JP2013019595A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な待機電力の増加やコスト上昇を招くことなく、起動時における圧縮機内部への冷媒寝込み現象を効率良く解消することが可能な空気調和装置を得ること。
【解決手段】圧縮機１と、室外熱交換器３と、圧縮機１を駆動するモータ８と、モータ８に所望の電圧を印加するインバータ９と、インバータ制御手段１１と、インバータ９の直流母線電圧を検出する母線電圧検出手段１０と、を備え、インバータ制御手段１１は、運転待機時において、あらかじめ定めた所定の起動判定時点で、圧縮機１内部あるいは外部の温度に基づいて、圧縮機１内部への冷媒寝込み現象が発生し得る可能性が高い冷媒寝込み状態であるか否かを判定する冷媒寝込み判定手段１２と、冷媒寝込み状態である場合に、通常運転時よりも高い周波数の各相電圧指令信号を生成して出力する交流電圧発生手段１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

圧縮機を用いて低温・低圧の冷媒を高温・高圧のガスにし、冷凍サイクル内に循環させる空気調和機では、停止中あるいは運転待機中において、例えば、外気温の低い冬季には、室外ユニットに収容された圧縮機の温度も低くなるため、冷凍サイクル内の冷媒が圧縮機内で凝縮して溜まり込む、所謂冷媒寝込み現象が発生する場合がある。圧縮機内に冷媒が溜まり込むと、圧縮機内の潤滑油に冷媒が溶け込んで潤滑油の粘度が低下し、この状態のままで空気調和装置を起動すると、低粘度の潤滑油が圧縮機の摺動部へ供給されることになり、潤滑不良を引き起こす原因となる。また、圧縮機の起動後に潤滑油に溶け込んでいた冷媒が一気にガス化し、潤滑油が泡立った状態となって充分な給油ができなくなる虞もある。

このような冷媒寝込み現象の発生を防止する技術として、圧縮機に多量の冷媒が溜まり込み得る状態であると判断した場合に、圧縮機のモータ巻線に欠相電流を通電して、モータ巻線に発生する銅損によるジュール熱を利用して圧縮機を温める、もしくは、圧縮機に電気ヒータを取り付け、その電気ヒータへ通電して圧縮機を温めることにより、圧縮機内における冷媒寝込み状態、すなわち圧縮機内に冷媒が凝縮して滞留した状態となるのを防止する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００８−６４４４７号公報

近年、環境に与える影響への配慮から、待機電力に対する要求は厳しく、欧州ＥｕＰ指令（Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ｏｎ Ｅｃｏ−Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ−ｕｓｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）や豪州ＭＥＰＳ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）等の環境配慮設計基準に適合する必要がある。一方、上記従来技術では、運転待機中において、圧縮機に多量の冷媒が溜まり込み得る状態であると判断した場合には、常に圧縮機への加熱を行うため、待機電力の増加につながる、という問題があった。

また、上記従来技術では、モータ巻線に欠相電流を通電することにより圧縮機への加熱を行う場合には、通電させない相のモータ巻線には銅損によるジュール熱が発生しないため、均一且つ十分に圧縮機への加熱を行うことができない。また、集中巻モータを用いた場合には、巻線抵抗が小さく、モータ巻線に発生する銅損が小さいため、冷媒寝込み現象の解消に必要十分な熱量を得るためには、モータ巻線に大電流を流す必要があり、モータに電力を供給するインバータに発生する導通損失やスイッチング損失、つまり圧縮機内に溜まり込んだ冷媒への加熱に寄与しない損失が増え効率が悪い、という問題があった。

また、上記従来技術のように、電気ヒータを用いて圧縮機への加熱を行う構成では、本来の圧縮機動作には不要な電気ヒータを圧縮機に装備することとなりコストパフォーマンスが悪化する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不要な待機電力の増加やコスト上昇を招くことなく、起動時における圧縮機内部への冷媒寝込み現象を効率良く解消することが可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器と、前記圧縮機を駆動するモータと、前記モータに所望の電圧を印加するインバータと、前記インバータを制御するインバータ制御手段と、前記インバータの電源電圧である直流母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、を備え、前記インバータ制御手段は、運転待機時において、あらかじめ定めた所定の起動判定時点で、前記圧縮機の内部あるいは外部の温度に基づいて、前記圧縮機内部への冷媒寝込み現象が発生し得る可能性が高い冷媒寝込み状態であるか否かを判定する冷媒寝込み判定手段と、前記冷媒寝込み判定手段が前記冷媒寝込み状態であると判定した場合に、通常運転時よりも高い周波数の各相電圧指令信号を生成して出力する交流電圧発生手段と、前記各相電圧指令信号および前記直流母線電圧に基づいて、前記インバータを駆動する各相ＰＷＭ信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、不要な待機電力の増加やコスト上昇を招くことなく、起動時における圧縮機内部への冷媒寝込み現象を効率良く解消することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる空気調和装置の一構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる空気調和装置におけるＰＷＭ信号生成手段の入出力波形の一例を示す図である。 図３は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の一例を示す図である。 図４は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の一変形例を示す図である。 図５は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の一例を示す図である。 図８は、空気調和装置の停止中における現在時刻から一定時間前までの外気温度および外気の温度変化の一例を示す図である。 図９は、冷媒加熱出力と冷媒加熱効率との関係の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の変形例を示す図である。 図１１は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の変形例を示す図である。 図１２は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例を示すフローチャートである。 図１４は、図１に示す空気調和装置の一変形例を示す図である。 図１５は、実施の形態にかかる空気調和装置に適した集中巻モータの固定子巻線の巻き方の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる空気調和装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる空気調和装置の一構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる空気調和装置は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、および室内熱交換器５が冷媒配管６を介して接続され構成された冷媒回路１００と、各スイッチング素子１６ａ〜１６ｆがブリッジ結線され構成されたインバータ９と、インバータ９の電源電圧である直流母線電圧Ｖｄｃを検出する母線電圧検出手段１０と、インバータ９を駆動制御するインバータ制御手段１１とを備えている。また、圧縮機１、室外熱交換器３、および外気の温度を計測する各温度センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを備えている。

圧縮機１の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構７と、圧縮機構７を動作させるモータ８とを備えている。なお、冷媒回路１００を構成する各構成部のうち、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、および膨張弁４は、室外機（図示せず）内部に格納され、室内熱交換器５は、室内機（図示せず）内部に格納される。

インバータ制御手段１１は、運転待機時において、あらかじめ定めた所定の起動判定時点で、圧縮機１への冷媒寝込み現象を検出する冷媒寝込み判定手段１２と、モータ８の各相巻線に印加する電圧の指令値である各相電圧指令信号Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する交流電圧発生手段１３と、インバータ制御手段１１の外部から入力された回転数指令値ω＊を積分して電圧位相指令値θを出力する積分器１４と、各相電圧指令信号Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて各スイッチング素子１６ａ〜１６ｆを駆動する各ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを生成するＰＷＭ信号生成手段１５とを備えている。なお、インバータ制御手段１１内の各構成部は、マイクロコンピュータやＤＳＰ上で実行される制御プログラムとして構成することができる。

ここで、実施の形態１にかかる空気調和装置の通常運転モードにおける動作について、図１および図２を参照して説明する。図２は、実施の形態１にかかる空気調和装置におけるＰＷＭ信号生成手段の入出力波形の一例を示す図である。

通常運転モード時において、交流電圧発生手段１３は、積分器１４から入力された電圧位相指令値θおよびインバータ制御手段１１の外部から入力された振幅指令値Ａに基づいて、各相電圧指令信号Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成して出力する。各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、例えば、それぞれ下記（１），（２），（３）式を用いて算出することができる。なお、各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、例えば、二相変調、三次高調波重畳変調、空間ベクトル変調等を用いて算出してもよい。

Ｖｕ＊＝Ａｃｏｓθ …（１）
Ｖｖ＊＝Ａｃｏｓ［θ−２π／３］ …（２）
Ｖｗ＊＝Ａｃｏｓ［θ＋２π／３］ …（３）

ＰＷＭ信号生成手段１５は、母線電圧検出手段１０から入力された直流母線電圧Ｖｄｃの半値を振幅値とする所定周波数のキャリア信号を生成し、そのキャリア信号と交流電圧発生手段１３から入力された各相電圧指令信号Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とを比較して、各ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを生成する。なお、各ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮの生成手法により本発明が限定されるものではない。

インバータ９は、ＰＷＭ信号ＵＰによりスイッチング素子１６ａが駆動され、ＰＷＭ信号ＵＮによりスイッチング素子１６ｄが駆動され、モータ８のＵ相巻線に電力を供給する。また、ＰＷＭ信号ＶＰによりスイッチング素子１６ｂが駆動され、ＰＷＭ信号ＶＮによりスイッチング素子１６ｅが駆動され、モータ８のＶ相巻線に電力を供給する。また、ＰＷＭ信号ＷＰによりスイッチング素子１６ｃが駆動され、ＰＷＭ信号ＷＮによりスイッチング素子１６ｆが駆動され、モータ８のＷ相巻線に電力を供給する。

実施の形態１にかかる空気調和装置の通常運転モードとしては、冷房運転モードと暖房運転モードとがある。冷房運転モードでは、四方弁２が図１に破線で示す状態に切り換えられると共に、膨張弁４が所定開度に調節され、室外熱交換器３および室内熱交換器５が運転される。冷媒回路１００は、この状態でモータ８が駆動され圧縮機構７が動作し、冷媒を破線矢印方向に循環させることによって冷房運転モードにおける冷凍サイクルを行う。

また、暖房運転モードでは、四方弁２が図１に実線で示す状態に切り換えられると共に、膨張弁４が所定開度に調節され、室外熱交換器３および室内熱交換器５が運転される。冷媒回路１００は、この状態でモータ８が駆動され圧縮機構７が動作し、冷媒を実線矢印方向に循環させることによって暖房運転モードにおける冷凍サイクルを行う。

つぎに、実施の形態１にかかる空気調和装置の停止中あるいは運転待機中における圧縮機１内部への冷媒寝込み現象検出時の冷媒加熱動作について、図１および図２を参照して説明する。なお、圧縮機１内部への冷媒寝込み判定および冷媒加熱動作の実施タイミングについては後述する。

ここでは、まず、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作の概略について説明する。空気調和装置の停止中あるいは運転待機中において、冷媒回路１００内の冷媒は、冷媒回路１００を構成する各構成部のうち、最も温度の低い箇所で凝縮して溜まり込んでゆく。このため、場合によっては、圧縮機１の内部に冷媒が溜まり込んでいくことになる。

一方、圧縮機１には、その内部に潤滑油が貯留されている。圧縮機１の運転中には、圧縮機１内部に貯留された潤滑油が圧縮機構７へ供給されて潤滑に利用される。圧縮機１の停止中に圧縮機１内部へ冷媒が溜まり込むと、冷媒が潤滑油に溶け込んで潤滑油の粘度が低下する。この状態で圧縮機１を起動すると、粘度の低い潤滑油が圧縮機構７へ供給されることになり、焼き付き等のトラブルを招くおそれがある。また、潤滑油に溶け込んでいた冷媒が急激に蒸発し、潤滑油が泡立った状態となって圧縮機構７へ充分な量の潤滑油が供給されなくなるおそれもある。

そこで、実施の形態１にかかる空気調和装置では、空気調和装置の停止中あるいは運転待機中において、圧縮機１への冷媒寝込み現象を検出した場合には、通常運転モードにおける動作周波数（例えば、１ｋＨｚ未満）よりも高く、モータ８を駆動する回転トルクや不要振動が発生しない高周波数でインバ−タ９内の各スイッチング素子１６ａ〜１６ｆを駆動する冷媒加熱動作を行う。この冷媒加熱動作により、モータ８では、各相巻線に供給された電力の大半がモータ８の鉄心で発生する鉄損および各相巻線で発生する銅損により熱となって消費され、圧縮機１の温度が上昇し、これに伴い圧縮機１内部に滞留した冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１の外部へと漏出する。その結果、空気調和装置の停止中あるいは運転待機中に潤滑油に溶け込む冷媒の量が減少し、潤滑油の粘度低下が抑制される。

つぎに、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作における各構成部の動作について説明する。

冷媒寝込み判定手段１２は、圧縮機１への冷媒寝込み現象を検出した場合には、上述した通常運転モードにおける回転数指令値ω＊および振幅指令値Ａとは異なる回転数指令値ω＊’および振幅指令値Ａ’を生成し、生成した回転数指令値ω＊’ を積分して電圧位相指令値θ’を生成し、振幅指令値Ａ’と共に出力する。

交流電圧発生手段１３は、冷媒寝込み判定手段１２から入力された電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’に基づいて、通常運転時よりも高い周波数の各相電圧指令信号Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成して出力する。各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の算出は、通常動作モード時と同様に、上述した（１），（２），（３）式、あるいは、二相変調、三次高調波重畳変調、空間ベクトル変調等を用いて行う。

ＰＷＭ信号生成手段１５は、通常動作モード時と同様の処理を行い、各ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを生成する。

インバータ９は、各ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮにより各スイッチング素子１６ａ〜１６ｆが駆動され、モータ８の各相巻線に電力を供給する。ここで、冷媒加熱動作時には、上述したように、通常運転モードにおける動作周波数（例えば、１ｋＨｚ未満）よりも高く、モータ８を駆動する回転トルクや不要振動が発生しない高周波数で各スイッチング素子１６ａ〜１６ｆが駆動される。このため、モータ８では、各相巻線に供給された電力の大半がモータ８の鉄心で発生する鉄損および各相巻線で発生する銅損により熱となって消費される。この結果、圧縮機１の温度が上昇し、これに伴い圧縮機１内部に滞留した冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１の外部へと漏出する。

このように、モータ８を駆動する回転トルクや不要振動が発生しない高周波数で各スイッチング素子１６ａ〜１６ｆを駆動することにより、各相巻線に供給された電力の大半がモータ８の鉄心で発生する鉄損および各相巻線で発生する銅損により熱となって消費される。つまり、各相巻線に供給された電力を効率良く熱に変換することができる。

つぎに、圧縮機１内部への冷媒寝込み現象を検出する冷媒寝込み判定手段１２の冷媒寝込み判定動作について、図３および図４を参照して説明する。図３は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の一例を示す図である。また、図４は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の一変形例を示す図である。

図３に示す例では、温度センサー１７ｃにより検出された外気の温度変化に基づいて、圧縮機１内部への冷媒寝込み現象が発生し得る可能性が高い状態（以下、単に「冷媒寝込み状態」という）であるか否かを判定する場合の冷媒寝込み判定手段１２の内部構成を示している。この場合、冷媒寝込み判定手段１２は、所定の単位時間前の外気温度を出力する遅延器２２と、外気温度から所定の単位時間前の外気温度を減算した外気の温度変化を出力する減算器２１と、減算器２１の出力結果である温度変化を所定の基準値（例えば、ここでは”０”）と比較して冷媒寝込み検出信号を出力する比較器２３とを備える。なお、温度センサ１７ｃにより検出される外気の温度変化に代えて、室外機（図示せず）に格納される圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度を各温度センサ１７ａ，１７ｂにより検出し、圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度変化に基づいて、冷媒寝込み状態であるか否かを判定するようにしてもよい。

上述したように、空気調和装置の停止中あるいは運転待機中において、冷媒回路１００内の冷媒は、冷媒回路１００を構成する各構成部のうち、最も温度の低い箇所で凝縮して溜まり込んでいく。一般に、圧縮機１と室外熱交換器３とでは、圧縮機１の方が熱容量が大きい。このため、上述した温度変化が正、つまり、温度が上昇している間は、熱容量が大きい圧縮機１の温度は、室外熱交換器３の温度に遅れて上昇していく。つまり、温度変化が正である場合には、圧縮機１の方が室外熱交換器３よりも温度が低い状態であるといえる。したがって、この場合には、冷媒寝込み状態であると判断することができる。

一方、温度変化が負、つまり、温度が下降している間は、熱容量が大きい圧縮機１の温度は、室外熱交換器３の温度に遅れて下降していく。つまり、温度変化が負である場合には、圧縮機１の方が室外熱交換器３よりも温度が高い状態であるといえる。したがって、この場合には、室外熱交換器３への冷媒寝込み現象が発生し易く、圧縮機１内部へ溜まり込む冷媒の量は少ないと判断することができる。

したがって、図３に示す例では、上述した温度変化、つまり、減算器２１の出力が正である場合には、冷媒寝込み状態であると判断する。

図４では、外気温度と圧縮機１の温度との温度差に基づいて、冷媒寝込み状態であるか否かを判定する例を示している。この場合、冷媒寝込み判定手段１２は、温度センサー１７ｃにより検出された外気温度から温度センサー１７ａにより検出された圧縮機１の温度を減算した温度差を出力する減算器２１と、減算器２１の出力結果である外気温度と圧縮機１の温度との温度差を所定の基準値（例えば、ここでは”０”）と比較して冷媒寝込み検出信号を出力する比較器２３とを備える。なお、温度センサ１７ｃにより検出される外気温度に代えて、室外機（図示せず）に格納される室外熱交換器３の温度を温度センサ１７ｂにより検出して、室外熱交換器３の温度と圧縮機１の温度との温度差に基づいて、冷媒寝込み状態であるか否かを判定するようにしてもよい。

室外熱交換器３は、上述したように圧縮機１よりも熱容量が小さく、室外熱交換器３の温度は外気の温度変化によく追従して変化するが、圧縮機１の温度は、外気の温度変化よりも遅れて変化する。したがって、外気あるいは室外熱交換器３の温度が圧縮機１の温度よりも高い場合には、冷媒寝込み状態であると判断することができる。

したがって、図４に示す例では、外気あるいは室外熱交換器３の温度から圧縮機１の温度を差し引いた温度差、つまり、減算器２１の出力が正である場合には、冷媒寝込み状態であると判断する。

なお、図４に示した例では、外気温度と圧縮機１の温度との温度差を、冷媒加熱動作を実施する際に生成する振幅指令値Ａ’に反映するようにすることも可能である。この場合には、例えば、外気温度と圧縮機１の温度との温度差と、振幅指令値Ａ’との関係をあらかじめテーブル化して冷媒寝込み判定手段１２に保持しておき、減算器２１から出力された温度差に対応する振幅指令値Ａ’をテーブルから読み出して冷媒寝込み判定手段１２が出力するようにすればよい。

つぎに、冷媒加熱動作の実施タイミングについて説明する。実施の形態１にかかる冷媒寝込み判定手段１２は、運転待機時において、あらかじめ定めた所定の起動判定時点で、冷媒寝込み状態であるか否かを判定する。ここでは、まず、ユーザ操作による運転動作指令により起動判定を行い、運転動作指令が入力された時点で、冷媒寝込み状態であるか否かを判定し、冷媒寝込み状態であると判定した場合に、冷媒加熱動作を実施する例について説明する。なお、この運転動作指令は、例えば、ユーザがリモコン（図示せず）を操作して空気調和器の運転動作をオンすることにより、図示しない主制御手段から出力される。

冷媒寝込み判定手段１２は、運転動作指令が入力された時点で、冷媒寝込み状態であるか否かを判定し、冷媒寝込み状態であれば、回転数指令値ω＊’および振幅指令値Ａ’を生成し、生成した回転数指令値ω＊’を積分して電圧位相指令値θ’を生成し、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を交流電圧発生手段１３に出力する。これにより、後段の交流電圧発生手段１３、ＰＷＭ信号生成手段１５、インバータ９、およびモータ８により、上述した冷媒加熱動作が実施される。このようにすれば、運転動作指令が入力された時点で冷媒寝込み状態である場合に、冷媒加熱動作を実施するようにすることができる。

また、本実施の形態における冷媒加熱動作の実施タイミングの別の態様としては、例えばリモコンに設けられた加速度センサ等を用いて、空気調和装置の待機時において、ユーザがリモコン（図示せず）を操作して空気調和器の運転動作をオンすることにより運転動作指令が出力される前に、ユーザがリモコンを持ったこと（つまり、運転動作指令の事前動作）を検出し、その検出信号（事前動作検出信号）に基づいて、冷媒加熱動作を実施するようにすることも可能である。ここでは、事前動作検出信号により起動判定を行い、事前動作検出信号が入力された時点で、冷媒寝込み状態であるか否かを判定し、冷媒寝込み状態であると判定した場合に、冷媒加熱動作を実施する例について説明する。なお、この事前動作検出信号は、例えば、ユーザがリモコンを持ったことを検出した際に、図示しない主制御手段から出力される。このようにすれば、ユーザがリモコンを持ったことを検出した時点で冷媒寝込み状態である場合に、冷媒加熱動作を実施することができるので、ユーザが実際にリモコンを操作して空気調和器の運転動作をオンしてから通常動作モードに移行するまでの時間を短縮することができる。なお、リモコンに設けられた加速度センサの検出信号（事前動作検出信号）は、例えば、リモコンが傾けられた場合や振られた場合など、ユーザがリモコンを操作する際に想定される動作に限定して出力するようにしてもよい。

つぎに、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理について、図１〜図６を参照して説明する。図５は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一例を示すフローチャートである。また、図６は、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例を示すフローチャートである。ここでは、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一例として、空気調和装置の待機時において、ユーザ操作による空気調和装置の運転動作指令に基づいて、冷媒加熱動作を実施する例について説明し（図５参照）、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例として、リモコンに備えられた加速度センサを用いて、空気調和装置の待機時において、ユーザがリモコンを持ったこと（運転動作指令の事前動作）を検出し、その検出信号（事前動作検出信号）に基づいて、冷媒加熱動作を実施する例について説明する（図６参照）。

まず、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一例について、図５を参照して説明する。空気調和装置の待機時において、冷媒寝込み判定手段１２は、運転動作指令の入力有無を判定する（ステップＳＴ１０１）。運転動作指令が入力されていなければ（ステップＳＴ１０１；Ｎｏ）、運転動作指令が入力されるまで待機し、運転動作指令が入力された時点で（ステップＳＴ１０１；Ｙｅｓ）、冷媒寝込み判定を実施して、冷媒寝込み状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０２）。

冷媒寝込み状態でなければ（ステップＳＴ１０２；Ｎｏ）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ１０６）、処理を終了する。

冷媒寝込み状態であれば（ステップＳＴ１０２；Ｙｅｓ）、冷媒寝込み判定手段１２は、あらかじめ設定した所定の冷媒加熱時間のカウントを開始すると共に、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を生成して出力する。これにより、冷媒加熱動作が開始される（ステップＳＴ１０３）。

冷媒寝込み判定手段１２は、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を開始してから、所定の冷媒加熱時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。所定の冷媒加熱時間が経過していなければ（ステップＳＴ１０４；Ｎｏ）、所定の冷媒加熱時間が経過するまで電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を出力し続け、所定の冷媒加熱時間が経過した時点で（ステップＳＴ１０４；Ｙｅｓ）、圧縮機１内部に滞留した冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１の外部へと漏出したものと判定して、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を停止する。これにより、冷媒加熱動作が停止し（ステップＳＴ１０５）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ１０６）、処理を終了する。

つぎに、実施の形態１にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例について、図６を参照して説明する。空気調和装置の待機時において、冷媒寝込み判定手段１２は、リモコンに設けられた加速度センサの検出信号（事前動作検出信号）の入力有無を判定する（ステップＳＴ２０１）。冷媒寝込み判定手段１２は、加速度センサの検出信号（事前動作検出信号）が入力されていなければ（ステップＳＴ２０１；Ｎｏ）、加速度センサの検出信号（事前動作検出信号）が入力されるまで待機し、加速度センサの検出信号（事前動作検出信号）が入力された時点で（ステップＳＴ２０１；Ｙｅｓ）、あらかじめ設定された所定の入力待機時間のカウントを開始すると共に、冷媒寝込み判定を実施して、冷媒寝込み状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ２０２）。

冷媒寝込み状態でなければ（ステップＳＴ２０２；Ｎｏ）、冷媒寝込み判定手段１２は、運転動作指令の入力有無を判定し（ステップＳＴ２０３）、運転動作指令が入力されていなければ（ステップＳＴ２０３；Ｎｏ）、所定の入力待機時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ２０４）。

所定の入力待機時間が経過していれば（ステップＳＴ２０４；Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２０１の処理に戻る。所定の入力待機時間が経過していなければ（ステップＳＴ２０４；Ｎｏ）、ステップＳＴ２０３の処理に戻る。運転動作指令が入力されていれば（ステップＳＴ２０３；Ｙｅｓ）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ２０５）、処理を終了する。

冷媒寝込み状態であれば（ステップＳＴ２０２；Ｙｅｓ）、冷媒寝込み判定手段１２は、あらかじめ設定した所定の冷媒加熱時間のカウントを開始すると共に、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を生成して出力する。これにより、冷媒加熱動作が開始される（ステップＳＴ２０６）。

冷媒寝込み判定手段１２は、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を開始してから、所定の冷媒加熱時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ２０７）。所定の冷媒加熱時間が経過していなければ（ステップＳＴ２０７；Ｎｏ）、所定の冷媒加熱時間が経過するまで電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を出力し続け、所定の冷媒加熱時間が経過した時点で（ステップＳＴ２０７；Ｙｅｓ）、圧縮機１内部に滞留した冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１の外部へと漏出したものと判定して、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を停止する。これにより、冷媒加熱動作が停止する（ステップＳＴ２０８）。

続いて、冷媒寝込み判定手段１２は、運転動作指令の入力有無を判定し（ステップＳＴ２０３）、運転動作指令が入力されていなければ（ステップＳＴ２０３；Ｎｏ）、所定の入力待機時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ２０４）。

所定の入力待機時間が経過していれば（ステップＳＴ２０４；Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２０１の処理に戻る。所定の入力待機時間が経過していなければ（ステップＳＴ２０４；Ｎｏ）、ステップＳＴ２０３の処理に戻る。運転動作指令が入力されていれば（ステップＳＴ２０３；Ｙｅｓ）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ２０５）、処理を終了する。

なお、上述した図５および図６に示すフローチャートでは、ステップＳＴ１０４およびステップＳＴ２０７において、所定の冷媒加熱時間が経過したか否かを判定して冷媒漏出判定を行うようにしたが、これに限らず、例えば、図３に示す例において説明した外気の温度変化、または、圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度変化を用いて、冷媒漏出判定を行うようにすることも可能であるし、また、例えば、図４に示す例において説明した外気温度と圧縮機１の温度との温度差、あるいは、室外熱交換器３の温度と圧縮機１の温度との温度差を用いて、冷媒漏出判定を行うようにすることも可能である。また、圧縮機１からの冷媒漏出量を検出可能である場合には、冷媒漏出量を直接検出して冷媒漏出判定を行うようにすることも可能である。

また、上述した図６に示すフローチャートのステップＳＴ２０３において、所定の入力待機時間が経過した後に（ステップＳＴ２０３；Ｙｅｓ）、一定期間を経てからリモコンに設けられた加速度センサの検出信号の入力有無判定（ステップＳＴ２０１）に移行するようにしてもよい。

以上説明したように、実施の形態１の空気調和装置によれば、圧縮機のモータを駆動する回転トルクや不要振動が発生しない高周波数でインバータの各スイッチング素子を駆動することにより、冷媒加熱動作を実施するようにしたので、各相巻線に供給された電力の大半がモータの鉄心で発生する鉄損および各相巻線で発生する銅損により熱となって消費されるため、各相巻線に供給された電力を効率良く熱に変換することができる。

また、圧縮機のモータを用いて冷媒加熱動作を実施するようにしたので、通常の圧縮機運転には不要なヒータ等を備える等のコスト上昇を招くことなく、圧縮機の起動時における冷媒寝込み現象を解消することができる。

また、運転動作指令により起動判定を行い、運転動作指令が入力された時点で、圧縮機内部への冷媒寝込み現象が発生し得る可能性が高い状態（冷媒寝込み状態）であるか否かを判定し、冷媒寝込み状態である場合に、冷媒加熱動作を実施するようにしたので、不要な待機電力の増加を招くことなく、圧縮機の起動時における冷媒寝込み現象を解消することができる。

また、リモコンに設けられた加速度センサ等を用いて、空気調和装置の待機時において、ユーザがリモコンを持ったこと（運転動作指令の事前動作検出信号）を検出し、その検出信号（事前動作検出信号）により起動判定を行い、事前動作検出信号が入力された時点で、冷媒寝込み状態であるか否かを判定し、冷媒寝込み状態である場合に、冷媒加熱動作を実施するようにしたので、ユーザが実際にリモコンを操作して空気調和器の運転動作をオンしてから通常動作モードに移行するまでの時間を短縮することができる。

また、リモコンに設けられた加速度センサ等を用いた場合には、冷媒加熱動作を実施後、所定の入力待機時間の経過後において運転動作指令が入力されない場合に、通常の待機状態に戻るようにしたので、無駄な電力の消費を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態２にかかる空気調和装置の構成は、実施の形態１において説明した図１に示す構成と同一であるので、各構成部の詳細な説明は省略する。

実施の形態１では、ユーザ操作による運転動作指令、あるいは、リモコンに設けられた加速度センサの検出信号（事前動作検出信号）により起動判定を行い、運転動作指令が入力された時点、あるいは、事前動作検出信号が入力された時点で、圧縮機内部への冷媒寝込み現象が発生し得る可能性が高い状態（冷媒寝込み状態）であるか否かを判定し、その時点で冷媒寝込み状態であれば、冷媒加熱動作を実施するようにしたが、本実施の形態では、タイマ等によりあらかじめ起動時刻が設定され明確である場合、あるいは、次回の起動時刻が予測可能である場合に、起動予定時刻あるいは起動予想時刻よりも前の所定期間において起動判定を行い、所定期間内の任意時刻において、冷媒寝込み状態の判定および冷媒寝込み量の推定を行い、冷媒寝込み状態である場合に、推定した冷媒寝込み量に基づいて、冷媒寝込み現象の解消に必要な冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を算出して、冷媒加熱動作を実施する例について説明する。

実施の形態２にかかる空気調和装置の通常運転モードにおける動作、冷媒寝込み状態検出時の冷媒加熱動作、および、冷媒寝込み判定手段１２の冷媒寝込み判定動作については、実施の形態１において説明した動作と同様であるので、ここでは説明を省略する。

実施の形態２にかかる冷媒寝込み判定および冷媒寝込み量の推定、ならびに、冷媒寝込み現象の解消に必要な冷媒加熱出力および冷媒加熱時間の算出について、図７〜図１１を参照して説明する。図７は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の一例を示す図である。また、図８は、空気調和装置の停止中における現在時刻から一定時間前（ここでは、２４時間前）までの外気温度および外気の温度変化の一例を示す図である。また、図９は、冷媒加熱出力と冷媒加熱効率との関係の一例を示す図である。また、図１０および図１１は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒寝込み判定手段の内部構成の変形例を示す図である。

図７に示す例では、タイマ等によりあらかじめ起動時刻が設定され明確である場合、あるいは、次回の起動時刻が予測可能である場合に、起動予定時刻あるいは起動予測時刻よりも前の所定期間において起動判定を行い、所定期間内の任意時刻から一定期間前までの外気あるいは圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度変化の推移を記録すると共に、当該任意時刻までの冷媒寝込み継続期間に基づいて、圧縮機１内部への冷媒寝込み量の推定を行い、推定した冷媒寝込み量に基づいて、冷媒寝込み現象を解消するために要する冷媒加熱時間および冷媒加熱出力を算出すると共に、現在時刻から冷媒加熱時間が経過した時刻が起動予測時刻あるいは起動予測時刻以上となった時点における冷媒加熱時間および冷媒加熱出力に基づいて、振幅指令値および電圧位相指令値を算出して出力する場合の冷媒寝込み判定手段１２の内部構成を示している。

図７に示す例において、実施の形態２にかかる冷媒寝込み判定手段１２は、所定の単位時間前の外気温度を出力する遅延器２２と、外気温度から所定の単位時間前の外気温度を減算した温度変化を出力する減算器２１と、減算器２１の出力結果である温度変化を記憶するメモリ４１と、メモリ４１に記憶された温度変化を所定の基準値（例えば、ここでは”０”）と逐次比較して、温度変化が正である期間、つまり、冷媒寝込み状態である冷媒寝込み継続期間を算出するカウンタ４２と、起動予定時刻あるいは起動予測時刻よりも前の所定期間において起動判定を行い、冷媒寝込み判定を行うと共に、所定期間内の任意時刻から一定期間前までの冷媒寝込み継続期間に基づいて、冷媒寝込み量の推定値を求める冷媒寝込み量推定部４３と、推定した冷媒寝込み量の解消に必要な熱量を求める熱量算出部４４と、求めた熱量を生成するために必要な冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を算出する出力・加熱時間算出部４５とを備える。なお、外気の温度変化に代えて、室外機（図示せず）に格納される圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度を検出し、冷媒回路１００の温度変化により、冷媒寝込み継続期間を算出するようにしてもよい。また、上述した冷媒寝込み量は、実際に圧縮機１内部に滞留した冷媒の物理量であってもよいし、物理量を相対的に置換した数値であってもよい。また、上述した冷媒寝込み量の解消に必要な熱量は、実際に冷媒寝込み量の解消に必要な熱の物理量であってもよいし、熱量を相対的に置換した数値であってもよい。

また、外気温度あるいは室外熱交換器３の温度と圧縮機１の温度との温度差の推移を記録して、冷媒寝込み量の推定を行うようにしてもよい。この場合には、減算器２１を外気温度あるいは室外熱交換器３の温度から圧縮機１の温度を減算して温度差を出力するように構成すればよい。

ここで、実施の形態２にかかる冷媒寝込み判定手段１２の各内部構成部の具体的な動作について説明する。

空気調和装置の実施の形態１においても説明したように、空気調和装置の停止中あるいは運転待機中において、冷媒回路１００内の冷媒は、冷媒回路１００を構成する各構成部のうち、最も温度の低い箇所で凝縮して溜まり込んでいく。一般に、圧縮機１と室外熱交換器３とでは、圧縮機１の方が熱容量が大きい。このため、図８に示すように、温度変化が正、つまり、温度が上昇している間は、熱容量が大きい圧縮機１の温度は、室外熱交換器３の温度に遅れて上昇していく。つまり、温度変化が正の場合には、圧縮機１の方が室外熱交換器３よりも温度が低く、冷媒寝込み状態であると判断することができる。

したがって、カウンタ４２は、起動予定時刻あるいは起動予測時刻よりも前の所定期間内の任意時刻において、温度変化が正となった時点（図８中の時刻Ｔ１）、つまり、冷媒寝込み状態となった時点で、冷媒寝込み継続期間のカウントを開始し、温度変化が負となった時点（図８中の時刻Ｔ２）、つまり、圧縮機１内部への冷媒寝込み現象が発生し難い状態となった時点で、冷媒寝込み継続期間のカウントをリセットする。

冷媒寝込み量推定部４３は、あらかじめ冷媒寝込み量と冷媒寝込み継続期間の長さとの関係を示すテーブルを保持しており、そのテーブルから、入力された冷媒寝込み継続期間の長さに対応する冷媒寝込み量の推定値を求める。

熱量算出部４４は、あらかじめ圧縮機１内部への冷媒寝込み現象の解消に必要な熱量と冷媒寝込み量との関係を示すテーブルを保持しており、そのテーブルから、入力された冷媒寝込み量に対応する熱量を求める。

出力・加熱時間算出部４５は、熱量算出部４４から入力された熱量に加え、タイマ等により設定された起動予定時刻が入力され、起動予定時刻の前に冷媒加熱動作が終了するように、冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を算出する。

さらに、図９に示す冷媒加熱出力と冷媒加熱効率との関係を示すテーブルを出力・加熱時間算出部４５に保持しておき、起動時刻の前に冷媒加熱が終了する範囲内で、冷媒加熱効率が最大となるように、冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を算出するようにすれば、より効率良く冷媒加熱動作を行うことができる。

また、本実施の形態における冷媒寝込み判定および冷媒寝込み量の推定、ならびに、冷媒寝込み現象の解消に必要な冷媒加熱出力および冷媒加熱時間の算出の別の態様として、図１０および図１１に示す例が考えられる。

図１０に示す例では、外気あるいは圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度変化をメモリ４１に記憶する際に、現在時刻から一定時間前（例えば、２４時間前）における気象条件（例えば、外気温度）と現在時刻における気象条件とを比較して、その気象条件の差（例えば、外気温度差）に基づいて、温度変化を補正して記憶する例を示している。このようにすれば、より正確に冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を算出することができる。また、外部からの通信やユーザ入力により気象条件を取得して、温度変化に反映させるようにしてもよい。

また、図１１に示すように、外気温度あるいは圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度の検出値に代えて、外部からの通信やユーザ入力により取得した予想温度を減算器２１および遅延器２２に入力するようにしてもよい。

そして、冷媒寝込み判定手段１２は、上述した図７、図１０、図１１に示す内部構成により求めた冷媒加熱出力に基づいて、回転数指令値ω＊’および振幅指令値Ａ’を生成し、生成した回転数指令値ω＊’ を積分して電圧位相指令値θ’を生成し、振幅指令値Ａ’と共に、冷媒加熱時間の間出力する。これにより、実施の形態１において説明した冷媒加熱動作が実施される。

つぎに、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理について、図１、図７〜図１２を参照して説明する。図１２は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一例として、タイマ等によりあらかじめ起動時刻が設定され明確である場合の冷媒加熱動作処理について説明する。

空気調和装置の待機時、つまり、タイマによる起動予約中において、冷媒寝込み判定手段１２は、起動予定時刻よりも前の所定期間内の任意時刻から一定期間前までの外気もしくは圧縮機や室外熱交換器等の冷媒回路の温度変化、または、外気温度または室外熱交換器の温度と圧縮機の温度との温度差の推移履歴から、上述した所定期間内の任意時刻において冷媒寝込み状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ３０１）。

冷媒寝込み状態でなければ（ステップＳＴ３０１；Ｎｏ）、起動予定時刻を越えたか否かを判定し（ステップＳＴ３０２）、起動予定時刻を越えた場合には（ステップＳＴ３０２；Ｙｅｓ）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ３０８）、処理を終了する。起動予定時刻を越えていない場合には（ステップＳＴ３０２；Ｎｏ）、ステップＳＴ３０１の処理に戻る。

冷媒寝込み状態であれば（ステップＳＴ３０１；Ｙｅｓ）、温度センサ１７ｃにより１２は、冷媒寝込み量の推定を行い、推定した冷媒寝込み量に基づいて、冷媒寝込み状態の解消に必要な冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を算出する（ステップＳＴ３０３）。

続いて、冷媒寝込み判定手段１２は、現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予定時刻を越えたか否かを判定する（ステップＳＴ３０４）。現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予定時刻を越えていない場合には（ステップＳＴ３０４；Ｎｏ）、ステップＳＴ３０１の処理に戻る。

現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予定時刻を越えた時点で（ステップＳＴ３０４；Ｙｅｓ）、冷媒寝込み判定手段１２は、冷媒加熱時間のカウントを開始すると共に、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を生成して出力する。これにより、冷媒加熱動作が開始される（ステップＳＴ３０５）。

冷媒寝込み判定手段１２は、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を開始してから、冷媒加熱時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ３０６）。冷媒加熱時間が経過していなければ（ステップＳＴ３０６；Ｎｏ）、冷媒加熱時間が経過するまで電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を出力し続け、冷媒加熱時間が経過した時点で（ステップＳＴ３０６；Ｙｅｓ）、圧縮機１内部に滞留した冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１の外部へと漏出したものと判定して、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を停止する。これにより、冷媒加熱動作が停止し（ステップＳＴ３０７）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ３０８）、処理を終了する。

つぎに、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例について、図１３を参照して説明する。図１３は、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例を示すフローチャートである。ここでは、実施の形態２にかかる空気調和装置の冷媒加熱動作処理の一変形例として、次回の起動時刻が予測可能である場合の冷媒加熱動作処理について説明する。

空気調和装置の起動時間を予測する場合には、例えば、週間カレンダーを用いて、平日もしくは休日の区分毎、または曜日毎に予測すればよい。また、実施の形態１にかかる空気調和装置を一般家庭に設置する場合には、起床時刻や帰宅時刻等を予測し、業務用として設置する場合には、始業時刻等を予測し、これらの時刻をそれぞれ起動予測時刻とすればよい。さらに、これらの起動予測時刻をユーザが単位時間刻み（例えば、分刻み、数分刻み、あるいは数十分刻み）で変更可能とし、オンタイマとして設定できるようにしてもよい。なお、この場合には、上述した図１２のフローチャートにより冷媒加熱動作処理を実行すればよい。

また、例えば、年間カレンダーを用いて、月毎、あるいは季節毎に起動予測時刻を補正するようにしてもよい。さらに、日もしくは週単位で、天気予報の情報をインターネット等から取得し、各起動予測時刻の補正を行うようにしてもよい。また、起動予測時刻は、例えば数分、数十分といった幅を持たせてもよい。

空気調和装置の待機時において、冷媒寝込み判定手段１２は、あらかじめ予測した起動予測時刻よりも前の所定期間内の任意時刻から一定期間前までの外気もしくは圧縮機や室外熱交換器等の冷媒回路の温度変化、または、外気温度または室外熱交換器の温度と圧縮機の温度との温度差の推移履歴から、上述した所定期間内の任意時刻において冷媒寝込み状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ４０１）。

冷媒寝込み状態でなければ（ステップＳＴ４０１；Ｎｏ）、冷媒寝込み判定手段１２は、運転動作指令の入力有無を判定し（ステップＳＴ４０２）、運転動作指令が入力されていなければ（ステップＳＴ４０２；Ｎｏ）、起動予測時刻を越えたか否かを判定する（ステップＳＴ４０３）。

起動予測時刻を越えた場合には（ステップＳＴ４０３；Ｙｅｓ）、ステップＳＴ４０１の処理に戻る。起動予測時刻を越えていない場合には（ステップＳＴ４０３；Ｎｏ）、ステップＳＴ４０２の処理に戻る。運転動作指令が入力されていれば（ステップＳＴ４０２；Ｙｅｓ）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ４０４）、処理を終了する。

冷媒寝込み状態であれば（ステップＳＴ４０１；Ｙｅｓ）、冷媒寝込み判定手段１２は、冷媒寝込み量の推定を行い、推定した冷媒寝込み量に基づいて、冷媒寝込み状態の解消に必要な冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を算出する（ステップＳＴ４０５）。

続いて、冷媒寝込み判定手段１２は、現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予測時刻を越えたか否かを判定する（ステップＳＴ４０６）。現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予測時刻を越えていない場合には（ステップＳＴ４０６；Ｎｏ）、ステップＳＴ４０１の処理に戻る。

現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予測時刻を越えた時点で（ステップＳＴ４０６；Ｙｅｓ）、冷媒寝込み判定手段１２は、冷媒加熱時間のカウントを開始すると共に、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を生成して出力する。これにより、冷媒加熱動作が開始される（ステップＳＴ４０７）。

冷媒寝込み判定手段１２は、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を開始してから、冷媒加熱時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ４０８）。冷媒加熱時間が経過していなければ（ステップＳＴ４０８；Ｎｏ）、冷媒加熱時間が経過するまで電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’を出力し続け、冷媒加熱時間が経過した時点で（ステップＳＴ４０８；Ｙｅｓ）、圧縮機１内部に滞留した冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１の外部へと漏出したものと判定して、電圧位相指令値θ’および振幅指令値Ａ’の出力を停止する。これにより、冷媒加熱動作が停止する（ステップＳＴ４０９）。

続いて、冷媒寝込み判定手段１２は、運転動作指令の入力有無を判定し（ステップＳＴ４０２）、運転動作指令が入力されていなければ（ステップＳＴ４０２；Ｎｏ）、起動予測時刻を越えたか否かを判定する（ステップＳＴ４０３）。

起動予測時刻を越えた場合には（ステップＳＴ４０３；Ｙｅｓ）、ステップＳＴ４０１の処理に戻る。起動予測時刻を越えていない場合には（ステップＳＴ４０３；Ｎｏ）、ステップＳＴ４０２の処理に戻る。運転動作指令が入力されていれば（ステップＳＴ４０２；Ｙｅｓ）、空気調和装置は、通常動作モードに移行して（ステップＳＴ４０４）、処理を終了する。

なお、上述した図１２および図１３に示すフローチャートでは、ステップＳＴ３０６およびステップＳＴ４０８において、算出した冷媒加熱時間が経過したか否かを判定して冷媒漏出判定を行うようにしたが、これに限らず、例えば、実施の形態１の図３に示す例において説明した外気の温度変化、あるいは、圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度変化を用いて、冷媒漏出判定を行うようにすることも可能であるし、また、例えば、実施の形態１の図４に示す例において説明した外気温度と圧縮機１の温度との温度差、あるいは、室外熱交換器３の温度と圧縮機１の温度との温度差を用いて、冷媒漏出判定を行うようにすることも可能である。また、圧縮機１からの冷媒漏出量を検出可能である場合には、冷媒漏出量を直接検出して冷媒漏出判定を行うようにすることも可能である。

なお、冷媒加熱動作時に投入できる電力は、モータ８の各相巻線インピーダンス等により最大値が決まる。また、電波法等の規定により冷媒加熱動作時に投入できる電力が制限される場合もある。例えば、周波数１０ｋＨｚ、出力５０Ｗを超える加熱機器の場合、電波法百条による制約があるため、事前に５０Ｗを超えないように電圧指令の振幅の調整や、流れる電流を検出して５０Ｗ以下となるようにフィードバックすることで、電波法を遵守した圧縮機１の加熱が可能となる。

このような場合、上述したような冷媒加熱動作のために投入できる電力の上限制約により振幅指令値Ａ’の上限が決まり、出力・加熱時間算出部４５により算出した冷媒加熱時間が経過しても圧縮機１内に滞留した冷媒の漏出が完了しない場合がある。このため、振幅指令値Ａ’ の上限が制約されることにより、出力・加熱時間算出部４５により算出した冷媒加熱出力が得られない場合には、それに応じて冷媒加熱時間の延長を図る必要がある。この場合には、室内機の吹き出し温度が所定温度となるまでの時間を短縮することができなくなる。

そこで、例えば、出力・加熱時間算出部４５に、冷媒加熱出力と、振幅指令値Ａ’と、冷媒加熱時間との関係をあらかじめテーブル化するなどして保持しておき、振幅指令値Ａ’の制約条件を超えないように、冷媒加熱出力および冷媒加熱時間を設定するようにすればよい。

また、冷媒加熱動作を実施するタイミングを、現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予測時刻を越えた時点にするか、あるいは、起動予定時刻または起動予測時刻にするかを、双方の場合に消費する電力量を比較して決定するようにしてもよい。

この場合には、冷媒寝込み判定手段１２は、現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予測時刻を越えた時点で冷媒加熱動作を行った場合の消費電力量を推定すると共に、起動予定時刻または起動予測時刻における外気温度、あるいは、圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度を予測し、その予測値から、温度変化あるいは温度差の予測値を求め、その予測値に基づいて冷媒加熱時間および振幅指令値Ａ’を求め、起動予定時刻または起動予測時刻において冷媒加熱動作を行った場合の消費電力量を推定する。

そして、現在時刻に冷媒加熱時間を加算した時刻が起動予測時刻を越えた時点で冷媒加熱動作を行った場合の消費電力量の推定値と、起動予定時刻または起動予測時刻において冷媒加熱動作を行った場合の消費電力量の推定値とを比較し、消費電力量の小さい方で冷媒加熱動作を実施すれば、圧縮機１内部への冷媒寝込み現象を解消するために要する消費電力量を抑えることができる。

また、冷媒加熱動作を実施するタイミングを、冷媒加熱時間の長さに応じて決定するようにしてもよい。

起動予定時刻または起動予測時刻において冷媒加熱動作を実施する場合には、起動予定時刻または起動予測時刻から室内機の吹き出し温度が所定温度となるまでの時間は、冷媒加熱時間、すなわち、起動時刻から圧縮機１が通常運転を開始するまでの時間と、圧縮機１が通常運転を開始してから実際に吹き出し温度が上昇し、所定温度になるまでの時間とを加算した時間となるため、冷媒加熱時間が長いほど、室内機の吹き出し温度が所定温度となるまでの時間が長くなる。したがって、冷媒加熱時間に上限閾値を設け、冷媒加熱時間が上限閾値以上となる場合には、起動予定時刻または起動予測時刻よりも冷媒加熱時間以上前の時刻に冷媒加熱動作を実施するようにすればよい。

さらには、冷媒加熱動作を実施するタイミングを決定する上記２つの手法を双方とも適用可能とすることも可能である。この場合には、消費電力量の抑制を優先するか、あるいは、室内機の吹き出し温度が所定温度となるまでの時間の短縮を優先するかを、ユーザが選択できるようにすればよい。

以上説明したように、実施の形態２の空気調和装置によれば、タイマ等によりあらかじめ起動時刻が設定され明確である場合に、設定した起動予定時刻よりも前の所定期間において起動判定を行い、所定期間内の任意時刻から一定期間前までの外気あるいは圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度変化の推移を記録すると共に、当該任意時刻までの冷媒寝込み継続期間に基づいて、圧縮機１内部への冷媒寝込み量の推定を行い、推定した冷媒寝込み量に基づいて、冷媒寝込み現象を解消するために要する冷媒加熱時間および冷媒加熱出力を算出すると共に、現在時刻から冷媒加熱時間が経過した時刻が起動予測時刻以上となった時点で、冷媒加熱動作を実施するようにしたので、タイマ等によりあらかじめ起動時刻が設定された場合でも、実施の形態１において説明した効果に加え、室内機の吹き出し温度が所定温度となるまでの時間を短縮することが可能となる。

また、次回の起動時刻が予測可能である場合に、予測した起動予測時刻よりも前の所定期間において起動判定を行い、所定期間内の任意時刻から一定期間前までの外気あるいは圧縮機１や室外熱交換器３等の冷媒回路１００の温度変化の推移を記録すると共に、当該任意時刻までの冷媒寝込み継続期間に基づいて、圧縮機１内部への冷媒寝込み量の推定を行い、推定した冷媒寝込み量に基づいて、冷媒寝込み現象を解消するために要する冷媒加熱時間および冷媒加熱出力を算出すると共に、現在時刻から冷媒加熱時間が経過した時刻が起動予測時刻以上となった時点で、冷媒加熱動作を実施するようにしたので、次回の起動時刻が予測可能である場合でも、実施の形態１において説明した効果に加え、室内機の吹き出し温度が所定温度となるまでの時間を短縮することが可能となる。

また、起動予測時刻以降において運転動作指令が入力されない場合には、通常の待機状態に戻るようにしたので、無駄な電力の消費を抑制することができる。

なお、上述した実施の形態では、モータを駆動する回転トルクや不要振動が発生しない高周波数でインバータの各スイッチング素子を駆動するものとして説明したが、例えば、インバータの各スイッチング素子に与える交流電圧の周波数を約１４ｋＨｚ以上とすれば、モータの鉄心の振動音をほぼ可聴範囲外とすることができ、騒音の発生を抑制することができる。また、圧縮機のモータとして、磁石埋め込み型モータ（ＩＰＭモータ）を適用した場合には、高周波磁束が鎖交する回転子表面も発熱部となり、冷媒接触面増加や圧縮機構への速やかな加熱が実現されるため、効率の良い冷媒への加熱が可能となる。

また、上述した実施の形態にかかる空気調和装置では、圧縮機の圧縮機構として、スクロール型の圧縮機構を用いて好適である。スクロール型の圧縮機構では、圧縮室の高圧リリーフが困難であるため、圧縮機内部に冷媒が滞留している状態で圧縮機を起動すると、圧縮機構に過大なストレスが掛かることとなり好ましくない。実施の形態にかかる空気調和装置によれば、冷媒加熱動作の後に通常運転モードに移行するため、圧縮機構に過大なストレスを与えることなく起動することができる。

また、上述した実施の形態にかかる空気調和装置の構成は、図１に示す構成の位置変形例として、図１４に示す構成としてもよい。図１４は、図１に示す空気調和装置の一変形例を示す図である。

インバータ９がモータ８に印加できる電圧の最大値は、インバータ９に印加される直流母線電圧によって決定する。図１４に示すように、空気調和装置内の直流電圧を昇圧コンバータ３１により昇圧してインバータ９に供給する直流母線電圧Ｖｄｃを生成することにより、モータ８への印加電圧の最大値を大きくすることができ、図１に示す例よりも大きな電力をモータ８に供給することが可能となる。なお、図１４に示した昇圧コンバータ３１の内部構成は一例であり、空気調和装置内の直流電圧を昇圧してインバータ９に供給可能な構成であれば、他の構成であっても同様の効果が得られることはいうまでもない。

なお、圧縮機のモータとして、固定子のコイルエンドが小さく巻線抵抗の低い集中巻モータを適用した場合には、固定子巻線に生じる銅損による発熱量が少ない。銅損を大きくするためには、固定子巻線により大きな電流を流す必要があるが、この場合には、インバータに流れる電流も大きくなり、結果としてインバータ損失が過大となる。

上述した実施の形態にかかる空気調和装置によれば、高周波数の電圧を印加することにより、固定子巻線のインダクタンス成分が大きくなり、巻線インピーダンスが高くなるため、固定子巻線に流れる電流が小さくなり銅損は減るが、一方で、高周波数の電圧を印加することにより、鉄損が増大し効果的に冷媒に加熱することができる。さらに、固定子巻線に流れる電流が小さいため、インバータ損失も小さくなり、より効率良く冷媒への加熱を行うことが可能となる。

また、圧縮機のモータとして、集中巻モータを用いる場合、固定子巻線の巻き方は、モータの相端子側を巻き始めとし、中性点側を巻き終わりとすることが望ましい。図１５は、実施の形態にかかる空気調和装置に適した集中巻モータの固定子巻線の巻き方の一例を示す図である。

図１５（ａ）に示すように、集中巻モータの場合、磁極歯ごとにコイルを集中して巻線する。このとき、各相巻線の巻き始めの線はコイルの内部側に位置し、巻き終わりの線はコイルの表面側に位置することになる。一方、図１５（ｂ）に示すように、コイルの巻き終わりと圧縮機フレームとの間には、冷媒インピーダンスが存在する。したがって、コイルの巻き終わりを中性点側に接続した方が、相電圧に対する冷媒インピーダンスの影響が小さくなるため、安定した相電圧の供給が可能となり、さらに騒音や振動を低減することが出来る。

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
４ 膨張弁
５ 室内熱交換器
６ 冷媒配管
７ 圧縮機構
８ モータ
９ インバータ
１０ 母線電圧検出手段
１１ インバータ制御手段
１２ 冷媒寝込み判定手段
１３ 交流電圧発生手段
１４ 積分器
１５ ＰＷＭ信号生成手段
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ スイッチング素子
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 温度センサー
２１ 減算器
２２ 遅延器
２３ 比較器
３１ 昇圧コンバータ
４１ メモリ
４２ カウンタ
４３ 冷媒寝込み量推定部
４４ 熱量算出部
４５ 出力・加熱時間算出部
１００ 冷媒回路

Claims (18)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
   前記圧縮機を駆動するモータと、
   前記モータに所望の電圧を印加するインバータと、
   前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
   前記インバータの電源電圧である直流母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、
   を備え、
   前記インバータ制御手段は、
   運転待機時において、あらかじめ定めた所定の起動判定時点で、前記圧縮機内部あるいは外部の温度に基づいて、前記圧縮機内部への冷媒寝込み現象が発生し得る可能性が高い冷媒寝込み状態であるか否かを判定する冷媒寝込み判定手段と、
   前記冷媒寝込み判定手段が前記冷媒寝込み状態であると判定した場合に、通常運転時よりも高い周波数の各相電圧指令信号を生成して出力する交流電圧発生手段と、
   前記各相電圧指令信号および前記直流母線電圧に基づいて、前記インバータを駆動する各相ＰＷＭ信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成手段と、
   を備えることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記冷媒寝込み判定手段は、ユーザ操作による運転動作指令により前記起動判定を行い、前記運転動作指令が入力された時点で、前記冷媒寝込み状態の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記冷媒寝込み判定手段は、ユーザ操作による運転動作指令の事前動作検出信号により前記起動判定を行い、前記事前動作検出信号が入力された時点で、前記冷媒寝込み状態の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記冷媒寝込み判定手段は、外気、前記室外熱交換器、あるいは前記圧縮機の温度変化が正の値である場合に、前記冷媒寝込み状態であると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記冷媒寝込み判定手段は、外気温度あるいは前記室外熱交換器の温度から前記圧縮機の温度を差し引いた温度差が正の値である場合に、前記冷媒寝込み状態であると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
6. 前記冷媒寝込み判定手段は、タイマ設定による起動予定時刻よりも前の所定期間において前記起動判定を行い、前記所定期間内の任意時刻において前記冷媒寝込み状態の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
7. 前記冷媒寝込み判定手段は、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、あらかじめ予測した起動予測時刻よりも前の所定期間において前記起動判定を行い、前記所定期間内の任意時刻において前記冷媒寝込み状態の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
8. 前記冷媒寝込み判定手段は、平日もしくは休日の区分毎、または曜日毎に、起床時刻、帰宅時刻、または始業時刻を含む特定の時刻を前記起動予測時刻とすることを特徴とする請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記冷媒寝込み判定手段は、月毎、あるいは季節毎に、前記起動予測時刻を補正することを特徴とする請求項７または８に記載の空気調和装置。
10. 前記冷媒寝込み判定手段は、外気、前記室外熱交換器、あるいは前記圧縮機の温度変化が正の値である場合に、前記冷媒寝込み状態であると判定することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
11. 前記冷媒寝込み判定手段は、外気温度あるいは前記室外熱交換器の温度から前記圧縮機の温度を差し引いた温度差が正の値である場合に、前記冷媒寝込み状態であると判定することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
12. 前記冷媒寝込み判定手段は、前記所定期間内の任意時刻において前記冷媒寝込み状態であると判定した場合に、当該冷媒寝込み状態を解消するために要する冷媒加熱時間および冷媒加熱出力を算出すると共に、現在時刻から前記冷媒加熱時間が経過した時刻が前記起動予測時刻あるいは前記起動予測時刻以上となった時点で、前記冷媒加熱時間および前記冷媒加熱出力に基づいて、振幅指令値および電圧位相指令値を算出して出力し、
    前記交流電圧発生手段は、前記振幅指令値および前記電圧位相指令値に基づき、前記各相電圧指令信号を生成する
    ことを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一項に記載の空気調和装置。
13. 前記冷媒寝込み判定手段は、前記所定期間内の任意時刻から一定期間前までの前記温度変化、あるいは前記温度差の推移を記録すると共に、当該任意時刻までの冷媒寝込み状態の継続期間に基づいて、前記圧縮機内部への冷媒寝込み量の推定を行い、前記冷媒寝込み量に基づいて、前記冷媒加熱出力および前記冷媒加熱時間を算出することを特徴とする請求項１２に記載の空気調和装置。
14. 前記直流母線電圧は、任意の直流電圧を昇圧して得たことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
15. 前記インバータが前記モータに印加する電圧の周波数は、約１４ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
16. 前記モータの回転子は、ＩＰＭ構造であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
17. 前記モータの固定子巻線方向は、前記モータの相端子側を巻き始めとし、前記モータの中性点側を巻き終わりとしたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
18. 前記圧縮機の圧縮機構は、スクロール型であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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