密閉型圧縮機の制御装置
【課題】偏心ロータにベーンが当接した状態と離間した状態とを切り替えるための新規な構成を備えた密閉型圧縮機の運転を制御するに際し、その新規な構成に伴う不具合を解消した制御を行う。
【解決手段】本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置によれば、シリンダの偏心ロータにベーンが当接した状態と離間した状態とを、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差を利用して切り替える新規な構成の密閉型圧縮機を制御するに際し、密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較し、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較し、密閉型圧縮機の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってからの運転経過時間と所定時間とを比較し、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、切替弁の接続状態を切り替える。
【解決手段】本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置によれば、シリンダの偏心ロータにベーンが当接した状態と離間した状態とを、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差を利用して切り替える新規な構成の密閉型圧縮機を制御するに際し、密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較し、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較し、密閉型圧縮機の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってからの運転経過時間と所定時間とを比較し、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、切替弁の接続状態を切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、密閉型圧縮機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されている空気調和機の密閉型圧縮機は、筐体内の冷媒を圧縮可能なシリンダを２つ備えた密閉型圧縮機である。このような密閉型圧縮機では、例えば通常の運転時には、２つのシリンダによって冷媒を圧縮する制御を行い、例えば省エネルギー運転時には、１つのシリンダによって冷媒を圧縮する制御、つまり、一方のシリンダでは冷媒の圧縮を停止する制御を行っている。
ここで、シリンダは、回転する偏心ロータにベーンが当接した状態では冷媒を圧縮し、一方、回転する偏心ロータからベーンが離間した状態では冷媒を圧縮しないように構成されている。従って、２つのシリンダによって冷媒を圧縮する運転と１つのシリンダによって冷媒を圧縮する運転との切り替えは、偏心ロータにベーンが当接した状態と偏心ロータからベーンが離間した状態とを切り替えることにより実現されている。そして、この種の密閉型圧縮機では、偏心ロータにベーンが当接した状態と偏心ロータからベーンが離間した状態とを切り替えるための新規な構成が求められており、また、新規な構成を採用したとしても、その密閉型圧縮機を不具合を伴うことなく制御することができる制御装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４８５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、偏心ロータにベーンが当接した状態と偏心ロータからベーンが離間した状態とを切り替えるための新規な構成を備えた密閉型圧縮機の運転を制御するに際し、その密閉型圧縮機の新規な構成に伴う不具合を解消した制御を行うことができる密閉型圧縮機の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置は、次のように構成された密閉型圧縮機を制御するものである。即ち、密閉型圧縮機は、筐体と、第１シリンダと、第２シリンダと、吐出口と、冷媒管路と、アキュームレータと、バイパス管路と、切替弁と、を備える。筐体は、内部に冷媒および潤滑油を有する。第１シリンダは、筐体内に設けられ、第１シリンダ室と、この第１シリンダ室内に回転可能に設けられた第１偏心ロータと、この第１偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第１偏心ロータに常に当接する第１ベーンと、を有し、第１ベーンが第１偏心ロータに常に当接した状態で当該第１偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮する。第２シリンダは、筐体内に設けられ、第２シリンダ室と、この第２シリンダ室内に回転可能に設けられた第２偏心ロータと、この第２偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第２偏心ロータに当接および離間可能に設けられた第２ベーンと、を有し、第２ベーンが第２偏心ロータに当接した状態では当該第２偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮し、第２ベーンが第２偏心ロータから離間した状態では筐体内の冷媒を圧縮しない。吐出口は、筐体に設けられ、第１シリンダによって、あるいは、第１シリンダおよび第２シリンダによって圧縮された高圧の冷媒を吐出する。冷媒管路は、吐出口と第１シリンダおよび第２シリンダとを接続し、途中に熱交換部を有する。アキュームレータは、冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側に設けられ、熱交換部を通過した低圧の冷媒が流入する。バイパス管路は、基端部が筐体に接続されている。切替弁は、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側であってアキュームレータよりも上流側の部分に接続する第１接続状態、および、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分に接続する第２接続状態に切り替える。そして、第１接続状態では、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差によって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータから離間するとともに、筐体内の潤滑油がバイパス管路を介してアキュームレータ内に流れ込む。一方、第２接続状態では、冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分を流れる高圧の冷媒の一部がバイパス管路を介して筐体内に流れ込むことによって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータに当接するとともに、第１接続状態にてアキュームレータ内に流れ込んだ潤滑油が、第１シリンダおよび第２シリンダが発生する吸引力によって筐体内に吸引される。
【０００６】
そして、本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置は、上記のように構成された密閉型圧縮機の運転を制御するに際し、運転周波数比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較し、温度比較手段によって、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する。そして、運転経過時間比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってから経過した密閉型圧縮機の運転経過時間と所定時間とを比較し、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、切替弁制御手段によって、切替弁を第１接続状態から第２接続状態に切り替える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る空気調和機の密閉型圧縮機の構成を概略的に示すものであり、第１接続状態を示す図
【図２】第２接続状態を示す図１相当図
【図３】第１シリンダの構成を示す横断平面図
【図４】第２シリンダの構成を示す横断平面図
【図５】圧縮モードを切り替える場合の制御内容を示すフローチャート
【図６】空気調和機の構成を概略的に示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態を空気調和機の密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置に適用した一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図６に示すように、空気調和機１００は、室内機２０１と室外機３０１とを備える。室内機２０１は、当該室内機２０１の動作全般を制御するコントロールユニット２０２と、このコントロールユニット２０２に接続された受信ユニット２０３、送信ユニット２０４、駆動回路２０５などを備える。ユーザは、リモートコントローラ２０６を介して、例えば運転コースや設定温度などの各種の情報を入力可能であり、室内機２０１のコントロールユニット２０２は、リモートコントローラ２０６から入力された各種の情報を受信ユニット２０３を介して受信し、受信した情報を送信ユニット２０４および駆動回路２０５に与える。送信ユニット２０４は、与えられた情報を室外機３０１に送信する。駆動回路２０５は、与えられた情報に基づいて室内ファン２０７を駆動する。また、室内機２０１は、室内温度センサ２０８を備える。
【０００９】
室外機３０１は、当該室外機３０１の動作全般を制御するコントロールユニット３０２と、このコントロールユニット３０２に接続された受信ユニット３０３、室外温度センサ３０４、各種の駆動回路３０５〜３０９などを備える。この室外機３０１のコントロールユニット３０２は、室内機２０１から各種の情報を受信ユニット３０３を介して受信し、受信した情報を駆動回路３０５〜３０９に与える。駆動回路３０５は、密閉型圧縮機１０を駆動する。即ち、コントロールユニット３０２は、駆動回路３０５を介して密閉型圧縮機１０の運転を制御する本発明の制御装置に相当するものであり、詳しくは後述するように、密閉型圧縮機１０の運転周波数と所定周波数とを比較する本発明の運転周波数比較手段、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する本発明の温度比較手段、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってから経過した密閉型圧縮機１０の運転経過時間と所定時間とを比較する本発明の運転経過時間比較手段、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、後述する切替弁１７を第１接続状態から第２接続状態に切り替える本発明の切替弁制御手段としての機能を備える。駆動回路３０６は、四方弁３１０を駆動する。駆動回路３０７は、後述する熱交換部５１の絞り弁５１ｃを駆動する。駆動回路３０８は、後述する切替弁１７を駆動する。駆動回路３０９は、室外ファン３１１を駆動する。
【００１０】
次に、この空気調和機１００が備える密閉型圧縮機１０の構成について詳細に説明する。図１および図２に示すように、空気調和機１００の密閉型圧縮機１０は、筐体１１と、複数、この場合、第１シリンダ１２および第２シリンダ１３の２つのシリンダと、冷媒管路１４と、アキュームレータ１５と、バイパス管路１６と、切替弁１７とを備える。
筐体１１は、密閉された容器状の部材からなり、密閉型圧縮機１０の本体を構成する。この筐体１１の内部には、冷媒および潤滑油を有している。また、この筐体１１には、詳しくは後述するようにして第１シリンダ１２によって、あるいは、第１シリンダ１２および第２シリンダ１３の双方によって圧縮された高圧の冷媒を吐出する吐出口１１ａが設けられている。
【００１１】
第１シリンダ１２および第２シリンダ１３は、何れも筐体１１の内部の底部に設けられている。そのうち、第１シリンダ１２は、第１シリンダ室２１と、第１偏心ロータ２２と、第１ベーン２３と、を有する。第１シリンダ室２１は、中空の部材であり、吸引口２１ａと、吐出口２１ｂと、図３に示すベーン収容部２１ｃとを有する。この場合、吸引口２１ａおよび吐出口２１ｂは、第１シリンダ室２１の内部と外部とを連通しているが、ベーン収容部２１ｃは、内側が開放し、外側が閉塞している。第１偏心ロータ２２は、この第１シリンダ室２１内に回転可能に設けられている。この第１偏心ロータ２２は、中心から偏った位置に回転軸３１が取り付けられている。この回転軸３１は、筐体１１内に設けられた図示しない駆動部によって回転駆動される。第１ベーン２３は、第１シリンダ室２１のベーン収容部２１ｃに収容され、図３に矢印ａで示すように、第１偏心ロータ２２に対して往復動可能に設けられている。この第１ベーン２３は、例えばスプリング３２からなる付勢部材によって第１偏心ロータ２２の回転軸３１に向かって付勢されている。
【００１２】
この第１ベーン２３が第１偏心ロータ２２に当接した状態では、第１シリンダ室２１内は、当該第１ベーン２３によって２つのスペースに仕切られる。この状態で第１偏心ロータ２２が回転することにより、第１シリンダ室２１内の冷媒が圧縮され、圧縮された冷媒は、第１シリンダ室２１の吐出口２１ｂから筐体１１内に吐出される。なお、この第１シリンダ１２は、スプリング３２による付勢力によって第１ベーン２３が常に第１偏心ロータ２２に当接する構成である。そのため、第１ベーン２３は、第１偏心ロータ２２から離間しないようになっている。
【００１３】
第２シリンダ１３は、この場合、第１シリンダ１２の下部に設けられており、第２シリンダ室４１と、第２偏心ロータ４２と、第２ベーン４３と、を有する。第２シリンダ室４１は、中空の部材であり、吸引口４１ａと、吐出口４１ｂと、図４に示す背圧口４１ｃとを有する。この場合、吸引口４１ａ、吐出口４１ｂ、および、背圧口４１ｃは、何れも第２シリンダ室４１の内部と外部とを連通している。第２偏心ロータ４２は、この第２シリンダ室４１内に回転可能に設けられている。この第２偏心ロータ４２は、中心から偏った位置に、上記した第１偏心ロータ２２と共通の回転軸３１が取り付けられている。この場合、第２偏心ロータ４２は、その偏心する方向が上記した第１偏心ロータ２２が偏心する方向と異なるように取り付けられている。第２ベーン４３は、第２シリンダ室４１の背圧口４１ｃに収容され、図４に矢印ｂで示すように、第２偏心ロータ４２に対して往復動可能に設けられている。即ち、この背圧口４１ｃは、後述するようにして筐体１１内の圧力を排出する機能のほか、第２ベーン４３を収容するベーン収容部としての機能も備えている。
【００１４】
この第２ベーン４３が第２偏心ロータ４２に当接した状態では、第２シリンダ室４１内は、当該第２ベーン４３によって２つのスペースに仕切られる。この状態で第２偏心ロータ４２が回転することにより、第２シリンダ室４１内の冷媒が圧縮され、圧縮された冷媒は、第２シリンダ室４１の吐出口４１ｂから筐体１１内に吐出される。筐体１１内は、このようにして第１シリンダ１２および第２シリンダ１３の双方から吐出された冷媒の圧力によって高圧に維持される。一方、第２ベーン４３が第２偏心ロータ４２から離間した状態では、第２シリンダ室４１内は、当該第２ベーン４３によって２つのスペースに仕切られず、１つのスペースとなる。この状態で第２偏心ロータ４２が回転したとしても、その回転は空回転となり、従って、第２シリンダ室４１内の冷媒が圧縮されないようになっている。従って、このとき、筐体１１内の圧力は若干低下するようになっている。
【００１５】
冷媒管路１４は、筐体１１の吐出口１１ａと、第１シリンダ１２の吸引口２１ａおよび第２シリンダ１３の吸引口４１ａとの間を接続する。この冷媒管路１４の途中には、空気調和機１００を構成する熱交換部５１が設けられている。この熱交換部５１は、コンデンサ５１ａ、エバポレータ５１ｂ、および、これらコンデンサ５１ａとエバポレータ５１ｂとの間に設けられた絞り弁５１ｃを備える。
【００１６】
アキュームレータ１５は、密閉された容器状の部材からなり、筐体１１の側部に位置して、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも下流側に設けられている。このアキュームレータ１５には、冷媒管路１４の熱交換部５１を通過した低圧の冷媒が流入する。このアキュームレータ１５の内部には、冷媒管路１４の一部である最下流部を構成する吸入冷媒管路１４ａが延びており、この吸入冷媒管路１４ａのうちアキュームレータ１５の底部近傍の部分には、潤滑油戻し孔１４ｂが形成されている。このように構成されたアキュームレータ１５は、冷媒管路１４から流入した冷媒を気液分離し、ガス化している冷媒を吸入冷媒管路１４ａから排出する。これにより、ガス化していない冷媒は、アキュームレータ１５内に残留するようになり、冷媒が液状のまま筐体１１に吸入されてしまうことが防止されるようになっている。
【００１７】
バイパス管路１６は、冷媒管路１４とは異なる管路であり、基端部が筐体１１の側部の下部を通過して、上記した第２シリンダ１３の第２シリンダ室４１の背圧口４１ｃに接続されている。
切替弁１７は、バイパス管路１６の先端部に設けられており、上部に第１接続口１７ａを有し、下部に第２接続口１７ｂおよび第３接続口１７ｃを有する。第１接続口１７ａには、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも上流側の部分から分岐した上流側分岐冷媒管路１４ｃが接続されている。第２接続口１７ｂには、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも下流側であってアキュームレータ１５よりも上流側の部分から分岐した下流側分岐冷媒管路１４ｄが接続されている。第３接続口１７ｃには、バイパス管路１６の先端部が接続されている。
【００１８】
この切替弁１７は、図１に示す第１連通状態と図２に示す第２連通状態とに切り替えられる。第１連通状態では、第２接続口１７ｂと第３接続口１７ｃとが連通した状態となる。一方、第２連通状態では、第１接続口１７ａと第３接続口１７ｃとが連通した状態となる。第１連通状態に切り替えられた切替弁１７は、密閉型圧縮機１０の管路構成を、図１に示す第１接続状態に切り替える。この第１接続状態では、バイパス管路１６の先端部は、下流側分岐冷媒管路１４ｄを介して、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも下流側であってアキュームレータ１５よりも上流側の部分に接続する。また、第２連通状態に切り替えられた切替弁１７は、密閉型圧縮機１０の管路構成を、図２に示す第２接続状態に切り替える。この第２接続状態では、バイパス管路１６の先端部は、上流側分岐冷媒管路１４ｃを介して、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも上流側の部分に接続する。
【００１９】
以上のように構成された空気調和機１００の密閉型圧縮機１０において、室外機３０１のコントロールユニット３０２は、空気調和機１００が例えば省エネルギー運転を実行する場合には、密閉型圧縮機１０を１シリンダ運転モードで運転する。この１シリンダ運転モードは、第２シリンダ１３による冷媒の圧縮を停止し、１つの第１シリンダ１２によって冷媒を圧縮する運転モードである。この１シリンダ運転モードでは、密閉型圧縮機１０は、その管路構成を図１に示す第１接続状態に切り替える。
【００２０】
この第１接続状態では、高圧の冷媒が存在する筐体１１の内部が、第２シリンダ１３の背圧口４１ｃに接続されたバイパス管路１６を介して、低圧の冷媒が存在するアキュームレータ１５の内部に接続される。そのため、高圧の筐体１１の内部と低圧のアキュームレータ１５の内部との圧力差によって、当該筐体１１内の圧力が第２シリンダ１３の背圧口４１ｃからバイパス管路１６を介してアキュームレータ１５内に排出、つまり、排圧されるようになり、これにより、バイパス管路１６には、図１に矢印Ａで示す方向、つまり、高圧の筐体１１から低圧のアキュームレータ１５に向かう方向に吸引力が発生する。この吸引力によって、第２シリンダ１３の背圧口４１ｃに収容された第２ベーン４３がバイパス管路１６側、つまり、径方向外側に向かって吸引されるようになり、第２偏心ロータ４２から離間する。これにより、第２シリンダ１３では冷媒が圧縮されないようになり、従って、熱交換部５１での熱交換作用を抑えて省エネルギー運転が実行されるようになる。
【００２１】
しかしながら、このように密閉型圧縮機１０が１シリンダ運転モードで運転される場合、つまり、密閉型圧縮機１０が第１接続状態で運転される場合には、上記したように、バイパス管路１６に高圧の筐体１１から低圧のアキュームレータ１５に向かう方向の吸引力が発生する。そのため、この吸引力によって、筐体１１内の潤滑油もバイパス管路１６を介してアキュームレータ１５に流れ込んでしまい、筐体１１内の潤滑油が不足してしまうおそれがある。ここで、筐体１１内のシリンダ１２，１３は、その耐久性および信頼性を確保すべく、潤滑油に浸漬された状態に維持する必要がある。そのため、本実施形態は、密閉型圧縮機１０を１シリンダ運転モードで運転する場合には、所定条件の下、その管路構成を第２接続状態に切り替え、これにより、上記のようにしてアキュームレータ１５に流れ込んだ潤滑油を筐体１１内に回収するように構成されている。
【００２２】
即ち、図２に示す第２接続状態では、筐体１１の内部は、低圧のアキュームレータ１５に接続されるのではなく、バイパス管路１６および上流側分岐冷媒管路１４ｃを介して、高圧の冷媒が流れる冷媒管路１４の上流側に接続される。そのため、冷媒管路１４を流れる高圧の冷媒の一部が、図２に矢印Ｂで示す方向に流れ、上流側分岐冷媒管路１４ｃおよびバイパス管路１６を介して筐体１１内の第２シリンダ１３に流れ込むようになる。これにより、第２シリンダ１３の背圧口４１ｃに収容された第２ベーン４３が第２偏心ロータ４２側、つまり、径方向内側に押し込まれて、当該第２偏心ロータ４２に当接する。これにより、２つのシリンダ１２，１３によって筐体１１内の冷媒が圧縮されるようになる。つまり、密閉型圧縮機１０は、２シリンダ運転モードで駆動される。そして、これら２つのシリンダ１２，１３による圧縮動作に伴い、吸入冷媒管路１４ａには、図２に矢印Ｃで示す方向に吸引力が発生する。この吸引力によって、第１接続状態にてアキュームレータ１５内に流れ込んだ潤滑油が、吸入冷媒管路１４ａを介して筐体１１内に吸引されるようになり、これにより、アキュームレータ１５内の潤滑油を筐体１１内に回収することができる。
【００２３】
次に、上記構成の密閉型圧縮機１０において、１シリンダ運転モードと２シリンダ運転モードとを切り替える場合の制御内容について図５を参照しながら説明する。
即ち、室外機３０１のコントロールユニット３０２は、空気調和機１００の電源がオンされると、通常は、密閉型圧縮機１０を２シリンダ運転モードで運転する（ステップＳ１）。しかし、例えば空気調和機１００にて省エネルギー運転が設定（ステップＳ２：ＹＥＳ）されると、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の管路構成を切替弁１７によって第１接続状態に切り替え（ステップＳ３）、密閉型圧縮機１０を１シリンダ運転モードで運転する（ステップＳ４）。
【００２４】
空気調和機１００は、室内機２０１が設置された室内の温度を検出する図６に示す室内温度センサ２０８、および、室外の温度を検出する図６に示す室外温度センサ３０４を備えており、冷房運転時は、室外温度センサ３０４によって室外温度を検知し、この室外温度センサ３０４が検出する室外の温度と空気調和機１００に設定された設定温度とを比較し、また、暖房運転時は、室内温度センサ２０８によって室内の温度を検知し、この室内温度センサ２０８が検出する室内の温度と空気調和機１００に設定された設定温度とを比較し、それぞれの運転時において、その比較結果に基づいて密閉型圧縮機１０の運転周波数を調整しながら運転する。
【００２５】
そして、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の１シリンダ運転モードによる運転を開始した場合には、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈ以上となったか否か（ステップＳ５）を判断する。このステップＳ５の処理が、本発明の運転周波数比較手段に相当する。なお、この所定周波数Ｈは、冷房運転時では例えば１０．８Ｈｚに設定され、暖房運転時では例えば１８．０Ｈｚに設定される。
【００２６】
また、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の１シリンダ運転モードによる運転を開始した場合には、冷房運転時では室外の雰囲気温度が所定温度Ｔｃ以上となったか否か、暖房運転時では室内の雰囲気温度が所定温度Ｔｈ以上となったか否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６の処理が、本発明の温度比較手段に相当する。なお、この冷房運転時における所定温度Ｔｃは例えば３２℃に設定され、暖房運転時における所定温度Ｔｈは例えば２０℃に設定される。そして、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈ以上（ステップＳ５：ＹＥＳ）となり、且つ、冷房運転時にて室外の雰囲気温度が所定温度Ｔｃ以上、あるいは、暖房運転時にて室内の雰囲気温度が所定温度Ｔｈ以上（ステップＳ６：ＹＥＳ）となった場合には、図示しないタイマーによるカウントを開始し、そのカウント値、つまり、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈ以上となり、且つ、冷房運転時にて室外の温度が所定温度Ｔｃ以上、あるいは、暖房運転時にて室内の温度が所定温度Ｔｈ以上となってから経過した密閉型圧縮機１０の運転経過時間が所定時間Ｃ以上となったか否か（ステップＳ７）を判断する。このステップＳ７の処理が、本発明の運転経過時間比較手段に相当する。なお、この所定時間Ｃは例えば６０分に設定される。
【００２７】
コントロールユニット３０２は、タイマーによるカウント値が所定時間Ｃ以上となる前（ステップＳ７：ＮＯ）に、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈよりも小さくなった場合（ステップＳ５：ＮＯ）、あるいは、冷房運転時にて室外の温度が所定温度Ｔｃよりも低くなった場合、または、暖房運転時にて室内の温度が所定温度Ｔｈよりも低くなった場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、タイマーによるカウント値をリセット（ステップＳ８）して、１シリンダ運転モードを継続する（ステップＳ４）。一方、コントロールユニット３０２は、タイマーによるカウント値が所定時間Ｃ以上となった場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、密閉型圧縮機１０の管路構成を切替弁１７によって第１接続状態から第２接続状態に切り替え（ステップＳ９）、密閉型圧縮機１０を２シリンダ運転モードで運転する（ステップＳ１０）。このステップＳ９の処理が、本発明の切替弁制御手段に相当する。コントロールユニット３０２は、以上の制御を空気調和機１００の電源がオフされるまで繰り返し実行する。
【００２８】
以上に説明した一実施形態に係る密閉型圧縮機の制御装置は、次のように構成された密閉型圧縮機を制御するものである。即ち、密閉型圧縮機は、筐体と、第１シリンダと、第２シリンダと、吐出口と、冷媒管路と、アキュームレータと、バイパス管路と、切替弁と、を備える。筐体は、内部に冷媒および潤滑油を有する。第１シリンダは、筐体内に設けられ、第１シリンダ室と、この第１シリンダ室内に回転可能に設けられた第１偏心ロータと、この第１偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第１偏心ロータに常に当接する第１ベーンと、を有し、第１ベーンが第１偏心ロータに常に当接した状態で当該第１偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮する。第２シリンダは、筐体内に設けられ、第２シリンダ室と、この第２シリンダ室内に回転可能に設けられた第２偏心ロータと、この第２偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第２偏心ロータに当接および離間可能に設けられた第２ベーンと、を有し、第２ベーンが第２偏心ロータに当接した状態では当該第２偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮し、第２ベーンが第２偏心ロータから離間した状態では筐体内の冷媒を圧縮しない。吐出口は、筐体に設けられ、第１シリンダによって、あるいは、第１シリンダおよび第２シリンダによって圧縮された高圧の冷媒を吐出する。冷媒管路は、吐出口と第１シリンダおよび第２シリンダとを接続し、途中に熱交換部を有する。アキュームレータは、冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側に設けられ、熱交換部を通過した低圧の冷媒が流入する。バイパス管路は、基端部が筐体に接続されている。切替弁は、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側であってアキュームレータよりも上流側の部分に接続する第１接続状態、および、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分に接続する第２接続状態に切り替える。そして、第１接続状態では、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差によって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータから離間するとともに、筐体内の潤滑油がバイパス管路を介してアキュームレータ内に流れ込む。一方、第２接続状態では、冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分を流れる高圧の冷媒の一部がバイパス管路を介して筐体内に流れ込むことによって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータに当接するとともに、第１接続状態にてアキュームレータ内に流れ込んだ潤滑油が、第１シリンダおよび第２シリンダが発生する吸引力によって筐体内に吸引される。
【００２９】
そして、本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置は、上記のように構成された密閉型圧縮機の運転を制御するに際し、運転周波数比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較し、温度比較手段によって、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する。そして、運転経過時間比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってから経過した密閉型圧縮機の運転経過時間と所定時間とを比較し、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、切替弁制御手段によって、切替弁を第１接続状態から第２接続状態に切り替える。
【００３０】
本実施形態の密閉型圧縮機１０の構成は、第２シリンダの第２偏心ロータに第２ベーンが当接した状態と第２偏心ロータから第２ベーンが離間した状態とを、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差を利用して切り替える構成、つまり、筐体からアキュームレータへの背圧を利用して切り替える新規な構成である。そして、本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置によれば、その密閉型圧縮機の新規な構成に伴う不具合、即ち、筐体からアキュームレータへの背圧に伴い筐体内の潤滑油もアキュームレータに流れ込み、筐体内の潤滑油が不足してしまうという不具合を解消した制御を行うことができる。
【００３１】
なお、本実施形態は、２つ以上のシリンダを備える密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置にも適用することができる。その場合、密閉型圧縮機は、少なくとも何れか１つのシリンダのベーンを、筐体からアキュームレータへの背圧を利用して往復動させるように構成すればよい。
１シリンダ運転モードと２シリンダ運転モードとの切り替え制御において、所定周波数Ｈ、所定温度Ｔｃ、所定温度Ｔｈ、および、所定時間Ｃは、適宜の値を設定することができる。
本実施形態の制御装置を室内機側の制御装置で構成し、室外機側に備えられる密閉型圧縮機の運転を遠隔で制御するように構成してもよい。
２シリンダ運転モードと１シリンダ運転モードとを切り替える条件は、空気調和機にて省エネルギー運転が設定された場合に限られるものではなく、種々の条件を設定することができる。
【００３２】
本実施形態は、空気調和機の密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置に限らず、その他の密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置にも適用することができる。
本実施形態は、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。この新規な実施形態は、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】
【００３３】
図面中、１０は空気調和機の密閉型圧縮機、１１は筐体、１１ａは吐出口、１２は第１シリンダ、１３は第２シリンダ、１４は冷媒管路、１５はアキュームレータ、１６はバイパス管路、１７は切替弁、２１は第１シリンダ室、２２は第１偏心ロータ、２３は第１ベーン、４１は第２シリンダ室、４２は第２偏心ロータ、４３は第２ベーン、５１は熱交換部、１００は空気調和機、３０２はコントロールユニット（制御装置）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、密閉型圧縮機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されている空気調和機の密閉型圧縮機は、筐体内の冷媒を圧縮可能なシリンダを２つ備えた密閉型圧縮機である。このような密閉型圧縮機では、例えば通常の運転時には、２つのシリンダによって冷媒を圧縮する制御を行い、例えば省エネルギー運転時には、１つのシリンダによって冷媒を圧縮する制御、つまり、一方のシリンダでは冷媒の圧縮を停止する制御を行っている。
ここで、シリンダは、回転する偏心ロータにベーンが当接した状態では冷媒を圧縮し、一方、回転する偏心ロータからベーンが離間した状態では冷媒を圧縮しないように構成されている。従って、２つのシリンダによって冷媒を圧縮する運転と１つのシリンダによって冷媒を圧縮する運転との切り替えは、偏心ロータにベーンが当接した状態と偏心ロータからベーンが離間した状態とを切り替えることにより実現されている。そして、この種の密閉型圧縮機では、偏心ロータにベーンが当接した状態と偏心ロータからベーンが離間した状態とを切り替えるための新規な構成が求められており、また、新規な構成を採用したとしても、その密閉型圧縮機を不具合を伴うことなく制御することができる制御装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４８５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、偏心ロータにベーンが当接した状態と偏心ロータからベーンが離間した状態とを切り替えるための新規な構成を備えた密閉型圧縮機の運転を制御するに際し、その密閉型圧縮機の新規な構成に伴う不具合を解消した制御を行うことができる密閉型圧縮機の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置は、次のように構成された密閉型圧縮機を制御するものである。即ち、密閉型圧縮機は、筐体と、第１シリンダと、第２シリンダと、吐出口と、冷媒管路と、アキュームレータと、バイパス管路と、切替弁と、を備える。筐体は、内部に冷媒および潤滑油を有する。第１シリンダは、筐体内に設けられ、第１シリンダ室と、この第１シリンダ室内に回転可能に設けられた第１偏心ロータと、この第１偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第１偏心ロータに常に当接する第１ベーンと、を有し、第１ベーンが第１偏心ロータに常に当接した状態で当該第１偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮する。第２シリンダは、筐体内に設けられ、第２シリンダ室と、この第２シリンダ室内に回転可能に設けられた第２偏心ロータと、この第２偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第２偏心ロータに当接および離間可能に設けられた第２ベーンと、を有し、第２ベーンが第２偏心ロータに当接した状態では当該第２偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮し、第２ベーンが第２偏心ロータから離間した状態では筐体内の冷媒を圧縮しない。吐出口は、筐体に設けられ、第１シリンダによって、あるいは、第１シリンダおよび第２シリンダによって圧縮された高圧の冷媒を吐出する。冷媒管路は、吐出口と第１シリンダおよび第２シリンダとを接続し、途中に熱交換部を有する。アキュームレータは、冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側に設けられ、熱交換部を通過した低圧の冷媒が流入する。バイパス管路は、基端部が筐体に接続されている。切替弁は、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側であってアキュームレータよりも上流側の部分に接続する第１接続状態、および、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分に接続する第２接続状態に切り替える。そして、第１接続状態では、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差によって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータから離間するとともに、筐体内の潤滑油がバイパス管路を介してアキュームレータ内に流れ込む。一方、第２接続状態では、冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分を流れる高圧の冷媒の一部がバイパス管路を介して筐体内に流れ込むことによって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータに当接するとともに、第１接続状態にてアキュームレータ内に流れ込んだ潤滑油が、第１シリンダおよび第２シリンダが発生する吸引力によって筐体内に吸引される。
【０００６】
そして、本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置は、上記のように構成された密閉型圧縮機の運転を制御するに際し、運転周波数比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較し、温度比較手段によって、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する。そして、運転経過時間比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってから経過した密閉型圧縮機の運転経過時間と所定時間とを比較し、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、切替弁制御手段によって、切替弁を第１接続状態から第２接続状態に切り替える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る空気調和機の密閉型圧縮機の構成を概略的に示すものであり、第１接続状態を示す図
【図２】第２接続状態を示す図１相当図
【図３】第１シリンダの構成を示す横断平面図
【図４】第２シリンダの構成を示す横断平面図
【図５】圧縮モードを切り替える場合の制御内容を示すフローチャート
【図６】空気調和機の構成を概略的に示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態を空気調和機の密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置に適用した一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図６に示すように、空気調和機１００は、室内機２０１と室外機３０１とを備える。室内機２０１は、当該室内機２０１の動作全般を制御するコントロールユニット２０２と、このコントロールユニット２０２に接続された受信ユニット２０３、送信ユニット２０４、駆動回路２０５などを備える。ユーザは、リモートコントローラ２０６を介して、例えば運転コースや設定温度などの各種の情報を入力可能であり、室内機２０１のコントロールユニット２０２は、リモートコントローラ２０６から入力された各種の情報を受信ユニット２０３を介して受信し、受信した情報を送信ユニット２０４および駆動回路２０５に与える。送信ユニット２０４は、与えられた情報を室外機３０１に送信する。駆動回路２０５は、与えられた情報に基づいて室内ファン２０７を駆動する。また、室内機２０１は、室内温度センサ２０８を備える。
【０００９】
室外機３０１は、当該室外機３０１の動作全般を制御するコントロールユニット３０２と、このコントロールユニット３０２に接続された受信ユニット３０３、室外温度センサ３０４、各種の駆動回路３０５〜３０９などを備える。この室外機３０１のコントロールユニット３０２は、室内機２０１から各種の情報を受信ユニット３０３を介して受信し、受信した情報を駆動回路３０５〜３０９に与える。駆動回路３０５は、密閉型圧縮機１０を駆動する。即ち、コントロールユニット３０２は、駆動回路３０５を介して密閉型圧縮機１０の運転を制御する本発明の制御装置に相当するものであり、詳しくは後述するように、密閉型圧縮機１０の運転周波数と所定周波数とを比較する本発明の運転周波数比較手段、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する本発明の温度比較手段、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってから経過した密閉型圧縮機１０の運転経過時間と所定時間とを比較する本発明の運転経過時間比較手段、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、後述する切替弁１７を第１接続状態から第２接続状態に切り替える本発明の切替弁制御手段としての機能を備える。駆動回路３０６は、四方弁３１０を駆動する。駆動回路３０７は、後述する熱交換部５１の絞り弁５１ｃを駆動する。駆動回路３０８は、後述する切替弁１７を駆動する。駆動回路３０９は、室外ファン３１１を駆動する。
【００１０】
次に、この空気調和機１００が備える密閉型圧縮機１０の構成について詳細に説明する。図１および図２に示すように、空気調和機１００の密閉型圧縮機１０は、筐体１１と、複数、この場合、第１シリンダ１２および第２シリンダ１３の２つのシリンダと、冷媒管路１４と、アキュームレータ１５と、バイパス管路１６と、切替弁１７とを備える。
筐体１１は、密閉された容器状の部材からなり、密閉型圧縮機１０の本体を構成する。この筐体１１の内部には、冷媒および潤滑油を有している。また、この筐体１１には、詳しくは後述するようにして第１シリンダ１２によって、あるいは、第１シリンダ１２および第２シリンダ１３の双方によって圧縮された高圧の冷媒を吐出する吐出口１１ａが設けられている。
【００１１】
第１シリンダ１２および第２シリンダ１３は、何れも筐体１１の内部の底部に設けられている。そのうち、第１シリンダ１２は、第１シリンダ室２１と、第１偏心ロータ２２と、第１ベーン２３と、を有する。第１シリンダ室２１は、中空の部材であり、吸引口２１ａと、吐出口２１ｂと、図３に示すベーン収容部２１ｃとを有する。この場合、吸引口２１ａおよび吐出口２１ｂは、第１シリンダ室２１の内部と外部とを連通しているが、ベーン収容部２１ｃは、内側が開放し、外側が閉塞している。第１偏心ロータ２２は、この第１シリンダ室２１内に回転可能に設けられている。この第１偏心ロータ２２は、中心から偏った位置に回転軸３１が取り付けられている。この回転軸３１は、筐体１１内に設けられた図示しない駆動部によって回転駆動される。第１ベーン２３は、第１シリンダ室２１のベーン収容部２１ｃに収容され、図３に矢印ａで示すように、第１偏心ロータ２２に対して往復動可能に設けられている。この第１ベーン２３は、例えばスプリング３２からなる付勢部材によって第１偏心ロータ２２の回転軸３１に向かって付勢されている。
【００１２】
この第１ベーン２３が第１偏心ロータ２２に当接した状態では、第１シリンダ室２１内は、当該第１ベーン２３によって２つのスペースに仕切られる。この状態で第１偏心ロータ２２が回転することにより、第１シリンダ室２１内の冷媒が圧縮され、圧縮された冷媒は、第１シリンダ室２１の吐出口２１ｂから筐体１１内に吐出される。なお、この第１シリンダ１２は、スプリング３２による付勢力によって第１ベーン２３が常に第１偏心ロータ２２に当接する構成である。そのため、第１ベーン２３は、第１偏心ロータ２２から離間しないようになっている。
【００１３】
第２シリンダ１３は、この場合、第１シリンダ１２の下部に設けられており、第２シリンダ室４１と、第２偏心ロータ４２と、第２ベーン４３と、を有する。第２シリンダ室４１は、中空の部材であり、吸引口４１ａと、吐出口４１ｂと、図４に示す背圧口４１ｃとを有する。この場合、吸引口４１ａ、吐出口４１ｂ、および、背圧口４１ｃは、何れも第２シリンダ室４１の内部と外部とを連通している。第２偏心ロータ４２は、この第２シリンダ室４１内に回転可能に設けられている。この第２偏心ロータ４２は、中心から偏った位置に、上記した第１偏心ロータ２２と共通の回転軸３１が取り付けられている。この場合、第２偏心ロータ４２は、その偏心する方向が上記した第１偏心ロータ２２が偏心する方向と異なるように取り付けられている。第２ベーン４３は、第２シリンダ室４１の背圧口４１ｃに収容され、図４に矢印ｂで示すように、第２偏心ロータ４２に対して往復動可能に設けられている。即ち、この背圧口４１ｃは、後述するようにして筐体１１内の圧力を排出する機能のほか、第２ベーン４３を収容するベーン収容部としての機能も備えている。
【００１４】
この第２ベーン４３が第２偏心ロータ４２に当接した状態では、第２シリンダ室４１内は、当該第２ベーン４３によって２つのスペースに仕切られる。この状態で第２偏心ロータ４２が回転することにより、第２シリンダ室４１内の冷媒が圧縮され、圧縮された冷媒は、第２シリンダ室４１の吐出口４１ｂから筐体１１内に吐出される。筐体１１内は、このようにして第１シリンダ１２および第２シリンダ１３の双方から吐出された冷媒の圧力によって高圧に維持される。一方、第２ベーン４３が第２偏心ロータ４２から離間した状態では、第２シリンダ室４１内は、当該第２ベーン４３によって２つのスペースに仕切られず、１つのスペースとなる。この状態で第２偏心ロータ４２が回転したとしても、その回転は空回転となり、従って、第２シリンダ室４１内の冷媒が圧縮されないようになっている。従って、このとき、筐体１１内の圧力は若干低下するようになっている。
【００１５】
冷媒管路１４は、筐体１１の吐出口１１ａと、第１シリンダ１２の吸引口２１ａおよび第２シリンダ１３の吸引口４１ａとの間を接続する。この冷媒管路１４の途中には、空気調和機１００を構成する熱交換部５１が設けられている。この熱交換部５１は、コンデンサ５１ａ、エバポレータ５１ｂ、および、これらコンデンサ５１ａとエバポレータ５１ｂとの間に設けられた絞り弁５１ｃを備える。
【００１６】
アキュームレータ１５は、密閉された容器状の部材からなり、筐体１１の側部に位置して、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも下流側に設けられている。このアキュームレータ１５には、冷媒管路１４の熱交換部５１を通過した低圧の冷媒が流入する。このアキュームレータ１５の内部には、冷媒管路１４の一部である最下流部を構成する吸入冷媒管路１４ａが延びており、この吸入冷媒管路１４ａのうちアキュームレータ１５の底部近傍の部分には、潤滑油戻し孔１４ｂが形成されている。このように構成されたアキュームレータ１５は、冷媒管路１４から流入した冷媒を気液分離し、ガス化している冷媒を吸入冷媒管路１４ａから排出する。これにより、ガス化していない冷媒は、アキュームレータ１５内に残留するようになり、冷媒が液状のまま筐体１１に吸入されてしまうことが防止されるようになっている。
【００１７】
バイパス管路１６は、冷媒管路１４とは異なる管路であり、基端部が筐体１１の側部の下部を通過して、上記した第２シリンダ１３の第２シリンダ室４１の背圧口４１ｃに接続されている。
切替弁１７は、バイパス管路１６の先端部に設けられており、上部に第１接続口１７ａを有し、下部に第２接続口１７ｂおよび第３接続口１７ｃを有する。第１接続口１７ａには、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも上流側の部分から分岐した上流側分岐冷媒管路１４ｃが接続されている。第２接続口１７ｂには、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも下流側であってアキュームレータ１５よりも上流側の部分から分岐した下流側分岐冷媒管路１４ｄが接続されている。第３接続口１７ｃには、バイパス管路１６の先端部が接続されている。
【００１８】
この切替弁１７は、図１に示す第１連通状態と図２に示す第２連通状態とに切り替えられる。第１連通状態では、第２接続口１７ｂと第３接続口１７ｃとが連通した状態となる。一方、第２連通状態では、第１接続口１７ａと第３接続口１７ｃとが連通した状態となる。第１連通状態に切り替えられた切替弁１７は、密閉型圧縮機１０の管路構成を、図１に示す第１接続状態に切り替える。この第１接続状態では、バイパス管路１６の先端部は、下流側分岐冷媒管路１４ｄを介して、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも下流側であってアキュームレータ１５よりも上流側の部分に接続する。また、第２連通状態に切り替えられた切替弁１７は、密閉型圧縮機１０の管路構成を、図２に示す第２接続状態に切り替える。この第２接続状態では、バイパス管路１６の先端部は、上流側分岐冷媒管路１４ｃを介して、冷媒管路１４のうち熱交換部５１よりも上流側の部分に接続する。
【００１９】
以上のように構成された空気調和機１００の密閉型圧縮機１０において、室外機３０１のコントロールユニット３０２は、空気調和機１００が例えば省エネルギー運転を実行する場合には、密閉型圧縮機１０を１シリンダ運転モードで運転する。この１シリンダ運転モードは、第２シリンダ１３による冷媒の圧縮を停止し、１つの第１シリンダ１２によって冷媒を圧縮する運転モードである。この１シリンダ運転モードでは、密閉型圧縮機１０は、その管路構成を図１に示す第１接続状態に切り替える。
【００２０】
この第１接続状態では、高圧の冷媒が存在する筐体１１の内部が、第２シリンダ１３の背圧口４１ｃに接続されたバイパス管路１６を介して、低圧の冷媒が存在するアキュームレータ１５の内部に接続される。そのため、高圧の筐体１１の内部と低圧のアキュームレータ１５の内部との圧力差によって、当該筐体１１内の圧力が第２シリンダ１３の背圧口４１ｃからバイパス管路１６を介してアキュームレータ１５内に排出、つまり、排圧されるようになり、これにより、バイパス管路１６には、図１に矢印Ａで示す方向、つまり、高圧の筐体１１から低圧のアキュームレータ１５に向かう方向に吸引力が発生する。この吸引力によって、第２シリンダ１３の背圧口４１ｃに収容された第２ベーン４３がバイパス管路１６側、つまり、径方向外側に向かって吸引されるようになり、第２偏心ロータ４２から離間する。これにより、第２シリンダ１３では冷媒が圧縮されないようになり、従って、熱交換部５１での熱交換作用を抑えて省エネルギー運転が実行されるようになる。
【００２１】
しかしながら、このように密閉型圧縮機１０が１シリンダ運転モードで運転される場合、つまり、密閉型圧縮機１０が第１接続状態で運転される場合には、上記したように、バイパス管路１６に高圧の筐体１１から低圧のアキュームレータ１５に向かう方向の吸引力が発生する。そのため、この吸引力によって、筐体１１内の潤滑油もバイパス管路１６を介してアキュームレータ１５に流れ込んでしまい、筐体１１内の潤滑油が不足してしまうおそれがある。ここで、筐体１１内のシリンダ１２，１３は、その耐久性および信頼性を確保すべく、潤滑油に浸漬された状態に維持する必要がある。そのため、本実施形態は、密閉型圧縮機１０を１シリンダ運転モードで運転する場合には、所定条件の下、その管路構成を第２接続状態に切り替え、これにより、上記のようにしてアキュームレータ１５に流れ込んだ潤滑油を筐体１１内に回収するように構成されている。
【００２２】
即ち、図２に示す第２接続状態では、筐体１１の内部は、低圧のアキュームレータ１５に接続されるのではなく、バイパス管路１６および上流側分岐冷媒管路１４ｃを介して、高圧の冷媒が流れる冷媒管路１４の上流側に接続される。そのため、冷媒管路１４を流れる高圧の冷媒の一部が、図２に矢印Ｂで示す方向に流れ、上流側分岐冷媒管路１４ｃおよびバイパス管路１６を介して筐体１１内の第２シリンダ１３に流れ込むようになる。これにより、第２シリンダ１３の背圧口４１ｃに収容された第２ベーン４３が第２偏心ロータ４２側、つまり、径方向内側に押し込まれて、当該第２偏心ロータ４２に当接する。これにより、２つのシリンダ１２，１３によって筐体１１内の冷媒が圧縮されるようになる。つまり、密閉型圧縮機１０は、２シリンダ運転モードで駆動される。そして、これら２つのシリンダ１２，１３による圧縮動作に伴い、吸入冷媒管路１４ａには、図２に矢印Ｃで示す方向に吸引力が発生する。この吸引力によって、第１接続状態にてアキュームレータ１５内に流れ込んだ潤滑油が、吸入冷媒管路１４ａを介して筐体１１内に吸引されるようになり、これにより、アキュームレータ１５内の潤滑油を筐体１１内に回収することができる。
【００２３】
次に、上記構成の密閉型圧縮機１０において、１シリンダ運転モードと２シリンダ運転モードとを切り替える場合の制御内容について図５を参照しながら説明する。
即ち、室外機３０１のコントロールユニット３０２は、空気調和機１００の電源がオンされると、通常は、密閉型圧縮機１０を２シリンダ運転モードで運転する（ステップＳ１）。しかし、例えば空気調和機１００にて省エネルギー運転が設定（ステップＳ２：ＹＥＳ）されると、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の管路構成を切替弁１７によって第１接続状態に切り替え（ステップＳ３）、密閉型圧縮機１０を１シリンダ運転モードで運転する（ステップＳ４）。
【００２４】
空気調和機１００は、室内機２０１が設置された室内の温度を検出する図６に示す室内温度センサ２０８、および、室外の温度を検出する図６に示す室外温度センサ３０４を備えており、冷房運転時は、室外温度センサ３０４によって室外温度を検知し、この室外温度センサ３０４が検出する室外の温度と空気調和機１００に設定された設定温度とを比較し、また、暖房運転時は、室内温度センサ２０８によって室内の温度を検知し、この室内温度センサ２０８が検出する室内の温度と空気調和機１００に設定された設定温度とを比較し、それぞれの運転時において、その比較結果に基づいて密閉型圧縮機１０の運転周波数を調整しながら運転する。
【００２５】
そして、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の１シリンダ運転モードによる運転を開始した場合には、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈ以上となったか否か（ステップＳ５）を判断する。このステップＳ５の処理が、本発明の運転周波数比較手段に相当する。なお、この所定周波数Ｈは、冷房運転時では例えば１０．８Ｈｚに設定され、暖房運転時では例えば１８．０Ｈｚに設定される。
【００２６】
また、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の１シリンダ運転モードによる運転を開始した場合には、冷房運転時では室外の雰囲気温度が所定温度Ｔｃ以上となったか否か、暖房運転時では室内の雰囲気温度が所定温度Ｔｈ以上となったか否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６の処理が、本発明の温度比較手段に相当する。なお、この冷房運転時における所定温度Ｔｃは例えば３２℃に設定され、暖房運転時における所定温度Ｔｈは例えば２０℃に設定される。そして、コントロールユニット３０２は、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈ以上（ステップＳ５：ＹＥＳ）となり、且つ、冷房運転時にて室外の雰囲気温度が所定温度Ｔｃ以上、あるいは、暖房運転時にて室内の雰囲気温度が所定温度Ｔｈ以上（ステップＳ６：ＹＥＳ）となった場合には、図示しないタイマーによるカウントを開始し、そのカウント値、つまり、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈ以上となり、且つ、冷房運転時にて室外の温度が所定温度Ｔｃ以上、あるいは、暖房運転時にて室内の温度が所定温度Ｔｈ以上となってから経過した密閉型圧縮機１０の運転経過時間が所定時間Ｃ以上となったか否か（ステップＳ７）を判断する。このステップＳ７の処理が、本発明の運転経過時間比較手段に相当する。なお、この所定時間Ｃは例えば６０分に設定される。
【００２７】
コントロールユニット３０２は、タイマーによるカウント値が所定時間Ｃ以上となる前（ステップＳ７：ＮＯ）に、密閉型圧縮機１０の運転周波数が所定周波数Ｈよりも小さくなった場合（ステップＳ５：ＮＯ）、あるいは、冷房運転時にて室外の温度が所定温度Ｔｃよりも低くなった場合、または、暖房運転時にて室内の温度が所定温度Ｔｈよりも低くなった場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、タイマーによるカウント値をリセット（ステップＳ８）して、１シリンダ運転モードを継続する（ステップＳ４）。一方、コントロールユニット３０２は、タイマーによるカウント値が所定時間Ｃ以上となった場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、密閉型圧縮機１０の管路構成を切替弁１７によって第１接続状態から第２接続状態に切り替え（ステップＳ９）、密閉型圧縮機１０を２シリンダ運転モードで運転する（ステップＳ１０）。このステップＳ９の処理が、本発明の切替弁制御手段に相当する。コントロールユニット３０２は、以上の制御を空気調和機１００の電源がオフされるまで繰り返し実行する。
【００２８】
以上に説明した一実施形態に係る密閉型圧縮機の制御装置は、次のように構成された密閉型圧縮機を制御するものである。即ち、密閉型圧縮機は、筐体と、第１シリンダと、第２シリンダと、吐出口と、冷媒管路と、アキュームレータと、バイパス管路と、切替弁と、を備える。筐体は、内部に冷媒および潤滑油を有する。第１シリンダは、筐体内に設けられ、第１シリンダ室と、この第１シリンダ室内に回転可能に設けられた第１偏心ロータと、この第１偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第１偏心ロータに常に当接する第１ベーンと、を有し、第１ベーンが第１偏心ロータに常に当接した状態で当該第１偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮する。第２シリンダは、筐体内に設けられ、第２シリンダ室と、この第２シリンダ室内に回転可能に設けられた第２偏心ロータと、この第２偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第２偏心ロータに当接および離間可能に設けられた第２ベーンと、を有し、第２ベーンが第２偏心ロータに当接した状態では当該第２偏心ロータが回転することにより筐体内の冷媒を圧縮し、第２ベーンが第２偏心ロータから離間した状態では筐体内の冷媒を圧縮しない。吐出口は、筐体に設けられ、第１シリンダによって、あるいは、第１シリンダおよび第２シリンダによって圧縮された高圧の冷媒を吐出する。冷媒管路は、吐出口と第１シリンダおよび第２シリンダとを接続し、途中に熱交換部を有する。アキュームレータは、冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側に設けられ、熱交換部を通過した低圧の冷媒が流入する。バイパス管路は、基端部が筐体に接続されている。切替弁は、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも下流側であってアキュームレータよりも上流側の部分に接続する第１接続状態、および、バイパス管路の先端部を冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分に接続する第２接続状態に切り替える。そして、第１接続状態では、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差によって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータから離間するとともに、筐体内の潤滑油がバイパス管路を介してアキュームレータ内に流れ込む。一方、第２接続状態では、冷媒管路のうち熱交換部よりも上流側の部分を流れる高圧の冷媒の一部がバイパス管路を介して筐体内に流れ込むことによって、第２シリンダの第２ベーンが第２偏心ロータに当接するとともに、第１接続状態にてアキュームレータ内に流れ込んだ潤滑油が、第１シリンダおよび第２シリンダが発生する吸引力によって筐体内に吸引される。
【００２９】
そして、本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置は、上記のように構成された密閉型圧縮機の運転を制御するに際し、運転周波数比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較し、温度比較手段によって、室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する。そして、運転経過時間比較手段によって、密閉型圧縮機の運転周波数が所定周波数以上となり、且つ、雰囲気温度が所定温度以上となってから経過した密閉型圧縮機の運転経過時間と所定時間とを比較し、運転経過時間が所定時間以上となった場合に、切替弁制御手段によって、切替弁を第１接続状態から第２接続状態に切り替える。
【００３０】
本実施形態の密閉型圧縮機１０の構成は、第２シリンダの第２偏心ロータに第２ベーンが当接した状態と第２偏心ロータから第２ベーンが離間した状態とを、筐体内の圧力とアキュームレータ内の圧力との圧力差を利用して切り替える構成、つまり、筐体からアキュームレータへの背圧を利用して切り替える新規な構成である。そして、本実施形態の密閉型圧縮機の制御装置によれば、その密閉型圧縮機の新規な構成に伴う不具合、即ち、筐体からアキュームレータへの背圧に伴い筐体内の潤滑油もアキュームレータに流れ込み、筐体内の潤滑油が不足してしまうという不具合を解消した制御を行うことができる。
【００３１】
なお、本実施形態は、２つ以上のシリンダを備える密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置にも適用することができる。その場合、密閉型圧縮機は、少なくとも何れか１つのシリンダのベーンを、筐体からアキュームレータへの背圧を利用して往復動させるように構成すればよい。
１シリンダ運転モードと２シリンダ運転モードとの切り替え制御において、所定周波数Ｈ、所定温度Ｔｃ、所定温度Ｔｈ、および、所定時間Ｃは、適宜の値を設定することができる。
本実施形態の制御装置を室内機側の制御装置で構成し、室外機側に備えられる密閉型圧縮機の運転を遠隔で制御するように構成してもよい。
２シリンダ運転モードと１シリンダ運転モードとを切り替える条件は、空気調和機にて省エネルギー運転が設定された場合に限られるものではなく、種々の条件を設定することができる。
【００３２】
本実施形態は、空気調和機の密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置に限らず、その他の密閉型圧縮機の運転を制御する制御装置にも適用することができる。
本実施形態は、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。この新規な実施形態は、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】
【００３３】
図面中、１０は空気調和機の密閉型圧縮機、１１は筐体、１１ａは吐出口、１２は第１シリンダ、１３は第２シリンダ、１４は冷媒管路、１５はアキュームレータ、１６はバイパス管路、１７は切替弁、２１は第１シリンダ室、２２は第１偏心ロータ、２３は第１ベーン、４１は第２シリンダ室、４２は第２偏心ロータ、４３は第２ベーン、５１は熱交換部、１００は空気調和機、３０２はコントロールユニット（制御装置）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒および潤滑油を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、第１シリンダ室と、この第１シリンダ室内に回転可能に設けられた第１偏心ロータと、この第１偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第１偏心ロータに常に当接する第１ベーンと、を有し、前記第１ベーンが前記第１偏心ロータに常に当接した状態で当該第１偏心ロータが回転することにより前記筐体内の前記冷媒を圧縮する第１シリンダと、
前記筐体内に設けられ、第２シリンダ室と、この第２シリンダ室内に回転可能に設けられた第２偏心ロータと、この第２偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第２偏心ロータに当接および離間可能に設けられた第２ベーンと、を有し、前記第２ベーンが前記第２偏心ロータに当接した状態では当該第２偏心ロータが回転することにより前記筐体内の前記冷媒を圧縮し、前記第２ベーンが前記第２偏心ロータから離間した状態では前記筐体内の前記冷媒を圧縮しない第２シリンダと、
前記筐体に設けられ、前記第１シリンダによって、あるいは、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダによって圧縮された高圧の前記冷媒を吐出する吐出口と、
前記吐出口と前記第１シリンダおよび前記第２シリンダとを接続し、途中に熱交換部を有する冷媒管路と、
前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも下流側に設けられ、前記熱交換部を通過した低圧の前記冷媒が流入するアキュームレータと、
基端部が前記筐体に接続されたバイパス管路と、
前記バイパス管路の先端部を前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも下流側であって前記アキュームレータよりも上流側の部分に接続する第１接続状態、および、前記バイパス管路の先端部を前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも上流側の部分に接続する第２接続状態に切り替える切替弁と、
を備え、
前記第１接続状態では、前記筐体内の圧力と前記アキュームレータ内の圧力との圧力差によって、前記第２シリンダの前記第２ベーンが前記第２偏心ロータから離間するとともに、前記筐体内の前記潤滑油が前記バイパス管路を介して前記アキュームレータ内に流れ込み、
前記第２接続状態では、前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも上流側の部分を流れる高圧の前記冷媒の一部が前記バイパス管路を介して前記筐体内に流れ込むことによって、前記第２シリンダの前記第２ベーンが前記第２偏心ロータに当接するとともに、前記第１接続状態にて前記アキュームレータ内に流れ込んだ前記潤滑油が、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが発生する吸引力によって前記筐体内に吸引されるように構成した空気調和機の密閉型圧縮機を制御する制御装置であって、
前記密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較する運転周波数比較手段と、
室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する温度比較手段と、
前記密閉型圧縮機の運転周波数が前記所定周波数以上となり、且つ、前記雰囲気温度が前記所定温度以上となってから経過した前記密閉型圧縮機の運転経過時間と所定時間とを比較する運転経過時間比較手段と、
前記運転経過時間が前記所定時間以上となった場合に、前記切替弁を前記第１接続状態から前記第２接続状態に切り替える切替弁制御手段と、
を備えることを特徴とする密閉型圧縮機の制御装置。
【請求項１】
内部に冷媒および潤滑油を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、第１シリンダ室と、この第１シリンダ室内に回転可能に設けられた第１偏心ロータと、この第１偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第１偏心ロータに常に当接する第１ベーンと、を有し、前記第１ベーンが前記第１偏心ロータに常に当接した状態で当該第１偏心ロータが回転することにより前記筐体内の前記冷媒を圧縮する第１シリンダと、
前記筐体内に設けられ、第２シリンダ室と、この第２シリンダ室内に回転可能に設けられた第２偏心ロータと、この第２偏心ロータに対して往復動可能に設けられ、且つ、当該第２偏心ロータに当接および離間可能に設けられた第２ベーンと、を有し、前記第２ベーンが前記第２偏心ロータに当接した状態では当該第２偏心ロータが回転することにより前記筐体内の前記冷媒を圧縮し、前記第２ベーンが前記第２偏心ロータから離間した状態では前記筐体内の前記冷媒を圧縮しない第２シリンダと、
前記筐体に設けられ、前記第１シリンダによって、あるいは、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダによって圧縮された高圧の前記冷媒を吐出する吐出口と、
前記吐出口と前記第１シリンダおよび前記第２シリンダとを接続し、途中に熱交換部を有する冷媒管路と、
前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも下流側に設けられ、前記熱交換部を通過した低圧の前記冷媒が流入するアキュームレータと、
基端部が前記筐体に接続されたバイパス管路と、
前記バイパス管路の先端部を前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも下流側であって前記アキュームレータよりも上流側の部分に接続する第１接続状態、および、前記バイパス管路の先端部を前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも上流側の部分に接続する第２接続状態に切り替える切替弁と、
を備え、
前記第１接続状態では、前記筐体内の圧力と前記アキュームレータ内の圧力との圧力差によって、前記第２シリンダの前記第２ベーンが前記第２偏心ロータから離間するとともに、前記筐体内の前記潤滑油が前記バイパス管路を介して前記アキュームレータ内に流れ込み、
前記第２接続状態では、前記冷媒管路のうち前記熱交換部よりも上流側の部分を流れる高圧の前記冷媒の一部が前記バイパス管路を介して前記筐体内に流れ込むことによって、前記第２シリンダの前記第２ベーンが前記第２偏心ロータに当接するとともに、前記第１接続状態にて前記アキュームレータ内に流れ込んだ前記潤滑油が、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが発生する吸引力によって前記筐体内に吸引されるように構成した空気調和機の密閉型圧縮機を制御する制御装置であって、
前記密閉型圧縮機の運転周波数と所定周波数とを比較する運転周波数比較手段と、
室内または室外の雰囲気温度と所定温度とを比較する温度比較手段と、
前記密閉型圧縮機の運転周波数が前記所定周波数以上となり、且つ、前記雰囲気温度が前記所定温度以上となってから経過した前記密閉型圧縮機の運転経過時間と所定時間とを比較する運転経過時間比較手段と、
前記運転経過時間が前記所定時間以上となった場合に、前記切替弁を前記第１接続状態から前記第２接続状態に切り替える切替弁制御手段と、
を備えることを特徴とする密閉型圧縮機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７６３７７（Ｐ２０１３−７６３７７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６９０７（Ｐ２０１１−２１６９０７）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０２２８５６６４）東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社 (2,480)
【出願人】（５０３３７６５１８）東芝ホームアプライアンス株式会社 (2,436)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０２２８５６６４）東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社 (2,480)
【出願人】（５０３３７６５１８）東芝ホームアプライアンス株式会社 (2,436)
【Ｆターム（参考）】
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