JP4141339B2 - 空気調和装置及びその冷凍機油回収方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房時にガス管に滞留した冷凍機油を回収することができる空気調和装置およびその冷凍機油回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、これらの室外機に対し、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続した複数の室内機とを備えた空気調和装置が知られている。この種の空気調和装置は、暖房時に、圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油が、ガス管または運転停止した室内機の室内熱交換器に滞留して、室外機へ還流されないことがある。運転停止した室内熱交換器に冷凍機油が滞留する場合には、冷凍機油が液冷媒に溶けた状態で存在しているので、当該室内機の室内膨張弁を強制的に開いて冷媒を流すことにより、比較的容易に冷凍機油を回収することができる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３３０１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガス管に冷凍機油が滞留する場合には、簡単に冷凍機油を回収することができなかった。そのため、例えば、１つの冷媒系統に複数の室内機と複数の室外機とを有するシステムにおいては、使用するガス管径も大きくなるため、ガス管内に停滞する冷凍機油量が増加し、圧縮機の潤滑が不十分となる事態が生じ易いという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、簡単な操作で、暖房時にガス管内に滞留している冷凍機油を圧縮機へ回収することができる空気調和装置及びその回収方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、ガス管及び液管からなるユニット間配管で接続した空気調和装置において、暖房運転中に、室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収手段を備え、前記冷凍機油回収手段の動作により、冷房運転時の位置に切替わった四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続した空気調和装置において、前記複数の室外機に冷凍機油を戻す順序を決める手段と、暖房運転中に、すべての室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、決められた順序に従って、該当する室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収手段とを備え、冷房運転時の位置に切替わった各四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油をそれぞれの圧縮機に分配回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記順序を決める手段は、冷凍機油回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から遅れて、冷凍機油回収動作を開始する遅延時間を、残りの各室外機それぞれについて算出し、この遅延時間に従い、室外機に冷凍機油を戻す順序を決定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続し、このユニット間配管または室内熱交換器に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収する空気調和装置の冷凍機油回収方法において、暖房運転中に、室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収過程を備え、前記冷凍機油回収過程の実行により、冷房運転時の位置に切替わった四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続し、このユニット間配管または室内熱交換器に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収する空気調和装置の冷凍機油回収方法において、前記複数の室外機に冷凍機油を戻す順序を決める過程と、暖房運転中に、すべての室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、決められた順序に従って、該当する室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続し、冷房運転時の位置に切替わった各四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油をそれぞれの圧縮機に分配回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行する、冷凍機油分配回収過程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記順序を決める過程は、冷凍機油回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から遅れて、冷凍機油回収動作を開始する遅延時間を、残りの各室外機それぞれについて算出し、この遅延時間に従い、室外機に冷凍機油を戻す順序を決定することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による一実施形態を添付の図面を参照して説明する。図１において、５０は空気調和装置を示している。
【００１３】
この空気調和装置５０は、ガス管５及び液管７を備えてなるユニット間配管９に、室外機１Ａ，１Ｂが並列に接続されるとともに、室内機３Ａ、３Ｂが並列に接続されて構成される。室外機１Ａは、圧縮機１１Ａの吸込側にアキュムレータ１６Ａが接続され、吐出側にオイルセパレータ１２Ａを介して四方弁１３Ａが接続され、更に、四方弁１３Ａ側の室外冷媒配管１８Ａに室外熱交換器１４Ａ、室外膨張弁１５Ａが順次接続されて構成される。室外熱交換器１４Ａには、この室外熱交換器１４Ａへ送風する室外ファン１７Ａが隣接して配置されている。なお、圧縮機１１Ａには、油面センサ１９Ａが設けられ、圧縮機１１Ａ内の冷凍機油の量を検出している。室外機１Ｂは、室外機１Ａと同一の構成であるので、説明を省略する。
【００１４】
室内機３Ａは、室内冷媒配管３９Ａに室内膨張弁３８Ａ及び室内熱交換器３４Ａが順次接続され、この室内冷媒配管３９Ａの一端がガス管５に、他端が室内熱交換器３４Ａ、室内膨張弁３８Ａを介して液管７にそれぞれ接続されている。室内熱交換器３４Ａには、この室内熱交換器３４Ａへ送風する室内ファン３７Ａが隣接して配置されている。室内機３Ｂは、室内機３Ａと同一の構成であるので、説明を省略する。
【００１５】
冷房運転時には、四方弁１３Ａ，１３Ｂが点線の位置（冷房運転時の位置）に切替えられる。圧縮機１１Ａ，１１Ｂから吐出された冷媒は、点線矢印で示すように、オイルセパレータ１２Ａ，１２Ｂ、四方弁１３Ａ，１３Ｂを経た後、室外熱交換器１４Ａ，１４Ｂに入り、ここで凝縮した後、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂを経て、液管７を流れ、室内機３Ａ，３Ｂに流入する。
【００１６】
室内機３Ａ，３Ｂに流入した冷媒は、室内膨張弁３８Ａ，３８Ｂ、室内熱交換器３４Ａ，３４Ｂに入り、ここで蒸発した後、ガス管５を流れ、各室外機１Ａ，１Ｂに分流する。そして、その分流した冷媒は、四方弁１３Ａ，１３Ｂ、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂを経て、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに戻される。
【００１７】
暖房運転時には、四方弁１３Ａ，１３Ｂが実線の位置（暖房運転時の位置）に切替えられる。圧縮機１１Ａ，１１Ｂから吐出された冷媒は、実線矢印で示すように、オイルセパレータ１２Ａ，１２Ｂ、四方弁１３Ａ，１３Ｂを経た後、ガス管５を流れ、各室内機３Ａ，３Ｂに流入する。
【００１８】
各室内機３Ａ，３Ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器３４Ａ，３４Ｂに入り、ここで凝縮した後、室内膨張弁３８Ａ，３８Ｂを経て、液管７を流れ、各室外機１Ａ，１Ｂに分流する。そして、その分流した冷媒は、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂを経て、室外熱交換器１４Ａ，１４Ｂに入り、ここで蒸発した後、四方弁１３Ａ，１３Ｂ、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂを経て、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに戻される。
【００１９】
空気調和装置５０は、コントローラ２０を備え、このコントローラ２０は、上記室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの動作制御を行うとともに、各室外機１Ａ，１Ｂへの冷凍機油の回収動作を制御する（冷凍機油回収手段）。コントローラ２０には、回収処理タイマＴ１が設けられている。この回収処理タイマＴ１は、冷凍機油の回収動作時間を設定するものであり、所定の時間（例えば、６０秒）に設定されている。本実施形態では、冷凍機油を回収するのに十分な時間として、回収動作時間を６０秒に設定しているが、ガス管５の配管長に応じて適宜変更することができる。
【００２０】
次に、本実施形態にかかる冷凍機油を回収する動作について、図２を参照して説明する。この冷凍機油の回収は、冷房運転時に比べて暖房運転時にガス管５内に冷凍機油が滞留しやすいことに鑑みてなされるものであるため、空気調和装置５０が暖房運転されていることが前提となる。
【００２１】
始めに、コントローラ２０は、冷凍機油の回収を実施するか否かを判別する（ステップＳ１）。具体的には、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに設けられた油面センサ１９Ａ，１９Ｂを用いて、圧縮機１１Ａ，１１Ｂ内の冷凍機油の量が所定量以下となった場合に、冷凍機油の回収を実施する。また、上記冷凍機油量に関係なく、暖房運転を所定時間（例えば、２時間）行うごとに、冷凍機油の回収を実施する構成とすることもできる。
【００２２】
ステップＳ１の判別において、冷凍機油の回収を実施する場合には、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂが運転停止しているか否かを判別する（ステップＳ２）。この判別において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂが運転停止していない場合には、これらの機器の運転を停止する（ステップＳ３）。すなわち、この冷凍機油の回収は、暖房運転中の空気調和装置５０において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転を停止した状態で実施される。
【００２３】
次に、コントローラ２０は、四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房運転時の位置へ切替える（ステップＳ４）とともに、回収処理タイマＴ１を動作させる（ステップＳ５）。
【００２４】
ここで、空気調和装置５０は、ステップＳ３の停止動作に至るまでは、暖房運転されていたため、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの吐出口からガス管５、室内機３Ａ，３Ｂ、液管７、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂまでは高圧の液冷媒及びガス冷媒が充填されている。一方、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂから室外熱交換器１４Ａ，１４Ｂ、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂ、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの吸込口までは、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂによって減圧された、低圧の液冷媒及びガス冷媒が充填されている。この状態で、四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房運転時の位置に切替えた場合には、高圧のガス管５と低圧のアキュムレータ１６Ａ，１６Ｂとが、四方弁１３Ａ，１３Ｂを介して接続されるため、高圧側に充填された液冷媒及びガス冷媒は、この四方弁１３Ａ，１３Ｂの前後に生じる圧力差によって、ガス管５を通って低圧側へと流入する。すると、ガス管５に滞留していた冷凍機油は、液冷媒とともに、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂを経て圧縮機１１Ａ，１１Ｂへ回収される。
【００２５】
なお、本実施形態にかかる冷凍機油の回収は、四方弁１３Ａ，１３Ｂの前後の圧力差を利用して高圧側の冷媒を低圧側に移動させることによって行うため、高低圧力差が大きい方が有効に冷凍機油の回収ができる。従って、ステップＳ３において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを運転停止した直後に、各四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房時に位置に切替えることが望ましい。
【００２６】
次に、コントローラ２０は、回収処理タイマＴ１が６０秒経過したか否か判別し（ステップＳ６）、６０秒経過した場合には、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転停止指令を解除し（ステップＳ７）、四方弁１３Ａ，１３Ｂを暖房運転時の位置に戻して、再び空気調和装置５０の暖房運転を開始する。これにより、冷凍機油の回収は終了する。
【００２７】
本実施形態によれば、暖房運転中に、室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを停止し、かつ、室外機１Ａ，１Ｂの四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房運転時の位置に切替え、この冷房運転時の位置に切替わった四方弁１３Ａ，１３Ｂの前後の圧力差を用いて、ガス管５に液冷媒を流すことによって、ガス管５内に滞留した冷凍機油を圧縮機１１Ａ，１１Ｂへ回収することができるため、冷凍機油が不足することによって圧縮機１１Ａ，１１Ｂの潤滑が不十分となることを防止することができる。また、予め圧縮機１１Ａ，１１Ｂに封入する冷凍機油の量を極力低減することができるため、コストダウンを図ることができる。
【００２８】
なお、この冷凍機油回収動作によって冷凍機油が回収しきれなかった場合であっても、暖房運転を再開直後に、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの回転速度を上げてガス冷媒の流速を高めることによって、ガス管に残留した冷凍機油を圧縮機１１Ａ，１１Ｂへと回収することもできる。すなわち、上記した冷凍機油の回収動作を行うと、ガス管５に液冷媒が流れることによって、ガス管５は冷却されるため、暖房運転を再開した直後の圧縮機１１Ａ，１１Ｂの吐出圧力は、当該回収動作前の吐出圧力よりも低下する。従って、圧縮機１１Ａ，１１Ｂは、この低下した圧力に相当する分だけ、吐出圧力が上昇するように、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの回転速度を上げて冷媒循環量を増加させることができる。そのため、ガス管５を通過するガス冷媒の流速は上がり、そのガス冷媒の流速を用いて冷凍機油を押し流すことによってガス管５内に残存した冷凍機油を回収することができる。
【００２９】
本実施形態は、２台の室外機１Ａ，１Ｂと、２台の室内機３Ａ，３Ｂとを有する空気調和装置について説明しているが、室外機及び室内機の数はこれに限らない。例えば、室外機及び室内機がともに１台の空気調和装置についても適用することが可能である。
【００３０】
ところで、空気調和装置５０において、例えば、一の室外機１Ａの定格容量（以下、容量という）が他の室外機１Ｂの容量より大きい場合には、一の室外機１Ａの冷凍機油量が多くなり、他の室外機１Ｂの冷凍機油量が不足する傾向にある。一般に、室外機の容量が大きくなるにつれて、冷媒循環量も増加するため、冷媒とともに冷媒管路を循環する冷凍機油は、室外機の容量の大きいものに戻りやすくなるためである。また、室外機１Ａ，１Ｂの容量が同等であっても、例えば、室外機１Ａが冷媒管路の主管の末端に接続され、室外機１Ｂが主管から分岐した、主管と同径の分岐管の末端に接続されているとした場合、冷媒とともに冷媒管路を循環する冷凍機油は、流体の直進性という性質を有するため、室外機１Ａの冷凍機油量が多くなり、室外機１Ｂの冷凍機油量が不足する傾向にある。
【００３１】
このように、室外機によって冷凍機油の量に偏りが生じる場合には、冷凍機油が不足している室外機の圧縮機に冷凍機油が戻るように、冷凍機油を分配回収する必要がある。そこで次に、図３を参照して、各室外機の圧縮機に冷凍機油を分配回収する、別の実施形態にかかる空気調和装置５１について説明する。
【００３２】
本実施形態にかかる空気調和装置５１の構成は上述した空気調和装置５０の構成と同様であるので、重複する部分は同じ符号を付して説明を省略する。空気調和装置５１は、コントローラ２１を備え、このコントローラ２１は、室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの動作制御を行うとともに、各室外機１Ａ，１Ｂへの冷凍機油の回収動作（冷凍機油回収手段）及び各室外機１Ａ，１Ｂに冷凍機油を戻す順序の決定動作（順序決定手段）を制御する。コントローラ２１には、回収処理タイマＴ２が設けられている。この回収処理タイマＴ２は、冷凍機油の回収動作時間を設定するものであり、所定の時間（例えば、６０秒）に設定されている。本実施形態では、冷凍機油を回収するのに十分な時間として、回収動作時間を６０秒に設定しているが、ガス管５の配管長に応じて適宜変更することができる。
【００３３】
次に、本実施形態にかかる冷凍機油を分配回収する動作について、図４を参照して説明する。なお、本実施形態においても、冷凍機油の回収は、冷房運転時に比べて暖房運転時にガス管５内に冷凍機油が滞留しやすいことに鑑みてなされるものであるため、空気調和装置５１が暖房運転されていることが前提となる。
【００３４】
始めに、コントローラ２１は、冷凍機油の分配回収を実施するか否かを判別する（ステップＳ２１）。具体的には、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに設けられた油面センサ１９Ａ，１９Ｂを用いて、いずれかの圧縮機１１Ａ，１１Ｂにおける冷凍機油の量が所定量以下となった場合に、冷凍機油の分配回収を実施する。また、この冷凍機油量に関係なく、所定時間（例えば、２時間）経過するごとに、冷凍機油の分配回収を実施する構成とすることもできる。この判別において、冷凍機油の分配回収を実施する場合には、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを運転停止する（ステップＳ２２）。すなわち、この冷凍機油の分配回収は、暖房運転中の空気調和装置５１において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転を停止した状態で実施される。
【００３５】
次に、運転を停止したすべての室外機１Ａ，１Ｂに冷凍機油を戻す順序を決める。この順序の決定は、コントローラ２１によって行われ、コントローラ２１は、冷凍機油の回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から、遅れて冷凍機油の回収動作を開始する遅延時間を、残りの室外機毎に算出し、この遅延時間に従い順序を決定する。
【００３６】
具体的には、室外機番号Ｙ（Ｙ＝１，２…、以下同じ）に対応する室外機それぞれについて、回収処理タイマＴ２の作動から遅れて、該当する四方弁を冷房時の位置に切替える遅延時間ＴＬY（Ｙ＝１，２…、以下同じ）を算出する。この室外機番号Ｙは、複数の室外機の中から、一の室外機を特定するためのものであり、予め設定しておくことができる。本実施形態では、例えば、室外機１Ａの室外機番号を１とし、室外機１Ｂの室外機番号を２と設定することができる。
【００３７】
コントローラ２１は、室外機番号Ｙを１にセットし（ステップＳ２３）、この室外機番号Ｙが１に対応する室外機１Ａについて、当該遅延時間ＴＬ1を算出する（ステップＳ２４）。そして、室外機番号Ｙが室外機の台数に至ったか否かを判別する（ステップＳ２５）。この判別において、室外機番号Ｙが室外機の台数に至っていない場合には、室外機番号Ｙに１を追加して（ステップＳ２６）、室外機番号Ｙが２に対応する室外機１Ｂについて、同様に、遅延時間ＴＬ2を算出して（ステップＳ２４）、ステップＳ２７へ移行する。
【００３８】
この遅延時間ＴＬYは、以下の数式（１）に示されるように、室外機の容量による係数Ｋ＿ＰＳYと、室外機の圧縮機内の冷凍機油量による係数Ｋ＿ＯＬYとから算出される。
【００３９】
ＴＬY＝Ｋ＿ＰＳY×Ｋ＿ＯＬY×２０ （秒） （１）
この室外機の容量による係数Ｋ＿ＰＳYは、以下の数式（２）に示すように、当該室外機の容量ＰＳYと、各室外機の容量の総和ΣＰＳNとから算出される。また、この冷凍機油量による係数Ｋ＿ＯＬYは、以下の数式（３）に示すように、当該室外機の圧縮機内の冷凍機油量ＯＬYと、全室外機の圧縮機内における冷凍機油量の最小値Ｍｉｎ（ＯＬN）とから算出される。なお、これらの数式において、Ｎは室外機台数を示しており、本実施形態では、室外機は２台であるため、Ｎ＝２となる。
【００４０】
Ｋ＿ＰＳY＝（ΣＰＳN−ＰＳY）／ΣＰＳN （２）
Ｋ＿ＯＬY＝ＯＬY−Ｍｉｎ（ＯＬN） （３）
例えば、室外機１Ａ，１Ｂの容量が等しく、かつ、室外機１Ｂにおける圧縮機１１Ｂの冷凍機油量が、室外機１Ａにおける圧縮機１１Ａの冷凍機油量に比べて少ない場合における、各室外機１Ａ，１Ｂの遅延時間ＴＬ1，ＴＬ2を算出する。各室外機１Ａ，１Ｂの室外機容量による係数Ｋ＿ＰＳ1，Ｋ＿ＰＳ2は、各室外機１Ａ，１Ｂの容量が等しいため、（２）式より、Ｋ＿ＰＳ1＝Ｋ＿ＰＳ2＝１／２となる。また、各室外機１Ａ，１Ｂの冷凍機油量による係数Ｋ＿ＯＬ1，Ｋ＿ＯＬ2は、圧縮機１１Ｂの方が圧縮機１１Ａよりも冷凍機油量が少ないため、（３）式より、Ｋ＿ＯＬ1＝ＯＬ1−ＯＬ2、Ｋ＿ＯＬ2＝ＯＬ2−ＯＬ2＝０となる。
【００４１】
この場合、各室外機１Ａ，１Ｂの遅延時間ＴＬ1，ＴＬ2は、（１）式により、ＴＬ1＝（ＯＬ1−ＯＬ2）×１０（秒）、ＴＬ2＝０（秒）となり、室外機１Ｂは、回収処理タイマＴ２が動作すると同時に、冷凍機油の回収動作を開始し、室外機１Ａは、当該回収処理タイマＴ２が動作した後、時間ＴＬ1遅れて、冷凍機油の回収動作を開始する。これにより、冷凍機油の回収動作を最初に開始する室外機は室外機１Ｂと特定されるとともに、上述のように算出される遅延時間に従って、各室外機に冷凍機油を戻す順序が決定されることとなる。
【００４２】
次に、コントローラ２１は、決定された冷凍機油を戻す順序に従い、該当する室外機の圧縮機に冷凍機油を回収する。具体的には、ステップＳ２４にて算出した遅延時間ＴＬYに基づき、この遅延時間ＴＬYが経過した室外機の四方弁を順次、冷房時の位置に切替えて、各室外機の圧縮機に冷凍機油を分配回収する。
【００４３】
すなわち、コントローラ２１は、このコントローラ２１に設けられた回収処理タイマＴ２を動作させ（ステップＳ２７）、所定時間（例えば、６０秒）を計測するとともに、室外機番号Ｙを１にセットし（ステップＳ２８）、室外機番号Ｙが１に対応する室外機１Ａの四方弁１３Ａが、冷房時の位置にあるか否かを判別する（ステップＳ２９）。この判別において、四方弁１３Ａが既に冷房時の位置にある場合には、当該四方弁１３Ａを切替える必要がないため、ステップＳ３２に移行し、冷房時の位置にない場合には、回収処理タイマＴ２が動作してから遅延時間ＴＬ1が経過しているか否か判別する（ステップＳ３０）。この判別において、遅延時間ＴＬ1が経過していない場合には、まだ当該四方弁１３Ａを切替えることができないため、ステップＳ３２に移行し、室外機番号Ｙが室外機台数に至ったか否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００４４】
この判別において、室外機番号Ｙが室外機台数に至っていない場合には、室外機番号Ｙに１を追加して（ステップＳ３３）、室外機番号Ｙが２に対応する室外機１Ｂについて同様の処理を行う（ステップＳ２９〜Ｓ３２）。
【００４５】
ここで、上述のように室外機１Ｂの遅延時間ＴＬ2は、ＴＬ2＝０（秒）であるため、ステップＳ３０の判別において、遅延時間ＴＬ2は経過している。そのため、コントローラ２０は、回収処理タイマＴ２が作動するのとほぼ同時に、この室外機１Ｂの四方弁１３Ｂを冷房時の位置に切替える（ステップＳ３１）。
【００４６】
空気調和装置５０は、ステップＳ２２の停止動作に至るまでは、暖房運転されていたため、四方弁１３Ｂを冷房運転時の位置に切替えることによって、高圧のガス管５と低圧のアキュムレータ１６Ｂとが接続されると、高圧側に充填された液冷媒もしくはガス冷媒は、その圧力差によって、ガス管５を通って低圧側へと流入し、アキュムレータ１６Ｂを経て圧縮機１１Ｂへと戻される。この場合、ガス管５に滞留していた冷凍機油は、液管７や室内熱交換器３４Ａ，３４Ｂ内の冷媒とともに圧縮機１１Ｂへ回収される。これにより、冷凍機油の量が少ない室外機１Ｂについて優先的に冷凍機油を回収することができる。
【００４７】
次に、コントローラ２１は、回収処理タイマＴ２が動作して６０秒経過したか否かを判別し（ステップＳ３４）、６０秒経過していない場合には、経過するまでの間、ステップＳ２８〜Ｓ３４を繰り返して実行する。これによって、室外機１Ｂの遅延時間ＴＬ2に遅れて、遅延時間ＴＬ1が経過する室外機１Ａについても、冷凍機油を回収することができる。すなわち、上記ステップＳ２８〜Ｓ３４を実行する間に、上記遅延時間ＴＬ1が経過した（ステップＳ３０）場合には、室外機１Ａの四方弁１３Ａを冷房時の位置に切替える（ステップＳ３１）ことによって、この四方弁１３Ａ前後の圧力差を用いてガス管５内に滞留した冷凍機油を圧縮機１１Ａに回収することができる。
【００４８】
回収処理タイマＴ２が動作して６０秒経過した場合、コントローラ２１は、各室外機１Ａ，１Ｂの四方弁１３Ａ，１３Ｂを暖房時の位置に戻し、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転停止指令を解除して（ステップＳ３５）、再び空気調和装置５１の暖房運転を開始する。これにより、冷凍機油の分配回収は終了する。
【００４９】
本実施形態によれば、暖房運転中に、室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを停止し、各室外機１Ａ，１Ｂにおける圧縮機１１Ａ，１１Ｂ内の冷凍機油量等から遅延時間を算出し、この遅延時間が経過した室外機から順次、当該室外機の四方弁を冷房時の位置に切替え、この切替わった四方弁の前後の圧力差を用いて、ガス管５内に滞留した冷凍機油を圧縮機１１Ａ，１１Ｂへ分配回収するため、冷凍機油が不足することによって圧縮機１１Ａ，１１Ｂの潤滑が不十分となることを防止することができる。また、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに封入する冷凍機油の量を極力低減することができるため、コストダウンを図ることができる
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、２台の室外機１Ａ，１Ｂと、２台の室内機３Ａ，３Ｂとを有する空気調和システムについて説明しているが、室外機及び室内機の数はこれに限らない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明では、簡単な操作で、暖房時にガス管内に滞留している冷凍機油を圧縮機へ回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一の実施形態にかかる空気調和装置の構成を示す系統図である。
【図２】冷凍機油を回収する処理手順を示すフローチャートである。
【図３】別の実施形態にかかる空気調和装置の構成を示す系統図である。
【図４】冷凍機油を分配回収する処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 室外機
３Ａ，３Ｂ 室内機
５ ガス管
７ 液管
９ ユニット間配管
１１Ａ，１１Ｂ 圧縮機
１３Ａ，１３Ｂ 四方弁
１４Ａ，１４Ｂ 室外熱交換器
１９Ａ，１９Ｂ 油面センサ
２０ コントローラ（冷凍機油回収手段）
２１ コントローラ（冷凍機油回収手段、順位決定手段）
３４Ａ，３４Ｂ 室内熱交換器
３８Ａ，３８Ｂ 室内膨張弁
５０ 空気調和装置
５１ 空気調和装置
ＴＬ1，ＴＬ2 遅延時間
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房時にガス管に滞留した冷凍機油を回収することができる空気調和装置およびその冷凍機油回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、これらの室外機に対し、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続した複数の室内機とを備えた空気調和装置が知られている。この種の空気調和装置は、暖房時に、圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油が、ガス管または運転停止した室内機の室内熱交換器に滞留して、室外機へ還流されないことがある。運転停止した室内熱交換器に冷凍機油が滞留する場合には、冷凍機油が液冷媒に溶けた状態で存在しているので、当該室内機の室内膨張弁を強制的に開いて冷媒を流すことにより、比較的容易に冷凍機油を回収することができる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３３０１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガス管に冷凍機油が滞留する場合には、簡単に冷凍機油を回収することができなかった。そのため、例えば、１つの冷媒系統に複数の室内機と複数の室外機とを有するシステムにおいては、使用するガス管径も大きくなるため、ガス管内に停滞する冷凍機油量が増加し、圧縮機の潤滑が不十分となる事態が生じ易いという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、簡単な操作で、暖房時にガス管内に滞留している冷凍機油を圧縮機へ回収することができる空気調和装置及びその回収方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、ガス管及び液管からなるユニット間配管で接続した空気調和装置において、暖房運転中に、室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収手段を備え、前記冷凍機油回収手段の動作により、冷房運転時の位置に切替わった四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続した空気調和装置において、前記複数の室外機に冷凍機油を戻す順序を決める手段と、暖房運転中に、すべての室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、決められた順序に従って、該当する室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収手段とを備え、冷房運転時の位置に切替わった各四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油をそれぞれの圧縮機に分配回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記順序を決める手段は、冷凍機油回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から遅れて、冷凍機油回収動作を開始する遅延時間を、残りの各室外機それぞれについて算出し、この遅延時間に従い、室外機に冷凍機油を戻す順序を決定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続し、このユニット間配管または室内熱交換器に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収する空気調和装置の冷凍機油回収方法において、暖房運転中に、室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収過程を備え、前記冷凍機油回収過程の実行により、冷房運転時の位置に切替わった四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続し、このユニット間配管または室内熱交換器に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収する空気調和装置の冷凍機油回収方法において、前記複数の室外機に冷凍機油を戻す順序を決める過程と、暖房運転中に、すべての室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、決められた順序に従って、該当する室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続し、冷房運転時の位置に切替わった各四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油をそれぞれの圧縮機に分配回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行する、冷凍機油分配回収過程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記順序を決める過程は、冷凍機油回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から遅れて、冷凍機油回収動作を開始する遅延時間を、残りの各室外機それぞれについて算出し、この遅延時間に従い、室外機に冷凍機油を戻す順序を決定することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による一実施形態を添付の図面を参照して説明する。図１において、５０は空気調和装置を示している。
【００１３】
この空気調和装置５０は、ガス管５及び液管７を備えてなるユニット間配管９に、室外機１Ａ，１Ｂが並列に接続されるとともに、室内機３Ａ、３Ｂが並列に接続されて構成される。室外機１Ａは、圧縮機１１Ａの吸込側にアキュムレータ１６Ａが接続され、吐出側にオイルセパレータ１２Ａを介して四方弁１３Ａが接続され、更に、四方弁１３Ａ側の室外冷媒配管１８Ａに室外熱交換器１４Ａ、室外膨張弁１５Ａが順次接続されて構成される。室外熱交換器１４Ａには、この室外熱交換器１４Ａへ送風する室外ファン１７Ａが隣接して配置されている。なお、圧縮機１１Ａには、油面センサ１９Ａが設けられ、圧縮機１１Ａ内の冷凍機油の量を検出している。室外機１Ｂは、室外機１Ａと同一の構成であるので、説明を省略する。
【００１４】
室内機３Ａは、室内冷媒配管３９Ａに室内膨張弁３８Ａ及び室内熱交換器３４Ａが順次接続され、この室内冷媒配管３９Ａの一端がガス管５に、他端が室内熱交換器３４Ａ、室内膨張弁３８Ａを介して液管７にそれぞれ接続されている。室内熱交換器３４Ａには、この室内熱交換器３４Ａへ送風する室内ファン３７Ａが隣接して配置されている。室内機３Ｂは、室内機３Ａと同一の構成であるので、説明を省略する。
【００１５】
冷房運転時には、四方弁１３Ａ，１３Ｂが点線の位置（冷房運転時の位置）に切替えられる。圧縮機１１Ａ，１１Ｂから吐出された冷媒は、点線矢印で示すように、オイルセパレータ１２Ａ，１２Ｂ、四方弁１３Ａ，１３Ｂを経た後、室外熱交換器１４Ａ，１４Ｂに入り、ここで凝縮した後、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂを経て、液管７を流れ、室内機３Ａ，３Ｂに流入する。
【００１６】
室内機３Ａ，３Ｂに流入した冷媒は、室内膨張弁３８Ａ，３８Ｂ、室内熱交換器３４Ａ，３４Ｂに入り、ここで蒸発した後、ガス管５を流れ、各室外機１Ａ，１Ｂに分流する。そして、その分流した冷媒は、四方弁１３Ａ，１３Ｂ、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂを経て、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに戻される。
【００１７】
暖房運転時には、四方弁１３Ａ，１３Ｂが実線の位置（暖房運転時の位置）に切替えられる。圧縮機１１Ａ，１１Ｂから吐出された冷媒は、実線矢印で示すように、オイルセパレータ１２Ａ，１２Ｂ、四方弁１３Ａ，１３Ｂを経た後、ガス管５を流れ、各室内機３Ａ，３Ｂに流入する。
【００１８】
各室内機３Ａ，３Ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器３４Ａ，３４Ｂに入り、ここで凝縮した後、室内膨張弁３８Ａ，３８Ｂを経て、液管７を流れ、各室外機１Ａ，１Ｂに分流する。そして、その分流した冷媒は、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂを経て、室外熱交換器１４Ａ，１４Ｂに入り、ここで蒸発した後、四方弁１３Ａ，１３Ｂ、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂを経て、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに戻される。
【００１９】
空気調和装置５０は、コントローラ２０を備え、このコントローラ２０は、上記室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの動作制御を行うとともに、各室外機１Ａ，１Ｂへの冷凍機油の回収動作を制御する（冷凍機油回収手段）。コントローラ２０には、回収処理タイマＴ１が設けられている。この回収処理タイマＴ１は、冷凍機油の回収動作時間を設定するものであり、所定の時間（例えば、６０秒）に設定されている。本実施形態では、冷凍機油を回収するのに十分な時間として、回収動作時間を６０秒に設定しているが、ガス管５の配管長に応じて適宜変更することができる。
【００２０】
次に、本実施形態にかかる冷凍機油を回収する動作について、図２を参照して説明する。この冷凍機油の回収は、冷房運転時に比べて暖房運転時にガス管５内に冷凍機油が滞留しやすいことに鑑みてなされるものであるため、空気調和装置５０が暖房運転されていることが前提となる。
【００２１】
始めに、コントローラ２０は、冷凍機油の回収を実施するか否かを判別する（ステップＳ１）。具体的には、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに設けられた油面センサ１９Ａ，１９Ｂを用いて、圧縮機１１Ａ，１１Ｂ内の冷凍機油の量が所定量以下となった場合に、冷凍機油の回収を実施する。また、上記冷凍機油量に関係なく、暖房運転を所定時間（例えば、２時間）行うごとに、冷凍機油の回収を実施する構成とすることもできる。
【００２２】
ステップＳ１の判別において、冷凍機油の回収を実施する場合には、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂが運転停止しているか否かを判別する（ステップＳ２）。この判別において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂが運転停止していない場合には、これらの機器の運転を停止する（ステップＳ３）。すなわち、この冷凍機油の回収は、暖房運転中の空気調和装置５０において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転を停止した状態で実施される。
【００２３】
次に、コントローラ２０は、四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房運転時の位置へ切替える（ステップＳ４）とともに、回収処理タイマＴ１を動作させる（ステップＳ５）。
【００２４】
ここで、空気調和装置５０は、ステップＳ３の停止動作に至るまでは、暖房運転されていたため、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの吐出口からガス管５、室内機３Ａ，３Ｂ、液管７、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂまでは高圧の液冷媒及びガス冷媒が充填されている。一方、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂから室外熱交換器１４Ａ，１４Ｂ、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂ、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの吸込口までは、室外膨張弁１５Ａ，１５Ｂによって減圧された、低圧の液冷媒及びガス冷媒が充填されている。この状態で、四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房運転時の位置に切替えた場合には、高圧のガス管５と低圧のアキュムレータ１６Ａ，１６Ｂとが、四方弁１３Ａ，１３Ｂを介して接続されるため、高圧側に充填された液冷媒及びガス冷媒は、この四方弁１３Ａ，１３Ｂの前後に生じる圧力差によって、ガス管５を通って低圧側へと流入する。すると、ガス管５に滞留していた冷凍機油は、液冷媒とともに、アキュムレータ１６Ａ，１６Ｂを経て圧縮機１１Ａ，１１Ｂへ回収される。
【００２５】
なお、本実施形態にかかる冷凍機油の回収は、四方弁１３Ａ，１３Ｂの前後の圧力差を利用して高圧側の冷媒を低圧側に移動させることによって行うため、高低圧力差が大きい方が有効に冷凍機油の回収ができる。従って、ステップＳ３において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを運転停止した直後に、各四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房時に位置に切替えることが望ましい。
【００２６】
次に、コントローラ２０は、回収処理タイマＴ１が６０秒経過したか否か判別し（ステップＳ６）、６０秒経過した場合には、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転停止指令を解除し（ステップＳ７）、四方弁１３Ａ，１３Ｂを暖房運転時の位置に戻して、再び空気調和装置５０の暖房運転を開始する。これにより、冷凍機油の回収は終了する。
【００２７】
本実施形態によれば、暖房運転中に、室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを停止し、かつ、室外機１Ａ，１Ｂの四方弁１３Ａ，１３Ｂを冷房運転時の位置に切替え、この冷房運転時の位置に切替わった四方弁１３Ａ，１３Ｂの前後の圧力差を用いて、ガス管５に液冷媒を流すことによって、ガス管５内に滞留した冷凍機油を圧縮機１１Ａ，１１Ｂへ回収することができるため、冷凍機油が不足することによって圧縮機１１Ａ，１１Ｂの潤滑が不十分となることを防止することができる。また、予め圧縮機１１Ａ，１１Ｂに封入する冷凍機油の量を極力低減することができるため、コストダウンを図ることができる。
【００２８】
なお、この冷凍機油回収動作によって冷凍機油が回収しきれなかった場合であっても、暖房運転を再開直後に、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの回転速度を上げてガス冷媒の流速を高めることによって、ガス管に残留した冷凍機油を圧縮機１１Ａ，１１Ｂへと回収することもできる。すなわち、上記した冷凍機油の回収動作を行うと、ガス管５に液冷媒が流れることによって、ガス管５は冷却されるため、暖房運転を再開した直後の圧縮機１１Ａ，１１Ｂの吐出圧力は、当該回収動作前の吐出圧力よりも低下する。従って、圧縮機１１Ａ，１１Ｂは、この低下した圧力に相当する分だけ、吐出圧力が上昇するように、圧縮機１１Ａ，１１Ｂの回転速度を上げて冷媒循環量を増加させることができる。そのため、ガス管５を通過するガス冷媒の流速は上がり、そのガス冷媒の流速を用いて冷凍機油を押し流すことによってガス管５内に残存した冷凍機油を回収することができる。
【００２９】
本実施形態は、２台の室外機１Ａ，１Ｂと、２台の室内機３Ａ，３Ｂとを有する空気調和装置について説明しているが、室外機及び室内機の数はこれに限らない。例えば、室外機及び室内機がともに１台の空気調和装置についても適用することが可能である。
【００３０】
ところで、空気調和装置５０において、例えば、一の室外機１Ａの定格容量（以下、容量という）が他の室外機１Ｂの容量より大きい場合には、一の室外機１Ａの冷凍機油量が多くなり、他の室外機１Ｂの冷凍機油量が不足する傾向にある。一般に、室外機の容量が大きくなるにつれて、冷媒循環量も増加するため、冷媒とともに冷媒管路を循環する冷凍機油は、室外機の容量の大きいものに戻りやすくなるためである。また、室外機１Ａ，１Ｂの容量が同等であっても、例えば、室外機１Ａが冷媒管路の主管の末端に接続され、室外機１Ｂが主管から分岐した、主管と同径の分岐管の末端に接続されているとした場合、冷媒とともに冷媒管路を循環する冷凍機油は、流体の直進性という性質を有するため、室外機１Ａの冷凍機油量が多くなり、室外機１Ｂの冷凍機油量が不足する傾向にある。
【００３１】
このように、室外機によって冷凍機油の量に偏りが生じる場合には、冷凍機油が不足している室外機の圧縮機に冷凍機油が戻るように、冷凍機油を分配回収する必要がある。そこで次に、図３を参照して、各室外機の圧縮機に冷凍機油を分配回収する、別の実施形態にかかる空気調和装置５１について説明する。
【００３２】
本実施形態にかかる空気調和装置５１の構成は上述した空気調和装置５０の構成と同様であるので、重複する部分は同じ符号を付して説明を省略する。空気調和装置５１は、コントローラ２１を備え、このコントローラ２１は、室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの動作制御を行うとともに、各室外機１Ａ，１Ｂへの冷凍機油の回収動作（冷凍機油回収手段）及び各室外機１Ａ，１Ｂに冷凍機油を戻す順序の決定動作（順序決定手段）を制御する。コントローラ２１には、回収処理タイマＴ２が設けられている。この回収処理タイマＴ２は、冷凍機油の回収動作時間を設定するものであり、所定の時間（例えば、６０秒）に設定されている。本実施形態では、冷凍機油を回収するのに十分な時間として、回収動作時間を６０秒に設定しているが、ガス管５の配管長に応じて適宜変更することができる。
【００３３】
次に、本実施形態にかかる冷凍機油を分配回収する動作について、図４を参照して説明する。なお、本実施形態においても、冷凍機油の回収は、冷房運転時に比べて暖房運転時にガス管５内に冷凍機油が滞留しやすいことに鑑みてなされるものであるため、空気調和装置５１が暖房運転されていることが前提となる。
【００３４】
始めに、コントローラ２１は、冷凍機油の分配回収を実施するか否かを判別する（ステップＳ２１）。具体的には、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに設けられた油面センサ１９Ａ，１９Ｂを用いて、いずれかの圧縮機１１Ａ，１１Ｂにおける冷凍機油の量が所定量以下となった場合に、冷凍機油の分配回収を実施する。また、この冷凍機油量に関係なく、所定時間（例えば、２時間）経過するごとに、冷凍機油の分配回収を実施する構成とすることもできる。この判別において、冷凍機油の分配回収を実施する場合には、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを運転停止する（ステップＳ２２）。すなわち、この冷凍機油の分配回収は、暖房運転中の空気調和装置５１において、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転を停止した状態で実施される。
【００３５】
次に、運転を停止したすべての室外機１Ａ，１Ｂに冷凍機油を戻す順序を決める。この順序の決定は、コントローラ２１によって行われ、コントローラ２１は、冷凍機油の回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から、遅れて冷凍機油の回収動作を開始する遅延時間を、残りの室外機毎に算出し、この遅延時間に従い順序を決定する。
【００３６】
具体的には、室外機番号Ｙ（Ｙ＝１，２…、以下同じ）に対応する室外機それぞれについて、回収処理タイマＴ２の作動から遅れて、該当する四方弁を冷房時の位置に切替える遅延時間ＴＬY（Ｙ＝１，２…、以下同じ）を算出する。この室外機番号Ｙは、複数の室外機の中から、一の室外機を特定するためのものであり、予め設定しておくことができる。本実施形態では、例えば、室外機１Ａの室外機番号を１とし、室外機１Ｂの室外機番号を２と設定することができる。
【００３７】
コントローラ２１は、室外機番号Ｙを１にセットし（ステップＳ２３）、この室外機番号Ｙが１に対応する室外機１Ａについて、当該遅延時間ＴＬ1を算出する（ステップＳ２４）。そして、室外機番号Ｙが室外機の台数に至ったか否かを判別する（ステップＳ２５）。この判別において、室外機番号Ｙが室外機の台数に至っていない場合には、室外機番号Ｙに１を追加して（ステップＳ２６）、室外機番号Ｙが２に対応する室外機１Ｂについて、同様に、遅延時間ＴＬ2を算出して（ステップＳ２４）、ステップＳ２７へ移行する。
【００３８】
この遅延時間ＴＬYは、以下の数式（１）に示されるように、室外機の容量による係数Ｋ＿ＰＳYと、室外機の圧縮機内の冷凍機油量による係数Ｋ＿ＯＬYとから算出される。
【００３９】
ＴＬY＝Ｋ＿ＰＳY×Ｋ＿ＯＬY×２０ （秒） （１）
この室外機の容量による係数Ｋ＿ＰＳYは、以下の数式（２）に示すように、当該室外機の容量ＰＳYと、各室外機の容量の総和ΣＰＳNとから算出される。また、この冷凍機油量による係数Ｋ＿ＯＬYは、以下の数式（３）に示すように、当該室外機の圧縮機内の冷凍機油量ＯＬYと、全室外機の圧縮機内における冷凍機油量の最小値Ｍｉｎ（ＯＬN）とから算出される。なお、これらの数式において、Ｎは室外機台数を示しており、本実施形態では、室外機は２台であるため、Ｎ＝２となる。
【００４０】
Ｋ＿ＰＳY＝（ΣＰＳN−ＰＳY）／ΣＰＳN （２）
Ｋ＿ＯＬY＝ＯＬY−Ｍｉｎ（ＯＬN） （３）
例えば、室外機１Ａ，１Ｂの容量が等しく、かつ、室外機１Ｂにおける圧縮機１１Ｂの冷凍機油量が、室外機１Ａにおける圧縮機１１Ａの冷凍機油量に比べて少ない場合における、各室外機１Ａ，１Ｂの遅延時間ＴＬ1，ＴＬ2を算出する。各室外機１Ａ，１Ｂの室外機容量による係数Ｋ＿ＰＳ1，Ｋ＿ＰＳ2は、各室外機１Ａ，１Ｂの容量が等しいため、（２）式より、Ｋ＿ＰＳ1＝Ｋ＿ＰＳ2＝１／２となる。また、各室外機１Ａ，１Ｂの冷凍機油量による係数Ｋ＿ＯＬ1，Ｋ＿ＯＬ2は、圧縮機１１Ｂの方が圧縮機１１Ａよりも冷凍機油量が少ないため、（３）式より、Ｋ＿ＯＬ1＝ＯＬ1−ＯＬ2、Ｋ＿ＯＬ2＝ＯＬ2−ＯＬ2＝０となる。
【００４１】
この場合、各室外機１Ａ，１Ｂの遅延時間ＴＬ1，ＴＬ2は、（１）式により、ＴＬ1＝（ＯＬ1−ＯＬ2）×１０（秒）、ＴＬ2＝０（秒）となり、室外機１Ｂは、回収処理タイマＴ２が動作すると同時に、冷凍機油の回収動作を開始し、室外機１Ａは、当該回収処理タイマＴ２が動作した後、時間ＴＬ1遅れて、冷凍機油の回収動作を開始する。これにより、冷凍機油の回収動作を最初に開始する室外機は室外機１Ｂと特定されるとともに、上述のように算出される遅延時間に従って、各室外機に冷凍機油を戻す順序が決定されることとなる。
【００４２】
次に、コントローラ２１は、決定された冷凍機油を戻す順序に従い、該当する室外機の圧縮機に冷凍機油を回収する。具体的には、ステップＳ２４にて算出した遅延時間ＴＬYに基づき、この遅延時間ＴＬYが経過した室外機の四方弁を順次、冷房時の位置に切替えて、各室外機の圧縮機に冷凍機油を分配回収する。
【００４３】
すなわち、コントローラ２１は、このコントローラ２１に設けられた回収処理タイマＴ２を動作させ（ステップＳ２７）、所定時間（例えば、６０秒）を計測するとともに、室外機番号Ｙを１にセットし（ステップＳ２８）、室外機番号Ｙが１に対応する室外機１Ａの四方弁１３Ａが、冷房時の位置にあるか否かを判別する（ステップＳ２９）。この判別において、四方弁１３Ａが既に冷房時の位置にある場合には、当該四方弁１３Ａを切替える必要がないため、ステップＳ３２に移行し、冷房時の位置にない場合には、回収処理タイマＴ２が動作してから遅延時間ＴＬ1が経過しているか否か判別する（ステップＳ３０）。この判別において、遅延時間ＴＬ1が経過していない場合には、まだ当該四方弁１３Ａを切替えることができないため、ステップＳ３２に移行し、室外機番号Ｙが室外機台数に至ったか否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００４４】
この判別において、室外機番号Ｙが室外機台数に至っていない場合には、室外機番号Ｙに１を追加して（ステップＳ３３）、室外機番号Ｙが２に対応する室外機１Ｂについて同様の処理を行う（ステップＳ２９〜Ｓ３２）。
【００４５】
ここで、上述のように室外機１Ｂの遅延時間ＴＬ2は、ＴＬ2＝０（秒）であるため、ステップＳ３０の判別において、遅延時間ＴＬ2は経過している。そのため、コントローラ２０は、回収処理タイマＴ２が作動するのとほぼ同時に、この室外機１Ｂの四方弁１３Ｂを冷房時の位置に切替える（ステップＳ３１）。
【００４６】
空気調和装置５０は、ステップＳ２２の停止動作に至るまでは、暖房運転されていたため、四方弁１３Ｂを冷房運転時の位置に切替えることによって、高圧のガス管５と低圧のアキュムレータ１６Ｂとが接続されると、高圧側に充填された液冷媒もしくはガス冷媒は、その圧力差によって、ガス管５を通って低圧側へと流入し、アキュムレータ１６Ｂを経て圧縮機１１Ｂへと戻される。この場合、ガス管５に滞留していた冷凍機油は、液管７や室内熱交換器３４Ａ，３４Ｂ内の冷媒とともに圧縮機１１Ｂへ回収される。これにより、冷凍機油の量が少ない室外機１Ｂについて優先的に冷凍機油を回収することができる。
【００４７】
次に、コントローラ２１は、回収処理タイマＴ２が動作して６０秒経過したか否かを判別し（ステップＳ３４）、６０秒経過していない場合には、経過するまでの間、ステップＳ２８〜Ｓ３４を繰り返して実行する。これによって、室外機１Ｂの遅延時間ＴＬ2に遅れて、遅延時間ＴＬ1が経過する室外機１Ａについても、冷凍機油を回収することができる。すなわち、上記ステップＳ２８〜Ｓ３４を実行する間に、上記遅延時間ＴＬ1が経過した（ステップＳ３０）場合には、室外機１Ａの四方弁１３Ａを冷房時の位置に切替える（ステップＳ３１）ことによって、この四方弁１３Ａ前後の圧力差を用いてガス管５内に滞留した冷凍機油を圧縮機１１Ａに回収することができる。
【００４８】
回収処理タイマＴ２が動作して６０秒経過した場合、コントローラ２１は、各室外機１Ａ，１Ｂの四方弁１３Ａ，１３Ｂを暖房時の位置に戻し、すべての室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂの運転停止指令を解除して（ステップＳ３５）、再び空気調和装置５１の暖房運転を開始する。これにより、冷凍機油の分配回収は終了する。
【００４９】
本実施形態によれば、暖房運転中に、室外機１Ａ，１Ｂ及び室内機３Ａ，３Ｂを停止し、各室外機１Ａ，１Ｂにおける圧縮機１１Ａ，１１Ｂ内の冷凍機油量等から遅延時間を算出し、この遅延時間が経過した室外機から順次、当該室外機の四方弁を冷房時の位置に切替え、この切替わった四方弁の前後の圧力差を用いて、ガス管５内に滞留した冷凍機油を圧縮機１１Ａ，１１Ｂへ分配回収するため、冷凍機油が不足することによって圧縮機１１Ａ，１１Ｂの潤滑が不十分となることを防止することができる。また、圧縮機１１Ａ，１１Ｂに封入する冷凍機油の量を極力低減することができるため、コストダウンを図ることができる
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、２台の室外機１Ａ，１Ｂと、２台の室内機３Ａ，３Ｂとを有する空気調和システムについて説明しているが、室外機及び室内機の数はこれに限らない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明では、簡単な操作で、暖房時にガス管内に滞留している冷凍機油を圧縮機へ回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一の実施形態にかかる空気調和装置の構成を示す系統図である。
【図２】冷凍機油を回収する処理手順を示すフローチャートである。
【図３】別の実施形態にかかる空気調和装置の構成を示す系統図である。
【図４】冷凍機油を分配回収する処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 室外機
３Ａ，３Ｂ 室内機
５ ガス管
７ 液管
９ ユニット間配管
１１Ａ，１１Ｂ 圧縮機
１３Ａ，１３Ｂ 四方弁
１４Ａ，１４Ｂ 室外熱交換器
１９Ａ，１９Ｂ 油面センサ
２０ コントローラ（冷凍機油回収手段）
２１ コントローラ（冷凍機油回収手段、順位決定手段）
３４Ａ，３４Ｂ 室内熱交換器
３８Ａ，３８Ｂ 室内膨張弁
５０ 空気調和装置
５１ 空気調和装置
ＴＬ1，ＴＬ2 遅延時間
Claims (6)
- 圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、ガス管及び液管からなるユニット間配管で接続した空気調和装置において、
暖房運転中に、室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収手段を備え、
前記冷凍機油回収手段の動作により、冷房運転時の位置に切替わった四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする空気調和装置。 - 圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続した空気調和装置において、
前記複数の室外機に冷凍機油を戻す順序を決める手段と、
暖房運転中に、すべての室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、決められた順序に従って、該当する室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収手段とを備え、
冷房運転時の位置に切替わった各四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油をそれぞれの圧縮機に分配回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする空気調和装置。 - 前記順序を決める手段は、冷凍機油回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から遅れて、冷凍機油回収動作を開始する遅延時間を、残りの各室外機それぞれについて算出し、この遅延時間に従い、室外機に冷凍機油を戻す順序を決定することを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
- 圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続し、このユニット間配管または室内熱交換器に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収する空気調和装置の冷凍機油回収方法において、
暖房運転中に、室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続する冷凍機油回収過程を備え、
前記冷凍機油回収過程の実行により、冷房運転時の位置に切替わった四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当該ガス管内に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行することを特徴とする冷凍機油回収方法。 - 圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する複数の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁を有する室内機とを、液管及びガス管からなるユニット間配管で接続し、このユニット間配管または室内熱交換器に滞留した冷凍機油を圧縮機へ回収する空気調和装置の冷凍機油回収方法において、
前記複数の室外機に冷凍機油を戻す順序を決める過程と、
暖房運転中に、すべての室外機及び室内機の運転を停止し、かつ、決められた順序に従って、該当する室外機の四方弁を冷房運転時の位置に切替え、この状態で、冷凍機油を回収するのに十分な時間として予め設定した所定時間、圧縮機の停止を継続し、冷房運転時の位置に切替わった各四方弁の前後に生じた圧力差を用いて、ガス管に液冷媒を流して当 該ガス管内に滞留した冷凍機油をそれぞれの圧縮機に分配回収するとともに、暖房運転を再開する際には、当該冷凍機油の回収動作前よりも圧縮機の回転数を上げて、ガス管内を流通する冷媒循環量を増加する運転を実行する、冷凍機油分配回収過程とを備えることを特徴とする空気調和装置の冷凍機油回収方法。 - 前記順序を決める過程は、冷凍機油回収動作を最初に開始する室外機を特定するとともに、この特定した室外機から遅れて、冷凍機油回収動作を開始する遅延時間を、残りの各室外機それぞれについて算出し、この遅延時間に従い、室外機に冷凍機油を戻す順序を決定することを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置の冷凍機油回収方法。
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