JP5371363B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、気液分離器を搭載した空気調和機に関する。

圧縮機と、室内熱交換器と、電動膨張弁と、室外熱交換器および四方切換弁を備えて、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する空気調和機が多用されている。
従来、室内熱交換器を第１室内熱交換器と第２室内熱交換器に分割し、これらの間に第２流量制御弁を設けて、再熱除湿運転を実現している。ただし、暖房回路での再熱除湿運転ができず、室温や湿度の制御範囲が限定されることと、第２流量制御弁を分割した室内熱交換器間に設けるので、冷媒圧力損失が大きくなり、通常の冷暖房能力の低下を招く。

そこで、［特許文献１］では、第１流量制御弁である電動膨張弁と室内熱交換器との間に気液分離器を設けている。さらに、この気液分離器で気液分離した気相冷媒を圧縮機に吸込ませるためのバイパス回路を、気液分離器と圧縮機の吸込み部との間に設け、バイパス回路に第３流量制御弁を設けている。
特開２００７-０８５７３０号公報

［特許文献１］の構成を採用することで、冷房、除湿、暖房、各運転時における温度と湿度の制御性を高め、冷房シーズンと暖房シーズンを問わず再熱除湿運転を実現できる。そして、通常冷房・暖房運転時の効率を向上させ、従来冷媒ばかりでなく、代替冷媒においても特性を生かして冷媒流動音を低減する、とある。

一般的に、空気調和機の冷房運転時に、冷媒の状態が気相と液相とが入り混じった状態となり、冷媒の圧力損失が増すために、気液分離器を用いて気相と液相に分離して圧力損失を低減している。

上述の［特許文献１］において、冷房運転時には第３の流量制御弁が常時開放されていて、気液分離器で気液分離された気相冷媒が第３流量制御弁を介して圧縮機に吸込まれ、圧力損失を低減するようになっている。

ところが、冷房運転時は、リモートコントローラ（遠隔操作盤）への室内設定温度に対する外気温や実際の室内温度、冷媒温度他の条件に応じて圧縮機の運転周波数が制御される。圧縮機の運転周波数が特に低速でない限り、気液分離器で気液分離された気相冷媒がバイパス回路を介して圧縮機に戻ることは、圧力損失低減上、極めて有効である。

しかしながら、条件が揃って圧縮機が低運転周波数に制御される場合においても、上記［特許文献１］における第３流量制御弁は開放を維持している。したがって、このときは圧縮機への液戻り量が多くなってしまい、圧縮機の信頼性が悪化する。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、冷房運転時に一定の条件を定め、この条件に適応する場合のみ気液分離器用切換弁に通電して開放し、気液分離器で気液分離された気相冷媒を圧縮機に戻し、上記条件に該当しない場合は気液分離器無しでも一定能力が確保されることと判断して気液分離器用切換弁の閉成を保持し、気液分離器用切換弁への通電時間を減らして省電力化を得られ、圧縮機の信頼性を確保する空気調和機を提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明の空気調和機は、室外機内に圧縮機と、室外熱交換器、四方切換弁、膨張装置を収容し、室内機内に室内熱交換器を収容して、順次、冷媒配管を介して冷房運転および暖房運転が可能なヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するように接続し、膨張装置と室内熱交換器とを接続する冷媒配管に気液分離器を設けて室外機内に収容し、
気液分離器で気液分離された気相冷媒を圧縮機の吸込部と四方切換弁とを連通するよう接続される冷媒配管に戻すバイパス回路に電磁開閉弁である気液分離器用切換弁を設け、圧縮機と、四方切換弁と、膨張装置および気液分離器用切換弁他の電動構成部品を制御手段が駆動制御し、
上記制御手段は、冷房運転時に以下の条件を全て満たしたときに、気液分離器用切換弁を開放制御して気液分離器で気液分離した気相冷媒をバイパス回路から圧縮機へ戻し、一つでも条件が外れた場合は気液分離器用切換弁を閉じる制御を実施し、暖房運転時には閉成制御する。
［気液分離器用切換弁の開放条件］
ａ．室内からの運転指令が冷房運転
ｂ．圧縮機の運転周波数が任意の設定値以上
ｃ．外気温度が任意の設定温度以上
ｄ．室内温度が任意の設定温度同等以上
ｅ．室内ファンモータの回転数が任意の設定回転数以上

本発明によれば、気液分離器用切換弁への通電時間を減らし、省電力化を得るとともに圧縮機の信頼性を確保できる効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１は、空気調和機の冷凍サイクル構成図である。
空気調和機は、室外機１Ａと室内機１Ｂとから構成される。室外機１Ａ内には、圧縮機２と、四方切換え弁３と、室外熱交換器４と、電動膨張弁（ＰＭＶ：膨張装置）５が収容され、室内機１Ｂ内には室内熱交換器６が収容される。図示しないが、室外熱交換器４と対向して室外送風機が配置され、室内熱交換器６と対向して室内送風機が配置される。

上記した圧縮機２、四方切換え弁３、室外熱交換器４、電動膨張弁５、室内熱交換器６は、順次、冷媒配管Ｐを介して接続され、これらでヒートポンプ式の冷凍サイクルが構成される。

室外機１Ａには２つのパックドバルブ７ａ，７ｂが設けられていて、渡り配管を介して室内機１Ｂに設けられるパックドバルブに連結される。室外機１Ａにおける一方のパックドバルブ７ａは四方切換弁３に連通し、他方のパックドバルブ７ｂは後述する気液分離器８に連通する。

上記電動膨張弁５と室内熱交換器６とを接続する冷媒配管Ｐに、上記気液分離器８が設けられ、室外機１Ａ内に収容される。上記気液分離器８にはバイパス回路１０が連結されている。このバイパス回路１０には電磁開閉弁である気液分離器用切換弁１１が設けられ、圧縮機２の吸込み部と四方切換弁３とを連通する冷媒配管Ｐに接続される。

一方、室内機１Ｂ内の室内熱交換器６には室内熱交換器温度センサ１３が設けられ、室内機１Ｂには室温センサ１４が設けられる。これら室内熱交換器温度センサ１３と室温センサ１４は、後述する制御部Ｓと電気的に接続され、検知した温度を検知信号に換えて制御部Ｓへ送信する。

つぎに、上記気液分離器８について説明すると、たとえばＰＣＴ出願のＷＯ２００７／０５５３８６Ａ１に開示される表面張力型気液分離器が用いられている。
この気液分離器８は、図２に示すように、容器本体（外郭体）９と、この容器本体９内に気液二相からなる冷媒を導入可能な入口部ｄと、この入口部ｄと流体導通可能に連結され気液二相を気相と液相に分離する気液分離室を容器本体９内部に備えている。

容器本体９の下端部には、気液分離室と流体導通可能に連結し分離した気相が導かれるガス側出口部ｆが設けられ、周面下部には液相が導かれる液側出口部ｅが設けられる。上記気液分離室は、入口部ｄと連通する狭小空間と、この狭小空間に連通する急拡大部および溝付き部を有する。

図１および図２に示すように、容器本体９の入口部ｄに、電動膨張弁５の出口部ｃと連結する接続配管ＰＢが接続される。液側出口部ｅに、室内機１Ｂに接続されるうちの一方のパックドバルブ７ｂと連結する接続配管ＰＣが接続される。ガス側出口部ｆに、気液分離器用切換弁１１の入口部ｇと連結する接続配管ＰＤが接続される。

つぎに、上記室外機１Ａにおける実際の配管構成について説明する。
図３は、室外機１Ａの内部構造を示す斜視図である。筐体を構成する底板１５を除く筐体各面部と、底板１５上に配置される室外送風機は省略し、仕切り板１６を二点鎖線で示している。

底板１５は平面視で長方矩形状に形成され、長手方向と短手方向のそれぞれ一側辺に沿い、平面視で略Ｌ字状に折曲げ形成される室外熱交換器４が配置される。この室外熱交換器４で囲まれる長手方向の他側辺に沿い、室外送風機を支持する架台を位置決めし、かつ取付けるための凹部１５ａが設けられる。

室外熱交換器４の長手方向に折曲げられた端部から、室外送風機を取付けるための凹部１５ａ側面に沿って上記仕切り板１６が設けられる。この仕切り板１６から室外熱交換器４と凹部１５ａ側に仕切られた空間スペースを熱交換室Ｒａと呼び、熱交換室Ｒａの反対側に仕切られた空間スペースを機械室Ｒｂと呼ぶ。

上記機械室Ｒｂには、圧縮機２と、気液分離器８と、パックドバルブ７ａ，７ｂおよび接続配管群ＰＧが収容される。接続配管群ＰＧには上記四方切換え弁３と、電動膨張弁５と、気液分離器用切換弁１１およびマフラ１７が含まれていて、先に図１の冷凍サイクル構成で説明した室外機１Ａにおける構成部品を連結する全ての冷媒配管Ｐからなる。

上記室外熱交換器４は、両側部に端板ｔが設けられ、これら端板ｔ間には複数枚のフィンＦが所定の間隔を存して並設され、これらフィンＦと端板ｔを貫通して熱交換パイプＮが設けられる。上記仕切り板１６の端部は一方の端板ｔに重ねられた状態で取付けられ、したがって端板ｔと仕切り板１６から熱交換パイプＮの一部が突出する。

つぎに、空気調和機の電気回路構成について説明する。
図４は、室外機１Ａにおける電気回路のブロック図である。
室外機１Ａの室外基板２００に、電源回路２０１、室外制御部（ＭＣＵ）２０３、駆動回路２０４，２０５，２０６，２０７，２０８が搭載されている。電源回路２０１は、室内基板５０から供給される交流電圧を当該室外基板２００の動作用電圧に変換して出力する。

上記駆動回路２０４は、上記電動膨張弁５を駆動する。駆動回路２０５は、上記気液分離器用切換弁１１を駆動する。上記駆動回路２０６は、圧縮機２の電動機部２Ｍを可変速駆動するもので、当該駆動回路に印加される電圧Ｖｃおよび当該駆動回路に流れる電流Ｉｃを検出する検出回路を内蔵している。

上記駆動回路２０７は、上記四方切換弁３を駆動する。駆動回路２０８は、図示しない室外送風機のファンモータ４６Ｍを可変速駆動するものであり、ファンモータ４６Ｍに印加される電圧Ｖｆおよびファンモータ４６Ｍに流れる電流Ｉｆを検出する検出回路を内蔵している。

また、室外制御部２０３に、センサ群２０９が接続されている。これらセンサ群２０９は、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検知する吐出冷媒温度センサ、圧縮機２に吸込まれる冷媒の温度を検知する吸込冷媒温度センサ、室外熱交換器４の温度を検知する熱交換器温度センサ、外気温を検知する外気温センサなどを含む。

図５は、室内機１Ｂにおける電気回路のブロック図である。
室内基板５０と、送受光基板７０および表示基板８０が、図示しない電気部品箱内に収容される。室内基板５０は、商用交流電源ＡＣに接続され、その商用交流電源ＡＣの交流電圧を電源スイッチ５１を介して電源回路５２に取込むとともに、商用交流電源ＡＣの交流電圧をパワーリレー５３を介して室外機１Ａの室外基板２００に送出する。

上記電源回路５２は、取込まれた交流電圧を降圧および整流し、それを当該室内基板５０、送受光基板７０、および表示基板８０の動作用電圧として出力する。そして、室内基板５０に、室内制御部（ＭＣＵ）６０、駆動回路６１，６２，６３，６４，６５およびシリアル回路６６が搭載される。

室内制御部６０は、シリアル回路６６を介した室外基板２００とのデータ送受信により、室外基板２００上の後述する室外制御部２０３とともに、当該空気調和機の全体を制御する。駆動回路６１は、室内機１Ｂに設けられる上下ルーバ、左右ルーバ、および可動パネルを駆動する。駆動回路６２は、電気集塵機およびフィルタを駆動する。

駆動回路６３は、送受光基板７０上の送受光ユニット７１を駆動する。駆動回路６４は、表示基板８０上の表示ユニット２０を駆動する。駆動回路６５は、上記室内送風機のファンモータ１５Ｍを可変速駆動するもので、ファンモータ１５Ｍの回転数を検出する回転数検出回路を内蔵している。

また、室内制御部６０に、センサ群６７、パネル検知器６８、およびフィルタ検知器６９が接続されている。センサ群６７は、上記室内温度センサ１２および室内熱交換器温度センサ１３と、室内熱交換器６から流出する冷媒の温度を検知する冷媒温度センサ、室内湿度を検知する室内湿度センサなどを含む。

パネル検知器６８は、可動パネルの開閉を検知する。フィルタ検知器６９は、フィルタの挿脱を検知する。上記送受光ユニット７１は、リモートコントローラ（リモコンともいう）１００から発せられる操作用の赤外線光を受光するとともに、リモートコントローラ１００に対するデータ送信用の赤外線光を発する。
以上述べた室外制御部２０３と室内制御部６０とで、上記制御部Ｓが構成される。

つぎに、このようにして構成される空気調和機の作用について説明する。
リモートコントローラ１００に冷房運転開始の指示が入ると、制御部Ｓは圧縮機２へ駆動信号を送るとともに、室内送風機と室外送風機に駆動信号を送る。さらに、四方切換弁３や電動膨張弁５および気液分離器用切換弁１１に切換信号を送る。

圧縮機２において冷媒が圧縮され、高温高圧の気相冷媒が冷媒配管Ｐへ吐出される。気相冷媒は図１に示す実線矢印の方向に沿って導かれ、四方切換弁３を介して室外熱交換器４へ導かれ、外気と熱交換して凝縮液化する。この液相冷媒は電動膨張弁５に導かれて断熱膨張し、気液分離器８に導かれて気液分離される。

気液分離器８で気液分離された液相冷媒は室外機１Ａから出て室内機１Ｂへ流入し、室内熱交換器６に導かれる。ここで室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気から蒸発潜熱を奪う。室内空気は低温化し、冷気に変って室内へ吹出され、室内の冷房作用をなす。

室内熱交換器６で蒸発した冷媒は室内機１Ｂから出て、再び室外機１Ａに流入し、四方切換弁３を介して圧縮機２に吸込まれ圧縮される。そして、再び高温高圧の気相冷媒となって冷媒配管Ｐへ吐出され、上述のサイクルを循環し、同様の作用をなす。

一方、後述する一定の条件が揃ったときのみ制御部Ｓが気液分離器用切換弁１１を開放する。気液分離器８で気液分離された気相冷媒は、バイパス回路１０を一点鎖線矢印に沿って導通する。そして、圧縮機２吸込み部の直前位置で室内熱交換器６から導出される蒸発冷媒と合流し、圧縮機２に吸込まれて圧縮される。

したがって、圧縮機２の圧縮総量が増大して、冷房性能の向上化を得られる。特に、外気温が高温となる冷房負荷の大なる状況で圧縮機２の圧縮総量が増大すると、極めて有効な快適冷房作用が得られることとなる。

また、リモートコントローラ１００に暖房運転開始の指示が入ると、制御部Ｓは圧縮機２へ駆動信号を送るとともに、室内送風機と室外送風機に駆動信号を送る。さらに、四方切換弁３や電動膨張弁５および気液分離器用切換弁１１に切換信号を送る。

圧縮機２において冷媒が圧縮され、高温高圧の気相冷媒が冷媒配管Ｐへ吐出される。気相冷媒は図１に破線矢印で示すように、四方切換弁３を介して室内熱交換器６へ導かれる。このとき、室内空気と熱交換して凝縮液化し、凝縮熱を室内空気へ放出して室内空気を加熱する。

室内空気は暖気に変って室内へ吹出され、室内の暖房作用をなす。この液相冷媒は気液分離器８を通過したあと電動膨張弁５に導かれて断熱膨張し、室外熱交換器４で蒸発し、四方切換弁３を介して圧縮機２に吸込まれ圧縮される。そして、再び高温高圧の気相冷媒となって冷媒配管Ｐへ吐出され、上述のサイクルを循環し、同様の作用をなす。

特に暖房運転が行われる冬季は外気温が低く、気液分離器８に導かれた液相冷媒を完全に気液分離することは困難である。したがって、分離した気相分に液相分が混入した状態となり易い。

そこで、暖房運転時にバイパス回路１０を介して気相分に液相分が混入した冷媒が圧縮機２に吸込まれないよう、制御部Ｓはバイパス回路１０の気液分離器用切換弁１１を閉成制御する。

なお、先に説明した冷房運転時において、後述するように一定の条件を定め、この条件に適応する場合のみ気液分離器用切換弁１１に通電オンして開放し、気液分離器８で気液分離された気相冷媒を圧縮機２に戻すようにする。

そして、上記条件に該当しない場合は気液分離器８無しでも一定能力が確保されることと判断して、気液分離器用切換弁１１への通電をオフして閉成を保持する。結果として、気液分離器用切換弁１１への通電時間を減らして省電力化を得られ、圧縮機２の信頼性を確保する
つぎに、制御部Ｓの冷房運転時における、バイパス回路１０の気液分離器用切換弁１１に対する制御動作について説明する。
図６は、制御部Ｓの第１の制御動作を説明するフローチャート図である。
ステップＳ１において、制御部Ｓはリモートコントローラ１００に冷房運転の開始が選択されたか、否かを判断する。ＹＥＳであればステップＳ２へ移って、圧縮機２の運転周波数が設定値以上であるか、否かを判断する。ＮＯであれば、開始に戻る。

ステップＳ２において、上記圧縮機２が設定周波数以上で運転していることを確認するＹＥＳの場合は、ステップＳ３へ移って外気温度が設定温度以上であるか、否かを判断する。

ステップＳ２で圧縮機２の運転周波数が設定値以下であるＮＯを確認したら、ステップＳ４へ移って気液分離器用切換弁１１の通電オフを制御する。気液分離器用切換弁１１は電磁開閉弁であり、通電をオフすることで閉成することとなり、上記気液分離器８で気液分離した気相冷媒のバイパス回路１０への導通を遮断する。

ステップＳ３において外気温が設定温度以上であることを確認するＹＥＳの場合は、ステップＳ５に移って室内温度が設定温度と同等もしくはそれ以上を継続しているか、否かを判断する。

また、ステップＳ３で外気温が設定温度以下であるＮＯを確認したら、ステップＳ４へ移って気液分離器用切換弁１１の通電オフを制御する。したがって、気液分離器８で気液分離した気相冷媒のバイパス回路１０への導通を遮断する。

ステップＳ５において室内温度が設定温度と同等以上を継続していることを確認するＹＥＳの場合は、ステップＳ６へ移って室内送風機のファンモータ４６Ｍの回転数が設定回転数以上であるか、否かを判断する。

ステップＳ５で室内温度が設定温度以下を継続しているＮＯを確認したら、ステップＳ４へ移って気液分離器用切換弁１１の通電をオフし、気液分離器８で気液分離した気相冷媒のバイパス回路１０への導通を遮断する。

ステップＳ６において室内ファンモータ４６Ｍの回転数が設定回転数以上であるＹＥＳを確認したら、ステップＳ７に移って気液分離器用切換弁１１への通電をオンし開放制御する。これにより、気液分離器８で気液分離した気相冷媒がバイパス回路１０を導かれ、圧縮機２に吸込まれて冷媒性能の向上化を得られる。

ステップＳ６で室内ファンモータ４６Ｍの回転数が設定回転数以下であるＮＯを確認したら、ステップＳ４へ移って気液分離器用切換弁１１の通電をオフし、気液分離器８で気液分離した気相冷媒のバイパス回路１０への導通を遮断する。

総括すると、制御部Ｓは冷房運転時に以下の条件を全て満たしたときにのみ、気液分離器用切換弁１１を開放制御して気液分離器８で気液分離した気相冷媒をバイパス回路１０から圧縮機２へ導く。一つでも条件が外れた場合は、気液分離器用切換弁１１を閉じて、気相冷媒が常に圧縮機２へ戻る状態を防ぎ、信頼性を確保し冷房性能向上を得る。

［気液分離器用切換弁１１の開放条件…具体的数値］
ａ．室内からの運転指令が冷房運転。
ｂ．圧縮機２の運転周波数が任意の設定値以上…高速値：１０５Ｈｚ
ｃ．外気温度が任意の設定温度以上…通常の外気温度：２８℃
ｄ．室内温度が任意の設定温度同等以上…通常の室内温度：２５℃
ｅ．室内送風機のファンモータ４６Ｍの回転数が任意の設定回転数以上…高速値：１４００回転。

すなわち、通常運転では、気液分離器用切換弁１１を閉じ、バイパス回路１０を使用せずに運転を行う。圧縮機２の運転周波数を高速域とし、冷房能力を上げたいときのみ、バイパス回路１０を利用する。気液分離器用切換弁１１は、開放時通電のため、低能力運転時は通電せず省エネが得られる。

上記制御部Ｓは、以下のような制御動作のバリエーションを備えている。
図７は、制御部Ｓの第２の制御動作を説明するフローチャート図である。
ステップＳ１において、制御部Ｓはリモートコントローラ１００に冷房運転の開始が選択されたか、否かを判断する。ＹＥＳであればステップＳ１０に移って、圧縮機２の運転周波数が設定値以上である状態が設定値時間以上継続しているか、否かを判断する。ステップＳ１でＮＯであれば、開始に戻る。

ステップＳ１０において、圧縮機２の運転周波数が設定値以上である状態が設定値時間以上継続して運転していることを確認するＹＥＳの場合は、ステップＳ３へ移って外気温度が設定温度以上であるか、否かを判断する。

ステップＳ１０で圧縮機２の運転周波数が設定値以上であっても、設定値時間継続して運転していない場合、もしくは圧縮機２の運転周波数が設定値以下であるＮＯを確認したら、ステップＳ４へ移って気液分離器用切換弁１１の通電オフを制御し、気液分離器８で気液分離した気相冷媒のバイパス回路１０への導通を遮断する。
ステップＳ３以下の制御は、先に図６で説明した第１の制御動作と全く同一であるので、同ステップ符号を付して新たな説明に代える。

このように制御部Ｓは、第１の制御動作ではａ〜ｅの条件を全て満たしたときにのみ、気液分離器用切換弁１１を開放制御するようにしたが、第２の制御動作では開放条件ｂ．について、圧縮機２の運転周波数が任意の設定値以上であるうえに、圧縮機２の運転周波数が任意の設定値以上である状態が任意の設定時間以上継続していることを開放条件とした（ステップＳ１０）。

したがって、圧縮機２の運転周波数の変動にともない、気液分離器用切換弁１１の極端なオン／オフにともなう冷房能力変化による不快感や、不要な気液分離器用切換弁１１の断続的なオン／オフを抑える。

図８は、制御部Ｓの第３の制御動作を説明するフローチャート図である。
ステップＳ１〜Ｓ７の制御は、先に図６で説明した第１の制御動作と全く同一であるので、同ステップ符号を付して新たな説明に代える。

ただし、ステップＳ７のつぎはステップＳ２０に移って、圧縮機２の運転周波数は下限設定値以下であるか、否かを判断する。圧縮機２の運転周波数が下限設定値以下であるＹＥＳの場合は、ステップＳ４に移って気液分離器用切換弁１１の通電をオフしバイパス回路１０を閉じる。
圧縮機の運転周波数が下限設定値以上あればＮＯであるので、再び開始に戻り、上述の制御をなす。

このように制御部Ｓは、第１の制御動作ではａ〜ｅの条件を全て満たしたときにのみ、気液分離器用切換弁１１を開放制御するようにしたが、第３の制御動作では開放条件ｂ．について、圧縮機２の運転周波数が任意の設定値以下となったときでも、この運転周波数が下限設定値以下になるまで、気液分離器用切換弁１１を開放するようにした。

なお説明すると、圧縮機２の運転周波数に一定の差分をつけ、上限運転周波数設定値と、下限運転周波数設定値の間であれば、気液分離器用切換弁１１に対して通電オンとし開放を保持する。圧縮機２の運転周波数が下限設定値以下になって、はじめて気液分離器用切換弁１１の通電をオフして閉じる。

したがって、圧縮機２の運転周波数の変動による気液分離器用切換弁１１の極端なオン／オフにともなう冷房能力変化による不快感や、不要な気液分離器用切換弁１１の断続的なオン／オフを抑える。

一方、上記制御部Ｓは、暖房運転時の気液分離器用切換弁１１に対する通電オンを禁止して閉成状態にある。しかしながら、暖房条件によっては、気液分離器用切換弁１１が誤作動を生じ、開放してしまう場合も考えられる。このときは、バイパス回路１０に液相分を多く含む気相冷媒が流れ、圧縮機２への液戻り量が多くなる。

そこで、制御部Ｓは以下に述べるような第４の制御をなす。
図９は、制御部Ｓの第４の制御動作を説明するフローチャート図である。
制御部Ｓは、ステップＴ１において暖房運転開始か、否かを判断する。ＹＥＳであればステップＴ２に移って圧縮機起動から設定時間以上経過したか、否かを判断する。ステップＴ１で暖房運転が開始されていないＮＯの場合は、終了に至る。

ステップＴ２において圧縮機起動から設定時間以上が経過したＹＥＳの場合は、ステップＴ３へ移って室内熱交換器温度と室内温度との差が設定温度以下であって、この規定値差分を設定時間継続したか、否かを判断する。
ステップＴ２で圧縮機起動から設定時間以上が経過していないＮＯの場合は、ステップＴ２に再び戻る。

ステップＴ３において室内熱交換器温度と室内温度との差が設定温度以下であって、この規定値差分を設定時間継続したＹＥＳの場合は、ステップＴ４へ移って圧縮機２の運転周波数が設定値以上で設定時間経過したか、否かを判断する。ステップＴ３で室内熱交換器温度と室内温度との差が設定温度以下で規定値差分を設定時間継続していないＮＯの場合は、ステップＴ２に戻る。

ステップＴ４において、圧縮機２の運転周波数が設定値以上あるＹＥＳであれば、ステップＴ５へ移って、制御部Ｓは異常発生を感知するところとなり、直ちに圧縮機２へ運転停止信号を送る。ここでは異常発生として、暖房運転時にも係らず気液分離器用切換弁１１が開放している、と定義する。
ステップＴ４で圧縮機２の運転周波数が設定値以上となっていないＮＯの場合は、ステップＴ２へ戻る。

一方、ステップＴ５で異常発生を感知し圧縮機２の運転を停止したあと、ステップＴ６へ移って、この異常発生はｎ回目以降であるかを判断する。暖房運転を開始してから異常発生が初めて（１回目）であれば、ステップＴ７へ移って設定時間経過後に圧縮機２を再起動運転することの処置をなす。

ステップＴ７で設定時間経過後に圧縮機２を再起動運転したら、再びステップＴ２に戻って以上説明した工程を繰り返す。
ステップＴ６で異常発生の回数を確認し、これが任意のｎ回目以降であればステップＴ８へ移る。ここでは、任意のｎ回目として２回目を設定していて、異常発生の回数が２回目以降であれば、全て該当する。

ステップＴ８では、異常発生を確定し、圧縮機２の運転停止を確認する。そのあと、ステップＴ９へ移って、室内機１Ｂへ異常コードを送信し記憶させる。さらにステップＴ１０へ移って、室内機１Ｂにおいて異常発生の表示をなし、ユーザーに対して異常発生を報知する。ユーザーは専門業者に連絡して適宜、処置を施す必要がある。

以上を総括すると、上記制御部Ｓは暖房運転時に気液分離器用切換弁１１を閉成するが、以下の条件を全て満たしたときにのみ、気液分離器用切換弁１１が異常開放している、との判定を実施する。
［気液分離器用切換弁１１の異常発生判定条件］
ａ．圧縮機２が起動してから設定時間以上経過
ｂ．室内熱交換器６の温度と室内温度との温度差が、設定温度以下を設定時間継続した後
ｃ．圧縮機２の運転周波数が設定値以上
異常発生判定後の動作として、異常発生１回目は圧縮機２の運転を一旦停止したあと再起動し、異常発生２回目以降は圧縮機２の運転を停止するとともに、室内機１Ｂへ異常コードを通信し記憶させることでユーザーへ異常発生を報知する。
以上説明したように、冷房運転時には、冷媒が気相と液相とが入り混じった状態となり、冷媒の圧力損失が増すために、気液分離器８を用いて冷媒を気相と液相に分離し圧力損失を低減させる。

ただし、常時、気液分離器用切換弁１１を通電オンとし開にしておくと、気液分離しバイパスした気相冷媒が圧縮機２へ常に戻る状態となってしまう。特に圧縮機２が低速の場合に、液戻り量が多く圧縮機２の信頼性が悪化する可能性がある。
そこで、一定の冷房性能までは、気液分離器８無しでも性能が確保できるため、気液分離器８が必要となる領域のみ気液分離器用切換弁１１を開くことで、圧縮機２の信頼性を確保しつつ冷房性能向上が可能である。

気液分離器用切換弁１１に対する通電オンの条件では、圧縮機２の運転周波数変動にともない、極端な冷房能力変化による不快感や、不要な気液分離器用切換弁１１の断続的なオン／オフ発生の懸念がある。圧縮機２の運転周波数を一定時間継続できない場合に、気液分離器用切換弁１１への通電をオフすることで、これらの不具合を回避する。
さらに、圧縮機２の運転周波数が通電オン条件以下になった場合でも、通電オフに至るまでの差分を設けることでも、これらを回避できる。

暖房運転時に気液分離器用切換弁１１が開いたままの状態になると、常時、バイパス回路１０に気相冷媒が流れるため圧縮機２への液戻りが発生し、信頼性が損なわれる。そこで、異常発生判定条件を設定することで、圧縮機２の故障を回避するとともに、異常発生判定を室内機１Ｂに記憶させることで、故障している箇所を特定できる。

なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

本発明における一実施の形態に係る、空気調和機の冷凍サイクル構成図。 同実施の形態に係る、気液分離器の外観斜視図。 同実施の形態に係る、室外機の内部を示す斜視図。 同実施の形態に係る、室外機の電気回路のブロック図。 同実施の形態に係る、室内機の電気回路のブロック図。 同実施の形態に係る、冷房運転時における制御部Ｓの第１の制御動作を説明するフローチャート図。 同実施の形態に係る、冷房運転時における制御部Ｓの第２の制御動作を説明するフローチャート図。 同実施の形態に係る、冷房運転時における制御部Ｓの第３の制御動作を説明するフローチャート図。 同実施の形態に係る、暖房運転時における制御部Ｓの制御動作を説明するフローチャート図。

符号の説明

１Ａ…室外機、２…圧縮機、４…室外熱交換器、３…四方切換弁、５…電動膨張弁（膨張装置）、１Ｂ…室内機、６…室内熱交換器、Ｐ…冷媒配管、８…気液分離器、１０…バイパス回路、１１…気液分離器用切換弁、Ｓ…制御部（制御手段）。

Claims (4)

1. 室外機内に収容される圧縮機と、室外熱交換器と、四方切換弁および膨張装置と、室内機内に収容される室内熱交換器とを、順次、冷媒配管を介して冷房運転および暖房運転が可能なヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するように接続される空気調和機において、
   上記膨張装置と上記室内熱交換器とを接続する冷媒配管に設けられ、上記室外機内に収容される気液分離器と、
   この気液分離器で気液分離された気相冷媒を上記圧縮機の吸込部と上記四方切換弁とを連通するよう接続される冷媒配管に戻すバイパス回路と、
   このバイパス回路に設けられる、電磁開閉弁である気液分離器用切換弁と、
   上記圧縮機と、四方切換弁と、膨張装置および気液分離器用切換弁他の電動構成部品を駆動制御する制御手段とを具備し、
   上記制御手段は、冷房運転時に以下の条件を全て満たしたときに、
   気液分離器用切換弁を開放制御して上記気液分離器で気液分離した気相冷媒をバイパス回路から圧縮機へ戻し、
   一つでも条件が外れた場合は気液分離器用切換弁を閉じる制御を実施し、
   上記暖房運転時には閉成制御する
   ことを特徴とする空気調和機。
   ［気液分離器用切換弁の開放条件］
   ａ．室内からの運転指令が冷房運転
   ｂ．圧縮機の運転周波数が任意の設定値以上
   ｃ．外気温度が任意の設定温度以上
   ｄ．室内温度が任意の設定温度同等以上
   ｅ．室内ファンモータの回転数が任意の設定回転数以上
2. 上記制御手段は、
   気液分離器用切換弁に対する開放条件ｂ．について、
   上記圧縮機の運転周波数が任意の設定値以上であるうえに、上記圧縮機の運転周波数が任意の設定値以上である状態が任意の設定時間以上継続していることを開放条件とすることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 上記制御手段は、
   気液分離器用切換弁に対する開放条件ｂ．について、
   上記圧縮機の運転周波数が任意の設定値以下となったときでも、
   圧縮機の運転周波数が下限設定値以下になるまで気液分離器用切換弁の開放を保持する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
4. 上記制御手段は、
   気液分離器用切換え弁を、上記冷房運転時にはあらかじめ設定された所定の条件に適合した場合に開放制御し、上記暖房運転時には閉成制御し、
   さらに、上記制御手段は、上記暖房運転時に以下の条件を全て満たしたときにのみ異常発生の判定を実施するとともに、異常発生判定後の動作として、
   異常発生１回目は圧縮機の運転を一旦停止したあと再起動し、
   異常発生２回目以降は圧縮機の運転を停止するとともに、
   上記室内機へ異常コードを通信し記憶させることでユーザーへ異常発生を報知する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
   ［暖房運転時の異常発生判定条件］
   ａ．圧縮機起動から設定時間以上経過
   ｂ．室内熱交換器温度と室内温度との温度差が設定温度以下を設定時間継続した後
   ｃ．圧縮機の運転周波数が設定値以上

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