JP5218245B2 - 熱源ユニット - Google Patents

Description

本発明は、利用側熱交換器を備える利用ユニットに接続される空気調和機の熱源ユニットに関する。

空気調和機において一方が凝縮器、他方が蒸発器として機能する２つの熱交換器を接続する配管（液冷媒連絡配管）には、凝縮器で凝縮された高圧の液冷媒が流れている。空気調和機の運転を停止すると、空気調和機内での冷媒循環が停止するので、前記液冷媒連絡配管内に液冷媒が封入される。このとき、封入された前記液冷媒の温度は、当該液冷媒連絡配管の熱伝導によって、外気温と等しくなるまで徐々に上昇する。この温度上昇にともない、前記液冷媒連絡配管内で前記液冷媒は膨張するので、当該液冷媒連絡配管内の当該液冷媒の圧力が上昇する。

前記液冷媒連絡配管の耐圧値は、前記の圧力上昇を見越して設計されているが、例えば既設の冷媒配管を流用して熱源ユニットを更新する場合には、当該液冷媒連絡配管の敷設時の設計耐圧値の上限に近い圧力が当該液冷媒連絡配管に加わることがある（熱源ユニットの更新方法については例えば特許文献１を参照）。熱源ユニットを更新する場合、例えばＨＣＦＣ系冷媒であるＲ２２からＨＦＣ系冷媒であるＲ４１０Ａへの変更というように作動冷媒の変更を伴うことがあり、当該作動冷媒の凝縮圧力が高くなるためである。

特開２００６−３０８２２２号公報

しかしながら、当初の設計耐圧値の上限に近い圧力が前記液冷媒連絡配管に加わることは好ましいことではないので、これを回避することが望ましい。本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、前記液冷媒連絡配管に加わる圧力を、当該配管の敷設時の想定範囲内に納めることを目的とする。

本発明に係る空気調和機の熱源ユニットは、利用側熱交換器を備える利用ユニットに、前記利用側熱交換器の一端側に接続され液冷媒が流れる液冷媒連絡配管と、前記利用側熱交換器の他端側に接続されガス冷媒が流れるガス冷媒連絡配管との少なくとも２本の配管を介して接続される空気調和機の熱源ユニットであって、
圧縮機と、
圧縮機の運転を制御する制御部と、
熱源側熱交換器と、
前記熱源側熱交換器と前記液冷媒連絡配管とを接続する熱源ユニット内液冷媒配管と、
前記圧縮機の吸入側配管または吐出側配管と前記ガス冷媒連絡配管とを接続する熱源ユニット内ガス冷媒配管と、
前記熱源ユニット内液冷媒配管と前記吸入側配管とを接続するバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、前記制御部が前記圧縮機を運転状態から停止状態に移行させる場合に、前記熱源ユニット内液冷媒配管の内部の液冷媒の圧力が予め定められた基準圧力値を超えたときには、当該液冷媒を前記吸入側配管へと導く第１液冷媒逃がし機構と、
冷媒を貯留する冷媒調整器と、前記熱源ユニット内液冷媒配管から分岐され、前記冷媒調整器に接続される液冷媒分岐配管と、前記冷媒調整器と前記吸入側配管とに接続される配管である吸入側接続配管とを有して構成される第２液冷媒逃がし機構と、
前記液冷媒分岐配管に設けられた第１の開閉機構と、
前記吸入側接続配管に設けられた第２の開閉機構とを備え、
前記制御部は、
前記第１および第２の開閉機構の開閉をさらに制御し、
前記圧縮機を運転状態から停止状態に移行させる場合に、
前記第２の開閉機構を開状態、かつ前記第１の開閉機構を閉状態とする第１制御と、
前記第１制御に続いて、前記第１の開閉機構を開状態、かつ前記第２の開閉機構を閉状態とする第２制御とを行うものである。

この構成によれば、前記圧縮機を運転状態から停止状態に移行させる際、すなわち空気調和を停止させる際に、前記液冷媒連絡配管内に封入された前記液冷媒が昇温によって膨張し、その圧力が前記基準圧力値を超えた場合には、当該液冷媒が前記吸入側配管へと導かれる。したがって、前記基準圧力値を前記液冷媒連絡配管の敷設時の想定範囲の上限値以下に設定すれば、空気調和の停止後に前記液冷媒連絡配管内部の液冷媒が熱膨張することで増加する前記液冷媒連絡配管に加わる圧力を、前記液冷媒連絡配管の敷設時の想定範囲内に押さえることができる。

また、この構成によれば、前記液冷媒連絡配管内に封入された前記液冷媒が昇温によって膨張した場合に、当該液冷媒は前記冷媒調整器に導かれる。低圧ガス冷媒が通過する前記吸入側配管に前記吸入側接続配管が接続されているため、前記冷媒調整器内部の圧力は、高圧ガス冷媒が吐出される前記吐出側配管内部の圧力と原理上は等しい前記液冷媒連絡配管内部の圧力よりも低くなり、当該液冷媒連絡配管内部の圧力と当該冷媒調整器内部の圧力との圧力差によって、当該液冷媒連絡配管内に封入されている液冷媒が、当該液冷媒連絡配管と連通する前記熱源ユニット内液冷媒配管から前記液冷媒分岐配管で接続される前記冷媒調整器へと吸引されるからである。そのため、前記圧力調整弁の作動頻度を低下させて、前記液冷媒が前記吸入側配管に導かれることが抑制できる。したがって、空気調和機の再開時に前記圧縮機が液圧縮状態となる可能性を低くすることができる。

また、この構成によれば、前記制御部は、前記圧縮機を運転状態から停止状態に移行させる場合に、前記第１制御と前記第２制御とを行うので、第１制御において前記冷媒調整器内部の減圧度が高められた後に、第２制御において、前記液冷媒連絡配管内に封入されている前記液冷媒が前記冷媒調整器内に導かれる。したがって、冷凍サイクルの実行中に前記液冷媒が前記冷媒調整器へと逃げることで当該冷凍サイクルの効率が低下することが防止され、しかも、前記液冷媒連絡配管内に封入された昇温によって膨張する可能性がある前記液冷媒を、圧縮機を停止させる際に、事前に前記冷媒調整器へと確実に逃がすことができる。

上記構成において、前記第１液冷媒逃がし機構として前記基準圧力値を超える圧力で開状態となる圧力調整弁を用いることができる。これにより、前記第１液冷媒逃がし機構を低コストかつ簡便に配設することができる。

上記構成において、冷媒を貯留する冷媒調整器と、前記熱源ユニット内液冷媒配管から分岐され、前記冷媒調整器に接続される液冷媒分岐配管と、前記冷媒調整器と前記吸入側配管とに接続される配管である吸入側接続配管と、を有して構成される第２液冷媒逃がし機構をさらに備えることが好ましい。

上記構成において、前記吐出側配管から分岐され前記冷媒調整器に接続される配管である吐出側分岐配管と、前記冷媒調整器と前記吸入側配管とに接続される第２の配管である液冷媒戻し配管と、前記液冷媒戻し配管に設けられた開度調節可能な電動弁と、をさらに備え、前記制御部は、前記圧縮機を運転状態としている場合に、前記電動弁の開度を調節して前記冷媒調整器内に貯留された前記冷媒の前記吸入側配管への還流量を調節するようにしてもよい。

この構成によれば、前記空気調和機の運転再開時に、冷媒調整器内に貯留された前記液冷媒を、前記圧縮機を液圧縮状態とすることなく必要量だけ冷媒回路内に戻すことができる。

上記構成において、外気温を測定する外気温測定部をさらに備え、前記制御部は、外気温の増加に応じて、前記第１制御の継続時間を延長し、外気温の減少に応じて、前記第１制御の継続時間を短縮することが好ましい。

この構成によれば、前記制御部は、外気温の増加に応じて前記第１制御の継続時間を延長し、外気温の減少に応じて前記第１制御の継続時間を短縮するので、第１制御の継続時間を、前記液冷媒連絡配管内に封入された液冷媒の体積に応じた値にすることができる。

上記構成において、外気温を測定する外気温測定部に換えて、前記熱源ユニット内液冷媒配管内部の圧力を測定する圧力測定部を設け、前記制御部は、前記熱源ユニット内液冷媒配管内部の圧力の増加に応じて前記第１制御の継続時間を延長し、前記熱源ユニット内液冷媒配管内部の圧力の減少に応じて前記第１制御の継続時間を短縮するようにしても、第１制御の継続時間を、前記液冷媒連絡配管内に封入された液冷媒の体積に応じた値にすることができる。

上記構成において、前記液冷媒連絡配管の配管長をユーザが入力する入力部をさらに備え、前記制御部は、前記配管長が長くなるほど前記第１制御の継続時間を長くすることが望ましい。この構成によれば、前記液冷媒連絡配管内に封入されている前記液冷媒を前記冷媒調整器へと逃がす量を最適化することができる。前記配管長が長くなるほど、前記液冷媒連絡配管内に封入される液冷媒の量が増加するところ、前記配管長が長くなるほど前記第１制御の継続時間を長くすることで前記冷媒調整器の減圧度が高くなり、回収される前記液冷媒量が増加するからである。

本発明に係る空気調和機の熱源ユニットによれば、空気調和を停止させる際に、前記液冷媒連絡配管内に封入された前記液冷媒が昇温によって膨張し、その圧力が前記基準圧力値を超えた場合には、当該液冷媒が当該液冷媒連絡配管から逃がされる。そのため、前記基準圧力値を適切な値とすることで、前記液冷媒連絡配管の設計耐圧値に左右されずに、熱源ユニットを導入することができる。

本発明の一実施形態に係る熱源ユニットを示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る熱源ユニットの制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。 第１制御および第２制御の詳細を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る第１制御および第２制御の詳細を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る熱源ユニットを示す概略構成図である。 図５に示す熱源ユニットの制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る熱源ユニットの制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。 図７に示す熱源ユニットにおける第１制御および第２制御の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る空気調和機の熱源ユニットについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る熱源ユニット１の概略構成図である。図２は、本発明の一実施形態に係る熱源ユニットの制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。

本実施形態に係る熱源ユニット１は、例えば、既設の冷媒回路を構成する冷媒配管を既設冷媒配管として流用しつつ、前記既設の冷媒回路の熱源ユニットを更新するためのいわゆる更新用熱源ユニットである。ここで、熱源ユニット１に更新する前の作動冷媒は例えばＨＣＦＣ系冷媒であるＲ２２であり、熱源ユニット１に更新後の作動冷媒は、本実施形態ではＨＦＣ系冷媒であるＲ４１０Ａである。更新後の作動冷媒は、オゾン破壊係数の低い冷媒としなければならないからである。

熱源ユニット１は、利用側熱交換器を備える図略の利用ユニットに、前記利用側熱交換器の一端側に接続され液冷媒が流れる液冷媒連絡配管２と、前記利用側熱交換器の他端側に接続されガス冷媒が流れるガス冷媒連絡配管３とを介して接続される。

図１に示すように、熱源ユニット１は、圧縮機１００、熱源側熱交換器２００、第１電動弁２２０、熱源ユニット内液冷媒配管２０、熱源ユニット内ガス冷媒配管３０、過冷却冷媒配管４０、バイパス配管５０、圧力調整弁５１（第１液冷媒逃がし機構）、第２液冷媒逃がし機構６０、液冷媒戻し機構７０、混合器８０、およびコントローラ１０を備える。

圧縮機１００は、例えば、駆動周波数の変更によりその容量を調整可能に駆動されるインバータ制御方式のスクロール圧縮機である。圧縮機１００は、低圧のガス冷媒を臨界圧力以上になるまで圧縮する。

コントローラ１０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなり、図２に示すように制御部１１、記憶部１２、および計時部１３を具備するように機能する。制御部１１は、後述の各センサの測定値に基づいて、圧縮機１００の駆動周波数や、後述の各電磁弁の開閉および後述の各電動弁の開度等を制御することで、熱源ユニット１が接続された冷媒回路における冷凍サイクルを制御する。記憶部１２は、熱源ユニット１の制御プログラム等を予め記憶するとともに、前記各センサが測定した測定値等を適宜記憶する。計時部１３は、一定周期でクロック信号を発生させるクロック発信器を備え、このクロック信号を制御部１１に出力する。

再び図１を参照して、圧縮機１００には、圧縮後の高圧ガス冷媒を吐出する吐出側に吐出側配管１１０が、蒸発器で蒸発後の低圧ガス冷媒を吸入する吸入側に吸入側配管１２０が、それぞれ接続されている。吐出側配管１１０は、一端が圧縮機１００の吐出側に接続され、他端が四路切換弁２３０の第１のポートに接続されている。吸入側配管１２０は、一端が四路切換弁２３０の第２のポートに接続され、後述する四路切換弁８３の第１のポートと第２のポートとを介して、他端が圧縮機１００の吸入側に接続されている。

四路切換弁２３０は、その第３のポートが熱源ユニット内ガス冷媒配管３０と接続され、その第４のポートが熱源側熱交換器２００と配管接続されている。四路切換弁２３０は、第１のポートと第４のポートが連通し、かつ、第２のポートと第３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３のポートが連通し、かつ、第２のポートと第４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。四路切換弁２３０の切換動作によって、前記冷媒回路における冷媒の循環方向が反転する。

圧縮機１００の吐出側配管１１０には、吐出温度センサ１１１および吐出圧力センサ１１２が設けられている。吐出温度センサ１１１は、圧縮機１００による圧縮後の高圧ガス冷媒の温度を検出する。吐出圧力センサ１１２は、圧縮機１００による圧縮後の高圧ガス冷媒の圧力を検出する。

圧縮機１００の吸入側配管１２０には、吸入温度センサ１２１および吸入圧力センサ１２２が設けられている。吸入温度センサ１２１は、圧縮機１００に吸入される低圧ガス冷媒の温度を検出する。吸入圧力センサ１２２は、圧縮機１００に吸入される低圧ガス冷媒の圧力を検出する。

熱源側熱交換器２００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である。熱源側熱交換器２００の中間パスには、熱源側熱交換器温度センサ２２が設けられている。熱源ユニット１は、熱源側熱交換器２００に向けて外気を吹き付けるファン２１０を備える。熱源側熱交換器２００に吹き付けられた前記外気と熱源側熱交換器２００を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。ファン２１０は、ファンモータ２１０１によって回転駆動される。ファン２１０によって発生する気流の下流となる位置には、外気温を測定するための外気温センサ２１１（外気温測定部）が設けられている。

第１電動弁２２０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０に設けられた開度調節自在な電動弁である。第１電動弁２２０は、熱源側熱交換器２００が凝縮器として機能する場合（四路切換弁２３０が図１に実線で示す状態）は、圧縮機１００から吐出され熱源側熱交換器２００に流入する高圧ガス冷媒の流量を調節し、熱源側熱交換器２００が蒸発器として機能する場合（四路切換弁２３０が図１に破線で示す状態）は、前記利用側熱交換器で凝縮後の高圧の液冷媒を絞り膨張させ、熱源側熱交換器２００へと流入させる。熱源側熱交換器温度センサ２２の検知温度に基づいて、熱源側熱交換器２００における冷媒の飽和圧力が換算され、当該飽和圧力が所定の圧力となるように、制御部１１は、第１電動弁２２０の開度、圧縮機１００の駆動周波数、およびファンモータ２１０１の回転数を決定する。

熱源ユニット内液冷媒配管２０は、熱源側熱交換器２００と液冷媒連絡配管２とを接続する冷媒配管である。熱源ユニット内液冷媒配管２０の液冷媒連絡配管２と接続される側の接続口には、閉鎖弁２１が設けられている。熱源ユニット内液冷媒配管２０の第１電動弁２２０と閉鎖弁２１との間に位置する部位には、過冷却熱交換器４２が設けられている。過冷却熱交換器４２は、例えばプレート式熱交換器であり、後述の過冷却冷媒配管４０を流れる冷媒と熱源ユニット内液冷媒配管２０を流れる液冷媒とを熱交換させる。

熱源ユニット内ガス冷媒配管３０は、ガス冷媒連絡配管３を、四路切換弁２３０を介して吸入側配管１２０または吐出側配管１１０と接続する冷媒配管である。熱源ユニット内ガス冷媒配管３０のガス冷媒連絡配管３と接続される側の接続口には、閉鎖弁３１が設けられている。閉鎖弁２１および閉鎖弁３１は、熱源ユニット１を現地に搬入し、前記既設の冷媒回路に熱源ユニット１を接続するまでは、熱源ユニット１内部の冷媒が漏れ出さないよう閉鎖されている。

過冷却冷媒配管４０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０の第１電動弁２２０と閉鎖弁２１との間に位置する部位から分岐され、過冷却熱交換器４２を通過して吸入側配管１２０へと接続される冷媒配管である。過冷却冷媒配管４０は、過冷却冷媒配管４０内を流れる冷媒の流向において、過冷却熱交換器４２の上流となる位置に第２電動弁４１を備える。第２電動弁４１は、熱源ユニット内液冷媒配管２０から分岐された液冷媒を絞り膨張させる。当該絞り膨張により温度が低下した前記液冷媒は、過冷却熱交換器４２へと流入する。熱源ユニット内液冷媒配管２０を流れる液冷媒は、過冷却冷媒配管４０を流れる液冷媒と過冷却熱交換器４２で熱交換することで冷却され、過冷却状態となる。熱源ユニット内液冷媒配管２０を流れる液冷媒を過冷却状態とすることで、冷凍サイクルの効率が向上する。

混合器８０は、本実施形態において、吸入側配管１２０から分岐された導入配管８１と、導入配管８１が分岐された位置よりも下流側の位置で吸入側配管１２０から分岐された導出配管８２とによって、吸入側配管１２０に接続されている。すなわち、混合器８０は、吸入側配管１２０の一部をバイパスするように設けられ、吸入側配管１２０を流れる低圧のガス状態の冷媒が内部を通過する。

混合器８０は、前記冷媒回路に残留する更新前の作動冷媒（Ｒ２２）および更新前の冷凍機油（以下、残留冷凍機油）に含まれる酸成分を、酸捕捉剤と混合して無害化するために設けられている。空気調和機の熱源ユニットの更新工事において流用される既設冷媒配管内には、更新前の空気調和機の運転中に作動冷媒や冷凍機油の劣化等により発生した酸成分や、更新工事の作業中に外部からの侵入した水分に由来する酸成分が、更新前の空気調和機において使用された冷凍機油に混入した状態で残留している。このような酸成分は、更新後の空気調和機において、更新後に冷媒回路内に封入された作動冷媒や冷凍機油を劣化させ、冷凍サイクルの効率の低下や圧縮機１００等の空気調和機を構成する機器の劣化をもたらす。したがって、熱源ユニット１への更新後に通常の空調運転に先だって行われる試運転の際に、当該酸成分を無害化する必要がある。

導入配管８１は、その一端が、吸入側配管１２０に設けられた四路切換弁８３の第３のポートと接続されることで、吸入側配管１２０から分岐されている。導入配管８１の他端側は、混合器８０上部から混合器８０内に挿入されている。混合器８０に挿入される導入配管８１の端部は、混合器８０の上部空間に位置する。吸入側配管１２０から導入配管８１を通じて混合器８０内に導入される作動冷媒は、混合器８０の頂部近傍から導入されることになる。

導出配管８２は、導入配管８１と同様に、その一端が混合器８０上部から混合器８０内に挿入され、混合器８０に挿入される導入配管８１の端部は、混合器８０の頂部近傍まで延びている。混合器８０から導出配管８２を通じて吸入側配管１２０に戻される作動冷媒は、混合器８０の上部空間から導出されることになる。導出配管８２には、混合器８０から導出された作動冷媒が混合器８０へ逆流することを防止するために、逆止弁８２１が設けられている。

四路切換弁８３は、その第１のポートと第２のポートとが吸入側配管１２０に接続されて、吸入側配管１２０に設けられている。四路切換弁８３の第３のポートは、導入配管８１と接続されている。四路切換弁８３は、第１のポートと第２のポートが連通し、かつ、第３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３のポートが連通し、かつ、第２のポートと第４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。四路切換弁８３は、熱源ユニット１への更新後に通常の空調運転に先だって行われる試運転時のみ、図１に破線で示す状態とされ、このとき吸入側配管１２０を流れる低圧のガス状態の冷媒は、吸入側配管１２０の一部をバイパスして、混合器８０へと導かれる。一方、通常の空調運転には、四路切換弁８３は、図１に実線で示す状態とされ、このとき吸入側配管１２０を流れる低圧のガス状態の冷媒は、混合器８０へとバイパスされることなく圧縮機１００の吸入部へと導かれる。

なお、四路切換弁８３の第４のポートは、吸入側配管１２０と配管接続されている。四路切換弁８３の第４のポートは、封止することも可能であるが、その場合、四路切換弁８３内部の図略のスライド弁に液冷媒が溜まり、当該液冷媒が導入配管８１へ溢れ出て混合器８０へ到達し、混合器８０内の冷凍機油を希釈するおそれがある。四路切換弁８３の第４のポートを吸入側配管１２０と配管接続することで、そのような事態を防止できる。

四路切換弁８３の４つのポートは、全て低圧のガス冷媒が流れる配管へと接続されている。第１のポートは高圧ガス冷媒吐出される吐出側配管１１０と接続され、残りの３つのポートの内の２つは必ず低圧ガス冷媒が流れる配管と接続される四路切換弁２３０とは異なり、四路切換弁８３は、切り換え対象となる配管の、高圧側のガス冷媒の圧力と低圧側のガス冷媒の圧力との差圧を利用した前記スライド弁の駆動を行うことができない。したがって、四路切換弁８３の前記スライド弁を駆動して、四路切換弁８３による切り換え動作を可能とするためには、当該スライド弁の駆動を担う四路切換弁８３のパイロット部に、高圧ガス冷媒を導入する必要がある。

そのため、圧縮機１００が吐出する吐出高圧ガス冷媒を吐出側配管１１０から吸入側配管１２０へとバイパスさせるホットガスバイパス配管８５から、高圧パイロット配管８３１をさらに分岐させて前記パイロット部に接続することで、高圧ガス冷媒を前記パイロット部に導入している。ホットガスバイパス配管８５は、高圧パイロット配管８３１が分岐される分岐部の上流に、電磁弁８５１を備える。電磁弁８５１が開放されることで、高圧ガス冷媒が前記パイロット部に導入される。なお、ホットガスバイパス配管８５の吸入側配管１２０への接続部８５３は、冷媒の循環にともなう騒音を低減するために、複数本の配管（本実施形態では３本）に分岐されて接続されている。

前記パイロット部にはさらに、低圧パイロット配管８３２が接続されている。低圧パイロット配管８３２は、前記パイロット部と吸入側配管１２０を接続する配管である。高圧パイロット配管８３１から導入される高圧ガス冷媒と、低圧パイロット配管８３２から導入される低圧ガス冷媒との差圧によって、四路切換弁８３の前記スライド弁を駆動することが可能となる。なお、当該差圧を効率よく確保するため、ホットガスバイパス配管８５は、高圧パイロット配管８３１が分岐される分岐部の下流に、キャピラリチューブ８５２を備える。キャピラリチューブ８５２によって接続部８５３へと流れる冷媒には圧損が生じるため、ホットガスバイパス配管８５内を流れる冷媒は、効率よく低圧パイロット配管８３２へと導かれる。また、図１に示すように、本実施形態において、ホットガスバイパス配管８５の吸入側配管１２０への接続部を、ホットガスバイパス配管８５の吸入側配管１２０への接続部８５３よりも下流側に設けているのも、前記差圧を効率よく確保するためである。

混合器８０には、その内部に溜まった冷凍機油を吸入側配管１２０に戻すための油導出配管８８が接続されている。油導出配管８８は、一端が混合器８０の底部に接続され、他端は吸入側配管１２０に合流している。そのため、混合器８０の下部に貯留された冷凍機油は、油導出配管８８を通じて吸入側配管１２０に戻されることになる。油導出配管８８には、混合器８０内に溜まった冷凍機油を吸入側配管１２０に戻す流れを遮断することが可能な電磁弁８８１が設けられている。

酸成分の無害化工程について以下に説明する。圧縮機１００には、熱源ユニット１を設置場所に運搬する前から、冷凍機油としてのエーテル油又はエステル油が所定量だけ封入されている。当該冷凍機油には、前記の酸成分を無害化する酸捕捉剤が添加されている。試運転時に、更新後の作動冷媒（Ｒ４１０Ａ）は、酸成分を含む残留冷凍機油を冷媒配管の内壁面から剥ぎ取りながら前記冷媒回路を循環し、酸成分を含む残留冷凍機油とともに混合器８０内に導入される。このとき、圧縮機１００に封入された酸捕捉剤を含む冷凍機油も、混合器８０内に導入される。混合器８０内に導入される低圧ガス状態の前記作動冷媒は、混合器１９１内において、酸成分を含む残留冷凍機油および酸捕捉剤を含む冷凍機油と気液分離されて、導出配管８２を通じて吸入側配管１２０に戻される。

一方、酸成分を含む残留冷凍機油と酸捕捉剤を含む冷凍機油とは、混合器８０の下部に溜まることになる。そのため、当該酸成分と当該酸捕捉剤とが混合され、当該酸成分は無害化される。この無害化の後、電磁弁８８１が開放されて、混合器８０内の冷凍機油は冷媒回路へと戻され、不要となった混合器８０は、熱源ユニット１から取り外される。

前記の酸成分の無害化工程において、四路切換弁８３を切り換えて混合器８０に低圧ガス冷媒を導く構成とすることで、以下の理由によりコストダウンが可能となる。四路切換弁８３ではなく吸入側配管１２０に設けた分岐部から導入配管８１を分岐する場合、この分岐部近傍かつ下流側となる吸入側配管１２０の部位と導入配管８１の部位とに、それぞれ大流量に対応した電磁弁が必要となる（例えば特許文献１参照。特許文献１の図２に図示された導入管側開閉弁１９２ａおよび吸入管側開閉弁１３０ａに相当）。この構成の場合、大流量に対応した電磁弁を２つ必要とするため、高コストとなる。一方、本実施形態では四路切換弁８３を１つ必要とするのみなので、コストダウンが可能となるのである。

バイパス配管５０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０から分岐され（本実施形態では過冷却熱交換器４２と第１電動弁２２０との間）、過冷却冷媒配管４０の過冷却熱交換器４２と第２電動弁４１との間に位置する部位に接続される冷媒配管である。本実施形態では、バイパス配管５０の熱源ユニット内液冷媒配管２０からの分岐部は、過冷却冷媒配管４０と共通とされている。過冷却冷媒配管４０は吸入側配管１２０へと接続されているので、バイパス配管５０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０内部の液冷媒を吸入側配管１２０へバイパスさせる配管となる。本実施形態では、バイパス配管５０の終端を、吸入側配管１２０ではなく、過冷却冷媒配管４０の過冷却熱交換器４２と第２電動弁４１との間となる位置に接続することで、過冷却熱交換器４２を、バイパス配管５０へと逃がされた前記液冷媒を貯留するバッファとして機能させている。

バイパス配管５０には、圧力調整弁５１が設けられている。圧力調整弁５１は、予め定められた基準圧力値を超える圧力で開状態となる弁である。当該基準圧力値は、本実施形態では、３．３Ｍｐａとされている。

制御部１１が圧縮機１００の運転を停止させると、冷媒回路内での冷媒循環が停止するので、液冷媒連絡配管２内に液冷媒が封入される。このとき、封入された前記液冷媒の温度は、液冷媒連絡配管２の熱伝導によって外気温と等しくなるまで徐々に上昇する。この温度上昇にともない、液冷媒連絡配管２内で前記液冷媒は膨張し、その圧力が上昇する。

作動冷媒がＲ２２であることを前提に、前記の圧力上昇時に液冷媒連絡配管２にかかる圧力が３．３ＭＰａ程度となることを想定して、液冷媒連絡配管２は敷設されている。しかしながら、Ｒ４１０Ａの臨界圧力はＲ２２よりも大きいため、前記の圧力上昇時に液冷媒連絡配管２にかかる圧力は、４Ｍｐａ程度になることがあり、液冷媒連絡配管２にかかる圧力が液冷媒連絡配管２の耐圧上限値に近づいてしまう。そのため、液冷媒連絡配管２内の液冷媒の圧力が敷設当初の想定値である約３．３Ｍｐａを超えた場合には、当該液冷媒を液冷媒連絡配管２から逃がす液冷媒逃がし機構を設けることが望ましい。

弁作動する基準圧力値が３．３Ｍｐａである圧力調整弁５１をバイパス配管５０に設けることで、圧力調整弁５１が前記液冷媒逃がし機構として機能する。そのため、前記の圧力上昇時に液冷媒連絡配管２にかかる圧力を、液冷媒連絡配管２の敷設時の想定範囲内に押さえることができる。

しかも、圧力調整弁５１を用いることで、前記液冷媒逃がし機構を簡便かつ低コストで配設することができる。例えば、液冷媒連絡配管２内の圧力をモニタリングして第２電動弁４１の開度を制御することで前記液冷媒逃がし機構とする場合、（１）空気調和の停止中に当該圧力を継続してモニタリングする必要があるため消費電力が増大する、（２）第２電動弁４１の開度制御等の複雑な制御が必要となりコストアップに繋がる、等のデメリットがある。一方、前記液冷媒逃がし機構に圧力調整弁５１を用いる場合、圧力調整弁５１は、基準圧力値（本実施形態では３．３Ｍｐａ）で自動的に弁作動するから、前記の圧力のモニタリングおよび制御は一切不要である。したがって、圧力調整弁５１を用いることで、前記液冷媒逃がし機構を簡便かつ低コストで配設することができるのである。

第２液冷媒逃がし機構６０は、液冷媒連絡配管２内の液冷媒を液冷媒連絡配管２から逃がす、圧力調整弁５１とは異なる液冷媒逃がし機構である。第２液冷媒逃がし機構６０は、冷媒調整器６１と、液冷媒分岐配管６２と、吸入側接続配管６３と、を有して構成されている。

冷媒調整器６１は、冷媒を貯留するタンクである。熱源ユニット１への更新後に冷媒回路に充填される作動冷媒（例えばＲ４１０Ａ）を冷媒調整器６１に予め充填しておくことで、熱源ユニット更新時に冷媒を充填する際のボンベ作業が不要となる。液冷媒分岐配管６２は、熱源ユニット内液冷媒配管２０から分岐され、冷媒調整器６１に接続される冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される液冷媒分岐配管６２の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも上方となる位置に開口されている。吸入側接続配管６３は、冷媒調整器６１と吸入側配管１２０とに接続される冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される吸入側接続配管６３の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも上方となる位置に開口されている。

圧縮機１００の停止後に、液冷媒連絡配管２内に封入された前記液冷媒が昇温して膨張した場合に、当該液冷媒の圧力が圧力調整弁５１の前記基準圧力値である３．３Ｍｐａ未満であっても、当該液冷媒は冷媒調整器６１に導かれる。なぜならば、低圧ガス冷媒が通過する吸入側配管１２０に吸入側接続配管６３が接続されているので、冷媒調整器６１内部の圧力は、高圧ガス冷媒が吐出される吐出側配管１１０内部の圧力と原理上は等しい液冷媒連絡配管２内部の圧力よりも低くなり、液冷媒連絡配管２内部の圧力と冷媒調整器６１内部の圧力との圧力差によって、液冷媒連絡配管２内に封入されている液冷媒は、液冷媒連絡配管２と連通する熱源ユニット内液冷媒配管２０から冷媒調整器６１へと吸引されるためである。そのため、圧力調整弁５１の作動頻度を低下させて、前記液冷媒が吸入側配管１２０に導かれることが抑制できる。したがって、空気調和の再開時に圧縮機１００が液圧縮状態となる可能性を低くすることができる。

液冷媒分岐配管６２は、第１電磁弁６２１を備える。吸入側接続配管６３は、第２電磁弁６３１を備える。制御部１１は、圧縮機１００を運転状態から停止状態に移行させる場合に、第１電磁弁６２１および第２電磁弁６３１の開閉を制御する。この制御については後に詳しく説明する。

液冷媒戻し機構７０は、圧縮機１００の運転が再開され冷媒回路において冷媒循環が再開された場合に、冷媒循環の停止時に液冷媒連絡配管２から逃がされ冷媒調整器６１に貯留された冷媒を、吸入側配管１２０へと還流させる機構である。液冷媒排出機構７０は、吐出側分岐配管７２と、液冷媒戻し配管７３と、第３電磁弁７２１と、第３電動弁７３１とを備える。

吐出側分岐配管７２は、吐出側配管１１０から分岐され冷媒調整器６１に接続される冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される吐出側分岐配管７２の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも上方となる位置に開口されている。なお、本実施形態では、吐出側分岐配管７２および液冷媒分岐配管６２は、冷媒調整器６１に接続される前に互いに接続され、１本の配管にまとめられて冷媒調整器６１へと接続されている。吐出側分岐配管７２には、液冷媒分岐配管６２への接続部の上流となる位置に第３電磁弁７２１が設けられている。

液冷媒戻し配管７３は、吸入側接続配管６３とは別に、冷媒調整器６１と吸入側配管１２０とを接続する第２の冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される液冷媒戻し配管７３の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも下方となる位置に開口されている。液冷媒戻し配管７３には、第３電動弁７３１が設けられている。なお、本実施形態では、液冷媒戻し配管７３および吸入側接続配管６３は、第３電動弁７３１および第２電磁弁６２１の下流に位置する吸入側配管１２０側で互いに接続され、１本の配管にまとめられて吸入側配管１２０へと接続されている。

圧縮機１００の運転時に、制御部１１が第３電磁弁７２１を開状態とすると、圧縮機１００から吐出された高圧ガス冷媒が冷媒調整器６１に導かれ、冷媒調整器６１に貯留されている液冷媒が加圧される。加圧された当該液冷媒は、冷媒調整器６１から液冷媒戻し配管７３へと押し出され、第３電動弁７３１の開度に応じた量が吸入側配管１２０へと還流される。圧縮機１００の液圧縮を防止するため、制御部１１は、吐出温度センサ１１１が測定した吐出ガス温度に基づいて圧縮機１００の吸入部の湿り度（冷媒中の液冷媒の割合）を算出し、当該湿り度が予め定められた値を超えないよう第３電動弁７３１の開度を制御する。

熱源ユニット１は、液冷媒戻し機構７０を備えるので、圧縮機１００の運転再開時および冷媒不足時に、冷媒調整器６１内に貯留された前記液冷媒を、圧縮機１００を液圧縮状態とすることなく素早く冷媒回路内に戻すことができる。

図３は、制御部１１による第１電磁弁６２１および第２電磁弁６３１の開閉制御を示すフローチャートである。空気調和を停止するために、熱源ユニット１が接続された空気調和機の運転リモコンをユーザがオフにすると（ステップＳ１）、制御部１１は、記憶部１２に予め記憶された予め定められた時間を設定時間とするタイマをスタートする（ステップＳ２）。このタイマのカウントは計時部１３が発生するクロック信号に基づいて行われる。このとき制御部１１はさらに、圧縮機１００を運転状態から停止状態に移行させるために、圧縮機１００を駆動するモータへの給電を停止させるとともに（ステップＳ３）、第１電磁弁６２１を閉状態、かつ第２電磁弁６３１を開状態とする第１制御を開始する（ステップＳ４）。

この第１制御において、冷媒調整器６１は吸入側配管１２０とのみ導通される。制御部１１が圧縮機１００を駆動するためのモータへの給電を停止させても、圧縮機１００の回転はすぐには停止せず、冷媒回路中で冷媒は循環しているので、吸入側配管１２０内部は低圧となり、吸入側配管１２０と導通された冷媒調整器６１内部は減圧される。

前記設定時間が経過すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御部１１は、第１制御を終了し、第１電磁弁６２１を開状態、かつ第２電磁弁６３１を閉状態とする第２制御を開始する（ステップＳ６）。この第２制御において、冷媒調整器６１は液冷媒連絡配管２と連通する熱源ユニット内液冷媒配管２０とのみ導通される。第１制御において冷媒調整器６１内部は減圧されているので、液冷媒連絡配管２内に封入されている液冷媒は、液冷媒連絡配管２内部の圧力と冷媒調整器６１内部の圧力との圧力差によって、冷媒調整器６１へと吸引され、液冷媒連絡配管２から逃がされる。前記液冷媒が液冷媒連絡配管２から逃がされる量は、冷媒調整器６１内部の減圧度によって決まり、当該減圧度は、第１制御の継続時間によって決まる。そのため、前記設定時間は、逃がすべき液冷媒量が最大となるとき、すなわち、液冷媒連絡配管２の配管長が最大であり、かつ、予想される外気温が最高となるときを想定して設定される。

なお、空気調和の停止中に冷媒調整器６１へ過剰に冷媒が逃がされると、空気調和の再開時に冷凍サイクルの効率が低下するので、本実施形態においては、前記第２制御の時間も予め定められた時間とされ、制御部１１は、当該第２制御の終了後に第１電磁弁６２１および第２電磁弁６３１をいずれも閉状態とする。

このように、制御部１１は、圧縮機１００を運転状態から停止状態に移行させる場合に、前記第１制御と前記第２制御とを行う。それにより、第１制御において冷媒調整器６１内部の減圧度が高められた後に、第２制御において、液冷媒連絡配管内２に封入されている前記液冷媒が冷媒調整器６１内に導かれる。したがって、冷凍サイクルの実行中に前記液冷媒が冷媒調整器６１へと逃げることで当該冷凍サイクルの効率が低下することが防止され、しかも、液冷媒連絡配管２内に封入された昇温によって膨張する可能性がある前記液冷媒を、圧縮機１００を停止させる際に、事前に冷媒調整器６１へと確実に逃がすことができる。

以上、本発明の実施形態に係る熱源ユニット１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。

（１）上記実施形態では、第１制御の継続時間を固定としているが、外気温センサ２１１が測定した外気温に応じて、制御部１１が前記第１制御の継続時間を変更するようにしてもよい。すなわち、制御部１１は、外気温の増加に応じて、前記第１制御の継続時間を延長し、外気温の減少に応じて、前記第１制御の継続時間を短縮するようにしてもよい。この場合の制御部１１による第１電磁弁６２１および第２電磁弁６３１の開閉制御を示すフローチャートを、図４に示す。空気調和を停止するために、熱源ユニット１が接続された空気調和機の運転リモコンをユーザがオフにすると（ステップＳ１）、制御部１１は、外気温センサ２１１が測定した外気温に応じて、記憶部１２に予め記憶された前記設定時間を補正する（ステップＳ０１）。そして制御部１１は、補正後の前記設定時間を設定時間としてタイマをスタートする（ステップＳ２）。タイマスタート後の動作は図３と同様である。

（２）図５および図６に示す熱源ユニット１Ａのように、熱源ユニット内液冷媒配管２０内部の液冷媒の圧力を測定する液圧センサ２３（圧力測定部）を熱源ユニット内液冷媒配管２０に設け、液圧センサ２３が測定した圧力に応じて、制御部１１が前記第１制御の継続時間を変更するようにしてもよい。すなわち、制御部１１は、前記液冷媒の圧力の増加に応じて、前記第１制御の継続時間を延長し、前記液冷媒の圧力の減少に応じて、前記第１制御の継続時間を短縮するようにしてもよい。この場合の制御部１１による第１電磁弁６２１および第２電磁弁６３１の開閉制御は、前記設定時間の補正の方法が異なることを除いては、図４に示す変形実施形態（１）の場合と同様である。

（３）図７に示す熱源ユニット１Ｂのように、液冷媒連絡配管２の配管長をユーザが入力する入力部１４をさらに備え、制御部１１は、前記配管長が長くなるほど前記第１制御の継続時間を長くするようにしてもよい。この場合の制御部１１による第１電磁弁６２１および第２電磁弁６３１の開閉制御を示すフローチャートを、図８に示す。液冷媒連絡配管２の配管長をユーザが入力部１４に入力すると（ステップＳ１０１）、制御部１１は、当該配管長に応じた第１制御の継続時間を設定する（ステップＳ１０２）。熱源ユニット１が接続された空気調和機の運転リモコンをユーザがオフにした以降の動作は、図３と同様である。

（４）上記実施形態は、冷房運転と暖房運転とを切替える２管式の空気調和機に用いられる熱源ユニットであるが、冷房運転と暖房運転とを同時に行うことが可能な、いわゆる冷暖フリータイプの３管式の空気調和機に用いられる熱源ユニットにも、本発明を適用することができる。

１、１Ａ、１Ｂ 熱源ユニット
１０ コントローラ
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 計時部
１４ 入力部
２０ 熱源ユニット内液冷媒配管
２３ 液圧センサ（圧力測定部）
３０ 熱源ユニット内ガス冷媒配管
５０ バイパス配管
５１ 圧力調整弁（第１液冷媒逃がし機構）
６０ 第２液冷媒逃がし機構
６１ 冷媒調整器
６２ 液冷媒分岐配管
６２１ 第１電磁弁（第１の開閉機構）
６３ 吸入側接続配管
６３１ 第２電磁弁（第２の開閉機構）
７０ 液冷媒排出機構
７２ 吐出側分岐配管
７３ 液冷媒戻し配管
７３１ 第３電動弁（液冷媒戻し配管に設けられた開度調節可能な電動弁）
１００ 圧縮機
１１０ 吐出側配管
１２０ 吸入側配管
２００ 熱源側熱交換器
２１１ 外気温センサ（外気温測定部）
２ 液冷媒連絡配管
３ ガス冷媒連絡配管

Claims (6)

1. 利用側熱交換器を備える利用ユニットに、前記利用側熱交換器の一端側に接続され液冷媒が流れる液冷媒連絡配管（２）と、前記利用側熱交換器の他端側に接続されガス冷媒が流れるガス冷媒連絡配管（３）との少なくとも２本の配管を介して接続される空気調和機の熱源ユニットであって、
   圧縮機（１００）と、
   圧縮機（１００）の運転を制御する制御部（１１）と、
   熱源側熱交換器（２００）と、
   前記熱源側熱交換器（２００）と前記液冷媒連絡配管（２）とを接続する熱源ユニット内液冷媒配管（２０）と、
   前記圧縮機（１００）の吸入側配管（１２０）または吐出側配管（１１０）と前記ガス冷媒連絡配管（３）とを接続する熱源ユニット内ガス冷媒配管（３０）と、
   前記熱源ユニット内液冷媒配管（２０）と前記吸入側配管（１２０）とを接続するバイパス配管（５０）と、
   前記バイパス配管（５０）に設けられ、前記制御部（１１）が前記圧縮機（１００）を運転状態から停止状態に移行させる場合に、前記熱源ユニット内液冷媒配管（２０）の内部の液冷媒の圧力が予め定められた基準圧力値を超えたときには、当該液冷媒を前記吸入側配管（１２０）へと導く第１液冷媒逃がし機構（５１）と、
   冷媒を貯留する冷媒調整器（６１）と、前記熱源ユニット内液冷媒配管（２０）から分岐され、前記冷媒調整器（６１）に接続される液冷媒分岐配管（６２）と、前記冷媒調整器（６１）と前記吸入側配管（１２０）とに接続される配管である吸入側接続配管（６３）とを有して構成される第２液冷媒逃がし機構（６０）と、
   前記液冷媒分岐配管（６２）に設けられた第１の開閉機構（６２１）と、
   前記吸入側接続配管（６３）に設けられた第２の開閉機構（６３１）とを備え、
   前記制御部（１１）は、
   前記第１および第２の開閉機構（６２１、６３１）の開閉をさらに制御し、
   前記圧縮機（１００）を運転状態から停止状態に移行させる場合に、
   前記第２の開閉機構（６３１）を開状態、かつ前記第１の開閉機構（６２１）を閉状態とする第１制御と、
   前記第１制御に続いて、前記第１の開閉機構（６２１）を開状態、かつ前記第２の開閉機構（６３１）を閉状態とする第２制御とを行う熱源ユニット。
2. 前記第１液冷媒逃がし機構は、前記基準圧力値を超える圧力で開状態となる圧力調整弁（５１）である請求項１に記載の熱源ユニット。
3. 前記吐出側配管（１１０）から分岐され前記冷媒調整器（６１）に接続される配管である吐出側分岐配管（７２）と、
   前記冷媒調整器（６１）と前記吸入側配管（１２０）とに接続される第２の配管である液冷媒戻し配管（７３）と、
   前記液冷媒戻し配管（７３）に設けられた開度調節可能な電動弁（７３１）と、をさらに備え、
   前記制御部（１１）は、前記圧縮機（１００）を運転状態としている場合に、前記電動弁（７３１）の開度を調節して前記冷媒調整器（６１）内に貯留された前記冷媒の前記吸入側配管（１２０）への還流量を調節する請求項１又は請求項２に記載の熱源ユニット。
4. 外気温を測定する外気温測定部（２１１）をさらに備え、
   前記制御部（１１）は、
   外気温の増加に応じて、前記第１制御の継続時間を延長し、
   外気温の減少に応じて、前記第１制御の継続時間を短縮する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱源ユニット。
5. 前記熱源ユニット内液冷媒配管（２０）内部の圧力を測定する圧力測定部（２３）をさらに備え、
   前記制御部（１１）は、
   前記熱源ユニット内液冷媒配管（２０）内部の圧力の増加に応じて、前記第１制御の継続時間を延長し、
   前記熱源ユニット内液冷媒配管内部（２０）の圧力の減少に応じて、前記第１制御の継続時間を短縮する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱源ユニット。
6. 前記液冷媒連絡配管（２）の配管長をユーザが入力する入力部（１４）をさらに備え、
   前記制御部（１１）は、
   前記配管長が長くなるほど前記第１制御の継続時間を長くする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱源ユニット。

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