(57)【要約】【課題】圧縮機内の油の増加による消費電力の増加防止を図ることが可能な空気調和装置の油戻し構造及び空気調和装置を得る。【解決手段】アキュムレータ５から圧縮機１に油を戻す経路として油戻し配管１０と油戻し部５３との２つ設け、２つの経路のうち、アキュムレータ５への油戻しが先に開始される油戻し配管１０に設けた電磁弁９を、圧縮機内の油量増加による圧縮機入力の増加を検知した場合に閉じるようにした。【選択図】図２
2014119242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキュムレータから圧縮機に油を戻す空気調和装置の油戻し構造であって、
前記アキュムレータから前記圧縮機に油を戻す経路を構成する第１油戻し部及び第２油戻し部を備え、
前記第１油戻し部及び前記第２油戻し部のそれぞれは、前記アキュムレータ内で互いに異なる高さ位置で開口する油戻し穴を有し、高さが低い方の前記油戻し穴を有する前記第１油戻し部は、前記圧縮機内の油量増加による圧縮機入力増加時に閉じられる電磁弁を備えた
ことを特徴とする空気調和装置の油戻し構造。
【請求項２】
前記第２油戻し部の前記油戻し穴の高さは、以下の式で求められる高さｈに設定されていることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置の油戻し構造。
ｈ＝（Ｑｍａｘ−Ｑｍｉｎ）／Ｓ
Ｑｍａｘ：空気調和装置の総油量（空気調和装置の機種に応じて予め決められている最
大配管長さに応じて設定された油量）
Ｑｍｉｎ：圧縮機に最低限必要な油量
Ｓ      ：アキュムレータの横断面積
【請求項３】
前記第１油戻し部は第１油戻し配管を備え、前記第１油戻し配管の一端は前記アキュムレータ内で開口して前記油戻し穴となり、前記油戻し穴が前記アキュムレータの冷媒入口配管の真下からずれた位置となるように前記第１油戻し配管が前記アキュムレータの底面に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和装置の油戻し構造。
【請求項４】
前記アキュムレータは、Ｕ字状に構成された冷媒出口配管を内部に有し、
前記第２油戻し部は、前記冷媒出口配管の底部に設けられた油戻し穴と、前記冷媒出口配管に一端が接続され、他端がアキュムレータ内で前記油戻し穴と同じ高さ位置に開口した第２油戻し配管との一方又は両方で構成されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の空気調和装置の油戻し構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の空気調和装置の油戻し構造と、
前記空気調和装置の配管長の長短の判断結果が長であること、前記圧縮機の入力が前記圧縮機の周波数に応じて決められた設定値に対して１０５％以上であること、前記圧縮機の周波数が４０Ｈｚ以上であること、の全ての条件を満足した場合、前記電磁弁を閉じる制御装置と
を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項６】
前記空気調和装置は、室外機に複数の室内機が接続されたマルチ型の空気調和装置であり、
前記制御装置は、前記空気調和装置の配管長の長短の判断を、前記室内機の接続台数による判断と、前記室外機と前記室内機とを接続する冷媒配管における圧力損失による判断との一方又は両方により判断することを特徴とする請求項５記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置の油戻し構造及び空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和装置の冷凍サイクルを構成する圧縮機には、そのスクロール部等を潤滑するため、冷凍機油（以下、単に油という）が用いられている。この油は、冷媒と相溶しやすいものが選択されることが多いため、圧縮機の運転中、油は圧縮機から流出して冷媒と一緒に配管内を循環することになる。また、一般に冷凍サイクル装置には、圧縮機への液バックを防ぐために蒸発器と圧縮機との間にアキュムレータを設けている。アキュムレータでは、液冷媒とガス冷媒とを分離して、ガス冷媒のみが圧縮機へ送出され、液冷媒はアキュムレータ内に溜まるように構成されている。
【０００３】
ここで、アキュムレータ内に溜まった液冷媒には油が溶け込んでおり、アキュムレータ内に溜まった油は、油戻し構造によって圧縮機に戻すようにしている。これによって圧縮機内には適正量の油が保持されるようになっている。
【０００４】
油戻し構造としては従来より様々なものが提案されており、アキュムレータの底部に油戻し配管を接続し、油戻し配管を通して圧縮機に油を戻すようにした技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、油戻し配管の上流側の一端がアキュムレータの底面から上方に突出して開口しており、アキュムレータ内の油が油戻し配管の開口端の高さを超えると、油戻し配管を通って圧縮機に戻されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平３−１３０７５号公報（第５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ビル用マルチエアコン等の複数の室内機と室外機とを備えたマルチ型の空気調和装置では、機種に応じて接続可能な最大配管長（例えば最大１００ｍ）が予め決まっている。そして、最大配管長でシステムが組まれた場合に圧縮機にて適正量の油を保持できるように、空気調和装置に封入される油の量が決まっている。つまり、油の量は、実際に組まれたシステムの配管長に関係無く、最大配管長でシステムが組まれた場合に合わせて決められている。
【０００７】
このため、例えば最大で２０台接続可能なシステムにおいて室内機の接続台数が例えば３台と少ない場合、つまり配管長が短い場合、余剰となった分の油が圧縮機に溜まる。圧縮機には、冷媒を圧縮する圧縮機構を駆動する電動機機構が設けられており、圧縮機に溜まった油が電動機機構のロータ部分まで達すると、圧縮機運転時においてロータの抵抗となり、消費電力が高くなるという問題があった。
【０００８】
近年ではＡＰＦ（通年エネルギー消費効率）及びＩＰＬＶ（期間成績係数）といった中間期や部分負荷も考慮されたエネルギー効率指数で比べられるため、消費電力が高くなると不利になってしまう。
【０００９】
このため、圧縮機内の油の増加に伴う消費電力の増大がみられる場合には、圧縮機へ油を戻すのを止めて油をアキュムレータ内に溜めておくことが求められる。しかし、特許文献１では、アキュムレータ内の油の量が油戻し配管の開口端よりも高くなった場合には油が戻される構造であるため、その高さ以上に油を溜めておくことができない。
【００１０】
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、圧縮機内の油の増加による消費電力の増加防止を図ることが可能な空気調和装置の油戻し構造及び空気調和装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る空気調和装置の油戻し構造は、アキュムレータから圧縮機に油を戻す空気調和装置の油戻し構造であって、アキュムレータから圧縮機に油を戻す経路を構成する第１油戻し部及び第２油戻し部を備え、第１油戻し部及び第２油戻し部のそれぞれは、アキュムレータ内で互いに異なる高さ位置で開口する油戻し穴を有し、高さが低い方の油戻し穴を有する第１油戻し部は、圧縮機内の油量増加による圧縮機入力増加時に閉じられる電磁弁を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧縮機内の油の増加による消費電力の増加防止を図ることが可能な空気調和装置の油戻し構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る油戻し構造を適用したマルチ型の空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。
【図２】図１の空気調和装置における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る油戻し構造を含む要部の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の空気調和装置における油戻し制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】運転中の圧縮機内の油量と圧縮機入力との関係を、圧縮機周波数を異ならせて測定した結果を示す図である。
【図６】図１のアキュムレータの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る油戻し構造を適用したマルチ型の空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図１に基づいて、空気調和装置の詳しい回路構成について説明する。図１では、室内機Ｂが４台接続されている場合を例に示している。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１５】
空気調和装置１００は、室外機Ａと、複数の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４（以下、総称して室内機Ｂという場合がある）とを有し、ガス側主配管１０１ａ、液側主配管１０１ｂ、ガス側分岐管１０１ｃ及び液側分岐管１０１ｄにより接続されている。つまり、空気調和装置１００では、複数台の室内機Ｂが室外機Ａに対して並列となるように接続されている。ガス側主配管１０１ａ、液側主配管１０１ｂ、ガス側分岐管１０１ｃ及び液側分岐管１０１ｄは、冷媒（熱源側冷媒）を導通する冷媒配管であり、冷媒としてＲ４１０Ａが封入されているものとする。なお、冷媒にはＲ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆなどの低ＧＷＰ冷媒を用いても良い。また、図１では室内機Ｂが４台（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）の場合の構成を例に説明するが、本発明はこの台数に限定されるものではない。
【００１６】
室外機Ａは、圧縮機１、油分離器２、四方弁等の流路切替装置３、熱源側熱交換器（室外熱交換器）４及びアキュムレータ５を備えている。室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、利用側熱交換器（室内熱交換器）６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ（以下、総称して利用側熱交換器６という場合がある）と、絞り装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ（以下、総称して絞り装置７という場合がある）とを有し、利用側熱交換器６と絞り装置７とが直列に接続されている。そして、圧縮機１、油分離器２、流路切替装置３、熱源側熱交換器４、絞り装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、利用側熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、アキュムレータ５が順次配管で接続されて冷媒を循環させる冷媒サイクルが形成されている。
【００１７】
熱源側熱交換器４にはファン等の空気を送風する送風装置４ａが設けられている。また、利用側熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにも同様に空気を送風する送風装置４ａ（図示せず）が設けられている。
【００１８】
次に、室外機Ａ及び室内機Ｂに備えられた各機器について説明する。
【００１９】
［室外機Ａ］
圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして冷媒回路に搬送するものであり、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。
【００２０】
流路切替装置３は、油分離器２の下流側に設けられており、暖房運転モード時における冷媒の流れと冷房運転モード時における冷媒の流れとを切り替えるものである。
【００２１】
油分離器２は、圧縮機１の吐出配管１ａ上に設けられ、圧縮機１から冷媒と共に吐出される油（以下、単に油という）を分離するものである。油分離器２は、圧縮機１の吸入配管１ｂと油戻キャピラリー８で連通しており、油戻キャピラリー８を介して油を圧縮機１に戻すようにしている。このように油を圧縮機１に戻すことで、圧縮機１内の油が不足することによる圧縮機１の焼き付き等を防止するようにしている。
【００２２】
熱源側熱交換器４は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能し、送風装置４ａから供給される空気と冷媒との間で熱交換を行うものである。
【００２３】
アキュムレータ５は、圧縮機１の吸入側に設けられており、冷房運転モード時と暖房運転モード時との違いによる余剰冷媒を蓄えたり、過渡的な運転の変化（例えば、室内機Ｂの運転台数の変化）に対する余剰冷媒を蓄えたりする。
【００２４】
アキュムレータ５には冷媒と共に油が流入するため、その油を圧縮機１へ戻すための油戻し配管１０がアキュムレータ５と吸入配管１ｂとの間に接続されている。油戻し配管１０には油戻し配管１０の流路を開閉する電磁弁９が設けられている。このように、油分離器２からだけでなくアキュムレータ５からも油を圧縮機１に戻すようにしている。油戻し配管１０が本発明の第１油戻し部の第１油戻し配管に相当する。
【００２５】
本発明は、アキュムレータ５に溜まった油を圧縮機１に戻す油戻し構造に特徴を有するものであるが、その特徴部分の構造については改めて説明する。
【００２６】
また、室外機Ａにおいて圧縮機１の吸入側には圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを検出する圧力センサー２１が設けられている。室外機Ａには、その他にも通常、圧力センサー、温度センサーが設けられているが、ここでは本発明の要旨と関係無いので省略する。
【００２７】
［室内機Ｂ］
利用側熱交換器６は、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する。利用側熱交換器６は、図示省略の送風装置から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、空調対象空間に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成する。
【００２８】
絞り装置７は、減圧弁又は絞り装置としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式絞り装置等で構成するとよい。
【００２９】
また、室内機Ｂにおいて利用側熱交換器６の出入口には、冷媒の温度を検知する温度センサー２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ（以下、総称して温度センサー２２という場合がある）と、温度センサー２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ（以下、総称して温度センサー２３という場合がある）が設けられている。
【００３０】
このように構成された空気調和装置１００は、流路切替装置３の切り替えにより冷房運転又は暖房運転が可能となっているが、本発明の油戻し機構が適用される空気調和装置１００は冷房運転又は暖房運転が可能であればよい。また、冷媒回路の構成は図示のものに限定されるものではない。
【００３１】
空気調和装置１００には更に、空気調和装置全体を制御する制御装置３０が設けられている。制御装置３０はマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えている。ＲＯＭには制御プログラム及び後述の図のフローチャートに対応したプログラムが記憶されている。
【００３２】
制御装置３０には、空気調和装置内の各種センサーからの検出信号を受けることができるように接続されると共に、これらの検出信号等に基づいて圧縮機１の駆動周波数制御、絞り装置７の開度制御等を行う。また、制御装置３０は、各種センサーからの検出信号等に基づいて圧縮機１内の油量が適正量となるように油戻し配管１０の電磁弁９の開閉制御を行う。この制御の詳細については改めて説明する。なお、図１には制御装置３０を室外機Ａに設けた例を示したが、室外機Ａと室内機Ｂに分けて構成し、互いに連携処理を行う構成にしてもよい。
【００３３】
次に、空気調和装置１００が実行する各運転モードについて説明する。
図２は、図１の空気調和装置における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図２では、室内機Ｂの全部が駆動している場合を例に説明する。なお、図２では、実線矢印が冷房運転モードでの冷媒の流れ、点線矢印が暖房運転モードでの冷媒の流れを示している。
【００３４】
［冷房運転モード］
低温・低圧の冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、油分離器２に流入する。油分離器２では、冷媒と冷媒に混ざっている油とが分離される。油分離器２において分離された高温・高圧の冷媒は、流路切替装置３を通り、熱源側熱交換器４に流入する。
【００３５】
熱源側熱交換器４に流入した高温・高圧のガス冷媒は、送風装置４ａから供給される空気と熱交換することで、空気に放熱する。空気と熱交換された冷媒は、液状態となって熱源側熱交換器４から流出する。この液状態の冷媒は室外機Ａから流出する。室外機Ａから流出した冷媒は液側主配管１０１ｂ及び液側分岐管１０１ｄを通って、室内機Ｂ１〜室内機Ｂ４のそれぞれに流入する。
【００３６】
室内機Ｂ１〜室内機Ｂ４に流入した冷媒は、絞り装置７ａ〜絞り装置７ｄのそれぞれで膨張（減圧）させられて、低温・低圧の気液二相状態となる。この気液二相状態の冷媒は、利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄのそれぞれに流入する。利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄに流入した気液二相状態の冷媒は、図示省略の送風装置から供給される空気（室内空気）と熱交換することで空気から吸熱し、低圧のガス冷媒となって利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄから流出する。
【００３７】
利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄから流出した低圧ガス冷媒は、室内機Ｂ１〜室内機Ｂ４から流出し、ガス側分岐管１０１ｃ及びガス側主配管１０１ａを通って室外機Ａに流れ込む。室外機Ａに流入した冷媒は、流路切替装置３を通り、アキュムレータ５に流れ込む。アキュムレータ５に流れ込んだ冷媒は、液冷媒とガス冷媒とが分離され、吸入配管１ｂを通って、ガス冷媒が再び圧縮機１に吸い込まれる。
【００３８】
ところで、制御装置３０は、利用側熱交換器６への冷媒供給量を、利用側熱交換器６の冷媒出入口に設けられている温度センサー２２、２３からの検出値を利用して調整している。具体的には、温度センサー２２、２３からの検出値に基づいて過熱度（利用側熱交換器６の出口側における冷媒温度−入口における冷媒温度）を算出し、その過熱度が２〜５℃程度になるように、絞り装置７の開度を決定し、利用側熱交換器６への冷媒供給量を調整している。
【００３９】
このように、冷房運転モードでは、運転中の各室内機Ｂそれぞれの利用側熱交換器６の出口の過熱度を２〜５℃とする過熱度制御を行っているため、液状態の冷媒がアキュムレータ５に流れ込まない。しかしながら、過渡的な状態にあるとき、停止している室内機Ｂがあるときは、一時的に過熱度を２〜５℃にできず、少量の液状態（乾き度０．９５程度）の冷媒がアキュムレータ５に流れ込むことがある。
【００４０】
［暖房運転モード］
低温・低圧の冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、油分離器２に流入する。油分離器２では、冷媒と冷媒に混ざっている油とが分離される。油分離器２において分離された高温・高圧の冷媒は流路切替装置３を通り、室外機Ａから流出する。
【００４１】
室外機Ａから流出した冷媒は、ガス側主配管１０１ａ及びガス側分岐管１０１ｃを通って、室内機Ｂ１〜室内機Ｂ４の利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄのそれぞれに流入する。利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄに流入したガス状態の冷媒は、図示省略の送風装置から供給される空気（室内空気）と熱交換することで、空気に放熱し、高圧の液冷媒となって利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄから流出する。
【００４２】
利用側熱交換器６ａ〜利用側熱交換器６ｄから流出した液冷媒は、絞り装置７ａ〜絞り装置７ｄのそれぞれで膨張（減圧）させられて、低温・低圧の気液二相状態となる。この気液二相状態の冷媒は、室内機Ｂ１〜室内機Ｂ４から流出し、液側主配管１０１ｂ及び液側分岐管１０１ｄを通って室外機Ａに流入する。
【００４３】
室外機Ａに流入した気液二相状態の冷媒は熱源側熱交換器４に流入し、送風装置４ａから供給される空気と熱交換することで空気から吸熱し、低圧のガス冷媒となって熱源側熱交換器４から流出する。熱源側熱交換器４から流出した冷媒は、流路切替装置３を通り、アキュムレータ５に流れ込む。アキュムレータ５に流れ込んだ冷媒は、液冷媒とガス冷媒とが分離され、吸入配管１ｂを通って、ガス冷媒が再び圧縮機１に吸い込まれる。
【００４４】
このような暖房運転モードでは、余剰冷媒がアキュムレータ５に常に存在している。アキュムレータ５に流れ込んだ液冷媒は、蒸発して圧縮機１に吸引されたり、アキュムレータ５の冷媒出口配管５２に設けられている油戻し穴５３ａを介して圧縮機１に吸引されたりする。
【００４５】
次に、本発明の特徴部分である油戻し構造について説明する。
図３は、本発明の一実施の形態に係る油戻し構造を含む要部の構成を示す図である。以下、図３を参照して油戻し構造について説明する。
ここではまず、圧縮機１の構成について説明し、続いて油戻し構造について説明する。
【００４６】
圧縮機１は、ロータ１２ａとステータ１２ｂとを有し、冷媒を圧縮する圧縮機構１１と、圧縮機構１１を駆動する電動機機構１２と、電動機機構１２の発生する回転力を圧縮機構１１に伝達する主軸１３とを有しており、これらが密閉容器１４内に収容された構成を有している。そして、密閉容器１４の下部には油を貯留する油溜部１５が設けられており、通常時の油面位置はロータ１２ａよりも低い位置となっている。図３のＸは、最低限必要な油量の高さ位置を示している。油溜部１５の油は、主軸１３の回転によるポンプ作用により主軸１３内の縦孔内を上昇し、主軸１３及び圧縮機構１１の各摺動部（後述の主軸受け６１、副軸受け６３、圧縮機構１１の各摺動部等）に供給される。
【００４７】
各摺動部を摺動後の油の一部は落下して油溜部１５に戻り、残りは冷媒と共に圧縮機構１１に流入し、圧縮された冷媒と共に圧縮機外に吐出される。圧縮機１から冷媒と共に圧縮機外に吐出された油は、油分離器２で冷媒と分離され、油戻キャピラリー８及び吸入配管１ｂを通り、圧縮機１に戻される。
【００４８】
本実施の形態の油戻し構造は、圧縮機１内の油量が適正な場合にはアキュムレータ５から油を圧縮機１に戻し、圧縮機１内の油量が適正量より多くなりロータ１２ａが油に浸かり始めた時（圧縮機油量増加時）には、アキュムレータ５から油を圧縮機１に戻すことを止めてアキュムレータ５を油溜め容器として利用できる構造としている。圧縮機１のロータ１２ａが油に浸かり始めたかどうかの判断は、後述の図４のフローチャートにしたがって行う。
【００４９】
次に、アキュムレータ５から圧縮機１に油を戻す油戻し構造について説明する。
アキュムレータ５は、冷媒入口配管５１と冷媒出口配管５２とを備えており、また、上述したように油戻し配管１０がアキュムレータ５の底面に接続されている。冷媒入口配管５１は、利用側熱交換器６から流出して圧縮機１に向かう冷媒が通過する配管１０１ｅ（図１参照）に一端が接続され、他端はアキュムレータ５内で開放されている。また、冷媒出口配管５２はＵ字管で構成され、一端が吸入配管１ｂに接続され、他端はアキュムレータ５内で開放されている。
【００５０】
油戻し配管１０は、アキュムレータ５内の開口端１０ａの開口（油戻し穴）が冷媒入口配管５１の真下から外れた位置となるようにアキュムレータ５の底部に接続されている。これは、油戻し配管１０の開口端１０ａが冷媒入口配管５１の真下に位置すると、冷媒入口配管５１からアキュムレータ５内に流入した吸入冷媒によってアキュムレータ５内の油面が暴れ、油戻し配管１０からうまく油を圧縮機１に戻せなくなる可能性があるためである。
【００５１】
油戻し配管１０の電磁弁９は通常時は開放されており、圧縮機１内に溜まった油の高さが油戻し配管１０の開口端１０ａより高くなると、油戻し配管１０から圧縮機１へ油が返油される。油戻し配管１０の開口端１０ａのアキュムレータ内での高さｈ１は、最大配管長でシステムが組まれた場合において圧縮機１で油不足とならない高さに設定されている。つまり、油の高さが開口端１０ａの高さを超えて初めて油が圧縮機１に戻されるため、開口端１０ａの高さが高すぎると、圧縮機１が油不足に陥る可能性がある。このため、最大配管長でシステムが組まれた場合において圧縮機１が油不足とならない高さに開口端１０ａの高さ位置が決められている。
【００５２】
また、アキュムレータ５には、油戻し配管１０による油戻し経路とは別の圧縮機油量増加時用の油戻り経路として油戻し部５３を設けている。油戻し部５３は、冷媒出口配管５２のＵ字の底部に設けた油戻し穴５３ａと、冷媒出口配管５２に一端が接続され、他端がアキュムレータ５内で油戻し穴５３ａと同じ高さ位置ｈ２で開口した油戻し配管５３ｂとで構成されている。油戻し部５３は本発明の第２油戻し部に相当し、油戻し配管５３ｂは第２油戻し配管に相当する。
【００５３】
油の高さ位置が油戻し穴５３ａよりも高くなると、油を含んだ冷媒が吸入配管１ｂを介して少量ずつ圧縮機１に戻る。なお、アキュムレータ５において油の高さが油戻し穴５３ａの高さ位置よりも十分高い場合には、液ヘッドがかかるため油戻し穴５３ａから戻りやすい。しかし、油戻し穴５３ａから僅かに高い程度の場合、油戻し穴５３ａからでは油が戻りにくい。このため、油戻し穴５３ａと油戻し配管５３ｂとに分けて設けている。油戻し穴５３ａと油戻し配管５３ｂとの使い分けは、具体的には、低流量時は油戻し穴５３ａから、高流量時は油戻し配管５３ｂから返油が行われることになる。なお、本発明の油戻し部５３は、油戻し穴５３ａと油戻し配管５３ｂとの両方を用いる場合に限定されず、限一方とする場合も含まれる。
【００５４】
高さｈ２は、以下のようにして設定される。
ｈ２＝（Ｑｍａｘ−Ｑｍｉｎ）／Ｓ
Ｑｍａｘ：空気調和装置の総油量（システム構成上、予め決められている最大配管長さ
でシステムが構成された場合に油不足とならないように設定された油量）
Ｑｍｉｎ：圧縮機に最低限必要な油量Ｑｍｉｎ
Ｓ      ：図３のアキュムレータ５のＡ−Ａ断面の断面積
【００５５】
このように設定することにより、圧縮機１内の油量が増加して油戻し経路が油戻し配管１０から油戻し部５３側に切り替えられた場合に、アキュムレータ５に油を溜めすぎることなく、圧縮機１の潤滑を保つことができる。
【００５６】
ここで、油の流れについて説明する。
アキュムレータ５内に油が冷媒ガスと共に吸入されると、アキュムレータ５で気液分離され、油はアキュムレータ５の底部に溜まる。そして、電磁弁９が開状態のときは、油が油戻し配管１０の開口端１０ａより高くなると、油戻し配管１０から吸入配管１ｂを通って圧縮機１に戻される。一方、電磁弁９が閉状態のときは油面が時間と共に上昇し、油戻し部５３の油戻し穴（油戻し穴５３ａ、油戻し配管５３ｂの開口端５３ｃの開口）に達する。そして、油戻し部５３の油戻し穴に達した油は、油戻し部５３から吸入配管１ｂを通って圧縮機１に戻される。
【００５７】
[制御方法]
図４は、本発明の一実施の形態の空気調和装置における油戻し制御の流れを示すフローチャートである。
冷房又は暖房運転が開始されると、制御装置３０は、まず電磁弁９を開放する（ＳＴＥＰ１）。そして、制御装置３０は、運転状態が安定したかどうかを判断する（ＳＴＥＰ２）。この判断は、例えば運転開始後、２０分が経過したかどうかを判断する。その他の判断方法として、冷媒回路に温度センサー、圧力センサー等の各種センサーを設け、その検出値から判断するようにしてもよい。このように、運転状態が安定したかどうかの判断を設けたのは、以下の理由による。すなわち、例えば運転開始直後など、冷媒回路状態が安定していない場合は、電磁弁９の閉鎖が必要か否かの判断が正確に行えないためである。
【００５８】
そして、空気調和装置１００の配管長が、圧縮機１に油が溜まり易い程度に短いかどうかを判断し（ＳＴＥＰ３）、配管長が短いと判断した場合はＳＴＥＰ４に進み、配管長が長いと判断した場合はＳＴＥＰ７に進む。この配管長判断は、例えば、接続されている室内機Ｂの台数に基づいて判断する。具体的には、室内機Ｂの接続可能台数が例えば全２０台であるのに対して、現システムの接続台数が例えば４台以下の場合、配管長が短いと判断し、５台以上の場合、配管長が長いと判断する。
【００５９】
また、配管長判断は、上記の室内機Ｂの接続台数による判断方法の他、室外機Ａと室内機Ｂとを接続する冷媒配管（ガス側主配管１０１ａ及び液側主配管１０１ｂ）における圧力損失Ｐｍに基づいて判断してもよい。圧力損失Ｐｍは、室外機Ａの圧縮機１の吸入圧力Ｐｓと室内機Ｂの利用側熱交換器６の飽和圧力Ｐｉとの差で求められる。
【００６０】
室外機Ａの圧縮機１の吸入圧力は、圧力センサー２１にて検出される。また、利用側熱交換器６の飽和圧力Ｐｉは、運転中の室内機Ｂの温度センサー２３の検出値（利用側熱交換器６での冷媒蒸発温度）を利用し、圧力換算した値である。圧力損失Ｐｍは、室外機Ａと室内機Ｂとを接続するガス側主配管１０１ａ及び液側主配管１０１ｂの長さが長くなるにつれ大きくなる。このため、圧力損失Ｐｍが予め設定した閾値（例えば、２ｋｇ／ｃｍ２  ）以下の場合、配管長が短いと判断し、閾値より大きい場合、配管長が長いと判断する。
【００６１】
また、配管長判断を室内機Ｂの接続台数と圧力損失Ｐｍとの両方に基づき判断してもよい。すなわち、接続台数が４台以下で且つ圧力損失Ｐｍが閾値以下の場合、配管長が短いと判断するようにしてもよい。
【００６２】
続いて、制御装置３０は、圧縮機入力が設定値から悪化したかを判断する（ＳＴＥＰ４）。圧縮機１の入力値Ｗｃは室外機Ａが検知している二次側の電流値（制御装置３０と圧縮機１間の電流値）から換算して求める。圧縮機入力の設定値Ｗｓは、周波数毎に予め制御装置３０に設定されており、現在の圧縮機１の周波数に基づいて設定値Ｗｓを決定する。ここでは、現在の圧縮機１の入力値Ｗｃが設定値Ｗｓの例えば１０５％となった場合、次のＳＴＥＰ５へ進み、１０５％未満であればＳＴＥＰ７に進む。なお、圧縮機１の設定値Ｗｓは圧縮機１の種類によって異なり、圧縮機１の機種判別が必要となるが、電源投入時に判別を行うのでフローチャートでは省略している。
【００６３】
そして、現在の圧縮機周波数が予め設定した閾値周波数以上かどうかを判断する（ＳＴＥＰ５）。この判断は、圧縮機１内の油により圧縮機入力が悪化しやすい周波数であるかを判断する意図である。この閾値周波数は、次の実験結果に基づいて設定したものである。
【００６４】
図５は、運転中の圧縮機内の油量と圧縮機入力との関係を、圧縮機周波数を異ならせて測定した結果を示す図である。図５には、横軸を運転中の圧縮機内油量［Ｌ］、縦軸を圧縮機入力［Ｗ］とし、圧縮機１の周波数を１３Ｈｚ、４０Ｈｚ、１００Ｈｚとした場合を示している。また、図５においてＬ１はロータ１２ａが油に浸かるときの油量を示している。なお、図５は圧縮機単体の試験データである。
【００６５】
１３Ｈｚの場合は、油量が増加しても圧縮機入力の増加が見られないが、４０Ｈｚ及び１００Ｈｚの場合は、油量が増すに連れて圧縮機入力が大きくなる傾向が見られる。そして、ロータ１２ａが油に浸かる油量Ｌ１で圧縮機入力の増加幅が大きくなるのが４０Ｈｚのときである。１００Ｈｚのときは、ロータ１２ａが油に浸かる以前に圧縮機入力の増加幅が大きくなる。つまり、周波数が４０Ｈｚ以上の場合、ロータ１２ａが油に浸かることによる圧縮機入力の悪化がみられることになり、この４０ＨｚをＳＴＥＰ５の判断の閾値周波数として用いている。
【００６６】
そして、制御装置３０は、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ５の全ての条件を満たすと判断した場合、電磁弁９を閉鎖し（ＳＴＥＰ６）、油戻し経路を油戻し配管１０から油戻し部５３へと切り替える。
【００６７】
油戻し経路を油戻し配管１０から油戻し部５３に切り替えることで、アキュムレータ５内の油量が油戻し部５３に達するまでの間、アキュムレータ５から圧縮機１に油が戻らなくなり、アキュムレータ５に油が溜まっていくことになる。その一方で、圧縮機１では油が冷媒と共に吐出されるため、圧縮機１内の油は徐々に減っていき、圧縮機１内の油量を適正に保持することができる。
【００６８】
制御装置３０は、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ５の何れか１つでも満たさない場合は、ＳＴＥＰ７に進み、電磁弁９を開放したままとする。
【００６９】
制御装置３０は、以上の処理を運転停止が指示されるまで繰り返し（ＳＴＥＰ８）、運転停止が指示されると、運転を終了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態では、アキュムレータ５から圧縮機１に油を戻す経路として油戻し配管１０と油戻し部５３との２つ設け、アキュムレータ５への油戻しが先に開始される油戻し配管１０に設けた電磁弁９を、圧縮機１内の油量増加時に閉じ、アキュムレータ５から圧縮機１に油が戻らないようにした。このため、圧縮機１内の油量増加状態を解消して圧縮機１内に適正量の油を保持することができる。
【００７１】
このように圧縮機１内に適正量の油を保持することができるため、ロータ１２ａが油に浸かることによる負荷を軽減でき、消費電力の増大を抑えることができる。その結果、ＣＯＰ（成績係数）、ＩＰＬＰＶ（期間成績係数）の向上を図ることができる。
【００７２】
なお、配管長が短く且つ運転中の室内機の数が少ない場合（例えば、全接続台数に対して運転台数が半分の場合等）には、圧縮機１内の油量が増加しやすい。このため、図４のＳＴＥＰ２〜５の判断に加え、運転中の室内機の数が少ないかどうかの判断を更に加え、運転中の室内機の数が少ないという条件も更に満たした場合に電磁弁９を閉鎖するようにしてもよい。
【００７３】
なお、図１、図２では縦置型のアキュムレータ５を図示しているが、アキュムレータ５は図６のような横置型でも良い。横置型の場合も縦置型と同様の構成である。
【符号の説明】
【００７４】
１  圧縮機、１ａ  吐出配管、１ｂ  吸入配管、２  油分離器、３  流路切替装置、４  熱源側熱交換器、４ａ  送風装置、５  アキュムレータ、６（６ａ〜６ｄ）  利用側熱交換器、７（７ａ〜７ｄ）  絞り装置、８  油戻キャピラリー、９  電磁弁、１０  油戻し配管、１０ａ  開口端、１１  圧縮機構、１２  電動機機構、１２ａ  ロータ、１２ｂ  ステータ、１３  主軸、１４  密閉容器、１５  油溜部、２１  圧力センサー、２２（２２ａ〜２２ｄ）  温度センサー、２３（２３ａ〜２３ｄ）  温度センサー、３０  制御装置、５１  冷媒入口配管、５２  冷媒出口配管、５３  油戻し部、５３ａ  油戻し穴、５３ｂ  油戻し配管、５３ｃ  開口端、６１  主軸受け、６３  副軸受け、１００  空気調和装置、１０１ａ  ガス側主配管、１０１ｂ  液側主配管、１０１ｃ  ガス側分岐管、１０１ｄ  液側分岐管、１０１ｅ  配管、Ａ  室外機、Ｂ（Ｂ１〜Ｂ４）  室内機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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