JP2010175189A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機に対して適切に冷凍機油を戻しつつ、従来よりも効率良く冷凍サイクル運転を行う。
【解決手段】周波数センサ７８によって検出された圧縮機４０の駆動周波数が予め定められた回転数よりも小さく、温度負荷算出部９２によって算出された温度負荷が予め定められた値よりも小さい場合（Ｓ４でＹＥＳ）、制御部９１が油戻し回路５５の電磁弁５３を閉状態とする（Ｓ７）。また、圧縮機４０の上記回転数が予め定められた回転数以上でるか、又は上記温度負荷が予め定められた値以上の場合（Ｓ４でＮＯ）、制御部９１は、油戻し回路５５の電磁弁５３を開状態とする（Ｓ９）。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機に関し、特に、油分離器により吐出冷媒から分離された冷凍機油を、該油分離器から圧縮機へ戻す技術に関する。

従来、空気調和機では、例えば、冷房の場合、圧縮機から吐出した冷媒は、室外側熱交換器で凝縮し、室外空気に排熱した後、膨張装置で低温低圧になり、室内熱交換器に流入して室内空気を冷却して蒸発し、蒸発して気化した冷媒は再び圧縮機に吸入される行程を行う冷媒回路で冷凍サイクルが行われる。この圧縮機には内部機構を潤滑に動作させるために冷凍機油が封入されているが、圧縮機からは少量の冷凍機油が含まれて冷媒が吐出される。このため、吐出された冷凍機油を確実に圧縮機に戻して圧縮機を正常に動作させるため、従来の空気調和機では、圧縮機の吐出口と吸入口の間に、油分離器及び流量調整手段を有する油戻し回路を、冷媒回路をバイパスする形で設け、圧縮機から吐出した冷媒中に含まれる冷凍機油を油分離器で分離し、分離した冷凍機油を、流量調整手段を経て圧縮機に戻す機構が採用されている。

特開平８−１８９７３２号公報

上記油戻し回路には、冷媒回路（メイン回路）を循環している冷媒の一部が流れ込み、当該流れ込んだ冷媒から油戻し回路が冷凍機油を分離するが、油戻し回路の上記流量調整手段を常に全開にしていると、油戻し回路に流れ込む冷媒の量が多くなってしまい、冷媒回路中を流れる冷媒の量が低減し、効率良く冷凍サイクル運転を行うことができない。一方、冷凍サイクル運転の効率化のために、単に油戻し回路を閉じると、圧縮機に戻す冷凍機油の量が少なくなり、圧縮機の内部機構の潤滑な動作を妨げることになる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、圧縮機に対して適切に冷凍機油を戻しつつ、従来よりも効率良く冷凍サイクル運転を行うことを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路と、
前記冷媒回路に設けられた圧縮機と、
前記圧縮機から吐出される冷媒から油を分離する油分離器と、
前記油分離器によって分離された油を前記圧縮機の吸入側へ戻すための油戻し管と、
前記油戻し管を開閉自在な開閉弁を有し、当該開閉弁の開閉により、前記圧縮機の吸入側に油を戻す油戻し回路と、
前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出部と、
当該空気調和機による空調制御の対象となる室内の温度と、設定されている目標室内温度との差である温度負荷を算出する温度負荷算出部と、
前記回転数検出部によって検出された前記回転数が予め定められた回転数よりも小さく、前記温度負荷算出部によって算出された温度負荷が予め定められた値よりも小さいという条件を満たす場合に、前記油戻し回路の開閉弁を閉状態とし、前記回転数検出部によって検出された前記回転数が予め定められた回転数以上であるか、又は前記温度負荷算出部によって算出された温度負荷が予め定められた値以上という条件を満たす場合に、前記油戻し回路の開閉弁を開状態とする制御部と
を備える空気調和機である。

この発明によれば、回転数検出部によって検出された圧縮機の回転数が予め定められた回転数よりも小さく、温度負荷算出部によって算出された温度負荷が予め定められた値よりも小さい場合、例えば、圧縮機の回転数が温度負荷に応じて低下した状態の中間運転時等には、制御部が油戻し回路の開閉弁を閉状態とする。当該中間運転時等の状況では、圧縮機から吐出される冷媒及び当該冷媒に含まれる油の量が少なく、油戻し回路による油戻し動作を中断させても圧縮機の動作に与える支障が少ないことから、当該発明における制御により、当該中間運転時等の状況においては、油戻し回路に流れ込む冷媒の量を抑えて、冷媒回路を循環する冷媒の量の低減を抑え、効率の良い冷凍サイクル運転を優先させる。また、圧縮機の上記回転数が予め定められた回転数以上であるか、又は上記温度負荷が予め定められた値以上である場合、すなわち、圧縮機から吐出される冷媒及び当該冷媒に含まれる油の量が多いと想定される場合には、制御部は、油戻し回路の開閉弁を開状態として、油戻し回路に油を圧縮機に戻させることで、圧縮機の内部機構の潤滑な動作を優先して確保する。これにより、本発明によれば、圧縮機に対して適切に油を戻して圧縮機の内部機構の潤滑な動作を確保しつつ、従来よりも効率良く冷凍サイクル運転を行うことが可能になる（例えば、通年エネルギー消費効率の向上を図ることができる）。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和機であって、前記油戻し回路は、前記油戻し管において前記開閉弁に対して直列に接続された減圧機構を更に有するものである。

この発明では、油戻し回路の調整機構が、油戻し管において開閉弁に対して直列に接続された減圧機構を更に有するので、比較的コスト高の電動弁等を開閉弁として用いなくても、例えば電磁弁等の安価な開閉弁と、例えばキャピラリチューブ等の減圧機構との組合せにより、油戻し回路を通過する油の量を低コストで制御することが可能である。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の空気調和機であって、前記制御部は、少なくとも当該空気調和機の起動開始制御中は、前記検出された回転数及び前記算出された温度負荷に基づく前記油戻し回路の開閉弁開閉制御を行わないものである。

この発明では、制御部は、圧縮機に対してかかる負荷が比較的小さいときは、上記検出された回転数及び上記算出された温度負荷に基づく上記油戻し回路の開閉制御を行い、その一方で、空気調和機の起動開始制御中などのように、圧縮機に対してかかる負荷が比較的大きくなる状況下では、上記検出された回転数及び上記算出された温度負荷に基づく上記油戻し回路の開閉制御を行わず、すなわち、油戻し回路の開閉弁を開状態に保つようにする制御を選択することで油戻し回路から圧縮機に油を戻させ、圧縮機の内部機構の潤滑な動作を優先的に確保することにより、円滑な冷凍サイクル運転を確保することを可能にする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気調和機であって、前記制御部は、予め定められた保護制御を行っているか否かの判断を行い、前記検出された回転数が前記予め定められた回転数よりも小さく、前記算出された温度負荷が予め定められた値よりも小さいという条件を満たす場合であって、かつ、当該保護制御に入っていないと判断した場合に、前記油戻し回路の開閉弁を閉状態とするものである。

この発明によれば、制御部は、予め定められた保護制御、例えば、デフロストやガス欠保護等の制御を行っている場合には、上記検出された回転数が上記予め定められた回転数よりも小さく、上記算出された温度負荷が上記予め定められた値よりも小さいという条件を満たす場合であっても、油戻し回路の開閉弁を開状態に保ち、一方、当該保護制御に入っていないと判断した場合にのみ、油戻し回路の開閉弁を閉状態とするので、当該予め定められた保護制御を行っており、圧縮機の容量が大きくなって圧縮機から吐出される冷媒及び油が多くなる状況下では、油戻し回路に油を圧縮機に戻させて、圧縮機の内部機構の潤滑な動作を優先的に確保することで、更に円滑な冷凍サイクル運転を確保する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和機であって、前記各条件を満たす状態となっている時間を計測するタイマ部を備え、
前記制御部は、前記タイマ部により計測された時間が予め定められた一定時間に達した場合にのみ、当該タイマの計測対象とされている条件を満たしたとして、前記油戻し回路の開閉弁開閉制御を行うものである。

この発明によれば、制御部は、タイマ部により計測された時間が予め定められた一定時間に達した場合にのみ、当該タイマの計測対象とされている条件を満たしたとして、油戻し回路の開閉弁の開閉制御を行うので、短期間内に油戻し回路の開閉弁が開状態と閉状態と切り換えを繰り返すハンチングを防止して、圧縮機の内部機構の潤滑な動作を確保しつつ、効率良く冷凍サイクル運転を行うために真に油戻し回路の開閉弁の上記開閉制御を行うべきときに、上記開閉弁を開状態と閉状態との間で切り換えることができる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の空気調和機であって、前記油戻し回路の開閉弁を閉状態とした経過時間を計測する開閉切換タイマ部を備え、
前記制御部は、前記開閉切換タイマ部により計測された経過時間が予め定められた経過時間に達したときは、前記油戻し回路の開閉弁を開状態とするものである。

中間運転時等の状況には、圧縮機から吐出される油の量が少ないことから、油戻し回路の開閉弁を閉状態として、冷媒回路を循環する冷媒の量の低減を抑えるが、中間運転時等であっても長時間に亘って圧縮機への油戻しを行わないと、圧縮機の内部機構の潤滑な動作が妨げられる虞があるので、請求項６に記載の発明では、制御部は、油戻し回路の開閉弁を閉状態とした経過時間（開閉切換タイマ部により計測された経過時間）が予め定められた経過時間に達したときには、上記検出された回転数及び上記算出された温度負荷が上記いずれの条件を満たしていても、油戻し回路の開閉弁を開状態として、圧縮機の内部機構の潤滑な動作を確保する。これにより、圧縮機の内部機構の潤滑な動作の確保と、効率の良い冷凍サイクル運転動作のいずれを優先させるかを更に的確に判断できるようにする。

本発明によれば、圧縮機に対して適切に油（冷凍機油）を戻して圧縮機の内部機構の潤滑な動作を確保しつつ、従来よりも効率良く冷凍サイクル運転を行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す冷媒回路図である。 コントローラの概略構成を示すブロック図である。 空気調和機における油戻し制御時の処理の流れを示すフローチャートである。 電磁弁を閉状態から開状態に戻す際の制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る空気調和機について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す冷媒回路図である。

図１に示すように、本実施形態に係る冷凍装置としての空気調和機１は、室外機２と室内機３とを１台ずつ備えている。このうち、また、空気調和機１は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１５を備えている。

冷媒回路１５は、室外回路２０、室内回路３０、液側連絡管１６、及びガス側連絡管１７により構成されている。室内回路３０は、液側連絡管１６及びガス側連絡管１７を介して室外回路２０に接続されている。

室外回路２０は、室外機２に収納されている。室外回路２０には、圧縮機４０、四路切換弁２１、室外熱交換器２２、膨張弁２４、レシーバ２３、液側閉鎖弁２５、及びガス側閉鎖弁２６が設けられている。

圧縮機４０は、密閉型のスクロール圧縮機である。圧縮機４０は、圧縮機構と該圧縮機構を駆動する電動機とを、円筒状のハウジングに収納して構成されている。尚、圧縮機構及び電動機は、図示を省略する。圧縮機４０は、後述する制御部による制御で、電動機の回転数が段階的に又は連続的に変更されて、その容量が可変に構成されている。

圧縮機４０には、低圧ガス管である吸入管４３と、高圧ガス管である吐出管４４とがそれぞれ接続されている。吸入管４３は、圧縮機４０へ吸入される冷媒が流通する一方、吐出管４４は、圧縮機４０から吐出される冷媒が流通するように構成されている。吸入管４３は、その入口端が四路切換弁２１の第１のポートに接続され、その出口端が圧縮機４０の吸入側に接続されている。吐出管４４は、その入口端が圧縮機４０の吐出側に接続され、その出口端が四路切換弁２１の第２のポートに接続されている。

四路切換弁２１は、その第３のポートがガス側閉鎖弁２６と配管接続され、その第４のポートが室外熱交換器２２の上端部と配管接続されている。四路切換弁２１は、第１のポートと第３のポートが連通し且つ第２のポートと第４のポートが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通し且つ第２のポートと第３のポートが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。この四路切換弁２１の切換動作によって、冷媒回路１５における冷媒の循環方向が反転する。

室外熱交換器２２は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。この室外熱交換器２２では、冷媒回路１５を循環する冷媒と室外空気とが熱交換を行う。

室外熱交換器２２の一端は、ブリッジ回路２８を介して液側連絡管１６と配管接続されている。ブリッジ回路２８は、第１管路２８１、第２管路２８２、第３管路２８３、及び第４管路２８４をブリッジ状に接続して構成されている。ブリッジ回路２８において、第１管路２８１の出口端が第２管路２８２の出口端と接続し、第２管路２８２の入口端が第３管路２８３の出口端と接続し、第３管路２８３の入口端が第４管路２８４の入口端と接続し、第４管路２８４の出口端が第１管路２８１の入口端と接続している。ブリッジ回路２８は、第１管路２８１の入口端及び第４管路２８４の出口端が室外熱交換器２８２側となり、第２管路２８２の入口端及び第３管路２８３の出口端が液側連絡管１６側に配設されている。

第１〜第４の各管路２８１〜２８４には、逆止弁が１つずつ設けられている。第１管路２８１には、その入口端から出口端に向かう冷媒の流通のみを許容する逆止弁CV-1が設けられている。第２管路２８２には、その入口端から出口端に向かう冷媒の流通のみを許容する逆止弁CV-2が設けられている。第３管路２８３には、その入口端から出口端に向かう冷媒の流通のみを許容する逆止弁CV-3が設けられている。第４管路２８４には、その入口端から出口端に向かう冷媒の流通のみを許容する逆止弁CV-4が設けられている。

レシーバ２３は、円筒状の容器であって、冷媒を貯留する。レシーバ２３の一端部は、ブリッジ回路２８における第１管路２８１の出口端及び第２管路２８２の出口端と配管接続されている。レシーバ２３の他端部は、ブリッジ回路２８における第３管路２８３の入口端及び第４管路２８４の入口端と配管接続されている。また、このレシーバ２３の下端部とブリッジ回路２８を繋ぐ配管には、膨張弁２４が設けられている。膨張弁２４は、いわゆる電動膨張弁である。

室外回路２０には、更に、ガス抜き管３５及び均圧管３７も設けられている。ガス抜き管３５は、その一端がレシーバ２３に接続され、その他端が吸入管４３に接続されている。このガス抜き管３５は、レシーバ２３のガス冷媒を圧縮機４０の吸入側へ導入してレシーバ２３を減圧するために設けられている。ガス抜き管３５には、ガス抜き電磁弁３６が設けられている。

均圧管３７は、その一端がガス抜き管３５におけるガス抜き電磁弁３６とレシーバ２３の間に接続され、その他端が吐出管４４に接続されている。均圧管３７には、その一端から他端に向かう冷媒の流通のみを許容する均圧用逆止弁３８が設けられている。この均圧管３７は、空気調和機１の停止中に外気温が異常に上昇してレシーバ２３の圧力が高くなりすぎた場合に、ガス冷媒を逃がすことでレシーバ２３の破裂を防止する。従って、空気調和機１の運転中において、均圧管３７を冷媒が流れることは無い。

本実施形態に係る空気調和機１には、油分離器５１と、油戻し管５２とが設けられている。油分離器５１は、圧縮機４０の吐出管４４に設けられており、圧縮機４０の吐出冷媒から冷凍機油（以下、油という）を分離する。油戻し管５２は、油分離器５１によって分離された油を圧縮機４０の吸入側へ戻すために、油分離器５１と圧縮機４０の吸入管４３とを接続して設けられている。また、油戻し管５２には、油戻し管５２を開閉自在とすることで油分離器５１と圧縮機４０の吸入側とを連通状態又は連通遮断状態にする開閉弁としての電磁弁５３が設けられている。油戻し管５２には、更に、電磁弁５３に対して直列に接続された減圧機構の一例としてのキャピラリチューブ５４が設けられている。油戻し回路５５は、当該電磁弁５３及びキャピラリチューブ５４を有してなり、電磁弁５３の開閉により、圧縮機４０の吸入側に油を戻すか否かを制御する。すなわち、油戻し回路５５は、電磁弁５３を開状態としたときに、油分離器５１内の油を圧縮機４０へ供給し、電磁弁５３を閉状態としたときに油分離器５１内の油を圧縮機へ供給しないようになっている。すなわち、油戻し回路５５が圧縮機４０に戻す油の量は、電磁弁５３の開閉と、キャピラリチューブ５４による油戻し管５２の絞りとによって制御される。

室内回路３０は、室内機３に設けられている。室内回路６０には、室内熱交換器６１が設けられている。室内熱交換器６１は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室内熱交換器６１では、冷媒回路１５を循環する冷媒と室内空気とが熱交換を行う。

液側連絡管１６は、その一端が液側閉鎖弁２５に接続され、他端が室内回路６０における室内熱交換器６１の一端に接続されている。ガス側連絡管１７は、その一端がガス側閉鎖弁２６に接続され、他端が室内熱交換器６１の他端に接続されている。

室外機２には、室外ファン７０が設けられている。この室外ファン７０は、室外熱交換器２へ室外空気を送る。一方、上記室内機３には、室内ファン８０が設けられている。この室内ファン８０は、室内熱交換器６１に室内空気を送る。

室外機２には、各種のセンサが設けられている。具体的に、室外機２には、室外空気の温度を検出するための外気温センサ７１が設けられている。室外機２において、室外熱交換器２２の下部には、その伝熱管温度を検出するための室外熱交換器温度センサ７２が設けられている。室外熱交換器２２に、その内部の冷媒圧力を検出するための室外熱交換器圧力センサ７６が設けられている。室外熱交換器圧力センサ７６は、後述の冷房運転時に凝縮圧力を検出する一方、暖房運転時に蒸発圧力を検出する。

圧縮機４０の吸入管４３には、圧縮機４０の吸入冷媒温度を検出するための吸入管温度センサ７３が設けられている。吐出管４４には、圧縮機４０の吐出冷媒温度を検出するための吐出管温度センサ７５とがそれぞれ設けられている。さらに、圧縮機４０には、該圧縮機４０の駆動電流値を検出する駆動電流センサ７７と、圧縮機４０の駆動周波数を検出する周波数センサ（回転数検出部の一例）７８とがそれぞれ設けられている。

室内機３には、温度や湿度のセンサが設けられている。具体的に、この室内機３には、吸込風温センサ８１及び吹出風温センサ８２が設けられている。吸込風温センサ８１は、室内機３へ吸い込まれる室内空気の温度、即ち室内機３の吸込風温を検出する。吹出風温センサ８２は、室内機３から吹き出される空気の温度、即ち室内機３の吹出風温を検出する。更に、上記室内機３において、室内熱交換器６１の下部には、その伝熱管温度を検出するための室内熱交換器温度センサ８４が設けられている。さらに、室内熱交換器６１には、その内部の冷媒圧力を検出するための室内熱交換器圧力センサ８５が設けられている。室内熱交換器圧力センサ８５は、後述の冷房運転時に蒸発圧力を検出する一方、暖房運転時に凝縮圧力を検出する。

また、室外機２には、コントローラ９０が設けられている。コントローラ９０は、上記のセンサ類からの信号やリモコン等からの指令信号を受けて空気調和機１の運転制御を行う。

図２は、コントローラ９０の概略構成を示すブロック図である。

コントローラ９０は、制御部９１と、温度負荷算出部９２と、タイマ９３と、入力受付部９４とを備えている。

制御部９１は、膨張弁２４の開度調節や、四路切換弁２１の切り換え、ガス抜き電磁弁３６の開閉操作を行う。また、制御部９１は、圧縮機４０の容量制御や、室外ファン７０及び室内ファン８０の送風量制御を行う。さらに、制御部９１は、上記周波数センサ７８によって検出される圧縮機４０の駆動周波数と、温度負荷算出部９２によって算出される温度負荷とに応じて、電磁弁５３の開閉状態を制御する。制御部９１による電磁弁５３の開閉制御の詳細は後述する。

温度負荷算出部９２は、吸込風温センサ８１によって検出される室内空気の温度（当該空気調和機１による空調制御の対象となる室内の温度）と、上記入力受付部９４が操作者から受け付けた目標室内温度との差を温度負荷として算出する。

タイマ（タイマ部，開閉切換タイマ部）９３は、各種の時間計測を行う。例えば、タイマ９３は、上記周波数センサ７８によって検出された圧縮機４０の駆動周波数と、温度負荷算出部９２によって算出された温度負荷が、後述する所定の条件を満たす状態となっている時間を計測する。また、タイマ９３は、油戻し回路５５の電磁弁５３が閉状態となっている経過時間を計測する。

入力受付部９４は、室内機３又は室外機２に設けられた図略の操作パネルに操作者から入力された空気調和機１の起動開始指示や目標室内温度の指示等の入力を受け付けるものである。

次に、空気調和機１の運転動作を説明する。空気調和機１の運転時には、冷媒回路１５において冷媒が相変化しつつ循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。この空気調和機１は、冷房運転と暖房運転とを行う。

《冷房運転》冷房運転時には、室内熱交換器６１が蒸発器として機能し、冷却動作が行われる。この冷房運転時において、四路切換弁２１は、図１に実線で示す状態となる。膨張弁２４は、所定の開度に調節される。ガス抜き電磁弁３６は適宜開閉される。これら各弁２４，３６の制御は、コントローラ９０の制御部９１により行われる。

圧縮機４０を運転すると、この圧縮機４０で圧縮された冷媒が吐出管４４へ吐出される。この吐出冷媒は、四路切換弁２１を通って室外熱交換器２２へ流入する。室外熱交換器２２では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器２２で凝縮した冷媒は、ブリッジ回路２８の第１管路２８１へ流入し、逆止弁CV-1を通過してレシーバ２３へ流入する。

レシーバ２３からは、液冷媒だけが膨張弁２４へ向かって流出する。レシーバ２３から流出した冷媒は、膨張弁２４で減圧された後に、ブリッジ回路２８の第３管路３３へ流通する。その後、冷媒は、逆止弁CV-3と流出逆止弁３４を通過し、液側連絡管１６を通じて室内回路６０へ送られる。

室内回路６０へ流入した冷媒は、室内熱交換器６１へ導入される。室内熱交換器６１では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。つまり、室内回路６０へ導入された冷媒は、室内熱交換器６１で蒸発し、その結果、室内空気が冷却される。

室内熱交換器６１で蒸発した冷媒は、ガス側連絡管１７を通って室外回路２０へ流入する。その後、冷媒は、四路切換弁２１を通過し、吸入管４３を通って圧縮機４０に吸入される。圧縮機４０は、吸入した吸入冷媒を圧縮して再び吐出する。冷媒回路１５では、このような冷媒の循環が繰り返される。

上述のように、コントローラ９０の制御部９１は、膨張弁２４の開度調節を行う。その際、制御部９１は、室内熱交換器６１から流出するガス冷媒の過熱度が一定となるように、膨張弁２４の開度を調節する。具体的には、吸入管温度センサ７３の検出温度と室内熱交換器温度センサ８４の検出温度の差が所定値に保たれるように、膨張弁２４の開度が適宜変更される。

一方、油分離器５１は、圧縮機４０の吐出冷媒から油を分離する。このとき、電磁弁５３が閉状態にされていると、油戻し管５２における冷凍機油の流通は遮断される。一方、電磁弁５３が開状態にされていると、分離された油分離器５１内の油は、油戻し管５２を通って圧縮機４０の吸入側へ流通する。この電磁弁５３の開閉は、上述したように、制御部９１により行われる。

《暖房運転》暖房運転時には、室内熱交換器６１が凝縮器として機能し、加熱動作が行われる。この暖房運転時において、四路切換弁２１は、図１に破線で示す状態となる。そして、膨張弁２４は所定の開度に調節される。ガス抜き電磁弁３６、電磁弁５３は適宜開閉される。これら各弁２４，３６，５３の操作は、制御部９１により行われる。

圧縮機４０を運転すると、この圧縮機４０で圧縮された冷媒が吐出管４４へ吐出される。この冷媒は、四路切換弁２１からガス側閉鎖弁２６に向かって流れ、ガス側連絡管１７を通って室内回路３０に流入する。

室内回路３０へ流入した冷媒は、室内熱交換器６１へ導入される。室内熱交換器６１では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。つまり、室内回路３０へ導入された冷媒は、室内熱交換器６１で凝縮し、その結果、室内空気が加熱される。

室内熱交換器６１で凝縮した冷媒は、液側連絡管１６を通って室外回路２０へ流入する。その後、冷媒は、ブリッジ回路２８の第２管路２８２を通ってレシーバ２３へ一旦流入する。レシーバ２３から流出した液冷媒は、膨張弁２４で減圧された後に、ブリッジ回路２８の第４管路２８４を通って室外熱交換器２２へ導入される。

室外熱交換器２２では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器２２で蒸発した冷媒は、四路切換弁２１を通過し、吸入管４３を通って圧縮機４０に吸入される。圧縮機４０は、吸入した冷媒を圧縮して再び吐出する。冷媒回路１５では、このような冷媒の循環が繰り返される。

上述のように、コントローラ９０の制御部９１は、膨張弁２４の開度調節を行う。その際、制御部９１は、室外熱交換器２２から流出するガス冷媒の過熱度が一定となるように、膨張弁２４の開度を調節する。具体的には、吸入管温度センサ７３の検出温度と室外熱交換器温度センサ７２の検出温度の差が所定値に保たれるように、膨張弁２４の開度が適宜変更される。

また、上記冷房運転の場合と同様に、油分離器５１は、圧縮機４０の吐出冷媒から油を分離する。電磁弁５３の閉状態時には、油戻し管５２における油の流通は遮断される。一方、電磁弁５３の開状態時には、分離された油分離器５１内の油は、油戻し管５２を通って圧縮機４０の吸入側へ供給される。

次に、空気調和機１における油戻し制御（油戻し回路５５の電磁弁５３の開閉制御）について説明する。図３は、空気調和機１における油戻し制御時の処理の流れを示すフローチャートである。図４は、電磁弁５３を閉状態から開状態に戻す際の制御を示すフローチャートである。

当該油戻し制御（油戻し回路５５の電磁弁５３の開閉制御）は、入力受付部９４に操作者から空気調和機１の起動開始指示が受け付けられ、制御部９１が室外機２及び室内機３に空気調和動作を開始させた後に行われる。

すなわち、タイマ９３は、上記起動開始制御を終了してからの経過時間を計測して制御部９１に出力し、制御部９１は、上記起動開始制御を終了してからの経過時間が所定時間（例えば、10分）に達しているかを、当該タイマ９３からの出力により判断する（Ｓ１）。そして、制御部９１は、当該起動開始制御を終了してからの経過時間が所定時間に達していない場合、すなわち、上記起動開始制御中、又は起動開始制御終了後であって上記所定時間内は（Ｓ１でＹＥＳ）、後述する圧縮機４０の駆動周波数及び温度負荷に応じた油戻し制御を行わず、油戻し回路５５の電磁弁５３を開状態にしておく（Ｓ９）。

一方、制御部９１は、上記起動開始制御終了後の経過時間が所定時間に達している場合は（Ｓ１でＮＯ）、上記周波数センサ７８から圧縮機４０の駆動周波数を取得し（Ｓ２）、さらに、温度負荷算出部９２が、吸込風温センサ８１によって検出される室内空気の温度と、上記入力受付部９４に操作者から受け付けられている目標室内温度との差を温度負荷として算出する（Ｓ３）。

ここで、制御部９１は、(1)当該駆動周波数が予め定められた値（例えば、120Hz）よりも小さいか、及び(2)当該温度負荷が予め定められた値（例えば、3.0℃）よりも小さいかを判断する（Ｓ４）。

制御部９１は、これら(1)(2)の両方の条件を満たさない場合は（Ｓ４でＮＯ）、タイマ９３からの出力に基づいて、当該(1)(2)の両条件を満たしていない状態に至った時点からの経過時間が所定時間に達しているかを判断する（Ｓ８）。すなわち、制御部９１は、Ｓ２及びＳ３の処理に入った後は、常時、周波数センサ７８から圧縮機４０の駆動周波数を取得し、温度負荷算出部９２による上記温度負荷の算出を行い、当該(1)(2)の両条件を満たしていない状態が上記所定時間継続するか否かを判断する。制御部９１は、当該経過時間が所定時間（例えば、5分間）に達した場合は（Ｓ８でＹＥＳ）、油戻し回路５５の電磁弁５３を開状態に変更又は維持する（Ｓ９）。なお、制御部９１は、当該経過時間に達しない間に、当該(1)(2)の両条件を満たす状態に遷移したと判断した場合は（Ｓ８でＮＯ）、処理をＳ２に戻す。

また、制御部９１は、これら(1)(2)の両方の条件を満たす場合（Ｓ４でＹＥＳ）、当該実行中の冷凍サイクル運転において、予め定められた保護制御（例えば、デフロスト又はガス欠保護等）を行っているかを判断する（Ｓ５）。制御部９１は、上記予め定められた保護制御が行われていると判断した場合は（Ｓ５でＹＥＳ）、処理をＳ２に戻す。

制御部９１は、上記予め定められた保護制御が行われていないと判断した場合は（Ｓ５でＮＯ）、タイマ９３からの出力に基づいて、当該(1)(2)の両条件を満たし、かつ、当該予め定められた保護制御に入っていない状態に至った時点からの経過時間が所定時間に達しているかを判断する（Ｓ６）。すなわち、制御部９１は、Ｓ２及びＳ３の処理に入った後は、常時周波数センサ７８からの圧縮機４０の駆動周波数の取得、温度負荷算出部９２による上記温度負荷の算出、更に、上記予め定められた保護制御を行っているかの判断を継続して行い、当該(1)(2)の両条件を満たしている状態であって、かつ、上記予め定められた保護制御を行っていない状態が、上記所定時間継続するか否かを判断する。制御部９１は、当該経過時間が所定時間（例えば、5分間）に達した場合は（Ｓ６でＹＥＳ）、油戻し回路５５の電磁弁５３を閉状態に変更又は維持する（Ｓ７）。なお、制御部９１は、当該経過時間に達しない間に、当該(1)(2)の両条件を満たさない状態（当該(1)(2)の少なくともいずれか一方の条件を満たさなくなった状態）、又は、上記予め定められた保護制御を行っている状態になったと判断した場合は（Ｓ６でＮＯ）、処理をＳ２に戻す。

すなわち、制御部９１は、上記(1)(2)の両条件を満たし、かつ、デフロスト又はガス欠保護等の保護制御が行われていない状態が一定時間継続していることを条件として、油戻し回路５５の電磁弁５３を閉状態にする。これにより、圧縮機４０から吐出される冷媒及び油の量が少ない状況下においては、冷媒回路１５の冷媒が油戻し管５２を通過する量を抑え、圧縮機４０の内部機構の潤滑な動作に支障を与えずに、かつ冷媒回路１５中を流れる冷媒の量が低減しないようにして、円滑な冷凍サイクル運転を確保する。一方、圧縮機４０の容量が大きくなっていたり、上記予め定められた保護制御を行っていて、圧縮機４０から吐出される冷媒及び油が多くなる状況下においては、電磁弁５３を開状態として油戻し回路５５に油を圧縮機４０に戻させて、圧縮機４０の内部機構の潤滑な動作を優先することで、円滑な冷凍サイクル運転を確保する。

但し、図４に示すように、制御部９１は、電磁弁５３を閉状態としているときは（Ｓ１１）、タイマ９３からの出力に基づいて、電磁弁５３を閉状態に切り換えた後の経過時間が所定時間（例えば、30分）に達しているか否かを判断し（Ｓ１２）、電磁弁５３を閉状態に切り換えた後の経過時間が当該所定時間に達した場合には（Ｓ１２でＹＥＳ）、電磁弁５３を開状態に切り換える（Ｓ１３）。

すなわち、圧縮機の回転数が温度負荷に応じて低下した状態である中間運転時等の状況には、圧縮機４０から吐出される油の量が少ないことから、油戻し回路５５の電磁弁５３を閉状態として、冷媒回路１５を循環する冷媒の量の低減を抑えることで冷凍サイクル運転効率の向上を図ることができるが、中間運転時等であっても長時間に亘って圧縮機４０への油戻しを行わないと、圧縮機４０の内部機構の潤滑な動作が妨げられる虞があるため、電磁弁５３が閉状態の状態が長く続く場合は、上記圧縮機４０の駆動周波数及び上記算出された温度負荷が上記両条件を満たしていても、油戻し回路５５の電磁弁５３を開状態として、圧縮機４０に戻す油の量を増加させることで圧縮機４０の内部機構の潤滑な動作を確保する。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。

要するに、本発明は、上記(1)(2)の両条件を満たしている状態が一定時間継続していることをもって、制御部９１が、油戻し回路５５の電磁弁５３を閉状態にする制御を行うものである。

例えば、上記実施形態では、制御部９１は、上記(1)(2)の両条件を満たし、かつ、デフロスト又はガス欠保護等の保護制御が行われていない状態が一定時間継続していることを条件として、油戻し回路５５の電磁弁５３を閉状態にするが（図３のＳ２乃至Ｓ７）、本発明は、当該実施形態に限定されず、上記(1)(2)の両条件を満たしている状態が一定時間継続していることをもって、制御部９１が、油戻し回路５５の電磁弁５３を閉状態にすることが可能である。

また、上記実施形態では、油戻し回路５５に、電磁弁５３及びキャピラリチューブ５４が設けられた形態を示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、油戻し回路５５にキャピラリチューブ５４が設けられておらず、開閉弁の一例としての電磁弁５３の開閉制御で、油戻し回路５５を流れる油の量を調節する構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態に示したように、制御部９１は、空気調和機１の起動開始制御中、又は起動制御終了後に一定時間経過するまでは、圧縮機４０の駆動周波数及び上記温度負荷に基づく油戻し回路５５の電磁弁５３の開閉制御を行わないことが好ましいが（図３のＳ１）、本発明を、当該図３のＳ１に示した制御を行わないものとして把握することも可能である。

また、上記実施形態に示したように、制御部９１は、電磁弁５３を閉状態に切り換えた後の経過時間が当該所定時間に達した場合には（図４のＳ１２でＹＥＳ）、電磁弁５３を開状態に切り換えることが好ましいが（Ｓ１３）、本発明を、当該Ｓ１２及びＳ１３に示した制御を行わないものとして把握することも可能である。

また、上記実施形態では、制御部９１は、周波数センサ７８から圧縮機４０の駆動周波数を取得し、圧縮機４０の駆動周波数を圧縮機４０の回転数として用いることで、図３に示したＳ２以降の処理を行うものであるが、本発明は、当該駆動周波数を用いた処理に限られず、広く圧縮機４０の回転数に基づいて電磁弁５３を開閉させる制御を行うもの（例えば、制御部９１が、上記駆動電流センサ７７によって検出される圧縮機４０の駆動電流値に基づいて電磁弁５３を開閉させる制御等）を含む趣旨である。

１ 空気調和機
２ 室外機
３ 室内機
４０ 圧縮機
５１ 油分離器
５２ 油戻し管
５３ 電磁弁
５４ キャピラリチューブ
５５ 油戻し回路
６０ 室内回路
６１ 室内熱交換器
７１ 外気温センサ
７２ 室外熱交換器温度センサ
７３ 吸入管温度センサ
７５ 吐出管温度センサ
７６ 室外熱交換器圧力センサ
７７ 駆動電流センサ
７８ 周波数センサ
８１ 吸込風温センサ
９０ コントローラ
９１ 制御部
９２ 温度負荷算出部
９３ タイマ
９４ 入力受付部

Claims (6)

1. 冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路と、
   前記冷媒回路に設けられた圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出される冷媒から油を分離する油分離器と、
   前記油分離器によって分離された油を前記圧縮機の吸入側へ戻すための油戻し管と、
   前記油戻し管を開閉自在な開閉弁を有し、当該開閉弁の開閉により、前記圧縮機の吸入側に油を戻す油戻し回路と、
   前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出部と、
   当該空気調和機による空調制御の対象となる室内の温度と、設定されている目標室内温度との差である温度負荷を算出する温度負荷算出部と、
   前記回転数検出部によって検出された前記回転数が予め定められた回転数よりも小さく、前記温度負荷算出部によって算出された温度負荷が予め定められた値よりも小さいという条件を満たす場合に、前記油戻し回路の開閉弁を閉状態とし、前記回転数検出部によって検出された前記回転数が予め定められた回転数以上であるか、又は前記温度負荷算出部によって算出された温度負荷が予め定められた値以上という条件を満たす場合に、前記油戻し回路の開閉弁を開状態とする制御部と
   を備える空気調和機。
2. 前記油戻し回路は、前記油戻し管において前記開閉弁に対して直列に接続された減圧機構を更に有する請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御部は、少なくとも当該空気調和機の起動開始制御中は、前記検出された回転数及び前記算出された温度負荷に基づく前記油戻し回路の開閉弁開閉制御を行わない請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記制御部は、予め定められた保護制御を行っているか否かの判断を行い、前記検出された回転数が前記予め定められた回転数よりも小さく、前記算出された温度負荷が予め定められた値よりも小さいという条件を満たす場合であって、かつ、当該保護制御に入っていない条件を満たすと判断した場合に、前記油戻し回路の開閉弁を閉状態とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気調和機。
5. 前記各条件を満たす状態となっている時間を計測するタイマ部を備え、
   前記制御部は、前記タイマ部により計測された時間が予め定められた一定時間に達した場合にのみ、当該タイマの計測対象とされている条件を満たしたとして、前記油戻し回路の開閉弁開閉制御を行う請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
6. 前記油戻し回路の開閉弁を閉状態とした経過時間を計測する開閉切換タイマ部を備え、
   前記制御部は、前記開閉切換タイマ部により計測された経過時間が予め定められた経過時間に達したときは、前記油戻し回路の開閉弁を開状態とする請求項５に記載の空気調和機。

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