JP4996974B2 - 冷凍装置、空気調和装置及びこれらの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機を低速運転して熱源側ユニット側に冷媒を回収するポンプダウン運転を可能にした冷凍装置、空気調和装置及びこれらの制御方法に関する。

アキュムレータ、圧縮機及び室外熱交換器を有する熱源側ユニットと、蓄熱用熱交換器を有する蓄熱ユニットとを室外ユニットとして一体に構成し、室内熱交換器を有する室内ユニットを別体で構成した空気調和装置が知られている。
この種の蓄熱式空気調和装置では、例えば夜間の電力料金の低い時間帯には、製氷運転として、室外熱交換器からの液冷媒を蓄熱用熱交換器に供給した後、室内熱交換器をバイパスさせて室外熱交換器に流すことにより蓄熱ユニット内の蓄熱槽に氷を作り、例えば昼間、気温が上昇する時間帯には、蓄熱利用冷房運転として、室外熱交換器からの液冷媒を蓄熱用熱交換器に循環させて蓄熱槽内の氷と熱交換させて、過冷却状態の液冷媒を作り、この過冷却状態の液冷媒を室内熱交換器に供給して被調和室の冷房運転を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、この種の蓄熱式空気調和装置には、冬期は冷凍サイクルを切り換えて被調和室の暖房運転を行ったり、圧縮機からの高温ガス冷媒を蓄熱用熱交換器に供給して蓄熱ユニットに温水を蓄える温水蓄熱運転を行ったり、この温水を利用して室外熱交換器の除霜を行う温水除霜運転を行うものが提供されている。
特開２００７−０６４５０５号公報

ところで、この主の空気調和装置は、蓄熱利用冷房運転時や暖房運転時に蓄熱槽内が満液の状態になっており、蓄熱用熱交換器内に残留する冷媒が液相の状態にある。この状態において、蓄熱利用冷房運転からいきなり製氷運転に転じると、或いは、暖房運転からいきなり温水除霜運転に転じると、蓄熱用熱交換器内に残留する液冷媒が、一気に圧縮機の吸込側に流入する。この圧縮機の吸込側には液冷媒を貯留するアキュムレータが設けられているが、蓄熱用熱交換器内に残留する多量の液冷媒が一気に流入するとアキュムレータからオーバーフローして圧縮機に液バック（液戻り）するおそれがある。

従来、アキュムレータや圧縮機側に一気に戻ってこないようにポンプダウン運転を実施する場合があり、このポンプダウン運転では、主液管の電子膨張弁を全閉にして液冷媒の移動を抑制している。
しかしながら、蓄熱用熱交換器を大型化した場合や、長配管のために冷媒チャージ量が多くなった場合は、アキュムレータへ一気に冷媒が戻って圧縮機に液バックする可能性が高くなり、圧縮機内のオイルの挙動が不安定になるおそれがある。これを解消するためには、上述したアキュムレータの容量を大きくすればよいが、このような対策は機器を大型化するだけで現実的ではない。

そこで、本発明の目的は、ポンプダウン運転時に熱源側ユニットへ一気に残留冷媒が戻るのを緩和することができる冷凍装置、空気調和装置及びこれらの制御方法を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機を低速運転して熱源側ユニット側に冷媒を回収するポンプダウン運転を可能にした冷凍装置において、前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを開閉弁を介して連結する連結経路を備えると共に、ポンプダウン運転の際に、前記開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させる制御手段を備え、前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記ポンプダウン運転時に前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする。この発明によれば、ポンプダウン運転の際に、圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させる制御手段を備えるので、熱源側ユニットへの残留冷媒の急激な戻りを緩和することができる。また、アキュムレータから出た液冷媒のガス化を促すことでき、圧縮機への液戻りを抑制することができる。

また、本発明は、アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットと、蓄熱用熱交換器を有する蓄熱ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機の吐出冷媒を熱源側熱交換器、蓄熱用熱交換器の順に通した後、室内熱交換器をバイパスさせて圧縮機に戻して製氷運転若しくは温水除霜運転を可能にした空気調和装置において、前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを開閉弁を介して連結する連結経路を備えると共に、前記製氷運転若しくは温水除霜運転の開始前に、前記圧縮機を低速運転して前記蓄熱ユニット内の残留冷媒を前記熱源側ユニットに回収するポンプダウン運転を行い、このポンプダウン運転の際に、前記開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させる制御手段を備え、前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記ポンプダウン運転時に前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする。
この発明によれば、ポンプダウン運転の際に、圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させる制御手段を備えるので、熱源側ユニットへの残留冷媒の急激な戻りを緩和することができる。また、アキュムレータから出た液冷媒のガス化を促すことでき、圧縮機への液戻りを抑制することができる。

上記構成において、前記残留冷媒を前記熱源側ユニット側に戻す戻り経路に、第１開閉弁と、この第１開閉弁より弁口径が小さい第２開閉弁とを並列接続し、前記制御手段は、前記製氷運転若しくは温水除霜運転を行っている場合、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開制御して冷媒循環量を増大し、ポンプダウン運転の場合、前記第１開閉弁を閉じて前記第２開閉弁を開けた状態に制御して前記熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させることが好ましい。この構成によれば、残留冷媒の急激な戻りをより緩和することができる。

上記構成において、前記制御手段は、ポンプダウン運転の間、前記開閉弁を継続して開けてポンプダウン運転終了時に前記開閉弁を閉じることが好ましい。この構成によれば、ポンプダウン運転の間、継続して残留冷媒の戻りを緩和することができる。

また、本発明は、アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機を低速運転して熱源側ユニット側に冷媒を回収するポンプダウン運転を可能にした冷凍装置の制御方法において、ポンプダウン運転の際に、前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させるとともに、前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする。
この発明によれば、ポンプダウン運転の際に、圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させるので、熱源側ユニットへの残留冷媒の急激な戻りを緩和することができる。また、アキュムレータから出た液冷媒のガス化を促すことでき、圧縮機への液戻りを抑制することができる。

また、本発明は、アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットと、蓄熱用熱交換器を有する蓄熱ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機の吐出冷媒を熱源側熱交換器、蓄熱用熱交換器の順に通した後、室内熱交換器をバイパスさせて圧縮機に戻して製氷運転若しくは温水除霜運転を可能にした空気調和装置の制御方法において、前記製氷運転若しくは温水除霜運転の開始前に、前記圧縮機を低速運転して前記蓄熱ユニット内の残留冷媒を前記熱源側ユニットに回収するポンプダウン運転を行い、このポンプダウン運転の際に、前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させるとともに、前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする。
この発明によれば、ポンプダウン運転の際に、前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて熱源側ユニットへの液戻り量を低減させるので、熱源側ユニットへの残留冷媒の急激な戻りを緩和することができる。また、アキュムレータから出た液冷媒のガス化を促すことでき、圧縮機への液戻りを抑制することができる。

本発明は、ポンプダウン運転の際に、圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させるので、熱源側ユニットへの残留冷媒の急激な戻りを緩和することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の構成を示す図である。この空気調和装置１０は、熱源側ユニット１１と、この熱源側ユニット１１に接続された蓄熱ユニット１２及び室内ユニット１３と、これら各ユニット１１を統括的に制御する制御装置７０とを備えて構成される。
この空気調和装置１０は、同図に示すように、熱源側ユニット１１と蓄熱ユニット１２とを別体で構成しており、この構成により、蓄熱ユニット１２に大型のもの（以下に述べる蓄熱用熱交換器３５の容量が大きいもの）を使用可能で、かつ、蓄熱ユニット１２を備えない空気調和装置に使用されていた室外ユニットを熱源側ユニット１１として使用可能に構成されている。

熱源側ユニット１１は、容量可変型の圧縮機１５を備え、この圧縮機１５の吐出側は、吐出配管１６を介して四方弁１７に接続され、この四方弁１７には、熱源側熱交換器１８、室外電動膨張弁１９Ａ及び１９Ｂが順に配管接続される。ここで、室外電動膨張弁１９Ａ及び１９Ｂは、熱源側熱交換器１８につながる冷媒配管２８に並列接続されている。また、圧縮機１５の吸込側には、吸入配管２０が接続され、この吸入配管２０にはアキュムレータ２１の出口が接続されている。

このアキュムレータ２１の入口は、冷媒配管２２を介して四方弁１７に接続され、図１では、四方弁１７を介して冷媒配管２３により蓄熱ユニット１２の第１冷媒配管３１に接続されている。また、この四方弁１７を切り換えた場合には、図３に示すように、アキュムレータ２１の入口が冷媒配管２４を介して熱源側熱交換器１８につながるように構成されている。なお、図１では、圧縮機１５の吐出側は、四方弁１７により熱源側熱交換器１８に接続されるが、四方弁１７を切り換えた場合、図３に示すように、冷媒配管２３を介して蓄熱ユニット１２の第２冷媒配管３２へと切換接続される。また、これら図において、符号２、３は、熱源側ユニット１１と蓄熱ユニット１２とを配管接続するためのサービスバルブである。

また、この熱源側ユニット１１には、圧縮機１５の吐出温度検出用の温度センサＴ１、外気温度検出用の温度センサＴ２、熱源側熱交換器１８の中間温度検出用の温度センサＴ３、熱源側熱交換器１８の分流側の温度検出用の温度センサＴ４、アキュムレータ２１への吸込温度検出用の温度センサＴ５、及び、アキュムレータ２１上流の吸込圧力検出用の吸込センサＳ１が配置される。

蓄熱ユニット１２は、熱源側ユニット１１を利用して蓄熱し、この蓄熱を室内ユニット１３で利用可能にしたサブの利用側ユニットとして機能するものであり、水を貯留する蓄熱槽３４を備え、この蓄熱槽３４内には、蓄熱用熱交換器（利用側熱交換器）３５が水没するように配置されている。この蓄熱用熱交換器３５の一端３５Ａには、冷媒配管３６を介して蓄熱電動膨張弁３７及びレシーバタンク３８が順に接続され、このレシーバタンク３８が第２冷媒配管３２を介してサービスバルブ３につながる。このレシーバタンク３８とサービスバルブ３との間の第２冷媒配管３２は、蓄熱槽３４内の一部を通り、そこに製氷完了検知用の温度センサＴ１１が配置されている。

蓄熱用熱交換器３５の他端３５Ｂには、冷媒配管４０を介して製氷弁（第１開閉弁）４１とＰＤ弁（第２開閉弁）４２とが並列に接続され、これらが第１冷媒配管３１を介してサービスバルブ２につながると共に、第３冷媒配管４４を介して室内ユニット１３の冷媒配管６１に接続される。
上記製氷弁４１及びＰＤ弁４２はいずれも電磁弁等の開閉弁が適用されるが、ＰＤ弁４２には、製氷弁４１の弁口径よりも小さい弁口径の開閉弁が適用され、これら開閉弁の両方を開にしたり、一方だけを開にすることで冷媒通過面積を可変して冷媒流量を調整する冷媒流量調整部４３が構成される。

また、この蓄熱ユニット１２には、蓄熱用熱交換器３５をバイパスするバイパス管４７が設けられている。このバイパス管４７は、冷媒流量調整部４３と蓄熱用熱交換器３５との間の冷媒配管４０と、蓄熱電動膨張弁３７とレシーバタンク３８との間の冷媒配管４６とをつなぐことによって、蓄熱用熱交換器３５、蓄熱電動膨張弁３７等をバイパスし、解氷弁４８及び逆止弁４９が配置される。
また、蓄熱電動膨張弁３７と蓄熱用熱交換器３５との間の冷媒配管３６は、第４冷媒配管５０を介して室内ユニット１３の冷媒配管６２に接続され、この第４冷媒配管５０には、ＳＣ弁５１、逆止弁５２及び室内電動膨張弁５３が順に接続される。すなわち、本構成では、室内電動膨張弁５３を室内ユニット１３ではなく、蓄熱ユニット１２内に配置しており、これによって室内ユニット１３での弁制御を不要にしている。

また、この逆止弁５２と室内電動膨張弁５３との間は、分岐管５５を介してバイパス管４７に接続され、この分岐管５５には、液管弁５６が配置される。また、この蓄熱ユニット１２には、蓄熱槽３４の水温検出用の温度センサＴ１２、蓄熱用熱交換器３５の温度検出用の温度センサＴ１３、蓄熱槽液温度検出用の温度センサＴ１４が配置されている。

室内ユニット１３は、熱源側ユニット１１を利用して室内空調を行う主の利用側ユニットとして機能するものであり、複数（本例では２台）の室内熱交換器（利用側熱交換器）６５を備え、これらは、室内ユニット１３の冷媒配管６１、６２間に並列接続される。なお、本例の各図では、室内熱交換器６５に室内空気を循環する送風ファン等の一般の空調用室内ユニットが有する部品を一部省略して示している。この冷媒配管６１、６２は、それぞれ配管継ぎ手５、６を介して蓄熱ユニット１２の第３冷媒配管４４及び第４冷媒配管５０にそれぞれ接続されている。
また、室内ユニット１３には、各室内熱交換器６５の中間温度検出用の温度センサＴ２０、Ｔ２０、各室内熱交換器６５の分流側の温度検出用の温度センサＴ２１、Ｔ２１、及び、各室内熱交換器６５が配置された被調和室の室温を検出する室温センサ（図示略）等が配置されている。

また、本実施形態では、熱源側ユニット１１において、圧縮機１５の吐出配管１６と吸入配管２０とを開閉弁（ＳＶ弁）８０を介して連結する連結配管（連結通路）８１を配置している。この連結配管８１は吸入配管２０におけるアキュムレータ２１の出口近傍に連結され、連結配管８１の開閉弁８０は後述するポンプダウン運転時に開弁される。

次にこの空気調和装置１０の各運転動作を説明する。
（１）製氷運転（図１）
この空気調和装置１０の製氷運転は、例えば、夏期の夜間１時から翌朝６時までの電力料金が安い時間帯に、熱源側ユニット１１における熱源側熱交換器１８からの液冷媒を蓄熱ユニット１２における蓄熱槽３４内の蓄熱用熱交換器３５へ供給し、蓄熱槽３４内に氷を作る運転である。なお、この運転制御及び以下に述べる運転制御は熱源側ユニット１１内の制御装置７０が実行するものとする。
この場合には、蓄熱ユニット１２において、図１及び図４に示すように、液管弁５６、ＳＣ弁５１及び解氷弁４８が閉弁され、蓄熱電動膨張弁３７、製氷弁４１及びＰＤ弁４２が開弁制御される。また、室内電動膨張弁（室内メカ弁）５３は閉弁され、熱源側ユニット１１の四方弁１７はＯＦＦ、開閉弁（ＳＶ弁）８０は閉弁され、室外電動膨張弁（室外メカ弁）１９Ａ及び１９Ｂは全開（本例では５００パルスが全開）に制御される。

この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１５が起動されると、この圧縮機１５から吐出されたガス冷媒は、図１に実線矢印で示すように、四方弁１７を介して熱源側熱交換器１８にて凝縮され、室外電動膨張弁１９Ａ及び１９Ｂを経て減圧されてレシーバタンク３８に流入し、ここでは余剰の液冷媒が貯留される。このレシーバタンク３８を経た冷媒は、蓄熱ユニット１２の蓄熱電動膨張弁３７にて更に減圧され、蓄熱槽３４内の蓄熱用熱交換器３５へ流入する。
この蓄熱用熱交換器３５内に流入した冷媒は蒸発されて、蓄熱用熱交換器３５の外周に氷を付着した状態で形成する。その後、蓄熱用熱交換器３５内のガス冷媒は、製氷弁４１、ＰＤ弁４２、四方弁１７及びアキュムレータ２１を経て圧縮機１５に戻される。この製氷運転によって蓄熱槽３４内に氷が形成され、この氷に蓄熱された冷熱が、次の蓄熱利用冷房運転にて利用される。

（２）蓄熱利用冷房運転（図２）
この空気調和装置１０の蓄冷利用冷房運転は、例えば、昼間、気温が上昇する時間帯に、熱源側ユニット１１における熱源側熱交換器１８からの液冷媒を、蓄熱ユニット１２における蓄熱槽３４内の蓄熱用熱交換器３５へ供給させて過冷却状態とし、この過冷却状態の液冷媒を室内ユニット１３の室内熱交換器６５へ供給して実施される。
この場合には、蓄熱ユニット１２において、室内電動膨張弁５３、解氷弁４８、ＳＣ弁５１が開弁されて、液管弁５６、製氷弁４１、ＰＤ弁４２が閉弁される。また、蓄熱電動膨張弁３７は開弁される。熱源側ユニット１１においては、四方弁１７はＯＦＦ、開閉弁（ＳＶ弁）８０は閉弁される。
この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１５が起動されると、この圧縮機１５から吐出されたガス冷媒は、図２に破線矢印で示すように、四方弁１７を介して熱源側熱交換器１８にて凝縮され、室外電動膨張弁１９Ａ及び１９Ｂを経て減圧されてレシーバタンク３８に流入し、ここで余剰の液冷媒が貯留される。このレシーバタンク３８を経た冷媒は、解氷弁４８及び逆止弁４９を経て分岐され、この冷媒の多くが蓄熱槽３４内の蓄熱用熱交換器３５へ流入する。

この蓄熱用熱交換器３５内に流入した液冷媒は、蓄熱用熱交換器３５内を満杯状態で流れ、蓄熱用熱交換器３５の外周に付着した氷を解氷し、この氷に蓄熱された冷熱により過冷却状態となる。その後、蓄熱用熱交換器３５内の過冷却状態の液冷媒は、ＳＣ弁５１、逆止弁５２を経て、室内電動膨張弁５３で減圧されて室内熱交換器６５へそれぞれ流入し、これら室内熱交換器６５で蒸発して室内を冷房する。その後、ガス冷媒は、冷媒配管６１、４４、３１、四方弁１７及びアキュムレータ２１を経た後、圧縮機１５へ戻される。
この蓄熱利用冷房運転では、前述の製氷運転で蓄熱槽３４内の氷に蓄熱された冷熱を利用し、蓄熱槽３４の蓄熱用熱交換器３５内で液冷媒を過冷却状態として室内熱交換器６５へ供給するので、この室内熱交換器６５における冷房運転の効率を向上させることができる。

（３）通常冷房運転（図２）
この空気調和装置１０における通常冷房運転は、蓄熱ユニット１２における蓄熱槽３４内の氷に蓄熱された冷熱を利用しないで実施される冷房運転である。この場合、液管弁５６、ＰＤ弁４２が開弁し、そのほかの解氷弁４８、ＳＣ弁５１、製氷弁４１及び蓄熱電動膨張弁３７がすべて閉弁操作される。また、室内電動膨張弁５３は空調負荷に応じて開弁される。熱源側ユニット１１においては、四方弁１７はＯＦＦに、開閉弁（ＳＶ弁）８０は閉弁される。
この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１５が起動されると、この圧縮機１５から吐出されたガス冷媒は、図２に一点鎖線矢印で示すように、四方弁１７を介して熱源側熱交換器１８にて凝縮され、室外電動膨張弁１９Ａ及び１９Ｂを経て減圧されてレシーバタンク３８に流入し、ここで余剰の液冷媒が貯留される。このレシーバタンク３８を経た冷媒は、液管弁５６、室内電動膨張弁５３を経て、室内熱交換器６５へ流入し、この室内熱交換器６５で蒸発して室内を冷房した後、冷媒配管６１、４４、３１、四方弁１７及びアキュムレータ２１を経た後、圧縮機１５へ戻される。

（４）温水蓄熱運転（図３）
この空気調和装置１０の温水蓄熱運転は、例えば、冬期の夜間１時（ＡＭ１時）から翌朝６時までの電力料金の安い時間帯に、圧縮機１５からの高温高圧のガス冷媒を蓄熱ユニット１２における蓄熱槽３４の蓄熱用熱交換器３５へ供給し、蓄熱槽３４内の水を温水とする運転である。
この場合には、蓄熱ユニット１２において、液管弁５６、製氷弁４１、ＰＤ弁４２及び蓄熱電動膨張弁３７が開弁され、解氷弁４８及びＳＣ弁５１が閉弁操作される。また、室内電動膨張弁５３は閉弁される。また、熱源側ユニット１１においては、四方弁１７はＯＮに、開閉弁（ＳＶ弁）８０は閉弁される。
この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１５が起動されると、この圧縮機１５から吐出された高温高圧のガス冷媒は、図３に実線矢印で示すように、四方弁１７、製氷弁４１及びＰＤ弁４２を経て、蓄熱槽３４の蓄熱用熱交換器３５内で凝縮され、蓄熱槽３４内の水を温水とする。その後、蓄熱用熱交換器３５内の凝縮冷媒は、蓄熱電動膨張弁３７及びレシーバタンク３８を経て室外電動膨張弁１９Ａ及び１９Ｂで減圧され、熱源側熱交換器１８にて蒸発された後、四方弁１７及びアキュムレータ２１を経て圧縮機１５へ戻される。この温水蓄熱運転によって温水が作られ、この温水に蓄熱された温熱が、次の温水除霜運転に利用される。

（５）温水除霜運転（図１）
この空気調和装置１０の暖房運転時における温水除霜運転は、蓄熱ユニット１２における蓄熱槽３４の温水を利用して熱源側熱交換器１８の除霜を実施するものである。この場合、上記製氷運転時と同様に、蓄熱ユニット１２において、液管弁５６、ＳＣ弁５１及び解氷弁４８が閉弁され、蓄熱電動膨張弁３７、製氷弁４１及びＰＤ弁４２が開弁制御される。また、室内電動膨張弁（室内メカ弁）５３は閉弁され、熱源側ユニット１１内の室外電動膨張弁（室外メカ弁）１９Ａ及び１９Ｂは全開（本例では５００パルスが全開）に制御される。また、熱源側ユニット１１においては、四方弁１７はＯＦＦに、開閉弁（ＳＶ弁）８０は閉弁される。
この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１５が起動されると、図１に実線矢印で示すように、蓄熱槽３４の蓄熱用熱交換器３５において、蓄熱槽３４内の温水の熱を吸熱して冷媒が蒸発し、このガス冷媒が、製氷弁４１、ＰＤ弁４２、四方弁１７及びアキュムレータ２１を経て圧縮機１５に至る。この圧縮機１５により冷媒は高温高圧ガスとなり、熱源側熱交換器１８での放熱によって熱源側熱交換器１８に付着した霜を除霜する。このように、蓄熱槽３４内の温水を利用することによって熱源側熱交換器１８の除霜効率が向上する。

（６）暖房運転（図３）
この空気調和装置１０の通常暖房運転は、蓄熱ユニット１２における蓄熱槽３４内の温水を利用しないで実施される暖房運転である。この場合、上記通常冷房運転と同様に、液管弁５６が開弁し、そのほかの解氷弁４８、ＳＣ弁５１、製氷弁４１、ＰＤ弁４２及び蓄熱電動膨張弁３７がすべて閉弁操作される。また、室内電動膨張弁５３は空調負荷に応じて開弁される。なお、熱源側ユニット１１においては、四方弁１７はＯＮに、開閉弁（ＳＶ弁）８０は閉弁される。
この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１５から吐出されたガス冷媒は、図３の破線矢印で示すように、四方弁１７を経て室内ユニット１３の室内熱交換器６５に至って凝縮されて液冷媒となり室内を暖房する。その後、この液冷媒は、蓄熱ユニット１２の液管弁５６を経て、熱源側ユニット１１の室外電動膨張弁１９Ａ及び１９Ｂで減圧され、熱源側熱交換器１８にて蒸発された後、四方弁１７及びアキュムレータ２１を経て圧縮機１５へ戻される。

上述のように、蓄熱利用冷房運転時もしくは暖房運転時には、蓄熱槽３４内は満液の状態になっており、蓄熱用熱交換器３５内に残留する冷媒は液相の状態にある。この状態において、蓄熱利用冷房運転から製氷運転、もしくは、暖房運転から温水除霜運転に転じると、蓄熱用熱交換器３５内に残留する液冷媒が、一度に圧縮機１５の吸込側に流入する。この圧縮機１５の吸込側には、液冷媒を貯留するアキュムレータ２１が配置されているが、蓄熱用熱交換器３５内に残留する多量の液冷媒が一度に流入すると、アキュムレータ２１からオーバーフローして圧縮機１５に液バックするおそれがある。

これを防止するために、本実施形態では、蓄熱利用冷房運転から製氷運転、もしくは、暖房運転から温水除霜運転に移行する際に、圧縮機１５を低速運転して蓄熱用熱交換器３５（蓄熱ユニット１２）内に残留する冷媒を熱源側ユニット１１側に回収するポンプダウン運転を行い、このポンプダウン運転の際、更に、圧縮機１５の吐出配管１６と吸入配管２０とを連結する連結配管８１に設けられた開閉弁８０を開弁すると共に、残留冷媒を戻す戻り経路（冷媒配管４０）に並列に設けられた製氷弁４１及びＰＤ弁４２のうち、弁口径が小さいＰＤ弁４２を開弁し、製氷弁４１を閉弁する制御を行うようにしている。

図５は空気調和装置１０のポンプダウン運転を示す図である。このポンプダウン運転の場合、蓄熱ユニット１２においては、図５及び図４に示すように、製氷弁４１、液管弁５６、ＳＣ弁５１、蓄熱電動膨張弁（蓄熱メカ弁）３７及び解氷弁４８が閉弁され、ＰＤ弁４２及び開閉弁（ＳＶ弁）８０が開弁制御される。また、室内電動膨張弁（室内メカ弁）５３は閉弁される。また、熱源側ユニット１１においては、室外電動膨張弁（室外メカ弁）１９Ａ及び１９Ｂは全開（本例では５００パルスが全開に相当している）に、開閉弁（ＳＶ弁）８０は開弁され、四方弁１７はＯＦＦにされる。この状態はポンプダウン運転起動時からポンプダウン運転終了時まで保持される。

この状態で、熱源側ユニット１１の圧縮機１５が最低回転周波数で低速運転されると、閉弁された液管弁５６、蓄熱電動膨張弁（蓄熱メカ弁）３７及び解氷弁４８によって冷媒の循環経路が遮断されるので、蓄熱用熱交換器３５への冷媒供給を遮断して、圧縮機１５の吸込側の負圧により、図５に実線矢印で示すように、蓄熱用熱交換器３５内の残留冷媒を熱源側ユニット１１側に引き込んで回収することができる。
この場合、圧縮機１５の吐出配管１６と吸入配管２０とが連結配管８１を介して連通しているので、圧縮機１５が吐出する高圧ガス冷媒が連結配管８１を通って吸入配管２０を経て圧縮機１５へ戻る循環経路が形成される。このため、ポンプダウン運転中継続して圧縮機１５の吐出側と吸込側との圧力差が低減され、熱源側ユニット１１への冷媒戻り量が低減して急激な残留冷媒の戻りを回避することができる。

また、高圧ガス冷媒が通る連結配管８１が吸入配管２０におけるアキュムレータ２１の出口近傍に連結されているので、アキュムレータ２１からオーバーフローした液冷媒に高圧ガス冷媒があたってガス化を促すこともできる。
さらに、残留冷媒を戻す戻り経路（冷媒配管４０）に並列に設けられた製氷弁４１及びＰＤ弁４２のうち、弁口径が小さいＰＤ弁４２だけを開弁して製氷弁４１を閉弁するので、これによっても残留冷媒の急激な戻りを抑制することができる。これらにより、圧縮機１５への液戻りを抑制でき、圧縮機１５内のオイルの挙動が抑えられてオイル挙動が安定する。

次に、この空気調和装置１０の夏期と冬期の動作例を説明する。なお、この夏期の動作と冬期の動作の切換は、当該空気調和装置１０の管理者等が設定したり、制御装置７０が行うことで適切に実施される。

（７）夏期の動作
図６は夏期の動作を示すフローチャートである。
制御装置７０は、現在時刻が予め設定された製氷運転開始時刻（本例ではＡＭ１時）か否かを判定しており（ステップＳ１）、製氷運転開始時刻に至ると、製氷運転開始の他の条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ２）、製氷運転する場合、ポンプダウン運転を開始して前述したポンプダウン運転を行う（ステップＳ３、Ｓ４）。この場合、制御装置７０は、温度センサＴ１により検出した圧縮機１５の吐出温度や温度センサＴ３、Ｔ４により検出した熱源側熱交換器１８の温度が閾値温度より高くなったり、吸込センサＳ１により検出した圧力が閾値より低くなったりするまで、最大２分間の範囲でポンプダウン運転を継続した後、ポンプダウン運転を終了する（ステップＳ５）。

ポンプダウン運転を終了すると、制御装置７０は製氷運転を開始する（ステップＳ６、７）。そして、制御装置７０は、温度センサＴ１１により検出した蓄熱槽３４内の温度により製氷が完了したと判断するまで継続した後、製氷運転を停止する（ステップＳ８）。
次いで、制御装置７０は、現在時刻を監視し（ステップＳ９）、ＡＭ６時以前であれば待機し、ＡＭ６時〜ＡＭ８時の間であれば、通常冷房運転を実施する（ステップＳ１０）。一方、制御装置７０は、ステップＳ９の判定でＡＭ８時移行と判定すると、或いは、通常冷房運転中にＡＭ８時移行になると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、蓄熱利用冷房運転を実施する（ステップＳ１２）。以上が夏期の動作である。

（８）冬期の動作
図７は冬期の動作を示すフローチャートである。前提として、制御装置７０は、時刻が予め設定された温水蓄熱運転時間帯（ＡＭ１時〜ＡＭ６時）であれば、温水蓄熱運転を行い、それ以外の時間は暖房運転を行う。かかる運転を行っている場合（ステップＳ２１）、制御装置７０は、温度センサＴ２で検出した外気温度及び暖房運転継続時間等により低外気下での暖房運転が長時間継続したために熱源側熱交換器１８の除霜が必要か否かを判定している（ステップＳ２２）。

制御装置７０は、除霜が必要と判定した場合、実施中の温水蓄熱運転或いは暖房運転を停止し（ステップＳ２３）、前述したポンプダウン運転を行う（ステップＳ２４、Ｓ２５）。この場合、制御装置７０は、前述の夏期動作におけるステップＳ５と略同様に、温度センサＴ１により検出した圧縮機１５の吐出温度や温度センサＴ３、Ｔ４により検出した熱源側熱交換器１８の温度が閾値温度より高くなったり、吸込センサＳ１により検出した圧力が閾値より低くなったりするまで、最大１分間の範囲でポンプダウン運転を継続した後、ポンプダウン運転を終了する（ステップＳ２６）。
次いで、ポンプダウン運転を終了すると、ポンプダウンのあと除霜運転を行う（ステップＳ２７）。これによって、熱源側熱交換器１８の霜を除去して熱交換効率を適切に維持した運転を行うことができる。以上が冬期の動作である。

以上説明したように、本実施形態によれば、ポンプダウン運転の際に、圧縮機１５の吐出配管１６と吸入配管２０とを連結する連結配管８１に設けられた開閉弁８０を開弁して熱源側ユニット１１への冷媒戻り量を低減するので、圧縮機１５の吐出側と吸込側との圧力差を低減して残留冷媒の急激な戻りを緩和することができる。しかも、この場合、圧縮機１５が吐出した高圧ガス冷媒をアキュムレータ２１出口に戻すのでアキュムレータ２１から出た液冷媒のガス化を促すことでき、圧縮機１５への液戻りをより抑制することができる。

さらに、このポンプダウン運転の際に、残留冷媒を戻す戻り経路（冷媒配管４０）に並列配置された製氷弁４１及びＰＤ弁４２のうち、弁口径が小さいＰＤ弁４２だけを開弁して製氷弁４１を閉弁する制御を行うので、熱源側ユニット１１への冷媒戻り量をより低減でき、残留冷媒の急激な戻りをより緩和することができる。
特に、本実施形態のように熱源側ユニット１１と蓄熱ユニット１２とを別体で構成した場合、これらを一体で構成した従来のものよりも蓄熱量を大型化する等の発展性を確保し易いため、蓄熱用熱交換器３５の容量が大きかったり、配管長が長くなって冷媒チャージ量が多くなり、ポンプダウン運転時に残留冷媒が一気に戻る事態が生じやすい。

本実施形態ではかかる別体構成であっても、上記ポンプダウン運転により、残留冷媒の急激な戻りを緩和することができるので、冷媒チャージ量が多くなった場合でもアキュムレータ２１の容量を大きくする必要がなく、圧縮機１５への液戻りを確実に抑制して、圧縮機１５内のオイル挙動を安定化することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、熱源側ユニット１１と蓄熱ユニット１２とを別体で構成した蓄熱式空気調和装置に本発明を適用する場合について説明したが、これらを一体に構成したものにも適用できることは言うまでもない。
また、熱源側ユニット１１と蓄熱ユニット１２と室内ユニット１３とを有する空気調和装置に本発明を適用する場合について述べたが、これに限らず、要は、熱源側ユニット側に冷媒を回収するポンプダウン運転を可能にした冷凍装置に広く適用することができる。この冷凍装置には、例えば、熱源側ユニットと室内ユニット（利用側ユニット）だけを備えた空気調和装置や、熱源側ユニットとショーケースユニット（利用側ユニット）だけを備えたショーケース装置等の熱源側ユニットと利用側ユニットだけの構成が含まれる。この構成の場合、ポンプダウン運転で利用側ユニット内の残留冷媒を回収する場合に、残留冷媒の急激な戻りを緩和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製氷運転と温水除霜運転を示す図である。 空気調和装置の蓄熱利用冷房運転と通常冷房運転を示す図である。 空気調和装置の温水蓄熱運転と暖房運転を示す図である。 空気調和装置の弁制御を示す図である。 空気調和装置のポンプダウン運転を示す図である。 空気調和装置の夏期の動作例を示すフローチャートである。 空気調和装置の冬期の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０、空気調和装置（蓄熱式空気調和装置）
１１ 熱源側ユニット
１２ 蓄熱ユニット（利用側ユニット）
１３ 室内ユニット（利用側ユニット）
１５ 圧縮機
１６ 吐出配管
１８ 熱源側熱交換器（利用側熱交換器）
２０ 吸入配管
２１ アキュムレータ
４１ 製氷弁（第１開閉弁）
４２ ＰＤ弁（第２開閉弁）
６５ 室内熱交換器（利用側熱交換器）
７０ 制御装置（制御手段）
８０ 開閉弁（ＳＶ弁）
８１ 連結配管（連結通路）

Claims (6)

1. アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機を低速運転して熱源側ユニット側に冷媒を回収するポンプダウン運転を可能にした冷凍装置において、
   前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを開閉弁を介して連結する連結経路を備えると共に、ポンプダウン運転の際に、前記開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させる制御手段を備え、前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記ポンプダウン運転時に前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする冷凍装置。
2. アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットと、蓄熱用熱交換器を有する蓄熱ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機の吐出冷媒を熱源側熱交換器、蓄熱用熱交換器の順に通した後、室内熱交換器をバイパスさせて圧縮機に戻して製氷運転若しくは温水除霜運転を可能にした空気調和装置において、
   前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを開閉弁を介して連結する連結経路を備えると共に、前記製氷運転若しくは温水除霜運転の開始前に、前記圧縮機を低速運転して前記蓄熱ユニット内の残留冷媒を前記熱源側ユニットに回収するポンプダウン運転を行い、このポンプダウン運転の際に、前記開閉弁を開けて熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させる制御手段を備え、前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記ポンプダウン運転時に前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項２に記載の空気調和装置において、
   前記残留冷媒を前記熱源側ユニット側に戻す戻り経路に、第１開閉弁と、この第１開閉弁より弁口径が小さい第２開閉弁とを並列接続し、
   前記制御手段は、前記製氷運転若しくは温水除霜運転を行っている場合、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開制御して冷媒循環量を増大し、ポンプダウン運転の場合、前記第１開閉弁を閉じて前記第２開閉弁を開けた状態に制御して熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させたことを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項２又は３に記載の空気調和装置において、
   前記制御手段は、ポンプダウン運転の間、前記開閉弁を継続して開けてポンプダウン運転終了時に前記開閉弁を閉じることを特徴とする空気調和装置。
5. アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機を低速運転して熱源側ユニット側に冷媒を回収するポンプダウン運転を可能にした冷凍装置の制御方法において、
   ポンプダウン運転の際に、前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させるとともに、前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
6. アキュムレータ、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットと、蓄熱用熱交換器を有する蓄熱ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機の吐出冷媒を熱源側熱交換器、蓄熱用熱交換器の順に通した後、室内熱交換器をバイパスさせて圧縮機に戻して製氷運転若しくは温水除霜運転を可能にした空気調和装置の制御方法において、
   前記製氷運転若しくは温水除霜運転の開始前に、前記圧縮機を低速運転して前記蓄熱ユニット内の残留冷媒を前記熱源側ユニットに回収するポンプダウン運転を行い、このポンプダウン運転の際に、前記圧縮機に接続された吐出配管と吸入配管とを連結する連結通路に設けられた開閉弁を開けて前記連結通路の一端を、前記アキュムレータと前記圧縮機との間の吸入配管における前記アキュムレータ出口近傍に連結して、前記熱源側ユニットへの冷媒戻り量を低減させるとともに、前記吐出配管内の高圧ガス冷媒により前記アキュムレータから出た冷媒のガス化を促進させたことを特徴とする空気調和装置の制御方法。

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