JP2018013287A - 空気調和機及び空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転を停止した室外熱交換器への冷媒の溜まり込みを防止する機構を備える空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機は、圧縮機と、複数の室外熱交換器と、複数の室外熱交換器の各々に対応して設けられる四方弁と、を備える室外機ユニットと、室内熱交換器、を備える少なくとも一つの室内機ユニットと、を備え、四方弁は、圧縮機の吐出側と接続する圧縮機側ポートと、室外熱交換器と接続する室外熱交換器側ポートと、室内熱交換器から圧縮機の吸入側への冷媒の経路である低圧ガス管に接続された枝管と接続する低圧ガス管側ポートと、枝管をバイパスするバイパス管と接続するバイパス管側ポートと、を備え、枝管には、低圧ガス管から低圧ガス管側ポートへの冷媒の流れを防止する弁が設けられ、バイパス管の一端は、枝管における弁の下流側に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機及び空気調和機の制御方法に関する。

低外気温の条件下で、空気調和機の室外熱交換器を凝縮器、室内熱交換器を蒸発器として用いる場合、外気温の影響により、凝縮器の凝縮能力が過大となる。そのため、凝縮器（室外熱交換器）から供給される高圧冷媒ガスの圧力が低下し、蒸発器（室内熱交換器）に供給される低圧冷媒ガスの圧力も低下する。すると、室内熱交換器の温度が低下し、室内熱交換器に着霜する場合がある。このとき、着霜状態を解消するために除霜制御（アンチフロスト制御）が作動する。室内熱交換器の温度の過度な低下と除霜制御が断続的に繰り返されると不冷に陥る場合がある。

これに対し、従来から室外機ユニットが備える複数の室外熱交換器のうち、一部だけを使用し、凝縮能力を抑えることで、高圧冷媒ガスおよび低圧冷媒ガスの圧力の低下、室内熱交換器の温度の過度な低下を防ぐ機構を備える空気調和機が提供されている。

図７は、一般的な空気調和機の回路構成図の一例を示す図である。図７を用いて、室外熱交換器を凝縮器として用いる冷房運転において、室外熱交換器の一部だけを使用する場合の構成例について説明する。室外機ユニット１は、圧縮機１０、四方弁１１ａ，１１ｂ、室外熱交換器１２ａ，１２ｂ、膨張弁１３ａ，１３ｂを備えている。圧縮機１０は、低圧ガス管７から供給される低圧冷媒ガスを圧縮して高圧冷媒ガスとし、高圧ガス管５ａ，５ｂ等へ吐出する。この高圧冷媒ガスは、四方弁１１ａの圧縮機側ポート１１１ａ、四方弁１１ｂの圧縮機側ポート１１１ｂに流れ込む。四方弁１１ａでは、圧縮機側ポート１１１ａと室外熱交換器側ポート１１２ａが連通され、また、低圧ガス管側ポート１１３ａとバイパス管側ポート１１４ａとが連通されている。従って、高圧冷媒ガスは、室外熱交換器側ポート１１２ａを通って室外熱交換器１２ａへ供給される。一方、四方弁１１ｂでは、圧縮機側ポート１１１ｂとバイパス管側ポート１１４ｂとが連通され、室外熱交換器側ポート１１２ｂと低圧ガス管側ポート１１３ｂが連通される。従って、高圧冷媒ガスは、室外熱交換器１２ｂへ供給されない。

室外熱交換器１２ａへと供給された高圧冷媒ガスは、外気と熱交換して放熱し、凝縮されて液化される。膨張弁１３ａは開状態となっており、高圧冷媒液は、液管９を通って室内機ユニット２へ供給される。一方、膨張弁１３ｂは閉状態となっている。従って枝管１５ｂ、室外熱交換器側ポート１１２ｂ、低圧ガス管側ポート１１３ｂ、室外熱交換器１２ｂ、膨張弁１３ｂの間は、閉回路となっている。この閉回路には、低圧ガス管７から流入した低圧冷媒ガスが満たされている。

また、室内機ユニット２へ供給された高圧冷媒液は、膨張弁２３で絞られて膨張し、室内熱交換器２２で蒸発して、室内空気から熱を奪い室内を冷却する。蒸発して気化した低圧冷媒ガスは、分流コントローラ２１へ流入する。分流コントローラ２１は、室内熱交換器側ポート２１１と低圧ガス管用ポート２１２とを連通する。従って、低圧冷媒ガスは、低圧ガス管７を通って、室外機ユニット１へ導かれる。低圧冷媒ガスは、再び圧縮機１０によって高圧冷媒ガスとされ、上記の経路を巡回する。

なお、特許文献１には、冷暖同時運転に対応した空気調和機において、四方弁や室外熱交換器に冷媒が溜まり込むことを防ぐ技術について記載がある。

特開２００７−７８２６８号公報

上記した室外熱交換器１２ａのみを利用して冷媒の凝縮を行う回路であれば、凝縮能力が過度に高まることが無く、室内熱交換器２２への着霜等の問題を防ぐことができるので、上記の除霜制御の断続的な作動により不冷に陥るという問題を防ぐことができる。しかし、低外気温の条件下では、室外熱交換器１２ｂ付近の外気温によっては、閉回路中に存在する低圧冷媒ガスが冷却され、閉回路の圧力が、低圧ガス管７の圧力に比べ低くなる場合がある。閉回路の圧力と低圧ガス管７の圧力にこのような関係（閉回路の圧力＜低圧ガス管７の圧力）が生じると、低圧ガス管７から閉回路中に低圧冷媒ガスが流れ込み、室外熱交換器１２ｂに冷媒が溜まり込む現象が生じる。すると、室外熱交換器１２ａを通って、室内機ユニット２へ供給される高圧冷媒液の量が少なくなり、冷媒不足による不冷などの能力低下が発生する。

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる空気調和機及び空気調和機の制御方法を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との熱交換を行う複数の室外熱交換器と、前記複数の室外熱交換器の各々に対応して設けられる四方弁と、を備える室外機ユニットと、前記冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器、を備える少なくとも一つの室内機ユニットと、を備え、前記四方弁は、前記圧縮機の吐出側と接続する圧縮機側ポートと、前記室外熱交換器と接続する室外熱交換器側ポートと、前記室内熱交換器から前記圧縮機の吸入側への前記冷媒の経路である低圧ガス管に接続された枝管と接続する低圧ガス管側ポートと、前記枝管をバイパスするバイパス管と接続するバイパス管側ポートと、を備え、前記枝管には、前記低圧ガス管から前記低圧ガス管側ポートへの冷媒の流れを防止する弁が設けられ、前記バイパス管の一端は、前記枝管における前記弁の下流側に接続される、空気調和機である。

本発明の第２の態様における前記バイパス管には調圧部が設けられ、前記圧縮機側ポートと前記バイパス管側ポートが連通された場合、前記調圧部は、前記圧縮機が吐出した高圧の冷媒を減圧して前記弁の下流側に導く。

本発明の第３の態様における前記複数の室外熱交換器には、凝縮器として機能する第一の室外熱交換器と、凝縮器および蒸発器の何れとしても機能しない運転停止中の第二の室外熱交換器とが含まれ、前記第一の室外熱交換器に対応する第一の四方弁では、前記圧縮機側ポートと前記室外熱交換器側ポートとが連通され、前記第二の室外熱交換器に対応する第二の四方弁では、前記低圧ガス管側ポートと前記室外熱交換器側ポートとが連通され、当該低圧ガス管側ポートに接続された枝管に設けられた前記弁が、前記低圧ガス管から前記第二の室外熱交換器への冷媒の流入を防止する。

本発明の第４の態様における前記空気調和機では、前記複数の室外熱交換器に対応する全ての四方弁に代えて、前記第二の四方弁の低圧ガス管側ポートに接続された枝管にのみ、前記弁が設けられている。

本発明の第５の態様における前記空気調和機は、前記室外熱交換器に要求される凝縮能力に応じて、前記複数の室外熱交換器のうち所定の室外熱交換器のみを凝縮器として機能させる第一制御装置、をさらに備え、前記第一制御装置は、前記複数の室外熱交換器全てを凝縮器として機能させる必要が無い場合、前記第一の室外熱交換器のみを凝縮器として機能させる。

本発明の第６の態様における前記空気調和機は、前記室内機ユニットが備える膨張弁の弁開度に基づいて、前記第二の室外熱交換器への冷媒の溜まり込み状況を判定し、冷媒が溜まり込んでいると判定すると、通常運転から冷媒回収運転に切り替える制御切替部と、前記制御切替部が前記冷媒回収運転に切り替えると、前記圧縮機の回転数を上昇させ、前記低圧ガス管の圧力を前記第二の室外熱交換器の圧力より低くなるよう制御する冷媒回収運転制御部と、を備える第二制御装置、をさらに備える。

本発明の第７の態様は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との熱交換を行う複数の室外熱交換器と、前記複数の室外熱交換器の各々に対応して設けられる四方弁および膨張弁と、を備える室外機ユニットと、前記冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器、を備える少なくとも一つの室内機ユニットと、を備え、前記四方弁は、前記圧縮機の吐出側と接続する圧縮機側ポートと、前記室外熱交換器と接続する室外熱交換器側ポートと、前記室内熱交換器から前記圧縮機の吸入側への前記冷媒の経路である低圧ガス管に接続された枝管と接続する低圧ガス管側ポートと、前記枝管をバイパスするバイパス管と接続するバイパス管側ポートと、を備え、前記枝管には、前記低圧ガス管から前記低圧ガス管側ポートへの冷媒の流れを防止する弁が設けられ、前記バイパス管の一端は、前記枝管における前記弁の下流側に接続される、空気調和機を冷房運転する場合であって、前記複数の室外熱交換器のうち一部である第一の室外熱交換器のみを凝縮器として機能させ、残りの第二の室外熱交換器を凝縮器および蒸発器の何れとしても機能させない場合、前記第一の室外熱交換器に対応する第一の四方弁では、前記圧縮機側ポートと前記室外熱交換器側ポートとを連通し、前記第一の室外熱交換器に対応する膨張弁を開状態にし、前記第二の室外熱交換器に対応する第二の四方弁では、前記低圧ガス管側ポートと前記室外熱交換器側ポートとを連通し、前記第二の室外熱交換器に対応する膨張弁を閉状態にする、空気調和機の制御方法である。

本発明によれば、複数の室外熱交換器を備える空気調和機において、一部の室外熱交換器の運転を停止させたまま残りの室外熱交換器のみを凝縮器として動作させる運転状態で、停止中の室外熱交換器への冷媒の溜まり込みを防ぐことができる。

本発明の一実施形態における回路構成図の一例を示す第一の図である。 本発明の一実施形態における制御装置の概略ブロック図である。 本発明の一実施形態における制御装置のフローチャートである。 本発明の一実施形態の冷媒回収運転における圧縮機の回転数の推移を示す図である。 本発明の一実施形態における回路構成図の一例を示す第二の図である。 本発明の一実施形態における回路構成図の一例を示す第三の図である。 一般的な空気調和機の回路構成図の一例を示す図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態による空気調和機を図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態における回路構成図の一例を示す第一の図である。
なお、図１に示す空気調和機１００の室外機ユニット１、室内機ユニット２の具体的な構成は、空気調和機１００の基本的な構成を模式的に示したものであって、さらに他の構成要素が含まれていてもよい。また、図７で説明した回路構成図と共通の構成要素については同一の符号を付し、説明を簡略化する。
図１が示すとおり空気調和機１００は、室外機ユニット１、室内機ユニット２、それらを接続する高圧ガス管５及び低圧ガス管７及び液管９、制御装置３０を含んで構成される。

まず、室外機ユニット１について説明する。室外機ユニット１は、圧縮機１０、四方弁１１ａ，１１ｂ、室外熱交換器１２ａ，１２ｂ、膨張弁１３ａ，１３ｂを備えている。圧縮機１０は、冷媒ガスを圧縮し、圧縮した高圧冷媒ガスを冷媒回路に供給する。四方弁１１ａ，１１ｂは、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒の流通する方向を切り替える。冷媒は、冷房運転時には矢印の方向に流通し、暖房運転時には逆方向に流通する。室外熱交換器１２ａ，１２ｂは、冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器１２ａ，１２ｂは、冷房運転時には、凝縮器として機能し室外へ放熱し、暖房運転時には、蒸発器として機能し室外から吸熱する。膨張弁１３ａ，１３ｂは、暖房運転時に高圧冷媒液を低圧化させる弁として機能し、冷房運転時には開閉することで室外熱交換器１２ａ，１２ｂの凝縮器としての動作、停止を切り替える弁として機能する。
以下、本実施形態の構成例として、冷房運転時に室外熱交換器１２ｂの動作を停止する場合の構成を中心に説明を行う。つまり、四方弁１１ａでは、圧縮機１０の吐出側と接続する圧縮機側ポート１１１ａと室外熱交換器１２ａと接続する室外熱交換器側ポート１１２ａが連通され、四方弁１１ｂでは、圧縮機１０の吐出側と接続する圧縮機側ポート１１１ｂとバイパス管側ポート１１４ｂとが連通される。また、膨張弁１３ａは開状態に制御され、冷媒が矢印方向に流れることで、室外熱交換器１２ａは凝縮器として機能する。一方、膨張弁１３ｂは閉状態に制御され、冷媒が流れず室外熱交換器１２ｂは凝縮器及び蒸発器としての運転を停止している。

次に室内機ユニット２について説明する。室内機ユニット２は、分流コントローラ２１、室内熱交換器２２、膨張弁２３を備えている。室内熱交換器２２は、冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器２２は、冷房運転時には、蒸発器として機能し冷媒を蒸発させることで室内から吸熱し、暖房運転時には、凝縮器として機能し室内へ放熱する。膨張弁２３は、冷房運転時に膨張弁として機能し、高圧冷媒液を低圧化する。分流コントローラ２１は、冷媒の経路を、高圧ガス管５および低圧ガス管７の間で切り換える。冷房運転時には、冷媒の経路は、低圧ガス管７に切り替えられ、室内熱交換器側ポート２１１と低圧ガス管用ポート２１２とが連通される。暖房運転時には、高圧ガス管５に切り替えられ、室内熱交換器側ポート２１１と高圧ガス管用ポート２１３とが連通される。

なお、室内熱交換器２２の入口側に温度センサ２２１、圧縮機１０の吸入側に圧力センサ１０１が設けられている。空気調和機１００の制御装置３０は、温度センサ２２１が計測した室内熱交換器２２の入口温度と、圧力センサ１０１が計測した圧縮機１０の吸入側圧力と、膨張弁２３の弁開度等に基づいて、室外熱交換器１２ｂに溜まり込んだ冷媒の回収運転を行う。制御装置３０については、図２、図３を用いて詳しく説明する。

次に、四方弁１１ａ，１１ｂに接続される枝管１５ａ，１５ｂ、バイパス管１６ａ，１６ｂの構成について説明し、本実施形態による室外熱交換器１２ｂへの冷媒の溜まり込み防止機構について説明する。室内熱交換器２２と圧縮機１０の吸入側とを接続する低圧ガス管７と四方弁１１ａの低圧ガス管側ポート１１３ａとを接続する枝管１５ａには、逆止弁１７ａが設けられている。逆止弁１７ａは、低圧ガス管側ポート１１３ａから低圧ガス管７側へのみ冷媒を流す。また、四方弁１１ａのバイパス管側ポート１１４ａと枝管１５ａとを連結し、枝管１５ａをバイパスするバイパス管１６ａにはキャピラリチューブ１８ａが設けられている。キャピラリチューブ１８ａは、バイパス管１６ａを流れる冷媒の圧力を調整する。また、枝管１５ａの逆止弁１７ａが設けられた位置の低圧ガス管７側（逆止弁１７ａが許容する冷媒の流れ方向の下流側）には、バイパス管１６ａが接続されている。四方弁１１ｂに接続される枝管１５ｂ、バイパス管１６ｂについても同様である。つまり、バイパス管１６ｂにはキャピラリチューブ１８ｂが設けられ、枝管１５ｂには逆止弁１７ｂが設けられている。バイパス管１６ｂの一端は、低圧ガス管７ではなく、枝管１５ｂに接続されるが、その接続位置は、枝管１５ｂにおける逆止弁１７ｂの下流側（逆止弁１７ｂが許容する冷媒の流れ方向の下流側）である。また、逆止弁１７ｂは、冷媒の流れが四方弁１１ｂ側から低圧ガス管７側となるように設けられる。なお、この流れ方向は、暖房運転時に冷媒が流れる方向である。また、冷房運転時は、四方弁１１ａで説明したように枝管１５ｂには冷媒が流れない。つまり、逆止弁１７ａ、１７ｂによって必要な冷媒の流れが阻害されることはない。また、バイパス管１６ａ，１６ｂは、高圧冷媒ガス等が四方弁１１ａ，１１ｂに溜まり込み四方弁１１ａ，１１ｂが不調となることを防ぐために設けられている。

次に本実施形態による室外熱交換器１２ｂへの冷媒の溜まり込み防止機構について説明する。冷房運転時には、圧縮機１０の吸入側の圧力を所定の圧力Ｐａ（例えば０．７ＭＰａ）となるように制御される。つまり、低圧ガス管７の圧力がＰａとなるように制御される。ここで、外気温が低温となり（例えば−５℃）、長時間が経過すると、停止中の室外熱交換器１２ｂが外気によって冷やされ、逆止弁１７ｂから膨張弁１３ｂまでの閉回路（逆止弁１７ｂ、低圧ガス管側ポート１１３ｂ、室外熱交換器側ポート１１２ｂ、管１４ｂ、室外熱交換器１２ｂ、膨張弁１３ｂを結ぶ回路）の圧力が圧力Ｐａより小さくなることがある（例えば０．６Ｍｐａ）。すると、図７で例示した従来の回路構成の場合、冷媒は、より低圧力の回路へ流れ込むので、低圧ガス管７から枝管１５ｂを介して閉回路へ流れ込み、室外熱交換器側ポート１１２ｂに冷媒が溜まり込む。しかしながら、図１に示す本実施形態の回路構成であれば、枝管１５ｂに設けられた逆止弁１７ｂが、逆止弁１７ｂの下流側から上流側への冷媒の流れを防ぐ。従って、閉回路の圧力が低圧ガス管７の圧力より低い状況でも冷媒が閉回路に流れ込み室外熱交換器１２ｂに溜まり込むことがない。また、バイパス管１６ｂには、高圧ガス管５ｂから供給された高圧（例えば３．０Ｍｐａ）の冷媒ガスが圧縮機側ポート１１１ｂ、バイパス管側ポート１１４ｂを通って流れ込み、キャピラリチューブ１８ｂで調圧（減圧）され逆止弁１７ｂの下流側に流れる。すると、逆止弁１７ｂの下流側の圧力が局所的に高くなり、この局所的な圧力の高まりが、逆止弁１７ｂの逆流を阻止する働き（逆流防止効果）を高め、より確実に逆止弁１７ｂ下流側への冷媒の流入を防ぐ働きをする。これにより、低圧ガス管７から閉回路への冷媒の流入を防ぐことができる。このように本実施形態によれば、枝管１５ｂに設けられた逆止弁１７ｂ及び逆止弁１７ｂ下流に接続されたバイパス管１６ｂにより、冷媒の閉回路への流入を防ぐことができる。なお、逆流防止効果を高めるためにバイパス管１６ｂは、逆止弁１７ｂ下流側のなるべく逆止弁１７ｂに近い位置に接続されることが好ましい。従って、室外熱交換器１２ｂへの冷媒の溜まり込みによって生じる、冷媒の供給量不足による空気調和機１００の冷却能力の低下を防ぐことができる。

次に制御装置３０について説明する。制御装置３０は、室外熱交換器１２ｂに溜まり込んだ冷媒を回収する運転を制御する。逆止弁１７ｂを設けても、低外気温の条件下で、図１の回路構成での冷房運転を長時間継続した場合、室外熱交換器１２ｂの温度が低下することで閉回路の圧力が低下する。その場合、逆止弁１７ｂからの微小漏れにより、少しずつ冷媒が閉回路へ流入し、室外熱交換器１２ｂに溜まり込むことがある。このような状況になると、制御装置３０は、圧縮機１０の回線数を上昇させ低圧ガス管７の圧力を室外熱交換器１２ｂの圧力よりも低くなるよう制御し、室外熱交換器１２ｂに溜まり込んだ冷媒を、本来冷媒が流通すべき回路へ回収する。

図２は、本発明の一実施形態における制御装置の概略ブロック図である。
制御装置３０は、例えばマイコン等のコンピュータである。制御装置３０は、室外機ユニット１、室内機ユニット２と接続されている。より具体的には、制御装置３０は、圧力センサ１０１、温度センサ２２１と接続されこれらのセンサが計測した計測値を取得する。また、制御装置３０は、圧縮機１０、膨張弁２３と接続され、圧縮機１０の回転数、膨張弁２３の弁開度を制御する。この他にも、制御装置３０は、四方弁１１ａ、１１ｂの各ポート間の連通制御、分流コントローラ２１の切り替え制御、膨張弁１３ａ、１３ｂの弁開度制御を行う。図２に示すように制御装置３０は、センサ情報取得部３１、制御切替部３２、通常運転制御部３３、冷媒回収運転制御部３４、記憶部３５を備えている。

センサ情報取得部３１は、温度センサ２２１が計測した室内熱交換器２２の入口側温度を取得する。また、センサ情報取得部３１は、圧力センサ１０１が計測した吸入側圧力を取得する。
制御切替部３２は、通常運転と冷媒回収運転とを切り替える。例えば、制御切替部３２は、膨張弁２３の弁開度に基づいて、冷媒の溜まり込み状況を判定し、冷媒が室外熱交換器１２ｂに溜まり込んでいると判定すると、通常運転（冷房運転）から冷媒回収運転に切り替える。
通常運転制御部３３は、通常運転時の制御を行う。例えば、冷房運転の場合、室内機ユニット２の要求温度に応じて、膨張弁２３の弁開度を制御する。また、圧縮機１０の吸入側圧力が所定の値（例えば０．７Ｍｐａ）となるように、圧縮機１０の回転数（周波数）を制御する。

冷媒回収運転制御部３４は、冷媒回収運転の制御を行う。具体的には、冷媒回収運転制御部３４は、圧縮機１０の回転数を上昇させ、低圧ガス管７を流れる冷媒の圧力を低下させる。すると、閉回路の圧力よりも低圧ガス管７側の圧力が低下する（例えば０．５ＭＰａ）。閉回路から枝管１５ｂへの冷媒の流れは、逆止弁１７ｂによって妨げられないので、室外熱交換器１２ｂに溜まった冷媒は、枝管１５ｂを通じてより低圧の低圧ガス管７へ流入する。これにより、室外熱交換器１２ｂに溜まった冷媒は、冷房運転時に冷媒が流れるべき回路へと回収される。一方、圧縮機１０の回転数を上昇させることにより、室内熱交換器２２の温度が低下しすぎると、室内熱交換器２２に着霜が生じる。着霜が生じると、空気調和機１００の能力は低下し、除霜制御が作動する。そこで、冷媒回収運転制御部３４は、室内熱交換器２２の温度が低下しすぎないように圧縮機１０の回転数を制御する。
記憶部３５は、センサ情報取得部３１が取得した各種計測値や、制御切替部３２等が制御に用いる様々なパラメータ等を記憶している。

次に、図３、図４を用いて、制御装置３０が行う冷媒回収運転について説明する。
図３は、本発明の一実施形態における制御装置のフローチャートである。
図４は、本発明の一実施形態の冷媒回収運転における圧縮機１０の回転数の推移を示す図である。
前提として、センサ情報取得部３１は、所定の時間間隔で温度センサ２２１が計測した温度を取得し、取得した温度を記憶部３５に記録する。また、センサ情報取得部３１は、所定の時間間隔で圧力センサ１０１が計測した圧力を取得し、取得した圧力を記憶部３５に記録する。また、制御装置３０は、圧縮機１０の回転数、膨張弁２３の弁開度を管理しており、運転中のこれらの各値は、記憶部３５に記録されている。

まず、制御切替部３２は、記憶部３５から膨張弁２３の弁開度を読み出して、所定の閾値Ａと比較する（ステップＳ１１）。閾値Ａとは、例えば１００％である。弁開度が１００％とは、室内機ユニット２にて要求される温度に対して、冷媒が不足気味となるため弁開度を全開として、冷媒を室内熱交換器２２に供給している状態である。すなわち、この状態では、回路中を流れる冷媒が不足していると考えられる。制御切替部３２は、弁開度が１００％の場合、冷媒が不足していると判定し、通常運転から冷媒回収運転に切り替える。つまり、弁開度が閾値Ａ以上の場合、後述する冷媒回収運転を実行する（ステップＳ１２〜ステップＳ１５）。または、制御切替部３２は、弁開度が閾値Ａ以上の状態が所定時間以上継続すると、冷媒回収運転を実行してもよい。なお、回路中に冷媒が不足している状態とは、低外気温の条件下で室外熱交換器１２ｂに冷媒が溜まり込んでいる状態である。このとき、低圧ガス管７の圧力は閉回路の圧力より高くなっていると考えられる。

弁開度が閾値Ａ未満の場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、制御切替部３２は、通常運転制御を行うことを決定する。通常運転制御部３３は、通常運転制御を実行する（ステップＳ１６）。冷房運転の場合、例えば、通常運転制御部３３は、圧力センサ１０１が計測した圧縮機１０の吸入側の圧力が、所定の圧力となるように圧縮機１０の回転数を制御する。また、通常運転制御部３３は、室内が所望の温度となるように膨張弁２３の弁開度を制御する。通常運転制御部３３は、膨張弁２３の弁開度の制御を、例えば、過熱度（ＳＨ）に基づいて行う。過熱度ＳＨは、例えば以下の式（１）で求めることができる。
ＳＨ ＝ 偏差 − (室内熱交換器出口側温度 − 室内熱交換器入口側温度)
・・・（１）
通常運転制御部３３は、式（１）のＳＨが所定の値（例えば３ｄｅｇｒｅｅ）となるように、膨張弁２３の弁開度を制御する。通常運転制御部３３は、記憶部３５から室内熱交換器２２の入口側温度を読み出す。通常運転制御部３３は、式（１）によって算出したＳＨが所定の値となるように弁開度の制御を行う。

一方、弁開度が閾値Ａ以上の場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、制御切替部３２は、冷媒回収運転を行うことを決定する。制御切替部３２は、冷媒回収運転制御部３４に冷媒回収運転を指示する。すると、冷媒回収運転制御部３４は、圧縮機１０の回転数を所定の回転数だけ上昇させて運転する（ステップＳ１２）。冷媒回収運転制御部３４により圧縮機１０の回転数が上昇すると、圧縮機１０から吐出される冷媒の量が増加する。すると、低圧ガス管７を流れる冷媒が低温化し、圧力も低下する。すると、低圧ガス管７の圧力と閉回路の圧力の関係が逆転し、低圧ガス管７の圧力が、閉回路の圧力より低くなる。すると、この圧力差に応じて、室外熱交換器１２ｂに溜まった冷媒は、管１４ｂ、室外熱交換器側ポート１１２ｂ、低圧ガス管側ポート１１３ｂ、逆止弁１７ｂ、枝管１５ｂを通って低圧ガス管７へ流入する。このように圧縮機１０の回転数を上昇させることにより、冷媒が冷媒回路に回収される。なお、冷媒回収運転制御部３４が圧縮機１０の回転数を上昇させて運転している間、通常運転制御部３３は、膨張弁２３の弁開度制御を続ける。

また、冷媒回収運転制御部３４は、室内熱交換器２２の入口側温度を監視する。具体的には、冷媒回収運転制御部３４は、圧縮機１０の回転数を上昇させて運転している間に、記憶部３５から室内熱交換器２２の入口側温度と所定の閾値Ｂとを読み出して、入口側温度と閾値Ｂと比較する（ステップＳ１３）。閾値Ｂとは、例えば、室内熱交換器２２に着霜が生じる温度（例えば−１℃）である。室内熱交換器２２の入口側温度が閾値Ｂ以上の場合や入口側温度が閾値Ｂを下回って所定時間（例えば３分）が経過していない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。例えば、冷媒の回収が十分行われた場合、膨張弁２３の弁開度は閾値Ａ以下となる（ステップＳ１１；Ｎｏ）。制御切替部３２は、通常運転制御を行うことを決定し、冷媒回収運転制御部３４に冷媒回収運転の停止を指示する。通常運転制御部３３は、通常運転制御を実行する（ステップＳ１６）。

一方、入口側温度が閾値Ｂを下回る状態が所定時間以上継続すると（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、冷媒回収運転制御部３４は、圧縮機１０の回転数を低下させて運転する（ステップＳ１４）。圧縮機１０の回転数を上昇させ、冷媒回路を流れる冷媒が増加すると、室内熱交換器２２の温度が過度に低下する。その過度な低温状態がしばらく継続すると、室内熱交換器２２に着霜が生じるようになる。室内熱交換器２２に着霜が生じると除霜制御が作動する。従って、冷媒回収運転制御部３４は、除霜制御が作動しないよう室内熱交換器２２の入口側温度を監視し、着霜が生じうる条件（入口側温度が閾値Ｂを下回る状態が所定の時間継続）が満たされると、圧縮機１０の回転数を低下させる。圧縮機１０の回転数を低下させると、冷媒回路を流れる冷媒も減少し、室内熱交換器２２の温度は上昇する。これにより、室内熱交換器２２が過度に冷却された状態となることを防ぎ、着霜を避けることができ、空気調和機１００の安定した運転を実現できる。冷媒回路を流れる冷媒が減少すると、低圧ガス管７を流れる冷媒の温度がそれまでより上昇し、圧力も上昇する。圧縮機１０の回転数を低下させた状態では、低圧ガス管７の圧力と閉回路の圧力の差が小さくなるため、冷媒の回収処理は停滞する。この状態において、再び低圧ガス管７の圧力が閉回路の圧力より高くなり、冷媒が室外熱交換器１２ｂへ移動するのを防ぐために、閉回路の圧力を計測し、冷媒回収運転制御部３４が、低圧ガス管７の圧力が閉回路の圧力を超えないような制御を行ってもよい。なお、回転数を低下させた運転を行っている間も、通常運転制御部３３は、膨張弁２３の弁開度制御を続ける。

回転数を低下させた運転をしばらく続けると、冷媒回収運転制御部３４は、室内熱交換器入口温度が所定の閾値Ｃ（例えば０℃）以上になったかどうかを判定する（ステップＳ１５）。室内熱交換器入口温度が閾値Ｃに至らない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、冷媒回収運転制御部３４は、回転数を低下させた運転を継続する。室内熱交換器入口温度が閾値Ｃ以上となると（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。なお、回転数を低下させた運転をいつまで継続するかについては、例えば、圧縮機１０の回転数を低下させて運転する時間を予め設定し、冷媒回収運転制御部３４が、その設定時間だけ低回転数運転を継続したかどうかによって判定してもよい。

冷媒の回収が十分行われた場合、膨張弁２３の弁開度は閾値Ａ未満となり（ステップＳ１１；Ｎｏ）、制御切替部３２は、通常運転を行うことを決定する。通常運転制御部３３は、通常運転を実行する（ステップＳ１６）。また、冷媒の回収が十分ではない場合、膨張弁２３の弁開度は閾値Ａ以上となり（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、冷媒回収運転制御部３４が、再度、ステップＳ１２からの冷媒回収運転を繰り返し実行する。

このように、本実施形態の冷媒回収運転制御部３４は、圧縮機１０の回転数を上下させることで、低圧ガス管７の圧力を上下させる。そうすることで、室内熱交換器２２への着霜を防ぎつつ、室外熱交換器１２ｂに溜まり込んだ冷媒を回収することができる。図４は、冷媒回収運転制御部３４によって制御された圧縮機１０の回転数の時間推移の一例を示している。図４に示す例では、冷媒回収運転制御部３４は、冷媒回収運転の初期においては圧縮機１０の回転数を大きく上昇させ、低圧ガス管７の圧力を閉回路の圧力より大きく下げることによって、早急に冷媒を回収する。そして、溜まり込んだ冷媒の量が減少するにしたがって、回転数の上昇度合いを徐々に減らして徐々に冷媒を回収する。なお、回転数をどの程度上下させるかは、例えば、予め実機を用いた検証や計算等によって定めておいてもよい。

本実施形態によれば、逆止弁１７ｂにより、低圧ガス管７から室外熱交換器１２ｂへの冷媒の流れを防止する。さらに、キャピラリチューブ１８ｂで調圧（減圧）した高圧冷媒を枝管１５ｂの逆止弁の下流側に導くことで、逆止弁１７ｂによる逆止弁の効果を高め、閉回路への冷媒ガスの流れをより確実に防止する。これにより、低外気温条件下で室外熱交換器１２ａのみを凝縮器として利用するときの、運転停止中の室外熱交換器１２ｂへの冷媒の溜まり込みを防ぐことができる。また、低外気温条件下で長時間運転を行った場合など、逆止弁１７ｂから微量の冷媒ガスが閉回路へ流入し室外熱交換器１２ｂに溜まり込む可能性があるが、制御装置３０による圧縮機１０の回転数制御によって、室外熱交換器１２ｂに溜まり込んだ冷媒を回収することができる。

なお、ステップＳ１１の冷媒回収制御を開始するかどうかの判定基準の他の例として、制御切替部３２は、室内熱交換器２２による室内の冷却が不十分である状態が所定時間以上継続すると、室外熱交換器１２ｂへの冷媒の溜まり込みが生じていると判定してもよい。あるいは、過熱度ＳＨの値が所定の値を維持できない（大きくなってしまう）と冷媒の溜まり込みが生じていると判定してもよい。あるいは、閉回路の圧力を測定し、閉回路の圧力が低圧ガス管７の圧力を下回る時間が所定時間以上となると冷媒の溜まり込みが生じていると判定してもよい。あるいは、外気温が閾値以下となった状態が所定時間以上継続すると冷媒の溜まり込みが生じていると判定してもよい。

＜他の実施例１＞
図５は、本発明の一実施形態における回路構成図の一例を示す第二の図である。
図５に例示するように、図１の回路構成において、逆止弁１７ａを設けず、逆止弁１７ｂのみを設け、逆止弁１７ｂによる冷媒の閉回路への流入防止と、制御装置３０による冷媒回収運転によって、室外熱交換器１２ｂへの冷媒の溜まり込みを防止するように構成してもよい。このような構成の場合、制御装置３０は、室外熱交換器１２ａ，１２ｂに要求される凝縮能力に応じて、室外熱交換器１２ａのみ、又は室外熱交換器１２ａ，１２ｂの両方を凝縮器として機能させる制御を行う。室外熱交換器１２ａのみを凝縮器として機能させる場合、制御装置３０は、枝管１５ａに逆止弁が設けられていない四方弁１１ａについて、圧縮機側ポート１１１ａと室外熱交換器側ポート１１２ａを連通し、低圧ガス管側ポート１１３ａとバイパス管側ポート１１４ａとを連通し、膨張弁１３ａを開状態とする制御を行う。また、制御装置３０は、逆止弁１７ｂが設けられた枝管１５ｂと接続されている四方弁１１ｂについて、圧縮機側ポート１１１ｂとバイパス管側ポート１１４ｂを連通し、低圧ガス管側ポート１１３ｂと室外熱交換器側ポート１１２ｂとを連通し、膨張弁１３ｂを閉状態とする制御を行う。また、室外熱交換器１２ａ，１２ｂの両方を凝縮器として機能させる場合、四方弁１１ａ、膨張弁１３ａについては上記と同様の制御を行う。また、四方弁１１ｂについては、制御装置３０は、圧縮機側ポート１１１ｂと室外熱交換器側ポート１１２ｂを連通し、低圧ガス管側ポート１１３ｂとバイパス管側ポート１１４ｂとを連通する制御を行う。また、膨張弁１３ｂについては、制御装置３０は、膨張弁１３ａを開状態とする制御を行う。

＜他の実施例２＞
図６は、本発明の一実施形態における回路構成図の一例を示す第三の図である。
図６の空気調和機１００Ｃは、複数の室内機ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを備えたマルチ型空気調和機の一例である。各室内機ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの構成は、図１の例と同様である。また、室外機ユニット１Ｃの構成については図１の例と同様である。また、制御装置３０は、室外機ユニット１、室内機ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと接続されている。また、制御装置３０は、温度センサ２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄと接続され、これらのセンサが計測した温度を取得する。また、制御装置３０は、膨張弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと接続され、それぞれの弁開度を独立して制御する。また、制御装置３０は、分流コントローラ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと接続され、それぞれの切り替え制御を独立して行う。制御装置３０の他の構成は図１の例と同様である。

冷房運転を行う室内機ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄへの冷媒の流れは、図１の例と同様である。暖房運転を行う室内機ユニット２ａへの冷媒の供給は、次のようにして行われる。分流コントローラ２１ａにおいて、室内熱交換器側ポート２１１ａと高圧ガス管用ポート２１３ａとが連通される。したがって、高圧冷媒ガスは、高圧ガス管５から分流コントローラ２１ａを通って室内熱交換器２２ａへ供給され、室内熱交換器２２ａで凝縮されて液化する。液化した高圧冷媒液は液管９へ流入する。

空気調和機１００Ｃは、室内機ユニットごとに独立して、冷房運転、暖房運転、運転停止を行うことができる。図６の例では、室内機ユニット２ａでは暖房運転、室内機ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄでは冷房運転が行われている。このように、冷房運転を行う室内機ユニットの台数が暖房運転を行う室内機ユニットの台数よりも多い運転を冷房主体運転と呼ぶ。全ての室内機ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで冷房運転を行う場合、または、冷房主体運転を行う場合、空気調和機１００Ｃは、室外熱交換器１２ａ，１２ｂを凝縮器として運転する。また、室内機ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄの負荷が大きくなく、低外気温の条件下では、凝縮器の凝縮能力が過大となる場合、図１等で説明した実施形態と同様、室外熱交換器１２ｂを停止させ、室外熱交換器１２ａのみを凝縮器として動作させる場合がある。

この場合、逆止弁１７ａ，１７ｂを設けない従来の構成であれば、室外熱交換器１２ｂに冷媒が溜まり込み、冷媒不足となって空気調和機１００Ｃの能力が低下する。つまり、冷媒不足によって、室内機ユニット２ａでは不暖に陥り，室内機ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄでは不冷に陥ることがある。ところが、本実施形態の回路構成によれば、逆止弁１７ｂにより、冷媒の低圧ガス管７から閉回路への流入を防止することができる。さらにキャピラリチューブ１８ｂにより、比較的高圧の冷媒ガスが、逆止弁１７ｂの下流側に供給され、逆止弁１７ｂの逆流防止効果を高めるので逆止弁１７ｂによる冷媒の閉回路への流入をより確実に防止することができる。従って、室外熱交換器１２ｂへの冷媒の溜まり込みを防ぐことができる。また、逆止弁１７ｂ等からの冷媒の微小漏れによって溜まり込みが生じた場合でも、制御装置３０による冷媒回収運転によって、室外熱交換器１２ｂに溜まり込んだ冷媒を回収することができる。これにより、室内機ユニット２ａの不暖、室内機ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄの不冷を防止することができる。

なお、マルチ型空気調和機の構成で冷媒回収運転を行う場合、制御装置３０は、所定の割合の膨張弁の弁開度が適正領域に入ったら回収完了と判定してもよい。例えば、空気調和機１００Ｃの場合、７５％（４個中３個）の膨張弁（例えば膨張弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）が１００％の状態を脱して例えば７０％となると、冷媒回収運転制御部３４は、冷媒の回収が完了したと判定してもよい。
なお、マルチ型空気調和装置の場合も、運転停止を行う室外熱交換器１２ｂに対応する逆止弁１７ｂのみを設け、必ず運転する室外熱交換器１２ａに対応する逆止弁１７ａを設けない構成としてもよい。
また、これまで、室外熱交換器が２つの例を用いて説明を行ってきたが、室外熱交換器は３つ以上であってもよい。その場合、逆止弁１７ｂ等を設ける構成では、少なくとも運転を停止させる室外熱交換器１２ｂに対応する枝管１５ｂ等に逆止弁を設けるようにする。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。通常運転制御部３３は膨張弁制御部の一例である。室外熱交換器１２ａは第一の室外熱交換器の一例であり、室外熱交換器１２ｂは第二の室外熱交換器の一例である。制御装置３０は第一制御装置の一例であり、第二制御装置の一例である。キャピラリチューブ１８ａ、１８ｂは調圧部の一例である。四方弁１１ａは第一の四方弁の一例であり、四方弁１１ｂは第二の四方弁の一例である。

１・・・室外機ユニット
２・・・室内機ユニット
５・・・高圧ガス管
７・・・低圧ガス管
９・・・液管
１０・・・圧縮機
１１ａ，１１ｂ・・・四方弁
１２ａ，１２ｂ・・・室外熱交換器
１３ａ，１３ｂ・・・膨張弁
１４ａ，１４ｂ・・・管
１５ａ，１５ｂ・・・枝管
１６ａ，１６ｂ・・・バイパス管
１７ａ，１７ｂ・・・逆止弁
１８ａ，１８ｂ・・・キャピラリチューブ
２１・・・分流コントローラ
２２・・・室内熱交換器
２３・・・膨張弁
３０・・・制御装置
３１・・・センサ情報取得部
３２・・・制御切替部
３３・・・通常運転制御部
３４・・・冷媒回収運転制御部
３５・・・記憶部
１００・・・空気調和機
１０１・・・圧力センサ
１１１ａ，１１１ｂ・・・圧縮機側ポート
１１２ａ，１１２ｂ・・・室外熱交換器側ポート
１１３ａ，１１３ｂ・・・低圧ガス管側ポート
１１４ａ，１１４ｂ・・・バイパス管側ポート
２１１・・・室内熱交換器側ポート
２１２・・・低圧ガス管用ポート
２１３・・・高圧ガス管用ポート
２２１・・・温度センサ

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との熱交換を行う複数の室外熱交換器と、前記複数の室外熱交換器の各々に対応して設けられる四方弁と、を備える室外機ユニットと、
   前記冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器、を備える少なくとも一つの室内機ユニットと、を備え、
   前記四方弁は、
   前記圧縮機の吐出側と接続する圧縮機側ポートと、
   前記室外熱交換器と接続する室外熱交換器側ポートと、
   前記室内熱交換器から前記圧縮機の吸入側への前記冷媒の経路である低圧ガス管に接続された枝管と接続する低圧ガス管側ポートと、
   前記枝管をバイパスするバイパス管と接続するバイパス管側ポートと、を備え、
   前記枝管には、前記低圧ガス管から前記低圧ガス管側ポートへの冷媒の流れを防止する弁が設けられ、前記バイパス管の一端は、前記枝管における前記弁の下流側に接続される、
   空気調和機。
2. 前記バイパス管には調圧部が設けられ、前記圧縮機側ポートと前記バイパス管側ポートが連通された場合、前記調圧部は、前記圧縮機が吐出した高圧の冷媒を減圧して前記弁の下流側に導く、
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記複数の室外熱交換器には、凝縮器として機能する第一の室外熱交換器と、凝縮器および蒸発器の何れとしても機能しない運転停止中の第二の室外熱交換器とが含まれ、
   前記第一の室外熱交換器に対応する第一の四方弁では、前記圧縮機側ポートと前記室外熱交換器側ポートとが連通され、
   前記第二の室外熱交換器に対応する第二の四方弁では、前記低圧ガス管側ポートと前記室外熱交換器側ポートとが連通され、当該低圧ガス管側ポートに接続された枝管に設けられた前記弁が、前記低圧ガス管から前記第二の室外熱交換器への冷媒の流入を防止する、
   請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記複数の室外熱交換器に対応する全ての四方弁に代えて、前記第二の四方弁の低圧ガス管側ポートに接続された枝管にのみ、前記弁が設けられている、
   請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記室外熱交換器に要求される凝縮能力に応じて、前記複数の室外熱交換器のうち所定の室外熱交換器のみを凝縮器として機能させる第一制御装置、をさらに備え、
   前記第一制御装置は、前記複数の室外熱交換器全てを凝縮器として機能させる必要が無い場合、前記第一の室外熱交換器のみを凝縮器として機能させる、
   請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記室内機ユニットが備える膨張弁の弁開度に基づいて、前記第二の室外熱交換器への冷媒の溜まり込み状況を判定し、冷媒が溜まり込んでいると判定すると、通常運転から冷媒回収運転に切り替える制御切替部と、前記制御切替部が前記冷媒回収運転に切り替えると、前記圧縮機の回転数を上昇させ、前記低圧ガス管の圧力を前記第二の室外熱交換器の圧力より低くなるよう制御する冷媒回収運転制御部と、を備える第二制御装置、
   をさらに備える請求項３から請求項５の何れか１項に記載の空気調和機。
7. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との熱交換を行う複数の室外熱交換器と、前記複数の室外熱交換器の各々に対応して設けられる四方弁および膨張弁と、を備える室外機ユニットと、前記冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器、を備える少なくとも一つの室内機ユニットと、を備え、前記四方弁は、前記圧縮機の吐出側と接続する圧縮機側ポートと、前記室外熱交換器と接続する室外熱交換器側ポートと、前記室内熱交換器から前記圧縮機の吸入側への前記冷媒の経路である低圧ガス管に接続された枝管と接続する低圧ガス管側ポートと、前記枝管をバイパスするバイパス管と接続するバイパス管側ポートと、を備え、前記枝管には、前記低圧ガス管から前記低圧ガス管側ポートへの冷媒の流れを防止する弁が設けられ、前記バイパス管の一端は、前記枝管における前記弁の下流側に接続される、空気調和機を冷房運転する場合であって、前記複数の室外熱交換器のうち一部である第一の室外熱交換器のみを凝縮器として機能させ、残りの第二の室外熱交換器を凝縮器および蒸発器の何れとしても機能させない場合、
   前記第一の室外熱交換器に対応する第一の四方弁では、前記圧縮機側ポートと前記室外熱交換器側ポートとを連通し、前記第一の室外熱交換器に対応する膨張弁を開状態にし、
   前記第二の室外熱交換器に対応する第二の四方弁では、前記低圧ガス管側ポートと前記室外熱交換器側ポートとを連通し、前記第二の室外熱交換器に対応する膨張弁を閉状態にする、
   空気調和機の制御方法。

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