JP5086788B2 - ヒートポンプ式空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒回路切換弁を備え、冷凍サイクルを冷房サイクルと暖房サイクルとに切り換えできるヒートポンプ式空気調和装置に関するものである。

圧縮機、冷媒回路切換弁、室外熱交換器、室外ファン等を備えた室外ユニットと、室内熱交換器、室内電動膨張弁、室内ファン等を備えた室内ユニットとが冷媒ガス管および冷媒液管を介して接続されるヒートポンプ式空気調和装置にあっては、冷媒ガス管および冷媒液管の配管長さが益々長くなる傾向にある。特に、ビル用の空調に供されるマルチ形ヒートポンプ式空気調和装置では、その傾向が顕著であり、これに伴って冷凍サイクル内に充填される冷媒量も増大されることになる。

このようなヒートポンプ式空気調和装置おいては、室内ユニット（室内熱交換器）および冷媒ガス管中に多量の液冷媒が溜まり込んだ状態あるいは分布された状態で停止されている場合がある。この状態でヒートポンプ式空気調和装置を冷房起動すると、圧縮機の吸入作用によって室内ユニット（室内熱交換器）および冷媒ガス管中に溜まり込んでいた液冷媒が冷媒ガス管を経てそのまま室外ユニット側に戻り、いわゆる液バックを起こしてしまうことになる。この液冷媒が圧縮機まで戻ると、液圧縮を発生して圧縮機の故障、損傷等の原因となる。

そこで、上記した冷房起動時における液バックを防止するために、室内電動膨張弁の弁開度を全閉付近の開度に調整して起動ポンプダウン運転を実行し、その後、冷媒過熱度の目標値をポンプダウン運転時の圧縮機への吸入過熱度付近の値から徐々に減少させ、最終目標過熱度の値に設定するようにしたものが特許文献１により提案されている。

特開２０００−３２９４１５号公報

しかしながら、起動ポンプダウン方式による液バック防止は、室内ユニット（室内熱交換器）および冷媒ガス管中に溜まり込んでいた液冷媒を徐々に吸入側に戻し、吸入アキュームレータ内に溜め込むものであるため、多量の液冷媒が戻ることを想定して、大きな容量を持つアキュームレータを設置する必要がある。特に、冷媒配管長が長く、冷媒充填量が多くなる傾向にあるビル用のマルチ形ヒートポンプ式空気調和装置では、それに伴ってアキュームレータの大容量化が不可欠となる。

このことは、単にアキュームレータ単体の大型化、それに伴うコストアップ要因となるだけではなく、アキュームレータを収容する室外ユニットの大型化、重量増大をもたらす結果、運搬、設置に際してエレベータへの搭載や設置スペースの確保にも支障を来たすことになる等の問題を含んでいる。このため、液バックからの圧縮機の保護と、アキュームレータの小型化または削除による室外ユニットの小型コンパクト化とを同時に満たすことが可能な解決策の提供が求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷房起動時における液バックを回避することができるとともに、アキュームレータの小型化ないしは削除が可能で室外ユニットを小型コンパクト化することができるヒートポンプ式空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式空気調和装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるヒートポンプ式空気調和装置は、少なくとも圧縮機、冷媒回路切換弁、および室外熱交換器を備えた室外ユニットと、少なくとも室内熱交換器、室内電動膨張弁および室内ファンを備えた室内ユニットとを冷媒ガス管および冷媒液管を介して接続するとともに、前記圧縮機、前記冷媒回路切換弁、前記室外熱交換器、前記室内電動膨張弁、前記室内熱交換器、前記冷媒ガス管および前記冷媒液管によって冷凍サイクルを構成し、該冷凍サイクルには、その高圧液配管と前記圧縮機への吸入配管との間に、冷媒の吐出温度等に応じて開閉されるバイパス弁を介して液冷媒の一部をバイパスする液バイパス配管が設けられているヒートポンプ式空気調和装置において、冷房起動時、前記冷媒回路切換弁により前記冷凍サイクルを暖房サイクルとするとともに、前記室内電動膨張弁を開、前記室内ファンを停止の状態として起動し、規定条件が満たされたとき、前記冷凍サイクルを冷房サイクルに切り換えて冷房運転を開始する冷媒追い出し制御部を備え、該冷媒追い出し制御部は、冷房起動時における冷媒追い出し制御時に、前記バイパス弁を開閉する温度設定値を低下させることを特徴とする。

本発明によれば、冷房起動時、冷媒回路切換弁により冷凍サイクルを暖房サイクルとするとともに、室内電動膨張弁を開、室内ファンを停止の状態として起動し、規定条件が満たされたとき、冷凍サイクルを冷房サイクルに切り換えて冷房運転を開始するようにしているため、冷房起動時に室内ユニット（室内熱交換器）および冷媒ガス管中に溜まり込んでいた液冷媒を、暖房サイクルによって冷媒を循環させながら室内ユニット（室内熱交換器）および冷媒ガス管側から冷媒液管および室外ユニット側へと追い出す（押し込む）ことができる。これにより、冷房起動直後における液バックを回避し、液バックから圧縮機を保護することができる。また、冷房サイクルによる起動ポンプダウン方式に比べ、大容量のアキュームレータを必要としない分、アキュームレータの小型化ないしは削除およびアキュームレータを収容する室外ユニットのコンパクト化、ならびにそれに伴う運搬、設置の容易化、コストダウン等を実現することができる。更に、冷房起動時における冷媒追い出し制御時に、液バイパス配管に設けられているバイパス弁を開閉する温度設定値を低下させるようにしているため、暖房サイクルで起動すると通常の冷房起動時に比べて冷媒の吐出温度が上昇し易くなるが、バイパス弁を開閉する温度設定値を下げ、液冷媒の一部を吸入配管へとバイパスさせることによって、その冷却効果で冷媒の吐出温度上昇を抑制することができる。これにより、冷媒吐出温度が異常上昇することによる徒な保護装置の作動を未然に抑止することができる。

さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和装置は、上記のヒートポンプ式空気調和装置において、前記冷媒追い出し制御部は、冷媒の高低圧、吐出温度、吸入過熱度、もしくは時間等のいずれかが規定条件を満たしたとき、前記冷凍サイクルを冷房サイクルに切り換えることを特徴とする。

本発明によれば、冷房起動時の暖房サイクルによる冷媒追い出し制御時に、冷媒の高低圧、吐出温度、吸入過熱度、もしくは時間等のいずれかが規定条件を満たしたとき、冷凍サイクルを冷房サイクルに切り換えるようにしているため、あらかじめ規定されている液冷媒の追い出し（押し込み）完了の条件が満たされると、直ちに冷房サイクルに切り換えて冷房運転を開始することができる。これによって、冷房起動直後の液バックを回避しながら、冷房の立ち上がり遅れを最少化することができる。

さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和装置は、上述のいずれかのヒートポンプ式空気調和装置において、前記冷媒追い出し制御部は、少なくとも電源投入後１回目の冷房起動時または室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時に冷媒追い出し制御を実施することを特徴とする。

冷房起動時の液バックは、起動の度に常に発生するわけではなく、また、圧縮機に悪影響を及ぼすことのない軽微なものであれば、特段問題になるわけではない。さらに、液バック回避のための運転が冷房の立ち上がり遅れを来たすことは可能な限り避けなければならない。本発明によれば、少なくとも電源投入後１回目の冷房起動時または室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時に冷媒追い出し制御を実施するようにしているため、特に冷房起動時において大量液バックのリスクが想定される電源投入後１回目または暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時には、必ず液バック回避のための冷媒追い出し制御を実施することができる。これにより、液バック回避運転による冷房の立ち上がり遅れをミニマム化することができるとともに、最悪条件での信頼性向上を図ることができる。

本発明によると、冷房起動時に室内ユニットおよび冷媒ガス管中に溜まり込んでいた液冷媒を、暖房サイクルによって冷媒を循環させながら室内ユニットおよび冷媒ガス管側から冷媒液管および室外ユニット側へと追い出すことができる。このため、冷房起動直後における液バックを回避し、液バックから圧縮機を保護することができるとともに、冷房サイクルによる起動ポンプダウン方式に比べて、大容量のアキュームレータを必要としない分、アキュームレータの小型化ないしは削除およびアキュームレータを収容する室外ユニットのコンパクト化、ならびにそれに伴う運搬、設置の容易化、コストダウン等を実現することができる。また、暖房サイクルで起動すると通常の冷房起動時に比べて冷媒の吐出温度が上昇し易くなるが、バイパス弁を開閉する温度設定値を下げ、液冷媒の一部を吸入配管へとバイパスさせることによって、その冷却効果で冷媒の吐出温度上昇を抑制することができるため、冷媒吐出温度が異常上昇することによる徒な保護装置の作動を未然に抑止することができる。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ式空気調和装置の冷凍サイクル図が示されている。なお、本実施形態では、マルチ形のヒートポンプ式空気調和装置１を例に説明する。ヒートポンプ式空気調和装置１は、１台の室外ユニット２と、この室外ユニット２から導出される冷媒ガス管４および冷媒液管５と、この冷媒ガス管４と冷媒液管５との間に分岐器６を介して並列に接続される複数台の室内ユニット７Ａ，７Ｂとから構成されている。

室外ユニット２は、冷媒を圧縮するインバータ駆動の圧縮機２１と、冷媒ガス中から潤滑油を分離する油分離器２２と、冷媒の循環方向を切り換える冷媒回路切換弁（四方弁）２３と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器２４と、室外熱交換器２４と一体的に構成される過冷却コイル２５と、暖房用の室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２６と、液冷媒を貯留するレシーバ２７と、液冷媒に過冷却を与える過冷却熱交換器２８と、過冷却熱交換器２８に分流される冷媒量を制御する過冷却電動膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９と、圧縮機２１に吸入される冷媒ガス中から液分を分離し、液冷媒を貯留する比較的小型のアキュームレータ３０と、ガス側操作弁３１と、液側操作弁３２とを備え、これらが公知の如く吐出配管３３Ａ、ガス配管３３Ｂ、液配管３３Ｃ、ガス配管３３Ｄ、吸入配管３３Ｅ、および過冷却用の分岐配管３３Ｆ等の冷媒配管を介して接続され、室外側冷媒回路３４を構成している。

また、室外ユニット２には、室外熱交換器２４に外気を送風する室外ファン３５が設けられるとともに、室外ユニット２内の室外側冷媒回路３４には、室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２６とレシーバ２７との間の高圧液配管３３Ｃと、圧縮機２１への冷媒吸入配管３３Ｅとの間に、高圧液冷媒を圧縮機２１の吸入側へとバイパスする液バイパス配管３６が設けられている。この液バイパス配管３６には、圧縮機２１から吐出される冷媒の吐出温度等に応じて開閉されるバイパス弁３７と、高圧液冷媒を減圧する固定絞り３８とが設けられている。さらに、アキュームレータ３０の底部と圧縮機２１の吸入配管３３Ｅとの間には、液冷媒を微量ずつ圧縮機２１側に戻す液戻し配管３９が設けられている。

冷媒ガス管４および冷媒液管５は、室外ユニット２のガス側操作弁３１および液側操作弁３２に接続される冷媒配管であり、現場での据え付け施工時に、室外ユニット２とそれに接続される室内ユニット７Ａ，７Ｂとの間の距離に応じてその長さが決められる。冷媒ガス管４および冷媒液管５の途中には、適宜数の分岐器６が設けられ、この分岐器６を介してそれぞれ適宜台数の室内ユニット７Ａ，７Ｂが接続される。これにより、密閉された１系統の冷凍サイクル３が構成されることになる。室内ユニット７Ａ，７Ｂは、冷媒と室内空気とを熱交換させて室内の空調に供するための室内熱交換器７１と、冷房用の室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２と、室内熱交換器７１を通して室内空気を循環させる室内ファン７３とを備えており、室内側の分岐ガス配管４Ａおよび分岐液配管５Ａを介して分岐器６に接続される。

上記したマルチ形ヒートポンプ式空気調和装置１において、冷房運転は、以下により行われる。
圧縮機２１により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管３３Ａに吐出され、油分離器２２で冷媒中に含まれる潤滑油が分離された後、冷媒回路切換弁２３によりガス配管３３Ｂ側に循環され、室外熱交換器２４で室外ファン３５により送風される外気と熱交換されて凝縮液化される。この液冷媒は、過冷却コイル２５で冷却された後、室外電動膨張弁２６を通過し、レシーバ２７に一旦貯留されて循環量が調整される。レシーバ２７からの液冷媒は、液配管３３Ｃを経て過冷却熱交換器２８を通過する過程で、過冷却用分岐配管３３Ｆに一部分流され、過冷却電動膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９で断熱膨張された冷媒と熱交換されて冷却され、所定の過冷却度が付与された後、液側操作弁３２を経て室外ユニット２から冷媒液管５へと導出される。冷媒液管５に導出された液冷媒は、分岐器６により各室内ユニット７Ａ，７Ｂの分岐液配管５Ａ，５Ｂへと分流される。

分岐液配管５Ａ，５Ｂに分流された液冷媒は、各室内ユニット７Ａ，７Ｂに流入し、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２により断熱膨張され、気液二相流となって室内熱交換器７１に流入される。室内熱交換器７１では、室内ファン７３により循環される室内空気と冷媒とが熱交換され、室内空気は冷却されて室内の冷房に供される。一方、冷媒はガス化され、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂを経て分岐器６に至り、他の室内ユニット７Ａ，７Ｂからの冷媒ガスと冷媒ガス管４で合流される。冷媒ガス管４で合流された冷媒ガスは、再び室外ユニット２に戻り、ガス側操作弁３１、ガス配管３３Ｄ、冷媒回路切換弁２３を経て吸入配管３３Ｅに至り、分岐配管３３Ｆからの冷媒ガスと合流後、アキュームレータ３０に導入される。アキュームレータ３０では、冷媒ガス中に含まれている液分が分離されてガス分のみが圧縮機２１へと吸入され、この冷媒が圧縮機２１において再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって、冷房運転が行われる。

一方、暖房運転は、以下により行われる。
圧縮機２１により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管３３Ａに吐出され、油分離器２２で冷媒中に含まれる潤滑油が分離された後、冷媒回路切換弁２３によりガス配管３３Ｄ側に循環される。この冷媒は、ガス側操作弁３１、冷媒ガス管４を経て室外ユニット２から導出され、更に、分岐器６、室内側の分岐ガス配管４Ａ，４Ｂを経て室内ユニット７Ａ，７Ｂに導入される。室内ユニット７Ａ，７Ｂに導入された高温高圧の冷媒ガスは、室内熱交換器７１で室内ファン７３により循環される室内空気と熱交換され、室内空気は加熱されて室内の暖房に供される。ここで凝縮液化された液冷媒は、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２、分岐液配管５Ａ，５Ｂを経て分岐器６に至り、他の室内ユニット７Ａ，７Ｂからの冷媒と合流後、冷媒液管５を経て室外ユニット２に戻る。なお、暖房時、室内ユニット７Ａ，７Ｂでは、凝縮器として機能する室内熱交換器７１の出口における冷媒の過冷却度が一定値となるよう、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度が制御される。

室外ユニット２に戻った冷媒は、液側操作弁３２、液配管３３Ｃを経て過冷却熱交換器２８に至り、冷房時の場合と同様に過冷却が付与された後、レシーバ２７に流入して貯留され、循環量が調整される。この液冷媒は、液配管３３Ｃを介して室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２６に至り、ここで断熱膨張され、過冷却コイル２５を経て室外熱交換器２４に流入する。室外熱交換器２４では、室外ファン３５により送風される外気と冷媒とが熱交換され、冷媒は外気から吸熱して蒸発気化される。この冷媒は、室外熱交換器２４からガス配管３３Ｂ、冷媒回路切換弁２３、吸入配管３３Ｅを経て過冷却用分岐配管３３Ｆからの冷媒と合流し、アキュームレータ３０に導入される。アキュームレータ３０では、冷媒ガス中に含まれている液分が分離されてガス分のみが圧縮機２１へと吸入され、この冷媒は圧縮機２１で再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって、暖房運転が行われる。

また、上記した冷房運転および暖房運転の間、圧縮機２１から吐出される冷媒の吐出温度あるいは圧縮機２１のドーム下温度を検出し、それらの温度が設定値を超えたとき、液バイパス管３６に設けられているバイパス弁３７を開として、高圧液冷媒の一部を液バイパス管３６および固定絞り３８を介して圧縮機２１の冷媒吸入配管３３Ｅにバイパスさせるようにしている。これによって、圧縮機２１および冷媒を冷却し、冷媒吐出温度の異常上昇を抑制して保護装置が徒に作動しないようにしている。

上記構成のマルチ形ヒートポンプ式空気調和装置１において、冷房運転の起動時、室内ユニット（室内熱交換器７１）７Ａ，７Ｂ、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂおよび冷媒ガス管４中に多量の液冷媒が溜まり込みあるいは分布している可能性がある。つまり、電源投入後１回目の冷房起動時は、冷媒の溜まり込みあるいは分布状態が不明であり、また、室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時は、液冷媒が溜め込まれている可能性が高く、このまま冷房起動すると、その液冷媒が室外ユニット２、さらには圧縮機２１へと戻り、圧縮機２１が液バックした液冷媒を圧縮する要因となる。

そこで、本実施形態では、冷房起動時における液バックを回避するため、室外側の制御装置４０に、冷房起動時、冷媒回路切換弁２３により冷凍サイクル３を暖房サイクルとするとともに、室内ユニット７Ａ，７Ｂの室内電動膨張弁７２を開、室内ファン７３を停止の状態として起動し、これによって、室内ユニット７Ａ，７Ｂ（室内熱交換器７１）、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂおよび冷媒ガス管４中に溜まり込んでいる液冷媒を、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂおよび冷媒ガス管４を経て冷媒液管５および室外ユニット２側へと追い出し（押し込み）、あらかじめ規定されている条件が満たされたとき、冷凍サイクル３を冷房サイクルに切り換えて冷房運転を開始する冷媒追い出し制御部４１を設けている。

この冷媒追い出し制御部４１は、冷房起動時の暖房サイクルによる冷媒追い出し制御時に、液バイパス管３６に設けられているバイパス弁３７を開閉するための温度設定値をそれ以外の時の設定値よりも低下させ、通常運転時よりも低い温度で高圧液冷媒の一部を液バイパス管３６および固定絞り３８を経て圧縮機２１への吸入配管３３Ｅにバイパスさせることができるようにしている。具体的には、通常運転時は圧縮機２１の吐出管温度Ｔｄが設定温度Ａ以上、圧縮機２１のドーム下温度Ｔｃが設定温度Ｂ以上のいずれかを満たしたときに、バイパス弁３７がオンされるのに対して、上記冷媒追い出し制御時には、吐出管温度Ｔｄが設定温度Ｃ（＜設定温度Ａ）以上、ドーム下過熱度ＴｃＳＨが設定値Ｄ以上のすべてを満たしたときにオンされる構成とされている。なお、バイパス弁３７は、上記各設定温度ＡないしＤに対してそれぞれ或るヒステリシスを持ってオフされるようになっている。

また、冷媒追い出し制御部４１は、下記のいずれかの条件が満たされたときに、冷媒追い出し制御が終了されるようになっている。
（１）高圧圧力ＨＰが、設定圧ＥＭＰａ以上
（２）低圧圧力ＬＰが、設定圧ＦＭＰａ以上
（３）吐出管温度Ｔｄが、設定温度Ｇ以上
（４）圧縮機２１が起動後、所定時間Ｈ秒を経過以降で高圧圧力ＨＰが設定圧ＩＭＰａを検知したとき
（５）圧縮機２１が起動後、所定時間Ｊ秒を経過したとき
（６）油戻し制御実施中
（７）吸入過熱度ＳＨが、設定値Ｋ以下を所定時間Ｌ秒継続したとき（室外熱交換器２４からの液バックを想定）
（８）室外運転モードが冷房以外となったとき
（９）移設ポンプダウン制御時
ただし、上記（１）、（２）、（３）、（７）の４条件は、圧縮機２１が起動後、所定時間Ｍ秒経過以降に有効とする。

さらに、上記の冷媒追い出し制御は、冷房起動時に毎回実施する必要はなく、本実施形態では、下記条件のいずれかで本制御が実施される構成とされている。つまり、冷房起動時の液バックは、起動の度に常に発生するわけではなく、また、圧縮機２１に悪影響を及ぼすことのないような軽微なものであれば、特段問題にならない。従って、ここでは、冷媒追い出し制御部４１は下記のいずれかで本制御を実施するようにしている。
（１）電源投入後１回目の冷房起動時
（２）室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時
ただし、高低圧差が設定圧ＮＭＰａ以上で、かつ低圧圧力ＬＰが設定圧ＯＭＰａ以下の場合には、高低圧差が確保されており、冷媒ガス管４に液冷媒が分布していないため、本制御は行わないこととする。

なお、本実施形態において、上記制御のために設けられる温度センサや圧力センサ等の各種センサ類は図示省略されているものとする。また、室外側の制御装置４０と各室内ユニット７Ａ，７Ｂ間の制御信号およびセンサ検知信号の送受信は、それぞれ室内ユニット７Ａ，７Ｂに設けられている室内コントローラ７４との間で行われるものとする。

以下に、上記構成を有するマルチ形ヒートポンプ式空気調和装置１の動作を説明する。
まず、図２を参照して、停止状態から冷房起動（電源投入後１回目の冷房起動）する際の動作を説明する。
電源投入後に、冷房運転指令が出力されると、室外運転モードが停止から冷房モードとなり、起動前ポンプダウン制御フラグ、冷媒追い出し制御フラグ、および冷房起動制御フラグがオンされるとともに、冷媒回路切換弁（四方弁）２３がオンされて冷凍サイクル３が暖房サイクルに切り換えられる。同時に、圧縮機２１がオンされて規定のポンプダウン周波数（Ｆｋ）で回転されるとともに、室外ファン３５が定格回転数で回転、室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２６が全開、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２が強制指令開度、室内ファン７３が停止、バイパス弁３７を開閉する温度設定値が規定値に低下される等によりそれぞれが動作される。

これによって、冷房起動時の冷媒追い出し制御が開始される。本制御時、冷凍サイクル３が暖房サイクルとされるため、圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒ガスは、冷媒回路切換弁２３によってガス配管３３Ｄ側に循環され、室内ユニット７Ａ，７Ｂへと繋がる冷媒ガス管４、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂを経て室内ユニット７Ａ，７Ｂの室内熱交換器７１へと導入されることになる。この際、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２が開とされているため、冷媒ガス管４、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂおよび室内ユニット７Ａ，７Ｂ（室内熱交換器７１）内に溜まり込んでいた液冷媒は、高圧冷媒ガスによって室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２を通過し、分岐液配管５Ａ，５Ｂ、冷媒液管５を経て室外ユニット２側へと追い出される。

そして、上記した冷媒の追い出し制御の終了条件が満たされると、冷媒追い出し制御が終了され、冷媒追い出し制御フラグがオフされるとともに、冷媒回路切換弁（四方弁）２３がオフされて冷凍サイクル３が冷房サイクルに切り換えられる。同時に、室内ファン７３がリモコン設定のファン速度とされるとともに、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度が強制開度指令とされて、引き続き所定の冷房起動ポンプダウン運転が実行される。その後、冷房起動ポンプダウン運転の終了条件が満たされると、通常の冷房起動制御へと移行され、冷房運転が開始されることになる。

次に、図３を参照して、室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後、最初に冷房起動する際の動作を説明する。
室外運転モードが暖房から冷房に切り換ると、同時に室内運転モードも暖房から冷房へと切り換る。この際、圧縮機２１は停止、室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２６は全閉、室外ファン３５は停止、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２は全閉とされる。一方、冷媒回路切換弁（四方弁）２３はオンのままで冷凍サイクル３を暖房サイクルに維持するとともに、室内ファン７３はリモコン設定のファン速度を維持する。

そして、冷房運転指令が出力されると、圧縮機２１がオンされて規定のポンプダウン周波数（Ｆｋ）で回転されるとともに、室外ファン３５が定格回転数で回転、室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２６が全開、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）７２が強制指令開度、室内ファン７３が停止、バイパス弁３７を開閉する温度設定値が規定値に低下される等によりそれぞれが動作される。以下、上記と同様に、冷媒の追い出し制御、冷房起動ポンプダウン運転が順次実施された後、通常の冷房起動制御へと移行され、冷房運転が開始されることになる。

しかして、本実施形態によると、以下の効果を奏する。
冷房起動時、室内ユニット（室内熱交換器７１）７Ａ，７Ｂ、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂおよび冷媒ガス管４内に溜まり込んでいた液冷媒を、暖房サイクルによって高圧の冷媒を循環させながら室内ユニット（室内熱交換器７１）７Ａ，７Ｂ、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂおよび冷媒ガス管４側から冷媒液管５および室外ユニット２側へと追い出す（押し込む）ことができる。このため、冷房起動直後に圧縮機２１の吸入作用によって、室内ユニット７Ａ，７Ｂおよび冷媒ガス管４内に溜まり込んでいた液冷媒が、液状のままで室外ユニット２の圧縮機２１へと戻る、いわゆる液バック現象を回避し、液バックから圧縮機２１を保護することができる。

また、冷房起動時に冷房起動ポンプダウン運転によって、室内ユニット７Ａ，７Ｂおよび冷媒ガス管４内に溜まり込んでいた液冷媒を室外ユニット２側に吸引してアキュームレータ３０内に溜め込む方式ではないため、大容量のアキュームレータ３０を必要としない分、アキュームレータ３０を小型化ないしは削除することができる。これにより、アキュームレータ３０を収容する室外ユニット２の小型コンパクト化、ならびにそれに伴っての運搬性、据え付け性の向上とコストダウンとを実現することができる。

また、冷房起動時の冷媒追い出し制御時に、液バイパス配管３６に設けられているバイパス弁３７を開閉するための温度設定値を下げるようにしている。このため、暖房サイクルで起動すると通常の冷房起動時に比べて冷媒の吐出温度が上昇し易くなるが、バイパス弁３７の温度設定値を下げ、液冷媒の一部を吸入配管３３Ｅにバイパスすることにより圧縮機２１および圧縮冷媒を冷却し、冷媒の吐出温度上昇を抑制することができる。これによって、冷媒吐出温度が異常上昇することによる徒な保護装置の作動を未然に抑止することができる。

また、上記の冷媒追い出し制御時、上記した終了条件、すなわち冷媒の高低圧、吐出温度、吸入過熱度、もしくは時間等のいずれかが規定されている条件を満たしたとき、冷凍サイクルを冷房サイクルに切り換えるようにしているため、あらかじめ規定されている冷媒の追い出し（押し込み）完了の条件が満たされると、直ちに冷房サイクルに切り換えて冷房運転を開始することができる。このため、冷房起動直後における液バックを回避しながら、冷房の立ち上がり遅れを最少化することができる。

さらに、冷媒追い出し制御を液バックのリスクが高い、電源投入後１回目の冷房起動時または室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時に実施するようにしているため、冷房起動時において大量の液バックのリスクが想定される電源投入後１回目または暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時には、必ず液バック回避のための冷媒追い出し制御を実施することができる。これにより、液バック回避運転による冷房の立ち上がり遅れをミニマム化することができるとともに、最悪条件での信頼性向上を図ることができる。

また、冷媒追い出し制御を実施後、引き続き冷房起動ポンプダウン運転を行うようにしているため、冷媒ガス管４等から確実に液冷媒を抜くことができ、冷房起動時の液バックを完全に解消し、圧縮機保護の信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、マルチ形のヒートポンプ式空気調和装置１を例に説明したが、必ずしもマルチ形である必要はなく、室内ユニットが１台のシングル形のヒートポンプ式空気調和装置にも適用できることはもちろんである。また、室外ユニット２が１台の例について説明したが、これに限らず、室外ユニット２が複数台並設される室外マルチタイプのヒートポンプ式空気調和装置であってもよい。さらに、室外ユニット２については、圧縮機２１あるいは室外熱交換器２４および室外ファン３５がそれぞれ複数台並設されるものでもよい。

また、上記実施形態では、冷房起動時に冷媒追い出し制御を実施後、さらに冷房起動ポンプダウン運転を実施して確実に冷媒ガス管４から液冷媒を抜くようにしているが、冷媒追い出し制御を実施したときは、冷房起動ポンプダウン運転を行わず、冷房起動ポンプダウン運転は、冷媒追い出し制御を行わないで冷房起動する場合だけ実施するように構成することも可能である。また、電源投入後１回目の冷房起動時および室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時以外にも必要に応じて上記の冷媒追い出し制御を実施してもよい。

本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式空気調和装置の冷凍サイクル図である。 図１に示すヒートポンプ式空気調和装置の冷房起動時における冷媒追い出し制御のシーケンス図（停止→冷房）である。 図１に示すヒートポンプ式空気調和装置の冷房起動時における冷媒追い出し制御のシーケンス図（暖房→冷房）である。

１ ヒートポンプ式空気調和装置
２ 室外ユニット
３ 冷凍サイクル
４ 冷媒ガス管
５ 冷媒液管
７Ａ，７Ｂ 室内ユニット
２１ 圧縮機
２３ 冷媒回路切換弁（四方弁）
２４ 室外熱交換器
３３Ｃ 液配管
３３Ｅ 吸入配管
３６ 液バイパス配管
３７ バイパス弁
４１ 冷媒追い出し制御部
７１ 室内熱交換器
７２ 室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）
７３ 室内ファン

Claims (3)

1. 少なくとも圧縮機、冷媒回路切換弁、および室外熱交換器を備えた室外ユニットと、少なくとも室内熱交換器、室内電動膨張弁および室内ファンを備えた室内ユニットとを冷媒ガス管および冷媒液管を介して接続するとともに、
   前記圧縮機、前記冷媒回路切換弁、前記室外熱交換器、前記室内電動膨張弁、前記室内熱交換器、前記冷媒ガス管および前記冷媒液管によって冷凍サイクルを構成し、
   該冷凍サイクルには、その高圧液配管と前記圧縮機への吸入配管との間に、冷媒の吐出温度等に応じて開閉されるバイパス弁を介して液冷媒の一部をバイパスする液バイパス配管が設けられているヒートポンプ式空気調和装置において、
   冷房起動時、前記冷媒回路切換弁により前記冷凍サイクルを暖房サイクルとするとともに、前記室内電動膨張弁を開、前記室内ファンを停止の状態として起動し、規定条件が満たされたとき、前記冷凍サイクルを冷房サイクルに切り換えて冷房運転を開始する冷媒追い出し制御部を備え、
   該冷媒追い出し制御部は、冷房起動時における冷媒追い出し制御時に、前記バイパス弁を開閉する温度設定値を低下させることを特徴とするヒートポンプ式空気調和装置。
2. 前記冷媒追い出し制御部は、冷媒の高低圧、吐出温度、吸入過熱度、もしくは時間等のいずれかが規定条件を満たしたとき、前記冷凍サイクルを冷房サイクルに切り換えることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式空気調和装置。
3. 前記冷媒追い出し制御部は、少なくとも電源投入後１回目の冷房起動時または室外運転モードが暖房から冷房に切り換った後の１回目の冷房起動時に冷媒追い出し制御を実施することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式空気調和装置。

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