KR102532274B1

KR102532274B1 - 공기 조화 장치 및 제어 방법

Info

Publication number: KR102532274B1
Application number: KR1020217007763A
Authority: KR
Inventors: 나오키 이마토; 켄 미우라; 아히데지 팍상
Original assignee: 도시바 캐리어 가부시키가이샤
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2023-05-11
Also published as: JP7218380B2; JPWO2020059079A1; KR20210044843A; CN112739963A; CN112739963B; WO2020059079A1

Abstract

실시형태의 공기 조화 장치는 하나 또는 복수의 실내기와, 하나 또는 복수의 실외기와, 유면 저하 검지부와 제어부를 가진다. 상기 실내기는 실내 열교환기와 실내 팽창 밸브를 가진다. 상기 실외기는 실외 열교환기와, 실외 팽창 밸브와, 사방 밸브와 압축기를 가진다. 상기 유면 저하 검지부는 상기 실내기 및 상기 실외기가 난방 운전을 하고 있을 때 상기 압축기에서의 냉동기유의 유면 저하의 발생 유무를 검지한다. 상기 제어부는 상기 유면 저하 검지부에 의해 상기 압축기에서의 상기 유면 저하의 발생이 검지된 경우, 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환한다.

Description

공기 조화 장치 및 제어 방법

본 발명의 실시형태는 공기 조화 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

공기 조화 장치(이하 「공조기」라고도 한다.)는 일반적으로 실외 유닛(이하 「실외기」라고도 한다.)과 실내 유닛(이하 「실내기」라고도 한다.)으로 나눌 수 있다. 또한, 공조기에는 이들 실외 유닛 및 실내 유닛을 복수 갖춘 것도 있으며, 그러한 공조기는 멀티형 공조기로 불린다.

이 멀티형 공조기에서는, 난방 운전시에 압축기로부터 토출된 냉동기유(이하 단순히 「기름)」이라고도 한다.)가 가스관(연결 배관), 각 실내 유닛, 액관(연결 배관), 각 실외 유닛을 순서대로 경유해서 압축기로 돌아오게 되기 때문에, 압축기가 토출한 기름이 다시 압축기로 돌아가기까지 긴 시간이 걸린다. 그 때문에, 종래의 멀티형 공조기에서는 압축기에 충분한 기름이 공급되지 않는 상황에서 장시간 동작하여 압축기의 신뢰성이 저하되어 버릴 가능성이 있었다.

특허문헌 1: 일본 특개 2015-155775호 공보

본 발명이 해결하려는 과제는 연결 배관에 잔류하는 기름을 보다 짧은 시간에 회수할 수 있는 공기 조화 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.

실시형태의 공기 조화 장치는 하나 또는 복수의 실내기와, 하나 또는 복수의 실외기와, 유면(油面) 저하 검지부와 제어부를 가진다. 상기 실내기는 실내 열교환기와 실내 팽창 밸브를 가진다. 상기 실외기는 실외 열교환기와 실외 팽창 밸브와 사방 밸브와 압축기를 가진다. 상기 유면 저하 검지부는 상기 실내기 및 상기 실외기가 난방 운전을 하고 있을 때에 상기 압축기에서의 냉동기유의 유면 저하의 발생 유무를 검지한다. 상기 제어부는 상기 유면 저하 검지부에 의해 상기 압축기에서의 상기 유면 저하의 발생이 검지된 경우, 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환한다.

도 1은 실시형태의 공기 조화 장치 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면.
도 2는 실시형태의 공기 조화 장치에서의 실외기 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면.
도 3은 실시형태에 있어서, 냉방 운전시의 사방 밸브의 상태를 나타내는 도면.
도 4는 실시형태에 있어서, 난방 운전시의 사방 밸브의 상태를 나타내는 도면.
도 5는 실시형태의 공기 조화 장치에서의 실내기 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면.
도 6은 실시형태의 공기 조화 장치에서의 제어부의 기능 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면.
도 7은 실시형태의 공기 조화 장치가 기름 회수 운전에 관해서 실행하는 처리의 구체적인 예를 나타내는 플로우 차트.
도 8은 실시형태의 공기 조화 장치의 동작예를 나타내는 도면.
도 9는 실시형태의 공기 조화 장치의 동작예를 나타내는 도면.

이하, 실시형태의 공기 조화 장치 및 제어 방법을 도면을 참조해서 설명한다.

도 1은 실시형태의 공기 조화 장치 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 공기 조화 장치(1)는 실시형태의 공기 조화 장치의 일례로서, 하나 이상의 실외기(2)와 복수의 실내기(3)를 갖추는 멀티형 공조기이다. 도 1은 2개의 실외기(2A 및 2B)와 4개의 실내기(3A, 3B, 3C 및 3D)를 갖추는 공기 조화 장치(1)의 예를 나타낸다. 각 실외기(2)와 각 실내기(3)는 액체 상태의 냉매(이하 「액냉매」라고 한다.)가 순환하는 액관, 기체 상태의 냉매(이하 「가스 냉매」라고 한다.)가 순환하는 가스관의 2개 연결 배관으로 연결된다. 공기 조화 장치(1)는 하나 이상의 실외기(2)와 복수의 실내기(3) 사이에 냉매를 순환시켜서 1곳 이상의 실외기와 여러 곳의 실내기 사이에서 열교환을 실현할 수 있다. 또한, 여러 곳의 실외기 또는 실내기는 일부 또는 모든 곳에서 열교환이 없는 공간끼리여도 좋고, 열교환이 있는 공간끼리여도 좋다.

이하, 실외기(2) 및 실내기(3) 구성의 상세에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 각 실외기(2)가 갖추는 각 구성을 대응하는 실외기(2)의 부호에 사용한 알파벳 「A」 또는 「B」로 식별하기로 한다. 마찬가지로, 각 실내기(3)가 갖추는 각 구성을 대응하는 실내기(3)의 부호에 사용한 알파벳 「A」, 「B」, 「C」 또는 「D」로 식별하기로 한다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 부호 21A는 실외기(2A)에서의 액관의 접속부를 나타내고, 부호 22A는 실외기(2A)에서의 가스관의 접속부를 나타낸다. 마찬가지로, 부호 31B는 실내기(3B)에서의 액관의 접속부를 나타내고, 부호 32B는 실내기(3B)에서의 가스관의 접속부를 나타낸다.

도 2는 실시형태의 공기 조화 장치에서의 실외기 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면이다. 실시형태의 실외기(2)는 제1 압축기(23-1) 및 제2 압축기(23-2), 실외 열교환기(24), 실외 팽창 밸브(25), 오일 세퍼레이터(26), 어큐뮬레이터(27), 사방 밸브(28)와 제어부(4)를 갖춘다.

제1 압축기(23-1)는 흡입구(231-1)로부터 공급되는 냉매를 자신의 내부로 흡입하여 흡입한 냉매를 압축한다. 제1 압축기(23-1)는 압축한 냉매를 토출구(232-1)로부터 자신의 외부로 토출한다. 제2 압축기(23-2)도 마찬가지로, 흡입구(231-2)로부터 흡입한 냉매를 압축해서 토출구(232-2)로부터 토출한다. 제1 압축기(23-1) 및 제2 압축기(23-2)로부터 토출된 냉매는 오일 세퍼레이터(26)를 통해서 사방 밸브(28)로 보내진다.

또한, 냉매중에는 제1 압축기(23-1) 및 제2 압축기(23-2)의 윤활 기능을 하는 냉동기유(윤활유, 이하 단순히 「기름」이라고도 한다.)가 포함된다. 또한, 냉매로서는 예를 들면 R410A나 R32 등을 이용할 수 있다. 이하에서는 특별히 구별할 필요가 없는 경우에는, 제1 압축기(23-1) 및 제2 압축기(23-2)를 단순히 압축기(23)라고 하는 경우도 있다.

실외 열교환기(24)는 냉매와 실외기 사이에서의 열교환을 실현하는 장치이다. 예를 들면, 실외 열교환기(24)는 핀 튜브식 열교환기이다. 구체적으로는, 실외 열교환기(24)는 냉방 운전시에는 압축기(23)에 의해 압축된 고온 고압의 냉매의 열을 실외기에 흡수시키고, 난방 운전시에는 실외기의 열을 저온의 냉매에 흡수시킨다. 또한, 실외 열교환기(24)에는 냉매와 실외기 사이의 열교환을 촉진하는 수단으로 실외 송풍기(241)를 갖출 수 있다. 예를 들면, 실외 송풍기(241)는 원심식 팬을 가지고 있다. 실외 송풍기(241)의 팬은 실외 열교환기(24)에 대향하도록 배치된다.

실외 팽창 밸브(25)는 공급되는 냉매를 급격하게 팽창시켜서 저온 저압화하는 장치이다. 예를 들면, 실외 팽창 밸브(25)는 전자 팽창 밸브(PMV：Pulse Motor Valve)이다. 구체적으로는, 실외 팽창 밸브(25)는 냉방 운전시에는 실외 열교환기(24)로 방열한 냉매의 과냉각도를 제어하고, 난방 운전시에는 실내기(3)로부터 공급되는 액냉매를 저온 저압화한다.

오일 세퍼레이터(26)는 압축기(23)로부터 공급되는 가스 냉매 중의 유분을 분리하여 회수하는 동시에, 회수한 기름을 압축기(23)로 재공급할 수 있는 장치이다. 이 기름의 공급을 위해서, 오일 세퍼레이터(26)는 기름의 감압 및 유량 제어를 위한 모세관(261)을 통해서 전자 밸브(262)에 연결된다. 한편, 오일 세퍼레이터(26)에 의해 유분이 분리된 가스 냉매는 사방 밸브(28)로 보내진다.

어큐뮬레이터(27)는 사방 밸브(28)를 통해서 공급되는 가스 냉매와 액냉매가 섞인 2상 상태의 냉매로부터 액냉매를 분리하여 회수하는 동시에, 가스 냉매를 압축기(23)로 공급하는 장치이다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터(27)는 냉방 운전시에는 실내기(3)로부터 공급되는 2상 상태의 냉매로부터 액냉매를 분리하여 회수하고, 난방 운전시에는 실외 열교환기(24)로 다 증발하지 못한 액냉매를 가스 냉매로부터 분리하여 회수한다.

사방 밸브(28)는 공기 조화 장치(1) 내를 흐르는 냉매의 방향을 난방 운전시의 방향과 냉방 운전시의 방향(서리 제거 운전시에도 동일)으로 전환하는 장치이다. 예를 들면, 도 3은 냉방 운전시의 사방 밸브(28)의 상태를 나타내는 도면이다. 이 경우, 사방 밸브(28)는 압축기(23)에 의해 압축된 고온 고압의 가스 냉매가 실외 열교환기(24)로 공급되도록, 그리고 실외기(2)로부터 가스관을 통해서 보내지는 가스 냉매가 압축기(23)로 공급되도록 냉매의 유로를 구성한다. 이하, 이러한 냉방 운전시의 유로를 구성하는 사방 밸브(28) 상태를 「냉방 상태」라고 한다.

이에 반해서, 도 4는 난방 운전시의 사방 밸브(28) 상태를 나타내는 도면이다. 이 경우, 사방 밸브(28)는 압축기(23)에 의해 압축된 고온 고압의 가스 냉매가 실내기(3)로 공급되도록, 그리고 실외기(2)로부터 액관을 통해서 보내지는 액냉매가 실외 팽창 밸브(25), 실외 열교환기(28)를 통해서 압축기(23)로 공급되도록 냉매의 유로를 구성한다. 이하, 이러한 난방 운전시의 유로를 구성하는 사방 밸브(28)의 상태를 「난방 상태」라고 한다.

제어부(4)는 사방 밸브(28)의 동작을 제어하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 본 실시형태의 제어부(4)는 운전 모드(냉방 운전 또는 난방 운전)의 지시에 따라서 사방 밸브(28)를 전환하는 일반적인 공기조절 동작에 더하여, 압축기(23)내에서의 기름의 액위(液位, 이하 「유면」(油面)이라고 한다.)의 저하에 따라서 사방 밸브(28)를 전환하도록 구성된다. 이 때문에, 제1 압축기(23-1) 및 제2 압축기(23-2) 각각에는 각 압축기(23) 내의 유면의 저하를 검지하기 위한 모세관(233)과, 모세관(233)을 통과한 유체(기름 또는 냉매)의 온도를 측정하는 온도계(234)를 갖춘다.

유면의 저하를 검지하는 구체적인 방법에 대해서는 후술하지만, 제어부(4)는 난방 운전시에 어느 한 실외기(2)에서 유면의 저하가 검지된 경우, 유면의 저하가 검지된 실외기(2, 이하 「대상 유닛」이라고 한다.)만 사방 밸브(28)를 일시적으로 냉방 상태로 전환한다. 이러한 사방 밸브(28)의 전환에 의해, 공기 조화 장치(1)는 실내기(3)로부터 실외기(2)로 액냉매를 되돌리는 움직임을 보이고, 연결 배관에 잔류하는 기름을 액냉매와 함께 실외기(2)로 되돌려 보낼 수 있다. 이하, 유면 저하시에 사방 밸브(28)를 일시적으로 냉방 상태로 전환하여 대상 유닛을 운전하는 실외기(2)의 운전 모드를 「난방유 회수 운전」이라고 한다.

제어부(4)는 냉방 운전시에 어느 한 실외기(2)에서 유면의 저하가 검지된 경우, 유면의 저하가 검지된 실외기(2)의 압축기(23) 운전 주파수를 소정의 주파수로 하고, 다른 쪽의 유면의 저하가 검지되지 않은 실외기(2)의 압축기(23) 운전 주파수를 유면의 저하가 검지된 실외기(2)보다 작아지도록 한다. 실내기(3)에서는 실내 팽창 밸브(34)의 개도(開度)를 통상 냉방 운전시 개도보다 소정의 개도로 개방되도록 한다. 실내 열교환기(33)의 입구측 및 출구측에 설치된 온도 센서의 온도가 거의 같아진 것을 검지하면 액상 냉매 상태라고 판단하고, 액상 냉매량이 많아지지 않도록 실내 팽창 밸브(34)의 개도를 상기 소정의 개도에서 조금씩 닫아 간다. 이러한 동작으로 공기 조화 장치(1)는 실내기(3)로부터 실외기(2)로 액냉매를 되돌리는 움직임을 보이고, 실내기(3), 연결 배관(가스관)에 잔류하는 기름을 실외기(2)로 돌려보낼 수 있다. 이하, 냉방 운전시에 소정의 주파수, 소정의 팽창 밸브 개도로 전환하여 실외기(2), 실내기(3)를 운전하는 실외기(2)의 운전 모드를 「냉방유 회수 운전」이라고 한다.

한편, 제어부(4)는 어큐뮬레이터(27)로 유입하는 냉매의 온도와, 어큐뮬레이터(27)에서 유출하는 냉매의 압력을 바탕으로 기름 회수 운전의 종료 조건을 판정하고, 종료 조건이 채워진 타이밍에 대상 유닛의 운전 모드를 기름 회수 운전으로부터 난방 운전으로 복귀시킨다. 이러한 종료 조건의 판정을 위해서, 어큐뮬레이터(27)에는 유입하는 냉매의 온도를 측정하는 온도계(271)와, 유출하는 냉매의 압력을 측정하는 압력계(272)를 갖출 수 있다. 종료 조건의 구체적인 판정 방법은 후술한다.

도 5는 실시형태의 공기 조화 장치에서의 실내기 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면이다. 실시형태의 실내기(3)는 실내 열교환기(33)와 실내 팽창 밸브(34)를 갖춘다.

실내 열교환기(33)는 냉매와 실내기 사이에서의 열교환을 실현하는 장치이다. 예를 들면, 실내 열교환기(33)는 실외 열교환기(24)와 동일한 핀 튜브식 열교환기이다. 구체적으로는, 실내 열교환기(33)는 냉방 운전시에는 실외기(2)로부터 공급되는 저온의 냉매에 실내기의 열을 흡수시키고, 난방 운전시에는 실외기(2)로부터 공급되는 고온 고압의 냉매의 열을 실내기에 흡수시킨다. 또한, 실내 열교환기(33)에는 냉매와 실내기 사이의 열교환을 촉진하는 수단으로 실내 송풍기(331)를 갖출 수 있다. 예를 들면, 실내 송풍기(331)는 실외 송풍기(241)와 동일하게 원심식 팬을 가지고, 실내 열교환기(33)에 대향하도록 배치된다.

실내 팽창 밸브(34)는 공급되는 냉매를 급격하게 팽창시켜서 저온 저압화하는 장치이다. 예를 들면, 실내 팽창 밸브(34)는 실외 팽창 밸브(25)와 동일한 전자 팽창 밸브(PMV)이다. 구체적으로는, 실내 팽창 밸브(34)는 냉방 운전시에는 실외기(2)로부터 공급되는 냉매를 저온 저압화하고, 난방 운전시에는 실내 열교환기(33)에 의해 방열된 냉매의 과냉각도를 제어한다.

도 6은 실시형태의 공기 조화 장치에서의 제어부 기능 구성의 구체적인 예를 나타내는 도면이다. 제어부(4)는 버스로 접속된 CPU(Central Processing Unit)나 메모리나 보조기억장치 등을 갖추어 프로그램을 실행한다. 제어부(4)는 프로그램의 실행으로 기억부(41), 신호 입출력부(42), 제1 제어부(43), 제2 제어부(44), 유면 저하 검지부(45) 및 액상 냉매 검지부(46)를 갖추는 장치로써 기능한다. 또한, 제어부(4) 각 기능의 전부 또는 일부는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)나 PLD(Programmable Logic Device)나 FPGA(Field Programmable GateArray) 등의 하드웨어를 이용해서 실현되어도 좋다. 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되어도 좋다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체란, 예를 들면 플렉시블 디스크, 광자기 디스크, ROM, CD-ROM 등의 운반 가능 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억장치이다. 프로그램은 전기 통신 회선을 통해서 송신될 수 있다.

기억부(41)는 자기 하드 디스크 장치나 반도체 기억장치 등의 기억장치를 이용해서 구성된다. 기억부(41)는 제어부(4)의 동작에 필요한 각종 정보를 기억한다.

신호 입출력부(42)는 공기 조화 장치(1)가 갖추는 각 기능부와의 사이에서 각종 신호를 입출력하는 기능을 가진다. 예를 들면, 신호 입출력부(42)는 제1 온도계(234-1), 제2 온도계(234-2), 온도계(271) 및 압력계(272)와 통신 가능하도록 접속되고, 이들 각 측정 장치로부터 측정치를 나타내는 신호(이하 「측정 신호」라고 한다.)를 입력한다. 신호 입출력부(42)는 제1 온도계(234-1) 및 제2 온도계(234-2)의 측정 신호를 유면 저하 검지부(45)로 출력하고, 온도계(271) 및 압력계(272)의 측정 신호를 액상 냉매 검지부(46)로 출력한다. 또한, 예를 들면 신호 입출력부(42)는 공기 조화 장치(1)가 갖추는 각 기능부와, 제1 제어부(43) 또는 제2 제어부(44) 사이에서 제어 신호를 입출력한다.

제1 제어부(43)는 공기 조화 장치(1)의 공조 동작을 제어하는 기능(이하 「제1 제어기능」이라고 한다.)을 가진다. 제1 제어기능에는 운전 모드(냉방 운전 또는 난방 운전)를 전환하는 기능, 각 운전 모드에서의 공조 동작에서 설정 온도를 실현하는 기능 등이 포함된다. 제1 제어기능에는 상술한 기능 외에, 종래의 공기 조화 장치가 일반적으로 갖추고 있는 다른 기능이 포함되어도 좋다. 제1 제어부(43)는 제1 제어기능의 실현을 위해서 필요한 신호를 신호 입출력부(42)로부터 취득해도 좋고, 필요한 정보를 기억부(41)로부터 취득해도 좋다. 또한, 제1 제어부(43)는 제1 제어기능의 실현을 위해서 필요한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호로 공기 조화 장치(1)가 갖추는 각 기능부의 동작을 제어해도 좋다.

제2 제어부(44)는 공기 조화 장치(1)의 기름 회수 운전을 제어하는 기능(이하 「제2 제어기능」이라고 한다.)을 가진다. 구체적으로는, 제2 제어부(44)는 유면 저하 검지부(45)에 의해 압축기(23) 내의 유면의 저하를 검지한다. 제2 제어부(44)는 난방 운전 중에 유면의 저하를 검지한 경우, 각 실외기(2) 및 각 실내기(3)에 대해서 기름 회수 운전을 실행시킨다. 또한, 제2 제어부(44)는 액상 냉매 검지부(46)에 의해 어큐뮬레이터(27)로 액냉매가 회수된 것(이하 「액상 냉매」라고 한다.)을 검지한다. 제2 제어부(44)는 기름 회수 운전 중에 액상 냉매를 검지한 경우, 기름 회수 운전을 정지시킨다.

유면 저하 검지부(45)는 신호 입출력부(42)를 통해서 제1 온도계(234-1) 및 제2 온도계(234-2)의 측정 신호를 취득하고, 취득한 측정 신호가 나타내는 온도를 바탕으로 압축기(23) 내의 유면의 저하를 검지한다. 구체적으로는, 유면 저하 검지부(45)는 제1 온도계(234-1)의 측정 신호가 나타내는 온도(이하 「제1 온도」라고 한다.)와 제2 온도계(234-2)의 측정 신호가 나타내는 온도(이하 「제2 온도」라고 한다.) 중 적어도 일방이 소정의 역치 이하가 된 경우에 압축기(23) 내에서 유면의 저하가 발생했다고 판정한다. 이러한 판정에 의해서 압축기(23) 내의 유면의 저하를 검지할 수 있는 원리는 이하와 같다.

우선, 본 실시형태의 실외기(2)는 압축기(23)의 압축실 내의 물질의 일부가 압축실 벽면의 소정의 높이로 설치된 유출구로부터 모세관(233)으로 공급되도록 구성된다. 이 유출구는 유면의 저하가 발생했다고 판정하는 유면의 높이로 설치된다. 이러한 구성에 의하면, 유면의 저하가 발생하지 않은 상황에서는 모세관(233)에 기름이 유통하게 되고, 압축실에서 유출한 기름의 온도가 온도계(234)로 측정된다. 압축실 내의 기름은 압축기(23)의 동작에 의해서 고온이 되고, 액체 기름은 모세관(233)에 의해 감압되어도 상변화가 일어나지 않기 때문에 온도가 저하되지 않는다. 이 때문에, 유면의 저하가 발생하지 않는 상황에서는 압축실 내의 온도에 가까운 온도가 온도계(234)에 의해 측정된다.

한편, 유면의 저하가 발생하는 상황에서는, 유면의 높이가 유출구의 높이보다 낮아지기 때문에, 모세관(233)에는 가스 냉매가 유통하게 되고, 압축실에서 유출된 가스 냉매의 온도가 온도계(234)로 측정된다. 압축실 내의 가스 냉매는 압축기(23) 동작에 의해 고온이 되고, 기체인 가스 냉매는 모세관(233)에 의해 감압되어 온도가 저하된다. 이 때문에, 유면의 저하가 발생하는 상황에서는 압축실 내의 온도보다 낮은 온도가 온도계(234)로 측정된다.

유면 저하 검지부(45)는 이러한 원리를 바탕으로, 온도계(234)로 역치보다 높은 온도가 측정되는 상황에서는 유면의 저하가 발생하지 않는다고 판정하고, 역치 이하의 온도가 측정되는 상황에서는 유면의 저하가 발생하고 있다고 판정함으로써, 압축기(23)에서의 유면 저하의 발생 유무를 검지할 수 있다.

액상 냉매 검지부(46)는 신호 입출력부(42)를 통해서 온도계(271) 및 압력계(272)의 측정 신호를 취득하고, 취득한 측정 신호가 나타내는 온도 및 압력을 바탕으로 액상 냉매를 검지한다. 구체적으로는, 액상 냉매 검지부(46)는 온도계(271)의 측정 신호가 나타내는 온도가 압력계(272)의 측정 신호가 나타내는 압력에 따른 포화 온도까지 저하한 경우에 액상 냉매가 발생했다고 판정한다. 이러한 판정으로 액상 냉매를 검지할 수 있는 원리는 이하와 같다.

통상의 냉방 운전시에는, 가스 냉매가 가스관을 통해서 실내기(3)로부터 실외기(2)로 되돌아오지만, 가스 냉매의 흐름으로는 연결 배관에 잔류하는 기름을 실외기(2) 쪽으로 보낼 수 없다. 이 때문에, 실시형태의 공기 조화 장치(1)에서 제2 제어부(44)는 기름 회수 운전시에 각 실내기(3)의 실내 송풍기(331)를 정지시키도록 구성된다. 이에 따라, 실내기(3) 쪽에서의 냉매의 열교환(흡열)이 억제되고, 저온인 채로 냉매가 가스관을 통해서 실외기(2)로 되돌아오게 된다.

한편, 난방 운전시에는 고온 고압의 가스 냉매가 가스관을 통해서 실내기(3)로 보내지기 때문에, 공기 조화 장치(1)의 운전 모드가 난방 운전에서 기름 회수 운전으로 전환되면, 실내기(3)에서 실외기(2)로 되돌아오는 가스 냉매의 온도는 상기 열교환(흡열)의 억제에 의해서 서서히 저하하게 된다. 그리고 가스 냉매의 온도가 포화 온도까지 저하하면 가스 냉매의 일부가 액화하여 액상 냉매가 생기고, 연결 배관에 잔류하는 기름이 액냉매와 함께 실외기(2) 측으로 보내지게 된다.

액상 냉매 검지부(46)는 이러한 원리에 근거하여 온도계(271)로 포화 온도보다 높은 온도가 측정되는 상황에서는 액상 냉매가 발생하지 않는다고 판정하고, 포화 온도 이하의 온도가 측정되는 상황에서는 액상 냉매가 발생한다고 판정함으로써, 액상 냉매의 발생 유무를 검지할 수 있다.

도 7은 실시형태의 공기 조화 장치가 기름 회수 운전에 관해서 실행하는 처리의 구체적인 예를 나타내는 플로우 차트이다. 이 플로우 차트의 개시시점에서 공기 조화 장치(1)는 난방 운전을 하고 있는 것으로 한다. 우선, 제2 제어부(44)는 유면 저하 검지부(45)의 검지 결과를 바탕으로 제1 압축기(23-1) 또는 제2 압축기(23-2)에서 유면의 저하가 발생하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 S101). 제1 압축기(23-1) 및 제2 압축기(23-2)의 어느 하나에서도 유면의 저하가 발생하지 않는 경우(스텝 S101-NO), 제2 제어부(44)는 스텝 S101을 소정의 대기 시간 후에 반복 실행한다.

한편, 제1 압축기(23-1) 또는 제2 압축기(23-2)에서 유면의 저하가 발생하고 있는 경우(스텝 S101-YES), 제2 제어부(44)는 오일 세퍼레이터(26)에 비축되어 있는 기름을 압축기(23)로 공급하기 위해서 전자 밸브(262)를 개방한다(스텝 S102). 제2 제어부(44)는 전자 밸브(262)를 개방하여 유면의 저하가 해소되었는지 여부를 판정한다(스텝 S103). 구체적으로는, 제2 제어부(44)는 유면 저하 검지부(45)가 유면의 저하를 검지하지 않게 된 것으로부터 유면의 저하가 해소되었다고 판정한다.

전자 밸브(262)를 개방하여 유면의 저하가 해소된 경우(스텝 S103-YES), 제2 제어부(44)는 스텝 S101로 처리를 되돌려서 새로운 유면 저하의 발생을 대기한다. 한편, 전자 밸브(262)를 개방하여도 유면의 저하가 해소되지 않는 경우(스텝 S103-NO), 제2 제어부(44)는 유면의 저하가 검지되지 않은 실외기(2, 이하 「비대상 유닛」이라고 한다.)의 압축기(23)를 정지시키는(스텝 S104) 동시에, 모든 실내기(3)의 실내 송풍기(331)를 정지시킨다(스텝 S105). 그리고 제2 제어부(44)는 유면의 저하가 검지된 대상 유닛의 운전 모드를 기름 회수 운전으로 전환한다(스텝 S106).

계속해서, 제2 제어부(44)는 액상 냉매 검지부(46)의 검지 결과를 바탕으로 실내기(3)에서 실외기(2)로의 액상 냉매가 발생했는지 여부를 판정한다(스텝 S107). 액상 냉매가 발생하지 않은 경우(스텝 S107-NO), 제2 제어부(44)는 기름 회수 운전 개시부터 소정의 액상 냉매 대기 시간이 경과했는지 여부를 판정한다(스텝 S108). 이 액상 냉매 대기 시간은 기름 회수 운전의 실행 시간을 정하는 시간이고, 기름 회수 운전을 개시하고부터 액상 냉매가 발생할 때까지 상정한 시간과 기름 회수 운전을 계속할 수 있는 시간적 제약 등에 따라서 정해지면 좋다. 여기에서는, 액상 냉매 대기 시간을 나타내는 정보는 미리 기억부(41)에 기억되어 있는 것으로 한다.

기름 회수 운전 개시부터 액상 냉매 대기 시간이 경과하지 않은 경우(스텝 S108-NO), 제2 제어부(44)는 스텝 S107로 처리를 되돌려서 액상 냉매의 발생을 대기한다. 한편, 액상 냉매가 발생하는 경우(스텝 S107-YES), 또는 기름 회수 운전 개시부터 액상 냉매 대기 시간이 경과한 경우(스텝 S108-YES), 제2 제어부(44)는 모든 실외기(2)의 운전 모드를 난방 운전으로 되돌린다(스텝 S109).

도 8 및 도 9는 실시형태의 공기 조화 장치의 동작예를 나타내는 도면이다. 도 8은 난방 운전시의 공기 조화 장치(1)의 동작예를 나타내고, 도 9는 기름 회수 운전시의 공기 조화 장치(1)의 동작예를 나타낸다. 난방 운전시의 공기 조화 장치(1)에서는 실외기(2)가 가스관을 통해서 고온 고압의 가스 냉매를 실내기(3)로 공급하고, 실내기(3)가 액관을 통해서 방열 후의 액냉매를 실외기(2)로 되돌린다. 이에 따라, 공기 조화 장치(1)는 실외기로부터 빼앗은 열을 실내기로 공급함으로써 실내기의 난방을 실현한다. 그러나 이 난방 운전에서는 냉매 중의 기름의 일부가 연결 배관(특히 가스관)에 잔류하여 실외기(2)에 필요한 기름의 양이 부족한 경우가 있다.

이에 반해서, 실시형태의 공기 조화 장치(1)는 압축기(23)의 유면의 저하가 발생한 대상 유닛의 운전 모드를 기름 회수 운전으로 전환한다. 이에 따라, 공기 조화 장치(1)는 연결 배관에 잔류하는 있는 기름을 가스관을 통해서 액냉매와 함께 실외기(2) 쪽으로 보내고, 어큐뮬레이터(27)로 회수할 수 있다. 이 때, 공기 조화 장치(1)는 도 9에 나타내듯이, 기름을 회수할 필요가 없는 비대상 유닛에 대해서는 운전을 정지시키는 동시에, 가스관에 액냉매를 유통시키기 위해서 실내 송풍기(331)를 정지시켜 실내기와의 열교환을 억제한다.

이와 같이 구성된 실시형태의 공기 조화 장치(1)는 난방 운전시에 압축기(23)의 유면의 저하가 발생한 경우, 연결 배관에 잔류하는 기름을 보다 짧은 시간에 회수할 수 있다.

또한, 공기 조화 장치(1)의 기름 회수 운전은 각 실외기(2)의 제어부(4)가 서로 연계되어 동작함으로써 실현되어도 좋고, 대상 유닛의 제어부(4)가 비대상 유닛 및 실내기(3)를 제어함으로써 실현되어도 좋다. 또한, 실외기(2) 마다 제어부(4)는 하나의 제어부로 통합되어도 좋다. 또한, 이 경우, 제어부(4)가 갖추는 각 기능부 중에서 기름 회수 운전에 관한 기능부만 하나의 제어부로 통합되어도 좋다.

또한, 상술한 공기 조화 장치(1)의 제어 방법은 하나 이상의 실외기 및 실내기를 가지는 공기 조화 장치에 적용 가능하고, 그 적용처는 멀티형 공조기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시형태의 제어 방법을 실외기를 하나만 갖춘 공기 조화 장치에 적용하는 경우에는, 기름 회수 운전시에 관한 처리 중에서, 다른 비대칭 유닛을 정지시키는 처리는 생략되어도 좋다.

또한, 상술한 공기 조화 장치(1)의 제어 방법은 하나 이상의 압축기를 가지는 실외기를 이용하여 구성된 공기 조화 장치에 적용 가능하고, 그 적용처는 2개의 압축기를 가지는 실외기를 이용하여 구성된 공기 조화 장치에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 설명한 적어도 하나의 실시형태에 의하면, 실외기(2) 및 실내기(3)가 난방 운전을 하고 있을 때에 압축기(23)에서의 기름의 유면의 저하 발생 유무를 검지하는 유면 저하 검지부(45)와, 유면 저하 검지부(45)에 의해 압축기(23)에서의 유면 저하의 발생이 검지된 경우, 사방 밸브(28)를 냉방 운전시 상태(냉방 상태)로 전환하는 제2 제어부(44)를 가짐으로써, 연결 배관에 잔류하는 기름을 보다 짧은 시간에 회수할 수 있다. 또한, 실시형태의 오일 세퍼레이터(26)는 급유부의 일례이다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예시한 것으로서 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다. 이들 실시형태는 그 외의 다양한 형태로 실시될 수 있고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 생략, 대체, 변경을 할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함되는 것이다.

Claims

실내 열교환기와 실내 팽창 밸브를 가지는 하나 또는 복수의 실내기와,
실외 열교환기와, 실외 팽창 밸브와, 사방 밸브와 압축기와, 상기 압축기에 냉동기유를 공급할 수 있는 급유부를 가지는 하나 또는 복수의 실외기와,
상기 실내기 및 상기 실외기가 난방 운전을 하고 있을 때에 상기 압축기에서의 냉동기유의 유면 저하의 발생 유무를 검지하는 유면 저하 검지부와,
상기 유면 저하 검지부에 의해 상기 압축기에서의 상기 유면 저하의 발생이 검지된 경우, 및 상기 급유부에서 상기 압축기에 공급 가능한 냉동기유가 남아 있지 않은 경우에, 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환하는 제어부를 갖추는 공기 조화 장치로서,
상기 공기 조화 장치가 복수의 실외기를 가지는 경우,
상기 제어부는 상기 유면 저하의 발생에 따라서 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환할 때, 유면의 저하가 발생하지 않는 실외기의 동작을 정지시키는 것인, 공기 조화 장치.
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제1항에 있어서,
상기 실내기는 냉매와 실내기의 열교환을 촉진하는 송풍기를 추가로 갖추고,
상기 제어부는 상기 유면 저하의 발생에 따라서 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환할 때, 상기 실내기의 송풍기 동작을 정지시키는,
공기 조화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 사방 밸브의 전환으로부터 소정 시간이 경과한 경우, 상기 사방 밸브를 난방 운전시 상태로 전환하는,
공기 조화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 유면 저하의 발생에 따라서 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환한 후, 상기 실내기로부터 공급되는 냉매의 일부 또는 전부가 가스 냉매에서 액냉매로 변화한 경우, 상기 사방 밸브를 난방 운전시 상태로 전환하는,
공기 조화 장치.
실내 열교환기와 실내 팽창 밸브를 가지는 하나 또는 복수의 실내기와,
실외 열교환기와, 실외 팽창 밸브와, 사방 밸브와, 압축기와, 상기 압축기에 냉동기유를 공급할 수 있는 급유부를 가지는 하나 또는 복수의 실외기를 갖추는 공기 조화 장치의 제어 방법으로서,
상기 실내기 및 상기 실외기가 난방 운전을 하고 있을 때 상기 압축기에서의 냉동기유의 유면 저하의 발생 유무를 검지하는 유면 저하 검지 스텝;
상기 유면 저하 검지 스텝에서 상기 압축기에서의 상기 유면 저하의 발생이 검지된 경우, 및 상기 급유부에서 상기 압축기에 공급 가능한 냉동기유가 남아 있지 않은 경우에, 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환하는 제어 스텝; 및
상기 공기 조화 장치가 복수의 실외기를 가지는 경우, 상기 유면 저하의 발생에 따라서 상기 사방 밸브를 냉방 운전시 상태로 전환할 때, 유면의 저하가 발생하지 않는 실외기의 동작을 정지하는 스텝;
을 가지는 제어 방법.