WO2022059149A1 - 冷凍サイクル装置及びそれを備える空気調和機、並びに冷凍サイクル装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

制御装置（９０）は、圧縮機（１０）から出力される冷媒の過熱度が設定値よりも低いときに圧縮機（１０）が停止した頻度が規定値を超えている場合に、圧縮機（１０）の運転開始後に上記過熱度が設定値よりも低いときは、圧縮機（１０）の運転周波数の上昇を禁止する制御を実行し、上記頻度が規定値以下である場合は、圧縮機（１０）の運転周波数の上昇を許容する。

Description

冷凍サイクル装置及びそれを備える空気調和機、並びに冷凍サイクル装置の制御方法

　本開示は、冷凍サイクル装置及びそれを備える空気調和機、並びに冷凍サイクル装置の制御方法に関する。

　空気調和機等に用いられる冷凍サイクル装置においては、冷媒を圧縮する圧縮機の潤滑性を確保するため、圧縮機内に冷凍機油が存在する。圧縮機内に液冷媒が存在すると、圧縮機の運転時に冷凍機油が冷媒とともに冷媒回路に持ち出されることがある。圧縮機内の冷凍機油量が低下すると、潤滑不良により圧縮機が故障する可能性がある。

　通常は、圧縮機の運転が開始されると、時間が経過するにつれて圧縮機内の液冷媒量が低下し、冷媒回路への冷凍機油の持出量が低下する。また、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油も、冷媒回路を巡回して圧縮機に戻る。これにより、圧縮機内の冷凍機油量は確保される。

　しかしながら、圧縮機が低速かつ断続的に運転している場合には、圧縮機内の液冷媒が排出されにくいため、結果として、冷媒回路への冷凍機油の持出量（冷媒循環量に対する油の持出量）が多い状態が継続する。また、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油が冷媒回路を巡回して圧縮機に戻る前に圧縮機が停止してしまう場合もある。このため、圧縮機内の冷凍機油量が低下し、圧縮機が故障する可能性がある。

　このような状況を回避するため、特開２０１１－２４２０９７号公報（特許文献１）には、圧縮機内の冷媒の湿り度を判定し、その判定結果に基づいて圧縮機の回転数（運転周波数）の上昇を一時的に禁止することが記載されている（特許文献１参照）。

特開２０１１－２４２０９７号公報

　しかしながら、圧縮機内の冷媒の湿り度に基づいて圧縮機の運転周波数の上昇を一律に禁止すると、冷凍サイクル装置の運転負荷が不必要に抑えられ、その結果、冷凍サイクル装置の冷凍性能が悪化する可能性がある。

　本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、圧縮機内の冷凍機油が減少して圧縮機が故障するのを防止しつつ、冷凍性能を確保することができる冷凍サイクル装置及びそれを備える空気調和機、並びに冷凍サイクル装置の制御方法を提供することである。

　本開示の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機を制御する制御装置とを備える。制御装置は、圧縮機から出力される冷媒の過熱度が設定値よりも低いときに圧縮機が停止した頻度が規定値を超えている場合に、圧縮機の運転開始後に上記過熱度が設定値よりも低いときは、圧縮機の運転周波数の上昇を禁止する制御を実行し、上記頻度が規定値以下である場合は、圧縮機の運転周波数の上昇を許容する。

　また、本開示の冷凍サイクル装置の制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機の運転開始後に、圧縮機から出力される冷媒の過熱度が設定値よりも低いか否かを判定するステップと、上記過熱度が設定値よりも低いと判定された場合に、上記過熱度が設定値よりも低いときに圧縮機が停止した頻度が規定値を超えているか否かを判定するステップと、上記頻度が規定値を超えていると判定された場合に、圧縮機の運転周波数の上昇を禁止する制御を実行するステップと、上記頻度が規定値以下であると判定された場合に、圧縮機の運転周波数の上昇を許容するステップとを含む。

　上記の冷凍サイクル装置及びそれを備える空気調和機、並びに冷凍サイクル装置の制御方法によれば、圧縮機内の冷凍機油が減少して圧縮機が故障するのを防止しつつ冷凍性能を確保することができる。

実施の形態１に従う冷凍サイクル装置の一例として示される空気調和機の全体構成図である。 冷房運転中の冷媒の流れを示す図である。 暖房運転中の冷媒の流れを示す図である。 制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 圧縮機の停止時に制御装置により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。 圧縮機の運転開始に伴ない制御装置により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。 実施の形態２において、圧縮機の運転開始に伴ない制御装置により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。 実施の形態３において、圧縮機の運転開始に伴ない制御装置により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に従う冷凍サイクル装置の一例として示される空気調和機の全体構成図である。図１を参照して、空気調和機１は、圧縮機１０と、四方弁２０と、室外熱交換器３０と、ファン３２と、減圧装置４０と、室内熱交換器５０と、ファン５２と、配管６２～７２と、温度センサ８０と、圧力センサ８２と、制御装置９０とを備える。

　室内熱交換器５０及びファン５２は、室内機として、空気調和機１により空調を行なう対象空間（室内）に設置される。圧縮機１０、四方弁２０、室外熱交換器３０、ファン３２、減圧装置４０、温度センサ８０、圧力センサ８２、及び制御装置９０は、室外機として、対象空間の外（例えば屋外）に設置される。

　配管６２は、圧縮機１０の吐出ポートと四方弁２０のポートｐ１とを接続する。配管６４は、四方弁２０のポートｐ２と室外熱交換器３０とを接続する。配管６６は、室外熱交換器３０と減圧装置４０とを接続する。配管６８は、減圧装置４０と室内熱交換器５０とを接続する。配管７０は、室内熱交換器５０と四方弁２０のポートｐ３とを接続する。配管７２は、四方弁２０のポートｐ４と圧縮機１０の吸入ポートとを接続する。

　圧縮機１０は、配管７２から吸入される冷媒を圧縮して配管６２へ出力する。圧縮機１０は、制御装置９０からの制御信号に従って運転周波数を調整可能に構成される。圧縮機１０の運転周波数を調整することで圧縮機１０の出力が調整される。圧縮機１０内には、圧縮機１０の潤滑性を確保するため、冷凍機油が充填されている。圧縮機１０には種々のタイプのものを採用可能であり、例えば、ロータリータイプ、往復タイプ、スクロールタイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。

　四方弁２０は、制御装置９０からの制御信号に従って、第１状態（冷房運転時）又は第２状態（暖房運転時）に選択的に切替えられる。第１状態では、四方弁２０は、ポートｐ１とポートｐ２とを連通し、ポートｐ３とポートｐ４とを連通する。これにより、第１状態では、配管６２と配管６４とが接続され、配管７０と配管７２とが接続される。第２状態では、四方弁２０は、ポートｐ１とポートｐ３とを連通し、ポートｐ２とポートｐ４とを連通する。これにより、第２状態では、配管６２と配管７０とが接続され、配管６４と配管７２とが接続される。

　室外熱交換器３０は、内部に設けられた伝熱管を流れる冷媒が外気と熱交換を行なうように構成される。室外熱交換器３０では、冷房運転中は、配管６４から流入する高温高圧の過熱蒸気（冷媒）が外気と熱交換（放熱）を行なうことにより凝縮されて液化し、液冷媒が配管６６へ出力される。暖房運転中は、配管６６から室外熱交換器３０に流入する冷媒が、室外熱交換器３０において外気と熱交換（吸熱）を行なうことにより蒸発して過熱蒸気となり、配管６４へ出力される。ファン３２は、室外熱交換器３０に併設され、室外熱交換器３０へ外気を送風する。

　減圧装置４０は、例えば電子膨張弁によって構成され、制御装置９０からの制御信号に従って開度が調整される。開度が閉方向に変化すると、減圧装置４０出側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度は上昇する。開度が開方向に変化すると、減圧装置４０出側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度は低下する。減圧装置４０は、冷房運転中は、室外熱交換器３０から配管６６へ出力された冷媒を減圧して配管６８へ出力する。暖房運転中は、減圧装置４０は、室内熱交換器５０から配管６８へ出力された冷媒を減圧して配管６６へ出力する。

　室内熱交換器５０は、内部に設けられた伝熱管を流れる冷媒が対象空間の空気と熱交換を行なうように構成される。室内熱交換器５０では、冷房運転中は、配管６８から流入する冷媒が対象空間の空気と熱交換（吸熱）を行なうことにより蒸発して過熱蒸気となり、配管７０へ出力される。暖房運転中は、配管７０から室内熱交換器５０に流入する高温高圧の過熱蒸気（冷媒）が、室内熱交換器５０において対象空間の空気と熱交換（放熱）を行なうことにより凝縮されて液化し、液冷媒が配管６８へ出力される。ファン５２は、室内熱交換器５０に併設され、室内熱交換器５０へ空気を送風する。

　温度センサ８０は、圧縮機１０出側の冷媒の温度ＴＨを検出し、その検出値を制御装置９０へ出力する。圧力センサ８２は、圧縮機１０出側の冷媒の圧力ＰＨを検出し、その検出値を制御装置９０へ出力する。

　制御装置９０は、空気調和機１における各機器の制御を行なう。制御装置９０により実行される主要な制御として、制御装置９０は、温度センサ８０及び圧力センサ８２の各検出値、並びに図示しないその他のセンサの検出値等に基づいて、空気調和機１が所望の空調運転を行なうように圧縮機１０の運転周波数及び減圧装置４０の開度を制御する。また、制御装置９０は、冷房運転を行なう場合には四方弁２０を第１状態に切替え、暖房運転を行なう場合には四方弁２０を第２状態に切替える。

　図２は、冷房運転中の冷媒の流れを示した図である。図２を参照して、冷房運転中は、圧縮機１０によって高温高圧の蒸気状態とされた冷媒は、四方弁２０を経由して室外熱交換器３０へ供給される。そして、冷媒は、室外熱交換器３０において外気と熱交換（放熱）することにより凝縮（液化）され、高圧の液冷媒となる。

　室外熱交換器３０を通過した冷媒は、減圧装置４０において減圧され、低温低圧の冷媒となって室内熱交換器５０へ供給される。そして、室内熱交換器５０において、冷媒は、対象空間の空気と熱交換（吸熱）することにより蒸発（気化）して低圧のガス冷媒となる。その後、冷媒は、四方弁２０を経由して圧縮機１０に再び吸入される。これにより、室内熱交換器５０が設置された空間（室内）が冷房される。

　図３は、暖房運転中の冷媒の流れを示した図である。図３を参照して、暖房運転中は、圧縮機１０によって高温高圧の蒸気状態とされた冷媒は、四方弁２０を経由して室内熱交換器５０へ供給され、室内熱交換器５０において室内の空気と熱交換（放熱）することにより凝縮（液化）されて高圧の液冷媒となる。

　その後、冷媒は、減圧装置４０で減圧されて室外熱交換器３０へ供給され、室外熱交換器３０において外気と熱交換（吸熱）することにより蒸発（気化）されて低圧のガス冷媒となる。そして、冷媒は、四方弁２０を経由して圧縮機１０に再び吸入される。これにより、室内熱交換器５０が設置された空間（室内）が暖房される。

　上記のような冷凍サイクル装置においては、圧縮機の潤滑性を確保するため、圧縮機内に冷凍機油が充填されている。冷凍機油は、圧縮機内に存在すべきであるが、圧縮機内に液冷媒が存在すると、液冷媒と冷凍機油とが混合して圧縮機内の液面（液冷媒と冷凍機油との混合液面）が上昇し、圧縮機の運転により冷凍機油が冷媒とともに冷媒回路に持ち出されることがある。冷凍機油が冷媒回路に持ち出されることにより圧縮機内の冷凍機油量が低下すると、潤滑不良により圧縮機が故障する可能性がある。

　低速かつ断続的な運転ではない運転状態（以下「通常運転」と称する場合がある。）では、時間が経過するにつれて、圧縮機内の液冷媒の排出が進むとともに圧縮機の温度上昇により圧縮機内の液冷媒がガス化し、その結果、冷媒回路への冷凍機油の持出量が低下する。なお、ここで言う冷媒回路への冷凍機油の持出量とは、冷媒の循環量に対する冷凍機油の持出量である。また、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油は、冷媒回路を巡回して圧縮機に戻る。このように、通常運転では、時間が経過するにつれて冷媒回路への冷凍機油の持出量が低下するとともに、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油が速やかに冷媒回路を巡回して圧縮機に戻るため、圧縮機内の冷凍機油量は確保される。

　しかしながら、室内温度と設定温度の差が小さい場合等、圧縮機が低速かつ断続的に運転している場合は、冷媒の循環量が少なく圧縮機内の液冷媒の排出が進まないため、結果として、冷媒回路への冷凍機油の持出量（冷媒の循環量に対する冷凍機油の持出量）が多い状態が継続する。また、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油が冷媒回路を巡回して圧縮機に戻る前に運転が再び停止してしまう場合もある。このため、圧縮機が低速かつ断続的に運転しているときは、圧縮機内の冷凍機油量が低下し、潤滑不良により圧縮機が故障する可能性がある。

　このような状況を回避するため、圧縮機内の冷媒の湿り度を推定し、圧縮機内に液冷媒が存在していると判断できる程度に圧縮機内の冷媒の湿り度が上昇している場合には、圧縮機の運転周波数（回転速度）の上昇を一時的に禁止することが考えられる。

　しかしながら、圧縮機内の冷媒の湿り度に基づいて圧縮機の運転周波数の上昇を一律に禁止すると、冷凍サイクル装置の運転負荷が不必要に抑えられ、その結果、冷凍サイクル装置の冷凍性能（空気調和機による空調の快適性等）が悪化する可能性がある。

　そこで、本実施の形態１に従う空気調和機１では、圧縮機１０が低速かつ断続的に運転することで圧縮機１０内の液冷媒量が増加し、そのために圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多くなる状況が発生しているかが判定される。そして、そのような状況が頻発している場合には、圧縮機１０内の冷凍機油量が低下している可能性が高いと判定され、圧縮機１０の運転周波数の上昇が一時的に禁止される。

　具体的には、圧縮機１０から出力される冷媒の過熱度（以下「吐出過熱度ＳＨ」と称する。）が設定値よりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度（ある一定期間における回数）がカウントされる。吐出過熱度ＳＨは、圧縮機１０内の冷媒の湿り度に相関し、圧縮機１０内の液冷媒量が増加することにより圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多くなっている状況を判定するための指標として用いられる。吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度は、圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多い状況が頻発することにより圧縮機１０内の冷凍機油量が低下している状況を判定するための指標として用いられる。

　そして、吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度が規定値を超えている場合に、圧縮機１０の運転開始後に吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときは、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御が実行される。吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度が規定値を超えているときは、圧縮機１０内の冷凍機油量が低下している可能性が高く、さらに、圧縮機１０の運転開始後に吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときは、圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多くなるため、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止し、潤滑不良により圧縮機１０が故障するのを防止するものである。

　他方、吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度が規定値以下である場合は、圧縮機１０の運転周波数の上昇が許容される。上記頻度が規定値以下のときは、圧縮機１０内の冷凍機油量は、圧縮機１０が潤滑不良を起こすほど低下していないものとして、圧縮機１０の運転周波数の上昇を許容するものである。

　なお、本実施の形態１では、圧縮機１０の運転開始後に吐出過熱度ＳＨが設定値以上である場合も、圧縮機１０の運転周波数の上昇が許容される。圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御の実行中に、吐出過熱度ＳＨが設定値以上となった場合も、圧縮機１０の運転周波数の上昇が許容される。吐出過熱度ＳＨが設定値以上のときは、圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多くなることはないため、圧縮機１０の運転周波数の上昇を許容するものである。

　上記のように、本実施の形態１に従う空気調和機１では、吐出過熱度ＳＨに基づいて圧縮機１０の運転周波数の上昇を一律に禁止するのではなく、吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度が規定値を超えている場合に、圧縮機１０の運転開始後に吐出過熱度ＳＨが設定値よりも低いときは、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する。そして、上記頻度が規定値以下である場合は、圧縮機１０の運転周波数の上昇を許容するので、圧縮機１０内の冷凍機油が減少して圧縮機１０が故障するのを防止しつつ空調の快適性を確保することができる。また、圧縮機１０の運転開始後に吐出過熱度ＳＨが設定値以上である場合にも、圧縮機１０の運転周波数の上昇を許容するので、この点でも空調の快適性を確保することができる。

　図４は、上記のような制御を実現する制御装置９０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図４を参照して、制御装置９０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）１３２と、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）１３４と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）１３６と、入力部１３８と、表示部１４０と、Ｉ／Ｆ部１４２とを含む。ＲＡＭ１３４、ＲＯＭ１３６、入力部１３８、表示部１４０、及びＩ／Ｆ部１４２は、バス１４４を通じてＣＰＵ１３２に接続されている。

　ＣＰＵ１３２は、ＲＯＭ１３６に格納されているプログラムをＲＡＭ１３４に展開して実行する。ＲＯＭ１３６に格納されているプログラムは、制御装置９０の処理手順が記されたプログラムである。この空気調和機１では、これらのプログラムに従って、空気調和機１における各機器の制御を実行する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

　図５は、圧縮機１０の停止時に制御装置９０により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、圧縮機１０の停止が指示されると実行される。圧縮機１０の停止は、ユーザ等による外部からの要求であってもよいし、室内温度が設定温度に近づいた際の制御からの要求であってもよい。

　図５を参照して、制御装置９０は、圧縮機１０から出力される冷媒の過熱度を示す吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いか否かを判定する（ステップＳ１０）。上述のように、吐出過熱度ＳＨは、圧縮機１０内の液冷媒量を反映するパラメータであり、圧縮機１０内の液冷媒量が多くなると、吐出過熱度ＳＨは低下する。すなわち、このステップＳ１０では、圧縮機１０内の液冷媒量が多い状態であるか否かが判定される。なお、上述のように、圧縮機１０内の液冷媒量が多い状態は、圧縮機１０が運転されると圧縮機１０から冷媒回路への冷凍機油の持出量が多くなる状態である。

　吐出過熱度ＳＨは、温度センサ８０及び圧力センサ８２の各検出値から算出することができる。すなわち、温度センサ８０によって検出される温度ＴＨ（圧縮機１０から出力される冷媒の温度）と、圧力センサ８２によって検出される圧力ＰＨ（圧縮機１０から出力される冷媒の圧力）から換算される冷媒飽和温度との差を吐出過熱度ＳＨとして算出することができる。

　設定値Ｔｓは、例えば、圧縮機１０内の液冷媒が全てガス化するのに十分な過熱度に設定される。吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓを下回っているときは、圧縮機１０内に液冷媒が生じており、圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多い状態であると判断される。設定値Ｔｓは、例えば事前の評価実験等により適宜設定される。

　そして、ステップＳ１０において吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置９０は、カウンタの値をインクリメントする（ステップＳ２０）。このカウンタは、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度（ある一定期間における回数）を計測するものである。吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度が多いときは、圧縮機１０内の冷凍機油量が低下している可能性が高い。なお、特に図示していないが、一定期間圧縮機が継続して運転していれば、カウンタは０にリセットされる。

　ステップＳ２０においてカウンタがインクリメントされるか、又はステップＳ１０において吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上であると判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置９０は、圧縮機１０を停止する（ステップＳ３０）。

　図６は、圧縮機１０の運転開始に伴ない制御装置９０により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、圧縮機１０の運転が指示されると実行される。圧縮機１０の運転開始は、ユーザ等による外部からの要求であってもよいし、温度に基づく制御からの要求であってもよい。

　図６を参照して、制御装置９０は、圧縮機１０の運転指示に従って圧縮機１０の運転を行なう（ステップＳ１１０）。次いで、制御装置９０は、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いか否かを判定する（ステップＳ１２０）。図５のステップＳ１０でも説明したように、このステップＳ１２０では、圧縮機１０内の液冷媒量が多い状態であるか、すなわち、圧縮機１０から冷媒回路への冷凍機油の持出量が多い状態であるかが判定される。なお、この例では、ステップＳ１２０において用いられる設定値Ｔｓは、図５のステップＳ１０における設定値Ｔｓと同じであるが、両者の値は必ずしも同じである必要はない。

　ステップＳ１２０において吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御装置９０は、さらに、カウンタのカウント値が規定値Ｎを超えているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。このカウント値は、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度を示すものであり、カウント値が規定値を超えると、圧縮機１０から冷凍機油が一定量以上持ち出されたために圧縮機１０内の冷凍機油量が低下していると判定される。規定値Ｎは、例えば、圧縮機１０の断続運転により低下した冷凍機油量で圧縮機１０の通常運転を行なっても、潤滑不良により圧縮機１０が故障に至ることのない回数に設定される。この規定値Ｎは、事前の評価実験等により適宜設定される。

　そして、ステップＳ１３０においてカウント値が規定値Ｎを超えていると判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御装置９０は、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御を実行する（ステップＳ１４０）。すなわち、カウント値が規定値Ｎを超えている場合に、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いときは、圧縮機１０の運転周波数の上昇が禁止される。言い換えると、圧縮機１０の運転開始後、圧縮機１０内の冷凍機油量が低下している場合に（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多い状態であるときは（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、圧縮機１０の運転周波数の上昇が禁止される。このような状況で圧縮機１０の運転周波数を上昇させると、圧縮機１０内の冷凍機油が枯渇し、潤滑不良による圧縮機１０の故障が懸念されるためである。

　他方、ステップＳ１３０においてカウント値が規定値Ｎ以下であると判定されたときは（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置９０は、圧縮機１０の運転周波数の上昇を許容する通常制御を実行する（ステップＳ１６０）。すなわち、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低くても（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、カウント値が規定値Ｎ以下であれば、圧縮機１０の運転周波数の上昇が許容される。言い換えると、圧縮機１０からの冷凍機油の持出量が多い状態であっても、圧縮機１０内の冷凍機油量が低下していなければ、圧縮機１０の運転周波数の上昇が許容される。

　また、ステップＳ１２０において吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上であると判定されたときは（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御装置９０は、カウンタを０にリセットする（ステップＳ１５０）。そして、制御装置９０は、ステップＳ１６０へ処理を移行し、圧縮機１０の運転周波数の上昇を許容する通常制御を実行する。吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上であれば、圧縮機１０内の冷媒はガス化していると判断され、圧縮機１０からの冷凍機油の持出しによる圧縮機１０内の冷凍機油量の低下を懸念する必要はないため、カウンタをリセットしている。

　以上のように、この実施の形態１では、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度が規定値Ｎを超えている場合に、圧縮機１０の運転開始後に吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いときは、圧縮機１０の運転周波数の上昇が禁止される。他方、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低くても、上記頻度が規定値Ｎ以下である場合は、圧縮機１０の運転周波数の上昇が許容される。また、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上である場合も、圧縮機１０の運転周波数の上昇が許容される。したがって、この実施の形態１によれば、圧縮機１０内の冷凍機油が減少して圧縮機１０が故障するのを防止しつつ、空調の快適性を確保することができる。

　実施の形態２．
　この実施の形態２では、圧縮機１０の運転開始後、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上となり、カウンタを０にリセットする際に、一定時間経過してからカウンタが０にリセットされる。吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上になることで、圧縮機１０から冷媒回路への冷凍機油の持出量は減少しているけれども、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油がまだ十分に圧縮機１０に戻っていない可能性があるため、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油が圧縮機１０に十分に回収されるまでの時間猶予を付与するものである。

　実施の形態２に従う空気調和機の全体構成は、図１から図４に示した実施の形態１の空気調和機１と同じである。また、実施の形態２に従う空気調和機においても、圧縮機１０の停止時に、図５のフローチャートに示される一連の処理が実行される。

　図７は、実施の形態２において、圧縮機１０の運転開始に伴ない制御装置９０により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。このフローチャートは、実施の形態１において図６に示したフローチャートに対応するものである。このフローチャートに示される一連の処理も、圧縮機１０の運転が指示されると実行される。

　図７を参照して、ステップＳ２１０～Ｓ２４０，Ｓ２５０，Ｓ２６０において実行される処理は、それぞれ図６のステップＳ１１０～Ｓ１６０において実行される処理と同じである。

　そして、この実施の形態２では、ステップＳ２２０において吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上であると判定された場合（ステップＳ２２０においてＮＯ）、制御装置９０は、設定時間が経過してから（ステップＳ２４５においてＹＥＳ）、ステップＳ２５０へ処理を移行し、カウンタを０にリセットする。この設定時間は、圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出された冷凍機油が圧縮機１０に十分に戻るまでの時間に適宜設定される。

　なお、特に図示していないが、ステップＳ２２０において吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓ以上であると判定された場合に、カウンタの値が既に０であるときは、制御装置９０は、ステップＳ２４５，Ｓ２５０の処理を実行することなく、ステップＳ２６０へ処理を移行してもよい。

　以上のように、この実施の形態２によれば、冷媒回路へ持ち出された冷凍機油が圧縮機１０に十分に回収されるまでの時間猶予を設けているので、圧縮機１０内の冷凍機油量が十分な状態で圧縮機１０の運転周波数を上昇させることができる。

　実施の形態３．
　上記の実施の形態１，２では、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低く（ステップＳ１２０，Ｓ２２０においてＹＥＳ）、さらに、吐出過熱度ＳＨが設定値Ｔｓよりも低いときに圧縮機１０が停止した頻度を示すカウンタの値が規定値Ｎを超えている場合に（ステップＳ１３０，Ｓ２３０においてＹＥＳ）、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御を実行するものとした（ステップＳ１４０，Ｓ２４０）。この圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御に代えて、又はこの制御とともに、吐出過熱度ＳＨを迅速に高めるための制御を実行してもよい。

　実施の形態３に従う空気調和機の全体構成も、図１から図４に示した空気調和機１と同じである。また、この実施の形態３に従う空気調和機においても、圧縮機１０の停止時に、図５のフローチャートに示される一連の処理が実行される。

　図８は、実施の形態３において、圧縮機１０の運転開始に伴ない制御装置９０により実行される処理の一例を説明するフローチャートである。このフローチャートは、実施の形態１において図６に示したフローチャートに対応するものである。このフローチャートに示される一連の処理も、圧縮機１０の運転が指示されると実行される。

　図８を参照して、ステップＳ３１０～Ｓ３３０，Ｓ３５０，Ｓ３６０において実行される処理は、それぞれ図６のステップＳ１１０～Ｓ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１６０において実行される処理と同じである。

　そして、この実施の形態３では、ステップＳ３３０においてカウント値が規定値Ｎを超えていると判定されると（ステップＳ３３０においてＹＥＳ）、制御装置９０は、吐出過熱度ＳＨを上昇させる制御を実行する（ステップＳ３４０）。

　例えば、減圧装置４０の開度を減少させることによって吐出過熱度ＳＨを上昇させることができる。或いは、蒸発器として機能する熱交換器のファン（冷房運転時の室内熱交換器５０のファン５２、又は暖房運転時の室外熱交換器３０のファン３２）の回転速度を上昇させたり、凝縮器として機能する熱交換器のファン（冷房運転時のファン３２、又は暖房運転時のファン５２）の回転速度を低下させたりすることによって、吐出過熱度ＳＨを上昇させることができる。

　なお、上記では、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御に代えて、吐出過熱度ＳＨを上昇させる制御を実行するものとしたが、上述のように、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御とともに吐出過熱度ＳＨを上昇させる制御を実行してもよい。具体的には、吐出過熱度ＳＨを上昇させる制御（ステップＳ３４０）を、図６に示したフローチャートにおいて、圧縮機１０の運転周波数の上昇を禁止する制御（ステップＳ１４０）とともに実行するようにしてもよい。

　この実施の形態３によれば、吐出過熱度ＳＨを上昇させる制御を実行することによって、圧縮機１０内の液冷媒の排出を促進させ、圧縮機１０内の冷凍機油量が低下している状態を早期に解消させることができる。

　なお、この実施の形態３においても、実施の形態２で説明したように、ステップＳ３５０においてカウンタを０にリセットする際に、設定時間経過してからカウンタをリセットするようにしてもよい。

　上記の各実施の形態では、冷凍サイクル装置の一例として空気調和機について説明したが、本開示に従う冷凍サイクル装置は、空気調和機に限定されるものではなく、倉庫やショーケース等に用いられる冷凍サイクル装置にも適用可能である。

　今回開示された各実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲で適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示により示される技術的範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

　１　空気調和機、１０　圧縮機、２０　四方弁、３０　室外熱交換器、３２，５２　ファン、４０　減圧装置、５０　室内熱交換器、６２～７２　配管、８０　温度センサ、８２　圧力センサ、９０　制御装置、１３２　ＣＰＵ、１３４　ＲＡＭ、１３６　ＲＯＭ、１３８　入力部、１４０　表示部、１４２　Ｉ／Ｆ部、１４４　バス。 

Claims (11)

1. 　冷媒を圧縮する圧縮機と、
   　前記圧縮機を制御する制御装置とを備え、
   　前記制御装置は、
   　前記圧縮機から出力される冷媒の過熱度が設定値よりも低いときに前記圧縮機が停止した頻度が規定値を超えている場合に、前記圧縮機の運転開始後に前記過熱度が前記設定値よりも低いときは、前記圧縮機の運転周波数の上昇を禁止する制御を実行し、
   　前記頻度が前記規定値以下である場合は、前記運転周波数の上昇を許容する、冷凍サイクル装置。
2. 　前記制御装置は、前記過熱度が前記設定値以上であるときは、前記運転周波数の上昇を許容する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 　前記制御装置は、前記制御の実行中に前記過熱度が前記設定値以上になったとき、前記制御を停止して前記運転周波数の上昇を許容する、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 　前記制御装置は、前記制御の実行中に前記過熱度が前記設定値以上になったとき、予め設定された時間の経過後に、前記制御を停止して前記運転周波数の上昇を許容する、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 　前記制御装置は、前記過熱度が前記設定値よりも低いときに前記頻度が前記規定値を超えている場合に、前記過熱度を上昇させるための制御をさらに実行する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置を備える空気調和機。
7. 　冷凍サイクル装置の制御方法であって、
   　冷媒を圧縮する圧縮機の運転開始後に、前記圧縮機から出力される冷媒の過熱度が設定値よりも低いか否かを判定するステップと、
   　前記過熱度が前記設定値よりも低いと判定された場合に、前記過熱度が前記設定値よりも低いときに前記圧縮機が停止した頻度が規定値を超えているか否かを判定するステップと、
   　前記頻度が前記規定値を超えていると判定された場合に、前記圧縮機の運転周波数の上昇を禁止する制御を実行するステップと、
   　前記頻度が前記規定値以下であると判定された場合に、前記運転周波数の上昇を許容するステップとを含む、冷凍サイクル装置の制御方法。
8. 　前記圧縮機の運転開始後に、前記過熱度が前記設定値以上であると判定された場合に、前記運転周波数の上昇を許容するステップをさらに含む、請求項７に記載の冷凍サイクル装置の制御方法。
9. 　前記制御の実行中に前記過熱度が前記設定値以上になった場合に、前記運転周波数の上昇を許容するステップが実行される、請求項８に記載の冷凍サイクル装置の制御方法。
10. 　前記制御の実行中に前記過熱度が前記設定値以上になった場合に、予め設定された時間が経過したか否かを判定するステップをさらに含み、
    　前記予め設定された時間が経過した場合に、前記運転周波数の上昇を許容するステップが実行される、請求項９に記載の冷凍サイクル装置の制御方法。
11. 　前記頻度が前記規定値を超えていると判定された場合に、前記過熱度を上昇させるための制御をさらに実行するステップをさらに含む、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置の制御方法。

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