のＮｏ側），処理はステップＳ７に移行する。
【００１９】
（ステップＳ６）
前記所定の低温条件が充足していると判断された場合には（Ｓ５のＹｅｓ側），圧縮機１の起動の失敗の原因が，該圧縮機１内における水分の凝固である可能性が高いため，制御部１０は，続くステップＳ６において，圧縮機１を予熱するプレヒート運転を実行する。具体的に，制御部１０は，ドライブ回路１２に対して圧縮機１の予熱開始を指示する。これにより，ドライブ回路１２は，圧縮機１のモータ１１に欠相電圧を通電させることにより該モータ１１を発熱させて圧縮機１を暖める。従って，圧縮機１内で水分が凝固している場合には，その凝固を解消することができる。
ところで，例えば空気調和機Ｘの稼働が停止された直後に圧縮機１が起動されるとき，該圧縮機１が正常に起動しない場合には，その原因が圧縮機１内で水分が凝固していることである可能性は低く，他の異常が発生している可能性が高いと考えられる。そこで，制御部１０は，圧縮機１が起動しなかったことが検出され（Ｓ２のＹｅｓ側），且つ圧縮機１における前記所定の低温条件が充足している場合であっても（Ｓ５のＹｅｓ側），圧縮機１の停止継続時間が予め設定された停止設定時間を経過していなければ，圧縮機１の予熱を実行しないことが他の実施例として考えられる。これにより，空気調和機Ｘの稼働停止直後の不要な予熱の実行を防止することができる。
【００２０】
（ステップＳ７）
その後，ステップＳ７では，制御部１０は，予め設定された再実行条件が充足したか否かを判断する。例えば，前記再実行条件は，予め設定された所定時間が経過したことである。なお，前記所定時間は，圧縮機１における水分の凝固を解消し得る時間として予め実験やシミュレーションによって導出すればよい。
また，前記ステップＳ６でプレヒート運転が開始された場合には，前記所定の低温条件を充足しなくなったことを前記再実行条件とすることも考えられる。但し，単に前記所定の低温条件を充足しなくなった時点では，圧縮機１内の水分の凝固を解消できていないおそれがある。そのため，前記所定の低温条件における設定温度よりも所定温度高い状態となったことを前記再実行条件とすることが望ましい。例えば，圧縮機温度センサ６による検出温度が前記圧縮機設定温度よりも所定温度（例えば３℃程度）高くなったことや，外気温度センサ７による検出温度が前記外気設定温度よりも所定温度（例えば３℃程度）高くなったことを，前記再実行条件とすることが考えられる。さらに，圧縮機温度センサ６による検出温度が前記圧縮機設定温度よりも所定温度（例えば３℃程度）高くなったことや，外気温度センサ７による検出温度が前記外気設定温度よりも所定温度（例えば３℃程度）高くなったことと，前記ステップＳ６でプレヒート運転が開始されてから予め設定された所定時間が経過したこととのいずれか一方又は両方の条件が充足することを前記再実行条件とすることも考えられる。
【００２１】
当該ステップＳ７において，前記再実行条件が充足していないと判断されている間（Ｓ７のＮｏ側），処理は当該ステップＳ７で待機され，前記再実行条件が充足したと判断されると（Ｓ７のＹｅｓ側），処理はステップＳ１に戻り，制御部１０による圧縮機１の起動処理が再実行される。
このように，制御部１０は，圧縮機１が起動しなかったことが検出され（Ｓ２のＹｅｓ側），且つ空気調和機Ｘにおける前記所定の低温条件が充足していることを条件に（Ｓ５のＹｅｓ側），圧縮機１の予熱を実行させ（Ｓ６），圧縮機１の起動処理を再実行させる（Ｓ７のＹｅｓ側，Ｓ１）。ここに，係る処理を実行するときの起動再実行手段に相当する。
【００２２】
以上説明したように，空気調和機Ｘでは，圧縮機１の起動を試みてから該圧縮機１の予熱の必要性を判断しているため（Ｓ１〜Ｓ２），本来は予熱を行わなくても圧縮機１を正常に起動することができる場合の不要な予熱を防止することができる（Ｓ２のＮｏ側）。
さらに，圧縮機１の起動に失敗したとしても（Ｓ２のＹｅｓ側），前記所定の低温条件を充足していない場合には（Ｓ５のＮｏ側），圧縮機１の予熱を行わないため，圧縮機１を予熱しても該圧縮機１の起動を正常に行うことができる可能性が低い場合に，不要な予熱を防止することができる。
従って，空気調和機Ｘでは，できるだけ不要な予熱を防止することができるため，無駄な電力消費や騒音，起動遅延などの問題を解決することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１：圧縮機
１０：制御部
１１：ＤＣブラシレスモータ
１２：ドライブ回路
２：四方弁
３：室外空気熱交換器
４：膨張弁
５：室内空気熱交換器
６：圧縮機温度センサ（圧縮機温度検出手段の一例）
７：外気温度センサ（外気温度検出手段の一例）
Ｓ１，Ｓ２，…：処理手順（ステップ）番号
Ｘ：空気調和機
Ｙ：室外機
Ｚ：室内ユニット
【図１】
2010249430.tif 000003
【図２】
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【図３】
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