JP4229188B2

JP4229188B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP4229188B2
Application number: JP2007012691A
Authority: JP
Inventors: 聡河野; 慎也松岡
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2027-01-23
Also published as: US8307668B2; AU2008208346A1; CN101589276B; EP2128542A1; ES2823730T3; EP2128542B1; WO2008090926A1; AU2008208346B2; US20100089082A1; EP2128542A4; CN101589276A; JP2008180421A

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に冷媒回路内に滞留した冷凍機油を圧縮機に回収するための技術に関する。

従来より、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、空気調和装置等の用途に広く利用されている。例えば、特許文献１には、いわゆる密閉型圧縮機を用いた構成が開示されている。この密閉型圧縮機では、圧縮機構と電動機が１つのケーシング内に収容されている。また、この密閉型圧縮機では、圧縮機構の駆動軸に給油通路が形成されており、ケーシングの底部に溜まった冷凍機油が給油通路を通じて圧縮機構へ供給される。
特開２００５−００２８３２号公報

ところで、上述した空気調和装置では、圧縮機を運転している間に、高圧冷媒とともに冷凍機油が吐出されて冷媒回路内に冷凍機油が滞留してしまうことがある。このような状態を放置しておくと、圧縮機のケーシング内の冷凍機油の油量が少なくなってしまい、潤滑不良による焼き付き等のトラブルを招くおそれがある。

このような問題を解消するため、空気調和装置を冷房サイクルにして、冷媒回路内に湿った冷媒を循環させることで、冷媒回路内に滞留した冷凍機油を液冷媒に溶かし込み、圧縮機側に回収することが考えられる。

しかしながら、このような方法では、例えば、空気調和装置が暖房運転中であった場合、冷凍機油を回収するためだけに一旦冷房サイクルに切り換えて、冷凍機油回収後に再度暖房サイクルに戻さなければならず、暖房能力を大きく損なってしまうという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、暖房能力を損なうことなく、冷媒回路内に滞留した冷凍機油を回収できるようにすることにある。

第１の発明は、圧縮機（21）と、熱源側熱交換器（22）と、利用側熱交換器（41）とが接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（R）を備えた空気調和装置であって、
前記圧縮機（21）から高圧冷媒とともに吐出されて前記冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出する油量算出手段（51）と、
暖房運転時に前記油量算出手段（51）の算出値が所定値以上となったときに、前記冷媒回路（R）内の冷凍機油を回収するために前記圧縮機（21）の運転周波数を上げる周波数制御手段（52）と、
前記冷媒回路（R）内を流れる冷媒の高圧圧力を検出する圧力検出手段（Ps1）とを備え、
前記利用側熱交換器（41）は、一端が冷媒回路（R）の液配管（13）に接続される一方、他端が切換機構（30A）を介して高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とに切換自在に接続され、
前記切換機構（30A）は、前記高圧ガス配管（11）の冷媒流れを許容又は遮断する第１制御弁（31）と、前記低圧ガス配管（12）の冷媒流れを許容又は遮断する第２制御弁（32）とを有する一方、暖房運転時に前記周波数制御手段（52）で前記圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、前記圧力検出手段（Ps1）の検出値が所定値以上となったときに、該第２制御弁（32）を開いて該高圧ガス配管（11）と該低圧ガス配管（12）とを連通させるように構成される一方、
前記液配管（13）を流れる液冷媒を過冷却するための過冷却用熱交換器（61）と、
一端が前記液配管（13）に接続され、前記過冷却用熱交換器（61）内を通過した後、他端が前記低圧ガス配管（12）に接続された過冷却用配管（62）と、
前記過冷却用配管（62）における一端と前記過冷却用熱交換器（61）との間に設けられ且つ開度調節自在な過冷却用制御弁（63）と、
前記油量算出手段（51）の算出値が所定値以上となったときに、前記過冷却用制御弁（63）の開度を調節して、前記低圧ガス配管（12）に液冷媒を流入させる開度制御手段（53）とを備えていることを特徴とするものである。

第１の発明では、油量算出手段（51）により、圧縮機（21）から高圧冷媒とともに吐出されて冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量が算出される。そして、暖房運転時に油量算出手段（51）の算出値が所定値以上となったときに、周波数制御手段（52）により、圧縮機（21）の運転周波数が上げられ、冷媒回路（R）内の冷凍機油が回収される。

このため、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量が所定値以上、すなわち、圧縮機（21）で潤滑不良が発生するおそれがあるために冷凍機油を回収しなければならない状態となったときに圧縮機（21）の運転周波数を上げて、冷媒回路（R）の配管内に滞留した冷凍機油が強制的に冷媒回路（R）内を循環して圧縮機（21）に回収されるように制御したから、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。

また、暖房運転時に周波数制御手段（52）により圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、冷媒回路（R）内を流れる冷媒の高圧圧力を検出する圧力検出手段（Ps1）の検出値が所定値以上となったときに、切換機構（30A）の第２制御弁（32）が開かれ、高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とが連通される。

このため、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を圧縮機（21）の容量制御により強制的に循環させることで冷媒回路（R）内の冷媒の高圧圧力が高くなった場合に、切換機構（30A）により高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とを連通させて高圧ガス冷媒を圧縮機（21）側に逃がすことができ、冷媒回路（R）内の圧力上昇を抑制してシステム全体が運転停止することを防止する上で有利な効果が得られる。

また、前記油量算出手段（51）により、圧縮機（21）から高圧冷媒とともに吐出されて冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量が算出される。そして、油量算出手段（51）の算出値が所定値以上となったときに、開度制御手段（53）により、過冷却用制御弁（63）の開度が調節され、低圧ガス配管（12）に液冷媒が流入される。

このため、低圧ガス配管（12）内に冷凍機油が滞留した場合でも、過冷却用制御弁（63）の開度を調節して、過冷却用配管（62）を介して低圧ガス配管（12）に液冷媒を流入させることで、低圧ガス配管（12）内に滞留した冷凍機油を液冷媒に溶かし込んで圧縮機（21）に回収することができる。これにより、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、低圧ガス配管（12）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。

第２の発明は、第１の発明の空気調和装置において、
前記油量算出手段（51）は、前記冷媒回路（R）内の冷媒の流速が所定速度以下のときに前記圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の吐出量に基づいて、該冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出するように構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、油量算出手段（51）により、冷媒回路（R）内の冷媒の流速が所定速度以下のときに圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の吐出量に基づいて、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量が算出される。

このため、冷媒回路（R）内の冷媒の流速と、圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の吐出量とに基づいて、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を容易に算出することができる。すなわち、算出された冷凍機油の油量に基づいて、圧縮機（21）が潤滑不良とならないかが容易に判断できることとなり、油量算出手段（51）の算出値を圧縮機（21）の容量制御に活用することができる。

第３の発明は、圧縮機（21）と、熱源側熱交換器（22）と、利用側熱交換器（41）とが接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（R）を備えた空気調和装置であって、
暖房運転時に、前記圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間を積算し、該積算値が所定値以上となったときに、該圧縮機（21）の運転周波数を上げる周波数制御手段（52）と、
前記冷媒回路（R）内を流れる冷媒の高圧圧力を検出する圧力検出手段（Ps1）とを備え、
前記利用側熱交換器（41）は、一端が冷媒回路（R）の液配管（13）に接続される一方、他端が切換機構（30A）を介して高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とに切換自在に接続され、
前記切換機構（30A）は、前記高圧ガス配管（11）の冷媒流れを許容又は遮断する第１制御弁（31）と、前記低圧ガス配管（12）の冷媒流れを許容又は遮断する第２制御弁（32）とを有する一方、暖房運転時に前記周波数制御手段（52）で前記圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、前記圧力検出手段（Ps1）の検出値が所定値以上となったときに、該第２制御弁（32）を開いて該高圧ガス配管（11）と該低圧ガス配管（12）とを連通させるように構成される一方、
前記液配管（13）を流れる液冷媒を過冷却するための過冷却用熱交換器（61）と、
一端が前記液配管（13）に接続され、前記過冷却用熱交換器（61）内を通過した後、他端が前記低圧ガス配管（12）に接続された過冷却用配管（62）と、
前記過冷却用配管（62）における一端と前記過冷却用熱交換器（61）との間に設けられ且つ開度調節自在な過冷却用制御弁（63）と、
前記圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間の積算値が所定値以上となったときに、前記過冷却用制御弁（63）の開度を調節して、前記低圧ガス配管（12）に液冷媒を流入させる開度制御手段（53）とを備えていることを特徴とするものである。

第３の発明では、暖房運転時に、周波数制御手段（52）により、圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間の積算値が所定値以上となったときに、該圧縮機（21）の運転周波数が上げられる。

このため、圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間の積算値が所定値以上、すなわち、圧縮機（21）で潤滑不良が発生するおそれがあるために冷凍機油を回収しなければならない状態となったときに圧縮機（21）の運転周波数を上げて、冷媒回路（R）の配管内に滞留した冷凍機油が強制的に冷媒回路（R）内を循環して圧縮機（21）に回収されるように制御したから、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。

また、前記開度制御手段（53）により、圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間の積算値が所定値以上となったときに、過冷却用制御弁（63）の開度が調節され、低圧ガス配管（12）に液冷媒が流入される。

第４の発明は、第３の発明の空気調和装置において、
前記周波数制御手段（52）は、前記圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、所定時間経過後に、該圧縮機（21）の運転周波数を通常運転時の運転周波数に戻すように構成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、周波数制御手段（52）により圧縮機（21）の運転周波数が上げられた後、所定時間経過後に、該圧縮機（21）の運転周波数が通常運転時の運転周波数に戻される。

このため、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を回収し終わるのに必要な所定時間が経過した後に圧縮機（21）を通常運転時の運転周波数に戻すことで、圧縮機（21）にかかる負荷を必要最小限に抑えることができる。

本発明では、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量が所定値以上、すなわち、圧縮機（21）で潤滑不良が発生するおそれがあるために冷凍機油を回収しなければならない状態となったときに圧縮機（21）の運転周波数を上げて、冷媒回路（R）の配管内に滞留した冷凍機油が強制的に冷媒回路（R）内を循環して圧縮機（21）に回収されるように制御したから、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。

また、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を圧縮機（21）の容量制御により強制的に循環させることで冷媒回路（R）内の冷媒の高圧圧力が高くなった場合に、切換機構（30A）により高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とを連通させて高圧ガス冷媒を圧縮機（21）側に逃がすことができ、冷媒回路（R）内の圧力上昇を抑制してシステム全体が運転停止することを防止する上で有利な効果が得られる。

また、低圧ガス配管（12）内に冷凍機油が滞留した場合でも、過冷却用制御弁（63）の開度を調節して、過冷却用配管（62）を介して低圧ガス配管（12）に液冷媒を流入させることで、低圧ガス配管（12）内に滞留した冷凍機油を液冷媒に溶かし込んで圧縮機（21）に回収することができる。これにより、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、低圧ガス配管（12）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。

また、第２の発明では、冷媒回路（R）内の冷媒の流速と、圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の吐出量とに基づいて、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を容易に算出することができる。すなわち、算出された冷凍機油の油量に基づいて、圧縮機（21）が潤滑不良とならないかが容易に判断できることとなり、油量算出手段（51）の算出値を圧縮機（21）の容量制御に活用することができる。

また、第３の発明では、圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間の積算値が所定値以上、すなわち、圧縮機（21）で潤滑不良が発生するおそれがあるために冷凍機油を回収しなければならない状態となったときに圧縮機（21）の運転周波数を上げて、冷媒回路（R）の配管内に滞留した冷凍機油が強制的に冷媒回路（R）内を循環して圧縮機（21）に回収されるように制御したから、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。

また、第４の発明では、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を回収し終わるのに必要な所定時間が経過した後に圧縮機（21）を通常運転時の運転周波数に戻すことで、圧縮機（21）にかかる負荷を必要最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の全体構成を示す冷媒回路図である。図１に示すように、本発明に係る空気調和装置は、互いに並列に接続された２台の第１及び第２室内ユニット（40A，40B）と、１台の室外ユニット（20）とが、第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）を介して高圧ガス配管（11）、低圧ガス配管（12）、及び液配管（13）によって接続されることで冷媒回路（R）が構成されている。この冷媒回路（R）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われ、冷房運転又は暖房運転が実行可能となっている。

＜室外ユニットの構成＞
室外ユニット（20）は、熱源側ユニットを構成しており、圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、室外膨張弁（24）、第１四路切換弁（26）、及び第２四路切換弁（27）を備えている。圧縮機（21）は、容量が可変なインバータ式の圧縮機を構成している。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であって、本発明の熱源側熱交換器を構成している。室外膨張弁（24）は、電子膨張弁であって、本発明の熱源側膨張弁を構成している。

さらに、室外ユニット（20）には、冷媒の圧力を検出するための複数の圧力センサ（Ps1，Ps2，Ps3）が設けられている。具体的には、圧縮機（21）の吐出側には、高圧冷媒の圧力を検出する高圧側圧力センサ（Ps1）が、圧縮機（21）の吸入側には、低圧冷媒の圧力を検出する低圧側圧力センサ（Ps2）が設けられている。また、室外膨張弁（24）と第１及び第２室内ユニット（40A，40B）との間の液配管（13）には、該液配管（13）内を流れる冷媒の圧力を検出する液側圧力センサ（Ps3）が設けられている。

前記第１四路切換弁（26）及び第２四路切換弁（27）は、第１から第４までのポートを有している。第１四路切換弁（26）では、第１ポートが圧縮機（21）の吐出側と繋がり、第２ポートが室外熱交換器（22）と繋がり、第３ポートが圧縮機（21）の吸入側と繋がっている。第１四路切換弁（26）の第４ポートは閉じられている。

前記第２四路切換弁（27）では、第１ポートが圧縮機（21）の吐出側と繋がり、第２ポートが閉じられており、第３ポートが圧縮機（21）の吸入側と繋がり、第４ポートが第１及び第２室内ユニット（40A，40B）側と繋がっている。

前記第１四路切換弁（26）及び第２四路切換弁（27）は、第１ポートと第４ポートが互いに連通して第２ポートと第３ポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第２ポートが互いに連通して第３ポートと第４ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とにそれぞれ切換可能となっている。なお、各四路切換弁（26，27）の代わりに三路切換弁を用いて第１切換弁（26）や第２切換弁（27）を構成してもよい。また、２つの電磁弁を用いて第１切換弁（26）や第２切換弁（27）を構成してもよい。

＜室内ユニットの構成＞
第１及び第２室内ユニット（40A，40B）は、本発明の利用側ユニットを構成しており、室内熱交換器（41）、及び室内膨張弁（42）を備えている。室内熱交換器（41）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、本発明の利用側熱交換器を構成している。室内膨張弁（42）は、電子膨張弁であって、本発明の利用側膨張弁を構成している。第１及び第２室内ユニット（40A，40B）のガス側端から順に室内熱交換器（41）と室内膨張弁（42）とが設けられている。

前記第１及び第２室内ユニット（40A，40B）のガス側端は、第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）を介して高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とに切換自在に接続されている。高圧ガス配管（11）は室外ユニット（20）の第２四路切換弁（27）の第４ポートに接続されている。低圧ガス配管（12）は圧縮機（21）の吸入側に接続されている。また、第１及び第２室内ユニット（40A，40B）の液側端は、液配管（13）を介して室外ユニット（20）の室外熱交換器（22）に接続されている。

＜ＢＳユニットの構成＞
空気調和装置（10）には、第１及び第２室内ユニット（40A，40B）に対応する第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）が設けられている。各ＢＳユニット（30A，30B）は、切換機構を構成している。これにより、各室内ユニット（40A，40B）毎に冷房運転を行うか暖房運転を行うかを選択できる、いわゆる冷暖フリーの空気調和装置（10）が構成されている。

各ＢＳユニット（30A，30B）は、各室内ユニット（40A，40B）から分岐する高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とをそれぞれ有している。また、高圧ガス配管（11）には開度調節自在な第１制御弁（31）が設けられ、低圧ガス配管（12）には開度調節自在な第２制御弁（32）が設けられている。各ＢＳユニット（30A，30B）は、第１制御弁（31）及び第２制御弁（32）の開度を調節することで、対応する室内熱交換器（40A，40B）のガス側端を圧縮機（21）の吸入側又は吐出側の一方と連通するように冷媒の流路を切り換えることができる。

また、前記第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）には、過冷却回路を構成するための過冷却用熱交換器（61）と過冷却用配管（62）とが設けられている。過冷却用熱交換器（61）は、液配管（13）を流れる液冷媒を過冷却するためのものである。過冷却用配管（62）は、一端が液配管（13）に接続されていて、前記過冷却用熱交換器（61）内を通過した後、他端が低圧ガス配管（12)に接続されている。

そして、前記過冷却用配管（62）における一端と過冷却用熱交換器（61）との間には、開度調節自在な過冷却用制御弁（63）が設けられている。この過冷却用制御弁（63）の開度を調節することによって、過冷却回路へ流れ込む液冷媒の量が調整される。詳しくは後述するが、過冷却用制御弁（63）の開度は、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量に応じて、コントローラ（50）により調節される。

前記過冷却用配管（62）を流れる液冷媒は、過冷却用制御弁（63）で減圧され、過冷却用熱交換器（61）で液配管（13）を流れる液冷媒と熱交換して蒸発し、低圧ガス配管（12）から回収されるようになっている。

なお、図１では、２台の第１及び第２室内ユニット（40A，40B）のみを記載しているが、室内ユニットの台数はこれに限定するものではない。

＜コントローラの構成＞
前記空気調和装置（10）は、コントローラ（50）を備えている。このコントローラ（50）には、油量算出部（51）と、周波数制御部（52）と、開度制御部（53）とが設けられている。

前記油量算出部（51）は、圧縮機（21）から高圧冷媒とともに吐出されて冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出するものである。具体的に、冷媒回路（R）内の冷媒の流速が所定速度以下のときに圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の吐出量に基づいて、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出するように構成されている。

すなわち、冷媒の流速が所定速度以上であれば、冷凍機油が冷媒回路（R）内をスムーズに循環して圧縮機（21）に再び回収されるが、冷媒の流速が遅い場合には、冷媒回路（R）内の冷凍機油を押し流すほどの力はなく、冷凍機油が冷媒回路（R）内に滞留すると考えられる。そこで、冷凍機油を押し流すことが可能な流速であるかを基準として、冷媒がその所定速度以下で循環しているときに圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の吐出量を検出しておけば、冷媒回路（R）内に滞留する冷凍機油の油量が算出可能であることが分かる。

前記周波数制御部（52）は、圧縮機（21）の容量制御を行うものであり、冷媒回路（R）内の冷媒の流速が所定速度となるように圧縮機（21）の運転周波数を上げる制御が行われる。具体的には、圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間を積算し、該積算値が所定値以上となったときに、圧縮機（21）の運転周波数を上げるようにしている。

さらに、前記周波数制御部（52）は、圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、所定時間経過後に、該圧縮機（21）の運転周波数を通常運転時の運転周波数に戻すように制御する。これにより、圧縮機（21）にかかる負荷を必要最小限に抑えることができる。

前記開度制御部（53）は、第１及び第２四路切換弁（26，27）、室内膨張弁（42）、室外膨張弁（24）、第１及び第２制御弁（31，32）、過冷却用制御弁（63）の開度を調節するものである。

−運転動作−
次に、本実施形態に係る空気調和装置（10）の運転動作について説明する。この空気調和装置（10）では、第１及び第２四路切換弁（26，27）の設定や、各ＢＳユニット（30A，30B）の第１制御弁（31）及び第２制御弁（32）の開閉状態に応じて、複数種の運転が可能となっている。以下には、これらの運転のうち、代表的な運転を例示して説明する。

＜全部暖房運転＞
全部暖房運転は、全ての室内ユニット（40A，40B）で各室内の暖房を行うものである。図２に示すように、この運転では、第１及び第２四路切換弁（26，27）がそれぞれ第１ポートと第４ポート、及び第２ポートと第３ポートとを連通させる状態に設定される。また、各ＢＳユニット（30A，30B）では、第１制御弁（31）が開かれ、第２制御弁（32）が閉じられる。

この運転では、室外熱交換器（22）を蒸発器とし、各室内熱交換器（41，41）を凝縮器とする冷凍サイクルが行われる。この冷凍サイクルでは、圧縮機（21）から吐出した冷媒が、第２四路切換弁（27）を通過した後、各ＢＳユニット（30A，30B）の高圧ガス配管（11）にそれぞれ分流する。

そして、各ＢＳユニット（30A，30B）を通過した冷媒は、対応する各室内ユニット（40A，40B）へそれぞれ流入する。例えば、第１室内ユニット（40A）において、室内熱交換器（41）へ冷媒が流れると、室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、第１室内ユニット（40A）に対応する室内の暖房が行われる。室内熱交換器（41）で凝縮した冷媒は、室内膨張弁（42）を通過する。第２室内ユニット（40B）では、第１室内ユニット（40A）と同様に冷媒が流れ、対応する室内の暖房がそれぞれ行われる。

各室内ユニット（40A，40B）を流出した冷媒は、液配管（13）を流れる。第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）では、液配管（13）を流れる冷媒の一部が過冷却用配管（62）へ流れて、残りが過冷却用熱交換器（61）を通過して室外ユニット（20）へ流入する。

このとき、過冷却用配管（62）に流れた液冷媒は、過冷却用制御弁（63）により減圧された後、過冷却用熱交換器（61）を通過する。過冷却用熱交換器（61）では、過冷却用配管（62）を流れる液冷媒が液配管（13）を流れる液冷媒と熱交換して蒸発する。蒸発後の冷媒は低圧ガス配管（12）へ流れて圧縮機（21）に戻る。

室外ユニット（20）に流入した冷媒は、室外膨張弁（24）を通過する際に、低圧まで減圧されて、室外熱交換器（22）を流れる。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、第１四路切換弁（26）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

＜全部冷房運転＞
全部冷房運転は、全ての室内ユニット（40A，40B）で各室内の冷房を行うものである。図３に示すように、この運転では、第１及び第２四路切換弁（26，27）がそれぞれ第１ポートと第２ポート、及び第３ポートと第４ポートとを連通させる状態に設定される。また、各ＢＳユニット（30A，30B）では、第２制御弁（32）が開かれ、第１制御弁（31）が閉じられる。

この運転では、室外熱交換器（22）を凝縮器とし、各室内熱交換器（41，41）を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（21）から吐出した冷媒は、第１四路切換弁（26）を通過した後、室外熱交換器（22）を流れる。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、全開状態に設定された室外膨張弁（24）を通過し、液配管（13）を流れて、各ＢＳユニット（30A，30B）へ分流する。

前記第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）では、液配管（13）を流れる冷媒の一部が過冷却用配管（62）へ流れて、残りが過冷却用熱交換器（61）を通過して第１及び第２室内ユニット（40A，40B）へ流入する。

そして、各ＢＳユニット（30A，30B）を通過した冷媒は、対応する各室内ユニット（40A，40B）へそれぞれ流入する。例えば、第１室内ユニット（40A）においては、冷媒が室内膨張弁（42）を通過する際に、低圧まで減圧されて、室内熱交換器（41）を流れる。室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第１室内ユニット（40A）に対応する室内の冷房が行われる。第２室内ユニット（40B）では、第１室内ユニット（40A）と同様に冷媒が流れ、対応する室内の冷房がそれぞれ行われる。

各室内ユニット（40A，40B）を流出した冷媒は、各ＢＳユニット（30A，30B）の低圧ガス配管（12）をそれぞれ流れ、各室外ユニット（20A，20B）に分流した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

＜暖房／冷房同時運転＞
暖房／冷房同時運転は、一部の室内ユニットで室内の暖房を行う一方、他の室内ユニットで室内の冷房を行うものである。暖房／冷房同時運転では、運転条件に応じて室外熱交換器（22）が蒸発器又は凝縮器となる。また、各室内ユニット（40A，40B）では、暖房要求のある室内の室内熱交換器が凝縮器となる一方、冷房要求のある室内の室内熱交換器が蒸発器となる。

＜第１共存運転＞
第１共存運転は、第１室内ユニット（40A）で室内の暖房を行う一方、第２室内ユニット（40B）で室内の冷房を行うものである。図４に示すように、この運転では、室外ユニット（20）の第１及び第２四路切換弁（26，27）がそれぞれ第１ポートと第４ポート、第２ポートと第３ポートとを連通させる状態に設定される。また、第１ＢＳユニット（30A）では、第１制御弁（31）が開かれ、第２制御弁（32）が閉じられる。第２ＢＳユニット（30B）では、第１制御弁（31）が閉じられ、第２制御弁（32）が開かれる。

この運転では、第１室内ユニット（40A）の室内熱交換器（41）を凝縮器とする一方、室外熱交換器（22）と第２室内ユニット（40B）の室内熱交換器（41）とを蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（21）から吐出した冷媒は、第２四路切換弁（27）を通過し、第１ＢＳユニット（30A）側に流入する。第１ＢＳユニット（30A）を流出した冷媒は、第１室内ユニット（40A）の室内熱交換器（41）を流れる。室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、第１室内ユニット（40A）に対応する室内の暖房が行われる。第１室内ユニット（40A）で室内の暖房に利用された冷媒は、液配管（13）に流出する。

液配管（13）を流れる冷媒は、第１ＢＳユニット（30A）に流入する。第１ＢＳユニット（30A）では、液配管（13）を流れる冷媒の一部が過冷却用配管（62）へ流れる。このとき、過冷却用配管（62）に流れた液冷媒は、過冷却用制御弁（63）により減圧された後、過冷却用熱交換器（61）を通過する。過冷却用熱交換器（61）では、過冷却用配管（62）を流れる液冷媒が液配管（13）を流れる液冷媒と熱交換して蒸発する。蒸発後の冷媒は低圧ガス配管（12）へ流れて圧縮機（21）に戻る。

過冷却用熱交換器（61）を通過した液冷媒は、室外ユニット（20）及び第２室内ユニット（40B）に分流する。この冷媒は、第２ＢＳユニット（30B）を流れる際に、過冷却用熱交換器（61）で過冷却され、第２室内ユニット（40B）の室内膨張弁（42）を通過する際に低圧まで減圧された後、室内熱交換器（41）を流れる。室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第２室内ユニット（40B）に対応する室内の冷房が行われる。第２室内ユニット（40B）で室内の冷房に利用された冷媒は、第２ＢＳユニット（30B）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

一方、室外ユニット（20）に流入した冷媒は、室外膨張弁（24）を通過する際に、低圧まで減圧されて、室外熱交換器（22）を流れる。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、第１四路切換弁（26）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

＜第２共存運転＞
第２共存運転は、第１室内ユニット（40A）で室内の冷房を行う一方、第２室内ユニット（40B）で室内の暖房を行うものである。図５に示すように、この運転では、第１及び第２四路切換弁（26，27）がそれぞれ第１ポートと第４ポート、第２ポートと第３ポートとを連通させる状態に設定される。また、第１ＢＳユニット（30A）では、第１制御弁（31）が閉じられ、第２制御弁（32）が開かれる。第２ＢＳユニット（30B）では、第１制御弁（31）が開かれ、第２制御弁（32）が閉じられる。

この運転では、第２室内ユニット（40B）の室内熱交換器（41）を凝縮器とする一方、室外熱交換器（22）と第１室内ユニット（40A）の室内熱交換器（41）とを蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（21）から吐出した冷媒は、第２四路切換弁（27）を通過し、第２ＢＳユニット（30B）側に流入する。第２ＢＳユニット（30B）を流出した冷媒は、第２室内ユニット（40B）の室内熱交換器（41）を流れる。室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、第２室内ユニット（40B）に対応する室内の暖房が行われる。第２室内ユニット（40B）で室内の暖房に利用された冷媒は、液配管（13）に流出する。

過冷却用熱交換器（61）を通過した液冷媒は、室外ユニット（20）及び第１室内ユニット（40A）に分流する。この冷媒は、第１ＢＳユニット（30A）を流れる際に、過冷却用熱交換器（61）で過冷却され、第１室内ユニット（40A）の室内膨張弁（42）を通過する際に低圧まで減圧された後、室内熱交換器（41）を流れる。室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第１室内ユニット（40A）に対応する室内の冷房が行われる。第１室内ユニット（40A）で室内の冷房に利用された冷媒は、第１ＢＳユニット（30A）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

＜油回収動作＞
以下、本発明の特徴部分である、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を圧縮機（21）に回収するための動作について、図６のフローチャート図に基づいて説明する。なお、以下では、第１及び第２室内ユニット（40A，40B）が両方とも暖房運転である、図２の冷媒回路図を例にとって説明する。

図６は、高圧ガス配管内に滞留する冷凍機油を圧縮機に回収する手順を説明するフローチャート図である。図６に示すように、まず、ステップＳ１０１では、コントローラ（50）の油量算出部（51）により、圧縮機（21）から高圧冷媒とともに吐出されて前記冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出し、続くステップＳ１０２に進む。なお、暖房運転中には、高圧ガス配管（11）内に冷凍機油が滞留しやすいことから、冷媒回路（R）の中でも特に高圧ガス配管（11）内に滞留する冷凍機油についてのみ検討する。具体的には、以下のような手順で行う。

まず、圧縮機（21）の容量と、高圧側圧力センサ（Ps1）及び低圧側圧力センサ（Ps2）で検出した高低圧差とに基づいて、圧縮機（21）の冷媒の総循環量を算出する。

次に、高圧ガス配管（11）を流れる冷媒の循環量を算出する。具体的に、高圧ガス配管（11）の冷媒循環量は、圧縮機（21）の総循環量から室外熱交換器（22）に流れる液冷媒量を差し引くことで算出する。

ここで、室外熱交換器（22）に流れる液冷媒量は、圧縮機（21）の吐出圧力と液側圧力センサ（Ps3）の検出値との圧力差（又はそれに相当する温度差）、室外膨張弁（24）の開度、Cv(Coefficient of flow) 値等に基づいて算出する。

上述のように冷媒の循環量を算出する一方、高圧ガス配管（11）を流れる冷媒の流速を算出する。具体的には、高圧ガス配管（11）を流れる冷媒の循環量、配管断面積、高圧冷媒の吐出圧力や相当飽和温度から算出した冷媒密度等に基づいて算出する。

そして、冷凍機油が冷媒回路（R）内をスムーズに循環して圧縮機（21）に再び回収されるような流速を所定速度とし、高圧ガス配管（11）を流れる冷媒の流速がこの所定速度以下であるとき、冷媒に含まれる冷凍機油は圧縮機（21）に回収されずに滞留すると判断して、先ほど算出した高圧ガス配管（11）の冷媒循環量に基づいて、高圧ガス配管（11）内に滞留した冷凍機油の油量を算出する。なお、低圧ガス配管（12）内に滞留する冷凍機油の油量の算出も同様の手順で行うものとする。

次に、ステップＳ１０２では、油量算出部（51）で算出した冷凍機油の油量の算出値が所定値以上、すなわち、圧縮機（21）で潤滑不良が発生するおそれがあるために冷凍機油を回収しなければならない状態となったか否かを判定する。

ステップＳ１０２での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０２での判定が「ＮＯ」の場合には、所定値以上となるまで待機する。

ステップＳ１０３では、周波数制御部（52）により圧縮機（21）の運転周波数を上げ、続くステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、冷媒回路（R）内の冷媒の流速が所定速度以上、具体的に、冷媒回路（R）の高圧ガス配管（11）内に滞留した冷凍機油が強制的に冷媒回路（R）内を循環して圧縮機（21）に回収される速度以上となったか否かを判定する。

ステップＳ１０４での判定が「ＹＥＳ」の場合には、続くステップＳ１０５に進む。このようにすれば、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。ステップＳ１０４での判定が「ＮＯ」の場合には、所定速度以上となるまで待機する。

ここで、高圧ガス配管（11）内に滞留した冷凍機油を圧縮機（21）の容量制御により強制的に循環させることで高圧ガス配管（11）内の冷媒の高圧圧力が高くなった場合、システム全体が運転停止するおそれがあるため、以下のような制御を行う。

すなわち、ステップＳ１０５では、暖房運転時に周波数制御部（52）により圧縮機（21）の容量制御が行われた後、冷媒回路（R）内を流れる冷媒の高圧圧力を高圧側圧力センサ（Ps1）で検出し、続くステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、高圧側圧力センサ（Ps1）の検出値が所定値以上となったか否かを判定する。ステップＳ１０６での判定が「ＹＥＳ」の場合には、続くステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０６での判定が「ＮＯ」の場合には、所定値以上となるまで待機する。

ステップＳ１０７では、対応する第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）の第２制御弁（32）を開いて高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とを連通し、処理を終了する。

このようにすれば、第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）により高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とを連通させて高圧ガス冷媒を圧縮機（21）側に逃がすことができ、冷媒回路（R）内の圧力上昇を抑制してシステム全体が運転停止することを防止する上で有利な効果が得られる。

なお、本実施形態では、高圧ガス配管（11）内に滞留した冷凍機油の油量を算出し、算出値が所定値以上のときに油回収動作を行うようにしたが、圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間を積算し、積算値が所定値以上となったときに、圧縮機（21）の運転周波数を上げて油回収動作を行うようにしてもよい。

なお、暖房運転時においては高圧ガス配管（11）内に冷凍機油が滞留しやすいため、高圧ガス配管（11）内に滞留した冷凍機油を回収する手順について説明したが、例えば、過冷却用配管（62）を通過した冷媒に含まれる冷凍機油が低圧ガス配管（12）に滞留したり、冷房運転時に冷媒の流速が遅かったために冷凍機油が圧縮機（21）に回収されず、低圧ガス配管（12）に冷凍機油が滞留することが考えられる。このような低圧ガス配管（12）に滞留した冷凍機油の回収は、以下のような手順で行う。

図７は、低圧ガス配管内に滞留する冷凍機油を圧縮機に回収する手順を説明するフローチャート図である。図７に示すように、まず、ステップＳ２０１では、コントローラ（50）の油量算出部（51）により、圧縮機（21）から高圧冷媒とともに吐出されて冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出し、続くステップＳ２０２に進む。なお、ここでは、低圧ガス配管（12）内に滞留した冷凍機油についてのみ対象としている。

ステップＳ２０２では、油量算出部（51）で算出した冷凍機油の油量の算出値が所定値以上、すなわち、圧縮機（21）で潤滑不良が発生するおそれがあるために冷凍機油を回収しなければならない状態となったか否かを判定する。

ステップＳ２０２での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０２での判定が「ＮＯ」の場合には、そのまま待機する。

ステップＳ２０３では、開度制御部（53）により、対応する第１及び第２ＢＳユニット（30A，30B）の過冷却用制御弁（63）の開度を調節し、液配管（13）を流れる液冷媒を過冷却用配管（62）を介して低圧ガス配管（12）にそのまま流入させ、処理を終了する。

このようにすれば、冷房運転時に冷媒の流速が遅い等の要因で低圧ガス配管（12）内に滞留した冷凍機油を液冷媒に溶かし込んで圧縮機（21）に回収することができる。これにより、暖房運転中に冷房サイクルに切り換えることなく、低圧ガス配管（12）内に滞留した冷凍機油を回収することができ、暖房能力を低下させることがなくて好ましい。

＜その他の実施形態＞
上述した各実施形態については、以下のような構成としても良い。前記各実施形態で述べた室内ユニットや室外ユニットの台数は、あくまで一例である。例えば、図８に示す空気調和装置（100）のように、２台の室内ユニット（40A，40B）と２台の室外ユニット（20A，20B）とを接続した構成としてもよいし、室内ユニットや室外ユニットの台数を更に多くして空気調和装置を構成するようにしても良い。

以上説明したように、本発明は、暖房能力を損なうことなく、冷媒回路内に滞留した冷凍機油を回収できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の構成を示す冷媒回路図である。全部暖房運転における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。全部冷房運転における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。暖房／冷房動時運転における第１の共存運転の冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。暖房／冷房動時運転における第２の共存運転の冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。高圧ガス配管内に滞留する冷凍機油を圧縮機に回収する手順を説明するフローチャート図である。低圧ガス配管内に滞留する冷凍機油を圧縮機に回収する手順を説明するフローチャート図である。空気調和装置の構成を示す他の冷媒回路図である。

符号の説明

10 空気調和装置
11 高圧ガス配管
12 低圧ガス配管
13 液配管
21 圧縮機
22 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
30A，30B ＢＳユニット（切換機構）
31 第１制御弁
32 第２制御弁
41 室内熱交換器（利用側熱交換器）
50 コントローラ
51 油量算出部
52 周波数制御部
53 開度制御部
61 過冷却用熱交換器
62 過冷却用配管
63 過冷却用制御弁
Ps1 高圧側圧力センサ（圧力検出手段）

Claims

圧縮機（21）と、熱源側熱交換器（22）と、利用側熱交換器（41）とが接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（R）を備えた空気調和装置であって、
前記圧縮機（21）から高圧冷媒とともに吐出されて前記冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出する油量算出手段（51）と、
暖房運転時に前記油量算出手段（51）の算出値が所定値以上となったときに、前記冷媒回路（R）内の冷凍機油を回収するために前記圧縮機（21）の運転周波数を上げる周波数制御手段（52）と、
前記冷媒回路（R）内を流れる冷媒の高圧圧力を検出する圧力検出手段（Ps1）とを備え、
前記利用側熱交換器（41）は、一端が冷媒回路（R）の液配管（13）に接続される一方、他端が切換機構（30A）を介して高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とに切換自在に接続され、
前記切換機構（30A）は、前記高圧ガス配管（11）の冷媒流れを許容又は遮断する第１制御弁（31）と、前記低圧ガス配管（12）の冷媒流れを許容又は遮断する第２制御弁（32）とを有する一方、暖房運転時に前記周波数制御手段（52）で前記圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、前記圧力検出手段（Ps1）の検出値が所定値以上となったときに、該第２制御弁（32）を開いて該高圧ガス配管（11）と該低圧ガス配管（12）とを連通させるように構成される一方、
前記液配管（13）を流れる液冷媒を過冷却するための過冷却用熱交換器（61）と、
一端が前記液配管（13）に接続され、前記過冷却用熱交換器（61）内を通過した後、他端が前記低圧ガス配管（12）に接続された過冷却用配管（62）と、
前記過冷却用配管（62）における一端と前記過冷却用熱交換器（61）との間に設けられ且つ開度調節自在な過冷却用制御弁（63）と、
前記油量算出手段（51）の算出値が所定値以上となったときに、前記過冷却用制御弁（63）の開度を調節して、前記低圧ガス配管（12）に液冷媒を流入させる開度制御手段（53）とを備えていることを特徴とする空気調和装置。
請求項１において、
前記油量算出手段（51）は、前記冷媒回路（R）内の冷媒の流速が所定速度以下のときに前記圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の吐出量に基づいて、該冷媒回路（R）内に滞留した冷凍機油の油量を算出するように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
圧縮機（21）と、熱源側熱交換器（22）と、利用側熱交換器（41）とが接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（R）を備えた空気調和装置であって、
暖房運転時に、前記圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間を積算し、該積算値が所定値以上となったときに、該圧縮機（21）の運転周波数を上げる周波数制御手段（52）と、
前記冷媒回路（R）内を流れる冷媒の高圧圧力を検出する圧力検出手段（Ps1）とを備え、
前記利用側熱交換器（41）は、一端が冷媒回路（R）の液配管（13）に接続される一方、他端が切換機構（30A）を介して高圧ガス配管（11）と低圧ガス配管（12）とに切換自在に接続され、
前記切換機構（30A）は、前記高圧ガス配管（11）の冷媒流れを許容又は遮断する第１制御弁（31）と、前記低圧ガス配管（12）の冷媒流れを許容又は遮断する第２制御弁（32）とを有する一方、暖房運転時に前記周波数制御手段（52）で前記圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、前記圧力検出手段（Ps1）の検出値が所定値以上となったときに、該第２制御弁（32）を開いて該高圧ガス配管（11）と該低圧ガス配管（12）とを連通させるように構成される一方、
前記液配管（13）を流れる液冷媒を過冷却するための過冷却用熱交換器（61）と、
一端が前記液配管（13）に接続され、前記過冷却用熱交換器（61）内を通過した後、他端が前記低圧ガス配管（12）に接続された過冷却用配管（62）と、
前記過冷却用配管（62）における一端と前記過冷却用熱交換器（61）との間に設けられ且つ開度調節自在な過冷却用制御弁（63）と、
前記圧縮機（21）の運転周波数が所定周波数以下のときの運転時間の積算値が所定値以上となったときに、前記過冷却用制御弁（63）の開度を調節して、前記低圧ガス配管（12）に液冷媒を流入させる開度制御手段（53）とを備えていることを特徴とする空気調和装置。
請求項３において、
前記周波数制御手段（52）は、前記圧縮機（21）の運転周波数を上げた後、所定時間経過後に、該圧縮機（21）の運転周波数を通常運転時の運転周波数に戻すように構成されていることを特徴とする空気調和装置。