(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管にて連通させて構成される蒸気圧縮式冷凍装置において、前記圧縮機吐出部における冷媒状態を検知する吐出冷媒状態検知手段と、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段と、前記吐出冷媒状態検知手段で検知された冷媒状態により前記加熱手段での加熱量を制御する加熱量制御手段とを有し、更に前記加熱手段が、前記圧縮機内部において、貯留している潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口近辺に配設されており、さらにオイルポンプ機構の吸込口の温度を検知するオイル吸込温度検知手段とを有することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管にて連通させて構成される蒸気圧縮式冷凍装置において、前記圧縮機吐出部における冷媒状態を検知する吐出冷媒状態検知手段と、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段と、前記吐出冷媒状態検知手段で検知された冷媒状態により前記加熱手段での加熱量を制御する加熱量制御手段とを有し、更に前記加熱手段が、前記圧縮機内部において、貯留している潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口よりも鉛直上方に配設されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷凍装置において低負荷運転時に圧縮機シェル内部で凝縮した液冷媒が圧縮機構の潤滑性を保つための潤滑油に溶解して粘度を低下させることで本来の潤滑性能が損なわれ、圧縮機の信頼性が損なわれることを防止する機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、空気調和機に代表される冷凍装置に関してユーザの使用環境に応じたきめ細かな空調運転が要求されるようになってきている。初期の空気調和機では圧縮機は一定周波数でのオン・オフ断続運転されていたため、室内温度のハンチングが大きく、即ち冷房時を例に挙げると冷えすぎたり、暑くなったりが繰り返され、その結果ユーザが温熱環境的に不快に感じることが多かった。このような課題を打破すべくインバータを搭載し負荷に応じて圧縮機の運転周波数を調節する空気調和機が開発されてきている。即ち、負荷の大きいときは圧縮機運転周波数を大きくし、反対に負荷の小さいときは運転周波数を低くするようにして能力を制御し、快適な温熱環境を作るようになってきた。
【０００３】
現在の一般的な家庭用空気調和機の低負荷に対応した運転制御方法について図２５を用いて説明する。図２５は従来の家庭用空気調和機の構成例模式図であり、同図において５１は圧縮機、５２は室外機熱交換器、５３は室内機熱交換器、５４は膨張弁、５５は室内空気吸込温度計測用サーミスタ（以下、サーミスタと記す）、５６は設定温度読み取り装置（以下、リモコンと記す）、５７は負荷判定装置（以下、マイコンと記す）、５８は圧縮機運転周波数制御装置（以下、インバータと記す）である。空気調和機が運転されるとサーミスタ５５は室温として室内機吸込空気温度を計測し、リモコン５６でユーザが設定した設定温度と比較し、その温度差に応じてマイコン５７が圧縮機５１の運転周波数を決定し、インバータ５８に伝え、圧縮機５１が決定された運転周波数で運転される。例えば、夏期の冷房運転でリモコン５６での設定温度が２７度、サーミスタ５５で検知された室温が２７．５度であった場合、設定値に対する温度差が小さいためマイコン５７が冷房負荷は小さいと判断してインバータ５８に対して低周波数で運転するように指示し、その結果、室内機の冷房能力が小さく押さえられて設定温度で安定するように運転される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、運転負荷が小さく低周波数で運転されている圧縮機５１のシェル内部での冷媒状態は図２６の冷媒状態を表すモリエル線図で示すように二相状態になることがある。即ち圧縮機５１で圧縮され、吐出された冷媒は圧縮機シェル内部で完全に気化するのに十分な温度にならず、また雰囲気の温度条件により圧縮機シェル温度が低い場合があり、従って吐出された冷媒の一部がシェル内で凝縮してしまうことがある。このようにして圧縮機シェル内部で発生した液冷媒は圧縮機５１底部に存在する圧縮機構潤滑のための潤滑油に溶け込んで希釈し、その結果潤滑油の粘度を低下させ、潤滑性低下による圧縮機構の摩耗などを引き起こしてしまい、圧縮機自体の信頼性の低下につながる。
【０００５】
本発明は前記課題に鑑み、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その状態に応じて凝縮器被放熱流体流量、蒸発器被放熱流体流量、圧縮機運転周波数、減圧装置絞り量、加熱手段入力を制御することにより、圧縮機吐出での冷媒が加熱ガスになるように保つことで、低負荷運転時の冷凍装置において、圧縮機内部での冷媒の凝縮を防止し、以て圧縮機５１の信頼性を確保しうる冷凍装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管にて連通させて構成される蒸気圧縮式冷凍装置において、前記圧縮機吐出部における冷媒状態を検知する吐出冷媒状態検知手段と、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段と、前記吐出冷媒状態検知手段で検知された冷媒状態により前記加熱手段での加熱量を制御する加熱量制御手段とを有するものである。
【００１０】
また、本発明の他の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管にて連通させて構成される蒸気圧縮式冷凍装置において、前記圧縮機吐出部における冷媒状態を検知する吐出冷媒状態検知手段と、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段と、前記吐出冷媒状態検知手段で検知された冷媒状態により前記加熱手段での加熱量を制御する加熱量制御手段とを有するものである。
【００１１】
また、本発明の他の冷凍装置は、前記加熱手段が、前記圧縮機の内部において、貯留している潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口近辺に配設されており、さらにオイルポンプ機構の吸込口の温度を検知するオイル吸込温度検知手段を有するものである。
【００１２】
また、本発明の他の冷凍装置は、前記圧縮機内部において、貯留している潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口よりも鉛直上方に配設するものである。
【００１５】
【作用】
本発明は前記のような構成により、次に示すような作用を有する。
【００２０】
すなわち、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段により直接液溜まりを加熱し、潤滑油に溶け込んでいる液冷媒を気化させることで、万一圧縮機内部で凝縮による液冷媒が発生した場合でも潤滑油の液冷媒による希釈を防止することができ、以て簡単な構成で、より確実に圧縮機内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００２１】
また、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱するにあたり、前記加熱手段を潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口近辺に配設し、さらにオイルポンプ機構の吸込口の温度を検知するオイル吸込温度検知手段を有することで、まさに汲み上げられようとしている潤滑油に混合している液冷媒の温度を直接管理して加熱・気化させていることで除去するようにし、従って、万一圧縮機内部で凝縮による液冷媒が発生した場合でもより効率的に潤滑油の液冷媒による希釈を防止することができる。しかも加熱手段はオイルポンプ機構の入り口付近の液溜まりのみを加熱すればよいため、より小さな規模の加熱手段で済ますことができ、すなわちより安価な構成で、より確実に圧縮機内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００２２】
また、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱するにあたり、前記加熱手段が潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口よりも鉛直上方に配設されるようにすることで、前記加熱手段により加熱され気化したガス冷媒がオイルポンプに吸い込まれるのを防いで、液状の潤滑油のみを吸い上げ、簡単な構成で確実に圧縮機構の潤滑を行うことが可能になる。
【００２５】
【実施例】
以下、添え付け図面を参照し、本発明の具体的実施例の説明を行う。なお、以下の実施例は本発明を具体化した一例であり、本発明の包括範囲を限定する内容のものではない。
【００２６】
まず、本発明の第１の実施例での構成について図１、図２を用いて説明する。ここに図１は本発明の第１の実施例の冷凍装置構成模式図である。同図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張弁（減圧機構）、４は蒸発器であり、これらは冷媒配管を用いて順に環状に連結されている。また、５は圧縮機吐出での吐出冷媒状態検知手段であり、この詳細としては、例えば図２の吐出冷媒状態検知手段一例に示されるように圧縮機吐出での冷媒の温度を測定するサーミスタ５ａと、サーミスタ５ａ付近で圧縮機吐出圧力を測定する圧力計５ｂと、圧力計５ｂからの信号をもとに圧縮機吐出圧力での飽和蒸気温度（Ｔｓａｔ）を参照又は算出し、サーミスタ５ａで計測された温度との比較を行い、圧縮機吐出での冷媒状態を判定して制御命令を出すマイコン５ｃからなる。また、６は凝縮器ファン制御用マイコン（凝縮器被放熱流体流量制御手段）であり、７は凝縮器ファンユニットである。圧縮機吐出での冷媒状態が圧縮機検知手段５により検知され、その中のマイコン５ｃで制御の必要があると判断されると制御信号が凝縮器ファン制御用マイコン６に送信され凝縮器ファンユニット７の回転数が変わるように制御されるよう構成されている。
【００２７】
次に本発明における圧縮機吐出温度下限値の決定方法について図３を用いて説明する。図３は飽和蒸気線近似式のグラフであり、圧力計５ｂで計測された圧縮機吐出圧力（Ｐｄｉｓ）に対して、作動流体として使用している冷媒に応じて関数式ｆ（Ｐ）により圧縮機吐出飽和蒸気温度（Ｔｓａｔ）を算出する。なお、Ｐｄｉｓに対するＴｓａｔをマイコン５ｃにおいて表形式で与えるようにしていても同様の機能を果たす。ここでマイコン５ｃには、本発明の目的である「圧縮機吐出での冷媒状態が二相状態にならないようにする」ためにサーミスタ５ａで計測された圧縮機吐出温度（Ｔｄｉｓ）がＴｓａｔに対してとるべき温度差（ΔＴ）が予め設定されており、圧縮機吐出温度下限値Ｔｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴとして求める。今、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１であれば圧縮機吐出において冷媒は二相状態にならないとされ、また逆にＴｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１であれば圧縮機吐出における冷媒が二相状態であり、この状態を回避する制御処理を必要とするように判断される。
【００２８】
その次に本発明の第１の実施例として課題解決のための具体的制御方法について図４、図５を用いて説明する。まず図４は本発明の第１の実施例における制御フローチャートであり、図５は同実施例における制御による冷凍サイクルの変化を示すモリエル線図である。図４において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＰｄｉｓ及びＴｄｉｓが計測され、次にＰｄｉｓをもとにＴｓａｔが算出され、圧縮機吐出温度下限値がＴｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴで決定される。そしてＴｄｉｓとＴｄｉｓｘ１とが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１である場合はそのままの運転状態が保たれるが、Ｔｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１である場合はマイコン５ｃより凝縮器ファン制御用マイコン６に対して凝縮器ファンユニット７の回転数を１ステップＵＰするように制御命令が出される。その結果凝縮器能力が増大するとともに蒸発器能力も増大し、圧縮機吸入でより乾き度が高いか又は過熱ガス状態の冷媒を吸入することができるようになり、従って図５の点線で示されるとおり、圧縮機吐出が二相状態であった冷凍サイクルが圧縮機吐出で過熱ガス状態になるような冷凍サイクルに変化して、圧縮機吐出部での液冷媒の発生を回避することができる。
【００２９】
以上のようにして、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、凝縮器被放熱流体流量制御手段により凝縮器での被放熱流体の流量を増大させることによって、凝縮器能力の向上を図り、その結果として蒸発器能力も向上され、圧縮機で乾き度がより高い状態の冷媒を吸入するようにし、圧縮機吐出での冷媒が二相状態ではなく過熱ガスになるように保つことができるようになる。従って、圧縮機で圧縮・吐出された冷媒が圧縮機シェル内部で凝縮しないようになり、以て簡単で安価な構成で圧縮機内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施例について図６を用いて説明する。図６は本発明の第２の実施例の冷凍装置構成模式図であり、第１の実施例と構成について異なる点は冷凍サイクル修正のためのファン制御が凝縮器２ではなく蒸発器４に対して行われている点であり、同図に示すように蒸発器ファン制御用マイコン（蒸発器被放熱流体流量制御手段）８、および蒸発器ファンユニット９を有する。また、圧縮機吐出での冷媒状態の判定方法については第１の実施例と同様であるのでここでの説明は割愛する。
【００３１】
次に本発明の第２の実施例における課題解決のための具体的制御方法について図７、図８を用いて説明する。まず図７は本発明の第２の実施例における制御フローチャートであり、図８は同実施例における制御による冷凍サイクルの変化を示すモリエル線図である。図７において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＰｄｉｓ及びＴｄｉｓが計測され、次にＰｄｉｓをもとにＴｓａｔが算出され、圧縮機吐出温度下限値がＴｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴで決定される。そしてＴｄｉｓとＴｄｉｓｘ１とが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１である場合はそのままの運転状態が保たれるが、Ｔｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１である場合はマイコン５ｃより蒸発器ファン制御用マイコン８に対して蒸発器ファンユニット７の回転数を１ステップＵＰするように制御命令が出される。その結果蒸発器能力が増大し、圧縮機吸入でより乾き度が高いか又は過熱ガス状態の冷媒を吸入することができるようになり、従って図８の点線で示されるとおり、圧縮機吐出が二相状態であった冷凍サイクルが圧縮機吐出で過熱ガス状態になるような冷凍サイクルに変化して、圧縮機吐出部での液冷媒の発生を回避することができる。
【００３２】
以上のようにして、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、蒸発器被吸熱流体流量制御手段８により蒸発器４での被吸熱流体の流量を増大させることによって、蒸発器能力の向上を図り、圧縮機１で乾き度がより高い状態の冷媒を吸入するようにし、圧縮機吐出での冷媒が二相状態ではなく過熱ガスになるように保つことができるようにする。しかも凝縮器能力を向上させるようにする場合に比べて制御のレスポンスがよく、圧縮機吐出での冷媒が過熱ガス状態になるようにするための制御性をより高めることができる。従って圧縮機１で圧縮・吐出された冷媒が圧縮機シェル内部で凝縮しないようになり、以て簡単で安価な構成で圧縮機内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施例について図９を用いて説明する。図９は本発明の第３の実施例の冷凍装置構成模式図であり、第１，第２の実施例と異なる点は、冷凍サイクル修正のための制御が熱交換器の被放熱・吸熱流体流量について行われているのではなく、圧縮機１の運転容量に対して行われている点であり、同図に示すようにインバータ（圧縮機運転容量制御手段）１０を有する。また、圧縮機吐出での冷媒状態の判定方法については第１の実施例と同様であるのでここでも説明を割愛する。
【００３４】
次に本発明の第３の実施例における課題解決のための具体的制御方法について図１０，図１１を用いて説明する。まず図１０は本発明の第３の実施例における制御フローチャートであり、図１１は同実施例における制御による冷凍サイクルの変化を示すモリエル線図である。図１０において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＰｄｉｓ及びＴｄｉｓが計測され、次にＰｄｉｓをもとにＴｓａｔが算出され、圧縮機吐出温度下限値がＴｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴで決定される。そしてＴｄｉｓとＴｄｉｓｘ１とが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１である場合は冷凍装置が指示する所定の運転周波数まで１ステップずつ圧縮機運転周波数を落としていくが、Ｔｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１である場合はマイコン５ｃよりインバータ１０に対して圧縮機運転周波数を１ステップ上げるように制御命令が出される。その結果熱交換器能力が増大し、圧縮機吸入でより乾き度が高いか又は過熱ガス状態の冷媒を吸入することができるようになり、従って図１１の点線で示されるとおり、圧縮機吐出が二相状態であった冷凍サイクルが圧縮機吐出で過熱ガス状態になるような冷凍サイクルに変化して、圧縮機吐出部での液冷媒の発生を回避することができる。
【００３５】
以上のようにして、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、運転容量制御手段により圧縮機１をより高容量で運転させることで冷凍サイクル内循環冷媒量を増大することにより、凝縮器２，蒸発器４能力を向上させ、その結果圧縮機１で乾き度がより高い状態の冷媒を吸入するようにし、圧縮機吐出での冷媒が二相状態ではなく過熱ガスになるように保つことができるようにする。しかもこの場合圧縮機運転容量を制御して冷凍サイクルを修正するため、熱交換器で被放熱・吸熱流体流量制御をする場合に比べてより幅広い冷凍サイクル能力制御を行うことが期待できるというメリットがある。従って、圧縮機１で圧縮・吐出された冷媒が圧縮機シェル内部で凝縮しないようになり、以て簡単で安価な構成で、しかもより確実に圧縮機内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００３６】
次に、本発明の第４の実施例について図１２を用いて説明する。図１２は本発明の第４の実施例の冷凍装置構成模式図であり、第１，第２，第３の実施例と異なる点は、冷凍サイクル修正のための制御が熱交換器の被放熱・吸熱流体流量について、または圧縮機運転容量について行われているのではなく減圧装置の絞り量に対して行われている点であり、減圧装置及び駆動制御装置として同図に示すように電動膨張弁（容量可変減圧装置）１１と、電動膨張弁制御用マイコン（絞り量制御手段）１２とを有する。また、圧縮機吐出での冷媒状態の判定方法については第１の実施例と同様であるのでここでも説明を割愛する。
【００３７】
次に本発明の第４の実施例における課題解決のための具体的制御方法について図１３，図１４を用いて説明する。まず図１３は本発明の第４の実施例における制御フローチャートであり、図１４は同実施例における制御による冷凍サイクルの変化を示すモリエル線図である。図１３において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＰｄｉｓ及びＴｄｉｓが計測され、次にＰｄｉｓをもとにＴｓａｔが算出され、圧縮機吐出温度下限値がＴｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴで決定される。そしてＴｄｉｓとＴｄｉｓｘ１とが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１である場合は冷凍装置が決める所定の膨張弁開度まで１ステップずつ弁を開にするように制御されるが、Ｔｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１である場合はマイコン５ｃより電動膨張弁制御用マイコン１２に対して膨張弁開度を１ステップずつ閉にするように制御命令が出される。その結果熱交換器能力が増大し、圧縮機吸入でより乾き度が高いか又は過熱ガス状態の冷媒を吸入することができるようになり、従って図１４の点線で示されるとおり、圧縮機吐出が二相状態であった冷凍サイクルが圧縮機吐出で過熱ガス状態になるような冷凍サイクルに変化して、圧縮機吐出部での液冷媒の発生を回避することができる。
【００３８】
以上のようにして、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、容量可変減圧装置１１での絞り量を制御することにより、熱交換器能力の向上を図り、圧縮機１で乾き度がより高い状態か、または過熱ガス状態の冷媒を吸入するようにし、圧縮機吐出での冷媒が二相状態ではなく過熱ガスになるように保つことができるようにする。またこのように容量可変減圧装置１１での絞り量を制御して冷凍サイクルを修正する場合、圧縮機運転容量を制御する場合と比べて同等の効果的な冷凍サイクルの修正能力を有するとともに、冷凍サイクルの修正に伴う冷凍装置への入力が低減され、より高効率な冷凍サイクルを実現することもできるというメリットを伴う。従って、圧縮機１で圧縮・吐出された冷媒が圧縮機シェル内部で凝縮しないようになり、以て簡単で安価な構成で、より確実に圧縮機１内の潤滑油の粘度低下を防止し、しかも高効率な冷凍サイクルを実現することが可能になる。
【００３９】
次に、本発明の第５の実施例について図１５および図１６を用いて説明する。ここに図１５は本発明の第５の実施例の冷凍装置構成模式図である。第１から第４までの実施例と異なる点は、圧縮機吐出での液冷媒発生の検知後、液冷媒による潤滑油粘度低下回避の手段として圧縮機１内の液溜まりを加熱して溶け込んだ液冷媒を気化させるために、圧縮機１内の液溜まりを加熱できるように配設されたヒータ（加熱手段）１３ａと、マイコン５ｃからの信号によりヒータ１３ａでの出力を制御するヒータコントローラ（加熱量制御手段）１４とを有する。また、圧縮機吐出での冷媒状態の判定方法については第１の実施例と同様であるのでここでも説明を割愛する。
【００４０】
次に本発明の第５の実施例における課題解決のための具体的制御方法について図１６−１，図１６−２，図１７，図１８を用いて説明する。まず図１６−１は圧縮機１の一例の構成概略図であり、図１６−２は圧縮機１における加熱装置配置例詳細図である。図１６−２に示されるように、例えば一般的な縦置き型のロータリ圧縮機では潤滑油は圧縮機１の底部に貯留されるようになっており、発生した液冷媒はここで潤滑油と混合して液溜まりとなる。圧縮機構の潤滑は同図に示されるオイル吸入口から液溜まりを吸い上げて圧縮機構各部に送る。本発明におけるヒータ１３ａは液溜まり部分に接触して直接液溜まりに溶け込んだ液冷媒を加熱・気化させることができるように配設されるものである。そして、図１７は本発明の第５の実施例における制御フローチャートであり、図１８は同実施例における制御による冷凍サイクルの変化を示すモリエル線図である。図１７において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＰｄｉｓ及びＴｄｉｓが計測され、次にＰｄｉｓをもとにＴｓａｔが算出され、圧縮機吐出温度下限値がＴｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴで決定される。そしてＴｄｉｓとＴｄｉｓｘ１とが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１である場合はマイコン５ｃにおいてヒータでの加熱は不要であると判断され、ヒータはＯＦＦ状態が保たれるが、Ｔｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１である場合はマイコン５ｃよりヒータコントローラ１４に対して所定の加熱量で液溜まりを加熱するように制御命令が出されてヒータ１３ａにより液溜まりの加熱が開始される。その結果潤滑油に溶け込んでいた液冷媒は気化して過熱ガス状態になり圧縮機１から送り出され、よって図１８の点線で示されるとおり、圧縮ガス吐出口を出たところの二相状態（Ａ点）から過熱ガス状態（Ｂ点）になるようにヒータ１３ａで加熱され、以て潤滑油中の液冷媒が気化・除去されて、その結果潤滑油の液冷媒による希釈を回避することができる。
【００４１】
以上のようにして、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、前記圧縮機１内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段により直接液溜まりを加熱し、潤滑油に溶け込んでいる液冷媒を気化させることで、万一圧縮機１内部で凝縮による液冷媒が発生した場合でも潤滑油の液冷媒による希釈を防止することができ、以て簡単な構成で、より確実に圧縮機１内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００４２】
次に、本発明の第６の実施例について図１９を用いて説明する。図１９は本発明の第６の実施例の加熱装置配置例詳細図である。第５の実施例と異なる点は、加熱手段であるヒータ１３ｂは圧縮機構の潤滑のために潤滑油を汲み上げて圧縮機構に送るオイルポンプの吸入口（オイル吸入口）の近辺の液溜まりのみを加熱するように配設されていることと、オイルポンプ吸込口の温度（Ｔｓｕｃ）を計測するサーミスタ５ｆと、サーミスタ５ｆでの温度と圧縮機吐出圧力から求めた飽和温度よりオイル吸込温度下限値（Ｔｓｕｃｘ）を決定し、制御信号を送信するマイコン５ｇを有する点である。ここで第５の実施例のように制御にサーミスタ５ａで計測される圧縮機吐出温度（Ｔｄｉｓ）を使用しないのは、ヒータ１３ｂはオイル吸込口近辺限られた範囲の液溜まりを加熱すればよいように小型化するために、その加熱量は大きくなく、従って圧縮機吐出温度にはほとんど変化がない位の加熱量になり得るため、サーミスタ５ａでは制御が困難になる可能性があるからである。
【００４３】
次に本発明の第６の実施例における課題解決のための具体的制御方法について図２０を用いて説明する。ここで図２０は本発明の第６の実施例における制御フローチャートである。同図において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＰｄｉｓ及びＴｓｕｃが計測され、次にＰｄｉｓをもとにＴｓａｔが算出され、圧縮機吐出温度下限値がＴｓｕｃｘ＝Ｔｓａｔ＋ΔＴで決定される。そしてＴｄｉｓとＴｓｕｃｘとが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｓｕｃｘである場合はヒータ１３ｂでの加熱はＯＦＦの状態になるようにマイコン５ｇにより制御されるが、Ｔｓｕｃ＜Ｔｓｕｃｘである場合はマイコン５ｇよりヒータコントローラ１４に対して加熱を開始するように制御信号が出される。その結果、オイル吸込口での液溜まり〜は液冷媒が気化・除去され、すなわち潤滑油は液冷媒によって希釈されることなくオイルポンプへ導かれるように制御できる。
【００４４】
以上のようにして、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段により直接液溜まりを加熱するにあたり、前記加熱手段が潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸入口近辺に配設されるようにすることで、まさに汲み上げられようとしている潤滑油に混合している液冷媒に特化して取り除くようにし、従って万一圧縮機１内部で凝縮による液冷媒が発生した場合でもより効率的に潤滑油の液冷媒による希釈を防止することができる。しかも加熱手段はオイルポンプ機構の入り口付近の液溜まりのみを加熱すればよいため、より小さな規模の加熱手段で済ますことができ、すなわちより安価な構成で、より効果的に、またより確実に圧縮機１内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００４５】
次に、本発明の第７の実施例について図２１を用いて説明する。図２１は本発明の第７の実施例の加熱装置配置例詳細図である。第５，第６の実施例と異なる点は、ヒータ１３ａ，またはヒータ１３ｂがオイルポンプ機構のオイル吸込口よりも鉛直上方に配置されている点である。第６の実施例においてヒータ１３ｂがオイル吸込口よりも鉛直下方に配設されていた場合、ヒータ１３ｂで加熱され気化した冷媒ガスは上方に移動し、潤滑油を吸い上げようとしているオイルポンプ機構へと導かれる可能性がある。この場合、オイルポンプはガス噛み状態となり、正常に潤滑油を圧縮機構各部に送ることができない可能性がある。しかしながら、ヒータ１３ｂがオイル吸込口よりも鉛直上方に配設されていた場合、ヒータ１３ｂで加熱され気化した冷媒ガスがオイルポンプに吸い込まれにくくなり、鉛直上方に配置されている場合に比べて潤滑油の吸い上げが正しく行われ、潤滑が損なわれないようにすることができる。
【００４６】
以上のようにして、前記圧縮機１内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱するにあたり、前記加熱手段が潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口よりも鉛直上方に配設されるようにすることで、前記加熱手段により加熱され気化した冷媒ガスがオイルポンプに吸い込まれるのを防いで、液状の潤滑油のみを吸い上げ、簡単な構成で確実に圧縮機構の潤滑を行うことが可能になる。
【００４７】
次に、本発明の第８の実施例について図２を用いて説明する。図２は本発明の第８の実施例の吐出冷媒状態検知手段構成模式図である。本発明の吐出冷媒状態検知手段は同図に示すように、圧縮機吐出での冷媒の温度を測定するサーミスタ５ａと、サーミスタ５ａ付近で圧縮機吐出圧力を測定する圧力計５ｂと、圧力計５ｂからの信号をもとに圧縮機吐出圧力での飽和蒸気温度（Ｔｓａｔ）を参照又は算出し、サーミスタ５ａで計測された温度との比較を行い、圧縮機吐出温度の下限値（Ｔｄｉｓｘ１）を決定して、冷凍装置の制御命令を出すマイコン５ｃからなる。
【００４８】
次に本発明における圧縮機吐出温度下限値の決定方法について図３を用いて説明する。図３は飽和蒸気線近似式のグラフであり、圧力計５ｂで計測された圧縮機吐出圧力（Ｐｄｉｓ）に対して、作動流体として使用している冷媒に応じて関数式ｆ（Ｐ）により圧縮機吐出飽和蒸気温度（Ｔｓａｔ）を算出する。なお、Ｐｄｉｓに対するＴｓａｔをマイコン５ｃにおいて表形式で与えるようにしていても同様の機能を果たす。ここでマイコン５ｃには、本発明の目的である「圧縮機吐出での冷媒状態が二相状態にならないようにする」ためにサーミスタ５ａで計測された圧縮機吐出温度（Ｔｄｉｓ）がＴｓａｔに対してとるべき温度差（ΔＴ）が予め設定されており、圧縮機吐出温度下限値Ｔｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴとして求める。今、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１であれば圧縮機吐出において冷媒は二相状態にならないとされ、また逆にＴｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１であれば圧縮機吐出における冷媒が二相状態であり、この状態を回避する制御処理を必要とするように判断される。
【００４９】
その次に本発明の第８の実施例として課題解決のために適用した場合の具体的制御方法について図４，図５を用いて説明する。まず図４は本発明の第８の実施例における制御フローチャートであり、図５は同実施例における制御による冷凍サイクルの変化を示すモリエル線図である。図４において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＰｄｉｓ及びＴｄｉｓが計測され、次にＰｄｉｓをもとにＴｓａｔが算出され、圧縮機吐出温度下限値がＴｄｉｓｘ１＝Ｔｓａｔ＋ΔＴで決定される。そしてＴｄｉｓとＴｄｉｓｘ１とが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ１である場合はそのままの運転状態が保たれるが、Ｔｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ１である場合はマイコン５ｃより凝縮器ファン制御用マイコン６に対して凝縮器ファンユニット７の回転数を１ステップＵＰするように制御命令が出される。その結果凝縮器能力が増大するとともに蒸発器能力も増大し、圧縮機吸入でより乾き度が高いか又は過熱ガス状態の冷媒を吸入することができるようになり、従って図５の点線で示されるとおり、圧縮機吐出が二相状態であった冷凍サイクルが圧縮機吐出で過熱ガス状態になるような冷凍サイクルに変化して、圧縮機吐出部での液冷媒の発生を回避することができる。
【００５０】
以上のようにして、吐出冷媒状態検知手段として、圧縮機吐出での冷媒温度を検知する吐出温度検知手段と、圧縮機吐出での冷媒圧力を検知する吐出圧力検知手段と、前記吐出温度検知手段と、前記吐出圧力検知手段により検知された温度及び圧力に基づいて吐出温度下限値を決定する吐出温度下限値決定手段とを有することで、冷凍装置の他の本体制御とも共通して使用できるセンサーを用いて圧縮機吐出での冷媒状態を簡単な構成により正確に検知し、冷凍装置の制御に利用することが可能になる。
【００５１】
なお、本実施例では冷凍装置の制御対象を凝縮器ファンユニットに限定して説明を行ったが、本発明は制御対象が第２の実施例のように蒸発器ファンユニットである場合、または第３の実施例のようにインバータである場合、また第４の実施例のように電動膨張弁である場合、また第５及び第７の実施例のようにヒータである場合も同様に制御に対して適用できるものである。
【００５２】
次に、本発明の第９の実施例について図２２を用いて説明する。図２２は本発明の第９の実施例の冷凍装置模式図である。第１から第５の実施例と異なる点は、冷媒状態検知手段として圧縮機吐出温度を検知するサーミスタ５ａと、凝縮器２の特定の位置を流れる冷媒の温度を検知するサーミスタ５ｄとを有し、さらにサーミスタ５ａとサーミスタ５ｄでの温度をもとに圧縮機吐出での冷媒が二相状態にならないような圧縮機吐出温度下限値（Ｔｄｉｓｘ２）を決定するマイコン５ｅ（吐出下限温度決定手段）を有するものである。
【００５３】
次に本発明における圧縮機吐出温度下限値の決定方法について図２３を用いて説明する。図２３は圧縮機吐出温度下限値決定方法の模式図である。同図においてΔＴｘは圧縮機吐出の冷媒が二相状態にならないように、実験等により予め設定されているサーミスタ５ａで計測された圧縮機吐出温度（Ｔｄｉｓ）とサーミスタ５ｄで計測された凝縮器温度（Ｔｃｏｎｄ）との温度差である。Ｔｄｉｓｘ２はマイコン５ｅにおいて計測されたＴｄｉｓとＴｃｏｎｄを用いて、Ｔｄｉｓｘ２＝Ｔｃｏｎｄ＋ΔＴｘとなる式により決定されるものとする。
【００５４】
その次に本発明の第９の実施例における課題解決のための具体的制御方法について第１の実施例と併せて図２４を用いて説明する。図２４は本発明の第９の実施例における制御フローチャートである。同図において、まず冷凍装置の運転が開始されるとＴｄｉｓ及びＴｃｏｎｄが計測され、次にＴｃｏｎｄをもとにマイコン５ｅにより予め用意されているΔＴｘが読み出されて先に述べたようにしてＴｄｉｓｘ２が決定される。そしてＴｄｉｓとＴｄｉｓｘ２とが比較され、Ｔｄｉｓ≧Ｔｄｉｓｘ２である場合はそのままの運転状態が保たれるが、Ｔｄｉｓ＜Ｔｄｉｓｘ２である場合はマイコン５ｅより蒸発器ファン制御用マイコン６に対して蒸発器ファンユニット７の回転数を１ステップＵＰするように制御命令が出される。その結果蒸発器能力が増大し、圧縮機吸入でより乾き度が高いか又は過熱ガス状態の冷媒を吸入することができるようになり、従って第１の実施例と同様に図５の点線で示されるとおり、圧縮機吐出が二相状態であった冷凍サイクルが圧縮機吐出で過熱ガス状態になるような冷凍サイクルに変化して、圧縮機吐出部での液冷媒の発生を回避することができる。
【００５５】
以上のようにして、吐出冷媒状態検知手段として、圧縮機吐出での冷媒温度を検知する吐出温度検知手段と、前記凝縮器２の配管上の特定部分を流れる冷媒の温度を検知する凝縮器冷媒温度検知手段と、前記凝縮器冷媒温度検知手段により検知された温度に基づいて圧縮機吐出温度下限値を決定する吐出温度下限値決定手段とを用いることで、温度検出手段に比べてより高価な圧力測定手段を用いず、入手が容易であり、従来から広く使用されている温度検知手段のみを用いて圧縮機吐出での冷媒状態を予測することにより、より安価に、より簡単な構成により圧縮機吐出での冷媒状態の推測を行うことが可能になる。
【００５６】
なお、本実施例では冷凍装置の制御対象を凝縮器ファンユニットに限定して説明を行ったが、本発明は制御対象が第１の実施例のように凝縮器ファンユニットである場合、または第３の実施例のようにインバータである場合、また第４の実施例のように電動膨張弁である場合、また第５及び第７の実施例のようにヒータである場合も同様に制御に対して適用できるものである。
【００５７】
【発明の効果】
前記実施例から明らかなように、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段により直接液溜まりを加熱し、潤滑油に溶け込んでいる液冷媒を気化させることで、万一圧縮機内部で凝縮による液冷媒が発生した場合でも潤滑油の液冷媒による希釈を防止することができ、以て簡単な構成で、より確実に圧縮機内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００６２】
また本発明の冷凍装置は、圧縮機吐出部での冷媒状態を検知し、その冷媒状態が二相状態であった場合、前記圧縮機内部において潤滑油と液冷媒の混相からなる液溜まりを加熱できるように配設された加熱手段により直接液溜まりを加熱するにあたり、前記加熱手段を潤滑油を汲み上げるオイルポンプ機構の吸込口近辺に配設されるようにすることで、まさに汲み上げられようとしている潤滑油に混合している液冷媒に特化して取り除くようにし、従って万一圧縮機内部で凝縮による液冷媒が発生した場合でもより効率的に潤滑油の液冷媒による希釈を防止することができる。しかも加熱手段はオイルポンプ機構の入り口付近の液溜まりのみを加熱すればよいため、より小さな規模の加熱手段で済ますことができ、すなわちより安価な構成で、より確実に圧縮機内の潤滑油の粘度低下を防止することが可能になる。
【００６３】
また本発明の冷凍装置は、吐出冷媒状態検知手段として、圧縮機吐出での冷媒温度を検知する吐出温度検知手段と、圧縮機吐出での冷媒圧力を検知する吐出圧力検知手段と、前記吐出温度検知手段と、前記吐出圧力検知手段により検知された温度及び圧力に基づいて吐出温度下限値を決定する吐出温度下限値決定手段とを有することで、圧縮機吐出での冷媒状態を簡単な構成により正確に検知し、冷凍装置の制御に利用することが可能になる。
【００６４】
また本発明の冷凍装置は、吐出冷媒状態検知手段として、圧縮機吐出での冷媒温度を検知する吐出温度検知手段と、前記凝縮器の配管上の特定部分を流れる冷媒の温度を検知する凝縮器冷媒温度検知手段と、前記凝縮器冷媒温度検知手段により検知された温度に基づいて圧縮機吐出温度下限値を決定する吐出温度下限値決定手段とを用いることで、温度検出手段に比べてより高価な圧力測定手段を用いず、入手が容易であり、従来から広く使用されている温度検知手段のみを用いて圧縮機吐出での冷媒状態を予測することにより安価でより簡単な構成により圧縮機吐出での冷媒状態の推測を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の冷凍装置構成模式図
【図２】本発明の第１及び第８の実施例の吐出冷媒状態検知手段構成模式図
【図３】飽和蒸気線近似式のグラフ
【図４】本発明の第１及び第８の実施例における制御フローチャート
【図５】本発明の第１及び第８の実施例における冷凍サイクルの変化を表すモリエル線図
【図６】本発明の第２の実施例の冷凍装置構成模式図
【図７】本発明の第２の実施例における制御フローチャート
【図８】本発明の第２の実施例における冷凍サイクルの変化を表すモリエル線図
【図９】本発明の第３の実施例の冷凍装置構成模式図
【図１０】本発明の第３の実施例における制御フローチャート
【図１１】本発明の第３の実施例における冷凍サイクルの変化を表すモリエル線図
【図１２】本発明の第４の実施例の冷凍装置構成模式図
【図１３】本発明の第４の実施例における制御フローチャート
【図１４】本発明の第４の実施例における冷凍サイクルの変化を表すモリエル線図
【図１５】本発明の第５の実施例の冷凍装置構成模式図
【図１６】（１）圧縮機構成概略図
（２）加熱装置配置例詳細図
【図１７】本発明の第５の実施例における制御フローチャート
【図１８】本発明の第５の実施例における冷凍サイクルの変化を表すモリエル線図
【図１９】本発明の第６の実施例の加熱装置配置例詳細図
【図２０】本発明の第６の実施例における制御フローチャート
【図２１】本発明の第７の実施例の加熱装置配置例詳細図
【図２２】本発明の第９の実施例の冷凍装置構成模式図
【図２３】本発明の第９の実施例の圧縮機吐出温度下限値決定方法の模式図
【図２４】本発明の第９の実施例における制御フローチャート
【図２５】従来の家庭用空気調和機の構成例模式図
【図２６】冷媒状態を表すモリエル線図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  膨張弁（減圧装置）
４  蒸発器
５  冷媒状態検知装置
５ａ  サーミスタ（圧縮機吐出温度検知装置）
５ｂ  圧力計（圧縮機吐出圧力検知装置）
５ｃ  マイコン（Ｐｄｉｓを用いた吐出温度下限値判定装置）
５ｄ  サーミスタ（圧縮機吐出温度検知装置）
５ｅ  マイコン（Ｔｃｏｎｄを用いた吐出温度下限値判定装置）
５ｆ  サーミスタ（オイル吸込温度検知装置）
５ｇ  マイコン（オイル吸込温度下限値判定装置）
６  凝縮器ファン制御用マイコン（凝縮器被放熱流体流量制御手段）
７  凝縮器ファンユニット
８  蒸発器ファン制御用マイコン（蒸発器被吸熱流体流量制御手段）
９  蒸発器ファンユニット
１０  インバータ（圧縮機運転容量制御手段）
１１  電動膨張弁（容量可変減圧装置）
１２  電動膨張弁制御用マイコン（絞り量制御手段）
１３ａ  ヒータ（加熱手段）
１３ｂ  小型ヒータ（加熱手段）
１４  ヒータコントローラ（加熱量制御手段）
５１  圧縮機
５２  凝縮器
５３  膨張弁
５４  蒸発器
５５  室内空気吸込温度計測用サーミスタ（サーミスタ）
５６  設定温度読み取り装置（リモコン）
５７  負荷判定装置（マイコン）
５８  圧縮機運転周波数制御装置（インバータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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