(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転速度を制御可能なインバータ駆動の圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、減圧装置、室外側熱交換器を冷媒配管により適宜連結して構成した冷凍サイクル装置において、暖房運転時に前記室外側熱交換器の着霜状態を検出する除霜条件検出手段と、この除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転を行う除霜運転制御手段と、除霜運転終了時の圧縮機の運転可能な最低周波数を制御する手段とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【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と、前記除霜条件検出手段の検出信号と前記圧縮機温度検出手段の検出信号とに基づいて前記最低周波数を制御する手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記室外側熱交換器に冷媒温度検出センサーを設け、この冷媒温度検出センサーからの検出信号と前記圧縮機の運転周波数とに基づいて前記最低周波数を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
外気温度を検出する外気温度検出センサーを設け、この外気温度検出センサーからの検出信号に基づいて前記最低周波数を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
回転速度を制御可能なインバータ駆動の圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、減圧装置。室外側熱交換器を冷媒配管により適宜連結して構成した冷凍サイクル装置において、暖房運転時に前記室外側熱交換器の着霜状態を検出する除霜条件検出手段と、この除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転を行う除霜運転制御手段と、除霜運転終了時の圧縮機の運転可能な最低周波数を制御する手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転終了時の圧縮機の起動速度を制御する手段とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号と前記圧縮機温度検出手段の検出信号とに基づいて除霜運転終了時の圧縮機の起動速度を制御する手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
外気温度を検出する外気温度検出センサーを設け、この外気温度検出センサーからの検出信号に基づいて前記起動速度を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
圧縮機の容器内に貯留され、前記圧縮機の摺動部品を潤滑し、圧縮室をシールするとともに前記圧縮機より冷凍サイクルへ流出された場合は冷媒とともに前記冷凍サイクルを循環する潤滑油を備え、前記潤滑油は前記冷媒と相互溶解性が低く、かつ前記潤滑油は前記圧縮機に戻るように流動性のある低い粘度を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記冷媒をＨＦＣ系冷媒とし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたことを特徴とする請求項８記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記冷媒をＲ４１０Ａとし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたことを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記冷媒をＲ４０７Ｃとし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたことを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記冷媒をＲ３２とし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたことを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は暖房運転及び除霜運転を備えた冷凍サイクル装置における圧縮機の信頼性向上を図る制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、１２は例えば特開昭５８−１１５２３５号公報に示された従来の冷凍サイクル装置の冷媒回路図、圧縮機の回転数と除霜信号とのタイミングチャートである。図１１において、１は圧縮機モータによって駆動される圧縮機、２は冷媒の流れを切換える切換弁の一つである四方弁、３は室内側熱交換器、４はキャピラリーチューブ等の減圧装置、５は室外側熱交換器で、これらは圧縮機１と閉回路状に接続されて冷凍サイクル装置を構成する。６は室内側熱交換器３に対応して設けられた室内ファン、７は室外側熱交換器５に対応して設けられた室外ファンである。
【０００３】
上記構成において、冷房運転時には、圧縮機モータで圧縮機１を駆動すると、圧縮機１で圧縮された冷媒は、室外側熱交換器５で室外ファン７の送風により冷却されて凝縮した後、減圧装置４で減圧され、室内熱交換器３で蒸発して冷却作用を行ない、室内送風機６が送風して室内を冷房する。一方、暖房運転時には、四方弁２が図１１の如くオン状態に切り替わり、冷媒がその流れを反転して圧縮機１、四方弁２、室内側熱交換器３、減圧装置４、室外側熱交換器５の順に流れ、室内ファン７による送風で暖房運転が行われる。
【０００４】
また、図示しないが、圧縮機はインバータ制御装置によって圧縮機モータの電源の周波数及び電圧を制御するものが広く知られている。これは回転数を室温、室温設定値及びその他外気温度等から演算し、負荷変動によって自動的に制御を行う。さらに、暖房運転時において室外側熱交換器に霜が着いた場合、除霜運転を行う。
【０００５】
次に暖房運転時における室外側熱交換器の除霜運転を図１２のタイミングチャートに基づいて説明する。図１２において除霜信号とは、マイコンに内臓され、ある時間周期で動作する除霜タイマーからの信号と、室外熱交換器の温度を検出する除霜サーモスタット等からの温度データ信号とに基づいて出力する信号である。例えば、除霜タイマーが６０分周期として５０分間の暖房運転、１０分間の除霜運転を行わしめるよう動作するものであり、除霜サーモスタットが１０℃以上で除霜終了の信号を出力し、−２．５℃以下で着霜信号を出力するものであるとすると、除霜信号は、除霜タイマーと除霜サーモスタットのＡＮＤ条件で除霜を開始し、ＯＲ条件で除霜を終了する。
【０００６】
即ち、除霜時間は除霜サーモスタットが１０℃以上になるか、または１０分間経過すれば終了し、暖房運転に戻る。例えば、除霜タイマーがＡ点になると、マイコン、インバータ部が働き、暖房運転を続けながら圧縮機モータの回転数を最大回転数まで上昇させる。そしてＡ点からＴ１時間経過後のＢ点で、四方弁をオフ状態（冷房側）に切換える除霜信号を出力して四方弁を切換え、除霜運転に入る。そして、除霜運転中は圧縮機モータを最大回転数で回転させる。
【０００７】
除霜運転終了時には、Ｃ点で除霜終了の信号が入力されると、上記と同様にマイコンが働き、四方弁を冷房側から暖房側に切換える信号を出力して四方弁を切換える。しかし、圧縮機モータはその後Ｔ２時間最大回転数で運転し、Ｄ点で通常の設定回転数に戻って運転を続ける。
以上の説明からも明らかなとおり、従来の技術では暖房運転時の除霜運転中及びその前後の一定時間内は、電動圧縮機の回転数を室温及び室温設定値に基づいて計算される設定回転数よりも高くするように構成したものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷凍サイクル装置は以上のように構成されていたため、除霜運転時及び除霜運転後に圧縮機の回転数を通常の設定回転数より高くすると、除霜後に圧縮機の潤滑油が多量に圧縮機容器外に持ち出される。さらに室温が設定温度付近にあると、圧縮機は低速運転に回転する。除霜運転を行う低外気温度状態で圧縮機が低速運転を行うと、圧縮機容器外に持ち出された潤滑油は冷媒の流速が低下するため、圧縮機内に回収されにくくなり、圧縮機容器内の潤滑油が減少し、圧縮機の信頼性が低下するという問題点があった。
【０００９】
また、最近ＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）と潤滑油にアルキルベンゼン系潤滑油を使用したものが知られるようになったが、この場合、従来の冷媒であるＨＣＦＣ系冷媒（Ｒ２２）と鉱油系またはアルキルベンゼン系の潤滑油を使用したときに比べて冷媒と潤滑油との相互溶解性が低いため、持ち出された潤滑油は従来より圧縮機に回収されにくくなる。
【００１０】
この発明は以上のような問題を解決すべくなされたものであり、外気が低温で運転したときの、圧縮機の信頼性を向上させることを目的とする。
また、冷媒にＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）とアルキルベンゼン系潤滑油の組み合わせにおいても圧縮機への返油を確保し、圧縮機の信頼性を向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、回転速度を制御可能なインバータ駆動の圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、減圧装置、室外側熱交換器を冷媒配管により適宜連結して構成した冷凍サイクル装置において、暖房運転時に前記室外側熱交換器の着霜状態を検出する除霜条件検出手段と、この除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転を行う除霜運転制御手段と、除霜運転終了時の圧縮機の運転可能な最低周波数を制御する手段とを備えたものである。
【００１２】
また、前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号と前記圧縮機温度検出手段の検出信号とに基づいて前記最低周波数を制御する手段とを備えたものである。
【００１３】
また、前記室外側熱交換器に冷媒温度検出センサーを設け、この冷媒温度検出センサーからの検出信号と前記圧縮機の運転周波数とに基づいて前記最低周波数を制御する手段を備えたものである。
【００１４】
また、外気温度を検出する外気温度検出センサーを設け、この外気温度検出センサーからの検出信号に基づいて前記最低周波数を制御する手段を備えたものである。
【００１５】
また、回転速度を制御可能なインバータ駆動の圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、減圧装置。室外側熱交換器を冷媒配管により適宜連結して構成した冷凍サイクル装置において、暖房運転時に前記室外側熱交換器の着霜状態を検出する除霜条件検出手段と、この除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転を行う除霜運転制御手段と、除霜運転終了時の圧縮機の運転可能な最低周波数を制御する手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転終了時の圧縮機の起動速度を制御する手段とを備えたものである。
【００１６】
また、前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号と前記圧縮機温度検出手段の検出信号とに基づいて除霜運転終了時の圧縮機の起動速度を制御する手段とを備えたものである。
【００１７】
また、外気温度を検出する外気温度検出センサーを設け、この外気温度検出センサーからの検出信号に基づいて前記起動速度を制御する手段を備えたものである。
【００１８】
また、圧縮機の容器内に貯留され、前記圧縮機の摺動部品を潤滑し、圧縮室をシールするとともに前記圧縮機より冷凍サイクルへ流出された場合は冷媒とともに前記冷凍サイクルを循環する潤滑油を備え、前記潤滑油は前記冷媒と相互溶解性が低く、かつ前記潤滑油は前記圧縮機に戻るように流動性のある低い粘度を有するものである。
【００１９】
また、前記冷媒をＨＦＣ系冷媒とし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたものである。
【００２０】
また、前記冷媒をＲ４１０Ａとし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたものである。
【００２１】
また、前記冷媒をＲ４０７Ｃとし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたものである。
【００２２】
また、前記冷媒をＲ３２とし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図１はこの発明における冷凍サイクル装置を有する空気調和機の冷媒回路及び制御回路を示す概略構成図である。図１において、１は電動圧縮機、２は冷媒流路切換弁である四方弁、３は室内側熱交換器、４は減圧装置、５は室外側熱交換器で、これらを適宜接続して冷凍サイクル装置を構成する。６、７はそれぞれ室内側熱交換器３、室外側熱交換器５に備えられた室内ファン、室外ファンである。
【００２４】
９は室温検知サーミスタ、１１は室内マイコン、１３は室外マイコンであり、通常これらで電動圧縮機１への電源の周波数及び電圧を制御する図示しないインバータ装置を制御する。具体的には、室温検知サーミスタ９で検出された室温と室温設定値とにより室内マイコン１１が建物負荷に応じて室外の圧縮機の運転周波数を演算し、室外マイコン１３に情報を送る。室外マイコン１３は室内マイコン１１からの情報に基づき自動的に圧縮機の回転数を制御する。
【００２５】
また、この室外マイコン１３は除霜運転終了後に圧縮機の運転可能な最低周波数を通常の最低周波数より高い所定周波数に変更し設定するよう制御する手段と、除霜運転終了後における圧縮機の起動速度を所定速度に変更し設定するよう制御する手段とを備えている。
【００２６】
１０は霜取検知サーミスタで、室外側熱交換器５の出口側冷媒配管温度を検出する。この検出信号は室外マイコン１３へと送られ、その温度情報から除霜条件である着霜の有無が検出される。即ち、霜取検知サーミスタ１０及び室外マイコン１３で除霜条件検出手段を構成する。
また、室内マイコン１１は室外マイコン１３での除霜条件の検出を受けて、室内機の室内ファン等を停止する除霜運転モードに切換える制御を行うと共に室外マイコン１３も四方弁２を切換える除霜運転モードに切換える制御を行う。即ち、室内マイコン１１及び室外マイコン１３で除霜運転制御手段を構成する。
【００２７】
次に動作について説明する。図２は冷房運転時の冷媒の流れを示す模式図、図３は暖房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。本冷凍サイクル装置の暖房運転及び冷房運転の動作は従来公知のものと同様であるためその説明を省略する。暖房運転において、外気温度が低い場合、室外側熱交換器５が氷点下の温度になり霜が付くと、熱交換器の効率が著しく低下する。この場合、霜取検知サーミスタ１０からの検出温度に基づき、室外マイコン１３が除霜運転条件を判別し、除霜運転に入り、室外側熱交換器５に付着した霜を溶かす運転を行う。
【００２８】
一般に除霜方式は従来の技術で説明したように、図１に示す四方弁２を暖房運転側から冷房運転側に切り換える。この結果、圧縮機から吐出された高圧で熱量が高いガス冷媒が室外側熱交換器５に送られ、冷媒の熱により室外側熱交換器５に付着した霜を取り除く。除霜が終了すると、室外側熱交換器５の出口側の配管温度が氷点下温度以上になり、霜取検知サーミスタ１０がこれを検知し、この検出温度に基づき、室外マイコン１３が除霜運転停止条件を判別し、除霜運転を終了するよう制御する。
【００２９】
除霜運転時は室内温度の低下を防止するため、通常室内ファン６は停止した状態にある。このため、室外側熱交換器３内で冷媒の熱を放出し、液化した冷媒は室内側熱交換器３で蒸発されずに圧縮機１に戻る。一部の液冷媒は、圧縮機１の吸入側に取り付けられたアキュームレータに蓄えられるが、通常液及びガスの二相冷媒が圧縮機１内に吸入される。このため液冷媒により冷却され圧縮機１内の温度は低下する。
【００３０】
さらに、圧縮機１内の潤滑油も冷却されるため、潤滑油に冷媒がとけ込み、圧縮機１内の油面レベルが増加する。この状態で除霜運転が終了し通常の暖房運転に戻るとき、圧縮機１を高速に回すと圧縮機１内の潤滑油は多量に圧縮機容器外へ持ち出される。圧縮機容器外に持ち出された潤滑油は通常運転時に冷媒とともに圧縮機内に回収されれば、潤滑油が少ない状態で長時間運転されないため、圧縮機の信頼性はさほど影響ないが、長時間潤滑油が回収されないと圧縮機の信頼性が著しく低下する。
【００３１】
この潤滑油が回収される時間は、冷媒の流速に左右されるが、通常、除霜運転を行うことによる室内温度の低下は１〜２度と僅かであるため、除霜運転が終了し暖房運転を行うと、室内と設定温度との差が小さく建物負荷が小さいため、高速での起動が終了した後、室内マイコン１１は室外マイコン１３に圧縮機１の運転周波数を速やかに低速側にするよう指令を行う。このため、起動時に圧縮機１から持ち出された潤滑油は、圧縮機内に回収しにくい状態で暖房運転を行うことになる。
【００３２】
本発明では、図４のタイミングチャートに示すように除霜運転が終了し、暖房運転を起動した時に、圧縮機１から持ち出された潤滑油が速やかに圧縮機１に回収されるように、室外マイコン１３が圧縮機の最低運転周波数を通常の最低周波数より高い所定の周波数に設定変更を行う。または、最低周波数を例えば除霜運転を行う前の最低周波数より高い周波数に設定変更する。
さらに、図６の相関図に示すように圧縮機起動時に圧縮機１から潤滑油が持ち出される量を低減するため、マイコン１３が起動時に圧縮機１の起動速度を通常起動速度より遅い低速起動パターンａ又はｂのように変更する。
【００３３】
これらの制御動作は、図５のフローチャートによって示される。図４に対応する制御はＳ１６に、図６に対応する制御はＳ２２にてなされる。
尚、除霜運転終了後の暖房運転時に圧縮機の最低周波数を高めに設定変更すること及び起動速度を遅くするように変更することについて述べたが、除霜運転を行う時間間隔が一定時間以上行われなかった場合に、室外温度は低外気温度状態ではないと判断し、除霜運転後に最低周波数を高めに変更すること及び圧縮機を低速起動することをせず、又は、最低周波数の変更及び低速起動を解除し、再度最低周波数を低めに設定するようにしてもよい。
【００３４】
実施の形態２．
図７はこの発明における冷凍サイクル装置を有する空気調和機の冷媒回路及び制御回路を示す概略構成図である。図７において、図１と同様又は相当する部分には同一符号を付しその説明を省略する。図７において、１７は圧縮機１の温度を検出する手段である圧縮機温度サーミスタである。また、室外マイコン１３は除霜条件検出手段からの検出信号と圧縮機温度サーミスタ１７からの圧縮機起動前の圧縮機１の温度信号とに基づいて、圧縮機１の最低周波数の設定値を変更するよう制御する手段及び圧縮機１の起動速度を変更するよう制御する手段を備えている。
【００３５】
次に動作について説明する。暖房運転において、外気温度が低い場合、室外熱交換器が氷点下の温度になり霜が付き、熱交換器の効率が著しく低下する。この場合、除霜運転に入り室外側熱交換器５に付着した霜を溶かす除霜運転を行う。そして、除霜運転を行うと、液冷媒により冷却され圧縮機内の温度は低下することは、実施の形態１で述べた動作と同様である。
ただし、着霜量は外気温度のみではなく、外気温度により大きく変化する。このため、除霜運転を行う時間は外気温度と湿度によって影響を受ける。
【００３６】
除霜量が少ない場合、即ち湿度が低い場合は、除霜運転時の運転時間は短くて済むため、除霜運転時の圧縮機温度の低下は僅かである。つまり除霜運転終了後の起動時に圧縮機容器外に持ち出される潤滑油の量は少なくなる。この場合、圧縮機の運転可能な最低周波数の設定または起動時の圧縮機の起動速度を変更しなくてもよい。
【００３７】
本発明では、除霜条件検出手段からの検出信号に加え、圧縮機温度サーミスタ１７からの検出信号により、圧縮機温度が低下した場合は除霜運転終了後圧縮機１の運転可能な最低周波数を上昇させるとともに圧縮機１の起動速度を遅くし、圧縮機温度が低下していない場合は、運転可能な最低周波数の設定及び圧縮機の起動速度を変更しないよう室外マイコン１３が制御を行う。
【００３８】
このように、除霜条件検出手段に加え、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を加えることにより、室外マイコン１３は圧縮機容器外に相当の潤滑油が持ち出された場合に最低周波数の設定及び起動速度を変更する制御を行うため、最低周波数を上昇したことによる室温調節の変動及び起動速度の低下による室温調節時間の増加で快適性が悪化することを低減することができる。
【００３９】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、外気温度状態を除霜検知サーミスタ１０から温度検出し、除霜運転を行った場合に低外気と判断し、圧縮機１の最低周波数の設定を変更したが、図１の霜取検知サーミスタ１０を室外側熱交換器５の冷媒温度検出センサーとして利用することにより冷媒の蒸発温度を検出し、さらに圧縮機１の運転周波数の関係とから、室外マイコン１３が冷媒流速または外気温度状態を算出し、最低周波数を制御するものであってもよい。
【００４０】
蒸発器である室外側熱交換器５は外気の熱を吸収するため、低外気になるほど蒸発温度は低下し、図８に示すような特性を示す。図８より、蒸発温度及び圧縮機の運転周波数より外気温度が判断できる。従って、霜取検知サーミスタ１０の検出温度で、室外マイコン１３は外気温度状態を判断し、低外気と判断した場合、圧縮機１の潤滑油が回収可能な運転周波数まで最低周波数の設定を上昇させる。
【００４１】
または、図９に示すように室外側熱交換器５の蒸発冷媒温度と圧縮機１の運転周波数とにより、室外マイコン１３にて冷媒の流速を算出し、低外気で流速が低下し圧縮機の潤滑油が回収不可能と判断した場合、圧縮機１の運転可能な最低周波数の設定を圧縮機の潤滑油が回収可能な周波数値まで上昇させてもよい。
また、本実施の形態では、霜取検知サーミスタ１０により、蒸発温度を検出したが、室外側熱交換器５の中間付近にサーミスタを設けてもよい。
【００４２】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、室外側熱交換器５の蒸発冷媒温度と圧縮機１の運転周波数とにより、外気温度を算出したが、図１０に示すように室外機に外気温度検出センサー１６を設けて、直接外気温度を検出してもよい。
この場合、外気温度検出センサー１６の検出信号から、室外マイコン１３にて低外気温度と判断された場合、圧縮機１の運転可能な最低周波数の設定を上昇または圧縮機１の起動速度を遅くする動作を行う。
【００４３】
実施の形態５．
次に例えば冷媒としてＨＦＣ系冷媒を使用し、潤滑油にアルキルベンゼン経由を使用したいわゆる弱相溶油の場合の発明の実施の形態を図について説明する。ここでは主に凝縮器内の液冷媒に対し、重量溶解率が０．５〜７％の溶解性を有する潤滑油を対象にしている。図１はこの発明における冷凍サイクル装置を有する空気調和機の冷媒回路及び制御回路を示す概略構成図である。本実施の形態においては、細部について発明の実施の形態１のＨＣＦＣ系冷媒と鉱油又はアルキルベンゼン系油等の潤滑油や、ＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）とエステル系又はエーテル系潤滑油の場合と仕様が異なるが、冷媒回路の基本回路構成は同様である。
【００４４】
次に動作について説明する。図２は冷房運転時の冷媒の流れを示す模式図、図３は暖房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。本冷凍サイクル装置の暖房運転及び冷房運転の動作は実施の形態１のものと同様であるためその説明を省略する。暖房運転において、外気温度が低い場合、室外側熱交換器５が氷点下の温度になり霜が付くと、熱交換器の効率が著しく低下する。この場合、霜取検知サーミスタ１０からの検出温度に基づき、室外マイコン１３が除霜運転条件を判別し、除霜運転に入り、室外側熱交換器５に付着した霜を溶かす運転を行う。
【００４５】
一般に除霜方式は従来の技術で説明したように、図１に示す四方弁２を暖房運転側から冷房運転側に切り換える。この結果、圧縮機から吐出された高圧で熱量が高いガス冷媒が室外側熱交換器５に送られ、冷媒の熱により室外側熱交換器５に付着した霜を取り除く。除霜が終了すると、室外側熱交換器５の出口側の配管温度が氷点下温度以上になり、霜取検知サーミスタ１０がこれを検知し、この検出温度に基づき、室外マイコン１３が除霜運転停止条件を判別し、除霜運転を終了するよう制御する。
【００４６】
除霜運転時は室内温度の低下を防止するため、通常室内ファン６は停止した状態にある。このため、室外側熱交換器３内で冷媒の熱を放出し、液化した冷媒は室内側熱交換器３で蒸発されずに圧縮機１に戻る。一部の液冷媒は、圧縮機１の吸入側に取り付けられたアキュームレータに蓄えられるが、通常液及びガスの二相冷媒が圧縮機１内に吸入される。このため液冷媒により冷却され圧縮機１内の温度は低下する。
【００４７】
さらに、圧縮機１内の潤滑油も冷却されるため、ＨＣＦＣ系冷媒（Ｒ２２等）と鉱油系又はアルキルベンゼン系油等の潤滑油との組み合わせや、ＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）とエステル系又はエーテル系潤滑油との組み合わせのような相互溶解性の冷媒と潤滑油の組み合わせの場合は、潤滑油に冷媒がとけ込み、圧縮機１内の油面レベルが増加する。この状態で除霜運転が終了し通常の暖房運転に戻るとき、圧縮機１を高速に回すと圧縮機１内の潤滑油は多量に圧縮機容器外へ持ち出される。
【００４８】
これに対し、本発明の実施の形態のように、ＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）を使用し、潤滑油にアルキルベンゼン系油を使用した組み合わせのいわゆる弱相溶油の場合は、冷媒と潤滑油との相互溶解性が低いため、潤滑油に冷媒が溶け込む現象はないが、潤滑油が圧縮機容器外へ持ち出される現象は発生する。圧縮機容器外に持ち出された潤滑油は通常運転時に冷媒とともに圧縮機内に回収されれば、潤滑油が少ない状態で長時間運転されないため、圧縮機の信頼性はさほど影響ないが、長時間潤滑油が回収されないと圧縮機の信頼性が著しく低下する。
【００４９】
この潤滑油が回収される時間は、冷媒の流速に左右されるが、通常、除霜運転を行うことによる室内温度の低下は１〜２度と僅かであるため、除霜運転が終了し暖房運転を行うと、室内と設定温度との差が小さく建物負荷が小さいため、高速での起動が終了した後、室内マイコン１１は室外マイコン１３に圧縮機１の運転周波数を速やかに低速側にするよう指令を行う。このため、起動時に圧縮機１から持ち出された潤滑油は、圧縮機内に回収しにくい状態で暖房運転を行うことになる。
【００５０】
本発明では、図４のタイミングチャートに示すように除霜運転が終了し、暖房運転を起動した時に、圧縮機１から持ち出された潤滑油が速やかに圧縮機１に回収されるように、室外マイコン１３が圧縮機の最低運転周波数を通常の最低周波数より高い所定の周波数に設定変更を行う。または、最低周波数を例えば除霜運転を行う前の最低周波数より高い周波数に設定変更する。
さらに、図６の相関図に示すように圧縮機起動時に圧縮機１から潤滑油が持ち出される量を低減するため、マイコン１３が起動時に圧縮機１の起動速度を通常起動速度より遅い低速起動パターンａ又はｂのように変更する。
【００５１】
これらの制御動作は、図５のフローチャートによって示される。図４に対応する制御はＳ１６に、図６に対応する制御はＳ２２にてなされる。
尚、除霜運転終了後の暖房運転時に圧縮機の最低周波数を高めに設定変更すること及び起動速度を遅くするように変更することについて述べたが、除霜運転を行う時間間隔が一定時間以上行われなかった場合に、室外温度は低外気温度状態ではないと判断し、除霜運転後に最低周波数を高めに変更すること及び圧縮機を低速起動することをせず、又は、最低周波数の変更及び低速起動を解除し、再度最低周波数を低めに設定するようにしてもよい。
【００５２】
実施の形態６．
図７はこの発明における冷凍サイクル装置を有する空気調和機の冷媒回路及び制御回路を示す概略構成図である。図７において、図１と同様又は相当する部分には同一符号を付しその説明を省略する。図７において、１７は圧縮機１の温度を検出する手段である圧縮機温度サーミスタである。また、室外マイコン１３は除霜条件検出手段からの検出信号と圧縮機温度サーミスタ１７からの圧縮機起動前の圧縮機１の温度信号とに基づいて、圧縮機１の最低周波数の設定値を変更するよう制御する手段及び圧縮機１の起動速度を変更するよう制御する手段を備えている。また、実施の形態５と同様、冷媒にＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）を使用し、潤滑油にアルキルベンゼン系油を使用した組み合わせのいわゆる弱相溶油としている。
【００５３】
次に動作について説明する。暖房運転において、外気温度が低い場合、室外熱交換器が氷点下の温度になり霜が付き、熱交換器の効率が著しく低下する。この場合、除霜運転に入り室外側熱交換器５に付着した霜を溶かす除霜運転を行う。そして、除霜運転を行うと、液冷媒により冷却され圧縮機内の温度は低下することは、実施の形態５で述べた動作と同様である。
ただし、着霜量は外気温度のみではなく、外気湿度により大きく変化する。このため、除霜運転を行う時間は外気温度と湿度によって影響を受ける。
【００５４】
除霜量が少ない場合、即ち湿度が低い場合は、除霜運転時の運転時間は短くて済むため、除霜運転時の圧縮機温度の低下は僅かである。つまり除霜運転終了後の起動時に圧縮機容器外に持ち出される潤滑油の量は少なくなる。この場合、圧縮機の運転可能な最低周波数の設定または起動時の圧縮機の起動速度を変更しなくてもよい。
【００５５】
本発明では、除霜条件検出手段からの検出信号に加え、圧縮機温度サーミスタ１７からの検出信号により、圧縮機温度が低下した場合は除霜運転終了後圧縮機１の運転可能な最低周波数を上昇させるとともに圧縮機１の起動速度を遅くし、圧縮機温度が低下していない場合は、運転可能な最低周波数の設定及び圧縮機の起動速度を変更しないよう室外マイコン１３が制御を行う。
【００５６】
このように、除霜条件検出手段に加え、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を加えることにより、室外マイコン１３は圧縮機容器外に相当の潤滑油が持ち出された場合に最低周波数の設定及び起動速度を変更する制御を行うため、最低周波数を上昇したことによる室温調節の変動及び起動速度の低下による室温調節時間の増加で快適性が悪化することを低減することができる。
【００５７】
実施の形態７．
上記実施の形態５では、外気温度状態を除霜検知サーミスタ１０から温度検出し、除霜運転を行った場合に低外気と判断し、圧縮機１の最低周波数の設定を変更したが、図１の霜取検知サーミスタ１０を室外側熱交換器５の冷媒温度検出センサーとして利用することにより冷媒の蒸発温度を検出し、さらに圧縮機１の運転周波数の関係とから、室外マイコン１３が冷媒流速または外気温度状態を算出し、最低周波数を制御するものであってもよい。また、実施の形態５と同様、冷媒にＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）を使用し、潤滑油にアルキルベンゼン系油を使用した組み合わせのいわゆる弱相溶油としている。
【００５８】
蒸発器である室外側熱交換器５は外気の熱を吸収するため、低外気になるほど蒸発温度は低下し、図８に示すような特性を示す。図８より、蒸発温度及び圧縮機の運転周波数より外気温度が判断できる。従って、霜取検知サーミスタ１０の検出温度で、室外マイコン１３は外気温度状態を判断し、低外気と判断した場合、圧縮機１の潤滑油が回収可能な運転周波数まで最低周波数の設定を上昇させる。
【００５９】
または、図９に示すように室外側熱交換器５の蒸発冷媒温度と圧縮機１の運転周波数とにより、室外マイコン１３にて冷媒の流速を算出し、低外気で流速が低下し圧縮機の潤滑油が回収不可能と判断した場合、圧縮機１の運転可能な最低周波数の設定を圧縮機の潤滑油が回収可能な周波数値まで上昇させてもよい。
また、本実施の形態では、霜取検知サーミスタ１０により、蒸発温度を検出したが、室外側熱交換器５の中間付近にサーミスタを設けてもよい。
【００６０】
実施の形態８．
上記実施の形態７では、室外側熱交換器５の蒸発冷媒温度と圧縮機１の運転周波数とにより、外気温度を算出したが、図１０に示すように室外機に外気温度検出センサー１６を設けて、直接外気温度を検出してもよい。
この場合、外気温度検出センサー１６の検出信号から、室外マイコン１３にて低外気温度と判断された場合、圧縮機１の運転可能な最低周波数の設定を上昇または圧縮機１の起動速度を遅くする動作を行う。
本実施の形態でも実施の形態５と同様、冷媒にＨＦＣ系冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ３２等）を使用し、潤滑油にアルキルベンゼン系油を使用した組み合わせのいわゆる弱相溶油としている。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば回転速度を制御可能なインバータ駆動の圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、減圧装置、室外側熱交換器を冷媒配管により適宜連結して構成した冷凍サイクル装置において、暖房運転時に前記室外側熱交換器の着霜状態を検出する除霜条件検出手段と、この除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転を行う除霜運転制御手段と、除霜運転終了時の圧縮機の運転可能な最低周波数を制御する手段とを備えたので、除霜運転終了後の圧縮機の運転可能周波数を変更することにより、圧縮機から持ち出された潤滑油が圧縮機に回収されやすくなり、圧縮機の信頼性を向上させられる効果が得られる。
【００６２】
また、前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号と前記圧縮機温度検出手段の検出信号とに基づいて前記最低周波数を制御する手段とを備えたので、除霜運転終了後の圧縮機の運転可能周波数を適切に変更できる効果が得られる。
【００６３】
また、前記室外側熱交換器に冷媒温度検出センサーを設け、この冷媒温度検出センサーからの検出信号と前記圧縮機の運転周波数とに基づいて前記最低周波数を制御する手段を備えたので、除霜運転終了後に圧縮機の運転可能周波数を適切に変更できる効果が得られる。
【００６４】
また、外気温度を検出する外気温度検出センサーを設け、この外気温度検出センサーからの検出信号に基づいて前記最低周波数を制御する手段を備えたので、外気温度の検出精度が向上し、圧縮機の保護制御を精度よく行うことが可能になる効果が得られる。
【００６５】
また、回転速度を制御可能なインバータ駆動の圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、減圧装置。室外側熱交換器を冷媒配管により適宜連結して構成した冷凍サイクル装置において、暖房運転時に前記室外側熱交換器の着霜状態を検出する除霜条件検出手段と、この除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転を行う除霜運転制御手段と、除霜運転終了時の圧縮機の運転可能な最低周波数を制御する手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号に基づいて除霜運転終了時の圧縮機の起動速度を制御する手段とを備えたたので、除霜運転後の暖房運転時に、圧縮機から持ち出された潤滑油が速やかに圧縮機に回収されるとともに、
圧縮機から潤滑油が持ち出される量を低減することにより、圧縮機の信頼性を向上させることができる効果が得られる。
【００６６】
また、前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段と、前記除霜条件検出手段の検出信号と前記圧縮機温度検出手段の検出信号とに基づいて除霜運転終了時の圧縮機の起動速度を制御する手段とを備えたので、除霜運転終了後の圧縮機の起動速度を適切に変更できる効果が得られる。
【００６７】
また、外気温度を検出する外気温度検出センサーを設け、この外気温度検出センサーからの検出信号に基づいて前記起動速度を制御する手段を備えたので、外気温度の検出精度が向上し、圧縮機の保護制御を精度よく行うことが可能になる効果が得られる。
【００６８】
また、圧縮機の容器内に貯留され、前記圧縮機の摺動部品を潤滑し、圧縮室をシールするとともに前記圧縮機より冷凍サイクルへ流出された場合は冷媒とともに前記冷凍サイクルを循環する潤滑油を備え、前記潤滑油は前記冷媒と相互溶解性が低く、かつ前記潤滑油は前記圧縮機に戻るように流動性のある低い粘度を有するものとしたので、潤滑油に冷媒が溶け込みにくいが、圧縮機容器外へ潤滑油が持ち出される現象が発生する物質に対しても、除霜運転終了後の圧縮機の運転可能周波数を変更することにより、圧縮機から持ち出された潤滑油が圧縮機に回収されやすくなり、圧縮機の信頼性を向上させられる効果が得られる。
【００６９】前記冷媒をＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ又はＲ３２等のＨＦＣ系冷媒とし、前記潤滑油をアルキルベンゼン系潤滑油としたことので、環境問題に配慮しながら上記効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１及び５における冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１及び５における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１及び５における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１及び５における冷凍サイクル装置の除霜運転時のタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１及び５における冷凍サイクル装置の室内マイコン及び室外マイコンの制御フローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１及び５における冷凍サイクル装置の除霜運転後の暖房運転時の起動速度を示す相関図である。
【図７】この発明の実施の形態２及び６における冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３及び７における冷凍サイクル装置の外気温度を示す相関図である。
【図９】この発明の実施の形態３及び７における冷凍サイクル装置の冷媒流速を示す相関図である。
【図１０】この発明の実施の形態４及び８における冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。
【図１１】従来の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図１２】従来の冷凍サイクル装置の圧縮機の回転数と除霜信号とのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  圧縮機、  ２  四方弁、  ３  室内側熱交換器、  ４  減圧装置、  ５  室外側熱交換器、  ６  室内ファン、  ７  室外ファン、  ９  室温検知サーミスタ、  １０  霜取検知サーミスタ、  １１  室内マイコン、  １３  室外マイコン、  １６  室外温度サーミスタ、  １７  圧縮機温度サーミスタ。
【図１】
0003598809.tif 000002
【図２】
0003598809.tif 000003
【図３】
0003598809.tif 000004
【図４】
0003598809.tif 000005
【図５】
0003598809.tif 000006
【図６】
0003598809.tif 000007
【図７】
0003598809.tif 000008
【図８】
0003598809.tif 000009
【図９】
0003598809.tif 000010
【図１０】
0003598809.tif 000011
【図１１】
0003598809.tif 000012
【図１２】
0003598809.tif 000013