特許 6403413 空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6403413

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20181001BHJP

   F24F 11/86 20180101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 371M

   F24F11/86

   F25B1/00 361D

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-80142(P2014-80142)

(22)【出願日】2014年4月9日

(65)【公開番号】特開2015-200470(P2015-200470A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2017年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松原 健太朗

【審査官】 小原 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２９４５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４０５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１０２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８０９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５６８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１８６１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００ − ７／００

Ｆ２４Ｆ １１／００ − １１／８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

能力可変型の圧縮機と室内熱交換器と膨張装置と室外熱交換器とを冷媒配管によって接続した冷凍サイクルと、
空調負荷に応じて最小周波数と最大周波数とを設定し、その設定した前記最小周波数と前記最大周波数との間で前記圧縮機の運転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記圧縮機内の冷凍機油の温度状態に基づいて前記最小周波数よりも高い第１周波数と前記第１周波数よりも低くかつ前記最小周波数以上である第２周波数とを決定し、空調負荷が低い低負荷時において温度制御を禁止する温度制御禁止期間中に前記第１周波数で前記圧縮機を立ち上げた後に前記第２周波数で前記圧縮機を運転する保護運転を実行する空気調和機。

【請求項2】

室外の外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記外気温度検出手段の検出結果に基づいて前記冷凍機油の温度状態を推定し、その推定した前記冷凍機油の温度状態に基づいて前記第１周波数及び前記第２周波数を決定する請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記外気温度検出手段は、室外の温度を検出する外気温度センサ又は前記室外熱交換器の温度を検出することで室外の温度を検出する室外熱交温度センサである請求項２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記吐出温度検出手段の検出結果に基づいて前記冷凍機油の温度状態を推定し、その推定した前記冷凍機油の温度状態に基づいて前記第１周波数及び前記第２周波数を決定する請求項１に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、
室外の温度を検出する外気温度検出手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記吐出温度検出手段の検出結果と前記外気温度検出手段の検出結果とに基づいて前記冷凍機油の温度状態を推定し、その推定した前記冷凍機油の温度状態に基づいて前記第１周波数及び前記第２周波数を決定する請求項１に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記第１周波数は、前記最小周波数の２倍以上３倍未満の範囲内で設定されている請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記第２周波数は、段階的に小さくなるように設定されている請求項１から６のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項8】

前記保護運転において前記第１周波数で前記圧縮機を運転する第１期間は、前記第２周波数で運転する第２期間よりも短い請求項１から７のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項9】

前記第２周波数は、前記第１周波数の１／２以下の周波数に設定されている請求項１から８のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項10】

前記保護運転の前記温度制御禁止期間中において、前記第１周波数で前記圧縮機を運転する期間は３分間以上である請求項１から９のいずれか一項に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に空気調和機は、室内の温度が設定温度に到達するなどして冷凍サイクルの負荷が低くなると、圧縮機の運転周波数を低下させたり、短期間のうちに圧縮機の運転、停止を繰り返す断続運転を行うなどして、室温を一定に維持する制御を行う。この場合、冷凍サイクルにおける圧縮機の温度が所定温度まで上昇し難い条件となるため、圧縮機内の冷凍機油の温度も潤滑作用が適正に行える所定の温度まで上昇しない傾向にある。

【0003】

ここで、圧縮機内の冷凍機油は、適正な温かさの温度条件下ではその大部分が圧縮機内に留まっていて適正な粘度を維持して良好な潤滑作用を行うことができる。しかし、冷凍機油の温度が適正温度よりも低下すると、粘度特性の低下や冷媒への混入による希釈化が進み、冷媒と共に圧縮機から吐出される冷凍機油の量が増加する。これにより、圧縮機内に残留する冷凍機油が減少することで圧縮機の摺動部に焼け付きが生じやすくなり、その結果、圧縮機の信頼性の低下を招くことになる。

【0004】

そのため、冷凍サイクルの負荷が低い状態であっても、圧縮機の運転周波数を所定以下に下がらないように制限したり、一定時間強制的に運転を継続させることで短時間での断続運転を禁止したりするなどして、冷凍機油の温度を所定温度以上に維持し、これにより圧縮機の保護をはかることが考えられている。しかしながら、上述した圧縮機の保護を図る運転は、いずれも空調を強める方向へ作用する。そのため、室温が設定温度近傍に到達している場合には、暖まり過ぎたり冷え過ぎたりといった状況を誘発し、空調による快適性が低下する。

【0005】

このように、従来構成では、圧縮機の信頼性維持と空調による快適性維持との両立を図ることは難しかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−３１８６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで、圧縮機の信頼性の維持と空調による快適性の維持の両立を図ることのできる空気調和機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態の空気調和機は、能力可変型の圧縮機と室内熱交換器と膨張装置と室外熱交換器とを冷媒配管によって環状に接続した冷凍サイクルと、空調負荷に応じて最小周波数と最大周波数とを設定し、その設定した前記最小周波数と前記最大周波数との間で前記圧縮機の運転を制御する制御手段と、を備える。前記制御手段は、前記圧縮機内の冷凍機油の温度状態に基づいて前記最小周波数よりも高い第１周波数と前記第１周波数よりも低くかつ前記最小周波数以上である第２周波数とを決定し、空調負荷が低い低負荷時において温度制御を禁止する温度制御禁止期間中に前記第１周波数で前記圧縮機を立ち上げた後に前記第２周波数で前記圧縮機を運転する保護運転を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態による空気調和機の構成を模式的に示す冷凍サイクル系統図

【図2】第１実施形態による空気調和機の電気的構成を示すブロック図

【図3】従来の制御方法による圧縮機の駆動周波数の変化に伴う冷凍機油及び内気温度の推移を示す図

【図4】第１実施形態の制御方法による圧縮機の駆動周波数の変化に伴う冷凍機油及び内気温度の推移を示す図

【図5】第１実施形態による制御装置が記憶するテーブルの内容を示す図

【図6】第１実施形態による保護運転における第１周波数及び第２周波数の関係を示す図

【図7】第１実施形態による制御内容を示すフローチャート

【図8】第１実施形態による保護周波数選定処理の制御内容を示すフローチャート

【図9】第１実施形態による保護運転の制御内容を示すフローチャート

【図10】第２実施形態による図６相当図

【図11】第３実施形態による吐出温度、冷凍機油温度、及び冷凍機油の推定温度の相間を示す図

【図12】第３実施形態による図５相当図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、複数の実施形態による空気調和機について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0011】

（第１実施形態）
第１実施形態について、図１から図９を参照しながら説明する。
図１に示すように、空気調和機１０は、屋外に設置される室外機２０と、屋内の例えば壁上部に設置される室内機３０と、空気調和機の運転操作信号および運転条件や空温等の設定信号を送信する図示しないリモコンと、を備えている。

【0012】

この空気調和機１０は、室外機２０と室内機３０とが冷媒配管１１によって接続された周知の冷凍サイクルを備え、また、室外機２０と室内機３０とが、図示しない電気配線により接続されている。
室外機２０は、圧縮機２１、室外熱交換器２２、室外送風機２３、電子膨張弁２４、及び四方弁２５等を有している。
室内機３０は、室内熱交換器３１、及び室内送風機３２等を有している。

【0013】

圧縮機２１は、吸込口側からガス冷媒を吸い込み、その冷媒を圧縮し吐出口側から吐出させることで、冷凍サイクル内に冷媒を循環させる。圧縮機２１は、能力可変型であって、図示しないインバータ制御装置によりその運転周波数（回転数）を変更可能に構成されている。

【0014】

電子膨張弁２４は、通常圧縮機吸込側の温度又は圧力に応じて開度を制御することで通過する冷媒の絞り量が適正になるよう調整する。この電子膨張弁２４は、膨張装置に相当する。なお、膨張装置は、絞り量を制御可能な電子膨張弁に限られず、メカニカル式の膨張弁やキャピラリチューブのような絞り量が一定に構成された膨張手段であっても良い。

【0015】

四方弁２５は、圧縮機２１から吐出された冷媒の流路及び圧縮機に吸い込まれる冷媒の流路を冷房運転時と暖房運転時とで正逆に切り換える。この場合、冷媒は、冷房運転時に図１の矢印Ａで示す方向へ流れ、暖房運転時に図１の矢印Ｂで示す方向へ流れる。

【0016】

室外熱交換器２２では、冷媒の流れる方向に応じて放熱又は吸熱作用が行われる。室外送風機２３は、運転により室外熱交換器２２に対して空気の流れを生じさせ、これにより室外熱交換器２２を通過する空気との熱交換を促す。

【0017】

室内熱交換器３１では、冷媒の流れる方向に応じて放熱又は吸熱作用が行われる。室内送風機３２は、運転により室内熱交換器３１に対して空気の流れを生じさせ、これにより室内熱交換器３１を通過する空気との熱交換を促し、その熱交換後の温風又は冷風を室内へ供給する。なお、室内用送風機としては、横流ファンに限らず他の構成であってもよい。

【0018】

また、空気調和機１０は、温度検出手段として、吸込温度センサ４１、吐出温度センサ４２、外気温度センサ４３、室外熱交温度センサ４４、内気温度センサ４５、及び室内熱交温度センサ４６を備えている。各温度センサ４１〜４６は、例えばサーミスタで構成されているが、他の構成であってもよい。

【0019】

吸込温度センサ４１、吐出温度センサ４２、外気温度センサ４３、及び室外熱交温度センサ４４は、室外機２０に設けられている。吸込温度センサ４１は、圧縮機２１の吸い込み側の冷媒配管１１に設けられている。吸込温度センサ４１は、圧縮機２１に吸い込まれる前の冷媒の温度を検出するものであって、吸込温度検出手段として機能する。吐出温度センサ４２は、圧縮機２１の吐出側の冷媒配管１１に設けられている。吐出温度センサ４２は、圧縮機２１から吐出された冷媒の温度を検出するものであって、吐出温度検出手段として機能する。外気温度センサ４３は、室外機２０内において室外の空気と接触する箇所に設けられている。外気温度センサ４３は、室外の温度つまり外気温度を検出するものであって、外気温度検出手段として機能する。室外熱交温度センサ４４は、室外熱交換器２２に設けられている。室外熱交温度センサ４４は、室外熱交換器２２の温度を検出するものであって、室外熱交換温度検出手段として機能する。

【0020】

また、内気温度センサ４５及び室内熱交温度センサ４６は、室内機３０に設けられている。内気温度センサ４５は、室内機３０内において室内の空気と接触する箇所に設けられている。内気温度センサ４５は、室内の温度つまり内気温度を検出するものであって、内気温度検出手段として機能する。なお、内気温度センサ４５は、例えば図示しないリモコンに設けてもよい。室内熱交温度センサ４６は、室内熱交換器３１に設けられている。室内熱交温度センサ４６は、室内熱交換器３１の温度を検出するものであって、室内熱交温度検出手段として機能する。

【0021】

また、図２に示すように、空気調和機１０は、室外機２０及び室内機３０を制御して冷房運転、暖房運転、除湿運転等の空調を行うための制御装置１２を備えている。
制御装置１２には、圧縮機２１、室外送風機２３、電子膨張弁２４、四方弁２５、室内送風機３２、および各温度センサ４１〜４６が接続されている。制御装置１２は、図示しないリモコンからの空気調和機の運転操作信号および運転条件や空温等の設定信号、各温度センサ４１〜４６の検出データに基づき、圧縮機２１、室外送風機２３、電子膨張弁２４、四方弁２５、室内送風機３２の動作を制御する。

【0022】

制御装置１２は、ユーザーによって目標温度Ｔｍが設定されて空調運転を開始すると、内気温度センサ４５で検出した内気温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｍとの差に基づいて空調負荷を算出し、その空調負荷に基づいて最小周波数Ｆｍｉｎ及び最大周波数Ｆｍａｘを設定する。空調負荷は、内気温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｍとの差の大小によって増減する。つまり、内気温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｍとの差が大きい場合、空調負荷は大きくなる。この場合、最小周波数Ｆｍｉｎ及び最大周波数Ｆｍａｘは、比較的大きい値に設定される。一方、内気温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｍとの差が小さい場合、空調負荷は小さくなる。この場合、最小周波数Ｆｍｉｎ及び最大周波数Ｆｍａｘは、比較的小さい値に設定される。本実施形態の場合、例えば暖房運転において、暖房運転前の内気温度Ｔｉｎを１８［℃］、目標温度Ｔｍを２７［℃］とすると、最小周波数Ｆｍｉｎは１０［Ｈｚ］、最大周波数Ｆｍａｘは７０［Ｈｚ］に設定される。

【0023】

そして制御装置１２は、内気温度Ｔｉｎに基づいて、最小周波数Ｆｍｉｎ及び最大周波数Ｆｍａｘの範囲内で指令周波数Ｆｃを決定し、その指令周波数Ｆｃで圧縮機２１を駆動させる。その後、空調が行われて内気温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｍに到達すると、制御装置１２は、温度制御を禁止し、圧縮機２１の駆動を停止させる。この場合、制御装置１２は、指令周波数Ｆｃを無視した制御を行う。この指令周波数Ｆｃを無視した制御の期間を、温度制御禁止期間と称する。

【0024】

ここで、温度制御禁止期間中の冷凍機油の温度状態の変化、その温度状態の変化が与える影響、及びその影響を是正するための措置について、図３及び図４を参照して、従来の制御と本願の制御とを比較しながら説明する。図３は、従来の制御による内気温度Ｔｉｎと、圧縮機２１内の冷凍機油の温度Ｔｏｉｌと、圧縮機２１の駆動周波数Ｆｄとの関係を示したグラフである。図４は、本願の制御による内気温度Ｔｉｎと、圧縮機２１内の冷凍機油の温度Ｔｏｉｌと、圧縮機２１の駆動周波数Ｆｄとの関係を示したグラフである。なお、駆動周波数Ｆｄは、圧縮機２１が実際に駆動される周波数を意味する。

【0025】

圧縮機２１内には、圧縮機２１の摺動部品を潤滑するための潤滑油として冷凍機油が貯留されている。冷凍機油には、例えば合成油や鉱油があるが、特にこれらに限られない。一般に冷凍機油は、所定温度付近で潤滑特性や粘度特性が良くなる特性を有しており、本実施形態の場合、その所定温度は例えば６０［℃］前後である。

【0026】

冷凍機油の温度が所定温度付近である場合、冷凍機油は、圧縮機２１内を通過する冷媒に比較的溶け込み難いため、冷媒と共に圧縮機２１から吐出され難い。したがって、この場合、冷凍機油の大部分は圧縮機２１内に残留している。一方、冷凍機油の温度が所定温度よりも大幅に低下すると、冷凍機油は、圧縮機２１内を通過する冷媒に比較的溶け込み易くなる。すると、冷凍機油は、冷媒によって希釈化されて潤滑特性や粘度特性が低下するとともに、冷媒と共に圧縮機２１から吐出され易くなり、圧縮機２１内に残留している冷凍機油の残量が減少する。

【0027】

そして、温度制御禁止期間においては、圧縮機２１が停止されていることにより、圧縮機２１内の温度が低下する。すると、圧縮機２１内の冷凍機油の温度も低下し、これにより上述した圧縮機２１内における冷凍機油の残量の減少や潤滑特性の低下などが生じ、その結果、圧縮機２１の摺動部品の焼き付けなどの問題が生じるおそれがある。

【0028】

そのため、従来の制御では、図３に示すように、温度制御禁止期間Ｃ３において、圧縮機２１を保護するための保護運転を断続的に実行するようにしていた。この保護運転は、温度制御禁止を無視して、圧縮機２１を最小周波数Ｆｍｉｎよりも高い周波数で駆動させるものである。これにより、冷凍機油の温度Ｔｏｉｌは、所定温度この場合６０［℃］近辺まで上昇し、冷凍機油の潤滑特性を維持することができる。しかし、この場合、圧縮機２１の駆動に伴って室内熱交換器３１も作用するため、内気温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｍこの場合２７［℃］から外れるいわゆるオーバーシュートが生じる。

【0029】

ここで、１回の保護運転の期間を短くし、内気温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｍを超える前に圧縮機２１の駆動を停止することも考えられる。しかし、保護運転の期間を短くして冷凍機油の温度Ｔｏｉｌの大幅な低下を防ぐためには、保護運転の期間を短くした分、保護運転の回数を増やす必要がある。そのため、保護運転の期間をあまりに短くし過ぎると、圧縮機２１の起動、停止の回数が多くなり、その結果、圧縮機２１の負荷が増大して圧縮機２１の劣化が早まるといった問題がある。

【0030】

そこで、本実施形態では、以下のようにして、圧縮機２１の起動、停止の回数を抑制して圧縮機２１の負担を低減しつつ、いわゆるオーバーシュートを考慮した保護運転を実行している。すなわち、本実施形態では、温度制御禁止期間中の保護運転において、制御装置１２は、最小周波数Ｆｍｉｎよりも高い第１周波数Ｆａで圧縮機２１を立ち上げた後、その第１周波数Ｆａよりも低くかつ最小周波数Ｆｍｉｎ以上である第２周波数Ｆｂで圧縮機２１を運転する。なお、保護運転における第１周波数Ｆａ及び第２周波数Ｆｂを、総称して保護周波数Ｆａ、Ｆｂと称する。

【0031】

第１周波数Ｆａ及び第２周波数Ｆｂは、冷凍機油の温度状態に基づいて選定される。ここで、温度制御禁止期間Ｃ３中は、冷凍機油の温度が次第に低下していくが、圧縮機２１の周囲の温度つまり外気温度Ｔｏｕｔが低い程、冷凍機油の温度Ｔｏｉｌも低下し易い。そのため、温度制御禁止期間Ｃ３中の冷凍機油の温度状態は、外気温度Ｔｏｕｔからある程度推定することができる。本実施形態では、制御装置１２は、温度制御禁止期間Ｃ３中の冷凍機油の温度状態を、外気温度センサ４３により検出した外気温度Ｔｏｕｔに基づいて推定する。そして、制御装置１２は、その推定結果に基づいて第１周波数Ｆａ、第２周波数Ｆｂを選定する。

【0032】

この場合、制御装置１２は、ＲＯＭやＲＡＭから構成された記憶部に、図５に示すテーブルＤを記憶している。テーブルＤは、保護運転の内容に関する情報であって、第１周波数Ｆａ、第１期間Ｈａ、第２周波数Ｆｂ、第２期間Ｈｂ、及び保護運転期間Ｈを、それぞれ外気温度Ｔｏｕｔに応じて定めたものである。

【0033】

第１周波数Ｆａは、保護運転において圧縮機２１を立ち上げる際の圧縮機２１の周波数である。第１期間Ｈａは、保護運転において、第１周波数Ｆａで圧縮機２１を駆動させる期間である。第２周波数Ｆｂは、保護運転において第１周波数Ｆａで圧縮機２１を立ち上げた後に、圧縮機２１の周波数を下げて駆動させる場合の圧縮機２１の周波数である。第２期間Ｈｂは、保護運転において、第２周波数Ｆｂで圧縮機２１を駆動させる期間である。保護運転期間Ｈは、保護運転をする期間であり、保護運転の１サイクルの期間を意味する。第１期間Ｈａと第２期間Ｈｂの合計が、保護運転期間Ｈとなる。本実施形態の場合、第１期間Ｈａは３分以上に設定されている。また、保護運転期間Ｈは、１０分に設定されている。

【0034】

この場合、図６に示すように、第１周波数Ｆａは、最小周波数Ｆｍｉｎの２倍以上であって３倍未満に設定されている。第２周波数Ｆｂは、第１周波数Ｆａの１／２以下に設定されている。第１期間Ｈａは、第２期間Ｈｂよりも短くなるように設定されている。第１期間Ｈａは、３分間以上に設定されている。そして、第１期間Ｈａと第２期間Ｈｂの合計である保護運転期間Ｈは、１０分に設定されている。また、テーブルＤは、外気温度Ｔｏｕｔによって３段階に設定された設定Ｄ１〜Ｄ３を有している。この場合、外気温度Ｔｏｕｔが低くなるほど、第１周波数Ｆａ、第２周波数Ｆｂ、及び保護運転期間Ｈが大きくなるように設定されている。

【0035】

次に、上記構成の空気調和機１０の具体的な制御内容について、図７〜図９も参照して説明する。
図７に示すように、まず、空気調和機１０は、電源が投入されて（スタート）、その後ユーザーにより目標温度Ｔｍが設定される（ステップＳ１１）。すると、制御装置１２は、内気温度センサ４５により室内の温度つまり内気温度Ｔｉｎを検出した後、内気温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｍとの差に基づいて空調負荷を算出し、その空調負荷に応じて最小周波数Ｆｍｉｎ及び最大周波数Ｆｍａｘを決定する（ステップＳ１２）。

【0036】

次に、制御装置１２は、現在の内気温度Ｔｉｎに基づいて、最小周波数Ｆｍｉｎから最大周波数Ｆｍａｘの範囲内で指令周波数Ｆｃを算出し（ステップＳ１３）、その指令周波数Ｆで圧縮機２１を駆動させると共に、室外送風機２３や室内送風機３２等を駆動させる（ステップＳ１４）。これにより、冷凍サイクルが作用し、室内の空調を開始する。制御装置１２は、内気温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｍに到達するまで、ステップＳ１３〜ステップＳ１５を繰り返す（ステップＳ１５でＮＯ）。

【0037】

この場合、空調により内気温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｍに近づくと、指令周波数Ｆｃは次第に小さくなり、それに伴い、図４の期間Ｃ１に示すように、駆動周波数Ｆｄも次第に小さくなる。そして、さらに内気温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｍとの差が縮まると、指令周波数Ｆｃつまり駆動周波数Ｆｄは、最終的に図４の期間Ｃ２に示すように最小周波数Ｆｍｉｎになる。そして、空調により内気温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｍに達して内気温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｍとの差がほとんど無くなると（図５のステップＳ１５でＹＥＳ）、制御装置１２は、空調負荷が低負荷状態であると判断する。すると、制御装置１２は、内気温度Ｔｉｎに基づく温度制御を禁止して圧縮機２１の駆動を停止し、これにより温度制御禁止期間を開始する（ステップＳ１６）。

【0038】

次に、制御装置１２は、保護運転を実行するための周波数つまり保護周波数Ｆａ、Ｆｂを決定するための保護周波数選定処理を実行する（ステップＳ１７）。制御装置１２は、保護周波数選定処理を実行すると、図８のステップＳ３１において指令周波数Ｆｃを取得し、次にステップＳ３２において外気温度センサ４３により外気温度Ｔｏｕｔを取得する。その後、制御装置１２は、ステップＳ３３において外気温度Ｔｏｕｔに基づいて図８に示す設定Ｄ１〜Ｄ３の中からいずれか一を選択し、保護運転における保護周波数Ｆａ、Ｆｂを選定する。その後、制御装置１２は、図７のステップＳ１８へ移行する（リターン）。

【0039】

なお、外気温度Ｔｏｕｔと室外熱交換器２２の温度とは相関性がある。そのため、例えば次のような構成としても良い。すなわち、制御装置１２は、ステップＳ３２において、外気温度Ｔｏｕｔに換えて室外熱交温度センサ４４の検出結果を取得する。そして、制御装置１２は、室外熱交温度センサ４４の検出結果に基づいて、図８に示す設定Ｄ１〜Ｄ３の中からいずれか一を選択する。この場合、室外熱交温度センサ４４は、室外の温度を検出する外気温度検出手段として機能する。これによれば、外気温度センサ４３を新たに設ける必要がなく、センサの数を低減することができる。

【0040】

次に、制御装置１２は、ステップＳ３１で取得した指令周波数Ｆｃが第１周波数Ｆａ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。ステップＳ３１で取得した指令周波数Ｆｃが第１周波数Ｆａ以上である場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御装置１２は、温度制御禁止期間を終了し（ステップＳ１９）、ステップＳ１４へ移行してステップＳ１４〜ステップＳ１８を繰り返す。一方、ステップＳ３１で取得した指令周波数Ｆｃが第１周波数Ｆａ未満である場合（ステップＳ１８でＮＯ）、制御装置１２は、ステップＳ２０へ移行し、保護運転を実行する。

【0041】

制御装置１２は、ステップＳ２０において保護運転を実行すると、図９に示すステップＳ４１へ移行し、第１周波数Ｆａで圧縮機２１を駆動させる。制御装置１２は、第１期間Ｈａが経過するまで第１周波数Ｆａで圧縮機２１を駆動する（ステップＳ４２でＮＯ）。制御装置１２は、第１期間Ｈａが経過すると（ステップＳ４２でＹＥＳ）、ステップＳ４３へ移行して第２周波数Ｆｂで圧縮機２１を駆動させる。そして、制御装置１２は、第２期間Ｈｂが経過するまで第２周波数Ｆｂで圧縮機２１を駆動する（ステップＳ４４でＮＯ）。そして、制御装置１２は、第２期間Ｈｂが経過すると（ステップＳ４４でＹＥＳ）、圧縮機２１を停止させる（ステップＳ４５）。その後、制御装置１２は、図７のステップＳ１６へ移行し、ステップＳ１６〜ステップＳ１８の制御内容を繰り返す。なお、第１周波数Ｆａ及び第２周波数Ｆｂによる一連の駆動制御を保護運転の１サイクルとし、温度制御禁止期間Ｃ３が継続している間は、保護運転が断続的に回繰り返されている。

【0042】

これによれば、図４に示すように、冷凍機油温度Ｔｏｉｌは、温度制御禁止期間Ｃ３中であっても保護運転によって所定温度この場合６０［℃］近くまで上昇する。一方、内気温度Ｔｉｎは、第１期間Ｈａ中に急激の上昇するものの、第２期間Ｈｂ中にはその上昇が緩やかになる。そのため、ある程度の期間保護運転を継続しても、内気温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｍを超え難くなる。このように、保護運転において立ち上がりの周波数を大きくし、その後、周波数を下げて圧縮機２１の駆動を継続することにより、保護運転の期間が短くなり過ぎることを防ぎつつ冷凍機油の温度Ｔｏｉｌの大幅な低下を防ぐとともに、いわゆるオーバーシュートを防ぐことできる。その結果、圧縮機２１の信頼性の維持と空調による快適性の維持の両立を図ることができる。

【0043】

また、制御装置１２は、冷凍機油の温度状態に基づいて、保護周波数Ｆａ、Ｆｂを決定する。これによれば、冷凍機油の温度状態に適したより保護運転を実行することができるため、より適切に圧縮機２１を保護することができる。

【0044】

また、制御装置１２は、外気温度センサ４３で検出した外気温度Ｔｏｕｔに基づいて冷凍機油の温度状態を推定し、これにより保護周波数Ｆａ、Ｆｂを決定する。冷凍機油の温度状態は、外気温度の影響を受けやすいことから、この構成によれば、簡易な構成で、冷凍機油の温度状態により適した保護運転を実行することができる。

【0045】

保護運転における第１周波数Ｆａが過小だと冷凍機油の温度を充分に上昇させることができない一方、第１周波数Ｆａが過大だと温度制御禁止期間を解除した際に出力が大きくなり過ぎて空調の快適性を損ねることに繋がる。そこで、本実施形態において、保護運転における第１周波数Ｆａは、最小周波数Ｆｍｉｎの２倍以上３倍未満の範囲で設定される。これによれば、保護運転により冷凍機油の温度を充分に上昇させつつ、温度制御禁止期間の解除時における出力を抑制し空調の快適性を維持することができる。

【0046】

同様に、保護運転における第１期間Ｈａが過小だと冷凍機油の温度を充分に上昇させることができない一方、第１期間Ｈａが過大だと内気温度Ｔｉｎが上昇し過ぎて空調の快適性を損ねることに繋がる。そこで、本実施形態において、第１期間Ｈａは、第２期間Ｈｂよりも短くなるように設定されている。これによれば、冷凍機油の温度を上昇させて圧縮機２１の信頼性を維持するとともに、保護運転による過度な出力を抑制して空調の快適性を維持することができる。なおこの場合、第１期間Ｈａと第２期間Ｈｂの合計である保護運転期間Ｈは、従来の保護運転の期間と同等かそれより短く設定されている。

【0047】

また、第１期間Ｈａは３分以上に設定されている。これによれば、保護運転によって冷凍機油の温度を充分に上昇させることができる。また、第２周波数Ｆｂは、第１周波数Ｆａの半分以下に設定されている。これによれば、冷凍機油の温度を十分に上昇させつつ、内気温度Ｔｉｎの過剰な変化をより適切に抑制することができる。

【0048】

また、本実施形態において、保護運転における圧縮機２１の周波数は、第１周波数Ｆａと第２周波数Ｆｂとの２段階に設定されている。これによれば、制御を極力簡素化することができる。

【0049】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図１０を参照して説明する。
第２実施形態は、第２周波数Ｆｂが２段階以上の多段階この場合２段階に設定されている点で、上記第１実施形態と異なる。この場合、第２周波数Ｆｂとして、第２周波数Ｆｂａ、Ｆｂｂの２段階が設定されている。第２周波数Ｆｂａ、Ｆｂｂは、第１周波数Ｆａよりも小さい。また、第２周波数Ｆｂｂは、第２周波数Ｆｂａよりも小さい。これにより、制御装置１２は、保護運転の第２期間Ｈｂにおいて、周波数を段階的に低減させながら圧縮機２１を駆動させる。これによれば、保護運転の周波数をより細かく制御することにより、保護運転による内気温度Ｔｉｎの温度変化より抑制することができる。

【0050】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。
上記第１実施形態では、冷凍機油の温度状態を外気温度Ｔｏｕｔから推定していた。一方、第３実施形態では、冷凍機油の温度状態を、外気温度Ｔｏｕｔと、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度つまり吐出温度センサ４２により検出される冷媒の吐出温度Ｔｄと、から推定する。
この場合、冷凍機油の推定温度Ｔｘは、次の（１）で算出される。
Ｔｘ＝Ｋｏｕｔ×Ｔｏｕｔ＋Ｋｄ×Ｔｄ・・・（１）

【0051】

なお、Ｋｏｕｔ及びＫｄは、圧縮機２１のサイズや能力、冷媒や冷凍機油の封入量、及び熱交換器２２、３１の性能等によって定まる係数である。図１１を見ると、式（１）で推定された冷凍機油の推定温度Ｔｘは、冷凍機油の温度を直接的に計測した温度である温度Ｔｏｉｌに近似していることがわかる。

【0052】

この場合、制御装置１２が記憶するテーブルＤは、図５に示す内容に換えて、図１２に示す内容である。図１２に示すテーブルＤは、冷凍機油の推定温度Ｔｘに基づくものである。図１２のテーブルＤも、図５のテーブルＤと同様に、冷凍機油の推定温度Ｔｘに応じて、３段階に第１周波数Ｆａ、第１期間Ｈａ、第２周波数Ｆｂ、第２期間Ｈｂ、及び保護運転期間Ｈが定められている。

【0053】

これによれば、冷凍機油の温度状態を外気温度Ｔｏｕｔ又は吐出温度Ｔｄのいずれか一方のみで推定した場合に比べて、より正確に冷凍機油の温度状態を把握することができる。したがって、冷凍機油の温度状態に合わせたより適切な保護運転を実行することができ、その結果、圧縮機２１の信頼性の向上と空調による快適の維持をより適切に図ることができる。

【0054】

以上実施形態の空気調和機によれば、制御手段は、空調負荷が低い低負荷運転時において温度制御を禁止する温度制御禁止期間中に最小周波数よりも高い第１周波数で圧縮機を立ち上げた後に第１周波数よりも低くかつ最小周波数以上である第２周波数で圧縮機を運転する保護運転を実行する。これによれば、温度制御禁止期間中における冷凍機油の大幅な温度低下を抑制するとともに、内気温度つまり室内の温度の変化を極力抑えることができる。これにより、圧縮機の信頼性の維持と空調による快適性の維持の両立を図ることができる。

【0055】

なお、上述の各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

図面中、１０は空気調和機、１１は冷媒配管、１２は制御装置（制御手段）、２１は圧縮機、２２は室外熱交換器、２４は電子膨張弁（膨張装置）、３１は室内熱交換器、４２は吐出温度センサ（吐出温度検出手段）、４３は外気温度センサ（外気温度検出手段）、４４は室外熱交温度センサ（外気温度検出手段）を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】