特許 7243313 空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-13

(45)【発行日】2023-03-22

(54)【発明の名称】空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20230314BHJP

   F24F 11/30 20180101ALI20230314BHJP

   F24F 11/84 20180101ALI20230314BHJP

   F24F 11/61 20180101ALI20230314BHJP

   F24F 110/10 20180101ALN20230314BHJP

   F24F 140/20 20180101ALN20230314BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 387D

F25B1/00 304T

F24F11/30

F24F11/84

F24F11/61

F24F110:10

F24F140:20

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019044348

(22)【出願日】2019-03-12

(65)【公開番号】P2020148361

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-12-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(72)【発明者】

【氏名】木嶋 幹夫

【審査官】森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第０３／０７８９０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１２２６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２０８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２２６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８５５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１５２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１２３６３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２４Ｆ １１／３０

Ｆ２４Ｆ １１／８４

Ｆ２４Ｆ １１／６１

Ｆ２４Ｆ １１０：１０

Ｆ２４Ｆ １４０：２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

室外機と、複数台の室内機と、前記室外機と複数台の前記室内機が複数台の前記室内機と同数のガス管及び液管で接続されて形成される冷媒回路と、前記各液管に組み込まれ前記室内機の台数と同じ数だけ設けられる膨張弁と、制御手段とを有する空気調和装置であって、
前記室外機は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器とを有し、複数台の前記室内機は、室内熱交換器と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段とを有し、
前記制御手段は、冷房運転を行っているとき、
各前記室内機における前記室内温度検出手段で検出した室内温度と前記室内熱交換器温度検出手段で検出した室内熱交換器温度とを取り込み、室内温度と室内熱交換器温度との温度差が予め定められた所定温度差より小さい状態が所定時間継続している油滞留室内機が存在するときに、少なくとも前記油滞留室内機に対応する前記膨張弁の開度を全開として前記圧縮機に前記ガス管に滞留する冷凍機油を戻す油回収運転を行う、
ことを特徴とする空気調和装置。

【請求項2】

前記制御手段は、
前記油滞留室内機が前記所定時間内でサーモオフとなっている場合は、前記油滞留室内機がサーモオフとなっている時間の合計値であるサーモオフ積算時間を算出し、
前記油滞留室内機のサーモオフ積算時間が、予め定められた時間より短い場合は、前記油回収運転を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記油回収運転として、第１油回収運転と第２油回収運転を実行し、
前記第１油回収運転は、前記油滞留室内機に対応する前記膨張弁を全開にし、
前記第２油回収運転は、全ての前記膨張弁を全開にし、
前記油滞留室内機の台数に応じて、前記第１油回収運転、または、前記第２油回収運転のいずれかを選択して実行する
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の空気調和装置。

【請求項4】

前記制御手段は、
前記油滞留室内機の台数が予め定められた境界台数より少ない場合は、前記第１油回収運転を実行し、
前記油滞留室内機の台数が前記境界台数より多い場合は、前記第２油回収運転を実行する、
ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、室外機に複数台の室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空気調和装置としては、１台の室外機に複数台の室内機が液管およびガス管で接続され、複数台の室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転を行うことが可能であるものが知られている。このような空気調和装置の室外機には、室内機の台数と同数の膨張弁が設けられているものがあり、各室内機に対応する膨張弁の開度を調整することによって、各室内機における冷媒流量を調整できるようになっている。

【0003】

上記のような空気調和装置で冷房運転を行っているとき、室外機で凝縮・減圧された低圧の冷媒が液管を流れて室内機に流入し、蒸発器として機能する室内熱交換器で蒸発してガス状態、あるいは、気液二相状態の低圧の冷媒がガス管を流れる。つまり、冷房運転時のガス管には、低圧であることに起因して密度・温度ともに低い状態の冷媒が流れている。

【0004】

空調運転時に圧縮機が駆動すれば、圧縮機内部に滞留している冷凍機油が冷媒とともに圧縮機から冷媒回路へと吐出される。冷媒回路に吐出された冷凍機油は冷媒とともに冷媒回路を循環するが、上述した冷房運転時のガス管では、冷媒の温度が低くなっていることによって冷凍機油の温度も低下して冷凍機油の粘度が大きくなる。また、冷房運転時のガス管には、密度の低い冷媒が流れている。これら冷凍機油の粘度が大きくなることと密度の低い冷媒 が流れていることにより、ガス管内では、冷媒とともに冷凍機油が流れにくくなるので冷房運転時のガス管には冷凍機油が滞留しやすい。

【0005】

上述した冷房運転時のガス管での冷凍機油の滞留量は、冷房運転時の圧縮機の運転時間が長くなるほど多くなる。そして、ガス管での冷凍機油の滞留量が多くなれば、圧縮機で冷凍機油が不足して潤滑不良を起こす恐れがある。そこで、圧縮機の運転時間が所定時間（例えば、３時間）となったとき、圧縮機の回転数（例えば、７０ｒｐｓ）を所定の回転数で駆動するとともに、各室内機に対応する膨張弁の開度をそれぞれ所定開度（例えば、全開）として、ガス管を流れる冷媒の密度を高くするとともに、ガス管を流れる冷媒量を増加させることで、ガス管に滞留する冷凍機油を圧縮機に戻す油回収運転を行う空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００８－９６０１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

冷房運転時のガス管での冷凍機油の滞留量は、上述した圧縮機の運転時間以外の要因でも変化する。例えば、運転時間が所定時間となるまでの間、膨張弁の開度が他の室内機と比べて小さくされている時間が長い室内機では、上記他の室内機と比べてガス管を流れる冷媒の密度が低くなるため、及び、ガス管を流れる冷媒量が減少するため、ガス管に滞留する冷凍機油量が多くなる。このような、膨張弁開度が小さいことによるガス管での冷凍機油の滞留量の増加は、室内温度が設定温度に近い温度となり、わずかな冷房能力しか必要としないために冷媒の流量が少ない状態で運転が継続する場合に発生する。

【0008】

一方、運転時間が所定時間となるまでの間、膨張弁の開度が他の室内機と比べて大きくされている時間が長い室内機では膨張弁で冷媒がさほど減圧されないので、上記他の室内機と比べてガス管を流れる冷媒の密度が高くなるため、及び、ガス管を流れる冷媒量が増加するため、ガス管に滞留する冷凍機油量が少なくなる。なお、このような膨張弁開度が大きいことによるガス管での冷凍機油の滞留量の減少は、室内温度と設定温度との温度差が大きくなり、大きな冷房能力が必要となって冷媒の流量が増加した 場合に発生する。

【0009】

つまり、冷房運転中にガス管に滞留する冷凍機油量は、圧縮機の運転時間が所定時間となるまでの間の、膨張弁の開度によって変化するガス管を流れる冷媒の密度及び流量によって変化し、同じ所定時間であってもガス管に滞留する冷凍機油量が多い場合や少ない場合がある。特許文献１に記載の空気調和装置では、単純に圧縮機の運転時間が所定時間となれば油回収運転を行っているため、ガス管に滞留する冷凍機油量が多く、運転時間が所定時間となる前に圧縮機で冷凍機油が不足する事態が起こったとしても対処できない。また、ガス管に滞留する冷凍機油量が少なく、運転時間が所定時間となっても圧縮機に十分な量の冷凍機油があるにも関わらず油回収運転が行われてしまう場合がある。

【0010】

本発明は、以上に説明した問題点を解決するものであり、適切なタイミングで油回収運転を実行できる空気調和装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

室外機と、複数台の室内機と、前記室外機と複数台の前記室内機が複数台の前記室内機と同数のガス管及び液管で接続されて形成される冷媒回路と、前記各液管に組み込まれ前記室内機の台数と同じ数だけ設けられる膨張弁 と、制御手段とを有する空気調和装置であって、前記室外機は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器とを有し、複数台の前記室内機は、前記室内熱交換器と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段とを有し、前記制御手段は、冷房運転を行っているとき、各前記室内機における前記室内温度検出手段で検出した室内温度と前記室内熱交換器温度検出手段で検出した室内熱交換器温度とを取り込み、室内温度と室内熱交換器温度との温度差が予め定められた所定温度差より小さい状態が所定時間継続している油滞留室内機が存在するときに、少なくとも前記油滞留室内機に対応する前記膨張弁 の開度を全開として前記圧縮機に前記ガス管 に滞留する冷凍機油を戻す油回収運転を行う。

【発明の効果】

【0012】

上記のように構成した本発明の空気調和装置は、適切なタイミングで油回収運転を実行できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態である空気調和装置の説明図であり、（Ａ）が冷媒回路図、（Ｂ）が室外機制御手段のブロック図である。

【図2】本発明の実施例１における、室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。

【図3】本発明の実施例２における、室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。

【図4】本発明の実施例３における、室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１台の室外機に１０台の室内機が冷媒配管で並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

【実施例1】

【0015】

図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、１台の室外機２に１０台の室内機５が、室内機５の台数と同じ１０本の液管８および１０本のガス管９で並列に接続されている。具体的には、室外機２に設けられる１０個の液側閉鎖弁２７と１０台の室内機５の液管接続部５３がそれぞれ１０本の液管８で接続されている。また、室外機２に設けられる１０個のガス側閉鎖弁２８と１０台の室内機５のガス管接続部５４がそれぞれ１０本のガス管９で接続されている。このように、室外機２と１０台の室内機５が１０本の液管８および１０本のガス管９で接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０を形成している。尚、図１（Ａ）では、１０台の室内機５のうちの３台のみ、１０本の液管８および１０本のガス管９のうちのそれぞれを３本のみ、１０個の液側閉鎖弁２７をおよび１０個のガス側閉鎖弁２８を３個について、それぞれ描画している。

【0016】

＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、１０個の膨張弁２４と、アキュムレータ２５と、室外ファン２６と、上述した１０個の液側閉鎖弁２７および１０個のガス側閉鎖弁２８と、室外機制御手段２００を備えている。そして、室外ファン２６および室外機制御手段２００を除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路２０を形成している。尚、図１（Ａ）では、１０個の膨張弁２４のうち３個のみを描画している。

【0017】

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出口と四方弁２２のポートａが吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２１の冷媒吸入側とアキュムレータ２５の冷媒流出側が吸入管４２で接続されている。

【0018】

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。上述したように、ポートａと圧縮機２１の冷媒吐出口が吐出管４１で接続されている。ポートｂと室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口が冷媒配管４３で接続されている。ポートｃとアキュムレータ２５の冷媒流入側が冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄには室外機ガス管４５の一端が接続されている。室外機ガス管４５の他端には、１０本の室外機ガス分管４５ａ（図１（Ａ）では、これらのうち３本を描画）の各々の一端が接続されており、１０本の室外機ガス分管４５ａの各々の他端は、１０個のガス側閉鎖弁２８に接続されている。

【0019】

室外熱交換器２３は、室外ファン２６の回転により図示しない吸込口から室外機２の内部に取り込まれた外気と冷媒を熱交換させる。上述したように、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と四方弁２２のポートｂが冷媒配管４３で接続されている。また、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口には室外機液管４４の一端が接続されている。室外熱交換器２３は、冷媒回路１０が冷房サイクルとなる場合は凝縮器として機能し、冷媒回路１０が暖房サイクルとなる場合は蒸発器として機能する。

【0020】

室外機液管４４の他端には、１０本の室外機液分管４４ａ（図１（Ａ）では、これらのうち３本を描画）の各々の一端が接続され、１０本の室外機液分管４４ａの各々の他端は、１０個の液側閉鎖弁２７に接続されている。そして、各室外機液分管４４ａには、それぞれに膨張弁２４が組み込まれている。つまり、各膨張弁２４は、室外熱交換器２３と、各室内熱交換器５１の間に配置される。これら１０個の膨張弁２４は、全て室外機制御手段２００によりその開度が調整される。各膨張弁２４の開度を調整することによって、各膨張弁２４に接続される１０台の室内機５に流れる冷媒量が調整される。１０個の膨張弁２４は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整される。

【0021】

アキュムレータ２５は、上述したように、冷媒流入側と四方弁２２のポートｃが冷媒配管４６で接続され、冷媒流出側と圧縮機２１の冷媒吸入口が吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２５は、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを吸入管４２を介して圧縮機２１に吸入させる。

【0022】

室外ファン２６は、樹脂材で形成されたプロペラファンであり、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２６は、図示しないファンモータによって回転することで、室外機２に設けられた図示しない吸込口から室外機２の内部に外気を取り込み、室外熱交換器２３を流れる冷媒と熱交換した外気を室外機２に設けられた図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

【0023】

以上説明した装置や部材、及び、各冷媒配管の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する高圧センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２５の冷媒流入側近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ３４が設けられている。

【0024】

室外熱交換器２３の図示しない伝熱管の中間部には、室外熱交換器２３の温度を検出する室外熱交換器温度センサ３５が設けられている。また、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が備えられている。

【0025】

各室外機液分管４４ａにおける膨張弁２４と液側閉鎖弁２７の間には、各室外機液分管４４ａを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ３７がそれぞれ設けられている。

【0026】

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。

【0027】

記憶部２２０は、例えばフラッシュメモリであり、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２６の駆動状態、１０台の室内機５の各々から送信される運転情報（運転／停止情報や設定温度情報等を含む）等を記憶する。通信部２３０は、１０台の室内機５の各々との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。ＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０を介して各種センサでの検出値を定期的（例えば、１分毎）に取り込むとともに、１０台の室内機５の各々から送信される運転情報を含んだ信号が通信部２３０を介して入力される。ＣＰＵ２１０は、これら入力された各種情報に基づいて、膨張弁２４の開度調整、圧縮機２１や室外ファン２６の駆動制御を行う。また、図示は省略するが、ＣＰＵ２１０は、タイマー計測機能を有している。

【0028】

＜各室内機の構成＞
次に、室内機５について説明する。１０台の室内機５はそれぞれ、室内熱交換器５１と、液管接続部５３と、ガス管接続部５４と、室内ファン５５を備えている。そして、室内ファン５５を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路５０を形成している。

【0029】

室内熱交換器５１は、冷媒と、室内ファン５５の回転により室内機５に備えられた図示しない吸込口から室内機５の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器５１の一方の冷媒出入口と液管接続部５３が室内機液管７１で接続されている。室内熱交換器５１の他方の冷媒出入口とガス管接続部５４が室内機ガス管７２で接続されている。尚、液管接続部５３やガス管接続部５４には、各冷媒配管が溶接やフレアナット等によって接続されている。
室内熱交換器５１は、室内機５が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。

【0030】

室内ファン５５は、樹脂材で形成されたクロスフローファンであり、室内熱交換器５１の近傍に配置されている。室内ファン５５は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１において冷媒と熱交換した室内空気を室内機５に備えられた図示しない吹出口から室内へ供給する。

【0031】

以上説明した装置や部材、及び、各冷媒配管の他に、室内機５には各種のセンサが設けられている。室内熱交換器５１の図示しない伝熱管の中間部には、室内熱交換器５１の温度（以降、室内熱交温度と記載する場合がある）を検出する室内熱交換器温度検出手段である室内熱交換器温度センサ６１が設けられている。また、室内機５の図示しない吸込口付近には、室内機５の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度検出手段である室内温度センサ６２が備えられている。なお、以上説明した室外機液管４４、各室外機液分管４４ａ、３本の液管８、及び、室内機液管７１が、本発明の「液管」に相当する。また、以上説明した室外機ガス管４５、各室外機ガス分管４５ａ、３本のガス管９、及び、室内機ガス管７２が、本発明の「ガス管」に相当する。

【0032】

＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態の空気調和装置１が冷房運転を行うときの冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作を、図１（Ａ）を用いて説明する。以下の説明では、１０台の室内機５が全て冷房運転を行っている場合について説明する。図１（Ａ）において、矢印は、冷媒回路１０における冷房運転時の冷媒の流れを示しており、また、四方弁２２については、冷房運転時の各ポート間の連通状態を実線で示している。

【0033】

尚、空気調和装置１が暖房運転を行うときの冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作については詳細な説明を省略するが、暖房運転時は四方弁２２の各ポート間の連通状態は、図１（Ａ）に破線で示す状態となり、室外熱交換器２３が蒸発器として機能し、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能する。

【0034】

室内機５が冷房運転を行う場合は、四方弁２２が図１（Ａ）に実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂが連通するように、また、ポートｃとポートｄが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０が図１（Ａ）に矢印で示す方向に冷媒が流れる状態となり、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能する。

【0035】

上記のような冷媒回路１０の状態で圧縮機２１が駆動している とき、圧縮機２１から吐出された高温・高圧の冷媒は吐出管４１から四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管４３を流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２６の回転によって室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮し、室外熱交換器２３から室外機液管４４に流出する。室外機液管４４に流入した冷媒は、各室外機液分管４４ａに分流し全開とされている各膨張弁２４を通過して、各液側閉鎖弁２７を介して各液管８に流入する。

【0036】

各液管８から各液管接続部５３を介して各室内機５に流入した冷媒は、各室内機液管７１を流れて各室内熱交換器５１に流入し、各室内ファン５５の回転によって室内機２の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。各室内熱交換器５１から各室内機ガス管７２に流出した冷媒は、各ガス管接続部５４を介して各ガス管９に流入し、各ガス管９を流れて各ガス側閉鎖弁２８を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、各室外機ガス分管４５ａから室外機ガス管４５、四方弁２２、冷媒配管４６へと流れてアキュムレータ２５に流入し、アキュムレータ２５でガス冷媒と液冷媒とに分離される。アキュムレータ２５から吸入管４２へと流出したガス冷媒は、吸入管４２を流れて圧縮機２１に吸入され、再び圧縮される。

【0037】

＜油回収運転について＞
次に、油回収運転について説明する。圧縮機２１から吐出された冷凍機油は冷媒とともに冷媒回路１０を循環する。冷房運転時のガス管９には、温度が低い冷媒が流れているため、冷媒とともにガス管９を流れる冷凍機油の温度も低下して冷凍機油の粘度が大きくなる。また、冷房運転時のガス管９には、密度が低い冷媒が流れているため、ガス管９を密度が高い冷媒が流れる場合と比べて、冷凍機油が冷媒とともに流れにくい。 以上の理由により、冷房運転時のガス管９には冷凍機油が滞留しやすい。そして、冷房運転時のガス管９での冷凍機油の滞留量は、冷房運転時の圧縮機２１の運転時間が長くなるほど多くなる。

【0038】

また、冷房運転時のガス管９での冷凍機油の滞留量は、圧縮機２１の運転時間以外の要因でも変化する。例えば、運転時間が所定時間となるまでの間、膨張弁２４の開度が他の室内機５と比べて小さくされている時間が長い室内機５では、上記他の室内機５と比べてガス管９を流れる冷媒の密度が低くなるため、及び、ガス管９を流れる冷媒量が減少するため、ガス管９に滞留する冷凍機油量が多くなる。このような、膨張弁２４の開度が小さいことによるガス管９での冷凍機油の滞留量の増加は、室内温度が設定温度に近い温度となり、わずかな冷房能力しか必要としないため、冷媒の流量が少ない状態で運転が継続する場合、例えば、所定時間中に室内機５がサーモオフ／サーモオンを繰り返しているとき、つまり、室内温度が設定温度に近い温度となっており、サーモオンとなってもわずかな冷房能力しか必要としない場合に発生する。 ここで、サーモオフとは冷房運転時に室内機５で検出する室内温度が、この室内温度の目標値となる設定温度より所定温度だけ下回った場合、室内機５に搭載される室内ファン５５を停止させるとともに、室内機５に対応する膨張弁２４の開度を全閉とする状態である。また、サーモオンとはサーモオフ時に室内温度が設定温度より上昇した場合 、室内機５に搭載される室内ファン５５を再起動させるとともに、室内機５に対応する膨張弁２４の開度を、圧縮機２１の吐出温度に応じた開度とする状態である。

【0039】

一方、運転時間が所定時間となるまでの間、膨張弁２４の開度が他の室内機５と比べて大きくされている時間が長い室内機５では膨張弁２４で冷媒がさほど減圧されないので、上記他の室内機５と比べてガス管９を流れる冷媒の密度が高くなるため、及び、ガス管９を流れる冷媒量が増加するため、ガス管９に滞留する冷凍機油量が少なくなる。なお、このような膨張弁２４の開度が大きいことによるガス管９での冷凍機油の滞留量の減少は、室内温度と設定温度との温度差が大きくなり、大きな冷房能力が必要となって、冷媒の流量が増加する場合、例えば、空気調和装置の使用者が冷房運転中に設定温度を変更して現在より大きい冷房能力が要求されることが頻繁に発生する場合や、室内機５が設置された部屋の空調負荷が大きくてサーモオン時に大きな冷房能力が必要とされる場合に発生する 。

【0040】

つまり、冷房運転中にガス管９に滞留する冷凍機油量は、圧縮機２１の運転時間が所定時間となるまでの間の、膨張弁２４の開度によって変化するガス管９を流れる冷媒の状態によって変化し、同じ所定時間であってもガス管９に滞留する冷凍機油量が多い場合や少ない場合がある。このような、所定時間中の膨張弁２４の開度による冷凍機油の滞留量の違いを考慮せず、単純に圧縮機２１の運転時間が所定時間となれば油回収運転を行っていると、ガス管９に滞留する冷凍機油量が多く、運転時間が所定時間となる前に圧縮機２１で冷凍機油が不足する事態が起こったとしても対処できない。また、ガス管９に滞留する冷凍機油量が少なく、運転時間が所定時間となっても圧縮機２１に十分な量の冷凍機油があるにも関わらず油回収運転が行われてしまう場合がある。

【0041】

そこで、本実施形態の空気調和装置１では、冷房運転時に各室内機５において検出した室内温度と室内熱交温度との温度差を用いて 、油回収運転の要否を判断する。具体的には、室内温度の方が室内熱交温度よりも高い温度であり、かつ、その温度差が所定温度差（例えば、８℃）より小さい状態が、連続して所定時間（例えば、２時間）継続した室内機５（以降、油滞留室内機と記載する場合がある）が１台でも存在する場合は、油回収運転を実行する。

【0042】

次に、油回収運転における、冷房運転中にガス管９に滞留する冷凍機油量の判断について以下に詳述する。前述した、室内機５がサーモオフ／サーモオンを繰り返しているときのような、室内温度が設定温度に近い温度となってわずかな冷房能力しか必要としない場合 は、この室内機５に対応する膨張弁２４の開度は小さくされている。膨張弁２４の開度が小さくされていると、室内熱交換器５１に流入する冷媒量も少なくなり、流入する冷媒量が多い場合と比べて当該室内熱交換器５１の室内熱交温度が高くなって、室内温度から室内熱交温度を減じて求めた温度差は小さくなる。

【0043】

一方で、冷房運転中に設定温度を変更して現在より大きい冷房能力が要求されることが頻繁に発生する場合や、設置された部屋の空調負荷が大きくてサーモオン時に大きな冷房能力が必要とされる場合のような、室内温度と設定温度との温度差が大きくなって大きな冷房能力が必要となることで、冷媒の流量を増加させる室内機５ では、この室内機５に対応する膨張弁２４の開度は大きくされている。膨張弁２４の開度が大きくされていると、室内熱交換器５１に流入する冷媒量も多くなり、流入する冷媒量が少ない場合と比べて当該室内熱交換器５１の室内熱交温度が低くなって、室内温度から室内熱交温度を減じて求めた温度差は大きくなる。

【0044】

つまり、室内温度から室内熱交温度を減じて求めた温度差を見ることで、各室内機５に接続されるガス管９における冷凍機油の滞留のしやすさを推定することができ、同じ時間内であれば温度差が大きいほどガス管９を流れる冷媒の密度が高く、かつ、流量が多いことによりガス管９に冷凍機油が滞留しにくく、温度差が小さいほどガス管９を流れる冷媒の密度が低く、かつ、流量が少ないことによりガス管９に冷凍機油が滞留しやすいと推定できる。そして、このような温度差が所定時間継続しているか否かを見ることで、ガス管９に滞留する冷凍機油量が、圧縮機２１の潤滑に支障をきたす量であるか否かを推定できる。

【0045】

ここで、上述した所定温度差の値および所定時間は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている値である。空気調和装置１では、発揮できる空調能力に基づいて圧縮機２１の能力が定められ、この圧縮機２１には必要となる固有の量の冷凍機油が封入されている。上記所定温度差の値および所定時間は、室外機２に搭載される圧縮機２１に封入されている冷凍機油量やガス管９の内容積などに応じた値であり、圧縮機２１が潤滑不良となる前に圧縮機２１に十分な量の冷凍機油が戻せるように定められる。

【0046】

そして、本実施形態の空気調和装置１は、室内温度から室内熱交温度を減じて求めた温度差が所定温度差より小さくなっている状態が所定時間継続する室内機５が現れた場合に、圧縮機２１の回転数を所定の回転数（例えば、７０ｒｐｓ）で駆動するとともに、冷媒回路１０に滞留する冷凍機油を圧縮機２１に戻す油回収運転を実行する。油回収運転では、全ての膨張弁２４の開度を全開とする。これにより、ガス管９に流れる冷媒量を増加させるとともに各室内機５の室内熱交換器５１で冷媒が蒸発しきらずにガス管９を液冷媒の混ざった気液二相冷媒、つまり、密度の高い冷媒を流して、ガス管９に滞留する冷凍機油を圧縮機２１に戻す。ここで、上記所定の回転数は、予め試験などを行って定められたものであり、油回収運転時に、この回転数で圧縮機２１を駆動すれば、ガス管９に滞留する冷凍機油を圧縮機２１に戻せることが判明している値である。

【0047】

＜油回収運転に関わる制御の流れ＞
以下、図２に示すフローチャートを用いて、本発明の空気調和装置１で冷房運転中に油回収運転を行うときに、ＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。図２に示すフローチャートでは、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。尚、図２では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、空調運転時に使用者が指示した設定温度や風量等の運転条件に応じた制御といった、空気調和装置１に関わる一般的な処理については説明を省略する。

【0048】

使用者が各室内機５の図示しないリモコン等を操作して冷房運転開始を指示すると、室外機２の室外機制御手段２００であるＣＰＵ２１０は、タイマー計測を開始する（ＳＴ１）。ここで、ＳＴ１のタイマー計測開始時点は、少なくとも１台の室内機５が冷房運転を開始した時点とする。次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１で冷房運転を開始した全ての室内機５の室内温度センサ６２で検出した室内温度と、ＳＴ１で冷房運転を開始した全ての室内機の室内熱交換器温度センサ６１で検出した室内熱交温度を室外機制御手段２００である通信部２３０を介してそれぞれ取り込む（ＳＴ２）。次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２でそれぞれ取り込んだ室内温度と室内熱交温度との温度差を算出する（ＳＴ３）。具体的には、室内温度から室内熱交温度を減じて温度差を算出する。

【0049】

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３で算出した各温度差のうち所定温度差（例えば、８℃）以下となっている室内機５が存在するか否かを判断する（ＳＴ４）。温度差が所定温度差以下となっている室内機５が存在しなければ（ＳＴ４－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０はＳＴ８に処理を進める。温度差が所定温度差以下となっている室内機５が少なくとも１台存在すれば（ＳＴ４－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０はＳＴ５に処理を進める。

【0050】

ＳＴ５において、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１でタイマー計測を開始してから、所定時間（例えば、１時間）が経過したか否かを判断する。所定時間が経過していなければ（ＳＴ５－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２に処理を戻す。所定時間が経過していれば（ＳＴ５－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ６に処理を進める。

【0051】

ＳＴ６において、ＣＰＵ２１０は、全ての油滞留室内機の膨張弁２４を全開にして、油回収運転を開始する。次に、油回収運転を実行しているとき、ＣＰＵ２１０は、油回収運転の終了条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ７）。ここで油回収運転の終了条件とは、膨張弁２４を全開にしてから油回収時間（例えば、１０分間）が経過しているか否かであり、具体的には、ＣＰＵ２１０は、膨張弁２４を全開とした時点から時間の計測を開始して、油回収時間が経過しているか否かを判断する。ここで、油回収時間は、実験等を行って予め定められた時間であり、ガス管９に滞留した冷凍機油が少なくとも圧縮機２１の潤滑不良を起こさない程度に圧縮機２１に戻るとみなされる時間である。

【0052】

ＳＴ７において、油回収運転の終了条件が成立していなければ（ＳＴ７－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ６に処理を戻し、油回収運転を継続する。油回収運転の終了条件が成立していれば（ＳＴ７－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、油回収運転を終了してタイマーをリセットして（ＳＴ８）、ＳＴ１に処理を戻す。

【0053】

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１は、冷房運転を行っているときに、室内温度と室内熱交温度との温度差が所定温度差より小さい状態が所定時間継続している室内機５、つまり、油滞留室内機が発生した場合に、油回収運転を行う。これにより、圧縮機２１の潤滑に支障をきたすほどの量の冷凍機油が冷媒回路１０に滞留してしまう前に油回収運転を行えるので、圧縮機２１の信頼性が向上する。また、圧縮機２１の潤滑に支障をきたすほどではない少量の冷凍機油が冷媒回路１０に滞留している場合は油回収運転を行わないため、不要に膨張弁２４の開度が全開とされることで、各室内機５で発揮される冷房能力が変動することを防止でき、使用者の快適性も損なわれない。

【実施例2】

【0054】

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、冷房運転を行っているときに、各室内機５の室内温度と室内熱交温度との温度差が所定温度差より小さくなっている状態が所定時間継続しているか否かで、油滞留室内機があるか否かを判断した。本実施形態では、これら第１実施形態の条件に加えて、所定時間内に室内機５がサーモオフとなっている時間の合計値であるサーモオフ積算時間を用いて、油滞留室内機があるか否かを判断する。

【0055】

冷房運転時にサーモオフとなる室内機５では、対応する膨張弁２４の開度が全閉とされる。これにより、サーモオフとなる室内機５には、サーモオフ中は冷媒および冷凍機油が流入しない。従って、サーモオフ中は当該室内機５に接続されるガス管９の内部に滞留する冷凍機油が増加することはなく、また、室内温度と室内熱交温度との温度差も室内熱交温度が上昇することによって小さくなる。

【0056】

従って、第１の実施形態で説明した、室内温度と室内熱交温度との温度差が所定温度差より小さくなっている状態が所定時間継続している室内機５であっても、所定時間内でサーモオフ積算時間が長い場合は、サーモオフ積算時間が短い場合と比べてガス管９に滞留する冷凍機油量が少なくなる。本実施形態では、このようなサーモオフ積算時間とガス管９に滞留する冷凍機油量との関係を用いて、より正確に油滞留室内機の発生を推定する。

【0057】

そして、本実施形態では、一例として、サーモオフ積算時間が所定時間の１／４の時間（以降、閾時間と記載する場合がある）より長い場合は、第１の実施形態で説明した条件が成立しても、つまり、室内温度と室内熱交温度との温度差が所定温度差より小さくなっている状態が所定時間継続しても、油回収運転は行わず、サーモオフ積算時間が閾時間より短い場合は、油回収運転を行う。ここで、閾時間は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている値である。空気調和装置１では、必要とされる空調能力に基づいて圧縮機２１の能力が定められ、この圧縮機２１に必要となる固有の冷凍機油量が定められる。閾時間は、室外機２に搭載される圧縮機２１に封入されている冷凍機油量やガス管９の内容積などに応じた値となる。

【0058】

以下、図３に示すフローチャートを用いて、本発明の空気調和装置１が油回収運転を行うときに、ＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。ＳＴ２１～ＳＴ２５までは、第１の実施形態のＳＴ１～ＳＴ５と同じ処理のため、説明を省略する。

【0059】

ＳＴ２５において、室外機２の室外機制御手段２００であるＣＰＵ２１０は、ＳＴ２１でタイマー計測を開始してから、所定時間（例えば、１時間）が経過していれば（ＳＴ２５－Ｙｅｓ）、サーモオフ積算時間が閾時間以下となっている室内機５が存在するか否かを判断する（ＳＴ２６）。サーモオフ積算時間が閾時間（例えば、１５分）以下となっている室内機５が少なくとも１台以上存在すれば（ＳＴ２６－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、油滞留室内機の膨張弁２４を全開にして、油回収運転を開始する（ＳＴ２７）。サーモオフ積算時間が閾時間以下となっている室内機５が存在しなければ（ＳＴ２６－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２９に処理を進める。ここでサーモオフ積算時間とは、室内機５がサーモオフとなっている時間の合計値であり、具体的には、ＣＰＵ２１０は、サーモオフ積算時間 を算出して閾時間以下であるか否かを判断する。

【0060】

ＳＴ２７において、油回収運転を実行しているとき、ＣＰＵ２１０は、油回収運転の終了条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ２８）。油回収運転の終了条件が成立していなければ（ＳＴ２８－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２７に処理を戻し、油回収運転を継続する。油回収運転の終了条件が成立していれば（ＳＴ２８－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、油回収運転を終了してタイマーをリセットして（ＳＴ２９）、ＳＴ２１に処理を戻す。

【0061】

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１は、冷房運転を行っているときに、室内温度と室内熱交温度との温度差が所定温度差より小さい状態が所定時間継続している室内機５が存在し、かつ、当該室内機におけるサーモオフ積算時間が閾時間（本実施形態では、所定時間の１／４の時間）に満たない場合に、油回収運転を行う。これにより、第１の実施形態と比べてより正確に油滞留運転の有無を判断でき、より適切に油回収運転の要否を判断できる。

【実施例3】

【0062】

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態や第２の実施形態では、冷房運転を行っているときに、各室内機５の室内温度と室内熱交温度との温度差が所定温度差より小さくなっている状態が所定時間継続しているか否か、かつ、これらにサーモオフ積算時間が閾時間より長いか否かという判断を加えて、油滞留室内機があるか否かを判断した。本実施形態では、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した方法によって判定した油滞留室内機の台数が全ての室内機５の台数に対して所定台数（以降、境界台数と記載する場合がある）存在するか否かに応じて、油滞留室内機に対応する膨張弁２４の開度のみを全開とする第１油回収運転と、全ての膨張弁２４の開度を全開とする第２油回収運転を選択して行う。

【0063】

ここで、境界台数は、予め試験などを行って求められており、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている値である。空気調和装置１では、必要とされ空調能力に基づいて圧縮機２１の能力が定められ、圧縮機２１には必要となる固有の量の冷凍機油が封入されている。ここで上記境界台数は、室外機２に搭載される圧縮機２１に封入されている冷凍機油量やガス管９の内容積などに応じた値となる。

【0064】

より具体的には、境界台数は、冷房運転中に発生する油滞留室内機がこの境界台数（例えば、３台）より少ない場合は、当該油滞留室内機に対応する膨張弁２４のみ、その開度を全開として当該油滞留室内機に接続されるガス管９に滞留する冷凍機油のみを圧縮機２１に戻せば、圧縮機２１の潤滑には支障がないことが判明している値である。言い換えれば、冷房運転中に発生する油滞留室内機がこの境界台数より多い場合は、全ての室内機５に対応する膨張弁２４の開度を全開として全てのガス管９に滞留する冷凍機油を圧縮機２１に戻す必要がある。

【0065】

以下、図４に示すフローチャートを用いて、本発明の空気調和装置１が油回収運転を行うときに、ＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。ＳＴ４１～ＳＴ４５までは、第１の実施形態のＳＴ１～ＳＴ５と同じ処理のため、説明を省略する。

【0066】

ＳＴ４５において、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４１でタイマー計測を開始してから、所定時間（例えば、１時間）が経過していれば（ＳＴ４５－Ｙｅｓ）、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した方法によって判定した油滞留室内機が境界台数以下か否かを判断する（ＳＴ４６）。油滞留室内機が境界台数以下であれば（ＳＴ４６－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、油滞留室内機に対応する膨張弁２４を全開にして、第１油回収運転を開始する（ＳＴ４７）。油滞留室内機が境界台数より多ければ（ＳＴ４６－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、全ての膨張弁２４を全開として、第２油回収運転を開始する（ＳＴ５０）。

【0067】

ＣＰＵ２１０は、第１油回収運転を実行しているとき、第１油回収運転の終了条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ４８）。ここで第１油回収運転の終了条件とは、膨張弁２４を全開にしてから第１油回収時間（例えば、１０分間）が経過しているか否かである。ここで、第１油回収時間は、実験等を行って予め定められた時間であり、ガス管９に滞留した冷凍機油が少なくとも圧縮機２１の潤滑不良を起こさない程度に圧縮機２１に戻るとみなされる時間である。

【0068】

ＳＴ４８において、第１油回収運転の終了条件が成立していなければ（ＳＴ４８－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４７に処理を戻し、第１油回収運転を継続する。第１油回収運転の終了条件が成立していれば（ＳＴ４８－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、第１油回収運転を終了してタイマーをリセットして（ＳＴ４９）、ＳＴ４１に処理を戻す。

【0069】

一方、ＳＴ５０において、ＣＰＵ２１０は、第２油回収運転を実行しているとき、第２油回収運転の終了条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ５１）。ここで第２油回収運転の終了条件とは、膨張弁２４を全開にしてから第２油回収時間（例えば、１０分間）が経過しているか否かである。ここで、第２油回収時間は、実験等を行って予め定められた時間であり、ガス管９に滞留した冷凍機油が少なくとも圧縮機２１の潤滑不良を起こさない程度に圧縮機２１に戻るとみなされる時間である。

【0070】

ＳＴ５１において、第２油回収運転の終了条件が成立していなければ（ＳＴ５１－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５０に処理を戻し、第２油回収運転を継続する。第２油回収運転の終了条件が成立していれば（ＳＴ５１－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、第２油回収運転を終了してタイマーをリセットして（ＳＴ４９）、ＳＴ４１に処理を戻す。

【0071】

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１は、冷房運転を行っているときに、油滞留室内機が発生した場合に、油滞留室内機の台数に応じて行う油回収運転を異ならせる。第１油回収運転を行うことで、冷凍機油が滞留しているガス管９に対応する室内機５の膨張弁２４の開度が全開とされるので、他の室内機５の冷房運転への影響はなく、かつ、圧縮機２１が少なくとも圧縮機２１の潤滑不良を起こさない程度に油滞留室内機から冷凍機油を戻すことができる。また、第２油回収運転を行うことで、全ての室内機５に接続されているガス管９の各々から圧縮機２１に冷凍機油が回収でき、圧縮機２１が潤滑不良となることを防止できる。

【符号の説明】

【0072】

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ 室内機
１０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 四方弁
２３ 室外熱交換器
２４ 膨張弁
５１ 室内熱交換器
６１ 室内熱交換器温度センサ
６２ 室内温度センサ
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
２３０ 通信部
２４０ センサ入力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】