JP6141425B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調運転及び給湯運転を同時に実行することができる冷凍サイクル装置に関し、特に、給湯ユニットの滞留冷媒を回収する冷凍サイクル装置に関するものである。

従来から、熱源ユニットに室内ユニットと給湯ユニットとを配管接続することによって形成した冷媒回路において、室内冷房と給湯を同時に運転可能とすることができる冷凍サイクル装置がある。このシステムでは、室内冷房時の排熱を給湯熱として回収する排熱回収運転を実施することが可能であり効率の高い運転を実現することができる。

従来では、停止、送風、サーモオフ等により通常の暖房運転を行っていない室内ユニット(停止ユニット)や通常の給湯運転を行っていない給湯ユニット(停止ユニット)では、それらに冷媒を流さないようにするために、減圧機構を全閉にして冷媒が流れないようにしていた。しかしながら、冷媒流量が絞られてしまうため、ユニット内に設置されている熱交換器や接続配管に冷媒が滞留し、冷凍サイクル装置の冷媒回路において冷媒不足運転となってしまう。減圧機構を少し開けて冷媒流量の絞りを調整することで熱交換器や配管への冷媒の滞留は防止可能だが、運転環境条件が多様であるため、確実に冷媒の滞留を防止することは難しい。また、停止ユニットの入口と出口を弁で遮断し、冷媒流入をゼロとすることでも冷媒滞留は防止可能だが、弁又は減圧機構の構造的な隙間から冷媒が流れ込み、確実に冷媒の滞留を防止することは困難である。そのため、従来より、冷凍サイクル装置の冷媒不足運転を検知し、停止ユニットから冷媒回収をする技術開発が行われてきた（例えば特許文献１、２）。

特開２００９―２２２２４７号公報 特開２００１―２２７８３６号公報

特許文献１には、圧縮機の吐出ラインの温度上昇が所定時間以上発生していると判断した場合に冷媒の不足を検知し、モード切替手段により運転する室外機及び室内機を冷房又は霜取モードにし、且つ、膨張弁制御手段により室内機の膨張弁をそれぞれ全開にすることにより、室内機に寝込んでいた冷媒を潤滑油と共に運転中の室外機に戻す動作が記載されている。
また、特許文献２には、室外熱交換器冷媒入口温度センサが検出する温度と、室外熱交換器冷媒出口温度センサが検出する温度との温度差を算出し、この温度差のデータに基づいて室外機の冷媒流量が不足しているか否かを判定する。室外機のガス欠の発生を検知すると、停止中の室内機の室内熱交換器に冷媒が寝込んでいると判断し、室内機の停止時間により、室内膨張弁の弁開度を大きくし、又は室内機の熱交換器容量に応じて室内膨張弁の弁開度を調整し、寝込んだ冷媒を運転中の室外機に回収する動作が記載されている。

しかしながら、これら従来方法を、給湯ユニットに冷房排熱を回収可能な冷凍サイクル装置に適用しても、停止ユニットへの冷媒滞留の判定及び停止ユニットからの冷媒回収を適切に行うことできない。給湯ユニットが室内ユニットの冷暖切換え用の四方弁と並列に接続されているため、室内ユニットの冷房運転時も給湯ユニットに存在する冷媒は高圧雰囲気となっており、給湯ユニットに冷媒が滞留する。そのため、冷房運転対応の冷媒回収運転の判定及び動作が必要である。

また、従来の冷暖切換えの冷凍サイクル装置では四方弁を介して全ての利用側熱交換器が設置されているため、霜取運転モードにすることで、停止室内ユニットの滞留冷媒を回収できるが、給湯ユニットに排熱回収を行う冷凍サイクル装置での暖房運転では、給湯ユニットが四方弁と並列に接続されるため、霜取運転モードにしても給湯ユニットは高圧雰囲気のままとなり、滞留した冷媒を回収することができない。

そのため、霜取運転実施と関係なく、冷媒回収する動作が必要である。また、給湯ユニットに排熱回収を行う冷凍サイクル装置の給湯運転モードでは、霜取運転時に給湯ユニットが高圧雰囲気となるため、霜取運転前に給湯ユニットの冷媒を回収しないと霜取運転にて冷媒不足となり、除霜終了までの時間が伸びてしまう。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、給湯ユニットに排熱回収が可能な冷凍サイクル装置において、適切な冷媒回収運転の開始判定及び冷媒回収経路の制御を実施することで、給湯ユニット側の熱交換器や接続配管に滞留した冷媒を回収することを目的とする。

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、熱源側減圧機構と、室内側減圧機構と、室内側熱交換器と、を有し、冷房運転時に、前記圧縮機、前記四方弁、前記熱源側熱交換器、前記熱源側減圧機構、前記室内側減圧機構、前記室内側熱交換器、を冷媒が順番に循環するように接続する冷凍サイクル回路と、前記圧縮機と前記四方弁の間から分岐し、給湯側熱交換器と、給湯側減圧機構と、を順番に備え、前記熱源側減圧機構と前記室内側減圧機構の間に接続される給湯冷媒回路と、を備えた冷凍サイクル装置であって、前記冷凍サイクル回路の低圧側及び前記圧縮機の吐出側の少なくとも一方の冷媒状態値が冷媒回収開始状態値となったときには、前記給湯冷媒回路に滞留した冷媒を前記冷凍サイクル回路に回収する冷媒回収運転を開始するように構成され、前記冷媒回収運転は、前記熱源側熱交換器と前記室内側熱交換器のうち、凝縮器として機能する一方の熱交換器に対応する前記熱源側減圧機構もしくは前記室内側減圧機構の減圧機構が、蒸発器として機能する他方の熱交換器に対応する前記熱源側減圧機構もしくは前記室内側減圧機構の減圧機構、及び、前記給湯側減圧機構の開度よりも小さくした開度で開いているものである。

本発明の冷凍サイクル装置によれば、給湯ユニット側の熱交換器や接続配管に滞留した冷媒を適切に回収することができるので、冷凍サイクル装置の運転を安定して行うことができる。

冷凍サイクル装置１００における冷媒回路構成を示した概略図である。 冷凍サイクル装置１００における制御装置１０１の構成を示すブロック図である。 冷凍サイクル装置１００における冷房運転モードＢでの冷房冷媒回収運転の動作手順を示したフローチャート図である。 冷凍サイクル装置１００における冷房運転モードＢでの凍結予防制御の開始判定温度と冷房冷媒回収運転の開始温度との関係を示した概略図である。 冷凍サイクル装置１００における冷房運転モードＢでの室内空気温度と低圧冷媒温度の温度差による冷房冷媒回収運転の開始判定を示した概略図である。 冷凍サイクル装置１００における冷房運転モードＢでの冷房本流路の冷媒量正常時の圧縮機１の運転周波数に対する室内空気と低圧冷媒の温度差の変化を示した概略図である。 冷凍サイクル装置１００における冷房運転モードＢでの熱源側減圧機構１３を閉める場合の冷房冷媒回収運転の動作手順を示したフローチャート図である。 冷凍サイクル装置１００における暖房運転モードＣでの低圧冷媒温度低下時の動作手順を示したフローチャート図である。 冷凍サイクル装置１００における暖房運転モードＣでの本流路の冷媒量が正常時及び不足時の場合の運転状態の比較を示した概略図である。 冷凍サイクル装置１００における給湯運転モードＤでの低圧冷媒温度低下時の動作手順を示したフローチャート図である。 冷凍サイクル装置２００における冷媒回路構成を示した概略図である。

実施の形態１.
＜機器構成＞
本発明の実施の形態１の冷凍サイクル装置１００の構成を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成図である。この冷凍サイクル装置１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、室内ユニット３０２による冷房指令（冷房ＯＮ／ＯＦＦ）と、暖房指令(暖房ＯＮ／ＯＦＦ)と、給湯ユニット３０３における給湯要求指令(給湯ＯＮ／ＯＦＦ)とを同時に処理することができる冷凍サイクル装置である。熱源ユニット３０１と室内ユニット３０２とは、冷媒配管である室内側ガス延長配管１１と冷媒配管である室内側液延長配管８とで接続されている。熱源ユニット３０１と給湯ユニット３０３とは冷媒配管である水側ガス延長配管３と冷媒配管である水側液延長配管５とで接続されている。本実施の形態では、図１に示すように、熱源ユニット１台に室内ユニット１台、給湯ユニット１台を接続した例について示すが、２台以上の室内ユニット、及び２台以上の給湯ユニットを接続した場合についても実施できる。また、空気調和装置に用いられる冷媒は、特に限定しない。例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２などのＨＦＣ冷媒、ＨＣＦＣ冷媒、炭化水素、ヘリウム等の自然冷媒を用いることができる。

熱源ユニット３０１は圧縮機１と、吐出電磁弁２ａ、２ｂと、電磁弁１６と、四方弁１２と、室内側減圧機構７と、給湯側減圧機構６と、熱源側減圧機構１３と、熱源側熱交換器１４と、熱源側送風機１５と、アキュムレータ１７とで構成されている。圧縮機１はインバータにより回転数が制御され容量制御を可能とするタイプであり、冷媒を吸入、圧縮して高温高圧状態とする。圧縮機１に接続している吐出側配管は、途中で分岐されており、一方が吐出電磁弁２ａ及び四方弁１２を介して室内側ガス延長配管１１に、他方が吐出電磁弁２ｂを介して水側ガス延長配管３に、それぞれ接続されている。吐出電磁弁２ａ、２ｂと、四方弁１２と電磁弁１６は、冷媒の流れ方向を制御する。熱源側熱交換器１４は例えば伝熱管とフィンとにより構成された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り外気と冷媒との熱交換を行う。熱源側送風機１５はＤＣモータ（図示せず）によって駆動される多翼ファン等で構成しており、送風量を調整可能して、熱源ユニット３０１内に室外空気を吸入して、冷媒と熱交換させた後に室外に排出する。また、室内側減圧機構７は室内ユニット３０２の冷媒流量を、給湯側減圧機構６は給湯ユニット３０３の冷媒流量を調整する。また、熱源側減圧機構１３は熱源側熱交換器１４に流入する冷媒流量を調整する。アキュムレータ１７は運転時の余剰冷媒貯留や状態変化時の圧縮機１への液冷媒吸入を回避する。

また、熱源ユニット３０１には、圧力センサ２０１が圧縮機１吐出側に設けられており、設置場所の冷媒圧力を計測する。また、温度センサ２０２が圧縮機１吐出側、温度センサ２０６が熱源側熱交換器１４の液側に設けられ、設置場所の冷媒温度を計測する。また、温度センサ２０７が空気吸込口に設けられており、外気温度を計測する。

室内ユニット３０２は、室内側熱交換器９と、室内側送風機１０とで構成されている。室内側熱交換器９はたとえば伝熱管とフィンとにより構成された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り室内空気と冷媒との熱交換を行う。室内側送風機１０はＤＣモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファン等から構成されており、送風量の調整が可能であり、室内ユニット３０２内に室内空気を吸入して、室内側熱交換器９にて冷媒と熱交換させた後に、室内に吹出す。

また、室内ユニット３０２には、温度センサ２０３が室内側熱交換器９の液側に設けられており、設置場所の冷媒温度を計測する。また、温度センサ２０４が室内空気の吸入口側に設けられ、ユニットに流入する室内空気の温度を計測する。

給湯ユニット３０３は水側熱交換器４と、水ポンプ１８と、コイル熱交換器１９と、貯湯タンク２０とにより構成され、水媒体が熱交換の媒体として循環する。水側熱交換器４は、たとえば、プレート形水熱交換器により構成され、水媒体と冷媒を熱交換させて水媒体を加熱する。水ポンプ１８は、回転数が一定速又はインバータで可変にできるもので構成され、水媒体を循環させる。コイル熱交換器１９は貯湯タンク２０内に設置されており、貯湯タンク２０の貯湯水と水回路を循環する水媒体との間で熱交換させ、貯湯水を加熱して湯を生成する。貯湯タンク２０は満水式であり、沸きあげられた湯を貯留するとともに、出湯要求に応じてタンク上部より湯が出水し、出水した量だけ低温の市水がタンク下部より給水される(図示せず)。なお、水媒体に用いるものは水あるいは不凍液を混合したブライン等である。なお、給湯ユニット３０３による貯湯タンク２０の水の加熱方法は実施の形態１のような水媒体による熱交換方式に限定されず、貯湯タンク２０の水を直接配管に流して、水媒体として水側熱交換器４にて熱交換をさせて、再び貯湯タンク２０に戻す加熱方法にしてもよい。

水側回路の運転状態について説明する。給湯ユニット３０３にて水ポンプ１８により送水された水媒体は、水側熱交換器４で冷媒により加熱され高温となった後、貯湯タンク２０内に流入し、コイル熱交換器１９にて貯湯水を加熱して温度低下する。その後、貯湯タンク２０を流出し、水ポンプ１８に流れ、再送水されて水側熱交換器４にて温水となる。このようなプロセスにて貯湯タンク２０に湯が沸き上げられる。

給湯ユニット３０３には、温度センサ２０５が水側熱交換器４の液側に設けられ設置場所の冷媒温度を計測する。また、温度センサ２０８が貯湯タンク２０の側面に設置され、貯湯タンク２０内の設置位置高さの水温を計測する。

次に制御装置１０１について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００における制御装置１０１の構成を示すブロック図である。図２は、冷凍サイクル装置１００の制御を行う制御装置１０１及びこれに接続されるリモコン（図示せず）、センサ及びアクチュエータの接続構成を示している。各種温度センサ、圧力センサによって検知された各諸量は、測定部１０２に入力され、入力された情報に基づき通常運転制御部１０３にて、各機器を制御される。また、予め定められた定数やリモコンから送信される設定値や冷媒回収開始温度等を記憶する記憶部１０４を内蔵しており、必要に応じてこれらの記憶内容を参照、及び書き換えを実施することが可能である。また、冷媒回収判定部１０５にて冷媒回収運転の開始を判定し、冷媒回収制御部１０６にて冷媒回収運転の各機器の制御を実施する。また、前回の冷媒回収運転終了から現在までの経過時間を計測する時間計測部１０７を有している。

上記の測定部１０２、通常運転制御部１０３、冷媒回収判定部１０５、冷媒回収制御部１０６、時間計測部１０７はマイコンにより構成され、記憶部１０４は半導体メモリなどによって構成される。制御装置１０１は、熱源ユニット３０１に配置されているが、一例であり、配置場所は限定されない。また、ユーザーはリモコン(図示せず)を介して冷房ＯＮ／ＯＦＦ、暖房ＯＮ／ＯＦＦ、給湯ＯＮ／ＯＦＦを選択できるとともに、室内設定温度や沸き上げ温度を入力することができる。

＜冷房給湯同時運転モードＡ＞
冷凍サイクル装置１００は、室内ユニット３０２の冷房負荷と給湯ユニット３０３の給湯要求とが同時に発生した場合に各機器の制御によって冷房給湯同時運転モードＡを実施することができる。
冷房給湯同時運転モードＡでは四方弁１２は圧縮機１の吸入側を室内側熱交換器９のガス側と接続する。また、吐出電磁弁２ａは閉路、吐出電磁弁２ｂは開路、電磁弁１６は開路となっている。なお、給湯側減圧機構６の開度は最大開度固定であり、熱源側減圧機構１３は最低開度固定に制御されている。

圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、吐出電磁弁２ｂに流入し、水側ガス延長配管３を経由して水側熱交換器４に流入する。水側熱交換器４にて冷媒は水ポンプ１８によって供給される水媒体を加熱して高圧液冷媒となり、水側熱交換器４より流出する。 高圧液冷媒はその後、水側液延長配管５を経由して、全開開度に固定制御されている給湯側減圧機構６を通過し、室内側減圧機構７に流入して減圧されて低圧二相冷媒となる。この時、室内側減圧機構７は水側熱交換器４の液側の過冷却度が所定値となるように制御される。水側熱交換器４の液側の過冷却度は、圧力センサ２０１の圧力の飽和温度から温度センサ２０５により検知される温度を差し引くことによって求められる。低圧二相冷媒は室内側減圧機構７を通過後、室内側液延長配管８を経由して室内側熱交換器９に流入し、室内側送風機１０によって供給される室内空気を冷却して低圧ガス冷媒となる。室内側熱交換器９を流れた冷媒はその後、室内側ガス延長配管１１を経由して、四方弁１２を通過後、アキュムレータ１７を通過して再び圧縮機１に吸入される。圧縮機１は温度センサ２０４にて検知される室内温度と室内設定温度の差温により周波数が決定され、また、熱源側送風機１５は温度センサ２０７により検知される外気温度によって回転数が決定される。

なお、熱源側減圧機構１３は最低開度かつ、電磁弁１６は開路となっているため、熱源側熱交換器１４に存在する冷媒は低圧雰囲気となり、低圧ガス状態となる。また、圧縮機１の吐出部に対して水側熱交換器４は四方弁１２と並列に接続されているため、室内側熱交換器９の冷房で発生した排熱を水側熱交換器４において回収が可能である。

冷凍サイクル装置１００では冷房給湯同時運転モードＡの他に給湯ユニット３０３の給湯要求がなく、室内ユニット３０２の冷房負荷のみがある場合に行う冷房運転モードＢ、暖房負荷のみがある場合に行う暖房運転モードＣができ、また、室内ユニット３０２の空調負荷がなく、給湯ユニット３０３の給湯要求のみがある場合に行う給湯運転モードＤを実施することができる。

＜冷房運転モードＢ＞
以下に冷房運転モードＢでの各機器の通常運転制御、冷媒の流れ方向、及び冷媒状態について説明する。なお、通常運転制御は通常運転制御部１０３により実施される。冷房運転モードＢでは四方弁１２は圧縮機１の吐出側を熱源側熱交換器１４のガス側と接続し、吸入側を室内側熱交換器９と接続する。また、吐出電磁弁２ａは開路、吐出電磁弁２ｂは閉路、電磁弁１６は閉路となっている。さらに、給湯側減圧機構６は最小開度（全閉開度）に制御され、熱源側減圧機構１３は最大開度（全開開度）に制御される。

圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は吐出電磁弁２ａ、四方弁１２を経由して、熱源側熱交換器１４に流入し、熱源側送風機１５によって供給される室外空気と熱交換を行なって高圧液冷媒となる。高圧液冷媒はその後、熱源側減圧機構１３を流れ、室内側減圧機構７にて減圧後に低圧二相冷媒となる。この時、室内側減圧機構７は熱源側熱交換器１４の液側の過冷却度が所定値となるように制御される。熱源側熱交換器１４液側の過冷却度は圧力センサ２０１の圧力の飽和温度から温度センサ２０６の温度を差し引くことにより求められる。低圧二相冷媒は室内側減圧機構７を通過後、室内側液延長配管８を経由して、室内側熱交換器９に流入し、室内側送風機１０によって供給される室内空気を冷却して低圧ガス冷媒となる。室内側熱交換器９を出た冷媒はその後、室内側ガス延長配管１１を経由して四方弁１２を通過しアキュムレータ１７を流れた後に再び圧縮機１に吸入される。なお、圧縮機１は室内温度と室内設定温度の差温により周波数が決定され、また、熱源側送風機１５は外気温度によって回転数が決定される。

冷房運転モードＢの通常運転制御では、吐出電磁弁２ｂが閉路で、給湯側減圧機構６が最小開度となっているが、構造的な隙間等から冷媒が少しずつ給湯ユニット３０３の流路に流れるため、水側熱交換器４と水側ガス延長配管３と水側液延長配管５にて構成される給湯冷媒流路において冷媒が凝縮し、運転時間に従って冷媒が給湯冷媒流路に滞留していく。そのため、給湯冷媒流路の冷媒滞留を検知して、冷媒回路の冷房本流路に給湯冷媒流路の滞留冷媒を回収する必要がある。ここでいう冷房本流路とは先に説明した圧縮機１から吐出電磁弁２ａ、熱源側熱交換器１４、室内側減圧機構７、室内側熱交換器９、アキュムレータ１７、圧縮機１へと流れる流路を指す。四方弁１２を介して熱交換器が接続される通常の冷暖切換えの冷凍サイクル装置では冷房運転時にいくつかの室内ユニットが停止であったとしても熱交換器が低圧雰囲気であるため冷媒が滞留することなく、冷媒回収運転不要であったが、本実施の形態１に示す冷凍サイクル装置１００では四方弁１２と並行に水側熱交換器４が接続されているため、冷房運転時に水側熱交換器４とその接続配管の冷媒は高圧雰囲気となり、冷媒が滞留してしまう。そのため、冷媒回収運転が必要となる。

冷房本流路の冷媒量が不足すると低圧圧力が低下し、低圧側の冷媒温度が低下するため、この状態を検知することで冷媒回収の必要性を判断することができる。具体的には、室内側減圧機構７から室内側熱交換器９の液側の間は冷媒が低圧二相となり、冷媒温度が低圧圧力の飽和温度に対応するため、このいずれかの位置の冷媒温度を計測することで、低圧圧力の低下を検知できる。冷凍サイクル装置１００では、室内側熱交換器９液側の位置である温度センサ２０３にて検出される冷媒温度が記憶部１０４に記憶される冷房冷媒回収開始温度（例えば４℃に設定）以下となった場合に冷媒回収判定部１０５にて冷媒回収運転の開始を判定し、冷媒回収制御部１０６にて冷房冷媒回収運転動作を実施する。ここで、温度センサ２０３が冷凍サイクル装置１００の冷房運転モードＢにおける低圧冷媒温度検出手段に相当する。

図３に示すフローチャート図を用いて冷房冷媒回収運転の動作方法を説明する。ステップＳ１にて低圧冷媒の飽和温度の低下を検出したら、冷媒回収判定部１０５にて冷房冷媒回収開始と判定し、冷媒回収制御部１０６にて以降のステップの冷媒回収運転動作を実施する。なお、ステップＳ１では低圧冷媒の飽和温度が冷房冷媒回収開始温度以下まで低下した場合にＹＥＳとなる。まず、ステップＳ２にて現在の室内側減圧機構７の開度を記憶部１０４に記憶する。その後、ステップＳ３にて室内側減圧機構７を開き、その後、ステップＳ４にて給湯側減圧機構６を開き、ステップＳ５にて吐出電磁弁２ｂを開く。給湯側減圧機構６と吐出電磁弁２ｂを開くことで、圧縮機１より吐出した冷媒が吐出電磁弁２ａを流れる冷媒と吐出電磁弁２ｂを流れる冷媒とに分流し、吐出電磁弁２ｂを流れた冷媒は給湯流路を通過することができる。そのため、給湯流路に滞留した冷媒を冷房本流路に押し出して回収することができる。なお、室内側減圧機構７も開くのは、冷房冷媒回収運転時に室内側減圧機構７の設置位置が、給湯流路の下流に位置しており、冷房運転モードＢの通常制御によって、室内側減圧機構７の開度が小さくなっていると、給湯流路の滞留冷媒を押し出せなくなってしまうためである。室内側減圧機構７及び給湯側減圧機構６を開く時の開度は例えば全開開度固定とする。また、本実施例の冷凍サイクル装置１００と異なり、圧縮機の吐出側に吐出電磁弁２ｂがない別の冷凍サイクル装置に関しては、ステップＳ５は不要である。その場合、ステップＳ６ではステップＳ４が終了して所定時間経過したかを判定する。また、圧縮機１の運転周波数と熱源側送風機１５の回転数はステップＳ１にてＹＥＳとなった時点の運転周波数及び回転数に固定したままとする。また、熱源側減圧機構１３の開度も最大開度固定のままとする。

次に、ステップＳ６にて、ステップＳ５が終了して所定時間（例えば１分）経過したかを判定する。ここでの経過時間が給湯流路から冷媒を回収する冷媒回収時間に相当し、記憶部１０４に記憶されている設定時間である。所定時間経過したらステップＳ７にて吐出電磁弁２ｂを閉じ、ステップＳ８にて給湯側減圧機構６を閉じる。最後にステップＳ９にて室内側減圧機構７の開度をステップＳ２にて記憶した開度にして、冷房冷媒回収運転を終了とし、冷房運転モードＢの通常制御に移行する。

ここで、ステップＳ４にて給湯側減圧機構６を開いてから吐出電磁弁２ｂを開くようにしたので、給湯ユニット３０３に冷媒が流れ始める時には、給湯流路出口は冷房本流路にむけて冷媒が流れることができる状態となっており、冷媒流れが閉鎖されることによる高圧カットの可能性がない状態になっている。また、ステップＳ７にて給湯側減圧機構６が閉じる前に吐出電磁弁２ｂを閉じるようにしたので、給湯流路を流れた冷媒が冷房本流路に流れることができずに、高圧カットとなる可能性を回避することができる。
電磁弁の動作手順を図３のフローチャートのようにすることで、冷媒回収運転時に高圧カットで異常停止することなく、信頼性の高い運転動作を実施することができる。

また、冷房本流路の冷媒流量が多い状態にて電磁弁を動作させると、電磁弁部分にて冷媒流量が急激に増加するために、冷媒音又は振動が発生する。冷媒音や振動の増加を抑制するためには電磁弁動作前に圧縮機１の運転周波数を低くするのが有効である。運転周波数を低くする場合はステップＳ２にて現在の圧縮機１の運転周波数も記憶するようにする。ステップＳ４にて給湯側減圧機構６を開いた後、圧縮機１の運転周波数を電磁弁切換周波数である所定値(例えば３０Ｈｚ程度)に低くする。こうすることで電磁弁動作時の冷媒音や振動の発生を抑制できる。なお、電磁弁切換周波数は通常制御の起動開始（圧縮機１の運転周波数が０より上昇）から１分間での圧縮機周波数の最大値である起動運転周波数（例えば３０Ｈｚ）よりも低い値である。

圧縮機１の運転周波数を低くしたままステップＳ６を実施しても良いが、圧縮機１の運転周波数が低いと圧縮機１から吐出される冷媒流量が少ないため、給湯流路に流れる冷媒流量も少なくなり、滞留冷媒を十分に押し出せないケースが考えられる。そのため、ステップＳ５にて吐出電磁弁２ｂを開いた後は圧縮機１の運転周波数を電磁弁切換周波数以上まで上昇させる。具体例としては、ステップＳ２にて記憶部１０４に記憶した冷媒回収開始直前の圧縮機１の運転周波数（例えば７０Ｈｚ）である。こうすることで、給湯流路に滞留する冷媒を十分に押し出せるようにすることができる。もちろん、給湯側減圧機構６を開く際に圧縮機１の運転周波数を低くしなかったとしても、通常運転にて圧縮機１の運転周波数が低くなっている場合は所定値に高くする動作を実施しても良い。ステップＳ６終了後は、ステップＳ７にて圧縮機１の運転周波数を電磁弁切換周波数に切換えた後に吐出電磁弁２ｂを閉路とし、ステップＳ９実施後は圧縮機１の運転周波数をステップＳ２にて記憶した周波数に戻して通常運転制御を実施する。

給湯流路への冷媒滞留が進行するにつれて、室内側熱交換器９を流れる低圧冷媒温度が低下するが、さらに冷媒滞留が進行すると低圧冷媒温度は０℃以下となる。この状態で運転継続すると室内空気に含まれる水分が室内側熱交換器９で凍結（着霜）してしまい、風路閉塞にて冷房能力が急激に低下するだけでなく、運転停止後に霜が解けて、露付き、露たれが発生し、使用者からのクレーム対象となってしまう。室内側熱交換器９の凍結を防ぐため、普通、通常運転制御部１０３には凍結予防制御が搭載されている。凍結予防制御では室内側熱交換器９に流れる冷媒温度が低下する（例えば２℃以下になる）と圧縮機１の運転を停止させる動作がなされる。凍結予防制御にて圧縮機１を停止すると冷凍サイクル装置１００の運転が再度起動から実施されることになり、空気を冷房するのに時間がかかるばかりでなく、起動状態を介するため、運転効率も低下する。そのため、凍結予防制御が実施されるほどに低圧冷媒温度が低下する前に冷房冷媒回収運転を実施する必要がある。

図４は冷凍サイクル装置１００における冷房冷媒回収運転の開始温度と凍結予防制御の低圧冷媒温度の開始判定温度との関係を示した概略図である。冷凍サイクル装置１００では冷房冷媒回収開始温度を凍結予防制御の開始判定温度よりも高く設定しているため、低圧冷媒温度が低下時に凍結予防制御開始前に冷房冷媒回収運転を実施することができる。そのため、給湯ユニット３０３への冷媒滞留による低圧低下にて、凍結予防となってしまうのを防ぐことができる。また、外気温度や室内温度の低下による低圧冷媒温度の低下と区別することができるようになり、冷媒回収運転の必要性の判定をより適切にできるだけでなく、起動状態を介することがなくなるため、運転効率の低下を回避できる。

さらに、冷房冷媒回収運転の開始温度を凍結予防制御の開始温度よりも高くしただけだと、室内温度又は外気温度が極端に低い場合による低圧冷媒温度の低下や冷媒漏洩での冷媒不足の場合による低圧冷媒温度の低下時に、給湯流路に冷媒滞留していない状態なのに冷房冷媒回収運転を繰り返し実施してしまう状態となり、動作が非常に不安定となってしまう。そのため、時間計測部１０７にて時間計測を行い、前回の冷房冷媒回収運転から冷媒回収禁止時間以内の場合は冷房冷媒回収運転を実施しないとする冷媒回収運転禁止時間を作ってもよい。冷房運転モードＢでの冷媒回収禁止時間は例えば２０分間とする。時間計測部１０７は前回の冷媒回収運転終了後（図３ではステップＳ９終了後）から現在時刻までの時間を計測し、次の冷媒回収運転が終了後に計測時間をクリア（ゼロにする）して再度時間の計測を開始する。このようにすることで、冷媒回収運転禁止時間内に凍結予防制御を実施することができるようになり、室内温度が極端に低い場合などの給湯ユニット３０３に冷媒滞留していない状態での低圧低下に対して適切に動作処理することができ、動作の安定性が向上する。

冷房冷媒回収運転開始判定の低圧冷媒温度の閾値を固定としても冷媒回収運転を実施することが可能であるが、室内空気温度が高い場合は、冷房本流路の冷媒量正常時の低圧冷媒温度が高いため、低圧冷媒温度が大きく低下しないと冷房冷媒回収運転が開始されない。低圧冷媒温度が正常時から大きく低下すると、室内空気温度が高いため、室内側熱交換器９にて過熱度が大きくなり、結果、室内ユニット３０２の露付き、露飛びが発生し、使用者の快適性が損なわれる可能性がある。

そのため、図５に示すように、室内空気温度と低圧冷媒温度との温度差が冷房冷媒回収開始温度差以上（例えば１８℃以上）となるまで、低圧冷媒温度が低下した場合に冷房冷媒回収運転を実施するようにする。なお、室内空気温度とは温度センサ２０４にて検出される空気温度のことである。こうすることで、室内空気温度が高い場合に、低圧冷媒温度が正常時から大きく低下するほど冷房本流路の冷媒量が不足する前に冷房冷媒回収運転を実施することができるため、室内側熱交換器９にて過熱度が大きくなることを回避でき、露付き、露飛びによる使用者の快適性が損なわれる状態を回避できる。なお、図３のステップＳ１に対応した判定としては、低圧冷媒温度が冷房冷媒回収開始温度差以上となるまで低下した場合にＹＥＳとなる。

図６は圧縮機１の運転周波数に対する室内空気と低圧冷媒との温度差の変化を示した概略図である。圧縮機１の運転周波数が高いほど室内空気は冷やされるため、室内空気と低圧冷媒の温度差は圧縮機１の運転周波数によって変化する。そのため、圧縮機１の運転周波数から冷房冷媒回収開始温度差を求める相関式を記憶部１０４に記憶しておき、通常運転時に圧縮機１の運転周波数から冷房冷媒回収開始温度差を求めて冷媒回収運転の開始判断に使用してもよい。すると、冷房負荷が小さく、圧縮機１の運転周波数が低くなるために、室内空気と低圧冷媒との温度差が小さい場合においても、低圧冷媒温度が正常時から大きく低下するほど冷房本流路の冷媒量が不足する前に冷房冷媒回収運転を実施することができるため、室内側熱交換器９にて過熱度が大きくなるのを回避でき、露付き、露飛びによる使用者の快適性が損なわれる状態を回避できる。

冷房冷媒回収運転中の熱源側減圧機構１３の開度は最大開度固定のままとしていたが、図３のフローチャート図において、冷房本流路に設置されている室内側減圧機構７を開けるため、熱源側熱交換器１４に分布している冷媒も冷房本流路の低圧側に流れていき、アキュムレータ１７に大量の冷媒が流れてきてしまう。アキュムレータ１７の液量が増加してくると、液滴の冷媒が圧縮機１吸入部に進行してくることになるため、圧縮機１吸入部が湿った状態となり、圧縮機１にて油濃度の低下による故障の原因となる可能性がある。冷房本流路に設置されている減圧機構の開度を調整して冷媒回収運転中に凝縮器である熱源側熱交換器１４の冷媒が低圧側に流れてこないようにする必要がある。

冷凍サイクル装置１００では、冷房冷媒回収運転中は給湯流路の下流側に位置せず、給湯流路を流れた冷媒が通過しない熱源側減圧機構１３を絞ることで熱源側熱交換器１４の冷媒が流れないようにする。この時の動作手順のフローチャート図を図７に示す。ステップＳ２１にて低圧冷媒の飽和温度低下を検知後に、ステップＳ２２にて冷媒回収開始直前の室内側減圧機構７の開度を記憶部１０４に記憶し、ステップＳ２３にて室内側減圧機構７を例えば最大開度に開く。その後、ステップＳ２４で熱源側減圧機構１３をステップＳ２２で記憶した室内側減圧機構７の開度以下に絞る。つまり、熱源側減圧機構１３を室内側減圧機構７の開度程度にすることで、冷媒回収開始直前の冷房本流路の絞り量を確保することができるため、熱源側熱交換器１４に分布する冷媒が大量に流れてくることを防げる。また、冷房冷媒回収運転では圧縮機１を吐出した冷媒が吐出電磁弁２ａと吐出電磁弁２ｂを流れる冷媒とに分流されるため、冷房運転モードＢのときよりも熱源側熱交換器１４及び熱源側減圧機構１３を通過する冷媒流量は減少する。そのため、冷媒回収開始直前の室内側減圧機構７の開度以下に熱源側減圧機構の開度を調整する。このようにすることで、冷房冷媒回収運転中に冷房運転モードＢにて凝縮器として機能する熱源側熱交換器１４液側に過冷却度を確保した運転状態、つまり、熱源側熱交換器１４の出口冷媒温度が高圧側の冷媒飽和温度より小さくなり、熱源側熱交換器１４に分布する冷媒量の変化を抑えることができる。なお、高圧側の冷媒飽和温度は圧力センサ２０１の検出圧力の飽和温度であるが、これに限定されず、熱源側熱交換器１４の伝熱管に温度センサを設置し、その検出温度としてもよい。また、熱源側熱交換器１４の出口冷媒は熱源側熱交換器１４と熱源側減圧機構１３との間に位置する冷媒のことである。

次に、ステップＳ２５にて給湯側減圧機構６を開き、ステップＳ２６にて吐出電磁弁２ｂを開き、所定時間経過したとステップＳ２７で判定されたら、ステップＳ２８にて吐出電磁弁２ｂを閉じる。熱源側減圧機構１３を絞って冷媒回収するようにしたので、ステップＳ２７にて所定時間経過した時は、水側熱交換器４液側の過冷却度がゼロ、つまり、水側熱交換器４の出口冷媒温度が高圧側の冷媒飽和温度以上となり、冷媒状態が二相又はガスとなっているとともに、熱源側熱交換器１４液側の過冷却度はゼロより大きい、つまり、熱源側熱交換器１４の出口冷媒温度が高圧側の冷媒飽和温度より小さくなり、冷媒状態が液となる運転状態になっている。具体的には、給湯流路の滞留冷媒を十分に回収するとともに、熱源側熱交換器１４に液冷媒を留まらせることができる。ここで、水側熱交換器４の出口冷媒は水側熱交換器４と給湯側減圧機構６との間に位置する冷媒のことである。吐出電磁弁２ｂを閉じた後、ステップＳ２９にて給湯側減圧機構６を閉じ、ステップＳ３０にて熱源側減圧機構１３を最大開度に開き、ステップＳ３１にて室内側減圧機構７の開度を冷媒回収開始直前の開度に戻す。

以上のように冷房冷媒回収運転中に熱源側減圧機構１３の開度を絞り、かつ、給湯側減圧機構６を開けるようにしたので、水側熱交換器４液側の過冷却度がゼロ、かつ、熱源側熱交換器１４液側の過冷却度はゼロより大きい運転状態となる。そのため、アキュムレータ１７又は圧縮機１に大量の冷媒が流れてくることがなくなり、圧縮機１にて油濃度の低下がなくなるので、装置の信頼性が向上する。さらに、熱源側熱交換器１４に液冷媒を分布させた状態で冷房冷媒回収運転を終了するため、再開した冷房運転において、冷房能力の立ち上がりが非常に早くなるため、ユーザーの快適性が向上する。

なお、冷房冷媒回収開始直前と冷房冷媒回収運転中とで圧縮機１の運転周波数が変化する場合は、変化割合分、熱源側減圧機構１３の開度を調整する。例えば、圧縮機１の運転周波数が開始直前で３０Ｈｚ、回収運転中で６０Ｈｚとなる場合、冷媒回収直前の室内側減圧機構７の開度が１１０ｐｕｌｓｅの時は、回収運転中の熱源側減圧機構１３の開度を１１０×６０／３０＝２２０ｐｕｌｓｅとする。こうすることで、圧縮機１の運転周波数増加による冷媒回収運転中の高圧カットを回避することができる。

また、本冷房運転モードＢでは吐出電磁弁２ｂを閉路、給湯側減圧機構６を最小開度として給湯冷媒回路に冷媒が循環していない状態としていた。一方で、吐出電磁弁２ｂがない実施の形態では、給湯冷媒回路において、水側熱交換器４の加熱量を小さくしつつ、かつ、滞留冷媒量を極力抑える運転状態を狙い、普通、給湯側減圧機構６を微開として、給湯回路に冷媒が少量循環するような運転とする。この運転の場合も室内温度や水温などの環境条件によっては給湯冷媒回路に冷媒が滞留してしまう。本手法を適用することで、給湯回路に冷媒が循環するような運転動作であっても、給湯回路に滞留した冷媒を適切に回収することができるようになる。

＜暖房運転モードＣ＞
暖房運転モードＣの通常運転制御では、四方弁１２は圧縮機１の吐出側を室内側熱交換器９のガス側と接続し、吸入側を熱源側熱交換器１４のガス側に接続する。また、吐出電磁弁２ａは開路、吐出電磁弁２ｂは閉路、電磁弁１６は閉路である。さらに、給湯側減圧機構６は最小開度固定であり、室内側減圧機構７は最大開度固定である。

圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は吐出電磁弁２ａ、四方弁１２を経由して室内側ガス延長配管１１へと流れる。その後、室内側熱交換器９に流入し、室内側送風機１０によって供給される室内空気を加熱して高圧液冷媒となる。その後、高圧液冷媒は室内側熱交換器９を流出する。高圧液冷媒はその後、室内ユニット３０２から流出し、室内側液延長配管８を経由して室内側減圧機構７を通過後に熱源側減圧機構１３により減圧され、低圧二相冷媒となる。ここで、熱源側減圧機構１３は室内側熱交換器９の過冷却度が所定値となるように制御される。室内側熱交換器９の過冷却度は圧力センサ２０１の圧力の飽和温度から温度センサ２０３の温度を差し引くことにより求められる。低圧二相冷媒は熱源側減圧機構１３を通過後、熱源側熱交換器１４に流入し、熱源側送風機１５によって供給される室外空気と熱交換を行ない、低圧ガス冷媒となる。低圧ガス冷媒は熱源側熱交換器１４から流出した後、四方弁１２を経由して、アキュムレータ１７を通過後、再び圧縮機１に吸入される。なお、圧縮機１は室内温度と室内設定温度の差温により周波数が決定され、また、熱源側送風機１５は外気温度によって回転数が決定される。

暖房運転モードＣの通常運転制御では、吐出電磁弁２ｂが閉路で、給湯側減圧機構６が最小開度となっているが、機械的な隙間等から冷媒が少しずつ給湯流路に流れるため、運転時間に従って冷媒が給湯流路に滞留していく。そのため、給湯流路の冷媒滞留を検知して、冷媒回路の暖房本流路に回収する必要がある。ここでいう暖房本流路とは先に説明した圧縮機１から吐出電磁弁２ａ、室内側熱交換器９、室内側減圧機構７、熱源側熱交換器１４、アキュムレータ１７、圧縮機１へと流れる流路を指す。

四方弁１２を介して熱交換器が接続される通常の冷暖切換えの冷凍サイクル装置においても、暖房運転時にいくつかの室内ユニットが停止であった場合に熱交換器が高圧雰囲気であるため冷媒が滞留し、冷媒回収運転が必要となる。暖房本流路にて冷媒不足すると低圧圧力が低下するが、熱源側熱交換器１４での着霜現象においても低圧圧力は低下するため、通常、暖房運転にて低圧圧力が低下すると霜取運転モードＥとなる。通常、低圧冷媒温度が霜取開始温度以下（例えば−５℃以下）を所定時間以上（例えば連続７分以上）検知した場合に霜取開始判定が成立したとして霜取運転に移行する。

ここで、霜取運転モードＥにおける運転状態について説明する。霜取運転モードＥでは、四方弁１２は圧縮機１の吐出側を熱源側熱交換器１４のガス側と接続し、吸入側を室内側熱交換器９のガス側に接続する。また、吐出電磁弁２ａは開路、吐出電磁弁２ｂは閉路、電磁弁１６は閉路である。さらに、給湯側減圧機構６は最小開度固定であり、室内側減圧機構７と熱源側減圧機構１３は最大開度固定である。また、圧縮機１の運転周波数は固定値であり、熱源側送風機１５は停止している。圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は吐出電磁弁２ａ、四方弁１２を経由して熱源側熱交換器１４へと流れ、フィンに着いている霜を溶かして液冷媒となる。その後、熱源側減圧機構１３、室内側減圧機構７、室内側液延長配管８を介して室内側熱交換器９へと流れる。その後、室内側ガス延長配管１１、四方弁１２、アキュムレータ１７を通過後再び圧縮機１に吸入される。

霜取運転モードＥでは、熱源側熱交換器１４が高圧雰囲気となるため、熱源側熱交換器１４の除霜が可能となる。除霜が進んでくると熱源側送風機１５は停止しているため、高圧圧力が上昇してくる。そのため、圧力センサ２０１にて検出される高圧圧力が所定値以上(例えば凝縮温度４５℃相当の圧力以上)となった場合に霜取運転モードＥを終了とする。外気温度が低い場合(例えば−１５℃)は熱源側熱交換器１４の着霜によらず低圧冷媒温度が霜取り開始温度以下となってしまうため、前回の霜取終了から霜取禁止時間（例えば６０分）の間は低圧冷媒温度が霜取開始温度以下になっても霜取運転モードＥに移行しないとする。時間計測部１０７は霜取運転終了後から現在時刻までの時間を計測し、次の霜取運転終了後に計測時間をクリアして再度時間の計測を開始する。

霜取運転モードＥでは室内側熱交換器９の冷媒が低圧雰囲気となるため、四方弁１２を介して熱交換器が接続される通常の冷暖切換えの冷凍サイクル装置では霜取運転モードＥとなることで停止した室内ユニット３０２とそれをつなぐ配管に滞留した冷媒が蒸発又は圧縮機１の吸入部へ向けて流れるため、滞留冷媒を回収することが容易にできる。しかしながら、本実施の形態１に示す冷凍サイクル装置１００では四方弁１２と並行に水側熱交換器４が接続されており、水側熱交換器４とその接続配管の冷媒は高圧雰囲気のままであるため、霜取運転モードＥを実施しても給湯流路の滞留冷媒は暖房本流路に回収されない。そのため、霜取運転モードＥの実施とは関係なく、給湯流路の滞留冷媒の回収には冷媒回収運転が必要となる。

暖房時の冷媒回収運転である暖房冷媒回収運転の開始判定は冷房冷媒回収運転と同様に低圧冷媒温度の低下としたいが、熱源側熱交換器１４にて着霜した場合にも風路閉塞による風量低下によって低圧冷媒温度が低下するため、低圧冷媒温度の低下という判定で両現象を区別するのは困難である。そのため、冷凍サイクル装置１００では、低圧冷媒温度が低下した場合は霜取運転と暖房冷媒回収運転の両方を実施するようにする。低圧冷媒温度は具体的には、熱源側減圧機構１３から熱源側熱交換器１４液側の間は冷媒が低圧二相となり、冷媒温度が低圧圧力の飽和温度に対応するため、このいずれかの位置の冷媒温度を計測する。冷凍サイクル装置１００では、温度センサ２０６にて検知される冷媒温度が暖房冷媒回収開始温度以下(例えば−５℃以下)を所定時間以上連続で（例えば連続７分以上）検知した場合に霜取運転モードＥに移行するととともに、冷媒回収判定部１０５にて冷媒回収必要と判定し、冷媒回収制御部１０６にて暖房冷媒回収運転動作を実施する。ここで、温度センサ２０６が冷凍サイクル装置１００の暖房運転モードＣにおける低圧側冷媒温度検出手段に相当する。

具体的に低圧冷媒温度低下時の動作手順を図８を用いて説明する。ステップＳ４１にて低圧冷媒の飽和温度低下を連続所定時間以上検知したら、冷媒回収制御部１０６にて判断し、ステップＳ４２からステップＳ４７までの動作内容を指す暖房冷媒回収運転を実施する。ステップＳ４２にて熱源側減圧機構１３を開き、その後、ステップＳ４３にて給湯側減圧機構６を開き、吐出電磁弁２ｂを開く。給湯側減圧機構６と吐出電磁弁２ｂを開くことで、圧縮機１より吐出した冷媒が吐出電磁弁２ａを流れる冷媒と吐出電磁弁２ｂを流れる冷媒とに分流し、吐出電磁弁２ｂを流れた冷媒は給湯流路を通過することができるようになるので、給湯流路の滞留冷媒を暖房本流路に回収することができる。なお、熱源側減圧機構１３も開くのは、暖房冷媒回収運転時に熱源側減圧機構１３の設置位置が、給湯流路の下流に位置しており、暖房運転モードＣの通常運転制御によって、熱源側減圧機構１３の開度が小さくなっていると、給湯流路の滞留冷媒を押し出せなくなってしまうためである。また、熱源側減圧機構１３及び給湯側減圧機構６を開く時の開度は、例えば全開開度固定とする。本冷凍サイクル装置とは異なり、圧縮機の吐出側に吐出電磁弁２ｂがない装置に関しては、ステップＳ４４は不要である。その場合のステップＳ４５はステップＳ４３が終了して所定時間経過したかを判定する。また、圧縮機１の運転周波数と熱源側送風機１５の回転数はステップＳ４１にてＹＥＳとなった時点の運転周波数又は回転数に固定したままとする。

ステップＳ４５にて、ステップＳ４４が終了して所定時間（例えば１分）経過したかを判定する。ここでの経過時間が冷媒回収時間に相当し、記憶部１０４に記憶されている設定時間である。所定時間経過したらステップＳ４６にて吐出電磁弁２ｂを閉じ、ステップＳ４７にて給湯側減圧機構６を閉じて、暖房冷媒回収運転終了となる。引き続き、ステップＳ４８の霜取運転モードＥに移行する。霜取運転モードＥと暖房運転モードＣとでは四方弁１２の接続方向が異なるため、移行方法としては、例えば圧縮機１の運転を１度停止させてから四方弁１２の接続方向を切り換えた後に、再度圧縮機１の運転を開始し、霜取運転モードＥに移行する。ステップＳ４９にて霜取終了後に暖房運転モードＣを開始する。暖房運転モードＣへの移行はステップＳ４８での切換えと同様に圧縮機の停止と起動の手順を行うようにする。

以上に示すように、霜取運転前に暖房冷媒回収運転を実施するようにすることで、熱源側熱交換器１４の着霜との区別をつけなくても、低圧冷媒温度の検知という方法にて給湯ユニット３０３に滞留する冷媒の冷媒回収を必要に応じて実施することができるようになる。

また、外気温度が低い場合（例えば−１５℃）は給湯流路の冷媒滞留量によらず低圧冷媒温度が暖房冷媒回収開始温度以下となってしまうため、前回の暖房冷媒回収運転終了から冷媒回収禁止時間の間は低圧冷媒温度が暖房冷媒回収運転開始温度以下になっても暖房冷媒回収運転に移行しないとする。暖房運転モードＣでの冷媒回収禁止時間は例えば霜取禁止時間と同じ６０分間としても良いが、霜取禁止時間によらず長くても、短くて設定しても良い。霜取禁止時間と別の時間に設定する場合、霜取禁止時間中に低圧冷媒温度が暖房冷媒回収開始温度以下となった場合は、図８のステップＳ４２からステップＳ４５の間とステップＳ４９の処理を行い、暖房冷媒回収運転のみを実施する。逆に、冷媒回収禁止時間中の場合は、ステップＳ４８からステップＳ４９の間の処理を行い、霜取運転のみを実施する。

また、冷房冷媒回収運転と同様に、暖房冷媒回収運転でも、暖房本流路に設置されている熱源側減圧機構１３を開けるため、室内側熱交換器９に分布している冷媒も暖房本流路の低圧側に流れていき、アキュムレータ１７に大量の冷媒が流れてきてしまう。そうなると、圧縮機吸入部が湿った状態となり、圧縮機１にて油濃度の低下による故障の原因となる可能性がある。そのため、暖房冷媒回収運転中は給湯流路の下流側に位置せず、給湯流路を流れた冷媒が通過しない室内側減圧機構７を絞ることで室内側熱交換器９の冷媒が流れないようにする。具体的には暖房冷媒回収開始直前の熱源側減圧機構１３の開度を記憶部１０４に記憶しておき、図８のフローチャート図において、ステップＳ４２とステップＳ４３の間で室内側減圧機構７を記憶した熱源側減圧機構１３の開度以下に絞る。そして、ステップＳ４７とステップＳ４８との間で室内側減圧機構７を開く。以上のようにすることで、暖房冷媒回収運転中に室内側減圧機構７の開度を絞り、かつ、給湯側減圧機構６を開けるようにしたので、水側熱交換器４液側の過冷却度がゼロ、かつ、室内側熱交換器９液側の過冷却度はゼロより大きい運転状態となる。つまり、水側熱交換器４の出口冷媒温度が高圧側の冷媒飽和温度より小さくなり、かつ、室内側熱交換器９の出口冷媒温度が高圧側の冷媒飽和温度以上となる。そのため、アキュムレータ１７又は圧縮機１に大量の冷媒が流れてくることがなくなり、圧縮機１にて油濃度の低下がなくなるので、装置の信頼性が向上する。なお、高圧側の冷媒飽和温度は圧力センサ２０１の検出圧力の飽和温度であるが、これに限定されず、室内側熱交換器９の伝熱管に温度センサを設置し、その検出温度としてもよい。また、室内側熱交換器９の出口冷媒は室内側熱交換器９と室内側減圧機構７との間に位置する冷媒のことである。

霜取運転前に冷媒回収動作を実施しても暖房運転モードＣを実施することができるが、通常、外気温度が２℃などの低温時に暖房性能を計測する場合は、霜取運転モードＥを介して暖房運転モードＣを運転するため、霜取運転時の加熱ロスも含めて暖房性能が評価される。例えば、霜取禁止時間と冷媒回収禁止時間が同じで、霜取運転前に常に暖房冷媒回収運転を実施すると、低圧冷媒温度の低下を検知してから霜取終了までの時間が長くなるため、低温時の暖房性能が損なわれてしまう。そこで、冷媒回収運転の開始判定を低圧冷媒温度とは異なる指標にて判定できるようにした例を説明する。

図９は暖房本流路での冷媒量が正常である場合と不足である場合の運転状態の違いを示した概略図である。本流路にて冷媒量が不足すると、正常時に対して低圧圧力が低下する他に、圧縮機１の吸入部の温度である吸入温度が上昇し、結果、吐出温度が上昇する。この吐出温度、もしくは吸入温度（低圧側の過熱度）の上昇により冷媒回収運転の開始判定を行うようにすれば、熱源側熱交換器１４の着霜による運転状態との差異を区別することができる。しかし、ここで、単純に吐出温度が所定値以上（例えば１０５℃以上）というように開始判定温度を固定値にしてしまうと、室内温度が低い場合又は外気温度が高い場合に、高圧圧力と低圧圧力の差が小さいため、冷媒量が不足しても判定閾値以上に吐出温度が上がらず、低圧圧力が低下したことによる霜取運転を開始してしまう可能性がある。そのため、運転状態ごとに基準吐出温度を設定しておき、冷媒回収判定部１０５によって、吐出温度が基準吐出温度以上となった場合に冷媒回収運転が必要と判定し、暖房冷媒回収運転を実施する。つまり、図８のフローチャート図に示されるステップＳ４２からステップＳ４７までの動作を実施する。ここで、吐出温度とは温度センサ２０２の検出温度である。なお、吐出温度にて暖房冷媒回収運転を実施する場合、低圧冷媒温度が低下した時は暖房冷媒回収運転を実施せず、霜取運転モードＥのみを実施するとして、図８のフローチャート図のステップＳ４８とステップＳ４９のみを実施する。

基準吐出温度は圧縮機１の吸入過熱度が所定値（例えば吸入過熱度７℃）の時の吐出温度であり、圧縮機の種類（圧縮方式がスクロール式、ロータリー式など）により異なる。 冷凍サイクル装置１００に搭載している圧縮機種類によって基準吐出温度関係式を記憶部１０４に記憶しておき、冷凍サイクル装置の運転データから求めるようにしておく。冷凍サイクル装置１００では高圧圧力と低圧圧力と圧縮機１の運転周波数から基準吐出温度関係式を用いて基準吐出温度を求める事ができる。ここで、暖房運転モードＣにおいて、高圧圧力は圧力センサ２０１の検出圧力、低圧圧力は温度センサ２０６の検出温度の飽和ガス圧力である。

また、冷房運転モードＢにも吐出温度が基準吐出温度以上となった場合、もしくは低圧側の過熱度が一定値以上となった場合に冷媒回収運転、つまり、冷房冷媒回収運転を実施するようにしても良い。冷房冷媒回収開始温度が固定値であると、室内温度が高い場合に閾値まで低圧冷媒温度が下がらず、暫く運転が継続される。吸入温度が高い状況であるため、室内側熱交換器９ガス側の冷媒温度及び過熱度が高い状態となり、室内ユニット３０２の露付き、露飛びが発生し、使用者の快適性が損なわれる可能性がある。その状況を回避することが可能となる。
なお、吐出温度と高圧圧力の参照位置は暖房運転モードＣと同様であるが、低圧圧力は室内側熱交換器９が低圧雰囲気となるため、温度センサ２０３の検出温度の飽和ガス圧力となる。

＜給湯運転モードＤ＞
給湯運転モードＤの通常運転制御では、四方弁１２は圧縮機１の吸入側を熱源側熱交換器１４のガス側と接続する。また、吐出電磁弁２ａは閉路、吐出電磁弁２ｂは開路、電磁弁１６は閉路である。さらに、室内側減圧機構７は最小開度固定、給湯側減圧機構６は最大開度固定である。

圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、吐出電磁弁２ｂに流入し、水側ガス延長配管３を経由して水側熱交換器４に流入する。水側熱交換器４に流入した冷媒は水ポンプ１８によって供給される水媒体を加熱し、高圧液冷媒となり、流出する。その後、水側液延長配管５を経由して、給湯側減圧機構６を通過後に熱源側熱交換器１４にて減圧されて低圧二相冷媒となる。ここで、給湯側減圧機構６は、水側熱交換器４の液側の過冷却度が所定値になるように制御される。熱源側減圧機構１３を通過した冷媒はその後、熱源側熱交換器１４に流入し、熱源側送風機１５によって供給される室外空気を冷却して低圧ガス冷媒となる。その後、四方弁１２を経由して、アキュムレータ１７を通過後、再び圧縮機１に吸入される。圧縮機１は給湯能力を最大にして短時間で湯を沸き上げる動作を狙い、最大周波数にて制御される。また、熱源側送風機１５は外気温度によって回転数が決定される。

給湯運転モードＤでは、吐出電磁弁２ａが開路で、室内側減圧機構７が最小開度となっているが、構造的な隙間等から冷媒が少しずつ室内ユニット３０２の流路に流れるため、室内側熱交換器９と室内側ガス延長配管１１と室内側液延長配管８にて構成される室内流路において冷媒が凝縮し、運転時間に従って冷媒が室内流路に滞留していく。そのため、室内流路の冷媒滞留を検知して、冷媒回路の給湯本流路に室内流路の冷媒を回収する必要がある。ここでいう給湯本流路とは先に説明した圧縮機１から吐出電磁弁２ｂ、水側熱交換器４、給湯側減圧機構６、熱源側熱交換器１４、アキュムレータ１７、圧縮機１へと流れる流路を指す。

給湯本流路にて冷媒が不足すると低圧圧力が低下するが、熱源側熱交換器１４での着霜現象においても低圧圧力は低下するため、通常、給湯運転にて低圧圧力が低下すると霜取運転モードＥとなる。霜取運転モードＥでは室内流路の冷媒は低圧雰囲気となる。そのため、霜取運転モードＥとなることで室内流路の滞留冷媒を回収することができるので、霜取運転の開始判定と同様に低圧冷媒温度の低下により室内ユニットの滞留冷媒を回収するようにして問題ないことになる。

しかしながら、水側ガス延長配管３と水側液延長配管５が長い場合や、水側熱交換器４に流入する水温が低く、水側熱交換器４にて多くの冷媒が冷却凝縮されることにより大量の冷媒が分布していた場合、給湯ユニット３０３側に分布する冷媒を回収せずに霜取運転モードＥに移行すると、冷媒不足運転となり、低圧圧力が低下するため、霜取運転時間が長くなるばかりでなく、いつになっても除霜完了できない可能性がある。そのため、霜取運転開始判定が成立した後に、霜取運転前に給湯ユニット３０３側の冷媒を回収する給湯冷媒回収運転を実施する必要がある。

具体的に低圧冷媒温度低下時の動作手順を図１０を用いて説明する。ステップＳ６１にて低圧冷媒の飽和温度低下を所定時間以上検知したら冷媒回収制御部１０６にて判断し、ステップＳ６２からステップＳ６３までの動作内容を指す給湯冷媒回収運転を実施する。なお、低圧冷媒温度が給湯冷媒回収開始温度（例えば霜取開始温度と同じ）以下になったらステップＳ６１でＹＥＳとする。低圧冷媒温度は、熱源側減圧機構１３から熱源側熱交換器１４の液側の間は冷媒が低圧二相となり、冷媒温度が低圧圧力の飽和温度に対応するため、このいずれかの位置の冷媒温度を計測する。ここでは、温度センサ２０６が冷凍サイクル装置１００の給湯運転モードＤにおける低圧側冷媒温度検出手段に相当する。次に、ステップＳ６２にて、熱源側減圧機構１３を開く。これは、給湯運転モードＤの通常運転制御によって、絞られていた熱源側減圧機構１３を開くことで、水側熱交換器４液側の過冷却度がゼロとなり、給湯ユニット３０３に溜まっていた冷媒を熱源ユニット３０１に回収することができる。また、熱源側減圧機構１３及び給湯側減圧機構６を開く時の開度は例えば全開開度又は現在開度の１．５倍（現在の開度が１４０パルスの場合は２１０パルス）とするにしてもよい。また、圧縮機１の運転周波数と熱源側送風機１５の回転数はステップＳ６１にてＹＥＳとなった時点の運転周波数又は回転数に固定したままとする。

次に、ステップＳ６３にてステップＳ６２が終了して所定時間以上（例えば１分以上）経過したと判定したら、給湯冷媒回収運転終了となる。引き続き、ステップＳ６４の霜取運転モードＥに移行し、霜取終了となった場合はステップＳ６５にて給湯運転モードＤを開始する。以上のように、霜取運転モードＥとなる前に、給湯流路の冷媒を回収するようにしたので、霜取運転時に冷媒不足運転となることがなくなり、霜取時間が極端に長くなることや除霜しきれないということを回避できる。また、室内ユニット３０２の滞留冷媒を回収することができるため、給湯運転モードＤの給湯本流路の冷媒不足を回避することができる。ここで、冷媒回収禁止時間は霜取禁止時間と同様にする。

また、熱源ユニット３０１に冷媒回収運転を強制的に実施させるためのスイッチ（例えばＤｉｐＳＷ）を設けておき、このスイッチが押された場合には、冷媒回収判定部１０５にて冷媒回収が必要と判定し、強制的に対応する運転モードにおける冷媒回収運転を実施できるようにする。具体的には、スイッチを押した時の運転モードが冷房運転モードＢの場合は冷房冷媒回収運転が実施され、暖房運転モードＣの場合は暖房冷媒回収運転が実施され、給湯運転モードＤの場合は給湯冷媒回収運転が実施される。このような構成を加えておくことで、試験等で性能を測定する場合に、任意のタイミングで冷媒回収運転を実施できるようになるため、本流路にて冷媒量をいつでも正常な量に調整することができ、性能取得やその他の動作検証を適切に行う事ができる。

実施の形態２.
＜機器構成＞
本実施の形態２の冷凍サイクル装置２００の構成を図１１を用いて説明する。冷凍サイクル装置２００は冷凍サイクル装置１００に対して、熱源ユニット３０１に温度センサ２０９が設置されていることを除き、全て同じ構成である。実施の形態２では、低圧ガス冷媒温度を検知する構成例を示しており、冷凍サイクル装置２００では温度センサ２０９がアキュムレータ１７の吸入部に設置され、設置箇所の冷媒温度を計測できるようになっている。冷房運転モードＢでは室内側熱交換器９から圧縮機１の吸入部までの間が低圧ガス冷媒が分布する区間となるため、このいずれかの位置に温度センサが設置されていれば良い。また、暖房運転モードＣでは熱源側熱交換器１４から圧縮機１の吸入部までの間に低圧ガス冷媒が分布する区間となるため、このいずれかの位置に温度センサが設置されていれば良い。

冷房運転モードＢにおいて、温度センサ２０９の設置により低圧過熱度を検知することが可能となる。冷房運転モードＢの低圧過熱度は温度センサ２０９の検出温度から温度センサ２０３の検出温度差し引くことによって求められる。冷房本流路にて冷媒不足となると低圧圧力の低下とともに低圧過熱度も上昇するため、低圧過熱度が所定値以上（例えば７℃以上）となった場合に、冷媒回収判定部１０５は冷媒回収必要と判定し、冷房冷媒回収運転とするようにすることができる。このようにすることで、室内側熱交換器９の過熱度が過度に大きくなるのを単純な判定方法で、かつ、より確実に回避することが可能となり、室内側熱交換器９での露付き又は露飛びの発生を抑えることができるようになる。

暖房運転モードＣにおいて、温度センサ２０９の設置により低圧過熱度を検知することが可能となるため、低圧過熱度が所定値以上（例えば７℃以上）となった場合に、冷媒回収判定部１０５は冷媒回収必要と判定し、暖房冷媒回収運転とするようにすることができる。ここで、暖房運転モードＣの低圧過熱度は温度センサ２０９の検出温度から温度センサ２０６の検出温度差し引くことによって求められる。このようにすることで、霜取運転の開始判定と異なる開始判定にできるため、低温時の暖房性能が損なわれてしまうのを回避できるとともに、基準吐出温度による判定よりも関係式などの記憶させる情報が少なくてすみ、かつ、演算動作も少なくなるため、演算負荷を小さくすることができる。

１ 圧縮機、２ａ，２ｂ 吐出電磁弁、３ 水側ガス延長配管、４ 水側熱交換器、５ 水側液延長配管、６ 給湯側減圧機構、７ 室内側減圧機構、８ 室内側液延長配管、９ 室内側熱交換器、１０ 室内側送風機、１１ 室内側ガス延長配管、１２ 四方弁、１３ 熱源側減圧機構、１４ 熱源側熱交換器、１５ 熱源側送風機、１６ 電磁弁、１７ アキュムレータ、１８ 水ポンプ、１９ コイル熱交換器、２０ 貯湯タンク、１００ 冷凍サイクル装置、１０１ 制御装置、１０２ 測定部、１０３ 通常運転制御部、１０４ 記憶部、１０５ 冷媒回収判定部、１０６ 冷媒回収制御部、１０７ 時間計測部、２００ 冷凍サイクル装置、２０１ 圧力センサ、２０２〜２０９ 温度センサ、３０１ 熱源ユニット、３０２ 室内ユニット、３０３ 給湯ユニット。

Claims (15)

1. 圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、熱源側減圧機構と、室内側減圧機構と、室内側熱交換器と、を有し、冷房運転時に、前記圧縮機、前記四方弁、前記熱源側熱交換器、前記熱源側減圧機構、前記室内側減圧機構、前記室内側熱交換器、を冷媒が順番に循環するように接続する冷凍サイクル回路と、
   前記圧縮機と前記四方弁の間から分岐し、給湯側熱交換器と、給湯側減圧機構と、を順番に備え、前記熱源側減圧機構と前記室内側減圧機構の間に接続される給湯冷媒回路と、を備えた冷凍サイクル装置であって、
   前記冷凍サイクル回路の低圧側及び前記圧縮機の吐出側の少なくとも一方の冷媒状態値が冷媒回収開始状態値となったときには、前記給湯冷媒回路に滞留した冷媒を前記冷凍サイクル回路に回収する冷媒回収運転を開始するように構成され、
   前記冷媒回収運転は、前記熱源側熱交換器と前記室内側熱交換器のうち、凝縮器として機能する一方の熱交換器に対応する前記熱源側減圧機構もしくは前記室内側減圧機構の減圧機構が、蒸発器として機能する他方の熱交換器に対応する前記熱源側減圧機構もしくは前記室内側減圧機構の減圧機構、及び、前記給湯側減圧機構の開度よりも小さくした開度で開いていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記冷媒回収運転は、前記熱源側熱交換器が凝縮器として機能する場合に対応する前記熱源側減圧機構が、前記冷媒回収運転開始直前の蒸発器として機能する前記室内側熱交換器に対応する前記室内側減圧機構の減圧機構の開度以下に絞った開度で開いていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒回収運転において、前記熱源側熱交換器と前記室内側熱交換器のうち、凝縮器として機能する熱交換器の出口冷媒温度を高圧側の冷媒飽和温度より小さくし、前記給湯側熱交換器の出口冷媒温度を前記高圧側の冷媒飽和温度以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記冷媒回収運転では、前記給湯側減圧機構の開度を開くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記圧縮機と前記給湯側熱交換器の間には吐出電磁弁が設けられており、前記冷媒回収運転の開始時には、前記吐出電磁弁を開くことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記冷媒状態値は、前記冷凍サイクル回路の低圧側の冷媒飽和圧力又は冷媒飽和温度であり、前記冷媒回収運転は、前記低圧側の前記冷媒飽和圧力が設定された冷媒回収開始圧力以下に低下したとき又は前記冷媒飽和温度が設定された冷媒回収開始温度以下に低下したときに開始することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記冷媒状態値は、前記冷凍サイクル回路の低圧側の冷媒過熱度又は前記圧縮機の吐出温度であり、前記冷媒回収運転は、前記低圧側の冷媒過熱度が設定値以上又は前記圧縮機の吐出温度が設定値以上に上昇したときに開始することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記冷媒回収運転は、空調対象の室内空気温度と前記低圧側の冷媒飽和温度との温度差が設定された冷媒回収開始温度差以上となったときに開始することを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記冷媒回収運転は、霜取り運転開始判定成立後において、霜取り運転前に実施されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記冷媒回収開始温度差は前記圧縮機の運転周波数により変更されることを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記冷媒回収運転の開始時には、前記給湯側減圧機構を開いた後に、前記給湯冷媒回路において前記圧縮機と前記給湯側熱交換器との間に設けられた吐出電磁弁を開くことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記冷媒回収運転の開始時において、前記給湯側減圧機構を開いた時に前記圧縮機の回転数を第１の設定値に低下させ、前記吐出電磁弁を開いた時に前記第１の設定値以上の第２の設定値に上昇させることを特徴とする請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
13. 冷房運転時に、前記低圧側の冷媒飽和圧力もしくは前記低圧側の冷媒飽和温度が第１の規定値以下に低下したときに前記圧縮機を停止する凍結防止制御を備え、前記冷凍サイクル回路の低圧側の冷媒飽和圧力が設定された冷媒回収開始圧力、もしくは、前記冷凍サイクル回路の低圧側の冷媒飽和温度が設定された冷媒回収開始温度は、前記第１の規定値以上の値に設定されることを特徴とする請求項６、８〜１２のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
14. 暖房運転時に、前記低圧側の冷媒飽和圧力もしくは前記低圧側の冷媒飽和温度が第２の規定値以下に低下したときに霜取り運転を行うものであって、前記冷凍サイクル回路の低圧側の冷媒飽和圧力が設定された冷媒回収開始圧力、もしくは、前記冷凍サイクル回路の低圧側の冷媒飽和温度が設定された冷媒回収開始温度は、前記第２の規定値以上の値に設定されることを特徴とする請求項６、８〜１２のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
15. 室内温度、または外気温度が予め定めた値以下の場合に前記冷媒回収運転を前回の冷媒回収運転の終了時点から一定時間禁止する冷媒回収禁止時間を設けることを特徴とする請求項１３または１４に記載の冷凍サイクル装置。

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