JP6191447B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１台の室外機と複数台の室内機とが冷媒配管で接続された空気調和装置に関わり、より詳細には、設置時もしくはメンテナンス時に冷媒回路に冷媒を追加充填する空気調和装置に関する。

従来、少なくとも１台の室外機と複数台の室内機とが複数の冷媒配管で相互に接続された空気調和装置が提案されている。このような空気調和装置では、出荷時に予め室外機に所定量の冷媒を充填しておき、設置時に室外機と複数の室内機とを接続する液冷媒配管およびガス冷媒配管の長さに応じて不足する冷媒を追加で充填する場合や、空気調和装置のメンテナンス時に一旦空気調和装置内の冷媒を抜き取り、メンテナンス終了後に必要量の冷媒を充填する場合がある。

冷媒を充填する方法としては、例えば、特許文献１に記載の空気調和装置のように、自動で冷媒の充填を行う冷媒充填運転機能を持つものが知られている。この空気調和装置では、冷媒回路の低圧側（圧縮機の冷媒吸入側）に備えられた充填ポートに冷媒ボンベを接続し、冷媒回路を冷房サイクルとし、圧縮機を所定の回転数に固定して駆動するとともに各室内機に備えられた室内膨張弁の開度調整によって、圧縮機に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力が所定圧力となるように制御して、冷媒の充填を行う。そして、室外機に備えられ凝縮器として機能している室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒の過冷却度を検出し、この過冷却度が所定値以上となれば、必要量の冷媒が充填されたと判断して冷媒充填運転を終了する。

特許第２９９７４８７号公報

上述した冷媒の充填を行うとき、冷媒充填運転開始時では冷媒回路を循環する冷媒量は少なく、その後冷媒充填運転が進むにつれて冷媒回路内の冷媒量は徐々に増加するものの、冷媒の充填が完了するまでは、常に冷媒回路を循環する冷媒量が不足した状態となっている。

ところで、圧縮機を駆動して冷媒を冷媒回路に循環させているときは、圧縮機内の冷凍機油の一部が冷媒とともに冷媒回路に吐出される。冷媒回路に吐出された冷凍機油は、冷媒回路を循環する冷媒により冷媒回路を流れて再び圧縮機に吸入されるが、冷媒回路での冷媒循環量が不足する冷媒充填運転時は、冷媒の循環によって圧縮機に戻される冷凍機油量が減少する。この結果、冷媒充填運転が終了した後の圧縮機内の冷凍機油量が減少している虞があり、圧縮機の再起動時に潤滑不良となって故障、破損等を招く虞があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、冷媒充填運転時に発生する圧縮機での冷凍機油不足を解消して圧縮機の故障、破損等を防ぐ空気調和装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機と室外熱交換器と室外流量調整手段と室外ファンと圧縮機に吸入される冷媒の過熱度である吸入過熱度を検出する吸入過熱度検出手段と室外熱交換器が凝縮器として機能するときに室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒の過冷却度である熱交過冷却度を検出する過冷却度検出手段とを有する少なくとも１台の室外機と、室内熱交換器と室内流量調整手段と室内ファンとを有する複数台の室内機と、室外機と複数の室内機とを複数の冷媒配管で接続してなる冷媒回路と、圧縮機と室外ファンと室内ファンの駆動制御および室外流量調整手段と室内流量調整手段とによる冷媒回路での冷媒流量制御を行う制御手段とを有するものである。そして、制御手段は、冷媒回路に冷媒を充填する冷媒充填運転と、冷媒回路に冷媒を循環させることで冷媒充填運転時に圧縮機から吐出されて冷媒回路に滞留している冷凍機油を圧縮機に回収する油回収運転とが行え、圧縮機、室外ファン、室内ファン、室外流量調整手段、室内流量調整手段、のうち少なくともいずれか１つを制御して、過冷却度検出手段で検出した熱交過冷却度が所定の閾過冷却度以上となるまで冷媒充填運転を行い、冷媒充填運転に引き続き、圧縮機、室外ファン、室内ファン、室外流量調整手段、室内流量調整手段、のうち少なくともいずれか１つを制御して、吸入過熱度検出手段で検出した吸入過熱度が０となるまで油回収運転を行うものである。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、冷媒充填運転時に圧縮機から吐出されて冷媒回路内に滞留する冷凍機油を、冷媒充填運転終了後に引き続き行う油回収運転で圧縮機に回収するので、冷媒充填運転後の圧縮機内に充分な量の冷凍機油を確保できる。従って、圧縮機の再起動時に潤滑不良となることを防ぐことができ、圧縮機の故障、破損等を防ぐことができる。

本発明の実施形態における、空気調和装置の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段および室内機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、設置時動作テーブルある。 本発明の実施形態における、設置運転時の処理を説明するフローチャートであり、（Ａ）は室外機制御部における処理の流れを示し、（Ｂ）は室内機制御部における処理の流れを示している。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１台の室外機に３台の室内機が並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げ、空気調和装置の設置時に室外機と複数の室内機とを接続する冷媒配管の長さに応じて不足する冷媒を追加で充填する場合について説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１（Ａ）に示すように、本実施例における空気調和装置１は、屋外に設置される１台の室外機２と、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された３台の室内機５ａ〜５ｃとを備えている。詳細には、液管８は、一端が室外機２の閉鎖弁２５に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各液管接続部５３ａ〜５３ｃに、それぞれ接続されている。また、ガス管９は、一端が室外機２の閉鎖弁２６に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各ガス管接続部５４ａ〜５４ｃに、それぞれ接続されている。以上により、空気調和装置１の冷媒回路１００が構成されている。

まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、流路切換手段である四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外流量調整手段である室外膨張弁２４と、液管８の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９の一端が接続された閉鎖弁２６と、室外ファン２７と、充填ポート２８とを備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室外機冷媒回路２０を構成している。

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、後述する四方弁２２のポートａに吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、後述する四方弁２２のポートｃに吸入管４２で接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側に吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、上述したように圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２７の回転により室外機２内部に取り込まれた外気とを熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂに冷媒配管４３で接続され、他方の冷媒出入口は室外機液管４４で閉鎖弁２５に接続されている。

室外膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外膨張弁２４は電子膨張弁であり、その開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量を調整する。

室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、図示しないファンモータによって回転することで図示しない吸込口から室外機２内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２外部へ放出する。

充填ポート２８は、例えば、電磁開閉弁で構成されており、一方のポートが吸入管４２に冷媒配管で接続されており、他方のポートには図示しない冷媒ボンベが接続できるようになっている。冷媒回路１００に冷媒を充填する際には、冷媒ボンベを充填ポート２８に接続し、充填ポート２８を開く。これにより、冷媒ボンベから吸入管４２に向かって冷媒が流れる。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する高圧検出手段である高圧センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。吸入管４２には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧検出手段である低圧センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ３４とが設けられている。

室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外膨張弁４４との間には、室外熱交換器２３に流入する、または、室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出する熱交温度センサ３５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２内に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が備えられている。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図２（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。

記憶部２２０は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７の制御状態、後述する設置時動作テーブル３００、等を記憶している。通信部２３０は、室内機５ａ〜５ｃとの通信を行うためのインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果をセンサ入力部２４０を介して取り込む。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃから送信される制御信号を通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切り換え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、室外膨張弁２４の開度制御を行う。

次に、３台の室内機５ａ〜５ｃについて説明する。３台の室内機５ａ〜５ｃは、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃと、室内流量調整手段である室内膨張弁５２ａ〜５２ｃと、分岐した液管８の他端が接続された液管接続部５３ａ〜５３ｃと、分岐したガス管９の他端が接続されたガス管接続部５４ａ〜５４ｃと、室内ファン５５ａ〜５５ｃとを備えている。そして、室内ファン５５ａ〜５５ｃを除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室内機冷媒回路５０ａ〜５０ｃを構成している。

尚、室内機５ａ〜５ｃの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室内機５ａの構成についてのみ説明を行い、その他の室内機５ｂ、５ｃについては説明を省略する。また、図１では、室内機５ａの構成装置に付与した番号の末尾をａからｂおよびｃにそれぞれ変更したものが、室外機５ａの構成装置と対応する室内機５ｂ、５ｃの構成装置となる。

室内熱交換器５１ａは、冷媒と後述する室内ファン５５ａにより図示しない吸込口から室内機５ａ内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液管接続部５３ａに室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部５４ａに室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、室内機５ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５ａが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。
尚、液管接続部５３ａやガス管接続部５４ａには、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内膨張弁５２ａは、室内機液管７１ａに設けられている。室内膨張弁５２ａは電子膨張弁であり、その開度を調整することによって室内熱交換器５１ａに流れる冷媒量を調整することができる。室内膨張弁５２ａは、室内熱交換器５１ａが蒸発器として機能する場合は、その開度が要求される冷房能力に応じて調整され、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合は、その開度が要求される暖房能力に応じて調整される。

室内ファン５５ａは樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１ａの近傍に配置されている。室内ファン５５ａは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５ａ内に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１ａにおいて冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ供給する。

以上説明した構成の他に、室内機５ａには各種のセンサが設けられている。室内機液管７１ａにおける室内熱交換器５１ａと室内膨張弁５２ａとの間には、室内熱交換器５１ａに流入あるいは室内熱交換器５１ａから流出する冷媒の温度を検出する液冷媒温度検出手段である液側温度センサ６１ａが設けられている。室内機ガス管７２ａには、室内熱交換器５１ａから流出あるいは室内熱交換器５１ａに流入する冷媒の温度を検出するガス冷媒温度検出手段であるガス側温度センサ６２ａが設けられている。そして、室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａ内に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ６３ａが備えられている。

また、室内機５ａには、室内機制御手段５００ａが備えられている。室内機制御手段５００ａは、室内機５ａの図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ５１０ａと、記憶部５２０ａと、通信部５３０ａと、センサ入力部５４０ａとを備えている。

記憶部５２０ａは、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室内機５ａの制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、使用者による空調運転に関する設定情報等を記憶する。通信部５３０ａは、室外機２および他の室内機５ｂ、５ｃとの通信を行うためのインターフェイスである。センサ入力部５４０ａは、室内機５ａの各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ５１０ａに出力する。

ＣＰＵ５１０ａは、前述した室内機５ａの各センサでの検出結果をセンサ入力部５４０ａを介して取り込む。また、ＣＰＵ５１０ａは、使用者が図示しないリモコンを操作して設定した運転情報やタイマー運転設定等を含んだ信号を図示しないリモコン受光部を介して取り込む。ＣＰＵ５１０ａは、取り込んだ検出結果やリモコンから送信された信号に基づいて、室内膨張弁５２ａの開度制御や、室内ファン５５ａの駆動制御を行う。また、ＣＰＵ５１０ａは、運転開始／停止信号や運転情報（設定温度や室内温度等）を含んだ制御信号を、通信部５３０ａを介して室外機２に送信する。

次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明では、室内機５ａ〜５ｃが冷房運転を行う場合について説明し、暖房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。また、図１（Ａ）における矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示している。

図１（Ａ）に示すように、室内機５ａ〜５ｃが冷房運転を行う場合、室外機制御手段２００は、四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り換える。これにより、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能する。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管４３を流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管４４を流れ、全開とされている室外膨張弁２４および閉鎖弁２５を介して液管８に流入する。

液管８を流れて分流し各室内機５ａ〜５ｃに流入した冷媒は、室内機液管７１ａ〜７１ｃを流れ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを通過するときに減圧されて低圧の冷媒となる。室内機液管７１ａ〜７１ｃから室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入した冷媒は、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転により室内機５ａ〜５ｃ内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｃが設置された室内の冷房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｃから流出した冷媒は室内機ガス管７２ａ〜７２ｃを流れガス管９に流入する。ガス管９を流れ閉鎖弁２６を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管４５、四方弁２２、吸入管４２を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
以上説明したように冷媒回路１００を冷媒が循環することで、空気調和装置１の冷房運転が行われる。

尚、室内機５ａ〜５ｃが暖房運転を行う場合、室外機制御手段２００は、四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄとが連通するよう、また、ポートｂとポートｃとが連通するよう、切り換える。これにより、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが凝縮器として機能する。

次に、本実施形態における設置時運転について、図１乃至図３を用いて説明する。ここで、設置時運転とは、空気調和装置１の設置時に実行される運転のことであり、液管８およびガス管９の長さに応じて冷媒回路１００で不足する冷媒を追加充填する冷媒充填運転と、冷媒充填運転の終了後に引き続き行われ冷媒回路１００に滞留する冷凍機油を圧縮機２１に回収する油回収運転とからなる。尚、冷媒充填運転および油回収運転では、冷媒回路１００を図１に示す状態、すなわち、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するよう、また、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能するよう、四方弁２２を切り換え、室内機５ａ〜５ｃ全てが冷房運転となるようにする。

まず、図１および図２を用いて、空気調和装置１の設置時運転における室外機２および室内機５ａ〜５ｃの動作について説明する。図２に示す設置時動作テーブル３００は、上述した冷媒充填運転および油回収運転を行う際の室外機２および室内機５ａ〜５ｃの各構成要素の制御態様と、冷媒充填運転および油回収運転の終了条件とを定めたものであり、室外機２の記憶部２２０に予め記憶されているものである。

以下に、設置時動作テーブル３００における冷媒充填運転／油回収運転毎に、各構成要素の制御態様および終了条件について説明する。冷媒充填運転時は、圧縮機２１の回転数が第１固定回転数Ｒ１、例えば、５０ｒｐｓとなるように制御する。また、室外ファン２７の回転数を制御して室外熱交換器２３に流通させる空気量を調整することで、室外熱交換器２３における凝縮圧力が所定の目標圧力、例えば、３．０ＭＰａとなるように制御（以降、目標高圧制御と記載）する。また、室外膨張弁２４の開度を全開とする。また、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を制御して室内熱交換器５１ａ〜５１ｃを流れる冷媒量を調整するとともに、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転数を制御して室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流通させる空気量を調整することで、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃにおける蒸発圧力が所定の目標圧力、例えば、０．９ＭＰａとなるように制御（以降、目標低圧制御と記載）する。そして、冷媒充填運転の終了条件は、凝縮器として機能している室外熱交換器２３の冷媒出口側における熱交過冷却度である冷媒の過冷却度ＳＣが所定の閾値、例えば、１０℃（以降、閾過冷却度ＳＣｔと記載）以上となったか否か、としている。

ここで、第１固定回転数Ｒ１（上記例では、５０ｒｐｓ）の決定方法について説明する。冷媒充填運転では、冷媒回路１００内の冷媒量が少ない状態で圧縮機２１を駆動するので、圧縮機２１の吸入圧力が低下しやすくなっている。このため、回転数を高くして圧縮機２１を駆動すると、吸入圧力が大きく低下して圧縮機２１個別に定められた吸入圧力の性能下限値を下回る虞がある。従って、冷媒充填運転時の圧縮機２１の回転数は、予め試験により、吸入圧力が性能下限値を下回らないことが確認できており、かつ、冷媒回路１００への冷媒充填が早く完了するようできる限り高い回転数を求め、これを第１固定回転数Ｒ１としている。

また、室外膨張弁２４の開度が全開となるように制御するのは、次の理由による。室外膨張弁２４の開度を小さくすると、室外膨張弁２４を冷媒が通過する際に冷媒の状態が、液冷媒から気液二相冷媒へと変化する。冷媒が気液二相冷媒となれば、冷媒配管（液管８）による圧力損失が大きくなるので、これを防ぐために、室外膨張弁２４の開度を全開とする。

以上説明したように、冷媒充填運転時は、室外ファン２７の回転数で目標高圧制御を行うとともに室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度および室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転数で目標低圧制御を行うことで圧縮機２１の吐出圧力および吸入圧力が一定となるようにし、冷媒回路１００における圧縮機２１の回転数を第１固定回転数Ｒ１に固定することによって冷媒回路１００における冷媒循環量が一定となり、室外膨張弁２４を全開とすることで冷媒の状態が変化しないようにしている。これにより、冷媒回路１００における冷媒の状態が安定する。

冷媒回路における冷媒の状態が安定した状態で、室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒の過冷却度ＳＣを算出し、算出した過冷却度ＳＣが閾過冷却度ＳＣｔ以上となっていれば、冷媒充填により冷媒回路１００の冷媒が適正量になったと判断できる。尚、過冷却度ＳＣは、高圧センサ３１で検出した圧縮機２１の吐出圧力を用いて求めた高圧飽和温度から熱交温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒温度を減じることで算出できる。ここで、高圧センサ３１と、熱交温度センサ３５と、室外機制御部２００とで、本発明の過冷却度検出手段が構成される。また、閾過冷却度ＳＣｔは、予め試験によって求められているものであり、空気調和装置１で充分な空調能力を発揮するために必要な冷媒量が冷媒回路１００に充填されており、かつ、冷媒回路１００を冷媒充填運転の際の状態としたときの、室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒の過冷却度である。

一方、油回収運転時は、圧縮機２１の回転数が第１固定回転数Ｒ１より高い回転数である第２固定回転数Ｒ２、例えば、８０ｒｐｓとなるように制御する。また、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を、圧縮機２１に吸入される冷媒が気液二相状態となるように制御（以降、気液二相制御と記載）する。また、室内ファン５５ａ〜５５ｃは、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃにおける冷媒と空気との熱交換量を一定とするための所定の固定回転数Ｒｉ、例えば、９００ｒｐｍで回転させる。そして、油回収運転の終了条件は、圧縮機２１の冷媒吸入側の冷媒過熱度である吸入過熱度ＳＨｃが０℃となったか否か、としている。尚、室外ファン２７および室外膨張弁２４の制御態様は、冷媒充填運転時の制御態様と同じである。

ここで、圧縮機２１の回転数を第１固定回転数Ｒ１より高い第２固定回転数Ｒ２（上記例では、８０ｒｐｓ）としているのは次の理由による。まず、油回収運転時は、先に行う冷媒充填運転により冷媒回路１００に充分な量の冷媒が充填されているので、圧縮機２１の回転数を第１固定回転数Ｒ１より高くしても吸入圧力が性能下限値を下回る虞がない。また、油回収運転では、圧縮機２１から冷媒とともに冷媒回路１００に吐出され冷媒回路１００に滞留する冷凍機油を、気液二相状態の冷媒を圧縮機２１に吸入させることによって圧縮機２１に戻すのであるが、このとき、冷媒回路１００を流れる冷媒の流速ができる限り速いことが好ましい。そこで、予め試験により冷媒回路１００に滞留する冷凍機油を圧縮機２１に回収できることが確認できている冷媒の流速を実現する圧縮機２１の回転数を求めこれを第２固定回転数Ｒ２としている。
尚、本実施形態では、油回収運転時の圧縮機２１の回転数を第２固定回転数Ｒ２で固定しているが、第２固定回転数Ｒ２以上で圧縮機２１の回転数を可変してもよい。

また、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度は、液側温度センサ６１ａ〜６１ｃで検出する室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒入口側の冷媒温度（以降、液側冷媒温度Ｔｒｌと記載）とガス側温度センサ６２ａ〜６２ｃで検出する室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口側の冷媒温度（以降、ガス側冷媒温度Ｔｒｇと記載）とが同じになるように制御される。これにより、室内機５ａ〜５ｃから流出する冷媒は気液二相状態となる。

以上説明したように、油回収運転時は、室外ファン２７の回転数で目標高圧制御を行うことで圧縮機２１の吐出圧力が一定となるようにするとともに室外膨張弁２４を全開とすることで冷媒の状態が変化しないようにして室内機５ａ〜５ｃに流入する冷媒の状態を安定させ、室内ファン５５ａ〜５５ｃを固定回転数Ｒｉで回転させることで室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流通させる空気量を一定とし、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度調整により気液二相状態の冷媒を室内機５ａ〜５ｃから流出させている。そして、圧縮機２１の回転数を第２固定回転数Ｒ２で固定することによって、気液二相状態の冷媒の流速を速くして、冷媒回路１００内に滞留する冷凍機油を圧縮機２１に戻している。

そして、上記のような冷媒回路１００の状態で、圧縮機２１の冷媒吸入側における吸入過熱度ＳＨｃを算出し、算出した吸入過熱度ＳＨｃが０となっていれば、気液二相状態の冷媒が圧縮機２１に吸入されている、つまり、冷凍機油が圧縮機２１に戻されていると判断する。尚、吸入過熱度ＳＨｃは、吸入温度センサ３４で検出した圧縮機２１に吸入される冷媒の温度から低圧センサ３２で検出した圧縮機２１の吸入圧力を用いて求めた低圧飽和温度を減じることで算出できる。ここで、低圧センサ３２と、吸入温度センサ３４と、室外機制御部２００とで、本発明の吸入圧力検出手段が構成される。

次に、図１乃至図３を用いて、本実施形態の空気調和装置１で設置時運転を行う際の制御について説明する。図３は、空気調和装置１が設置時運転を行う場合の、各制御部での処理の流れを示すフローチャートであり、（Ａ）は室外機制御部２００のＣＰＵ２１０が行う処理の流れを、（Ｂ）は室内機制御部５００ａ〜５００ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃが行う処理の流れを、それぞれ示すものである。尚、図３において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。また、図３では本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、前述した冷房運転時における、使用者の指示した設定温度や風量等の運転条件に対応した冷媒回路の制御、等の空気調和装置に関わる一般的な処理については説明を省略している。

まず、図３（Ａ）を用いて、室外機制御部２００のＣＰＵ２１０が行う処理の流れを説明する。空気調和装置１の設置後、作業者は、室外機２の電源を投入するとともに、充填ポート２８に冷媒ボンベを接続した後室外機２に設けられた図示しないスイッチの操作により設置時運転の開始を指示する。設置時運転の開始が指示されると、ＣＰＵ２１０は、充填ポート２８を開く。そして、ＣＰＵ２１０は、冷媒充電運転開始信号を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ１）。尚、冷媒充電運転開始信号には、冷媒充填運転時の室内膨張弁５２ａ〜５２ｃや室内ファン５５ａ〜５５ｃの制御態様であり設置時動作テーブル３００を参照して抽出した目標低圧制御と、目標低圧制御の際に使用する圧縮機２１の吸入圧力の目標圧力（以降、目標低圧Ｐｌｔと記載）とが含まれており、つまりは、室内機５ａ〜５ｃに、圧縮機２１の吸入圧力が目標低圧Ｐｌｔとなるように目標低圧制御を行わせる指示が含まれている。

次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している設置時動作テーブル３００における冷媒充填運転の項目を参照し、圧縮機２１の回転数が第１固定回転数Ｒ１（例えば、５０ｒｐｓ）となるよう制御し（ＳＴ２）、室外膨張弁２４の開度を全開とする（ＳＴ３）。

次に、ＣＰＵ２１０は、高圧センサ３１で検出した圧縮機２１の吐出圧力が目標圧力（例えば、３．０ＭＰａ）となるように室外ファン２７の回転数を制御する（ＳＴ４）。そして、ＣＰＵ２１０は、低圧センサ３２で検出した圧縮機２１の吸入圧力Ｐｌ（以降、低圧Ｐｌと記載）を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ５）。
尚、以上説明したＳＴ２〜ＳＴ５の処理が、冷媒充填運転時の室外機２における処理となり、ＳＴ２〜ＳＴ５の処理を実行することによって、冷媒ボンベから充填ポート２８を介して冷媒回路１００に冷媒が充填される。

次に、ＣＰＵ２１０は、室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒の過熱度ＳＣを、高圧センサ３１で検出しセンサ入力部２４０を介して取り込んだ圧縮機２１の吐出圧力を用いて求めた高圧飽和温度から熱交温度センサ３５で検出しセンサ入力部２４０を介して取り込んだ冷媒温度を減じて算出し、算出した過冷却度ＳＣが閾過冷却度ＳＣｔ（例えば、１０℃）以上であるか否かを判断する（ＳＴ６）。

過熱度ＳＣが閾過冷却度ＳＣｔ以上でなければ（ＳＴ６−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４に処理を戻し冷媒充填運転時の処理を継続する。過熱度ＳＣが閾過冷却度ＳＣｔ以上であれば（ＳＴ６−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、冷媒充填運転終了信号を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信し（ＳＴ７）、充填ポート２８を閉じて、冷媒充填運転を終了する。

ＳＴ７で冷媒充填運転を終了したＣＰＵ２１０は、冷媒充填運転に引き続き油回収運転のための処理を開始する。ＣＰＵ２１０は、油回収運転開始信号を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ８）。尚、油回収運転開始信号には、油回収運転時の室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの制御態様であり設置時動作テーブル３００を参照して抽出した気液二相制御と、室内ファン５５ａ〜５５ｃの制御の際に使用する固定回転数Ｒｉが含まれており、つまりは、室内機５ａ〜５ｃに、室内機５ａ〜５ｃから流出する冷媒を気液二相状態とする気液二相制御を行わせる指示が含まれている。また、ＣＰＵ２１０は、冷媒充填運転から油回収運転に移行する間（ＳＴ７およびＳＴ８の処理中）も、圧縮機２１の回転数を第１固定回転数Ｒ１として圧縮機２１を継続して駆動するとともに、室外膨張弁２４の開度を全開のままとしている。

次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している設置時動作テーブル３００における油回収運転の項目を参照し、圧縮機２１の回転数が第２固定回転数Ｒ１（例えば、８０ｒｐｓ）となるよう制御し（ＳＴ９）、また、高圧センサ３１で検出した圧縮機２１の吐出圧力が目標圧力（例えば、３．０ＭＰａ）となるように室外ファン２７の回転数を制御する（ＳＴ１０）。
尚、以上説明したＳＴ９およびＳＴ１０の処理が、油回収運転時の室外機２における処理となり、ＳＴ９およびＳＴ１０の処理を実行することによって、圧縮機２１に気液二相状態の冷媒が吸入されて冷媒回路１００内に滞留する冷凍機油が圧縮機２１に回収される。

次に、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１の冷媒吸入側における吸入過熱度ＳＨｃを、吸入温度センサ３４で検出しセンサ入力部２４０を介して取り込んだ圧縮機２１に吸入される冷媒の温度から圧縮機２１の吸入圧力を用いて求めた低圧飽和温度を減じて算出し、算出した吸入過熱度ＳＨｃが０℃であるか否かを判断する（ＳＴ１１）。

吸入過熱度ＳＨｃが０℃でなければ（ＳＴ１１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１０に処理を戻し油回収運転時の処理を継続する。吸入過熱度ＳＨｃが０℃であれば（ＳＴ１１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、油回収運転終了信号を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信し（ＳＴ１２）、圧縮機２１と室外ファン２７とを停止するとともに、室外膨張弁２４を全閉として（ＳＴ１３）、油回収運転を終了する。そして、ＳＴ１３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、設置時運転に関する処理を終了する。

次に、図３（Ｂ）を用いて、室内機制御部５００ａ〜５００ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃが行う処理の流れを説明する。空気調和装置１の設置後、作業者により室内機５ａ〜５ｃの電源が投入されると、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２から冷媒充填開始信号を受信したか否かを判断する（ＳＴ２１）。

冷媒充填開始信号を受信していなければ（ＳＴ２１−Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、ＳＴ２１に処理を戻す。冷媒充填開始信号を受信していれば（ＳＴ２１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、冷媒充填開始信号に含まれる、冷媒充填運転時の室内ファン５５ａ〜５５ｃおよび室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの制御態様である目標低圧制御および目標低圧Ｐｌｔを抽出する（ＳＴ２２）。尚、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、抽出した目標低圧Ｐｌｔを記憶部５３０ａ〜５３０ｃに記憶する。

次に、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２から低圧Ｐｌを受信したか否かを判断する（ＳＴ２３）。低圧Ｐｌを受信していなければ（ＳＴ２３―Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、ＳＴ２３に処理を戻す。

低圧Ｐｌを受信していれば（ＳＴ２３−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、受信した低圧Ｐｌと記憶部５３０ａ〜５３０ｃに記憶している目標低圧Ｐｌｔとの圧力差に応じて、室内ファン５５ａ〜５５ｃおよび室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの目標低圧制御を実行する（ＳＴ２４）。具体的には、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、低圧Ｐｌが目標低圧Ｐｌｔより高い場合は、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転数を低下させ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を小さくする。また、低圧Ｐｌが目標低圧Ｐｌｔより低い場合は、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転数を上昇させ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を大きくする。
尚、以上説明したＳＴ２３およびＳＴ２４の処理が、冷媒充填運転時の室内機５ａ〜５ｃにおける処理となる。

次に、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２から冷媒充填運転終了信号を受信したか否かを判断する（ＳＴ２５）。冷媒充填運転終了信号を受信していなければ（ＳＴ２５−Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、ＳＴ２３に処理を戻し冷媒充填運転時の処理を継続する。冷媒充填運転終了信号を受信していれば（ＳＴ２５−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２から油回収運転開始信号を受信したか否かを判断する（ＳＴ２６）。

油回収運転開始信号を受信していなければ（ＳＴ２６−Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、ＳＴ２６に処理を戻す。油回収運転開始信号を受信していれば（ＳＴ２６−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、油回収運転信号に含まれる、油回収運転時の室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの制御態様である気液二相制御および室外ファン５５ａ〜５５ｃの固定回転数Ｒｉを抽出する（ＳＴ２７）。尚、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、抽出した固定回転数Ｒｉを記憶部５３０ａ〜５３０ｃに記憶する。

次に、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転数を、記憶部５３０ａ〜５３０ｃに記憶している固定回転数Ｒｉとする（ＳＴ２８）。次に、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、液側温度センサ６１ａ〜６１ｃで検出した液側冷媒温度Ｔｒｌと、ガス側温度センサ６２ａ〜６２ｃで検出したガス側冷媒温度Ｔｒｇとを、センサ入力部５４０ａ〜５４０ｃを介して取り込む（ＳＴ２９）。尚、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、取り込んだ液側冷媒温度Ｔｒｌおよびガス側冷媒温度Ｔｒｇを記憶部５３０ａ〜５３０ｃに記憶する。

次に、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、ＳＴ２９で取り込んだ液側冷媒温度Ｔｒｌとガス側冷媒温度Ｔｒｇとが同じ温度となるように、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの気液二相制御を実行する（ＳＴ３０）。具体的には、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、液側冷媒温度Ｔｒｌよりガス側冷媒温度Ｔｒｇの方が高ければ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を大きくする。
尚、以上説明したＳＴ２７〜ＳＴ３０の処理が、油回収運転時の室内機５ａ〜５ｃにおける処理となる。

次に、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２から油回収運転終了信号を受信したか否かを判断する（ＳＴ３１）。油回収運転終了信号を受信していなければ（ＳＴ３１−Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、ＳＴ２９に処理を戻し油回収運転時の処理を継続する。油回収運転終了信号を受信していれば（ＳＴ３１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを全閉とする（ＳＴ３２）。そして、ＳＴ３２の処理を終えたＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、設置時運転に関する処理を終了する。

以上説明したように、本発明の空気調和装置は、冷媒充填運転時に圧縮機から吐出されて冷媒回路内に滞留する冷凍機油を、冷媒充填運転終了後に引き続き行う油回収運転で圧縮機に回収するので、冷媒充填運転後の圧縮機内に充分な量の冷凍機油を確保できる。従って、圧縮機の再起動時に潤滑不良となることを防ぐことができ、圧縮機の故障、破損等を防ぐことができる。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ〜５ｃ 室内機
８ 液管
９ ガス管
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ 室外膨張弁
２７ 室外ファン
３１ 高圧センサ
３２ 低圧センサ
３４ 吸入温度センサ
３５ 熱交温度センサ
５１ａ〜５１ｃ 室内熱交換器
５２ａ〜５２ｃ 室内膨張弁
５５ａ〜５５ｃ 室内ファン
６１ａ〜６１ｃ 液側温度センサ
６２ａ〜６２ｃ ガス側温度センサ
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
３００ 設置時動作テーブル
５００ａ〜５００ｃ 室内機制御部
５１０ａ〜５１０ｃ ＣＰＵ
ＳＣ 過冷却度
ＳＣｔ 閾過冷却度
ＳＨｃ 吸入過熱度
Ｐｌ 低圧
Ｐｌｔ 目標低圧
Ｔｒｌ 液側冷媒温度
Ｔｒｇ ガス側冷媒温度

Claims (4)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、室外流量調整手段と、室外ファンと、前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度である吸入過熱度を検出する吸入過熱度検出手段と、前記室外熱交換器が凝縮器として機能するときに同室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒の過冷却度である熱交過冷却度を検出する過冷却度検出手段とを有する少なくとも１台の室外機と、
   室内熱交換器と、室内流量調整手段と、室内ファンとを有する複数台の室内機と、
   前記室外機と複数の前記室内機とを複数の冷媒配管で接続してなる冷媒回路と、
   前記圧縮機と前記室外ファンと前記室内ファンの駆動制御、および、前記室外流量調整手段と前記室内流量調整手段とによる前記冷媒回路での冷媒流量制御を行う制御手段と、
   を有する空気調和装置であって、
   前記制御手段は、前記冷媒回路に冷媒を充填する冷媒充填運転と、前記冷媒回路に冷媒を循環させることで前記冷媒充填運転時に前記圧縮機から吐出されて前記冷媒回路に滞留している冷凍機油を前記圧縮機に回収する油回収運転とが行え、
   前記圧縮機、前記室外ファン、前記室内ファン、前記室外流量調整手段、前記室内流量調整手段、のうち少なくともいずれか１つを制御して、前記過冷却度検出手段で検出した前記熱交過冷却度が所定の閾過冷却度以上となるまで前記冷媒充填運転を行い、
   前記冷媒充填運転に引き続き、前記圧縮機、前記室外ファン、前記室内ファン、前記室外流量調整手段、前記室内流量調整手段、のうち少なくともいずれか１つを制御して、前記吸入過熱度検出手段で検出した前記吸入過熱度が０となるまで前記油回収運転を行うこと、
   を特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御手段は、
   前記冷媒充填運転時に、前記圧縮機を第１固定回転数で駆動し
   前記油回収運転時に、前記圧縮機を前記第１固定回転数より高い第２固定回転数で駆動すること、
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御手段は、
   前記冷媒充填運転時に、前記圧縮機を第１固定回転数で駆動し、
   前記油回収運転時に、前記圧縮機を前記第１固定回転数より高い第２固定回転数で駆動し、
   前記冷媒充填運転から前記油回収運転に移行する際、前記圧縮機を停止せずに同圧縮機の回転数を前記第１固定回転数から前記第２固定回転数に変更すること、
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記制御手段は、
   前記冷媒充填運転時に、前記圧縮機を第１固定回転数で駆動し
   前記油回収運転時に、前記室内流量調整手段を前記室内機から流出する冷媒が気液二相状態となるよう制御すること、
   を特徴とする請求項１また請求項２に記載の空気調和装置。
   

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