WO2009119134A1 - マルチ形空気調和機の油戻し運転方法およびマルチ形空気調和機 - Google Patents

Abstract

　設置状況に対応した油戻し運転を可能とし、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制できるマルチ形空気調和機油戻し運転方法を提供することを目的とする。少なくとも１台の室外機（３）に対して、複数台の室内機（９）が並列に接続されているマルチ形空気調和機（１）の油戻し運転方法であって、室外機（３）と室内機（９）との上下方向の位置関係を入力し、この入力された上下方向の位置関係に対応した内容の油戻し制御を行なう。

Description

マルチ形空気調和機の油戻し運転方法およびマルチ形空気調和機

　本発明は、マルチ形空気調和機の油戻し運転方法およびこれを用いて油戻し運転を行うマルチ形空気調和機に関するものである。

　マルチ形空気調和機は、１台の室外機に対して、複数台の室内機が互いに並列に接続されて構成される。マルチ形空気調和機には、各室内機が冷房あるいは暖房を自由に行える、いわゆる冷暖フリー機（特許文献１参照）、および全室内機が冷房あるいは暖房となる冷暖切換機（特許文献２参照）がある。
　このようなマルチ形空気調和機、たとえば、ビル等の多数の部屋（室内機設置箇所）を持つところで用いられるので、室外機と室内機との距離が長く、また、高さ方向の距離も大きくなる。

　マルチ形空気調和機を含め、空気調機の圧縮機は、その摺動部の潤滑のために、潤滑油が用いられている。この潤滑油は、冷媒に溶け込む性質を有する油が用いられ、その一部が圧縮機から吐出した冷媒とともに室内熱交換器、室外熱交換器等のシステム内を流れ、再び圧縮機に回収されるようになっている。
　この潤滑油がシステム内を流れる際に熱交換器の内壁に付着すると伝熱を阻害してしまう。さらに、潤滑油が冷媒配管の内壁にも付着することにより、圧縮機へ戻される潤滑油量が低下し、圧縮機の潤滑不足を招くことになる。
　そこで、熱交換器や冷媒配管の内壁に付着して滞留してしまった潤滑油を回収するために、圧縮機側に潤滑油を回収する油戻し運転が行われる。

　この油戻し運転は、液冷媒が流れる部分はこの液冷媒とともに油が回収されるので、油特に必要とされず、ガス冷媒が流れる部分に対して行われる。
　したがって、冷房時には、たとえば、圧縮機の回転数を増大させてシステム内のガス冷媒流速を上げることにより、また、室内熱交換器から液体のまま冷媒を流出させてガス管内に液冷媒を流すこと（液バック）により、油戻し運転が行われる。暖房時には、たとえば、一時的に冷房サイクルに切り換えて疑似デフロスト運転を行い、油戻し運転が行われる。

特開２００６－１２５７６２号公報 特開昭６３－７３０５２号公報

　ところで、マルチ形空気調和機の油戻し運転は、その内容が最も厳しい室内機および室外機の設置状況、たとえば、室外機と室内機との距離（配管長）、高さ方向の距離（ヘッド）等を想定し、その状況で十分な油戻しが行えるように定められている。
　一方、マルチ形空気調和機が設置されるビルの形態は種々であり、たとえば、マルチ形空気調和機の室外機の設置場所としても屋上であったり、地下室であったり、それらの中間であったりする。また、室外機とそれから最も離れている室内機との上下方向の距離（ヘッド）もさまざまである。これらは、想定されたマルチ形空気調和機の設置状況に比べて緩和された状況であることがほとんどである。

　そのため、マルチ形空気調和機の通常の設置状況では、過度な油戻し運転を実施することになるので、不必要な冷暖房の中断等の空調フィーリングの悪化、不必要な騒音の発生等の不適合および動力ロスを引き起こす可能性がある。

　本発明は、このような事情に鑑み、設置状況に対応した油戻し運転を可能とし、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制できるマルチ形空気調和機油戻し運転方法およびそれを用いているマルチ形空気調和機を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の第１態様は、少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されているマルチ形空気調和機の油戻し運転方法であって、前記室外機と前記室内機との上下方向の位置関係を入力し、この入力された上下方向の位置関係に対応した内容の油戻し制御を行なうマルチ形空気調和機の油戻し運転方法である。

　本態様にかかるマルチ形空気調和機の油戻し運転方法では、油戻し制御の１つのパラメータとして室外機と室内機との上下方向の位置関係が備えられている。設置されるマルチ形空気調和機の室外機と室内機との上下方向の位置関係を入力することによってその上下方向の位置関係によってそれに対応した内容の油戻し制御を行なう。
　たとえば、冷暖切換式のマルチ形空気調和機では、冷房時室内機から室外機に向け、暖房時室外機から室内機に向けてガス冷媒が移動し、冷房時室外機から室内機に向け、暖房時室内機から室外機に向けて液冷媒が移動する。
　一方、潤滑油は、液冷媒の部分には滞留せず、また、ガス冷媒のところでも上から下に移動する場合には、重力の作用によって滞ることなく移動する。

　したがって、室外機が室内機よりも上に位置する場合には、暖房時にガス冷媒が室内機に向け下側に移動し、そこから液冷媒となって室外機に戻されるので、潤滑油は滞らずに室外機に回収される。また、室外機が室内機よりも下に位置する場合には、冷房時に液冷媒が室内機に向け上側に移動し、そこからガス冷媒となって下側の室外機に向けて戻されるので、潤滑油は滞らずに室外機に回収される。
　これにより、室外機が室内機よりも上に位置する場合には、暖房時に油戻し運転を行なわないように、また、室外機が室内機よりも下に位置する場合には、冷房時に油戻し運転を行なわないようにする。

　このように、入力された室外機と室内機との上下方向の位置関係に対応して、たとえば、冷房あるいは暖房の内一方の空調時に油戻し制御による油戻し運転を行わないようにするので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制することができる。

　本発明の第２態様は、少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されているマルチ形空気調和機の油戻し運転方法であって、前記室外機と高さ方向で前記室外機から最も離れている前記室内機との上下方向の距離を入力し、この入力された上下方向の距離に対応した内容の油戻し制御を行なうマルチ形空気調和機の油戻し運転方法である。

　たとえば、潤滑油を搬送するために必要とされるガス冷媒の想定速度は定められている。この速度は、圧縮機から吐出される冷媒の単位時間当たりの量と配管の容積、言い換えると、室外機から室内機までの距離とによって決まる。そして、最も厳しい室内機および室外機間の距離（配管長）、高さ方向の距離（ヘッド）等を想定し、この距離で必要なガス冷媒の速度を得られるように圧縮機の負荷が設定されている。

　本態様にかかるマルチ形空気調和機の油戻し運転方法では、油戻し制御の１つのパラメータとして室外機と室内機との上下方向の距離（ヘッド）が備えられている。設置されるマルチ形空気調和機の室外機と室内機との上下方向の距離を入力することによってその上下方向の距離によってそれに対応した内容の油戻し制御を行なう。
　具体的には、想定された室外機と室内機との上下方向の距離に対する入力された室外機と室内機との上下方向の距離の割合に応じて油戻し運転における圧縮機の負荷を低減させる。言い換えると、圧縮機の負荷は、入力された室外機と室内機との上下方向の距離で、潤滑油を搬送するために必要とされるガス冷媒の想定速度を満足するような大きさとされる。
　このように、入力された室外機と室内機との上下方向の距離に対応して、たとえば、圧縮機の負荷を低減させるようにするので、油戻し運転に要する動力を低減させることができる。

　また、油戻し運転における圧縮機の負荷を低く設定すると、たとえば、同じ方向に運転される冷房運転中に要求される冷房能力を満たすために圧縮機の負荷を上昇させると、油戻し運転における圧縮機の負荷を超える事態が発生する。
　すなわち、冷房運転中に同時に油戻し運転が行われている状態となるので、その時間分次回の油戻し運転の時間を削減する、あるいは、その状態が長く継続すると、次回の油戻し運転を省略（キャンセル）することができる。
　このように、入力された室外機と室内機との上下方向の距離に対応して、たとえば、圧縮機の負荷を低減させるので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制することができる。

　本発明の第３態様は、少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されているマルチ形空気調和機の油戻し運転方法であって、前記室外機と前記室内機との上下方向の位置関係および前記室外機と高さ方向で前記室外機から最も離れている前記室内機との上下方向の距離を入力し、この入力された上下方向の位置関係および高さ方向の距離に対応した内容の油戻し制御を行なうマルチ形空気調和機の油戻し運転方法である。

　本態様にかかるマルチ形空気調和機の油戻し運転方法では、油戻し制御のパラメータとして室外機と室内機との上下方向の位置関係および室外機と室内機との上下方向の距離が備えられている。設置されるマルチ形空気調和機の室外機と室内機との上下方向の位置関係および室外機と室内機との上下方向の距離を入力することによってその上下方向の位置関係によってそれに対応した内容の油戻し制御を行なう。
　それぞれのパラメータ個々については上述の作用効果を備えている。
　また、上下方向の位置関係によって油戻し運転におけるガス冷媒の移動方向が上から下になる場合には、重力による補助があるので、たとえば、圧縮機の負荷をさらに低減させることができる。

　また、上記各態様では、前記室外機と前記室内機との上下方向の位置関係および／または前記室外機と高さ方向で前記室外機から最も離れている前記室内機との上下方向の距離は、設置場所で入力されることが好ましい。
　このようにすると、設置される状態で室外機と室内機との上下方向の位置関係および／または室外機と高さ方向で室外機から最も離れている室内機との上下方向の距離を設定できるので、設定を確実に行うことができる。

　本発明の第４態様は、上述のいずれかのマルチ形空気調和機の油戻し運転方法を用いて油戻し運転を行うマルチ形空気調和機である。

　本態様にかかるマルチ形空気調和機では、設置状況に対応した油戻し運転ができる油戻し運転方法が用いられているので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制できる。

　本発明によると、室外機と室内機との上下方向の位置関係および／または室外機と室内機との上下方向の距離を入力し、この入力された上下方向の位置関係および／または室外機と室内機との上下方向の距離に対応した内容の油戻し制御が行なわれるので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制することができる。

本発明の第１実施形態にかかるマルチ形空気調和機の冷凍サイクル図である。 本発明の第１実施形態にかかるマルチ形空気調和機における暖房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかるマルチ形空気調和機における冷房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかるマルチ形空気調和機における暖房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかるマルチ形空気調和機における冷房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかるマルチ形空気調和機の冷凍サイクル図である。 本発明の第２実施形態にかかるマルチ形空気調和機における暖房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかるマルチ形空気調和機における冷房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかるマルチ形空気調和機における暖房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかるマルチ形空気調和機における冷房運転時の冷媒の流れと油戻し運転時の冷媒の流れを示す模式図である。

符号の説明

１　マルチ形空気調和機
３　室外機
９　室内機
４５　油戻し制御部
４７　入力手段
５１　マルチ形空気調和機
５３　室外機
５５　室内機
１０３　油戻し制御部
１０５　入力手段

［第１実施形態］
　以下に、本発明の第１実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
　図１には、本実施形態にかかるマルチ形空気調和機１の冷媒サイクル図が示されている。
　マルチ形空気調和機１には、１台の室外機３と、この室外機３から導出されるガス管５および液管７と、このガス管５および液管７間に分岐器を介して並列に接続される複数台の室内機９と、が備えられている。

　室外機３には、冷媒を圧縮するインバータ駆動の圧縮機１３と、冷媒ガス中から潤滑油を分離する油分離器１５と、冷媒の循環方向を切り換える四方切換弁１７と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器１９と、室外熱交換器１９と一体的に構成される過冷却コイル２１と、暖房用の室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２３と、液冷媒を貯留するレシーバ２５と、液冷媒に過冷却を与える過冷却熱交換器２７と、過冷却熱交換器２７に分流される冷媒量を制御する過冷却電動膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９と、圧縮機１３に吸入される冷媒ガス中から液分を分離し、液冷媒を貯留する小容量のアキュームレータ３１と、ガス側操作弁３３と、液側操作弁３５と、が備えられている。

　これらが公知の如く吐出配管３７Ａ、ガス配管３７Ｂ、液配管３７Ｃ、ガス配管３７Ｄ、吸入配管３７Ｅ、および過冷却用の分岐配管３７Ｆ等の冷媒配管を介して接続され、室外側冷媒回路を構成している。
　圧縮機１３は、インバータの出力周波数によって回転数、すなわち、負荷、冷媒ガスの吐出量が調整される。この周波数が大きい程負荷が大きくなる。

　ガス管５および液管７は、室外機３のガス側操作弁３３および液側操作弁３５に接続される冷媒配管である。
　ガス管５および液管７は、現場での据え付け施工時に、室外機３とそれに接続される室内機９との間の距離に応じてその長さが適宜決定される。
　ガス管５および液管７の途中には、適宜数の分岐器１１が設けられ、この分岐器１１を介してそれぞれ適宜台数の室内機９が接続されている。

　室内機９には、冷媒と室内空気とを熱交換させて室内の空調に供する室内熱交換器３９と、冷房用の室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１と、が備えられている。
　室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１は、液管７に、室内熱交換器３９はガス管５に接続されている。

　マルチ形空気調和機１には、その運転を制御する制御部４３が備えられている。制御部４３には、マルチ形空気調和機１の油戻し運転の動作を制御する油戻し制御部４５と、油戻し制御部４５の制御内容を調整する入力部４７と、が備えられている。
　油戻し制御部４５には、たとえば、マルチ形空気調和機１の運転状況が入力され、それに応じて油戻し運転を行う時期を判定する時期判定手段が備えられている。これは、たとえば、運転状況に応じて圧縮機１３から吐出される潤滑油の量を推定し、それを積算し、その積算量が所定の油量となると油戻し運転が必要と判定するものである。

　油戻し制御部４５は、各種センサ類からの必要な情報を取得し、それらに基づいて制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムによって四方切換弁１７のポート切換え、圧縮機１３の負荷、冷房用の室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１および暖房用の室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２３の開度等を制御する。
　入力部４７は、たとえば、７セグメント表示を用いたスイッチとされる。このスイッチには、室外機３と室内機９との上下方向の位置関係を示す情報を設定するもの、および室外機３と高さ方向で室外機３から最も離れている室内機９との上下方向の距離を設定するものが備えられている。上下方向の位置関係は、たとえば、室外機３が室内機９よりも上方に位置する場合は”上”、室外機３が室内機９よりも下方に位置する場合は”下”、を意味する表示を選択する。上下方向の距離は、たとえば、１ｍ単位あるいは５ｍ等適宜大きさの単位に区切られたグループの中から設置状態に応じたグループを選択する。
　なお、これらはリモコンを用いて入力するようにしてもよい。

　上記のマルチ形空気調和機１において、冷房運転は、以下により行われる。
　圧縮機１３により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管３７Ａに吐出される。この冷媒ガスは油分離器１５で冷媒中に含まれる潤滑油が分離された後、四方切換弁１７によりガス配管３７Ｂ側に循環される。
　ガス配管３７Ｂを通る冷媒ガスは、室外熱交換器１９で室外ファンにより送風される外気と熱交換されて凝縮液化され、液冷媒とされる。
　この液冷媒は、過冷却コイル２１で冷却された後、室外電動膨張弁２３を通過し、レシーバ２５に一旦貯留されて循環量が調整される。

　レシーバ２５からの液冷媒は、液配管３７Ｃを経て過冷却熱交換器２７を通過する過程で、過冷却用分岐配管３７Ｆに一部分流され、過冷却電動膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９で断熱膨張された冷媒と熱交換され所定の過冷却度まで冷却される。
　所定の過冷却度が付与された液冷媒は、液側操作弁３５を経て室外機３から液管７へと導出される。液管７に導出された液冷媒は、分岐器１１により各室内機９のへ室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１へと流入される。

　この液冷媒は、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１により断熱膨張され、気液二相流となって室内熱交換器３９に流入される。
　室内熱交換器３９では、室内ファンにより循環される室内空気と冷媒とが熱交換され、室内空気は冷却されて室内の冷房に供される。
　一方、冷媒はガス化されガス管５に導出され、他の室内機９からの冷媒ガスと合流される。

　ガス管５で合流された冷媒ガスは、再び室外機３に戻り、ガス側操作弁３３、ガス配管３７Ｄ、四方切換弁１７を経て吸入配管３７Ｅに至る。冷媒ガスは分岐配管３７Ｆからの冷媒ガスと合流し、アキュームレータ３１に導入される。
　アキュームレータ３１では、冷媒ガス中に含まれている液分が分離され、ガス分のみが圧縮機１３へと吸入され、この冷媒が圧縮機１３において再び圧縮される。
　以上のサイクルを繰り返すことによって、冷房運転が行われる。

　この冷房運転中に、油戻し制御部４５の時期判定手段が油戻し運転が必要と判定すると、油戻し制御部４５は油戻し運転を開始する。油戻し制御部４５は、圧縮機１３のインバータの出力周波数を上げ、冷媒の循環ルートは変えずにその供給量を増加させる。これにより、ガス管５内部に滞った潤滑油を室外機３側に回収する。このように、ガス管５におけるガス冷媒の流れの方向は、冷房運転中および油戻し運転中では同じである。
　なお、油戻し制御部４５は冷房用の室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１の開度を冷房運転時よりも大きくし、マルチ形空気調和機１内を循環する冷媒に液冷媒を混入し、この液冷媒とともに潤滑油を回収するようにしてもよい。

　一方、暖房運転は、以下により行われる。
　圧縮機１３により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管３７Ａに吐出される。この冷媒ガスは油分離器１５で冷媒中に含まれる潤滑油が分離された後、四方切換弁１７によりガス配管３７Ｄ側に循環される。
　この冷媒は、ガス側操作弁３３、ガス管５を経て室外機３から導出され、更に、分岐器１１を経て室内機９に導入される。
　室内機９に導入された高温高圧の冷媒ガスは、室内熱交換器３９で室内ファンによって循環される室内空気と熱交換され、室内空気は加熱されて室内の暖房に供される。

　一方、室内空気によって冷却され、凝縮液化された液冷媒は、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１を経て分岐器１１に至り、他の室内機９からの冷媒と合流された後、液管７を経て室外機３に戻る。
　なお、暖房時、室内機９では、凝縮器として機能する室内熱交換器３９の出口における冷媒の過冷却度が一定値となるよう、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１の開度が制御される。

　室外機３に戻った液冷媒は、液側操作弁３５、液配管３７Ｃを経て過冷却熱交換器２７に至り、冷房時の場合と同様に過冷却が付与される。その後、液冷媒はレシーバ２５に流入して一旦貯留され、循環量が調整される。
　この液冷媒は、液配管３７Ｃを介して室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）２３に至り、ここで断熱膨張され、過冷却コイル２１を経て室外熱交換器１９に流入する。
　室外熱交換器１９では、室外ファンにより送風される外気と冷媒とが熱交換され、冷媒は外気から吸熱して蒸発気化される。

　このガス冷媒は、室外熱交換器１９からガス配管３７Ｂ、四方切換弁１７、吸入配管３７Ｅを経て過冷却用分岐配管３７Ｆからの冷媒ガスと合流し、アキュームレータ３１に導入される。
　アキュームレータ３１では、冷媒ガス中に含まれる液分が分離されてガス分のみが圧縮機１３へと吸入され、この冷媒は圧縮機１３で再び圧縮される。
　以上のサイクルを繰り返すことによって、暖房運転が行われる。

　この暖房運転中に、油戻し制御部４５の時期判定手段が油戻し運転が必要と判定すると、油戻し制御部４５は油戻し運転を開始する。油戻し制御部４５は、四方切換弁１７を切り替えて冷房運転と同じ冷媒循環ルートとし、冷房用の室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１の開度を冷房運転と同様な開度とする。そして、圧縮機１３のインバータの出力周波数を上げ、冷媒の供給量を増加させる。これにより、ガス管５内部に滞った潤滑油を室外機３側に回収する。このように、ガス管５におけるガス冷媒の流れの方向は、暖房運転中と油戻し運転中とでは反対である。
　なお、油戻し制御部４５は冷房用の室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）４１の開度を冷房運転時よりも大きくし、マルチ形空気調和機１内を循環する冷媒に液冷媒を混入し、この液冷媒とともに潤滑油を回収するようにしてもよい。

　次に、本実施形態における油戻し運転について説明する。
　このようなマルチ形空気調和機１を、たとえば、ビルに設置する場合、室外機３の設置場所は屋上であったり、地下室であったりする。たとえば、室外機３が屋上に設置されると、室外機３と室内機９との上下方向の位置関係は、室外機３が上となる。反対に、室外機３が地下に設置されると、室外機３と室内機９との上下方向の位置関係は、室外機３が下となる。

　図２および図３は、室外機３が上にある状態における暖房運転（図２）および冷房運転（図３）における冷媒の流れ（図２、図３の実線矢印）と、それぞれの油戻し運転における冷媒の流れ（図２、３の二点鎖線矢印）と、を示している。
　図４および図５は、室外機３が下にある状態における暖房運転（図４）および冷房運転（図５）における冷媒の流れ（図４、図５の実線矢印）と、それぞれの油戻し運転における冷媒の流れ（図４、５の二点鎖線矢印）と、を示している。

　室外機３が上にある状態における暖房運転では、図２に示されるように、室外機３から高圧ガス冷媒ＫＧ１がガス管５を下方に向かって通過して室内機９に送られる。この高圧ガス冷媒ＫＧ１は室内機９で高圧液冷媒ＫＬ１とされ、液管７を上方に向かって通過し室外機３に送られる。
　また、室外機３が下にある状態における冷房運転では、図５に示されるように、室内機９から低圧ガス冷媒ＴＧ１がガス管５を下方に向かって通過して室外機３に送られる。この低圧ガス冷媒ＴＧ１は室外機３で高圧液冷媒ＫＬ１とされ、液管７を上方に向かって通過し室内機９に送られる。

　このように、室外機３が上にある状態における暖房運転あるいは室外機３が下にある状態における冷房運転ではガス冷媒がガス管５を上から下に向けて移動するので、潤滑油に下方へ向けた重力が作用することも挨まって潤滑油はガス管５に留まらず室内機９あるいは室外機３に移動することになる。
　したがって、潤滑油がガス管５に滞ることがないので、油戻し運転は不要である。
　本実施形態では、入力手段４７によって室外機３が上にあるか、下にあるかを入力している。油戻し制御部４３は、この入力に基づいて室外機３が上にある状態における暖房運転時および室外機３が下にある状態における冷房運転時には油戻し運転を行わないようにしている。

　このように、入力された室外機３と室内機９との上下方向の位置関係に対応して、たとえば、冷房あるいは暖房の内一方の空調時に油戻し制御による油戻し運転を行わないようにするので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制することができる。

　一方、室外機３が上にある状態における冷房運転では、図３に示されるように、室内機９から低圧ガス冷媒ＴＧ１がガス管５を上方に向かって室外機３に送られるので、冷房運転中にガス管５に潤滑油が留まることになる。
　また、室外機３が下にある状態における暖房運転では、図４に示されるように、室外機３から高圧ガス冷媒ＫＧ１がガス管５を上方に向かって室内機９に送られるので、冷房運転中にガス管５に潤滑油が留まることになる。
　したがって、これらの場合には、油戻し運転を実施する必要がある。

　この油戻し運転では、潤滑油を移動させるには冷媒の移動速度が所定速度、たとえば、８ｍ／ｓ以上であることが必要である。
　この冷媒の移動速度は、圧縮機１３の冷媒吐出量が一定であると、室外機３と室内機９との上下方向の距離、すなわち、ヘッドの大きさによって変動する。このため、所定速度を維持できる、すなわち、保証できるヘッドが設定されている。このヘッドは、たとえば、５０ｍとされる。

　マルチ形空気調和機１を設置する場合、室外機３と室内機９との上下方向の距離であるヘッドは５０ｍを上限として、それよりも小さい値となる。このとき、圧縮機１３の負荷を５０ｍのヘッドのときと同じにすると、冷媒の移動速度は８ｍ／ｓを超える。言い換えると、冷媒の移動速度が８ｍ／ｓを維持するようにすると、圧縮機の負荷を低減してもよいことになる。
　本実施形態では、入力手段４７によって室外機３とそれから最も上下方向に離れている室内機９とのヘッドを入力している。

　油戻し制御部４３は、この入力に基づいて油戻し運転を行うときの圧縮機１３の負荷を想定された室外機３と室内機９との上下方向の距離（５０ｍ）に対する実際の室外機３と室内機９との上下方向の距離、すなわち、ヘッドＨとの割合に応じて油戻し運転における圧縮機１３の負荷を低減させるようにしている。
　このように、油戻し運転時の圧縮機１３の負荷を低減させることができるので、油戻し運転における動力を低減することができる。

　また、油戻し運転における圧縮機１３の負荷を低く設定すると、たとえば、図３および図５に示される冷房運転中に要求される冷房能力を満たすための圧縮機１３の負荷が、油戻し運転における圧縮機１３の負荷を超える事態が発生する。このとき、冷媒の流れ方向は油戻し運転における冷媒の流れ方向と同じであるので、油戻し運転と同様に潤滑油を回収することができる。

　したがって、冷房運転中に同時に油戻し運転が行われている状態となるので、その時間分次回の油戻し運転の時間を削減する、あるいは、その状態が長く継続すると、次回の油戻し運転を省略（キャンセル）することができる。
　このように、入力されたヘッドに対応して、たとえば、圧縮機１３の負荷を低減させるあるいは油戻し運転の頻度を低減させるので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制することができる。

　この場合、室外機３の上下およびヘッドの入力についてはそれを確実に行う意味でマルチ形空気調和機１の設置場所で入力されることが好ましい。

［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について、図６～図１０を参照して説明する。
　図６には、本実施形態にかかる冷暖フリーのマルチ形空気調和機５１の冷媒サイクル図が示されている。
　マルチ形空気調和機５１には、１台の室外機５３と、複数の室内機５５と、これらを接続する高圧ガス管５７、低圧ガス管５９および液管６１とが備えられている。

　室外機５３には、冷媒を圧縮するインバータ駆動の圧縮機６３と、冷媒ガス中から潤滑油を分離する油分離器６５と、冷媒の循環方向を切り換える室外側四方弁６７と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器６９と、暖房用の室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）７１と、液冷媒を貯留するレシーバ７３と、液冷媒に過冷却を与える過冷却熱交換器７５と、過冷却熱交換器７５に分流される冷媒量を制御する過冷却電動膨張弁（ＥＥＶＳＣ）７７と、圧縮機６３に吸入される冷媒ガス中から液分を分離し、液冷媒を貯留するアキュームレータ７９と、低圧ガス側操作弁８１と、高圧ガス側操作弁８３と、液側操作弁８５と、が備えられている。

　圧縮機６３は、複数、たとえば２台備えられている。各圧縮機６３は、好適にはスクロールコンプレッサが用いられる。これらの圧縮機１０は、要求される空調能力に応じて、２台同時に運転する場合もあり、また、１台のみ運転させ、他の１台をバックアップとする場合もある。
　圧縮機６３で圧縮された冷媒は、高圧ガス冷媒となり、高圧ガス管５７へと吐出される。

　室外側四方弁６７は、複数、たとえば２台備えられている。各室外側四方弁６７の１ポートは、室外機５３内に位置する高圧ガス管５７に接続され、別のポートは室外熱交換器６９と接続され、さらに別のポートは低圧ガス分岐管８７により低圧ガス管５９と接続され、もう１つのポートは、ストレーナおよびキャピラリチューブを介して低圧ガス分岐管８７に接続されている。

　室外熱交換器６９および暖房用の室外電動膨張弁（ＥＥＶＨ）７１は、それぞれ複数、たとえば、２台備えられている。
　室外機５３内に位置する低圧ガス管５９は、アキュームレータ７９を介して、各圧縮機６３に接続されている。

　室内機５５は、複数設けられており、各室内機５５の構成は同等とされる。
　室内機５５は、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器８９を備えている。室内熱交換器８９と液管９とを接続する液冷媒用分岐管９１には、膨張弁９３が設けられている。
　各室内機５５には、高圧ガス管５７および低圧ガス管５９の切り換えを行う分流コントローラ９５が設けられている。

　分流コントローラ９５には、高圧ガス管５７と室内熱交換器８９との接続および低圧ガス管５９と室内熱交換器８９との接続を切り替える室内側四方弁９７と、高圧ガス管５７および低圧ガス管５９を接続する高低圧バイパス管９９が設けられている。
　図６には、室内機５５を３台記載しているが、これは上から順に、暖房運転時の配管接続、冷房運転時の配管接続および油戻し運転時の配管接続を例示している。

　このマルチ形空気調和機５１には、第１実施形態と同様に、その運転を制御する制御部１０１が備えられている。制御部１０１には、第１実施形態と略同様に構成された、マルチ形空気調和機５１の油戻し運転の動作を制御する油戻し制御部１０３と、油戻し制御部１０３の制御内容を調整する入力部１０５と、が備えられている。

　このマルチ形空気調和機５１の冷暖房運転は、以下により行われる。
　圧縮機６３により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、高圧ガス管５７に吐出され、室内機５５側に送られる。
　また、高圧ガス管５７に吐出された高温高圧の冷媒ガスの一部は分岐され、室外側四方弁６７を経て室外熱交換器６９で外気と熱交換されて凝縮液化され、液冷媒とされる。
　この液冷媒は、室外電動膨張弁７１を通過し、レシーバ７３に一旦貯留されて循環量が調整される。

　レシーバ７３からの液冷媒は、過冷却熱交換器７５を通過する過程で、過冷却電動膨張弁（ＥＥＶＳＣ）７７で断熱膨張された冷媒と熱交換され所定の過冷却度まで冷却される。
　所定の過冷却度が付与された液冷媒は、液側操作弁８５を経て室外機５３から液管６１へと導出される。

　室内機５５では、暖房運転を行うものでは、室内側四方弁９７を操作し、高圧ガス管５７と室内熱交換器８９とを接続し、高圧ガス管５７から高温高圧のガス冷媒を室内熱交換器８９に導入する。
　導入された高温高圧の冷媒ガスは、室内熱交換器８９で室内空気と熱交換され、室内空気は加熱されて室内の暖房に供される。
　一方、室内空気によって冷却され、凝縮液化された液冷媒は、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）９３を経て液管６１に流入される。

　一方、冷房運転を行うものでは、室内側四方弁９７を操作し、低圧ガス管５９と室内熱交換器８９とを接続する。
　液管６１から流入した液冷媒は、室内電動膨張弁（ＥＥＶＣ）９３により断熱膨張され、気液二相流となって室内熱交換器８９に流入される。
　室内熱交換器８９では、室内空気と冷媒とが熱交換され、室内空気は冷却されて室内の冷房に供される。
　一方、冷媒はガス化され低圧ガス管５９に導出され、室外機５３へ戻される。

　次に、油戻し運転について説明する。
　高低圧バイパス管９９を開通させ、高圧ガス管５７と低圧ガス管５９とを連通させ分流コントローラ９５内を流れる高圧ガスは、高低圧バイパス管９９を通って、高圧ガス管５７から低圧ガス管５９へと流され、そのガス冷媒によって潤滑油は室外機５３へ回収される。

　このようなマルチ形空気調和機５１を、たとえば、ビルに設置する場合、室外機３の設置場所によって、室外機５３と室内機５５との上下方向の位置関係は、室外機５３が上となったり、下となったりする。

　図７および図８は、室外機５３が上にある状態における暖房運転（図７）および冷房運転（図８）における冷媒の流れ（図７、図８の実線矢印）と、それぞれの油戻し運転における冷媒の流れ（図７、８の二点鎖線矢印）と、を示している。
　図９および図１０は、室外機５３が下にある状態における暖房運転（図９）および冷房運転（図１０）における冷媒の流れ（図９、図１０の実線矢印）と、それぞれの油戻し運転における冷媒の流れ（図９、１０の二点鎖線矢印）と、を示している。

　室外機５３が上にある状態における暖房運転では、図７に示されるように、室外機５３から高圧ガス冷媒ＫＧ１が高圧ガス管５７を下方に向かって通過して室内機５５に送られる。この高圧ガス冷媒ＫＧ１は室内機５５で高圧液冷媒ＫＬ１とされ、液管６１を上方に向かって通過し室外機５３に送られる。
　また、室外機５３が下にある状態における冷房運転では、図１０に示されるように、室内機５５から低圧ガス冷媒ＴＧ１が低圧ガス管５９を下方に向かって通過して室外機５３に送られる。この低圧ガス冷媒ＴＧ１は室外機５３で高圧液冷媒ＫＬ１とされ、液管６１を上方に向かって通過し室内機５５に送られる。

　このように、室外機５３が上にある状態における暖房運転あるいは室外機５３が下にある状態における冷房運転ではガス冷媒が高圧ガス管５７あるいは低圧ガス管５９を上から下に向けて移動するので、潤滑油に下方へ向けた重力が作用することも挨まって潤滑油は高圧ガス管５７あるいは低圧ガス管５９に留まらず室内機５５あるいは室外機５３に移動することになる。
　したがって、潤滑油が高圧ガス管５７あるいは低圧ガス管５９に滞ることがないので、油戻し運転は不要である。
　本実施形態では、入力手段１０５によって室外機５３が上にあるか、下にあるかを入力している。油戻し制御部１０３は、この入力に基づいて室外機５３が上にある状態における暖房運転時および室外機５３が下にある状態における冷房運転時には油戻し運転を行わないようにしている。

　このように、入力された室外機５３と室内機５５との上下方向の位置関係に対応して、たとえば、冷房あるいは暖房の内一方の空調時に油戻し制御による油戻し運転を行わないようにするので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制することができる。

　一方、室外機５３が上にある状態における冷房運転では、図８に示されるように、室内機５５から低圧ガス冷媒ＴＧ１が低圧ガス管５９を上方に向かって室外機５３に送られるので、冷房運転中に低圧ガス管５９に潤滑油が留まることになる。
　また、室外機５３が下にある状態における暖房運転では、図９に示されるように、室外機５３から高圧ガス冷媒ＫＧ１が高圧ガス管５７を上方に向かって室内機５５に送られるので、冷房運転中に高圧ガス管５７に潤滑油が留まることになる。
　したがって、これらの場合には、油戻し運転を実施する必要がある。

　この油戻し運転では、潤滑油を移動させるには冷媒の移動速度が所定速度、たとえば、低圧ガス管５９において８ｍ／ｓ以上で、かつ、高圧ガス管５７において６．５ｍ／ｓ以上であることが必要である。
　この冷媒の移動速度は、圧縮機６３の冷媒吐出量が一定であると、室外機５３と室内機５５との上下方向の距離、すなわち、ヘッドの大きさによって変動する。このため、所定速度を維持できる、すなわち、保証できるヘッドが設定されている。このヘッドは、室外機５３が上に位置した場合の低圧配管５９では、たとえば、５０ｍとされ、室外機５３が下に位置された場合の高圧配管５７では、たとえば、４０ｍとされる。

　マルチ形空気調和機５１を設置する場合、室外機５３と室内機５５との上下方向の距離であるヘッドは５０ｍあるいは４０ｍを上限として、それよりも小さい値となる。このとき、圧縮機６３の負荷を上限のヘッドのときと同じにすると、冷媒の移動速度は低圧ガス管５９で８ｍ／ｓ、高圧ガス管５７で６．５ｍ／ｓを超える。言い換えると、冷媒の移動速度が所定値を維持するようにすると、圧縮機６３の負荷を低減してもよいことになる。
　本実施形態では、入力手段１０５によって室外機５３とそれから最も上下方向に離れている室内機５５とのヘッドを入力している。

　油戻し制御部１０３は、この入力に基づいて油戻し運転を行うときの圧縮機６３の負荷を想定された室外機５３と室内機５５との上限のヘッドに対する実際の室外機５３と室内機５５との上下方向の距離、すなわち、ヘッドＨとの割合に応じて油戻し運転における圧縮機６３の負荷を低減させるようにしている。
　このように、油戻し運転時の圧縮機６３の負荷を低減させることができるので、油戻し運転における動力を低減することができる。

　また、油戻し運転における圧縮機６３の負荷を低く設定すると、たとえば、図８および図１０に示される冷房運転中に要求される冷房能力を満たすための圧縮機６３の負荷が、油戻し運転における圧縮機６３の負荷を超える事態が発生する。このとき、冷媒の流れ方向は油戻し運転における冷媒の流れ方向と同じであるので、油戻し運転と同様に潤滑油を回収することができる。

　したがって、冷房運転中に同時に油戻し運転が行われている状態となるので、その時間分次回の油戻し運転の時間を削減する、あるいは、その状態が長く継続すると、次回の油戻し運転を省略（キャンセル）することができる。
　このように、入力されたヘッドに対応して、たとえば、圧縮機６３の負荷を低減させるあるいは油戻し運転の頻度を低減させるので、不必要な空調フィーリングの悪化、騒音の発生および動力ロスを抑制することができる。

　この場合、室外機の上下およびヘッドの入力についてはそれを確実に行う意味でマルチ形空気調和機５１の設置場所で入力されることが好ましい。

　なお、本発明は、上記した実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
　さらに、上記実施形態で例示されている具体的な時間や温度等の数値は、一例を示すものにすぎず、それに限定されるものでないことは言うまでもない。

Claims (5)

1. 　少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されているマルチ形空気調和機の油戻し運転方法であって、
   　前記室外機と前記室内機との上下方向の位置関係を入力し、
   　この入力された上下方向の位置関係に対応した内容の油戻し制御を行なうマルチ形空気調和機の油戻し運転方法。
2. 　少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されているマルチ形空気調和機の油戻し運転方法であって、
   　前記室外機と高さ方向で前記室外機から最も離れている前記室内機との上下方向の距離を入力し、
   　この入力された上下方向の距離に対応した内容の油戻し制御を行なうマルチ形空気調和機の油戻し運転方法。
3. 　少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されているマルチ形空気調和機の油戻し運転方法であって、
   　前記室外機と前記室内機との上下方向の位置関係および前記室外機と高さ方向で前記室外機から最も離れている前記室内機との上下方向の距離を入力し、
   　この入力された上下方向の位置関係および高さ方向の距離に対応した内容の油戻し制御を行なうマルチ形空気調和機の油戻し運転方法。
4. 　前記室外機と前記室内機との上下方向の位置関係および／または前記室外機と高さ方向で前記室外機から最も離れている前記室内機との上下方向の距離は、設置場所で入力される請求項１から請求項３のいずれかに記載のマルチ形空気調和機の油戻し運転方法。
5. 　請求項１から請求項４のいずれかに記載されたマルチ形空気調和機の油戻し運転方法を用いて油戻し運転を行うマルチ形空気調和機。

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