JP2011149669A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機に対して適切に冷凍機油を戻しつつ、圧縮機に戻す冷凍機油の量を制御するための開閉弁の開閉動作制御に要する電力を更に低減する。
【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値Ｂよりも小さいか、又は定常制御中である場合は（Ｓ３でＹＥＳ）、制御部９１が油戻し回路５５の電磁弁５３を通電により閉状態とする（Ｓ４）。また、圧縮機４０の駆動周波数が予め定められた値Ａ以上であるか、又は定常制御中ではなくなった場合は（Ｓ５でＮＯ）、制御部９１は、電磁弁５３を非通電として開状態とする（Ｓ１０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、圧縮機より吐出された冷媒から、油分離器によって分離された冷凍機油を、当該油分離器から圧縮機へ戻す技術に関する。

従来、空気調和装置では、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、従来の空気調和装置では、下記特許文献１に示されるように、圧縮機の吐出口と吸入口の間に、油分離器及び開閉弁を有する油戻し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、開閉弁及び減圧機構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

上記従来の空気調和装置では、上記開閉弁の開閉動作を制御することにより、油戻し回路中に冷媒を通過させる回路開状態と、冷媒を通過させない回路閉状態とを切り換えることで、圧縮機に戻す冷凍機油の量を制御するが、省エネルギー（低電力化）の観点より、当該開閉弁の開閉動作制御に要する電力を更に低減することが望まれる。さらには、断線等により、当該開閉弁の開閉動作制御が不可能になった場合等でも、油戻し回路から圧縮機に確実に冷凍機油を戻すことが可能な信頼性が求められる。

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、圧縮機に戻す冷凍機油の量を制御するための開閉弁の開閉動作制御に要する電力を更に低減することを目的とする。

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(15)と、
前記冷媒回路(15)に設けられた圧縮機(40)と、
前記圧縮機(40)の吐出側から吐出される冷媒から冷凍機油を分離する油分離器(51)と、
前記油分離器(51)によって分離された冷凍機油を前記圧縮機(40)の吸入側へ戻すための油戻し管(52)と、
前記油戻し管(52)において前記油分離器(51)よりも下流側に設けられ、当該油戻し管(52)を通電時に閉状態とし、非通電時に開状態とする開閉弁(53)と、
前記油戻し管(52)において前記開閉弁に対して直列に接続されて設けられ、前記開閉弁(53)通過後の冷媒を減圧する減圧機構(54)と
を備える空気調和装置(1)である。

この発明では、上記開閉弁が、油戻し管において前記油分離器よりも下流側に設けられ、当該油戻し管を通電時に閉状態とし、非通電時に開状態とする。一般に、圧縮機は、高回転域において冷凍機油の排出量が多くなるが、本発明では、当該高回転域においては、開閉弁に通電せずに油戻し管を開状態にできるので、電力を消費せずに圧縮機に確実に冷凍機油を戻すことが可能になる。

また、圧縮機が低回転域の場合は、冷凍機油排出量が少なく、開閉弁が閉状態であっても、圧縮機に戻る冷凍機油の量が不足するおそれは少ないため、圧縮機が低回転域の場合に開閉弁を閉状態とすることが可能であり、そして、開閉弁を閉状態にする通電のために電力消費の必要が生じても、当該圧縮機の低回転域においては、当該開閉弁の閉状態により、メイン冷媒回路の冷媒循環量が上がるために中間性能（低回転域における領域）において圧縮機の能力を効率よく引き出すことができる。ひいては、年間消費電力量の指標であるＡＰＦ（通年エネルギー消費効率）を向上させることにも寄与できる。

一方、仮に断線等により開閉弁への通電が不可能になった場合においても、このときは、当該非通電状態により開閉弁は開状態となるため、冷凍機油を圧縮機に戻す信頼性は確保される。例えば、通電時に開閉弁を開状態とする従来技術の場合、断線等による開閉弁の故障で圧縮機に冷凍機油が戻らなくなる状態を回避するために油戻し管を二系統設ける必要があったが、本発明では、上記のように、断線時等においても、開閉弁は開状態となって、圧縮機に冷凍機油が戻らなくなる状態は回避されるため、油戻し管は一系統で足りる。

また、本発明では、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、油戻し管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。

なお、一般には、圧縮機から吐出された冷凍機油を、確実に圧縮機に戻して圧縮機が正常に動作する状態を保つため、油戻しを行わなくてよい期間（即ち開閉弁を閉状態としてよい期間）は、開状態で油戻しを行う期間よりも短い。本発明では、開閉弁を、必要な時のみ通電により当該閉状態にするため、閉状態のときだけ非通電とする従来の開閉弁への通電時間よりも短時間で済むものとなり、省エネにつながる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置(1)であって、前記開閉弁(53)の通電及び非通電状態を切り換えて、当該開閉弁(53)の開閉動作を駆動制御する制御部(91)と、
前記圧縮機(40)の回転数を検出する回転数検出部(78)とを更に備え、
前記制御部(91)は、前記回転数検出部(78)によって検出された前記回転数が予め定められた高回転数域に属する場合には、前記開閉弁(53)を開状態とし、前記回転数検出部(78)によって検出された前記回転数が予め定められた低回転数域に属する場合には、前記開閉弁(53)を閉状態とするものである。

この発明によれば、回転数検出部によって検出された回転数が予め定められた低回転数域に属し、圧縮機から吐出される冷媒及び当該冷媒に含まれる冷凍機油の量が少なく、油戻し管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当該中間運転時等の状況においては、制御部により開閉弁が閉状態とされて、油戻し管に流れ込む冷媒の量を低減させることで、冷媒循環のメイン回路である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可能である。一方、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高回転数域に属し、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、開閉弁を開状態として冷凍機油を圧縮機に戻すことで、圧縮機の内部機構の潤滑な動作を優先させて確保する。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。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空気調和装置(1)であって、前記油戻し管(52)内の冷媒圧力を調整する冷媒圧力調整機構(40)を更に備え、
前記制御部(91)は、前記開閉弁(53)を開閉させる場合、前記冷媒圧力調整機構(40,24)を駆動制御して、前記油戻し管(52)内の冷媒圧力を、予め定められた値まで一時的に低下させた後に、前記開閉弁(53)に開閉動作を行わせるものである。

この発明では、制御部は、冷媒圧力調整機構を駆動制御して、油戻し管内の冷媒圧力を、予め定められた値まで一時的に低下させた後に、開閉弁に開閉動作を行わせることにより、油戻し管に設けられた開閉弁の開閉動作を確実に行わせる。通電時に閉状態となり、非通電時に開状態となる開閉弁は、その機構上、油戻し管内を通過する冷媒の圧力の影響を大きく受けることになるため、本発明では、油戻し管内の冷媒圧力を、開閉弁が開閉動作を行う一定期間だけ低くして、開閉弁に開閉動作を行わせることで、開閉動作に対する冷媒圧力の影響を低減し、開閉弁の開閉動作が確実に行われるようにする。

本発明によれば、圧縮機に対して適切に冷凍機油を戻しつつ、圧縮機に戻す冷凍機油の量を制御するための開閉弁の開閉動作制御に要する電力を更に低減することが可能になる。

本発明の実施形態に係る空気調和装置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。 空気調和装置における油戻し制御を示す概念図である。 空気調和装置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。 通電時閉の電磁弁の概略構成を示す側断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る空気調和装置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装置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装置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、空気調和装置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。室外回路２０と、室内回路３０とは、液側連絡管１６及びガス側連絡管１７を介して接続されている。

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、アキュームレータ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、例えば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、詳しい図示を省略する。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。吐出管４４は、圧縮機４０から吐出される冷媒が流通する。吸入管４３は、その入口端がアキュームレータ２３を介して四路切換弁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、その出口端が油分離器５１を介して四路切換弁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、例えば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、液側連絡管１６と配管接続されている。

アキュームレータ２３は、円筒状の容器であって、液冷媒とガス冷媒を分離してガス冷媒を圧縮機４０に吸入させるために、冷媒を貯留する。アキュームレータ２３は、四路切換弁２１と圧縮機４０とを繋ぐ吸入管４３に設けられている。

本実施形態に係る空気調和装置１が備える室外回路２０には、油戻し回路５５が設けられている。この油戻し回路５５は、メインの冷媒回路１５（室外回路２０）から分岐して冷媒を循環させるように設けられている。油分離器５１と、油戻し管５２と、電磁弁５３と、キャピラリチューブ５４とを備える。

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の吸入側とを冷媒連通状態（油戻し回路５５が開状態）、又は冷媒連通遮断状態（油戻し回路５５が閉状態）にする開閉弁としての電磁弁（開閉弁の一例）５３が設けられている。この電磁弁５３は、油戻し回路５５において油分離器５１よりも下流側となる油戻し管５２に設けられ、この油戻し管５２を通電時に閉状態とし、非通電時に開状態とする機構からなる。

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、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。

さらに、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２２へ室外空気を送る。

室外機２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、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。

また、低圧センサ７９１は、圧縮機４０による圧縮前の冷媒圧力を検出するセンサであり、検出した低圧値（圧縮機４０による圧縮前の冷媒圧力の値）を制御部９１に出力する。

高圧センサ７９２は、圧縮機４０による圧縮後の冷媒圧力を検出し、検出した高圧値（圧縮機４０による圧縮後の冷媒圧力の値）を制御部９１に出力する。

他方、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装置１の運転制御を行う。

室内機３には、室内回路３０が設けられている。室内回路３０には、室内熱交換器３１が設けられている。室内熱交換器３１は、例えは、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３１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。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３１に室内空気を送る。

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３０における室内熱交換器３１の一端側に接続されている。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３１の他端側に接続されている。

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３１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３１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。

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、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の切り換え等を行う。また、更に制御部９１は、圧縮機４０の駆動制御（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（回転数）に応じて、電磁弁５３の開閉動作を制御する。制御部９１による電磁弁５３の開閉制御の詳細は後述する。

タイマ９３は、各種の時間計測を行う。例えば、タイマ９３は、油戻し回路５５の電磁弁５３が開状態又は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装置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、空気調和装置１の運転動作を説明する。空気調和装置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。この空気調和装置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３１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、コントローラ９０の制御部９１により、所定の開度に調節される。

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、油分離器５１経て四路切換弁２１を通り、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。なお、圧縮機４０には、アその後、冷媒は、液側連絡管１６から室内回路３０へ送られる。

室内回路３０へ流入した冷媒は、室内熱交換器３１へ導入される。室内熱交換器３１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３０へ導入された冷媒は、室内熱交換器３１で蒸発し、その結果、室内空気が冷却される。

室内熱交換器３１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及びアキュームレータ２３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３１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が閉じられて油戻し管５２が閉状態にされていると、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が開けられて油戻し管５２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３１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。

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３１へ導入される。室内熱交換器３１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３１で凝縮し、その結果、室内空気が加熱される。

室内熱交換器３１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、膨張弁２４で減圧された後に、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、空気調和装置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、空気調和装置１における油戻し制御を示す概念図である。図４は、空気調和装置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。

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装置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）、油戻し回路５５の電磁弁５３に通電を行わない状態として、電磁弁５３を開状態にしておく（Ｓ１０）。起動時等において圧縮機４０が高回転域で駆動しており、定常運転でない場合には、圧縮機４０に油を戻す必要があるため、制御部９１は、Ｓ１０で開状態とした電磁弁５３の状態を維持する。

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する（Ｓ２）。

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Ｂよりも小さいか、又は(2)定常制御（起動時や室内外温度差が大きい場合等に高回転域で圧縮機４０が駆動される制御状態以外の制御状態。比較的低回転域で圧縮機４０が駆動される制御状態）中であるかを判断する（Ｓ３）。制御部９１は、当該(1)又は(2)の条件が満たされていない間は（Ｓ３でＮＯ）、Ｓ２及びＳ３処理を繰り返す。

一方、制御部９１は、当該(1)又は(2)の条件が満たされるに至った場合は（Ｓ３でＹＥＳ）、電磁弁５３に通電を行わない状態として電磁弁５３の開状態を維持しつつ、当該当該(1)又は(2)の条件が満たされるに至った時点からの時間経過をタイマ９３により計測させる（Ｓ４）。この後、制御部９１は、(3)当該駆動周波数が予め定められた値Ａ以上か（当該予め定められた値Ａ＞上記予め定められた値Ｂ）、又は(4)定常制御中ではなくなったかの判断を行う（Ｓ５）。ここで、当該(3)又は(4)のいずれかの条件に該当すれば、その時点で、Ｓ１０の電磁弁５３を開状態とする処理に戻り、Ｓ２以降の処理を行う。

また、Ｓ５において、制御部９１が、上記(3)又は(4)のいずれにも該当しないと判断した場合は（Ｓ５でＮＯ）、タイマ９３による計測時間が予め定められた時間ａに達しているか否かを判断する（Ｓ６）。ここで、制御部９１は、タイマ９３による計測時間が予め定められた時間ａに達していない場合は（Ｓ６でＮＯ）、Ｓ５の処理に戻る。

一方、制御部９１は、タイマ９３による計測時間が予め定められた時間ａに達している場合は（Ｓ６でＹＥＳ）、電磁弁５３を通電される状態として、当該電磁弁５３を閉状態にすると共に、タイマ９３により当該電磁弁５３を閉状態とした時点からの時間経過を計測させる（Ｓ７）。電磁弁５３を閉状態にするのは、上記のように、(1)当該駆動周波数が予め定められた値Ｂよりも小さいか、又は(2)定常制御中の状態で一定時間電磁弁５３を開状態として、圧縮機４０に対して油戻しを十分に行った後は、所定期間（本実施形態では、予め定められた時間ｂ）は、油戻し不要とできるため、当該(1)又は(2)の状態が続く場合には、当該電磁弁５３を閉状態として、冷媒循環のメイン回路である冷媒回路１５での冷媒循環量を上げて中間性能（当該(1)又は(2)の状態における性能）において圧縮機４０の能力を効率よく引き出すため等である。

このように電磁弁５３を閉状態とした場合において、制御部９１は、(3)当該駆動周波数が予め定められた値Ａ以上か、又は(4)定常制御中ではなくなったかの判断を行い（Ｓ８）、当該(3)又は(4)のいずれかの条件に該当すれば（Ｓ８でＹＥＳ）、Ｓ１０の電磁弁５３を開状態とする処理に戻り、Ｓ２以降の処理を行う。すなわち、制御部９１は、電磁弁５３を閉状態にする場合、周波数センサ７８によって検出される圧縮機４０の駆動周波数に基づいて、圧縮機４０を予め定められた上限回転数までの回転数で駆動することになり、圧縮機４０の回転数が当該上限回転数に至った場合は、電磁弁５３を開状態にする。

また、Ｓ８において、制御部９１が、上記(3)又は(4)のいずれにも該当しないと判断した場合は（Ｓ８でＮＯ）、タイマ９３による計測時間が予め定められた時間ｂ（予め定められた時間ｂ＜上記予め定められた時間ａ）に達しているか否かを判断する（Ｓ９）。ここで、制御部９１が、タイマ９３による計測時間が予め定められた時間ｂに達していないと判断した場合は（Ｓ９でＮＯ）、Ｓ８の処理に戻る。

すなわち、当該実施形態では、制御部９１は、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高回転数域（上記(3)又は(4)のいずれかの条件に該当する領域）に属する圧縮機４０の回転数を示す場合には、電磁弁５３を開状態とし、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低回転数域（上記(1)又は(2)のいずれかの条件に該当する領域）に属する圧縮機４０の回転数を示す場合には、電磁弁５３を閉状態とする制御を行っている。

一方、制御部９１が、タイマ９３による計測時間が予め定められた時間ｂに達したと判断した場合は（Ｓ９でＹＥＳ）、Ｓ４の処理に移る。すなわち、制御部９１は、電磁弁５３に通電を行わない状態として電磁弁５３の開状態としつつ、タイマ９３により当該(1)又は(2)の条件が満たされるに至った時点からの時間経過を計測させる（Ｓ４）。このように、一定期間（本実施形態では予め定められた時間ｂ）のみ電磁弁５３を閉状態とし、電磁弁５３が閉状態で当該一定時間を経過すると、電磁弁５３を開状態として圧縮機４０への油戻しをさせるのは、長時間圧縮機４０に油が戻らないと圧縮機４０の動作に支障を生じるためである。

すなわち、上記実施形態では、油戻し回路５５において油分離器５１よりも下流側に設けられ、当該油戻し回路５５（油戻し管５２）を通電時に閉状態とし、非通電時に開状態とする電磁弁５３を、制御部９１が、当該電磁弁５３の通電及び非通電状態を切り換えて、当該電磁弁５３の開閉動作を駆動制御するものである。

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。

例えば、制御部９１は、電磁弁５３に開閉動作を行わせる場合、油戻し管５２内の冷媒圧力が高い場合は、一時的に冷媒圧力を、電磁弁５３の開閉動作が可能な値まで低くしてから開閉させてもよい。制御部９１は、この電磁弁５３の開閉動作完了後、低下させた当該冷媒圧力を、当該電磁弁５３の開閉動作前の元の冷媒圧力に戻す。例えば、制御部９１は、図３に示したＳ４，Ｓ７，Ｓ１０の実行時に、前もって、圧縮機４０の駆動周波数（回転数）を一時的に下げることにより、油戻し管５２内における冷媒圧力を下げてから、電磁弁５３を開閉させる。これにより、電磁弁５３の開閉動作を確実に行わせる。

すなわち、制御部９１は、電磁弁５３を開閉する際に、通電時閉の電磁弁５３の特性上、圧縮機４０前後の圧力差（圧縮機４０に吸入される前の冷媒圧力（いわゆる低圧）と、圧縮機４０から吐出された後の冷媒圧力（いわゆる高圧）との圧力差）を一定値（電磁弁５３の性能から定まる、当該通電時閉の電磁弁５３の開閉動作に支障を生じない値）以下にした上で、電磁弁５４に開閉指示をする必要がある。このため、制御部９１は、低圧センサ７９１から得られる低圧値と、高圧センサ７９２から得られる高圧値とに基づいて高低差圧を算出して当該高低差圧を監視し、上記のように圧縮機４０の駆動周波数（回転数）を一時的に下げることで、当該高低差圧を一定値以下とした後に、電磁弁５３に対して開閉動作の実行を指示する。この場合、圧縮機４０が、特許請求の範囲における冷媒圧力調整機構の一例となる。

通電時に閉状態となり、非通電時に開状態となる電磁弁５３は、例えば図５示すように、引きバネ５３１により油戻し管５２の下底部に引き寄せられている鉄片（プランジャ）５３２を（図５に実線で示す開状態）、油戻し管５２の上底部に設けられた電磁石（ソレノイド）５３３に通電により磁力を発生させて当該磁力により上方に引き上げることで、鉄片５３２により油戻し管５２を塞いで油戻し管５２を閉状態（図５に示す２点鎖線の状態）にする。当該構成では、引きバネ５３１又は電磁石５３３の磁力による鉄片５３２の当該動作は、油戻し管５２内を通過する冷媒の圧力の影響を大きく受けることになる。このため、制御部９１は、電磁弁５３の開閉動作時に、油戻し管５２内の冷媒圧力を低くして（一般に、通電時閉の電磁弁は、通電時開の電磁弁よりも低い冷媒圧力での開閉が求められる）、開閉動作に対する冷媒圧力の影響を低減する。

また、上記実施形態では、開閉弁の例を、電磁弁５３とした形態を示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、開閉弁としては、上述した開閉動作が可能な弁であれは、他の構成からなる弁を用いることも可能である。

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、空気調和装置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 空気調和装置
２ 室外機
３ 室内機
１５ 冷媒回路
２０ 室外回路
２４ 膨張弁
４０ 圧縮機
５１ 油分離器
５２ 油戻し管
５３ 電磁弁
５３１ バネ
５３２ 鉄片
５３３ 電磁石
５４ キャピラリチューブ
５５ 油戻し回路
３０ 室内回路
３１ 室内熱交換器
７８ 周波数センサ
９０ コントローラ
９１ 制御部
９３ タイマ
９４ 入力受付部

Claims (3)

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(15)と、
   前記冷媒回路(15)に設けられた圧縮機(40)と、
   前記圧縮機(40)の吐出側から吐出される冷媒から冷凍機油を分離する油分離器(51)と、
   前記油分離器(51)によって分離された冷凍機油を前記圧縮機(40)の吸入側へ戻すための油戻し管(52)と、
   前記油戻し管(52)において前記油分離器(51)よりも下流側に設けられ、当該油戻し管(52)を通電時に閉状態とし、非通電時に開状態とする開閉弁(53)と、
   前記油戻し管(52)において前記開閉弁に対して直列に接続されて設けられ、前記開閉弁(53)通過後の冷媒を減圧する減圧機構(54)と
   を備える空気調和装置(1)。
2. 前記開閉弁(53)の通電及び非通電状態を切り換えて、当該開閉弁(53)の開閉動作を駆動制御する制御部(91)と、
   前記圧縮機(40)の回転数を検出する回転数検出部(78)とを更に備え、
   前記制御部(91)は、前記回転数検出部(78)によって検出された前記回転数が予め定められた高回転数域に属する場合には、前記開閉弁(53)を開状態とし、前記回転数検出部(78)によって検出された前記回転数が予め定められた低回転数域に属する場合には、前記開閉弁(53)を閉状態とする請求項１に記載の空気調和装置(1)。
3. 前記油戻し管(52)内の冷媒圧力を調整する冷媒圧力調整機構(40)を更に備え、
   前記制御部(91)は、前記開閉弁(53)を開閉させる場合、前記冷媒圧力調整機構(40,24)を駆動制御して、前記油戻し管(52)内の冷媒圧力を、予め定められた値まで一時的に低下させた後に、前記開閉弁(53)に開閉動作を行わせる請求項２に記載の空気調和装置(1)。

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