(57)【要約】【課題】圧縮機に加熱手段（電気的なヒータ）を備える空気調和機において、ヒータへの通電を適正化して、その消費電力の削減をはかるとともに、圧縮機の起動時における信頼性を高める。【解決手段】少なくとも圧縮機１１，凝縮器（暖房運転時における室内熱交換器１５）および蒸発器（暖房運転時における室外熱交換器１３）を含む冷凍サイクル１０と、圧縮機１１を加熱する電気的な加熱手段２０と、加熱手段２０を制御する制御手段３０とを備えている空気調和機において、圧縮機１１の温度を検知する圧縮機温度検知手段３１を備え、制御手段３０は、当該空気調和機の運転停止後、圧縮機温度検知手段３１により検知される圧縮機温度が所定の温度Ｔａにまで低下した場合に加熱手段２０を動作させて圧縮機１１を加熱し、加熱後に圧縮機温度が所定の温度Ｔｂ（Ｔｂ＞Ｔａ）に達した時点で加熱手段２０の動作を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機，凝縮器および蒸発器を含む冷凍サイクルと、上記圧縮機を加熱する電気的な加熱手段と、上記加熱手段を制御する制御手段とを備えている空気調和機において、
上記圧縮機の温度を検知する圧縮機温度検知手段を備え、上記制御手段は、当該空気調和機の運転停止後、上記圧縮機温度検知手段により検知される圧縮機温度が所定の温度Ｔａにまで低下した場合に上記加熱手段を動作させて上記圧縮機を加熱し、加熱後に上記圧縮機温度が所定の温度Ｔｂ（Ｔｂ＞Ｔａ）に達した時点で上記加熱手段の動作を停止させることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
外気温度を検知する外気温度検知手段をさらに備え、上記制御手段は、上記外気温検知手段にて検知される外気温度が所定温度よりも低い場合に、上記圧縮機温度に基づいて上記加熱手段を制御し、上記外気温度が上記所定温度よりも高い場合には、上記圧縮機温度以外の制御要因を加味して上記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
上記圧縮機温度検知手段が、上記圧縮機の冷凍機油貯留部側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に加熱手段を備える空気調和機に関し、さらに詳しく言えば、上記加熱手段の制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機（エアコン）の運転停止時には、圧縮機内に冷媒が滞留し凝縮して冷凍機油内に溶け込み、冷凍機油の濃度が低下する。この現象は、特に低外気温下でよく見られ、長時間停止していたのちの運転開始時に潤滑不良を引き起こす。
【０００３】
そこで、圧縮機に例えばクランクケースヒータなどの電気的なヒータを設けて、圧縮機を加熱するようにしているが、その消費電力が問題となる。
【０００４】
この問題を解決するため、特許文献１に記載の発明では、圧縮機の停止時に、圧縮機下部に設けられたサーミスタによる検知温度と、凝縮器（室内熱交換器）に設けられたサーミスタによる検知温度との温度差が例えば５℃以上の場合に、ヒータに通電するようにしている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の発明では、圧縮機の停止時に、圧縮機の吐出温度，外気温度，室内熱交換器の温度，室外熱交換器の温度のいずれかの組み合わせにより、ヒータへの通電を制御することにより、待機電力の削減をはかるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２１３５５５公報
【特許文献２】特開２００２−２６７２８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来技術の場合、所定の条件が整えばヒータに通電されることから、運転停止後の圧縮機に、冷媒の溶け込みが発生しないような熱量がある状態でもヒータにより熱供給されるケースがあり得る。
【０００８】
また、数カ所の部位の温度を制御要因としていることから、かえって急激な周囲温度変化に対応することが困難であり、圧縮機の信頼性を損なう場合や、起動時の立ち上がり特性の悪化（スロースタート）を招くこともある。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、圧縮機に加熱手段（クランクヒータや巻線加熱等）を備える空気調和機において、ヒータへの通電を適正化して、その消費電力の削減をはかるとともに、圧縮機の起動時における信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、少なくとも圧縮機，凝縮器および蒸発器を含む冷凍サイクルと、上記圧縮機を加熱する電気的な加熱手段と、上記加熱手段を制御する制御手段とを備えている空気調和機において、上記圧縮機の温度を検知する圧縮機温度検知手段を備え、上記制御手段は、当該空気調和機の運転停止後、上記圧縮機温度検知手段により検知される圧縮機温度が所定の温度Ｔａにまで低下した場合に上記加熱手段を動作させて上記圧縮機を加熱し、加熱後に上記圧縮機温度が所定の温度Ｔｂ（Ｔｂ＞Ｔａ）に達した時点で上記加熱手段の動作を停止させることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、外気温度を検知する外気温度検知手段をさらに備え、上記制御手段は、上記外気温検知手段にて検知される外気温度が所定温度よりも低い場合に、上記圧縮機温度に基づいて上記加熱手段を制御し、上記外気温度が上記所定温度よりも高い場合には、上記圧縮機温度以外の制御要因を加味して上記加熱手段を制御することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、上記圧縮機温度検知手段が、上記圧縮機の冷凍機油貯留部側に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、電気的な加熱手段（ヒータ）を動作させる制御要因を圧縮機の温度のみとしているため、実際に加熱を必要とするときにのみ、ヒータに通電すればよく、例えば運転停止後の圧縮機に冷媒の溶け込みが発生しないような熱量がある場合には、ヒータへの通電がなされず、その分、消費電力の削減がはかれる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、外気温度を検知する外気温度検知手段をさらに備え、制御手段は、外気温検知手段にて検知される外気温度が所定の低外気温度である場合に、圧縮機温度に基づいて加熱手段を制御し、外気温度が上記低外気温度でない場合には、圧縮機温度以外の制御要因を加味して加熱手段を制御するようにしたことにより、請求項１の効果に加えて、圧縮機の起動時における信頼性を高めることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明によれば、圧縮機温度検知手段が圧縮機の冷凍機油貯留部側に設けられていることにより、冷凍機油に対する冷媒の溶け込み条件（温度）を適格に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図１ないし図４により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の空気調和機が備える冷凍サイクルを示す模式な断面図，図２は本発明における圧縮機の内部構造を図解した模式図，図３は本発明における加熱手段の動作説明用のタイミングチャート、図４は圧縮機の起動パターンを示すグラフである。
【００１７】
この実施形態に係る空気調和機は、図１に示す冷凍サイクル１０を備えている。この冷凍サイクル１０には、圧縮機１１，四方弁１２，室外送風機１３ａを有する室外熱交換器１３，膨張弁１４，室内送風機１５ａを有する室内熱交換器１５およびアキュムレータ１６が含まれている。
【００１８】
図２に示すように、圧縮機１１は円筒状の密閉容器１１ａを有し、密閉容器１１ａ内には、圧縮部１１０と、圧縮部１１０を駆動する電動機１２０とが収納されており、電動機１２０の下部が冷凍機油貯留部１３０となっている。
【００１９】
圧縮部１１０には、高温・高圧のガス冷媒が吐出される冷媒吐出管１１１と、アキュムレータ１６から冷媒が戻される冷媒吸入管１１２とが接続されている。密閉容器１１ａには、圧縮機１１を加熱する加熱手段としてのヒータ２０が設けられている。
【００２０】
ヒータ２０は、例えばクランクケースヒータと呼ばれるヒータが用いられてよいが、電動機１２０のモータ巻線に通電して加熱するモータ巻線加熱方式が採用されてもよい。なお、圧縮機１１は、ロータリー圧縮機，スクロール圧縮機のいずれであってもよく、また、定速型圧縮機もしくはインバータによる可変速型圧縮機の別を問わず使用可能である。
【００２１】
冷房運転時には、四方弁１２が図示実線の状態に切り替えられ、圧縮機１１にて生成された高温・高圧の冷媒ガスが四方弁１２を経て室外熱交換器１３に流入し、室外送風機１３ａにて送風される外気に放熱することにより凝縮液化する。
【００２２】
この液冷媒は、膨張弁１４にて断熱膨張して気液２相となって室内熱交換器１５に流入し、室内送風機１５ａにて送風される室内空気を冷却して蒸発気化したのち、四方弁１２およびアキュムレータ１６を経て圧縮機１１に吸入される。
【００２３】
暖房運転時には、四方弁１２が図示鎖線の状態に切り替えられ、圧縮機１１にて生成された高温・高圧の冷媒ガスは、冷房運転時とは逆に、室内熱交換器１５→膨張弁１４→室外交換器１３→四方弁１２→アキュムレータ１６→圧縮機１１へと流れる。
【００２４】
このように、冷房運転時には、室外熱交換器１３が凝縮器として作用し、室内熱交換器１５が蒸発器として作用する。これに対して、暖房運転時には、室外熱交換器１３が蒸発器として作用し、室内熱交換器１５が凝縮器として作用する。
【００２５】
空気調和機の運転停止時、圧縮機１１内で冷媒が滞留し凝縮して冷凍機油に溶け込むのを防止するため、ヒータ２０に通電して冷凍機油を加熱し、その温度を冷媒の飽和温度以上に昇温させる。
【００２６】
ヒータ２０の通電は、図１に示す制御手段３０にて制御されるが、本発明では、ヒータ２０への通電を適正化して、その消費電力の削減をはかるため、圧縮機１１の温度を検知する圧縮機温度検知手段３１を備える。制御手段３０には、例えばマイクロコンピュータが用いられ、また、圧縮機温度検知手段３１には、例えばサーミスタが用いられてよい。
【００２７】
この実施形態において、圧縮機温度検知手段３１は、図２に示すように、好ましくは圧縮機１１の底部側、すなわち冷凍機油貯留部１３０側に設けられ、実質的に圧縮機１１内の冷凍機油温度を検知する。
【００２８】
制御手段３０は、圧縮機温度検知手段３１からの温度検知信号を受けて、圧縮機温度（冷凍機油温度）が実際に規定値以下にまで低下したときにのみ、ヒータ２０の給電線に設けられているスイッチ２０ａをオンにしてヒータ２０に給電し圧縮機１１を加熱する。
【００２９】
これが、本発明におけるヒータ２０の基本的な制御形態であるが、この実施形態では、圧縮機温度のほかに外気温度を制御要因として用いる。外気温度は、例えば室外熱交換器１３の風上側に設けられる外気温度検知手段３２により得られてよい。
【００３０】
制御手段３０は、外気温度が例えば０℃以下の低外気温度であるかどうかを判定し、低外気温度である場合に、圧縮機温度検知手段３１からの温度検知信号に基づいて、ヒータ２０への通電を制御する。
【００３１】
その一例を図３により説明する。この例では、ヒータ２０への給電を開始する圧縮機温度Ｔａを０℃，ヒータ２０への給電を停止する圧縮機温度Ｔｂを７℃としている。
【００３２】
図３（ａ）は外気温度が−５℃のときのもので、空気調和機の運転停止後、圧縮機温度が０℃にまで低下した時点で、スイッチ２０ａをオンにしてヒータ２０への給電を開始し圧縮機１１を加熱する。この加熱により、圧縮機温度が上昇し７℃に達した時点で、スイッチ２０ａをオフにしてヒータ２０への給電を停止する。
【００３３】
図３（ｂ）は外気温度が−２０℃のときのものである。この場合にも、空気調和機の運転停止後、圧縮機温度が０℃にまで低下した時点で、スイッチ２０ａをオンにしてヒータ２０への給電を開始して圧縮機１１を加熱するが、外気温度がかなり低いことにより、圧縮機温度が７℃にまでなかなか上昇しないため、長時間にわたってヒータ２０に給電することになる。
【００３４】
また、低外気温下（例えば０℃以下）で圧縮機１１を起動する場合、その起動の信頼性を高めるため、図４（ａ）に示す起動パターンのように、圧縮機１１の回転数をゆっくりと段階的に上昇させることが好ましい。
【００３５】
これに対して、外気温度が高い場合（例えば０℃を超えている場合）には、例えば外気温度および／または室外熱交換器温度（凝縮器温度）等に基づいて、ヒータ２０への通電を制御する。また、圧縮機１１を起動するにあたっては、外気温度が高いことから、図４（ｂ）に示す起動パターンのように、圧縮機１１の回転数を最短時間で段階的に上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の空気調和機が備える冷凍サイクルを示す模式図。
【図２】本発明における圧縮機の内部構造を図解した模式な断面図。
【図３】本発明における加熱手段の動作説明用のタイミングチャート。
【図４】圧縮機の起動パターンを示すグラフ。
【符号の説明】
【００３７】
１０  冷凍サイクル
１１  圧縮機
１１０  圧縮部
１２０  電動機
１３０  冷凍機油貯留部
１２  四方弁
１３  室外熱交換器
１４  膨張弁
１５  室内熱交換器
１６  アキュムレータ
２０  ヒータ（圧縮機加熱手段）
３０  制御手段
３１  圧縮機温度検知手段
３２  外気温度検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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