(57)【要約】【課題】冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用い、蒸発器の周囲温度が低いときに、冷凍機油を確実に圧縮機に返油させて信頼性を向上する。【解決手段】外気温度を検知する外気温度センサー５１を有し、外気温度毎に起動時の圧縮機１から流出する冷凍機油が予め設定された時間以内で再び圧縮機１まで返油される最低冷媒流量に基づいて圧縮機最低運転周波数を設定し、運転に支障のない量の冷凍機油を圧縮機１内に滞留させるように、最低運転周波数以上で運転する。また、第１絞り装置４ａの最低開度を設定し、最低開度以上で運転する。また、絞り装置４ａの開度の変更量または絞り開始時期を制御する。また、圧縮機１に必要最低量の冷凍機油を滞留させてから圧縮機吐出スーパーヒートがつくように、絞り装置４ａの開度を制御する。【選択図】        図１
2004156858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して前記圧縮機の周波数または前記絞り手段の開度を制御することで、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の最低冷媒流量を確保する制御手段と、この制御手段によって前記圧縮機内に前記圧縮機の運転に支障がない量で滞留する冷凍機油と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記温度センサーで検知した温度に対して前記圧縮機から流出した冷凍機油を予め設定した時間内で前記圧縮機に返油し得る圧縮機最低周波数を決定し、前記圧縮機を前記圧縮機最低周波数より大きな周波数で制御する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】
前記制御手段は、複数の蒸発器周辺温度のそれぞれに対し、前記圧縮機から流出した冷凍機油が予め設定した時間内で前記圧縮機へ返油し得る圧縮機周波数を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶したデータに基づき、前記温度センサーで検知した温度に対して前記時間内で前記圧縮機へ返油し得る圧縮機最低周波数を演算する演算部と、前記圧縮機を前記演算部で得られた圧縮機最低周波数より大きな周波数で運転する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記圧縮機吐出側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度と前記圧縮機の運転周波数に対して、前記冷媒状態検知手段で検知した前記圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に安定すると推定される前記絞り手段の開度を最低開度に設定し、前記絞り手段を前記最低開度より大きな開度で制御する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】
前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記圧縮機吐出側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記絞り手段の起動開度を前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して予め設定された時間内で返油し得る開度に設定して絞り手段起動運転を開始する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６】
圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度に対して、前記圧縮機内に前記圧縮機の必要最低量の冷凍機油を滞留させてから前記圧縮機の出口で圧縮機吐出スーパーヒートがつくように、前記絞り手段の開度の変更量または前記絞り手段の絞り開始時期を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定して運転する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記蒸発器周辺温度が低いときの前記絞り手段起動運転の時間を前記蒸発器周辺温度が高いときの前記絞り手段起動運転の時間より長くしたことを特徴とする請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定して運転する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記シェル温度が高いときの前記絞り手段起動運転の時間を前記シェル温度が低いときの前記絞り手段起動運転の時間より短くしたことを特徴とする請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記絞り手段収束制御運転における蒸発器周辺温度が低いときの最大開度変更量を前記蒸発器周辺温度が高いときの最大開度変更量より小さく設定したことを特徴とする請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、前記圧縮機出口側の圧縮機吐出スーパーヒートを検知する圧縮機吐出スーパーヒート検知手段と、前記圧縮機吐出スーパーヒート検知手段で運転起動後に初めて圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知した時に前記絞り手段の開度を増加させる制御手段と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルにおいて、運転停止時に、前記絞り装置の開度を停止初期開度に設定する停止初期運転と、前記停止初期運転の後に前記絞り装置の開度を前記停止初期開度よりも大きく設定する停止定常運転と、を行なう制御手段を備えたこと特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
圧縮機、蒸発器、第１絞り手段、液溜め手段、第２絞り手段、凝縮器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルにおいて、前記第２絞り手段の開度を第２絞り手段の起動開度に設定する第２絞り手段起動運転と、前記第２絞り手段起動運転の後に前記第２絞り手段を前記起動開度よりも小さい定常開度に設定すると共に、前記第１絞り手段の開度を所定開度大きくする収束移行運転と、前記収束移行運転の後に前記第２絞り手段の開度を増減して前記凝縮器の出口側の冷媒状態を制御する第２絞り手段収束制御運転と、を行なう制御手段を備えたこと特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
冷凍サイクル内に液溜め手段を備えると共に、冷凍機油量に対して３倍以上の冷媒量を封入したことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
冷媒は、ＨＦＣ冷媒または自然冷媒を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
冷凍機油は、動粘度８〜３２ｃＳｔのアルキルベンゼン系油を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
圧縮機の周波数を徐々に上げ、前記周波数に伴って絞り手段の開度を起動開度に設定する起動ステップと、前記圧縮機が負荷に応じた所定の回転数に達した後に前記絞り手段の開度を前記起動開度よりも小さく絞って増減させ、圧縮機出口側の冷媒状態を目標状態に近づける絞り手段収束ステップと、蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度に対して、前記起動ステップの運転時間または前記絞り手段収束ステップの前記絞り手段の開度増減幅を制御する収束時間制御ステップと、を備えた冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項１７】
圧縮機の運転を停止する圧縮機停止ステップと、前記圧縮機停止ステップの後に絞り手段の開度を停止初期開度に設定する停止初期ステップと、前記停止初期ステップの後に前記絞り手段の開度を前記停止初期開度よりも大きく設定する停止定常ステップと、を備えた冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項１８】
冷媒貯溜手段の上流側絞り手段を起動開度に設定して運転する上流側絞り手段起動ステップと、前記上流側絞り手段起動ステップの後に前記上流側絞り手段の開度を増減させて凝縮器出口側の冷媒状態を目標状態に近づける上流側絞り手段収束ステップと、前記上流側絞り手段起動ステップから前記上流側絞り手段収束ステップに移るときの前記上流側絞り手段の開度の減少による冷媒流量の減少を緩和するように前記冷媒貯溜手段の下流側絞り手段の開度を増加させる収束移行ステップと、を備えた冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項１９】
圧縮機吐出スーパーヒートを検知する圧縮機吐出スーパーヒート検知ステップと、前記圧縮機吐出スーパーヒート検知ステップで初めて前記圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知したときに絞り手段の開度を増加させる開度増加ステップと、前記絞り手段の開度を増減させて圧縮機出口側の冷媒状態を目標状態に近づける絞り手段収束ステップと、を備えた冷凍サイクル装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば空気調和装置等の冷凍サイクルを用いた冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和装置等の冷凍サイクル装置において、冷媒としてＨＦＣ系冷媒が封入され、圧縮機に充填される冷凍機油としてＨＦＣ系冷媒に対して弱相互溶解性の鉱物油やアルキルベンゼン系油を用いた場合、圧縮機より流出した冷凍機油の返油性能が悪いという問題点が生じる。このため、従来の例えば冷凍装置においては、冷却負荷が小さく圧縮機を低回転数で連続運転する必要がある場合に、圧縮機を所定時間高速運転して冷凍機油を圧縮機に返油する構成としている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０８４３５号公報（第４ページ、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍装置では、圧縮機を連続して低回転数で運転する場合にのみ、所定時間高回転数で運転している。ところが、冷凍サイクル装置として例えば空気調和装置などで暖房運転を行う際、圧縮機と凝縮器を接続する高圧ガス管や蒸発器と圧縮機を接続する低圧ガス管において、ガス冷媒が冷凍機油にほとんど溶解しない。このため、冷凍機油の動粘度は、冷媒回路内を純粋な冷凍機油の動粘度と同等の状態で流動するので返油されにくい。また、外気温度が低い状態で運転起動された場合に、特に問題が生じる。外気温度が低い状態での運転起動時には、蒸発温度の低下による冷媒中への冷凍機油の溶解量の減少や、冷凍機油の動粘度がさらに大きくなり、圧縮機より流出する冷凍機油は冷媒回路内に長時間滞留して圧縮機への返油性能が悪化する。これにより、圧縮機内の冷凍機油が不足して圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付きや異常磨耗が生じるなど、運転に支障をきたすという問題があった。
【０００５】
また、冷凍サイクル装置の運転停止時に蒸発器に多くのニ相冷媒が溜まった状態で停止している冷凍サイクル装置を起動すると、蒸発器に溜まりこんでいた二相冷媒は圧縮機へ流入する。そして圧縮されて高温高圧の二相冷媒として吐出管より吐出されるのであるが、この高温高圧の二相冷媒のうち液冷媒の一部は、圧縮機より吐出されずに圧縮機シェルの底に溜まり込む。弱相互溶解性油は比重の大きい液冷媒の上部に押上げられ、吐出管より冷凍サイクルへ流出しやすくなり、圧縮機内の冷凍機油が不足するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルにおいて、特に蒸発器の周囲温度が低くなる運転時に、冷凍機油を確実に圧縮機に返油させ、信頼性の高い冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、冷凍サイクル装置の起動時に、圧縮機への液バックを低減して、信頼性の高い冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して前記圧縮機の周波数または前記絞り手段の開度を制御することで、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の最低冷媒流量を確保する制御手段と、この制御手段によって前記圧縮機内に前記圧縮機の運転に支障がない量で滞留する冷凍機油と、を備えたものである。
【０００８】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置において、前記制御手段は、前記温度センサーで検知した温度に対して前記圧縮機から流出した冷凍機油を予め設定した時間内で前記圧縮機に返油し得る圧縮機最低周波数を決定し、前記圧縮機を前記圧縮機最低周波数より大きな周波数で制御することを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置において、前記制御手段は、複数の蒸発器周辺温度のそれぞれに対し、前記圧縮機から流出した冷凍機油が予め設定した時間内で前記圧縮機へ返油し得る圧縮機周波数を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶したデータに基づき、前記温度センサーで検知した温度に対して前記時間内で前記圧縮機へ返油し得る圧縮機最低周波数を演算する演算部と、前記圧縮機を前記演算部で得られた圧縮機最低周波数より大きな周波数で運転する制御部と、を備えたものである。
【００１０】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記圧縮機吐出側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度と前記圧縮機の運転周波数に対して、前記冷媒状態検知手段で検知した前記圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に安定すると推定される前記絞り手段の開度を最低開度に設定し、前記絞り手段を前記最低開度より大きな開度で制御することを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記圧縮機吐出側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記絞り手段の起動開度を前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して予め設定された時間内で返油し得る開度に設定して絞り手段起動運転を開始することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度に対して、前記圧縮機内に前記圧縮機の必要最低量の冷凍機油を滞留させてから前記圧縮機の出口で圧縮機吐出スーパーヒートがつくように、前記絞り手段の開度の変更量または前記絞り手段の絞り開始時期を制御する制御手段と、を備えたものである。
【００１３】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定して運転する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記蒸発器周辺温度が低いときの前記絞り手段起動運転の時間を前記蒸発器周辺温度が高いときの前記絞り手段起動運転の時間より長くしたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定して運転する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記シェル温度が高いときの前記絞り手段起動運転の時間を前記シェル温度が低いときの前記絞り手段起動運転の時間より短くしたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記絞り手段収束制御運転における蒸発器周辺温度が低いときの最大開度変更量を前記蒸発器周辺温度が高いときの最大開度変更量より小さく設定したことを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、前記圧縮機出口側の圧縮機吐出スーパーヒートを検知する圧縮機吐出スーパーヒート検知手段と、前記圧縮機吐出スーパーヒート検知手段で運転起動後に初めて圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知した時に前記絞り手段の開度を増加させる制御手段と、を備えたものである。
【００１７】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルにおいて、運転停止時に、前記絞り装置の開度を停止初期開度に設定する停止初期運転と、前記停止初期運転の後に前記絞り装置の開度を前記停止初期開度よりも大きく設定する停止定常運転と、を行なう制御手段を備えたものである。
【００１８】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、圧縮機、蒸発器、第１絞り手段、液溜め手段、第２絞り手段、凝縮器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルにおいて、前記第２絞り手段の開度を第２絞り手段の起動開度に設定する第２絞り手段起動運転と、前記第２絞り手段起動運転の後に前記第２絞り手段を前記起動開度よりも小さい定常開度に設定すると共に、前記第１絞り手段の開度を所定開度大きくする収束移行運転と、前記収束移行運転の後に前記第２絞り手段の開度を増減して前記凝縮器の出口側の冷媒状態を制御する第２絞り手段収束制御運転と、を行なう制御手段を備えたものである。
【００１９】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、冷凍サイクル内に液溜め手段を備えると共に、冷凍機油量に対して３倍以上の冷媒量を封入したことを特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置において、冷媒は、ＨＦＣ冷媒または自然冷媒を用いることを特徴とするものである。
【００２１】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置において、冷凍機油は、動粘度８〜３２ｃＳｔのアルキルベンゼン系油を用いることを特徴とするものである。
【００２２】
また、この発明に係る冷凍サイクル装置の制御方法は、圧縮機の周波数を徐々に上げ、前記周波数に伴って絞り手段の開度を起動開度に設定する起動ステップと、前記圧縮機が負荷に応じた所定の回転数に達した後に前記絞り手段の開度を前記起動開度よりも小さく絞って増減させ、圧縮機出口側の冷媒状態を目標状態に近づける絞り手段収束ステップと、蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度に対して、前記起動ステップの運転時間または前記絞り手段収束ステップの前記絞り手段の開度増減幅を制御する収束時間制御ステップと、を備えたものである。
【００２３】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置の制御方法は、圧縮機の運転を停止する圧縮機停止ステップと、前記圧縮機停止ステップの後に絞り手段の開度を停止初期開度に設定する停止初期ステップと、前記停止初期ステップの後に前記絞り手段の開度を前記停止初期開度よりも大きく設定する停止定常ステップと、を備えたものである。
【００２４】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置の制御方法は、冷媒貯溜手段の上流側絞り手段を起動開度に設定して運転する上流側絞り手段起動ステップと、前記上流側絞り手段起動ステップの後に前記上流側絞り手段の開度を増減させて凝縮器出口側の冷媒状態を目標状態に近づける上流側絞り手段収束ステップと、前記上流側絞り手段起動ステップから前記上流側絞り手段収束ステップに移るときの前記上流側絞り手段の開度の減少による冷媒流量の減少を緩和するように前記冷媒貯溜手段の下流側絞り手段の開度を増加させる収束移行ステップと、を備えたものである。
【００２５】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置の制御方法は、圧縮機吐出スーパーヒートを検知する圧縮機吐出スーパーヒート検知ステップと、前記圧縮機吐出スーパーヒート検知ステップで初めて前記圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知したときに絞り手段の開度を増加させる開度増加ステップと、前記絞り手段の開度を増減させて圧縮機出口側の冷媒状態を目標状態に近づける絞り手段収束ステップと、を備えたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置として、例えば空気調和装置の冷凍サイクルを示す構成図である。また、図２はこの実施の形態に係る圧縮機運転周波数の制御フローチャートであり、図３はこの実施の形態に係る外気温度に対する冷媒流量と返油時間の関係を示す。
【００２７】
図１において、圧縮機１、暖房時には蒸発器、冷房時には凝縮器として動作する熱交換器３、第１絞り手段である例えば第１絞り装置４ａ、液溜め手段である例えばレシーバ７、第２絞り手段である例えば第２絞り装置４ｂ、暖房時には凝縮器、冷房時には蒸発器として動作する熱交換器５、暖房運転と冷房運転とで冷媒の循環方向を切換える流路切換手段例えば四方弁２を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成している。
なお、図１の冷凍サイクル装置は、例えば冷凍サイクル装置として空気調和装置の暖房運転時の状態を示しており、この実施の形態では、例えば熱交換器３を室外に設置した室外熱交換器とし、熱交換器５を室内に設置した室内熱交換器として、熱交換器３を蒸発器とし、熱交換器５を凝縮器として動作させて室内の暖房運転を行なう場合について説明する。
【００２８】
室外熱交換器３を設置する場所と室内熱交換器５を設置する場所の間の距離によって、冷凍サイクルを構成する冷媒配管長が異なり、冷媒配管長に応じて充填冷媒量が異なる。例えば、図１に示す冷凍サイクルでは、配管イと配管ロの間及び配管ハと配管ニの間を延長配管で接続する。また、暖房運転と冷房運転や負荷に応じても冷凍サイクル内を循環する冷媒量の必要な量が異なる。液溜め手段であるレシーバ７は、余剰冷媒液溜め用の容器で、運転や負荷や延長配管の長さによって最適量の冷媒が冷凍サイクルを循環するように、余剰冷媒を滞留するための容器である。第１絞り装置４ａは、例えば室外熱交換器３とレシーバ７との間の冷媒配管に設けられた電子膨張弁で、開度を変化させることで、この配管を流れる冷媒流量を可変にできる。同様に、第２絞り装置４ｂは、例えば室内熱交換器５とレシーバ７との間の冷媒配管に設けられた電子膨張弁で、開度を変化させることで、この配管を流れる冷媒流量を可変にできる。
【００２９】
また、外気温度センサー５１によって蒸発器として動作する室外熱交換器３の周辺の温度、例えば外気温度が検知でき、室内温度センサー５２によって室内熱交換器５の周辺の温度、例えば室内温度が検知できる。制御手段である例えば制御装置１１は、図４のブロック図で示すように構成され、例えば温度センサー５１、５２からの計測温度の入力部１１ａと記憶部１１ｂと演算処理部１１ｃを有するマイクロコンピュータ、及び圧縮機駆動回路１１ｄであり、温度センサー５１、５２で検知した温度に基づいて圧縮機１の周波数を制御する。
【００３０】
この冷凍サイクルに用いた冷媒は、ＨＦＣ冷媒、例えばＲ３２とＲ１２５の混合冷媒であるＲ４１０Ａであり、冷凍機油は、アルキルベンゼン系油など、冷媒に対して弱相互溶解性でかつ油比重が液冷媒の比重よりも小さい冷凍機油を用いる。弱相互溶解性の冷凍機油は、不純物が多少混入しても劣化しにくく安定性が維持でき、既成配管を使えるなど、多くの利点がある。
【００３１】
次に、このように構成された空気調和装置において、暖房運転初期の動作を説明する。暖房運転起動後、圧縮機１は室外熱交換器３に溜まりこんでいた二相冷媒を吸入管より吸入、圧縮し、高温高圧の二相冷媒として吐出管より吐出する。圧縮後の高温高圧の二相冷媒のうち液冷媒の一部は、圧縮機１より吐出されずに圧縮機シェルの底に溜まり込む。圧縮機１に封入されている弱相互溶解性油は比重の大きい液冷媒の上部に押上げられ、吐出管より冷凍サイクルへ流出する。なお、圧縮機１より流出する弱相互溶解性油の量は、封入されている冷媒量によって異なる。熱交換器３、５を設置する場所が離れている場合には、延長配管が長くなり必要冷媒量は多くなるが、冷凍機油の封入量はほとんど変わらないので、冷媒量が冷凍機油の量の３倍以上になることもある。特にこのように冷凍機油の封入量に対して冷媒の封入量が３倍以上に多くなるシステムにおいては、流出する弱相互溶解性油の量は極めて多くなる。
【００３２】
圧縮機１から吐出された高温高圧の二相冷媒は、四方弁２を通って室内熱交換器５に入り室内空気と熱交換し、乾き度の低い二相冷媒または液冷媒まで凝縮し、室内熱交換器５から流出する。室内熱交換器５から流出した乾き度の低い二相冷媒または液冷媒は第２絞り装置４ｂを通って中間圧に減圧され、乾き度の小さい二相冷媒となってレシーバ７に流入する。レシーバ７に流入した乾き度の小さい二相冷媒は、レシーバ７内に挿入された圧縮機１の吸入側に接続された低圧低温の吸入配管９と熱交換する。そして、乾き度がさらに小さい二相冷媒または飽和液冷媒となってレシーバ７から流出する。レシーバ７から流出した乾き度の小さい二相冷媒または飽和液冷媒は第１絞り装置４ａを通って低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器３へ流入する。
【００３３】
室外熱交換器３に流入した低圧二相冷媒は、外気と熱交換し乾き度の高い低圧二相冷媒となって室外熱交換器３から流出する。室外熱交換器３から流出した乾き度の高い低圧二相冷媒はレシーバ７に挿入された吸入配管９内を通り、レシーバ７内の中間圧冷媒と熱交換する。そして、乾き度のさらに高い低圧二相冷媒となり、四方弁２を介して圧縮機１の吸入側へ戻る。
【００３４】
一方、圧縮機１より吐出された弱相互溶解性油は、上記で説明した冷媒と同じ経路を通り、再び圧縮機１の吸入側へ戻ってくる。
【００３５】
以上のように、暖房運転初期は圧縮機１に封入されている弱相互溶解性油が液冷媒により押上げられて冷媒回路に流出するため、圧縮機１内の冷凍機油量が減少し、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗など信頼性が低減する可能性があった。特に弱相互溶解性油は冷媒の溶解度が小さいので、油動粘度が低下せず、さらに暖房運転の場合、蒸発温度が低温となり蒸発器３や低圧ガス配管で油動粘度が上昇する。このため、一旦圧縮機１から冷凍サイクルに流出した弱相互溶解性油が、再び圧縮機１の吸入部に返油されて圧縮機１内の冷凍機油量が回復するまでに、長い時間を要する。
【００３６】
図３は、延長配管（図１のイとロの間及びハとニの間の配管長）を５０ｍ、蒸発器３のパス数を４パスとした場合の実験により得られた冷媒流量（ｋｇ／ｈ）と返油時間（ｓｅｃ）の関係を示すグラフであり、横軸に冷媒流量（ｋｇ／ｈ）、縦軸に返油時間（ｓｅｃ）を示す。ここで、返油時間とは、圧縮機１から冷凍機油が吐出されてから圧縮機１に返油されるまでの時間である。３本の曲線は、上側からそれぞれ外気温度がー１０℃、０℃、７℃の場合の関係である。同じ冷媒流量であっても外気温度が低いほど、油の動粘度が高くなり長い返油時間を要することがわかる。
【００３７】
ここで、この実施の形態に係る圧縮機運転周波数の制御の一例を図２に示す制御フローチャートに基づいて説明する。制御装置１１は暖房運転起動指令を受ける（ＳＴ１）と圧縮機起動運転を行なう（ＳＴ２）。これは例えば圧縮機１を停止状態から徐々に周波数を上げていき、数分程度後には負荷に応じて周波数を増減する定常運転での周波数程度にする運転である。この後、リモコン等で設定された設定室内温度Ｔａｉｎｓｅｔを読み込む（ＳＴ３）。起動時の外気温度Ｔａｏを外気温度センサー５１により検知し（ＳＴ４）、予め設定された返油時間を満足するのに必要な最低冷媒流量Ｇｍｉｎを設定する（ＳＴ５）。これは、図３に示す外気温度Ｔａｏの時の冷媒流量と返油時間の関係から設定できる。次に最低冷媒流量Ｇｍｉｎが得られるように圧縮機最低運転周波数Ｈｚｍｉｎを設定する（ＳＴ６）。例えば、必要返油時間を１０分とすると、外気温度がー１０℃の時には６０（ｋｇ／ｈ）程度、０℃の時には４５（ｋｇ／ｈ）程度、７℃の時には３５（ｋｇ／ｈ）程度になるような圧縮機周波数が最低運転周波数Ｈｚｍｉｎとして設定される。
【００３８】
次に室内温度Ｔａｉｎを室内温度センサー５２により検知し（ＳＴ７）、設定室内温度Ｔａｉｎｓｅｔとの差（Ｔａｉｎｓｅｔ―  Ｔａｉｎ）に応じて圧縮機運転周波数の変更量ΔＨｚを計算し（ＳＴ８）、圧縮機運転周波数Ｈｚ＝Ｈｚ＋ΔＨｚを算出する（ＳＴ９）。ここで算出した圧縮機運転周波数Ｈｚが圧縮機最低運転周波数Ｈｚｍｉｎよりも小さいかどうか判断し（ＳＴ１０）、圧縮機運転周波数Ｈｚ＜圧縮機最低運転周波数Ｈｚｍｉｎと判断された場合には、圧縮機運転周波数Ｈｚを圧縮機最低運転周波数Ｈｚｍｉｎとする（ＳＴ１１）。ＳＴ７〜ＳＴ１１の制御は暖房運転の間を通じて行われる。
【００３９】
このように、図２に示す制御処理では、圧縮機運転周波数Ｈｚの下限値を設け、冷媒流量が予め設定された返油時間を満足する最低冷媒流量を下回らないように運転する。この最低冷媒流量とは圧縮機１から流出した冷凍機油が予め定めた所定の時間、例えば１０分程度で圧縮機１に返油されるような冷媒流量の最低値である。圧縮機１には予め冷凍機油の必要最低油量が通常は液面高さで定まっており、圧縮機１内の冷凍機油の量がこの液面よりも下がると運転に支障をきたす。返油時間は、少なくとも圧縮機１内に滞留している冷凍機油の量が必要最低油量以下にならないうちに、圧縮機１に返油されるように設定する。冷凍サイクルを循環する冷媒流量をこのように確保することで、圧縮機１より冷媒回路に流出した弱相互溶解性の冷凍機油は、所定時間内に再び圧縮機吸入部に返油され、圧縮機１内の冷凍機油量が長時間減少した状態になるのを防ぐことができる。従って、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付きや異常磨耗などが生じるのを防止でき、信頼性を向上できる。
なお、圧縮機１で予め定まっている冷凍機油の必要最低油量は、液面高さとして定まっており、圧縮機１内で冷凍機油の下部に液冷媒ある状態で必要最低油量に達している場合でも、液冷媒の量によるが、圧縮機１をある程度支障なく運転できることもある。
【００４０】
また、従来装置では、圧縮機を低回転数で連続運転する場合に高回転数運転を行っているが、この実施の形態では、起動時の外気温度に基づいて最低運転周波数Ｈｚｍｉｎを設定し、運転中を通じて最低運転周波数Ｈｚｍｉｎ以上となるように制御する。このため、運転初期に蒸発器３に溜まった液バックが生じて冷凍機油の流出量が多くなる時、及び運転中に負荷が小さくなって圧縮機周波数が小さくなる時に、返油が可能な冷媒流速を確保できる。即ち、運転中を通して冷凍サイクル内に冷凍機油が滞留するのを防止し、確実に圧縮機１に返油できる。
【００４１】
また、図２に示すような制御では、室内温度Ｔａｉｎを設定室内温度Ｔａｉｎｓｅｔに近づけるように計算した圧縮機運転周波数Ｈｚが最低冷媒流量Ｇｍｉｎが得られる最低周波数Ｈｚｍｉｎ以上である場合には、周波数Ｈｚを変更しない。このように、無駄に周波数Ｈｚを大きくしないので、能力が過大になったり必要以上に消費電力が増えることなく、効率のよい運転を行うことができる。
【００４２】
また、複数の外気温度に対して予め試験などで得られたデータ（図３）に基づき、所定の返油時間が得られるように冷媒流量を設定している。これにより、圧縮機１から吐出した冷凍機油が所定時間経って確実に圧縮機１に戻ってくるので、さらに信頼性の高い冷凍サイクル装置が得られる。
【００４３】
ＳＴ５、ＳＴ６で、最低冷媒流量Ｇｍｉｎ、最低運転周波数Ｈｚｍｉｎを計算する時、例えば予め制御装置１１の記憶部にテーブルで実験データまたは経験データを与え、これを参照する。この様に処理すると、暖房運転起動指令時に処理が簡単であり、短時間に計算できる。なお、テーブルでデータを記憶する代わりに演算式によって計算してもよい。
また、ＳＴ５、ＳＴ６で外気温度Ｔａｏに対してまず最低冷媒流量Ｇｍｉｎを設定した後に最低運転周波数Ｈｚｍｉｎを設定したが、Ｈｚｍｉｎ＝ｆ（Ｔａｏ）となるようにテーブルを作成してもよい。
【００４４】
また、例えば外気温度Ｔａｏに対して、その温度での返油を満足する圧縮機最低運転周波数Ｈｚｍｉｎをデータとしてテーブルで与える際、そのデータ数はいくつでもよいが、少なくとも３以上の外気温度Ｔａｏに対して最低運転周波数Ｈｚｍｉｎを設定するのが好ましい。この実施の形態では、例えば外気温度が０℃よりも小さい場合に６０（ｋｇ／ｈ）、０℃〜７℃の場合に４５（ｋｇ／ｈ）、７℃以上の場合に３５（ｋｇ／ｈ）が得られるように、３つの温度範囲で最低運転周波数Ｈｚｍｉｎを設定している。外気温度に対して適切な最低運転周波数となるように設定するのが好ましいが、少なくとも３以上の外気温度に対して最低運転周波数を設定した場合、能力が過大になったり必要以上に消費電力が増えるのをある程度防止できる。例えば空気調和装置などの暖房運転を行なう場合、外気温度がー１５℃〜４０℃という広範囲に対して、返油を満足するように圧縮機最低周波数Ｈｚｍｉｎを決定する必要がある。これを２段階の最低運転周波数で制御しようとすると、ある温度範囲ではその温度範囲の低い方の温度の条件での圧縮機最低運転周波数Ｈｚｍｉｎで運転することになる。外気温度がその温度範囲の高い方に近い場合の運転においては、能力がある程度過大になることがあり、快適性が悪化したり、消費電力が増加する。このため、温度範囲はなるべく小さく設定するのが望ましいが、少なくとも３段階以上の温度範囲で設定するのが好ましい。このとき、図３で必要返油時間における冷媒流量の差を考慮して温度範囲を設定するとよい。また、３段階より少ないデータしか与えない場合、そのデータ間を推測して返油が満足するように圧縮機最低周波数を計算し、制御は記憶部１１ｂのデータ数よりも多い多段階の温度範囲で行なうようにしてもよい。
【００４５】
また、この実施の形態における冷凍サイクル装置は、レシーバ７を有しているので、設置場所に応じて必要冷媒量が異なる場合でも、予め見込まれる最大の必要冷媒量を充填しておけばよい。設置場所に応じて生じる余剰冷媒は、レシーバ７に貯溜された状態で運転される。このため、設置現場での手順が簡単にできる。
【００４６】
図５はこの発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置として、例えば空気調和装置の冷凍サイクルの他の構成例を示す構成図である。また、図６にこの実施の形態における第１絞り装置の制御フローチャートを示す。
なお、図５において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示している。また、暖房運転起動指令の初期の冷媒および弱相互溶解性油の動作については、図１を用いて説明した前述の内容と同じであるため、省略する。
【００４７】
図５において、温度センサー５３は圧縮機１の吐出部に設けられ、吐出部付近の温度、即ち吐出温度を検知する。制御手段である制御装置１２の構成は図４に示す制御装置１１と同様であるが、制御装置１２は第１絞り装置４ａの開度を制御するための駆動回路を有している。制御装置１２は、例えば外気温度センサー５１、吐出温度センサー５３、凝縮温度センサー５４からの温度入力部と記憶部と演算処理部を有するマイクロコンピュータ、及び第１絞り装置４ａの駆動回路であり、温度センサー５１、５３、５４で検知した温度に基づいて第１絞り装置４ａの開度を制御する。
【００４８】
以下、この実施の形態に係る第１絞り装置４ａの開度の制御の一例を、図６に示す制御フローチャートに基づいて説明する。暖房運転起動指令によって圧縮機１は起動運転を行なう際、第１絞り手段である第１絞り手段４ａは予め定められている起動開度に設定される。そして圧縮機１が定常運転を行なうあたりで、圧縮機１の吐出側の冷媒状態が目標状態になるように第１絞り装置４ａの開度が制御される。例えば圧縮機１の吐出部付近の温度である吐出温度を、予め設定された目標吐出温度に向かって収束するように、第１絞り装置４ａの開度を増減して制御する。図６に示す制御フローチャートは、この第１絞り装置４ａの収束制御運転の動作に関するものである。
【００４９】
制御装置１２は第１絞り装置４ａの収束制御運転が開始される（ＳＴ１２）と、外気温度Ｔａｏを外気温度センサー５１により検知する（ＳＴ１３）。そして外気温度Ｔａｏに対応して予め設定された第１絞り装置最低開度Ｐ１ｍｉｎを設定する（ＳＴ１３）。予め例えば制御装置１２の記憶部に、複数の外気温度に対応して、それぞれの外気温度の時に目標吐出温度に収束する第１絞り装置４ａの安定開度を第１絞り装置最低開度Ｐ１ｍｉｎとしてテーブルで記憶しておく。そしてＳＴ１３では、外気温度センサー５１により検知された外気温度Ｔａｏに対して、第１絞り装置最低開度Ｐ１ｍｉｎを決定する。
【００５０】
次にＳＴ１４〜ＳＴ２０で、運転中の吐出温度Ｔｄが目標吐出温度Ｔｄｐに近づくように収束制御を行う。即ち、吐出温度Ｔｄを吐出温度センサー５３により検知し（ＳＴ１４）、吐出温度Ｔｄと目標吐出温度Ｔｄｐとの温度差ΔＴｄを計算する（ＳＴ１５）。この温度差ΔＴｄをゼロにするように第１絞り装置４ａの開度変更量ΔＰ１を計算し（ＳＴ１６）、現在の第１絞り装置４ａの開度を開度変更量ΔＰ１だけ変更して次の第１絞り装置開度Ｐ１を決定する（ＳＴ１７）。ここで、決定した第１絞り装置開度Ｐ１が第１絞り装置最低開度Ｐ１ｍｉｎよりも小さいかどうか判断し（ＳＴ１８）、小さくなった場合、第１絞り装置開度Ｐ１を第１絞り装置最低開度Ｐ１ｍｉｎに決定しなおす（ＳＴ１９）。そして、第１絞り装置４ａの開度を、ＳＴ１７、ＳＴ１９で決定した第１絞り装置開度Ｐ１に変更する（ＳＴ２０）。
【００５１】
このように、この実施の形態によれば、外気温度Ｔａｏに応じて予め目標吐出温度Ｔｄｐに収束する第１絞り装置開度Ｐ１が、第１絞り装置最低開度Ｐ１ｍｉｎよりも小さくなることを防止している。計測した吐出温度Ｔｄに基づいて第１絞り装置４ａの開度Ｐ１の変更を決定しているのであるが、例えば過渡的な温度センシングの遅れなどが生じると、第１絞り装置４ａを必要以上に絞り込むように第１絞り装置４ａの開度Ｐ１が変更される可能性がある。最低開度Ｐ１ｍｉｎを設けることで、第１絞り装置４ａを必要以上に絞り込むのを防止でき、過渡的な吸入圧力低下、冷媒循環量の減少、蒸発温度の低下等が起こるのを防止することができる。従って、十分な油移動速度を確保し、圧縮機１より冷媒回路に流出した弱相互溶解性油が再び圧縮機吸入部に返油されず長時間圧縮機内の油量が減少することを防止でき、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗を防止して信頼性を向上できる。
【００５２】
なお、この実施の形態における冷凍サイクル装置は、図２と図６に示した制御処理のどちらか一方を備えてもよいし、両方の制御処理を備えてもよい。
また、外気温度センサー５１で外気温度を検知し、外気温度に基づいて制御を行っている。この代わりに、蒸発器３が格納されている容器内の温度や、蒸発器３の途中の冷媒配管の温度を検知する温度センサーを設け、蒸発温度を検知して蒸発温度に基づいて制御を行ってもよい。蒸発温度が低い場合に冷媒流量が多くなるように制御するのは、外気温度を用いる場合と同様である。
また、図６に示す制御では吐出温度が目標温度になるように第１絞り装置４ａの開度を制御しているが、吐出温度の代わりに、圧縮機吐出スーパーヒートによって冷媒状態を目標状態に近づくように制御してもよい。この圧縮機吐出スーパーヒートは吐出温度センサー５３で検知した圧縮機１の吐出温度と、凝縮温度センサー５４で検知した凝縮器５の凝縮温度から演算できる。
【００５３】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置として、例えば空気調和装置の冷凍サイクルを示す構成図である。なお、図７の冷凍サイクルは暖房運転時の状態を示しており、図８はこの実施の形態に係る第１絞り装置４ａの制御フローチャートである。なお、図７中、図１に示す各部と同一符号は、同一または相当部分であり、ここではその説明を省略する。
【００５４】
図７において、制御手段である制御装置１３の構成は図４に示す制御装置１１と同様であるが、制御装置１３は第１絞り装置４ａの開度を制御するための駆動回路を有している。制御装置１３は、例えば外気温度センサー５１、凝縮温度センサー５４、圧縮機シェル温度センサー５５で検知した温度を入力する温度入力部と記憶部と演算処理部を有するマイクロコンピュータ、及び第１絞り装置４ａの駆動回路であり、外気温度センサー５１で検知した外気温度に基づいて第１絞り装置４ａの開度を制御する。また、凝縮器５の配管に設けた凝縮温度センサー５４で凝縮温度を検知でき、圧縮機１の吐出部設けた吐出温度センサー５３で圧縮機１の吐出温度を検知できる。検知した凝縮温度及び吐出温度は制御装置１３の入力部に入力される。
【００５５】
以下、この実施の形態に係る第１絞り手段である第１絞り装置４ａの開度の制御の一例を、図８の制御フローチャートに基づいて説明する。冷凍サイクルを動作させる際、第１絞り手段である第１絞り装置４ａは、第１絞り装置起動運転と第１絞り装置収束制御運転の２種類の制御運転を行なう。即ち、第１絞り装置起動運転は、暖房起動後予め設定された時間、例えば数分間の間、予め定められている起動開度に設定する運転である。次の収束制御運転における定常的な開度を定常開度と称し、起動運転における起動開度は定常開度よりも開度を大きく設定される。また、第１絞り装置収束制御運転は、例えば図６に示したように、第１絞り装置起動運転終了後に吐出温度センサー５３で検知した圧縮機吐出温度が予め設定された目標値に近づくように、開度を定常開度から増減して調整する制御運転である。図８に示す制御フローチャートは、この第１絞り装置起動運転において、第１絞り装置４ａに設定する起動開度に関するものである。
【００５６】
第１絞り装置起動運転において、制御装置１３は暖房運転起動指令を受けた（ＳＴ２１）後、外気温度センサー５１により外気温度Ｔａｏを検知する（ＳＴ２２）。そして、外気温度Ｔａｏと予め設定された第１の基準値の値を比較し（ＳＴ２３）、第１の基準値を下回った場合は、第１絞り装置４ａの起動開度Ｐを第１設定開度Ｐ１とする（ＳＴ２４）。一方、外気温度Ｔａｏが予め設定された第１の基準値以上の場合は、第１絞り装置４ａの起動開度Ｐを第２設定開度Ｐ２とする（ＳＴ２５）。ＳＴ２４、ＳＴ２５で第１絞り装置４ａの開度が設定された後、第１絞り装置４ａの起動運転を開始する（ＳＴ２６）。第１絞り装置起動運転は、ＳＴ２４、ＳＴ２５で設定された第１絞り装置４ａの起動開度Ｐで、所定時間、例えば数分程度の間、第１絞り装置４ａの開度Ｐを一定とするか、または圧縮機周波数を上げるにつれて、第１絞り装置４ａの開度Ｐを徐々に大きくする。どちらにしても、第１絞り装置収束制御運転における第１絞り装置４ａの定常開度よりも大きく設定されている。ＳＴ２６で第１絞り手段起動運転を開始した後、数分経ってから、例えば図６に示したように吐出温度に応じて開度を増減させる第１絞り装置収束制御運転となる。
【００５７】
ＳＴ２４で設定した第１絞り装置４ａの第１設定開度Ｐ１は、ＳＴ２５で設定した第１絞り装置４ａの第２設定開度Ｐ２よりも大きく設定する。図９は外気温度に対して、ある予め設定した所定の返油時間、例えば１０分程度で返油されるために必要な冷媒流量を示すグラフであり、横軸に外気温度（℃）、縦軸に冷媒流量（ｋｇ／ｈ）を示している。外気温度が低くなるほど弱相互溶解性油の油動粘度が増加し、冷媒流量を大きくする必要がある。この実施の形態によれば、外気温度Ｔａｏが予め設定された第１の基準値を下回った場合、第１絞り装置４ａの起動開度を大きく設定するため、外気温度が低い場合に大きな冷媒流量が得られる。例えば、ＳＴ２３で比較する第１の基準値を０℃とし、外気温度が０℃よりも小さくなったときには、６０ｋｇ／ｈ程度の冷媒流量が得られるように開度を設定し、０℃以上の時には、４３ｋｇ／ｈ程度の冷媒流量が得られるように開度を設定すればよい。
【００５８】
第１絞り装置４ａの開度Ｐをこのように外気温度Ｔａｏに対して所定の時間で返油するように設定することにより、起動時に冷凍サイクルを循環する最低冷媒流量を確保できる。この最低冷媒流量とは圧縮機１から流出した冷凍機油が予め定めた所定の時間、例えば１０分程度で圧縮機１に返油されるような冷媒流量の最低値である。冷凍サイクルを循環する冷媒流量をこのように確保することで、圧縮機１より冷媒回路に流出した弱相互溶解性油が再び圧縮機吸入部に返油されず長時間圧縮機内の油量が減少することを防止でき、圧縮機１内の冷凍機油量を必要最低油量以上に維持して、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗などを防止でき、信頼性を向上できる。
【００５９】
また、第１の基準値を０℃とした場合の処理について記載したが、これに限るものではない。冷媒流量の幅が均等になるように第１の基準値を設定するのが好ましい。例えば、図９のような関係がある場合には、冷媒流量が均等になる温度であるー４℃程度を設定すると、外気温度によっては能力がある程度過大になるのを低減でき、快適性の悪化及び消費電力の増加を低減できるので好ましい。
【００６０】
図８に示す制御処理では、起動開度をＰ１とＰ２の２つの開度のどちらかに設定する構成としたが、これに限るものではなく、外気温度に対して２つ以上の開度のいずれかに設定するようにすればよい。外気温度に対する起動開度のデータを多くすることで、能力が過大になるのをさらに低減でき、快適性の悪化及び消費電力の増加を低減できるので好ましい。
【００６１】
また、この発明の実施の形態２に係る他の構成例について説明する。図１０はこの実施の形態に係る制御フローチャートである。冷凍サイクル装置の構成は図７と同様である。
以下、この実施の形態に係る制御の一例を、図１０の制御フローチャートに基づいて説明する。ここで説明する制御処理は、主に起動後予め設定された時間まで行う起動運転に関するものである。特に空気調和装置で暖房運転指令がなされた場合、定常開度よりも開度を大きく設定する第１絞り装置起動運転を開始してから、第１絞り装置収束制御運転に移行するまでの移行時間ｔｓ、即ち絞り開始時期を制御している。
【００６２】
第１絞り装置起動運転において、制御装置１３は暖房運転起動指令を受けた（ＳＴ３１）後、外気温度センサー５１により外気温度Ｔａｏを検知する（ＳＴ３２）。そして、外気温度Ｔａｏと予め設定された第２の基準値の値を比較し（ＳＴ３３）、第２の基準値を下回った場合は、第１絞り装置収束制御運転への移行時間ｔｓを第１設定時間αとする（ＳＴ３４）。一方、外気温度Ｔａｏが予め設定された第２の基準値を上回った場合は、第１絞り装置収束制御運転への移行時間ｔｓを第２設定時間βとする（ＳＴ３５）。ＳＴ３４、ＳＴ３５で第１絞り装置収束制御運転への移行時間ｔｓ設定後、第１絞り装置４ａの起動運転（起動ステップ）を行なう（ＳＴ３６）。
【００６３】
ＳＴ３６での第１絞り装置４ａの起動開度は、例えば収束制御運転における第１絞り装置４ａの定常開度よりも大きな開度に設定する。ＳＴ３７で数分程度に設定された移行時間ｔｓの間、第１絞り装置起動運転（ＳＴ３６）を行い、移行時間ｔｓ経過した後、第１絞り装置収束制御運転（収束ステップ）を開始する（ＳＴ３８）。
【００６４】
ＳＴ３４で設定した第１設定時間αは、ＳＴ３５で設定した第２設定時間βよりも長く設定する。図１１は外気温度に対して、ある冷媒流量とした時の返油時間を示すグラフであり、横軸に外気温度（℃）、縦軸に冷媒流量（ｋｇ／ｈ）を示している。外気温度が低くなるほど弱相互溶解性油の油動粘度が増加し、返油時間は長くなる。この実施の形態によれば、外気温度Ｔａｏが予め設定された第２の基準値を下回った場合、第１絞り装置４ａの起動運転から収束制御運転への移行時間ｔｓを長く設定して収束制御運転を遅延させる。このため、暖房起動時に圧縮機１より冷媒回路に流出した弱相互溶解性油が圧縮機１まで十分返油された状態で、第１絞り装置４ａの収束制御運転に移行することが可能となる。例えば、ＳＴ３３で比較する第２の基準値を０℃とし、外気温度が０℃よりも小さくなったときには、６５０ｓｅｃ程度の移行時間ｔｓを設定し、０℃以上の時には、４５０ｓｅｃ程度の移行時間ｔｓを設定すればよい。
【００６５】
このように絞り装置４ａの開度を大きくする起動運転を外気温度Ｔａｏに対応した時間だけ行なうように起動運転の運転時間を制御することで、外気温度が低いときに外気温度が高いときよりも収束制御運転を遅延させている（収束時間制御ステップ）。このため、外気温度が低くて冷凍機油の動粘度が大きい時でも、絞り装置収束制御運転開始時には冷凍機油の大部分が返油され、圧縮機１の運転に支障をきたさない油量、即ち圧縮機１の必要最低油量以上の冷凍機油が圧縮機１内に滞留する。この状態で絞り装置４ａの収束制御を開始すると、しばらくすると圧縮機吐出スーパーヒートがつき、冷媒は圧縮機１からガス冷媒となって吐出され、圧縮機１内の液冷媒量はほとんどない。また、移行時間ｔｓを十分長く取ると、第１絞り装置４ａの収束制御運転への移行時点では、圧縮機シェル温度が上昇しており、圧縮機シェル温度が上昇した状態では、シェル内で液冷媒のほとんどが蒸発して吐出されるので圧縮機１内の液冷媒量はほとんどない。従って、運転起動時のように圧縮機１内の冷凍機油が液冷媒の上部に押し上げられて冷凍サイクルへ流出することはなく、十分な圧縮機油量を確保することができる。このため、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗などを防止でき、信頼性を向上できる。
【００６６】
ここで、圧縮機吐出スーパーヒートがつく状態とは、圧縮機１より吐出される冷媒が過熱ガスとなる状態であり、吐出温度センサー５３により検知される吐出温度と、凝縮器５に設置された凝縮温度センサー５４により検知される凝縮温度との差で演算される圧縮機吐出スーパーヒートが正の値となった状態である。前述のように圧縮機吐出スーパーヒートがつくと、冷凍機油は圧縮機１から冷凍サイクルにほとんど流出することはなくなる。また、圧縮機１内に液冷媒が滞留することがないので、圧縮機１内に圧縮機１の必要最低量の冷凍機油を滞留させてから圧縮機吐出スーパーヒートがつくように制御する。
【００６７】
また、第２の基準値を０℃とした場合の処理について記載したが、これに限るものではない。返油時間の幅が均等になるように第２の基準値を設定するのが好ましい。例えば、図１１のような関係がある場合には、返油時間が均等になる温度であるー５℃程度を設定すると、外気温度によって能力がある程度過大になるのを低減でき、快適性の悪化及び消費電力の増加を低減できるので好ましい。
【００６８】
また、図１０の処理工程では、移行時間をαとβの２つの時間のどちらかに設定する構成としたが、これに限るものではなく、外気温度に応じて２つ以上の移行時間のいずれかに設定するようにすればよい。
また、図１０のＳＴ３６における第１絞り装置４ａの開度は所定開度に設定してもよいし、図８で示したように、外気温度に応じて異なる開度になるように設定してもよい。
【００６９】
また、この発明の実施の形態２に係るさらに他の構成例について説明する。図１２はこの実施の形態に係る第１絞り装置４ａの制御フローチャートである。冷凍サイクル装置の構成は図７と同様である。
ここで説明する制御処理は、主に第１絞り装置起動運転終了後、吐出温度などを予め設定された目標値に収束するように、開度を定常開度から増減して調整する第１絞り装置収束制御運転に関するものである。特に、空気調和装置で暖房運転を行う際の第１絞り装置収束制御運転（収束ステップ）において、第１絞り装置開度変更量ΔＰを制御している。
【００７０】
第１絞り手段収束制御運転において、制御装置１３は第１絞り収束制御運転を開始する（ＳＴ４１）際、外気温度センサー５１により外気温度Ｔａｏを検知する（ＳＴ４２）。そして、外気温度Ｔａｏが予め設定された第３の基準値の値を比較し（ＳＴ４３）、第３の基準値を下回った場合は、第１絞り装置４ａの最大開度変更量ΔＰｍａｘを第１最大変更量Ｐ３とする（ＳＴ４４）。一方、外気温度Ｔａｏが予め設定された第３の基準値以上の場合は、第１絞り装置４ａの最大開度変更量ΔＰｍａｘを第２最大変更量Ｐ４とする（ＳＴ４５）。ＳＴ４４、ＳＴ４５で第１絞り装置４ａの最大開度変更量ΔＰｍａｘが外気温度に対応した最大開度変更量に設定される。
【００７１】
この後、吐出温度センサー５３により吐出温度Ｔｄを検知し（ＳＴ４６）、吐出温度Ｔｄと目標吐出温度Ｔｄｐの差ΔＴｄを計算する（ＳＴ４７）。この吐出温度差ΔＴｄに対して、目標吐出温度Ｔｄｐに近づくように第１絞り装置開度変更量ΔＰを計算する（ＳＴ４８）。ここで計算した第１絞り装置開度変更量ΔＰと、先に設定した第１絞り装置の最大開度変更量ΔＰｍａｘとを比較し（ＳＴ４９）、開度変更量ΔＰが最大開度変更量ΔＰｍａｘよりも大きい場合は、第１絞り装置開度変更量ΔＰを最大開度変更量ΔＰｍａｘとする（ＳＴ５０）。ＳＴ５１では、設定された開度ΔＰに従って第１絞り装置４ａの開度を変更する。この後、ＳＴ４６〜ＳＴ５１を繰り返すことで、第１絞り手段４ａは目標吐出温度が得られる開度に収束する。
【００７２】
図１２に示す制御処理により、外気温度Ｔａｏが予め設定された温度である第３の基準値を下回った場合、最大開度変更量ΔＰを小さく設定する。即ち、ＳＴ４４、ＳＴ４５で第１絞り装置４ａの最大開度変更量ΔＰｍａｘを設定する際、第１絞り装置４ａの第１最大変更量Ｐ３は第２最大変更量Ｐ４よりも小さく設定する。即ち第１絞り装置４ａの開度増減幅を制御することで収束時間を制御している（収束時間制御ステップ）。このため、外気温度が低い時には収束制御運転を開始してから吐出温度となるまでの時間を長く取ることになる。従って、圧縮機吐出スーパーヒートがつく時点または圧縮機シェル温度が上昇する時点では、起動時に圧縮機１より冷媒回路に流出した弱相互溶解性油が圧縮機１まで十分返油された状態となる。図１０に示した移行時間を長く設定した場合と同様、圧縮機吐出スーパーヒートがついてまたは圧縮機シェル温度が上昇し、圧縮機１内の液冷媒がほとんど蒸発しても、十分な圧縮機油量を確保することができる。このため、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗などを防止でき、信頼性を向上できる。
【００７３】
例えば、ＳＴ４３で比較する第３の基準値を０℃とし、Ｐ４を４５０ｓｅｃ程度で吐出温度になるような最大開度変更量に設定しておき、外気温度が０℃よりも小さくなったときには、Ｐ３をＰ４の０．７倍程度に設定すると、Ｐ３の最大開度変更量で運転した時には６５０ｓｅｃ程度で吐出温度になる。
また、第３の基準値を０℃とした場合の処理について記載したが、これに限るものではない。返油時間の幅が均等になるように第３の基準値を設定するのが好ましい。例えば、図１１のような関係がある場合には、返油時間が均等になる温度であるー５℃程度を設定すると、外気温度によって能力がある程度過大になるのを低減でき、快適性の悪化及び消費電力の増加を低減できるので好ましい。
【００７４】
図１２の処理工程では、第１絞り装置４ａの最大開度変更量ΔＰをＰ３とＰ４のどちらかに設定する構成としたが、これに限るものではなく、外気温度に応じて２つ以上の最大開度変更量ΔＰのいずれかに設定するようにすればよい。
【００７５】
また、この発明の実施の形態２に係るさらに他の構成例について説明する。図１３はこの実施の形態に係る制御フローチャートである。冷凍サイクル装置の構成は図７と同様である。
以下、この実施の形態に係る制御の一例を、図１３の制御フローチャートに基づいて説明する。ここで説明する制御処理は、図１０に示した処理と同様、主に起動後予め設定された時間まで行う起動運転に関するものである。特に空気調和装置で暖房運転指令がなされた場合、暖房運転起動後に、起動開度に設定して第１絞り装置起動運転を行ってから、第１絞り装置収束制御運転に移行するまでの移行時間ｔｓ、即ち絞り開始時期を制御している。
【００７６】
第１絞り装置起動制御において、制御装置１３は暖房運転起動指令を受けた（ＳＴ６１）後、圧縮機シェル温度センサー５５により圧縮機シェル温度Ｔｓｈｅｌｌを検知する（ＳＴ６２）。そして、圧縮機シェル温度Ｔｓｈｅｌｌと予め設定された第４の基準値の値を比較し（ＳＴ６３）、第４の基準値を下回った場合は、第１絞り装置収束制御運転への移行時間ｔｓを第３設定時間γとする（ＳＴ６４）。一方、圧縮機シェル温度Ｔｓｈｅｌｌが予め設定された第４の基準値以上の場合は、第１絞り装置収束制御運転への移行時間ｔｓを第４設定時間φとする（ＳＴ６５）。ＳＴ６４、ＳＴ６５で第１絞り装置収束制御運転への移行時間ｔｓが圧縮機シェル温度に対応して設定された後、第１絞り装置４ａの起動制御（起動ステップ）を行なう（ＳＴ６６）。
【００７７】
ＳＴ６６での第１絞り装置４ａの起動開度は、例えば収束制御運転における第１絞り装置４ａの定常開度よりも大きな所定の値を設定する。ＳＴ６７で設定された移行時間ｔｓの間、第１絞り装置起動運転（ＳＴ６６）を行い、移行時間ｔｓ経過した後、第１絞り装置収束制御運転（収束ステップ）を開始する（ＳＴ６８）。
【００７８】
ここで、ＳＴ６４で設定した第３設定時間γは、ＳＴ６５で設定した第４設定時間φよりも長く設定する。即ち圧縮機シェル温度Ｔｓｈｅｌｌが予め設定された第４の基準値を下回った場合、第１絞り装置４ａの起動運転から収束制御運転への移行時間ｔｓを長く設定する。逆に圧縮機シェル温度Ｔｓｈｅｌｌが予め設定された第４の基準値以上の場合、第１絞り装置４ａの収束制御運転への移行時間を短くする。このため、例えば、圧縮機シェル温度Ｔｓｈｅｌｌが低い初期起動の場合は第１絞り装置収束制御運転への移行時間を長くし、暖房起動時に圧縮機１より冷媒回路に流出した弱溶解性油が圧縮機まで十分返油された状態で、圧縮機シェル温度を上昇させることになる。例えば、ＳＴ６３で比較する第４の基準値を３０℃程度とし、圧縮機シェル温度が３０℃よりも小さいときには、６５０ｓｅｃ程度の移行時間ｔｓを設定し、３０℃以上の時には、３００ｓｅｃ程度の移行時間ｔｓを設定すればよい。
【００７９】
このように絞り装置４ａの開度を大きくする起動運転を圧縮機シェル温度Ｔｓｈｅｌｌに応じた時間行なって収束時間を制御する（収束時間制御ステップ）ことで、第１絞り装置４ａの収束制御運転を開始した時点では、圧縮機１より冷媒回路に流出した弱溶解性油が圧縮機１まで十分返油された状態で圧縮機吐出スーパーヒートがつき、圧縮機シェル温度が上昇する。この状態では、圧縮機１内で液冷媒のほとんどが蒸発して吐出されるので圧縮機１内の液冷媒量はほとんどなく、運転起動時のように圧縮機１内の冷凍機油が液冷媒の上部に押し上げられて冷凍サイクルへ流出するのを低減され、十分な圧縮機油量を確保することができる。従って、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗などを防止でき、信頼性を向上できる。
【００８０】
このように、図１３に示す制御処理では、圧縮機シェル温度が低い場合に、圧縮機１内に十分量の冷凍機油を確保した後に、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗など信頼性上の問題を防止することができる。一方、サーモオンオフ運転の場合のように、圧縮機シェル温度が高く、起動時に液冷媒が吸入されても圧縮機シェル内に液冷媒が溜まり込むことなく、大量の油吐出が生じない場合には、第１絞り装置４ａの収束制御への移行時間を短くすることにより、早めに吐出温度を目標温度に収束させることが可能となり、立上り性能を向上させることができる。
【００８１】
また、第４の基準値を３０℃とした場合の処理について記載したが、これに限るものではない。
また、図１３の処理工程では、移行時間をγとφの２つの時間のどちらかに設定する構成としたが、これに限るものではなく、圧縮機シェル温度に応じて２つ以上の移行時間のいずれかに設定するようにすればよい。また、図１３におけるＳＴ６６における第１絞り装置４ａの起動開度は所定開度に設定してもよいし、図８で示したように、蒸発器３の周辺温度に応じて異なる開度に設定してもよい。
【００８２】
ここで、図８のＳＴ２２、ＳＴ２３、図１０のＳＴ３２、ＳＴ３３、図１２のＳＴ４２、ＳＴ４３において、外気温度を検知して外気温度に対して起動開度、移行時間、開度変更量を設定したが、外気温度に限るものではない。蒸発器周辺温度センサーによって蒸発器周辺の空気の温度を検知して、この温度に対して各値を設定すればよい。例えば空気調和装置の冷房運転や冷凍機の場合には、冷房空間や冷却容器内の空気の温度となる。またこれらの温度の代わりに蒸発温度を用いてもよい。蒸発温度は、蒸発器の冷媒配管の温度を温度センサーで検知できる。蒸発温度が低い場合に冷媒流量が多くなるように制御したり、移行時間を長くしたり最大開度変更量を小さくして収束制御運転を遅延させるのは、外気温度を用いる場合と同様である。
【００８３】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置として、例えば空気調和装置の冷凍サイクルを示す構成図である。なお、図１４の冷凍サイクルは暖房運転時の状態を示しており、図１５にこの実施の形態に係る第１絞り装置４ａおよび第２絞り装置４ｂの制御フローチャートを示す。なお、図１４中、図１に示す各部と同一符号は、同一または相当部分であり、ここではその説明を省略する。図１４において、制御手段である制御装置１４は第１、第２絞り装置４ａ、４ｂの開度を制御するための駆動回路を有する。
【００８４】
この実施の形態において、凝縮器５を室内、蒸発器３を室外に設置し、室内を暖房する暖房運転について説明する。上流側絞り手段である第２絞り装置４ｂは凝縮器５と冷媒貯溜手段であるレシーバ７の間の冷媒配管に配置され、下流側絞り手段である第１絞り装置４ａはレシーバ７と蒸発器３の間の冷媒配管に配置される。制御装置１１は第１絞り装置４ａの開度を制御すると共に第２絞り装置４ｂの開度を制御する。他の各機器の動作は実施の形態１と同様である。
【００８５】
第１絞り装置４ａは、第１絞り装置起動運転と第１絞り装置収束制御運転の２種類の制御運転を有する。即ち、第１絞り装置起動運転は、暖房起動後予め設定された時間、数分間の間、定常開度よりも開度の大きい起動開度に設定する制御運転である。この定常開度とは、次の収束制御運転における定常的な開度である。また、第１絞り装置収束制御運転は、例えば図６に示したような第１絞り装置起動運転終了後、圧縮機吐出側の冷媒状態、即ち圧縮機吐出スーパーヒートを予め設定された目標値に収束するように、開度を定常開度から増減して調整する制御運転である。この時の圧縮機吐出スーパーヒートは、例えば温度センサー５３、５４で検知した吐出温度と凝縮温度から演算できる。
第１絞り装置４ａと同様、第２絞り装置４ｂは、第２絞り装置起動運転と第２絞り装置収束制御運転の２種類の制御運転を有する。即ち、第２絞り装置起動運転は、暖房起動後予め設定された時間、数分間の間、定常開度よりも開度の大きい起動開度に設定する制御運転である。この定常開度とは、次の収束制御運転における定常的な開度である。また、第２絞り装置収束制御運転は、第２絞り装置起動運転終了後、凝縮器５の出口側冷媒状態、即ち凝縮器サブクールを予め設定された目標値に収束するように、開度を定常開度から増減して調整する制御運転である。この時の凝縮器サブクールは、例えば温度センサー５４で検知した凝縮温度から演算できる。
【００８６】
ここで、この実施の形態における第１絞り装置４ａと第２絞り装置４ｂの開度制御の一例を図１５の制御フローチャートを用いて説明する。第１絞り装置４ａに関しては実施の形態２で述べたのと同様であり、ここでは第２絞り装置４ｂについて主に説明する。制御装置１４は暖房運転起動指令を受けた（ＳＴ７１）後、第２絞り装置４ｂの開度Ｐ２を起動開度Ｐ２ｓに設定し（ＳＴ７２）、例えば数分の間（ＳＴ７３）、第２絞り装置起動運転（起動ステップ）を行なう。ここで開度Ｐ２ｓは第２絞り装置収束制御運転における定常開度よりも開度を大きく設定する。起動開度Ｐ２ｓで一定時間保留した（ＳＴ７３）後、第２絞り装置収束制御運転（収束ステップ）に移行するため、第２絞り装置４ｂの開度Ｐ２を定常開度Ｐ２ｔｅｉに絞る。ここで、定常開度Ｐ２ｔｅｉは起動開度Ｐ２ｓよりも小さい開度である。
【００８７】
ＳＴ７５で、制御装置１４は収束移行運転（収束移行ステップ）を行う。これは、その時点の圧縮機運転周波数Ｈｚに応じて、第１絞り装置４ａの開度変更量ΔＰ１Ｈｚを算出し、第１絞り装置４ａの開度をＰ１からＰ１＋ΔＰ１Ｈｚにする。即ち、第２絞り装置４ｂを起動開度Ｐ２ｓから定常開度Ｐ２ｔｅｉに絞ることに同期して、第２絞り装置４ｂを絞ったことによる冷媒流量の減少を緩和するように第１絞り装置４ａの開度を増加させる。例えば第１絞り装置４ａを圧縮機運転周波数に応じた開度変更量分ΔＰ１Ｈｚ大きくする。そして、ＳＴ７４、ＳＴ７５で、第１、第２絞り装置４ａ、４ｂの定常開度が設定された後、第１、第２絞り装置を共に収束制御運転する（ＳＴ７６）。
【００８８】
このように制御することにより、第２絞り装置４ｂが起動運転から収束制御運転に移行する際に過渡的に圧縮機１の吸入圧力が低下するのを緩和でき、冷媒循環量の低下による相互弱溶解性油の返油が悪化することを防ぐことができる。従って、十分な圧縮機油量を確保して圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗などを防止でき、信頼性を向上できる。
【００８９】
例えば、第２絞り装置４ｂの起動開度を定常開度の１．５倍程度とした場合、起動運転から収束制御運転に移行する際、第２絞り装置４ｂの開度は２／３に絞ることになるが、これに同期して、第１絞り装置４ａの開度を増加させる。この増加量は圧縮機周波数に応じて設定されているが、例えば第２絞り装置４ｂで絞った開度の半分程度多く開くようにする。第２絞り装置４ｂを２／３程度に絞ると、過渡的に圧縮機１の吸入圧力が急激に低下するが、第１絞り装置４ａの開度を大きくすることで、冷媒流量の急激な減少を緩和して圧縮機１の吸入圧力が急激に低下するのを防止できる。
【００９０】
実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の第１絞り装置４ａの制御フローチャートを示す。ここで、冷凍サイクル装置の構成は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様であり、ここではその説明を省略する。この実施の形態は、冷凍サイクル装置として、例えば空気調和装置の暖房暖房停止時の第１絞り装置４ａの開度の制御に関するものであり、例えば暖房運転停止時の制御について、図１６に基づいて説明する。
【００９１】
暖房運転停止指令が指示される（ＳＴ８１）と、圧縮機１及び熱交換器３、５のファンを停止する（ＳＴ８２）。そして、制御装置１１は停止初期制御を行ない、第１絞り装置４ａの開度を停止初期開度Ｐ１ｔｅｉ１に設定する（ＳＴ８３）。この停止初期開度Ｐ１ｔｅｉ１は全閉または非常に小さい開度である。この開度を所定時間、例えば数分程度保持し（ＳＴ８４）、所定時間経過後、停止定常制御に移行して第１絞り装置４ａの開度を停止定常開度Ｐ１ｔｅｉ２になるように大きくする（ＳＴ８５）。
【００９２】
通常は暖房運転停止指令が指示されると、高圧側と低圧側の圧力差が均一になるように、第１絞り装置４ａは全開、またはある程度の開度に保っていた。ところが圧縮機１を停止した時点では、冷凍サイクルには圧力差がついており、高圧側から低圧側に気液ニ相冷媒が急激に流れ込む。低圧側の蒸発器３に気液ニ相冷媒が滞留して停止した状態で、冷凍サイクルを再起動すると、圧縮機１に蒸発器３に滞留していた気液ニ相冷媒が急激に流入することになり、圧縮機１内からは多量の冷凍機油が冷媒回路に吐出されることになる。
【００９３】
そこで、この実施の形態に示すように第１絞り装置４ａの開度を制御して、暖房運転停止時にまず第１絞り装置４ａの開度を全閉または非常に小さい開度である停止初期開度Ｐ１ｔｅｉ１として停止初期運転（停止初期ステップ）を行い、高圧側の液冷媒が差圧によって急激に蒸発器３に流入することを防止する。さらに所定時間後に、開度を開いて停止定常開度Ｐ１ｔｅｉ２に設定して停止定常運転を行うことで、高圧側と低圧側は均圧な状態で停止する。停止初期制御運転を行った後、所定時間保留する間に差圧はある程度小さくなるので、第１絞り装置４ａの開度を停止定常開度Ｐ１ｔｅｉ２になるように大きくしても、高圧側から低圧側に流入する液冷媒の量は、圧縮機１停止と同時に第１絞り装置４ａの開度を停止定常開度Ｐ１ｔｅｉ２に設定するよりも少ない。これにより低圧側である蒸発器３に滞留する液冷媒の量を低減し、運転再起動時に蒸発器３から圧縮機１の吸入側への液バックを低減できる。このため、運転起動時に圧縮機１から液冷媒と共に流出する冷凍機油の量を低減できるので、圧縮機１内に十分な冷凍機油量を確保でき、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付きや異常磨耗などを防止して信頼性を向上できる。
【００９４】
ＳＴ８４における所定時間は、上記では数分程度としたが、これに限るものではない。液冷媒が差圧によって蒸発器３に急激に流入するのを防ぐように、高圧側と低圧側の差圧がある程度小さくなるまでの時間を設定すればよい。
通常、圧縮機１にはその運転条件として再起動禁止時間が設定されており、この再起動禁止時間の範囲で高圧側と低圧側が均圧されるように、かつ、ＳＴ８４における所定時間をできるだけ長く設定すればよい。
なお、ここでは暖房運転停止時の制御について述べたが、蒸発器３を利用して空間の冷房や冷却を行ったりする場合の冷房運転停止時も同様である。
また、この実施の形態に、実施の形態１〜実施の形態３のいずれか１つまたは複数を組み合わせてもよい。
【００９５】
実施の形態５．
図１７はこの発明の実施の形態５に係る制御フローチャートを示す。ここで、冷凍サイクル装置の基本的な構成は、図５と同様である。
この実施の形態による第１絞り装置４ａの開度の制御について、図１７に基づいて説明する。ここで説明する制御処理は、第１絞り装置４ａの開度を起動開度に設定して所定時間運転する第１絞り装置起動運転終了後、吐出温度などを予め設定された目標値に収束するように、開度を定常開度から増減して調整する第１絞り装置収束制御運転に関するものである。暖房運転起動後、第１絞り装置収束制御運転の開始時には、まだ起動後の過渡的な運転であり、第１絞り装置４ａの変化に対しても冷凍サイクルの変化に遅れが発生し、また、吐出温度センサー５３のセンシングに遅れもある。この時に第１絞り装置４ａを必要以上に絞り込んでしまうと、過渡的な吸入圧力低下、冷媒循環量の減少、蒸発温度の低下等が起こる。ここでは、空気調和装置で暖房運転を行う際の第１絞り装置収束制御運転において、第１絞り装置開度変更量ΔＰを制御している。
【００９６】
第１絞り手段収束制御運転において、制御装置１２は第１絞り収束制御運転を開始する（ＳＴ９１）際、吐出温度センサー５３により吐出温度Ｔｄを検知する（ＳＴ９２）。そして、凝縮温度センサ−５４により凝縮温度Ｔｃを検知し（ＳＴ９３）、圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄを計算する（ＳＴ９４）。圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄは吐出温度Ｔｄ−凝縮温度Ｔｃで計算される（圧縮機吐出スーパーヒート検知ステップ）。
第１絞り手段収束制御運転が開始された時点では、気液ニ相状態の冷媒が圧縮機１から吐出されるので、圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄはゼロである。ＳＴ９５で、初めて圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄ＞０になるまで、ＳＴ９７〜ＳＴ９９で、運転中の吐出温度Ｔｄが目標吐出温度Ｔｄｐに近づくように収束制御を行う（収束ステップ）。即ち、吐出温度Ｔｄと目標吐出温度Ｔｄｐとの温度差ΔＴｄを計算する（ＳＴ９７）。そして、この温度差ΔＴｄをゼロにするように第１絞り装置４ａの開度変更量ΔＰ１を計算し（ＳＴ９８）、現在の第１絞り装置４ａの開度を開度変更量ΔＰ１だけ変更した開度Ｐ１（＝Ｐ１＋ΔＰ１）に変更する（ＳＴ９９）。
【００９７】
ＳＴ９７〜ＳＴ９９で、運転中の吐出温度Ｔｄが目標吐出温度Ｔｄｐに近づくように収束制御を行なう（収束ステップ）ことで、第１絞り装置４ａの開度は徐々に絞られ、圧縮機１から吐出される気液ニ相冷媒は乾き度が徐々に高くなる。即ち、第１絞り装置収束制御運転を開始してしばらくの間は、圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄ＝０である。そしてある時点で圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄ＞０となって圧縮機１から吐出される冷媒は過熱ガスとなる。ＳＴ９５の判断では、この過熱ガスが圧縮機１から吐出される時点を圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄの値で検知する。そして、初めて圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄ＞０となった時に、ＳＴ９６で第１絞り装置４ａの開度変更量ΔＰ１をω（ω＞０）に設定（開度増加ステップ）して、現在の第１絞り装置４ａの開度を開度変更量ΔＰ１だけ変更した開度Ｐ１（＝Ｐ１＋ΔＰ１）に変更する（ＳＴ９９）。
【００９８】
ＳＴ９６におけるωは、正の値で、例えば全開の１／２０程度の開度を設定しているが、これに限るものではない。ＳＴ９５の判断において、初めて圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄ＞０にならないときは、ΔＰ１には負の値が設定され、第１絞り装置４ａの開度は絞るように制御されている。初めて圧縮機吐出スーパーヒートＳＨｄ＞０になったときに、ΔＰ１に正の値を設定し、第１絞り装置４ａの開度を一時的に増加させる。
【００９９】
このように、この実施の形態によれば、第１絞り装置収束制御運転で初めて圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知し、それまで減少していた第１絞り装置４ａの開度を一時的に増加させる。計測した吐出温度Ｔｄに基づいて第１絞り装置４ａの開度Ｐ１の変更を決定しているのであるが、例えば過渡的な温度センシングの遅れなどが生じると、第１絞り装置４ａを必要以上に絞り込むように第１絞り装置４ａの開度Ｐ１が変更される可能性がある。特に圧縮機起動後に最初に圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知した段階では、すでに第１絞り装置４ａが絞り過ぎの状態となる。この時に、第１絞り装置４ａの開度を一時的に増加することで、第１絞り装置４ａを必要以上に絞り込むのを防止でき、過渡的な吸入圧力低下、冷媒循環量の減少、蒸発温度の低下等が起こるのを防止することができる。従って、十分な油移動速度を確保し、圧縮機１より冷媒回路に流出した弱相互溶解性油が再び圧縮機吸入部に返油されず長時間圧縮機内の油量が減少することを防止でき、圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗を防止して信頼性を向上できる。
【０１００】
ＳＴ９６で運転起動後初めて圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知し、それまで減少していた第１絞り装置４ａの開度を一時的に増加させると、圧縮機吐出スーパーヒートがつく前の冷媒状態に戻り、その後、第１絞り装置４ａを吐出温度に基づいて収束させることで、再び圧縮機吐出スーパーヒートがつくことを検知する。この時は、運転起動後初めて圧縮機吐出スーパーヒートがついたのではないので、そのままＳＴ９７、ＳＴ９８で開度変更幅を設定する。
即ち、一度は圧縮機吐出スーパーヒートがつくが、初回の場合には圧縮機１内に必要最低量の冷凍機油が滞留していない可能性が高いので、第１絞り手段４ａの開度の変更量を制御し、圧縮機１内に必要最低量の冷凍機油が滞留してから圧縮機吐出スーパーヒートがつくように運転している。
【０１０１】
また、ＳＴ９５の判断で、検知した圧縮機吐出スーパーヒートが正の値になった時に圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知したが、計測の誤差を考慮して検知した圧縮機吐出スーパーヒート＞１〜３℃程度となった時に圧縮機吐出スーパーヒートがついたと判断してもよい。
また、図１７の制御フローチャートでは第１絞り装置４ａの開度を一時的に増加させるために、開度変更量ΔＰ１にω（ω＞０）を設定したが、一時的に目標吐出温度Ｔｄｐを下げることで第１絞り装置４ａの開度を一時的に増加させてもよい。
また、開度変更量ωを外気温度や蒸発温度に対応して設定してもよい。この場合、外気温度や蒸発温度が低い場合には、高い場合に比べて開度変更量ωを大きく設定すればよい。
【０１０２】
また、図１７に示す収束制御では吐出温度が目標温度になるように第１絞り装置４ａの開度を制御しているが、吐出温度の代わりに、圧縮機吐出スーパーヒートによって冷媒状態を目標状態に近づくように第１絞り装置４ａの開度を制御してもよい。
また、吐出温度センサー５３と凝縮温度センサー５４で検知した吐出温度と凝縮温度とから圧縮機吐出スーパーヒートを検知しているが、他の検知手段で検知するようにしてもよい。
また、この実施の形態に、実施の形態１〜実施の形態４のいずれか１つまたは複数を組み合わせてもよい。
【０１０３】
実施の形態１〜実施の形態５のいずれかにおいて、冷凍サイクルの冷媒として、ＨＦＣ冷媒、例えばＲ３２、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｅ、Ｒ４０４Ａなど、または自然冷媒、例えばＲ２９０、Ｒ６００ａなどのＨＣ冷媒や、Ｒ７４４、二酸化炭素、水、空気、アンモニアなどを用いると、オゾン層破壊など地球環境に悪影響を与えず、地球環境を保全できる冷凍サイクル装置を提供できる。
【０１０４】
また、冷凍サイクル装置で使用する冷凍機油としては、上記の冷媒に弱相溶解性を示すものなら何でもよいが、安定性の点から動粘度８〜３２ｃＳｔのアルキルベンゼン系油を用いるのが好ましい。
冷媒に対して弱相溶解性の冷凍機油は、非常に安定性が高く、不純物の混入に対して劣化が少なく、このために既設配管を使えるなど、多大な利点がある。例えば、冷媒に対して弱相互溶解性のアルキルベンゼン油は、非常に安定性が高い油として知られており、水分などの異物が混入しても分解することなくスラッジの発生により冷媒回路が閉塞したりする危険性が小さい。このため、設置工事などの際、異物が混入してもシステムに故障を起こす危険性が少なく高い信頼性を確保することができる。
また、動粘度８〜３２ｃＳｔの弱溶解性油は通常の空気調和機の使用温度範囲において十分な流動性を有しており、圧縮機シェル内の油枯渇を防止し圧縮機摺動部の潤滑不良による焼付き、異常磨耗などを防止でき、信頼性の向上を図ることができる。
【０１０５】
冷凍サイクルに充填される冷媒の量が、冷凍機油の量に比べて、例えば３倍程度に多くなると、暖房起動時に圧縮機１に吸入される液冷媒量が多くなり、圧縮機１から流出する冷凍機油の量が多くなる。従って、実施の形態１〜実施の形態５のそれぞれを適用することで、さらにこの発明のそれぞれの効果が有効となる。冷凍サイクル装置に、冷凍機油の量に比べて例えば３倍程度以上に多くなる冷媒の量を予め充填しておくと、設置場所が広い範囲でも対応でき、さらに据え付け時にその場所に応じた作業工程を少なくできる。また、液溜め手段であるレシーバは必ずしも設けなくてもよいが、レシーバを備えていると、冷房機能と暖房機能を有する空気調和装置などで運転によって生じる余剰冷媒を貯留できるので、効率良く運転できる。
【０１０６】
実施の形態１〜実施の形態５のそれぞれにおいては空気調和装置について説明したが、この発明のそれぞれは空気調和装置に限るものではなく、冷凍機や冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクル装置にも適用でき、同様の効果を奏する。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の冷凍サイクル装置によれば、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して前記圧縮機の周波数または前記絞り手段の開度を制御することで、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の最低冷媒流量を確保する制御手段と、この制御手段によって前記圧縮機内に前記圧縮機の運転に支障がない量で滞留する冷凍機油と、を備えたことにより、長時間圧縮機内の冷凍機油量が減少することを防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１０８】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記制御手段は、前記温度センサーで検知した温度に対して前記圧縮機から流出した冷凍機油を予め設定した時間内で前記圧縮機に返油し得る圧縮機最低周波数を決定し、前記圧縮機を前記圧縮機最低周波数より大きな周波数で制御することにより、長時間圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１０９】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記制御手段は、複数の蒸発器周辺温度のそれぞれに対し、前記圧縮機から流出した冷凍機油が予め設定した時間内で前記圧縮機へ返油し得る圧縮機周波数を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶したデータに基づき、前記温度センサーで検知した温度に対して前記時間内で前記圧縮機へ返油し得る圧縮機最低周波数を演算する演算部と、前記圧縮機を前記演算部で得られた圧縮機最低周波数より大きな周波数で運転する制御部と、を備えたことにより、長時間圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１０】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記圧縮機吐出側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度と前記圧縮機の運転周波数に対して、前記冷媒状態検知手段で検知した前記圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に安定すると推定される前記絞り手段の開度を最低開度に設定し、前記絞り手段を前記最低開度より大きな開度で制御することにより、長時間圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１１】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーと、前記圧縮機吐出側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記絞り手段の起動開度を前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して予め設定された時間内で返油し得る開度に設定して絞り手段起動運転を開始することにより、起動運転で長時間圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１２】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度に対して、前記圧縮機内に前記圧縮機の必要最低量の冷凍機油を滞留させてから前記圧縮機の出口で圧縮機吐出スーパーヒートがつくように、前記絞り手段の開度の変更量または前記絞り手段の絞り開始時期を制御する制御手段と、を備えたことにより、圧縮機内の冷凍機油量が減少することを防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１３】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定して運転する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記蒸発器周辺温度が低いときの前記絞り手段起動運転の時間を前記蒸発器周辺温度が高いときの前記絞り手段起動運転の時間より長くしたことにより、圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１４】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定して運転する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記シェル温度が高いときの前記絞り手段起動運転の時間を前記シェル温度が低いときの前記絞り手段起動運転の時間より短くしたことにより、圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、効率良く運転できると共に信頼性を向上できる効果がある。
【０１１５】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記圧縮機出口側の冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段を備え、前記制御手段は、前記絞り手段を圧縮機運転周波数に応じた起動開度に設定する絞り手段起動運転と、前記絞り手段起動運転の後に、前記冷媒状態検知手段で検知した圧縮機吐出側の冷媒状態が目標状態に近づくように前記絞り手段の開度を増減させる絞り手段収束制御運転と、を行なうと共に、前記絞り手段収束制御運転における蒸発器周辺温度が低いときの最大開度変更量を前記蒸発器周辺温度が高いときの最大開度変更量より小さく設定したことにより、圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１６】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルと、前記圧縮機出口側の圧縮機吐出スーパーヒートを検知する圧縮機吐出スーパーヒート検知手段と、前記圧縮機吐出スーパーヒート検知手段で運転起動後に初めて圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知した時に前記絞り手段の開度を増加させる制御手段と、を備えたことにより、圧縮機内の冷凍機油量が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１７】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルにおいて、運転停止時に、前記絞り装置の開度を停止初期開度に設定する停止初期運転と、前記停止初期運転の後に前記絞り装置の開度を前記停止初期開度よりも大きく設定する停止定常運転と、を行なう制御手段を備えたことにより、起動時の蒸発器から圧縮機吸入側への液バック量を減少して圧縮機から流出する冷凍機油量を低減し、圧縮機内の冷凍機油量を確保でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１８】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、圧縮機、蒸発器、第１絞り手段、液溜め手段、第２絞り手段、凝縮器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用いた冷凍サイクルにおいて、前記第２絞り手段の開度を第２絞り手段の起動開度に設定する第２絞り手段起動運転と、前記第２絞り手段起動運転の後に前記第２絞り手段を前記起動開度よりも小さい定常開度に設定すると共に、前記第１絞り手段の開度を所定開度大きくする収束移行運転と、前記収束移行運転の後に前記第２絞り手段の開度を増減して前記凝縮器の出口側の冷媒状態を制御する第２絞り手段収束制御運転と、を行なう制御手段を備えたことにより、第２絞り手段が起動運転から定常制御運転に移行する際に過渡的に圧縮機吸入圧力が低下するのを防止し、十分な圧縮機油量を確保でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１１９】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、冷凍サイクル内に液溜め手段を備えると共に、冷凍機油量に対して３倍以上の冷媒量を封入したことにより、据え付け工程が容易にでき、かつ、圧縮機内の冷凍機油量が減少することを防止でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１２０】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、冷媒は、ＨＦＣ冷媒または自然冷媒を用いることにより、オゾン層破壊など地球環境への悪影響を低減し、地球環境を保全できる効果がある。
【０１２１】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、冷凍機油は、動粘度８〜３２ｃＳｔのアルキルベンゼン系油を用いることにより、劣化しにくく安定性が高く使用温度範囲で十分な流動性を有する冷凍機油を用い、信頼性を向上できる効果がある。
【０１２２】
また、この発明の冷凍サイクル装置の制御方法によれば、圧縮機の周波数を徐々に上げ、前記周波数に伴って絞り手段の開度を起動開度に設定する起動ステップと、前記圧縮機が負荷に応じた所定の回転数に達した後に前記絞り手段の開度を前記起動開度よりも小さく絞って増減させ、圧縮機出口側の冷媒状態を目標状態に近づける絞り手段収束ステップと、蒸発器周辺温度または圧縮機シェル温度に対して、前記起動ステップの運転時間または前記絞り手段収束ステップの前記絞り手段の開度増減幅を制御する収束時間制御ステップと、を備えたことにより、圧縮機内の冷凍機油量が減少することを防止し、信頼性を向上できる効果がある。
【０１２３】
また、この発明の冷凍サイクル装置の制御方法によれば、圧縮機の運転を停止する圧縮機停止ステップと、前記圧縮機停止ステップの後に絞り手段の開度を停止初期開度に設定する停止初期ステップと、前記停止初期ステップの後に前記絞り手段の開度を前記停止初期開度よりも大きく設定する停止定常ステップと、を備えたことにより、起動時の蒸発器から圧縮機吸入側への液バック量を減少しして圧縮機から流出する冷凍機油量を低減し、圧縮機内の冷凍機油量を確保でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１２４】
また、この発明の冷凍サイクル装置の制御方法によれば、冷媒貯溜手段の上流側絞り手段を起動開度に設定して運転する上流側絞り手段起動ステップと、前記上流側絞り手段起動ステップの後に前記上流側絞り手段の開度を増減させて凝縮器出口側の冷媒状態を目標状態に近づける上流側絞り手段収束ステップと、前記上流側絞り手段起動ステップから前記上流側絞り手段収束ステップに移るときの前記上流側絞り手段の開度の減少による冷媒流量の減少を緩和するように前記冷媒貯溜手段の下流側絞り手段の開度を増加させる収束移行ステップと、を備えたことにより、を備えたことにより、第２絞り手段が起動運転から定常制御運転に移行する際に過渡的に圧縮機吸入圧力が低下するのを防止し、圧縮機内に十分な冷凍機油量を確保でき、信頼性を向上できる効果がある。
【０１２５】
また、この発明の冷凍サイクル装置の制御方法によれば、圧縮機吐出スーパーヒートを検知する圧縮機吐出スーパーヒート検知ステップと、前記圧縮機吐出スーパーヒート検知ステップで初めて前記圧縮機吐出スーパーヒートがついたことを検知したときに絞り手段の開度を増加させる開度増加ステップと、前記絞り手段の開度を増減させて圧縮機出口側の冷媒状態を目標状態に近づける絞り手段収束ステップと、を備えたことにより、圧縮機内に十分な冷凍機油量を確実に確保でき、信頼性を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る制御フローチャートである。
【図３】実施の形態１に係り、外気温度に対する冷媒流量と返油時間の関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の他の構成例を示す構成図である。
【図６】実施の形態１の他の構成例に係る制御フローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を示す構成図である。
【図８】実施の形態２に係る制御フローチャートである。
【図９】実施の形態２に係り、外気温度に対して同じ返油時間を確保するのに必要な冷媒流量を示すグラフである。
【図１０】実施の形態２の他の構成例に係る制御フローチャートである。
【図１１】実施の形態２に係り、冷媒流量に対する外気温度と返油時間の関係を示すグラフである。
【図１２】実施の形態２のさらに他の構成例に係る制御フローチャートである。
【図１３】実施の形態２のさらに他の構成例に係る制御フローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置を示す構成図である。
【図１５】実施の形態３に係る制御フローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態４に係る制御フローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態５に係る制御フローチャートである。
【符号の説明】
１  圧縮機、２  四方弁、３  蒸発器、４  絞り装置、４ａ  第１絞り手段（下流側絞り手段）、４ｂ  第２絞り手段（上流側絞り手段）、５  凝縮器、７  液溜め手段、９  吸入配管、１１、１２、１３、１４  制御手段、５１  外気温度センサー、５２  室内温度センサー、５３  吐出温度センサー、５４  凝縮温度センサー、５５  圧縮機シェル温度センサー。
【図１】
2004156858.tif 000003
【図２】
2004156858.tif 000004
【図３】
2004156858.tif 000005
【図４】
2004156858.tif 000006
【図５】
2004156858.tif 000007
【図６】
2004156858.tif 000008
【図７】
2004156858.tif 000009
【図８】
2004156858.tif 000010
【図９】
2004156858.tif 000011
【図１０】
2004156858.tif 000012
【図１１】
2004156858.tif 000013
【図１２】
2004156858.tif 000014
【図１３】
2004156858.tif 000015
【図１４】
2004156858.tif 000016
【図１５】
2004156858.tif 000017
【図１６】
2004156858.tif 000018
【図１７】
2004156858.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月28日(2003.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーを備え、前記制御手段は、前記絞り手段の起動開度を前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して予め設定された時間内で返油し得る開度に設定して絞り手段起動運転を開始することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、この発明に係わる冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーを備え、前記制御手段は、前記絞り手段の起動開度を前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して予め設定された時間内で返油し得る開度に設定して絞り手段起動運転を開始することを特徴とするものである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
また、この発明の冷凍サイクル装置によれば、前記蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーを備え、前記制御手段は、前記絞り手段の起動開度を前記温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して予め設定された時間内で返油し得る開度に設定して絞り手段起動運転を開始することにより、起動運転で長時間圧縮機内の冷凍機油が減少することを確実に防止でき、信頼性を向上できる効果がある。