(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器と蒸発器を備えた空調装置におけるコンプレッサにおいて、
装置の設置時または長期放置後の電源投入時における電源投入後の時間が一定時間を経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に維持し、
前記一定時間が経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に強制的に維持し、
前記電源投入後前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態が、一定状態以下になった時には、上記一定時間に係わらず前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容する
ことを特徴とするコンプレッサ起動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝縮器と蒸発器を備えた空調装置におけるコンプレッサにおいて、装置の設置時または長期放置後の電源投入時における電源投入後の時間が一定時間を経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を低い状態に維持することにより、前記コンプレッサの内部潤滑部の潤滑不良による、性能低下、最悪の場合の焼き付き、および損壊を防止するコンプレッサ起動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガスヒートポンプエアコンの施工から試運転に至るなかで、図６に示されるようにコンプレッサ保護の観点から試運転前６時間以上で電源２００Ｖを投入することを規定している。すなわち電源がオンになった以後６時間を経過してからコンプレッサの回転数を目標回転数に設定するものである。
【０００３】
この理由としてはコンプレッサ本体に封入されている冷凍機油内に冷媒ガスが溶解しており、このままコンプレッサを起動し冷凍機油部の圧力が低下又は温度が急激に上昇すると冷媒が発泡状態となり冷凍機油路の抵抗となり流量低下をおこしたり、発泡による油膜形成を阻害し両者ともにコンプレッサ内部潤滑部の潤滑不良になり、ダメージを与えたり最悪の場合は焼き付きを引き起こすことも考えられる。
【０００４】
しかし現実には、施工工事の順番として電源投入は一番最後の工程であり、工事後６時間待って試運転を行うというのは現実的ではなく、規定が守られていないのが実情である。
【０００５】
この待ち時間を強制することにより試運転を含む施工コストが上がることや、仮に電源投入後６時間待って試運転を行っていない場合にトラブルが出てもその証拠になるものもない。どちらにしても施工性向上およびコスト面、トラブル率共に問題に発展する可能性がある。
【０００６】
上述したようにフロン系冷媒と各種スニソ・オイル、剛性冷凍機油バーレル・フリーズの溶解と分離については、いずれの組み合わせにおいても、温度が低ければ低いほど、また圧力が高ければ高いほど、冷媒は油の中によく溶け込む傾向を持っている。圧縮機が冬期に、冷えきった外気中に長時間停止して放っておかれていると、圧縮機の底の油の中に多量の冷媒が溶け込み、次に起動した時、激しくガス抜けを生じて泡立ち、油圧不足を招いて焼き付きを起こすことはよく経験することである。そのような故障を防ぐため、クランクケースヒータを使って、停止中の油の温度を上げておくことはよく行われるが、有効な手段である。
【０００７】
冷凍機油の中に冷媒が溶け込むと、油の粘度が低くなり、油の流動性が良くなるため、システム配管中などの油は圧縮機へ戻り易くなるが、一方では潤滑機能は不安定に向かうことになる。
【０００８】
そこで従来においては、コンプレッサ本体にヒーターバンドを巻き、電源オンと同時にヒーティングを実施して、冷凍機内の潤滑油中の冷媒を蒸発させていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
長期に亘る停止、例えば機器出荷までの放置および点検等のために電源をオフした場合において、コンプレッサ内に溜まっている冷凍機油中にフロンガスその他の冷媒が溶け込みすなわち冷媒が寝込まれた状態になる。
【００１０】
この冷媒が、通常電源オン時には上記従来のコンプレッサに巻かれている電気式ヒーターにより加熱され、冷媒を冷凍機油から蒸発させるが、前記電気式ヒーターの加熱による前記冷媒の前記冷凍機油からの蒸発には時間を要するため、電源投入直後は冷凍機油に冷媒が寝込まれたままの状態になる。
【００１１】
この状態において、機器を起動させると下記のような問題が発生する。運転時の寝込み量・運転条件その他の使用環境条件により若干異なる。
【００１２】
冷凍機油からの冷媒の発泡による油のコンプレッサ抜けすなわち油上がりが発生して、油切れによる焼き付きおよびコンプレッサ外への油の流れ出しによるシステム性能低下すなわち熱交換器の伝熱特性の低下、有効冷媒循環量の減少および冷媒循環系路の閉塞等の問題が生ずる。
【００１３】
冷凍機油から冷媒の発泡により潤滑面の油膜が破壊され、シャフト等の部分的焼き付きおよびメタル、シャフト等の潤滑面の異常摩耗、それらに伴う冷凍機油の温度上昇による油劣化および摩耗、焼き付きから出るコンタミその他の異物による潤滑不良および油の劣化の問題が生ずる。
【００１４】
冷凍機油からの冷媒の発泡による油の流出に伴う熱交換器の性能低下によるシステム性能のダウンの問題が生ずる。
【００１５】
冷凍機油への冷媒寝込みによる粘度低下により、潤滑不足によるシャフトおよびメタル摩耗および焼き付きの問題が生ずる。
【００１６】
そこで本発明者は、凝縮器と蒸発器を備えた空調装置におけるコンプレッサにおいて、装置の設置時または長期放置後の電源投入時における電源投入後の時間が一定時間を経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を低い状態に維持するするという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、油上がりを防止して、油切れによるメタル部分の焼き付きを防止し、システム性能低下すなわち熱交換器の伝熱特性の低下等の問題を解消するという目的を達成する本発明に到達した。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
凝縮器と蒸発器を備えた空調装置におけるコンプレッサにおいて、
装置の設置時または長期放置後の電源投入時における電源投入後の時間が一定時間を経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に維持し、
前記一定時間が経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に強制的に維持し、
前記電源投入後前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態が、一定状態以下になった時には、上記一定時間に係わらず前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容する
ものである。
【００１８】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
前記発明において、
前記一定時間が経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に強制的に維持する
ものである。
【００１９】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
前記発明において、
前記一定時間が経過するまでは、一定の条件を満たさない限り他に優先して前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に維持する
ものである。
【００２０】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
前記発明において、
前記電源投入後前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒の量が一定値以下になった時には、上記一定時間に係わらず前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容する
ものである。
【００２１】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
前記発明において、
前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態が、一定状態以下になった時には、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容するものである。
【００２２】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
前記発明において、
前記コンプレッサの潤滑油の温度が、一定温度を越えたら、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容する
ものである。
【００２３】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
前記発明において、
前記コンプレッサのクラッチがオンになってから一定時間経過したら、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容する
ものである。
【００２４】
本発明のコンプレッサ起動制御装置は、
前記発明において、
電源投入後の時間が一定時間を経過するか、前記コンプレッサの吐出温度が暖機完了温度より高くなるかのいずれかが満たされた時に前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容する
ものである。
【００２５】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、凝縮器と蒸発器を備えた空調装置におけるコンプレッサにおいて、装置の設置時または長期放置後の電源投入時における電源投入後の時間が一定時間を経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に維持するので、油上がりを防止して、油切れによるメタル部分の焼き付きを防止し、システム性能低下すなわち熱交換器の伝熱特性の低下等の問題を解消するという効果を奏する。
【００２６】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、前記発明において、前記一定時間が経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に強制的に維持するので、確実に前記発明の作用効果を奏する。
【００２７】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、前記発明において、前記一定時間が経過するまでは、一定の条件を満たさない限り他に優先して前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態に維持することを可能にするとともに、一定の条件が満たされた時には前記コンプレッサの回転数を目標回転数より低い状態から解除することを可能にするという効果を奏する。
【００２８】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、前記発明において、前記電源投入後前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒の量が一定値以下になった時には、上記一定時間に係わらず前記コンプレッサの回転数を強制的な低い状態から目標回転数に高めることを許容して、作動を可能にするという効果を奏する。
【００２９】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、前記発明において、前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態が、一定状態以下になった時には、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容するので、正常な作動を実現するという効果を奏する。
【００３０】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、前記発明において、前記コンプレッサの潤滑油の温度が、一定温度を越えたら、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容するので、簡単なセンサーによる判断により、正常な作動を実現するという効果を奏する。
【００３１】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、前記発明において、前記コンプレッサのクラッチがオンになってから一定時間経過したら、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容するので、前記コンプレッサの状態に応じた正常な作動を実現するという効果を奏する。
【００３２】
上記構成より成る本発明のコンプレッサ起動制御装置は、前記発明において、電源投入後の時間が一定時間を経過するか、前記コンプレッサの吐出温度が暖機完了温度より高くなるかのいずれかが満たされた時に前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容するので、前記コンプレッサの状態に応じた正常な作動を実現するという効果を奏する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
本第１実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、図１および図３に示されるように凝縮器と蒸発器を備えた空調装置におけるコンプレッサにおいて、装置の設置時または長期放置後の電源投入時における電源投入後の時間が第１の一定時間を経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を低い状態に維持するとともに、前記コンプレッサのクラッチがオンになってから第２の一定時間が経過したら、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容するものである。
【００３５】
本第１実施形態においては、前記電源がオンになった後内蔵タイマーにより第１の一定時間としての６時間が経過した後は、前記コンプレッサの回転数が目標回転数５５００ｍｉｎ-1（エンジン回転数２２５０ｒｐｍ）に高められる。
【００３６】
また前記第１の一定時間の一例としての６時間が経過する前の場合においては、下記制御を行う。すなわち前記電源がオンになった後一定条件が満たされコンプレッサのクラッチがオンになると、前記コンプレッサの回転数が低速回転数２９３０ｍｉｎ-1（エンジン回転数１２００ｒｐｍ）に制御される。上記一定条件とは、エンジン起動後１２０秒経過するまで、又はエンジン起動後１５秒以上経過し水温２５℃以上になるまでで、いずれかの条件が満たされるとクラッチはオンになる。
【００３７】
前記コンプレッサのクラッチがオンになった後第２の一定時間の一例としての２時間が経過したことが確認されると、２００秒間で前記コンプレッサの回転数が低速回転数２９３０ｍｉｎ-1から目標回転数５５００ｍｉｎ-1に徐々に高められる。
【００３８】
前記コンプレッサの回転数が、目標回転数５５００ｍｉｎ-1に到達すると、該目標回転数５５００ｍｉｎ-1が維持されるように制御される。
【００３９】
またこの時、前記コンプレッサのクラッチがオンになった後２時間が経過した時刻が、前記電源がオンになった後前記第１の一定時間としての６時間が経過した時刻より後の場合は、前記電源がオンになった後６時間が経過した時刻に前記コンプレッサの回転数が前記目標回転数に高められる。
【００４０】
上記作用を奏する第１実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、装置の設置時または長期放置後の電源投入時における電源投入後の時間が前記第１の一定時間（６時間）を経過するまでは、前記コンプレッサの回転数を低い状態に維持するので、油上がりを防止して、油切れによるメタル部分の焼き付きを防止し、システム性能低下すなわち熱交換器の伝熱特性の低下等の問題を解消するという効果を奏する。
【００４１】
また第１実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、前記コンプレッサのクラッチがオンになってから前記第２の一定時間（２時間）が経過したら、前記コンプレッサの回転数を前記目標回転数の５５００ｍｉｎ-1に高めることを許容するので、タイムリーに前記コンプレッサの状態に応じた正常な作動を実現するという効果を奏する。
【００４２】
（第２実施形態）
本第２実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、前記コンプレッサの潤滑油の温度に基づき前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高める点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下図２および図３に基づき相違点を中心に説明する。
【００４３】
本第２実施形態のコンプレッサ起動制御装置が適用されるガスヒートポンプエアコンは、図３に示されるように外機熱交換器１１とコンプレッサー１２とから成る室外機１０と、室内熱交換器２１およびファン２２より成る室内機２０とから成る。
【００４４】
すなわち第２実施形態において、前記室外機１０の前記コンプレッサー１２に該コンプレッサー１２から吐出される潤滑油の温度を検出する温度センサー１３を配設して、図２に示されるように前記コンプレッサ１２の潤滑油の温度（吐出温度）が、前記一定温度である暖機完了温度Ｔｍｉｎを越えたら、前記温度センサー１３によって暖機時間の６時間以内であっても前記コンプレッサ１２の回転数を目標回転数に高めるための信号を出力するものである。
【００４５】
前記信号が出力されると、前記コンプレッサ１２の回転数が、低速回転数２９３０ｍｉｎ-1から目標回転数５５００ｍｉｎ-1に徐々に高められ、前記コンプレッサの回転数が、目標回転数５５００ｍｉｎ-1に到達すると、該目標回転数５５００ｍｉｎ-1に維持される。
【００４６】
またこの時、図４に示されるように前記温度センサー１３によって暖機完了温度を越えたことを検出された時刻が、前記電源がオンになった後前記第１の一定時間としての暖機時間である６時間が経過した時刻より後の場合は、前記電源がオンになった後暖機時間である６時間が経過した時刻に前記コンプレッサの回転数が前記目標回転数に高められる。
【００４７】
逆に図４に示されるように前記温度センサー１３によって前記暖機完了温度Ｔｍｉｎを越えたことが検出された時刻が、前記電源がオンになった後前記暖機時間である６時間が経過する時刻より前の場合は、それだけ従来に比べて前記暖機時間（タイムアップ時間）を短縮したことになる。
【００４８】
上記作用を奏する第２実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、前記コンプレッサ１２の潤滑油の温度が、一定温度を越えたら、前記コンプレッサ１２の回転数を目標回転数に高めることを許容するので、簡単なセンサーによる判断によって、正常な作動を実現するという効果を奏する。
【００４９】
上記作用を奏する第２実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、前記温度センサー１３によって暖機完了温度Ｔｍｉｎを越えたことが検出された時刻が、前記電源がオンになった後前記暖機時間である６時間が経過する時刻より前の場合は、それだけ従来に比べて前記暖機時間を短縮するという効果を奏する。
【００５０】
すなわち本第２実施形態においては、冷凍機油から冷媒の発泡による油の流出に伴う熱交換器の性能低下によってシステム性能がダウンすることになるが、このシステム性能のダウンを回避するものである。
【００５１】
（第３実施形態）
本第３実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態に基づき前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高める点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下図５に基づき相違点を中心に説明する。
【００５２】
本第３実施形態において、前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態を赤外線センサによって検出し、一定状態以下になった時には、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めることを許容するものである。
【００５３】
すなわちコンプレッサの長期の停止、例えば機器出荷までの放置および点検等電源をオフした場合等、コンプレッサ内に溜まっている冷凍機油に冷媒（フロンガス）が寝込まれる。
【００５４】
この冷媒が、通常に使用されている場合の電源オン時にはコンプレッサに巻かれている電気式ヒーターにより加熱され、冷媒を冷凍機油から蒸発されるが、ヒーターの加熱には時間を要するため、装置の設置時または長期放置後の電源投入直後は冷媒に冷凍機油が寝込まれたままの状態になる。
【００５５】
この状態において機器を起動させると下記のような不具合が発生する場合もある。運転時の寝込み量および運転条件によって、使用環境条件により若干異なる場合がある。
【００５６】
冷凍機油から冷媒の発泡による油のコンプレッサ抜け（油上がり）によって、油切れによる焼き付き・コンプレッサ外へ油流れ出しによる熱交換器の伝熱特性の低下によってシステム性能が低下したり、有効冷媒循環量の減少および冷媒循環系路の閉塞等の問題が生ずる。
【００５７】
冷凍機油から冷媒の発泡により潤滑面の油膜破壊によって、シャフト等の部分的焼き付きおよびメタル、シャフト等の潤滑面の異常摩耗、それらに伴う冷凍機油の温度上昇による油劣化、摩耗および焼き付きから出る異物（コンタミ等）による潤滑不良および油の劣化の問題が生ずる。
【００５８】
冷凍機油から冷媒の発泡による油の流出に伴う熱交換器の性能低下によってシステム性能がダウンするという問題が生ずる。
【００５９】
冷凍機へ冷媒寝込みによる粘度低下によって、潤滑不足によるシャフト・メタルの摩耗、焼き付きの問題が生ずる。
【００６０】
次に冷媒と油の溶解と粘度の変化の関係について、以下に説明する。
フロン系冷媒と各種スニソ・オイル、剛性冷凍機油バーレル・フリーズの溶解と分離については、いずれの組み合わせにおいても、温度が低ければ低いほど、また圧力が高ければ高いほど、冷媒は油の中によく溶け込む傾向を持っている。
【００６１】
圧縮機が冬期に、冷えきった外気中に長時間停止して放っておかれていると、圧縮機の底の油の中に多量の冷媒が溶け込み、次に起動した時、激しくガス抜けを生じて泡立ち、油圧不足を招いて、焼き付きを起こすことはよく経験することである。そのような故障を防ぐため、クランクケースヒータを使って、停止中の油の温度を上げておくことはよく行われるが、本第３実施形態は勿論上述の実施形態においても採用されている。
【００６２】
冷凍機油の中に冷媒が溶け込むと、油の粘度が低くなり、油の流動性が良くなるため、システム配管中などの油は圧縮機へ戻り易くなるが、一方では潤滑機能は不安定な方向に向かうことになる。
【００６３】
本第３実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、前記赤外線センサによって、前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態を検出することにより監視して、検出された泡状態が一定状態以下になった時には、前記コンプレッサの回転数を低速回転数から目標回転数に高めることにより、正常な作動を実現する。
【００６４】
本第３実施形態のコンプレッサ起動制御装置は、前記赤外線センサによって前記コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態を検出し、一定状態以下になったことが検出された時には、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高めるので、従来に比べて早期に正常な作動を実現するという効果を奏する。
【００６５】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００６６】
上述の第２実施形態においては、一例として前記コンプレッサの潤滑油の温度に基づき前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高める例について説明したが、本発明はそれに限定するものではなく、例えば圧力と温度でその時の寝込み量が確認できることを利用して、前記コンプレッサの潤滑油の温度に加え前記コンプレッサの潤滑油の圧力も検出して、前記コンプレッサの回転数を目標回転数に高める実施形態も採用可能である。
【００６７】
上述の第３実施形態においては、一例としてコンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態を赤外線センサによって直接検出する例について説明したが、本発明はそれに限定するものではなく、例えば発泡が多発し高い泡状態の時は液面が上昇することから、液面センサーによって油面の変化を検出することにより、コンプレッサの潤滑油中に含まれる冷媒による泡状態を間接的に検出する実施形態も採用可能である。
【００６８】
またコンプレッサの吸入および吐出温度、圧力のデータを検出し、その時間推移によって、コンプレッサの状態を把握して、コンプレッサの回転数を目標回転数に高める実施形態も採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のコンプレッサ起動制御装置における電源、コンプレッサのクラッチのオンオフおよび回転数の状態を示すタイムチャート図である。
【図２】本発明の第２実施形態のコンプレッサ起動制御装置における電源、油温センサーの検出信号、コンプレッサのクラッチのオンオフおよび回転数の状態を示すタイムチャート図である。
【図３】本第２実施形態装置が適用されるガスヒートポンプエアコンを示すブロック回路図である。
【図４】本第２実施形態装置における暖機時間とコンプレッサの吐出温度に関する暖機領域を示す線図である。
【図５】本発明の第３実施形態のコンプレッサ起動制御装置における電源、赤外線センサーの検出信号、コンプレッサのクラッチのオンオフおよび回転数の状態を示すタイムチャート図である。
【図６】従来装置における電源およびコンプレッサの回転数の状態を示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
１０  室外機
１１  外機熱交換器
１２  コンプレッサー
１３  温度センサー
２０  室内機
２１  室内熱交換器
２２  ファン
【図１】
0004379978.tif 000002
【図２】
0004379978.tif 000003
【図３】
0004379978.tif 000004
【図４】
0004379978.tif 000005
【図５】
0004379978.tif 000006
【図６】
0004379978.tif 000007