(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸（４４）を水平に設置し、このモータ軸（４４）を囲むようにコイルが配置された駆動モータ（１６）を備え、駆動モータ（１６）を回転させないように通電してコイルを発熱させて冷凍機油（５０）を加熱する圧縮機の予備加熱装置において、上記駆動モータ（１６）が３相誘導電動機であり、その３相コイル（４２）（４５）（４６）のうち２相のコイル（４５）（４６）を同相接続して、これら両相のコイル（４５）（４６）と残りの１相のコイル（４２）との間に電流を流す場合に、上記残りの１相のコイル（４２）を圧縮機ケース（４７）の底部に溜まった冷凍機油（５０）と接触するように配置したことを特徴とする圧縮機の予備加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、空気調和機などに搭載される圧縮機の予備加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機に搭載される圧縮機において、冬期等の低外気温時には冷媒が液化し、低温の潤滑油と混合した多量の液となって圧縮機ケース内に溜まっている。この状態で圧縮機を運転すると、この油中冷媒の急速放出に伴う発泡現象を生じ、同時に潤滑油も持ち去られることとなって圧縮機中の油量が減少し、潤滑に支障をきたすようになる。さらに発泡現象の甚しいときは液圧縮を生じ、この液圧縮は圧縮機事故の主要因ともなっている。
【０００３】
このような不具合を防止するための従来例としては、例えば特開昭６２−２５８９６４号公報記載の装置を挙げることができる。この装置では、三相電圧によって駆動される圧縮機の駆動モータに対し、運転停止時には１相分を欠相した駆動信号を与え、これによって、駆動モータを回転させることなく圧縮機を加熱し、潤滑油に混入した液冷媒を気化させて潤滑油と分離し、運転の開始に備えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例においては、圧縮機本体を加熱して油温を上昇させ、これによって液冷媒を気化して潤滑油と分離させるようにしている。しかし、一般に空気調和機に搭載される圧縮機の熱容量は大きく、したがって液冷媒が気化するまで油温を上昇させるには、多量の熱量を消費することとなる。このため、上記従来例においては、圧縮機の運転立ち上り時間が長くなり、また本来の空調運転以外に使うエネルギーが大きくなるという欠点があった。
ところで、近年空気調和機の室外機の小型化という観点から、回転軸が水平に設置され、この回転軸をとり囲む円周上にコイルが配置された形の駆動モータを持つ、いわゆる横置圧縮機が注目されている。この発明は、このような横置圧縮機において、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、予備加熱時の熱効率を改善することによって圧縮機の運転立ち上り時間を短縮し、また省エネルギーを図ることが可能な圧縮機の予備加熱装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の圧縮機の予備加熱装置モータ軸４４を水平に設置し、このモータ軸４４を囲むようにコイルが配置された駆動モータ１６を備え、駆動モータ１６を回転させないように通電してコイルを発熱させて冷凍機油５０を加熱する圧縮機の予備加熱装置において、上記駆動モータ１６が３相誘導電動機であり、その３相コイル４２、４５、４６のうち２相のコイル４５、４６を同相接続して、これら両相のコイル４５、４６と残りの１相のコイル４２との間に電流を流す場合に、上記残りの１相のコイル４２を圧縮機ケース４７の底部に溜まった冷凍機油５０と接触するように配置したことを特徴としている。
【０００８】
【作用】
上記請求項１の圧縮機の予備加熱装置では、発熱コイル４２が圧縮機ケース４７の底部に溜まった冷凍機油５０と接触している。したがって、冷凍機油５０を直接加熱することができ、効率よく冷媒を気化することが可能となる。
【０００９】
しかも上記請求項１の圧縮機の予備加熱装置では、３個の発熱コイル４２、４５、４６のうち最大の発熱量をもつコイル４２が、上記冷凍機油５０を直接加熱するようにしているので、さらに予熱効率を改善することが可能となる。
【００１１】
【実施例】
この発明の圧縮機の予備加熱装置の具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明を冷暖房装置に適用した実施例を示している。図において１は圧縮機、２は四路切換弁、３は室外熱交換器、４は膨張弁、５は室内熱交換器である。これらの各機器１〜５は、各々冷媒配管６・・・で冷媒が循環できるように接続されている。冷房運転時には、上記四路切換弁２を図中の実線のように切換えて冷媒を実線矢印のように循環させる。これによって、室内熱交換器５で室内から吸熱した熱量を室外熱交換器３で外気に放熱することを繰返し室内を冷却する。一方、暖房運転時には、四路切換弁２を図中の破線のように切換えて冷媒を破線矢印のように循環させる。これによって、熱量の授受を上記冷房運転時とは逆にして、室内を暖房する。
【００１３】
上記圧縮機１を内蔵する冷暖房装置には、三相商用電源１０が接続されている。この冷暖房装置の給電回路には、上記圧縮機１を容量制御するインバータ１２が設けられている。このインバータ１２で圧縮機１への供給電圧値およびその運転周波数を変更する。これによって、圧縮機１の駆動トルクを大小変更しながら、その容量を空調負荷に応じて円滑に増減変化させ、空調能力を空調負荷に対応させるようにしている。
【００１４】
図２は、上記インバータ１２の内部構成を示している。コンバータ部１５では、三相電源１０からの交流電圧が直流に変換され、インバータ部１７では、上記コンバータ部１５で変換された直流を、上記商用電源１０の電源電圧および電源周波数とは異なる電圧値および周波数値の三相交流に変換して、上記圧縮機１の駆動モータ（三相誘導電動機）１６に印加する。上記インバータ部１７は、上記圧縮機駆動モータ１６に電圧を印加して駆動する６個のパワートランジスタＴｕ、Ｔｖ、Ｔｗ、Ｔｘ、ＴＹ、Ｔｚと、上記６個のパワートランジスタをＯＮ−ＯＦＦ制御するとともに駆動モータ１６に対してＶ−Ｗコイル同相接続信号を出力する制御回路１８とを備えている。さらにこの制御回路１８には上記室内熱交換器５に設けられた室内温度を検出する室温センサＴＨの室温信号と、運転／停止スイッチ１３の状態信号とが入力されている。なお図２における１９は、帰還ダイオードである。
【００１５】
図３は、上記制御回路１８の内部構成を示している。２０はＣＰＵ等を内蔵するマイクロコンピュータである。このマイクロコンピュータ２０は、季節に応じて冷房運転指令信号または暖房運転指令信号を出力する機能を備えている。また、上記室温センサＴＨからの室温信号と室温目標値（設定値）との差、つまり空調負荷を演算して上記インバータ部１７において、この空調負荷に応じた電圧値および周波数値の各指令信号を発生する機能を備えている。さらに、運転の停止時を検出する停止時検出手段としての機能を備え、暖房運転の停止時を検出した時には、駆動モータ１６に対しＶ−Ｗコイル同相接続信号を出力する。
【００１６】
また２１は、ＲＯＭ、発振器、カウンタ等を内蔵する三相制御信号発生器である。この三相制御信号発生器２１は、マイクロコンピュータ２０からの電圧指令信号および周波数指令信号に従って、空調負荷に応じた電圧値および周波数の三相制御信号として、連続する三相波形を上記インバータ部１７の６個のパワートランジスタＴｕ〜Ｔｗ、Ｔｘ〜Ｔｚに出力する。
【００１７】
図４は、圧縮機１の構成を示す断面模式図である。図において、１６は圧縮機駆動モータ、４４はモータ軸であり、略水平に配置されている。ロータ４３はモータ軸４４と直交する垂直面で回転し、モータ軸４４を介して、ピストン、シリンダ等から構成される圧縮機構４１に動力を与えている。低圧ガス冷媒は吸入口４０より上記圧縮機構４１に吸入され、圧縮された後、高圧ガス冷媒となって吐出口３９より吐出され、冷媒配管６を循環する。４２はＵ相コイルである。このＵ相コイル４２はパワートランジスタＴｕ、Ｔｘに接続されており、上記インバータ１２によって、三相波形のうちＵ相が供給される。
【００１８】
図５は、上記圧縮機駆動モータ１６をモータ軸４４に直交する垂直面で切断した断面図を示している。同図において、４５、４５はＷ相コイルであり、インバータ部１７のパワートランジスタＴｗ、Ｔｚに接続されている。また４６、４６はＶ相コイルであり、インバータ部１７のバワートランジスタＴｖ、ＴＹに接続されている。５０は運転停止時における冷凍機油の状態を示している。上記冷凍機油５０の主な成分は潤滑油であるが、低外気温度時においては液化した冷媒が多量に混入したものとなっている。
【００１９】
そして上記圧縮機１の運転停止時において、冷凍機油５０は圧縮楯ケース４７の底部に溜り、Ｕ相コイル４２がその内部に配置されるようになっている。
【００２０】
上記構成の実施例においては、空気調和運転時には、制御回路１８により６個のパワートランジスタＴｕ、Ｔｖ、Ｔｗ、Ｔｘ、ＴＹ、Ｔｚに対して空気調和負荷に応じた電圧値および周波数の三相制御信号が出力される。これによって印加される三相波形の供給電圧値に応じた駆動トルクが圧縮機題動モータ１６に生じ、この圧縮機駆動モータ１６は供給周波数に応じた回転数で回転する。その結果圧縮機１の容量が増減変化して、空調負荷に良好に対応することになる。
【００２１】
これに対し、冬季等の低外気温時での暖房運転の停止時には、制御回路１８はV相コイルとW相コイルを同相接続させる。これによって、Ｕ相およびＶ，Ｗ相のコイルに単相交流が印加され、この圧縮機駆動モータ１６を回転させることなくコイルが発熱することとなる。
【００２２】
図６はこのときの様子を示している。図において、１６は圧縮機駆動モータ、４２はＵ相コイル、４６はＶ相コイル、４５はＷ相コイルをそれぞれ示している。また、Ｗ相コイル４５の一端は制御回路１８からの指令によってＶ相コイル４６の一端と同相接続されている。したがってＵ相コイル４２を流れる電流値をＩとすると、Ｖ相コイル４６およびＷ相コイル４５を流れる電流値はどちらも１／２となる。つまり上記加熱時においては３個のコイルのうちＵ相コイル４２が最大の発熱量をもつことになる。そして図５に示すように、上記Ｕ相コイル４２は冷凍機油５０の内部に設置されているから、最大の発熱量をもつコイルによって油５０を直接加熱することができ、これによって効率よく冷媒を気化し、潤滑油と分離することができる。
【００２４】
以上にこの発明の具体的な実施例について説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、第１実施例ではＵ相コイル４２を冷凍機油５０と接触させ、Ｖ相コイル４６とＷ相コイル４５とを同相接続させたが、Ｖ相コイル４６を冷凍機油５０と接触させＵ相コイル４２とＷ相コイル４５とを同相接続させてもよいし、Ｗ相コイル４５を冷凍機油５０と接触させＵ相コイル４２とＶ相コイル４６とを同相接続させるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の圧縮機の予備加熱装置では、発熱コイルが圧縮機ケースの底部に溜まった冷凍機油と接触しているから、冷凍機油を直接加熱することができ、発生させた熱を効率よく冷凍機油に伝えることができる。このため少ない熱量で短時間内に油温を上昇させることができ、冬期等における暖房運転開始時に速暖効果を得ることができる。また、油温を一定にする為に必要な熱量が少なくてよいから、省エネルギーを図ることもできる。
【００２６】
しかも上記請求項１の圧縮機の予備加熱装置では、３個の発熱コイルのうち最大の発熱量を有するものが、上記冷凍機油を直接加熱するようにしているので、さらに予熱効率を改善することが可能となる。したがって上記速暖効果および省エネルギー化はさらに改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例における冷暖房装置の冷媒配管系統図である。
【図２】上記装置のインバータの内部構成を示す電気回路図である。
【図３】上記装置の制御回路の内部構成を示すブロック図である。
【図４】上記装置の圧縮機の構成を示す断面模式図である。
【図５】上記装置の圧縮機モータのコイルと冷凍機油との関係を示す断面模式図である。
【図６】第１実施例における予熱運転を説明する原理図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
１６  圧縮機駆動モータ
４２  Ｕ相コイル
４４  モータ軸
４７  圧縮機ケース
５０  冷凍機油
【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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