(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器、及び、アキュムレーターが冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、
前記圧縮機と前記四方弁との間に設置され、前記圧縮機から吐出される冷媒から冷凍機油を分離する油分離器と、
該油分離器と前記圧縮機の吸入口側とを接続し、その経路上に第１開閉弁及び第１絞り機構が設置された第１油戻し経路と、
前記油分離器と前記アキュムレーターの流入側とを接続し、その経路上に第２開閉弁及び第２絞り機構が設置された第２油戻し経路と、
前記アキュムレーターに貯留されている液冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出手段と、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉制御を実施する制御装置と、
を備え、
前記第１油戻し経路は、前記第１開閉弁が開状態になっている場合、前記油分離器によって冷媒から分離された冷凍機油を前記圧縮機の吸入口に吸入させ、
前記第２油戻し経路は、前記第２開閉弁が開状態になっている場合、前記油分離器によって冷媒から分離された冷凍機油を前記アキュムレーターの流入口から流入させ、
前記制御装置は、
前記圧縮機に吸入される冷媒に含まれる冷凍機油の濃度である油濃度が前記圧縮機の許容油濃度以上となるように、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開閉制御することによって、前記油分離器によって分離された冷凍機油を前記圧縮機に吸入させる経路を、前記第１油戻し経路と前記第２油戻し経路とのいずれかに切り替えるものであり、
前記液面高さ検出手段により前記液面高さが所定高さ以上であると検出されたと判定した場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度未満であると判定して、前記第１開閉弁を開状態、かつ、前記第２開閉弁を閉状態とし、
前記液面高さ検出手段により前記液面高さが前記所定高さ未満であると検出されたと判定した場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度以上であると判定して、前記第１開閉弁を閉状態、かつ、前記第２開閉弁を開状態とする
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記所定高さは、前記第２油戻し経路についての前記許容油濃度に対応する前記液面高さである許容液面高さである
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記所定高さは、前記第２油戻し経路についての前記許容油濃度に対応する前記液面高さである許容液面高さから所定量減算した値である
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記所定高さは、前記アキュムレーターの水平断面積をＡとした場合、１４３００／Ａ〜２２９００／Ａ［ｍｍ］の範囲で設定された
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項５】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器、及び、アキュムレーターが冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、
前記圧縮機と前記四方弁との間に設置され、前記圧縮機から吐出される冷媒から冷凍機油を分離する油分離器と、
該油分離器と前記圧縮機の吸入口側とを接続し、その経路上に第１開閉弁及び第１絞り機構が設置された第１油戻し経路と、
前記油分離器と前記アキュムレーターの流入側とを接続し、その経路上に第２開閉弁及び第２絞り機構が設置された第２油戻し経路と、
前記圧縮機の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力を検出する検出手段と、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉制御を実施する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機に吸入される冷媒に含まれる冷凍機油の濃度である油濃度が前記圧縮機の許容油濃度以上となるように、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開閉制御することによって、前記油分離器によって分離された冷凍機油を前記圧縮機に吸入させる経路を、前記第１油戻し経路と前記第２油戻し経路とのいずれかに切り替えるものであり、
前記検出手段によって検出された前記回転数、前記吐出温度、前記吐出圧力及び前記吸入圧力に基づいて、前記圧縮機の冷媒流量を導出し、
該冷媒流量が所定流量以上の場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度以上であると判定して、前記第１開閉弁を閉状態、かつ、前記第２開閉弁を開状態とし、
前記冷媒流量が前記所定流量未満の場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度未満であると判定して、前記第１開閉弁を開状態、かつ、前記第２開閉弁を閉状態とする
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
前記回転数、前記吐出温度、前記吐出圧力及び前記吸入圧力と、前記冷媒流量とを関連付けたデータベースを格納した記憶装置を備え、
前記制御装置は、前記記憶装置に格納された前記データベースを参照して、前記回転数、前記吐出温度、前記吐出圧力及び前記吸入圧力に対応する前記冷媒流量を導出する
ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器、及び、アキュムレーターが冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、
前記圧縮機と前記四方弁との間に設置され、前記圧縮機から吐出される冷媒から冷凍機油を分離する油分離器と、
該油分離器と前記圧縮機の吸入口側とを接続し、その経路上に第１開閉弁及び第１絞り機構が設置された第１油戻し経路と、
前記油分離器と前記アキュムレーターの流入側とを接続し、その経路上に第２開閉弁及び第２絞り機構が設置された第２油戻し経路と、
前記圧縮機の吐出圧力、吸入圧力、前記絞り装置の流路係数、及び、前記絞り装置に流入する冷媒の密度を検出する検出手段と、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉制御を実施する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機に吸入される冷媒に含まれる冷凍機油の濃度である油濃度が前記圧縮機の許容油濃度以上となるように、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開閉制御することによって、前記油分離器によって分離された冷凍機油を前記圧縮機に吸入させる経路を、前記第１油戻し経路と前記第２油戻し経路とのいずれかに切り替えるものであり、
前記検出手段によって検出された前記吐出圧力、前記吸入圧力、前記流路係数及び前記冷媒密度に基づいて、前記圧縮機の冷媒流量を導出し、
該冷媒流量が所定流量以上の場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度以上であると判定して、前記第１開閉弁を閉状態、かつ、前記第２開閉弁を開状態とし、
前記冷媒流量が前記所定流量未満の場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度未満であると判定して、前記第１開閉弁を開状態、かつ、前記第２開閉弁を閉状態とする
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
前記所定流量は、前記第２油戻し経路についての前記許容油濃度に対応する前記冷媒流量である許容冷媒流量である
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記所定流量は、前記第２油戻し経路についての前記許容油濃度に対応する前記冷媒流量である許容冷媒流量に所定量を加算した値である
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記所定流量は、４２０〜５００［ｋｇ／ｈ］の範囲で設定された
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油戻し経路を有する空気調和機に関し、特に、その油戻し経路の開閉制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷媒中の冷凍機油を圧縮機に戻す油戻し経路の制御方法として、複数の圧縮機を備え、油分離器で分離された冷凍機油を戻す位置を切り替えるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５６５１２号公報（第１３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の手法においては、複数の油戻し経路を備え切り替える機構を備えているが、いずれの油戻し経路も圧縮機に直接注入する経路であり、加熱された高温の冷媒及び冷凍機油の状態で圧縮機に注入されることになる。そのため、吸入冷媒の密度が低下して吐出冷媒の流量が低下し、空調能力の低下を招くという問題点があった。
【０００５】
また、その他の方法として、１つの油戻し経路を有し、その経路上に開閉機構を有していることも考えられるが、その場合、その開閉機構によって油戻し経路そのものを閉止してしまうため、その閉止期間は圧縮機へ油が戻らないことになる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、冷凍機油が圧縮機へ戻らない閉止期間を発生させず、しかも、空調能力の低下を抑制する空気調和機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る空気調和機は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器、及び、アキュムレーターが冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、前記圧縮機と前記四方弁との間に設置され、前記圧縮機から吐出される冷媒から冷凍機油を分離する油分離器と、該油分離器と前記圧縮機の吸入口側とを接続し、その経路上に第１開閉弁及び第１絞り機構が設置された第１油戻し経路と、前記油分離器と前記アキュムレーターの流入側とを接続し、その経路上に第２開閉弁及び第２絞り機構が設置された第２油戻し経路と、前記アキュムレーターに貯留されている液冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出手段と、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉制御を実施する制御装置と、を備え、前記第１油戻し経路は、前記第１開閉弁が開状態になっている場合、前記油分離器によって冷媒から分離された冷凍機油を前記圧縮機の吸入口に吸入させ、前記第２油戻し経路は、前記第２開閉弁が開状態になっている場合、前記油分離器によって冷媒から分離された冷凍機油を前記アキュムレーターの流入口から流入させ、前記制御装置は、前記圧縮機に吸入される冷媒に含まれる冷凍機油の濃度である油濃度が前記圧縮機の許容油濃度以上となるように、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開閉制御することによって、前記油分離器によって分離された冷凍機油を前記圧縮機に吸入させる経路を、前記第１油戻し経路と前記第２油戻し経路とのいずれかに切り替えるものであり、前記液面高さ検出手段により前記液面高さが所定高さ以上であると検出されたと判定した場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度未満であると判定して、前記第１開閉弁を開状態、かつ、前記第２開閉弁を閉状態とし、前記液面高さ検出手段により前記液面高さが前記所定高さ未満であると検出されたと判定した場合、前記圧縮機内の冷凍機油の油濃度が前記許容油濃度以上であると判定して、前記第１開閉弁を閉状態、かつ、前記第２開閉弁を開状態とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧縮機が故障することのない許容油濃度以上となるように、冷凍機油を圧縮機に直接戻す経路と、アキュムレーターを介して圧縮機に戻す経路を切り替えることによって、圧縮機の故障を防止し、空調能力の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空気調和機のアキュムレーター７の内部構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の各油戻し経路における油濃度と、液面高さとの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の各油戻し経路における圧縮機１の吸入温度と、液面高さとの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作における制御ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作の制御フローを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の冷媒回路の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の制御装置２０が記憶しているデータベース３０の構成の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の圧縮機１の冷媒流量と、各油戻し経路における油濃度との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作における制御ブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作の制御フローを示す図である。
【図１２】絞り機構に流入する冷媒の温度と密度とが関連付けられたデータベース３１の構成の一例を示す図である。
【図１３】絞り機構に出力される制御パルスと流量係数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
（空気調和機の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路の構成図である。
図１で示されるように、本実施の形態に係る空気調和機は、圧縮機１、油分離器２、四方弁３、熱源側熱交換器４、絞り装置５ａ〜５ｃ、利用側熱交換器６ａ〜６ｃ、アキュムレーター７、油戻し経路１０ａ、１０ｂ、及び、制御装置２０を備えている。本実施の形態に係る空気調和機の冷凍サイクルは、圧縮機１、油分離器２、四方弁３、熱源側熱交換器４、絞り装置５ａ〜５ｃ、利用側熱交換器６ａ〜６ｃ、四方弁３、アキュムレーター７、そして、再び圧縮機１の順で冷媒配管によって接続されて構成されている。
【００１１】
また、図１で示されるように、直列に接続された絞り装置５ａ及び利用側熱交換器６ａ、絞り装置５ｂ及び利用側熱交換器６ｂ、並びに、絞り装置５ｃ及び利用側熱交換器６ｃは、並列に接続されている。油分離器２と圧縮機１の吸入口側との間は、油戻し経路１０ａによって接続され、バイパス経路を形成している。また、油分離器２とアキュムレーター７の冷媒流入側との間は、油戻し経路１０ｂによって接続され、バイパス経路を形成している。また、アキュムレーター７には、その内部に貯留されている液冷媒の液面を検出するための液面検出部７ｅが設置されており、液面検出部７ｅは、制御装置２０に電気的に接続されている。
【００１２】
圧縮機１は、吸入したガス冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒として吐出し、上記の冷凍サイクルに冷媒を循環させるものである。
【００１３】
油分離器２は、圧縮機１から吐出されたガス冷媒と同時に吐出された冷凍機油を、冷媒と冷凍機油とに分離するものである。ただし、この油分離器２によって、冷媒から冷凍機油の大半が分離されるが、冷凍機油の一部は、完全に分離されることはなく、分離されなかった冷凍機油は冷媒と共に四方弁３へ向かい、冷凍サイクルを循環する。
【００１４】
四方弁３は、冷凍サイクルにおける冷媒の流路を切り替えるものである。四方弁３の流路の切り替えは、制御装置２０から出力される駆動信号に基づいて実施され、油分離器２から流出した冷媒を熱源側熱交換器４に送る流路、又は、油分離器２から流出した冷媒を利用側熱交換器６ａ〜６ｃに送る流路に切り替えられる。
【００１５】
熱源側熱交換器４は、本実施の形態に係る空気調和機の室外機に設置されるものであり、流入する冷媒と外気との間で熱交換を実施するものである。この熱源側熱交換器４には、室外送風機（図示せず）が設置されており、この室外送風機によって、熱源側熱交換器４に外気が送られる。また、熱源側熱交換器４はプレート式又は二重管式のように水と熱交換する形態のものとしてもよい。
【００１６】
絞り装置５ａ〜５ｃは、本実施の形態に係る空気調和機の室内機に設置されるものであり、流入する冷媒を膨張及び減圧させるものである。
【００１７】
利用側熱交換器６ａ〜６ｃは、本実施の形態に係る空気調和機の室内機に設置されるものであり、流入する冷媒と、その室内機が設置された部屋の室内空気との間で熱交換を実施するものである。この利用側熱交換器６ａ〜６ｃには、それぞれ室内送風機（図示せず）が設置されており、この室内送風機によって、利用側熱交換器６ａ〜６ｃそれぞれに室内空気が送られる。
【００１８】
また、直列に接続された絞り装置５ａ及び利用側熱交換器６ａ、絞り装置５ｂ及び利用側熱交換器６ｂ、並びに、絞り装置５ｃ及び利用側熱交換器６ｃは、それぞれ別々の室内機（すなわち、図１においては、３台の室内機）に備えられている。これらの室内機は同室に備えられるものとしてもよく、また、別室に備えられるものとしてもよい。
なお、図１で示されるように、絞り装置５ａ〜５ｃ及び利用側熱交換器６ａ〜６ｃのように、それぞれ３台ずつ、すなわち、室内機としては３台備えられるものとしているが、これに限定されるものではなく、その他の数が設置されるものとしてもよい。
【００１９】
アキュムレーター７は、圧縮機１の冷媒の吸入側に配置されており、ガス冷媒、液冷媒及び冷凍機油を圧縮機１に送る機能、及び、余剰となった液冷媒を貯留し、液冷媒を過剰に圧縮機１に送らない機能を有する。また、アキュムレーター７は、その内部に、前述のように、貯留している液冷媒の液面を検出するための液面検出部７ｅが設置されている。アキュムレーター７についてのその他の構成は、図２において後述する。
【００２０】
油戻し経路１０ａは、油分離器２側から開閉弁９ａ、そして、絞り機構８ａを備えており、油分離器２によって冷媒から分離された冷凍機油を、圧縮機１の吸入口へ直接戻す経路である。このとき、油分離器２によって冷媒と冷凍機油とは完全に分離されることはなく、油戻し経路１０ａを介して圧縮機１に戻される冷凍機油には、ある程度の冷媒が含まれている。絞り機構８ａは、油戻し経路１０ａを介して、圧縮機１に冷凍機油を戻す場合、この冷凍機油に含まれる高温高圧の冷媒を過剰に圧縮機１に戻さないように流量を調整する役割を有するものである。これによって、高温高圧の冷媒が圧縮機１に戻ることによる吸入冷媒の密度の低下、及び、吐出冷媒流量の低下を抑制し、空調能力の低下を抑制することができる。また、開閉弁９ａは、制御装置２０に電気的に接続（図示せず）され、制御装置２０から出力される駆動信号によって開閉制御され、開状態の場合のみ、油分離器２によって分離された冷凍機油を流通させる。この開閉制御についての詳細は、後述する。
なお、絞り機構８ａ、開閉弁９ａ及び油戻し経路１０ａは、それぞれ本発明の「第１膨張機構」、「第１開閉弁」及び「第１油戻し経路」に相当する。
【００２１】
油戻し経路１０ｂは、油分離器２側から開閉弁９ｂ、そして、絞り機構８ｂを備えており、油分離器２によって冷媒から分離された冷凍機油を、アキュムレーター７の流入側に送る経路である。このとき、前述のように、油分離器２によって冷媒と冷凍機油とは完全に分離されることはなく、油戻し経路１０ｂを介してアキュムレーター７に送られる冷凍機油には、ある程度の冷媒が含まれている。絞り機構８ｂは、油戻し経路１０ｂ及びアキュムレーター７を介して圧縮機１に冷凍機油を戻す場合、この冷凍機油に含まれる高温高圧の冷媒を過剰に圧縮機１に戻さないように流量を調整する役割を有するものである。これによって、高温高圧の冷媒が圧縮機１に戻ることによる吸入冷媒の密度の低下、及び、吐出冷媒流量の低下を抑制し、空調能力の低下を抑制することができる。また、開閉弁９ｂは、制御装置２０に電気的に接続（図示せず）され、制御装置２０から出力される駆動信号によって開閉制御され、開状態の場合のみ、油分離器２によって分離された冷凍機油を流通させる。この開閉制御については、前述の開閉弁９ａと同様に、後述する。
なお、絞り機構８ｂ、開閉弁９ｂ及び油戻し経路１０ｂは、それぞれ本発明の「第２膨張機構」、「第２開閉弁」及び「第２油戻し経路」に相当する。
【００２２】
制御装置２０は、圧縮機１の回転数制御、四方弁３の流路切り替え制御、絞り装置５ａ〜５ｃの開度制御、及び、開閉弁９ａ、９ｂの開閉制御等を実施する。
【００２３】
なお、図１で示されるように、油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂにおいて、油分離器２側から開閉弁、そして、絞り機構の順に配置されているが、これに限定されるものではなく、順序が逆に配置されるものとしてもよい。
【００２４】
（アキュムレーター７の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機のアキュムレーター７の内部構成図である。
図２で示されるように、アキュムレーター７は、流入管７ａ、流出管７ｂ、フロート７ｄ、及び、液面検出部７ｅを備えている。
【００２５】
流入管７ａは、四方弁３に接続されており、四方弁３を経由してきた冷媒をアキュムレーター７の内部に流入させる管である。流入管７ａから流入した冷媒のうち、それに含まれる冷凍機油及び液冷媒が下部に落下して溜まり、ガス冷媒は流出管７ｂを通ってアキュムレーター７から流出して圧縮機１へ吸入される。また、図２で示されるように、このＵ字上の流出管７ｂの最下部にはオリフィス７ｃが設けられている。アキュムレーター７の下部に溜まった冷凍機油及び液冷媒の一部はこのオリフィス７ｃから流出管７ｂに流入し、アキュムレーター７から流出して圧縮機１へ吸入される。このオリフィス７ｃによって、アキュムレーター７の下部に溜まった冷凍機油及び液冷媒が所定量だけ流出管７ｂに流入して圧縮機１へ送られることになる。このように、オリフィス７ｃから所定量の液冷媒及び冷凍機油を圧縮機１へ送ることによって、圧縮機１が加熱され過ぎるのを抑制する効果がある。
【００２６】
また、アキュムレーター７の下部に溜まった冷凍機油及び液冷媒の液面には、フロート７ｄが浮かんでおり、この液面高さに応じて上下に可動する。そして、このフロート７ｄの上部には、液面検出部７ｅが設置されており、液面高さが所定の高さになるとフロート７ｄが、この液面検出部７ｅに接触し、所定の高さになった旨を示す信号が液面検出部７ｅから制御装置２０へ送信される。この所定の高さとしては、例えば、アキュムレーター７の水平断面積をＡとすると、１４３００／Ａ〜２２９００／Ａ［ｍｍ］の範囲に設定するものとすればよい。
【００２７】
（冷房運転動作）
次に、図１を参照しながら、本実施の形態に係る空気調和機の冷房運転について説明する。
冷房運転が実施される場合、制御装置２０は、予め、四方弁３の流路を、油分離器２から流出した冷媒が熱源側熱交換器４へ流れるように切り替える。圧縮機１によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は、吐出された後、油分離器２において、冷媒に含まれる冷凍機油の大部分が分離される。油分離器２によって分離された冷媒は、四方弁３を介して、熱源側熱交換器４に流入する。この熱源側熱交換器４に流入した冷媒は、室外送風機によって送られてくる外気と熱交換が実施されて凝縮し、高圧の液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から流出した液冷媒は、分岐して、それぞれ絞り装置５ａ〜５ｃに流入する。絞り装置５ａ〜５ｃに流入した液冷媒は、膨張及び減圧されて、低圧の冷媒となり、それぞれ、利用側熱交換器６ａ〜６ｃに流入する。利用側熱交換器６ａ〜６ｃに流入した冷媒は、それぞれ、室内送風機によって送られてくる室内空気と熱交換が実施されて蒸発し、あるいは、乾き度が高い冷媒となって利用側熱交換器６ａ〜６ｃから流出する。このとき、利用側熱交換器６ａ〜６ｃをそれぞれ備える室内機から、熱交換が実施されて冷却された室内空気が吹き出され、室内が冷房される。利用側熱交換器６ａ〜６ｃから流出した冷媒は、合流し、四方弁３を経由して、アキュムレーター７へ流入する。アキュムレーター７へ流入した冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とが分離され、そのうち液冷媒はアキュムレーター７の下部に貯留され、ガス冷媒は圧縮機１へ送られ、再度、圧縮される。以上の動作を繰り返す。
【００２８】
（暖房運転動作）
次に、図１を参照しながら、本実施の形態に係る空気調和機の暖房運転について説明する。
暖房運転が実施される場合、制御装置２０は、予め、四方弁３の流路を、油分離器２から流出した冷媒が利用側熱交換器６ａ〜６ｃへ流れるように切り替える。圧縮機１によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は、吐出された後、油分離器２において、冷媒に含まれる冷凍機油の大部分が分離される。油分離器２によって分離された冷媒は、四方弁３を経由した後、分岐して利用側熱交換器６ａ〜６ｃに流入する。利用側熱交換器６ａ〜６ｃに流入した冷媒は、それぞれ、室内送風機によって送られてくる室内空気と熱交換が実施されて凝縮し、高圧の液冷媒となって利用側熱交換器６ａ〜６ｃから流出する。このとき、利用側熱交換器６ａ〜６ｃをそれぞれ備える室内機から、熱交換が実施されて加熱された室内空気が吹き出され、室内が暖房される。利用側熱交換器６ａ〜６ｃから流出した液冷媒は、それぞれ、絞り装置５ａ〜５ｃに流入し、膨張及び減圧されて、低圧の冷媒となって、利用側熱交換器６ａ〜６ｃから流出する。利用側熱交換器６ａ〜６ｃから流出した冷媒は、合流し、熱源側熱交換器４へ流入する。熱源側熱交換器４に流入した冷媒は、室外送風機によって送られてくる外気と熱交換が実施されて蒸発し、あるいは、乾き度が高い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、四方弁３を経由して、アキュムレーター７へ流入する。アキュムレーター７へ流入した冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とが分離され、そのうち液冷媒はアキュムレーター７の下部に貯留され、ガス冷媒は圧縮機１へ送られ、再度、圧縮される。以上の動作を繰り返す。
【００２９】
（冷凍機油の挙動）
図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の各油戻し経路における油濃度と、液面高さとの関係を示す図であり、図４は、同空気調和機の各油戻し経路における圧縮機１の吸入温度と、液面高さとの関係を示す図である。
【００３０】
まず、図１を参照しながら、圧縮機１から油分離器２に送られる冷媒に含まれる冷凍機油の挙動について説明する。
圧縮機１から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、油分離器２によって、前述のように、その大部分が冷媒と分離される。開閉弁９ａが開状態、かつ、開閉弁９ｂが閉状態となっている場合、油分離器２によって分離された冷凍機油は、開閉弁９ａ及び絞り機構８ａを経由して（すなわち、油戻し経路１０ａを経由して）、圧縮機１へ戻される。このとき、絞り機構８ａは、前述のように、分離された冷凍機油に一部含まれる高温高圧の冷媒を、膨張及び減圧させて、低温低圧の冷媒にして圧縮機１に戻す役割を有する。
【００３１】
また、開閉弁９ａが閉状態、かつ、開閉弁９ｂが開状態となっている場合、油分離器２によって分離された冷凍機油は、開閉弁９ｂ及び絞り機構８ｂを経由して（すなわち、油戻し経路１０ｂを経由して）、アキュムレーター７へ送られた後、圧縮機１へ戻される。このとき、絞り機構８ｂは、絞り機構８ａと同様の役割を有する。
【００３２】
また、油分離器２によって、油戻し経路１０ａ又は油戻し経路１０ｂに向かって分離されなかった冷凍機油は、前述の冷房運転動作及び暖房運転動作で示したように、冷媒と共に冷凍サイクルを循環することになる。
【００３３】
次に、図３を参照しながら、アキュムレーター７の流出管７ｂから流出して圧縮機１に吸入される冷媒中の油濃度と、アキュムレーター７に貯留している冷凍機油及び液冷媒の液面高さとの関係について説明する。
図３は、油分離器２によって分離された冷凍機油を、油戻し経路１０ａを経由して圧縮機１に戻す場合、及び、油戻し経路１０ｂを経由して圧縮機１に戻す場合の、油濃度と、アキュムレーター７における液面高さとの関係を示している。図３で示されるように、いずれの場合も、液面高さが高いほど、油濃度が低下する。また、液面高さを同一とした場合、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合の油濃度は、油戻し経路１０ａによって圧縮機１に戻す場合の油濃度よりも低下する。ここで、圧縮機１に吸入される冷凍機油の油濃度には、許容される下限値（以下、「許容油濃度」という）が存在し、この下限値を下回ると、圧縮機１が故障する可能性がある。したがって、油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂそれぞれにおいて、この許容油濃度に対応する液面高さ以下となるように、液面高さを監視する必要がある。ただし、アキュムレーター７は、図３で示されるように最大液面高さ、すなわち、アキュムレーター７の内部に貯留できる冷凍機油及び液冷媒の最大量が決まっており、通常、油戻し経路１０ａによって冷凍機油を戻す場合においては、油濃度が許容油濃度以上となるような最大液面高さとなるように設計されている。したがって、油戻し経路１０ａの経路によって冷凍機油を戻す場合においては、通常、液面高さを監視しなくても、圧縮機１の故障につながることはない。また、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合において、上記の許容油濃度に対応する液面高さを、以下「許容液面高さ」というものとする。
【００３４】
次に、図４を参照しながら、圧縮機１へ吸入される冷媒の吸入温度と、アキュムレーター７に貯留している冷凍機油及び液冷媒の液面高さとの関係について説明する。
図４は、油分離器２によって分離された冷凍機油を、油戻し経路１０ａを経由して圧縮機１に戻す場合、及び、油戻し経路１０ｂを経由して圧縮機１に戻す場合の、圧縮機１の吸入温度と、アキュムレーター７における液面高さとの関係を示している。図４で示されるように、いずれの場合も、液面高さが高いほど、吸入温度が低下する。また、液面高さを同一とした場合、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合の吸入温度は、油戻し経路１０ａによって圧縮機１に戻す場合の吸入温度よりも低下する。ここで、吸入温度が低いほど、圧縮機１に吸入される冷媒の密度が大きくなるため、圧縮機１から吐出される冷媒量が増加し、空調能力が向上する。したがって、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合の方が、油戻し経路１０ａによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合よりも、空調能力が向上することになる。ただし、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を戻す場合は、図３で説明したように、圧縮機１を故障させないための許容液面高さがあり、この許容液面高さ以下でなければ、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を戻すことができない。したがって、本実施の形態においては、アキュムレーター７におけるフロート７ｄが、許容液面高さになった場合に、液面検出部７ｅに接触するように、液面検出部７ｅの取り付け位置を設置し、以下、図５及び図６で示されるような油戻し経路１０ａと油戻し経路１０ｂとの切替制御を実施するものとする。
【００３５】
（油戻し経路の切り替え動作）
図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作における制御ブロック図であり、図６は、同切り替え動作の制御フローを示す図である。
図５で示されるように、アキュムレーター７内に設置された液面検出部７ｅ、油戻し経路１０ａにおける開閉弁９ａ、及び、油戻し経路１０ｂにおける開閉弁９ｂは、制御装置２０に電気的に接続されている。アキュムレーター７内のフロート７ｄが液面検出部７ｅに接触した場合、液面高さが所定の高さ（本実施の形態の場合、許容液面高さ）になったものとして、液面検出部７ｅは、検出信号を制御装置２０に送信する。制御装置２０は、この検出信号に基づいて、開閉弁９ａ又は開閉弁９ｂに駆動信号を出力し、開閉弁９ａ及び開閉弁９ｂの開閉制御を実施する。
【００３６】
以下、図６を参照しながら、開閉弁９ａ及び開閉弁９ｂの開閉制御による、油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作について説明する。
【００３７】
（Ｓ１）
アキュムレーター７の液面検出部７ｅは、本実施の形態に係る空気調和機が運転中は常時、液面高さが、所定の高さ（本実施の形態の場合、許容液面高さ）になったか否かの検出を継続する。
【００３８】
（Ｓ２）
制御装置２０は、フロート７ｄが所定の高さに到達し、液面検出部７ｅに接触して検出信号を受信したか否かを判定する。この判定の結果、制御装置２０が検出信号を受信した場合、ステップＳ３へ進む。一方、制御装置２０が検出信号を受信しない場合、ステップＳ４へ進む。
【００３９】
（Ｓ３）
制御装置２０は、アキュムレーター７の液面高さが所定の高さより高くなったと判定し、駆動信号によって、開閉弁９ａを開状態、かつ、開閉弁９ｂを閉状態とし、油分離器２によって分離された冷凍機油を、油戻し経路１０ａによって圧縮機１に戻すように制御する。
【００４０】
（Ｓ４）
制御装置２０は、アキュムレーター７の液面高さが所定の高さ以下であると判定し、駆動信号によって、開閉弁９ａを閉状態、かつ、開閉弁９ｂを開状態とし、油分離器２によって分離された冷凍機油を、油戻し経路１０ｂによって圧縮機１に戻すように制御する。
【００４１】
以後、上記のステップＳ１〜Ｓ４の動作を繰り返す。
【００４２】
（実施の形態１の効果）
以上の構成及び動作のように、圧縮機１が故障することのない許容液面高さ以下の場合は、油戻し経路１０ｂにより油分離器２から分離された冷凍機油を圧縮機１に戻すことによって、油戻し経路１０ａにより冷凍機油を圧縮機１に戻す場合よりも、吸入温度を低下させることができるので、空調能力を向上させることができる。
【００４３】
また、アキュムレーター７の液面高さが許容液面高さを超える場合には、冷凍機油を圧縮機１に戻す経路を、油戻し経路１０ａに切り替えるので、圧縮機１の故障を防止することができ、安全性を向上させることができる。
【００４４】
なお、上記においては、アキュムレーター７の液面検出部７ｅを、フロート７ｄが許容液面高さになった場合に液面検出部７ｅに接触するような位置に取り付けるものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、アキュムレーター７の液面検出部７ｅを、フロート７ｄが許容液面高さよりも所定量だけ低い高さになった場合に液面検出部７ｅに接触するような位置に取り付けるものとしてもよい。これによって、確実に圧縮機１に対して許容油濃度以上の冷凍機油を戻すことができるので、圧縮機１の故障を防止し、さらに、安全性を向上させることができる。
【００４５】
実施の形態２．
本実施の形態に係る空気調和機について、実施の形態１に係る空気調和機の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
（空気調和機の構成）
図７は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機の冷媒回路の構成図であり、図８は、同空気調和機の制御装置２０が記憶しているデータベース３０の構成の一例を示す図である。
図７で示されるように、本実施の形態に係る空気調和機は、圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力を検出する検出手段１ａを備えている。この検出手段１ａは、検出した圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力の情報を制御装置２０に送信する。本実施の形態のアキュムレーター７は、実施の形態１におけるフロート７ｄ及び液面検出部７ｅを備えないものとしてよい。その他の構成は、図１で示される実施の形態１に係る空気調和機の構成と同様である。
【００４６】
制御装置２０は、例えば、記憶装置（図示せず）を備えており、その記憶装置は、図８で示されるデータベース３０を記憶している。このデータベース３０は、圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力と、圧縮機１における冷媒流量とを対応付けたものである。制御装置２０は、これらの圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力から、データベース３０を参照することによって、圧縮機１における冷媒流量を導出することができる。
【００４７】
なお、図７で示されるように、圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力のすべてを検出手段１ａが検出する構成としているが、これに限定されるものではなく、個別に検出手段が備えられるものとしてもよい。
また、上記の記憶装置は、必ずしも制御装置２０に備えられる必要はなく、制御装置２０の外部に設置され、制御装置２０からアクセスできるものであればよい。
【００４８】
（冷凍機油の挙動）
図９は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機の圧縮機１の冷媒流量と、各油戻し経路における油濃度との関係を示す図である。この図９を参照しながら、圧縮機１の冷媒流量と、アキュムレーター７の流出管７ｂから流出して圧縮機１に吸入される冷媒中の油濃度との関係について説明する。
図９で示されるように、いずれの油戻し経路の場合も、冷媒流量が低いほど、油濃度も低下する。また、冷媒流量を同一とした場合、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合の油濃度は、油戻し経路１０ａによって圧縮機１に戻す場合の油濃度よりも低下する。実施の形態１において説明したように、圧縮機１に吸入される冷凍機油の油濃度には、許容される下限値である許容油濃度が存在する。この許容油濃度に対応する冷媒流量を、以下「許容冷媒流量」というものとする。したがって、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を戻す場合、この許容冷媒流量以上の冷媒流量である必要がある。また、実施の形態１において説明したように、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合の方が、油戻し経路１０ａによって冷凍機油を圧縮機１に戻す場合よりも、空調能力が向上する。したがって、冷媒流量が、許容冷媒流量以上の場合は、油戻し経路１０ｂによって冷凍機油を戻すものとし、許容冷媒流量未満の場合は、油戻し経路１０ａによって冷凍機油を戻すものとすればよい。ただし、油戻し経路１０ａによって冷凍機油を戻すものとしても、冷媒流量が低下していくと、許容濃度を下回ることになり、圧縮機１の故障を招くおそれがある。そこで、図９で示されるように、油戻し経路１０ａによって冷凍機油を戻す場合において許容される冷媒流量の下限値を予め設定しておいて、この下限値を下回った場合には、空気調和機の運転を停止するものとすればよい。これによって、冷媒流量低下に伴う油濃度の低下による圧縮機１の故障を防ぐことができる。この冷媒流量の下限値を、以下「設定最小冷媒流量」というものとする。
【００４９】
（油戻し経路の切り替え動作）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機の油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作における制御ブロック図であり、図１１は、同切り替え動作の制御フローを示す図である。
図１０で示されるように、圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力を検出する検出手段１ａ、油戻し経路１０ａにおける開閉弁９ａ、及び、油戻し経路１０ｂにおける開閉弁９ｂは、制御装置２０に電気的に接続されている。検出手段１ａは、空気調和機の運転中に、圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力を検出して、各検出情報を制御装置２０に送信する。制御装置２０は、記憶装置に記憶されたデータベース３０を参照し、検出手段１ａから受信した各検出情報に基づいて、圧縮機１の冷媒流量を導出する。そして、制御装置２０は、導出した冷媒流量に基づいて、開閉弁９ａ又は開閉弁９ｂに駆動信号を出力し、開閉弁９ａ及び開閉弁９ｂの開閉制御を実施する。
【００５０】
以下、図１１を参照しながら、開閉弁９ａ及び開閉弁９ｂの開閉制御による、油戻し経路１０ａ及び油戻し経路１０ｂの切り替え動作について説明する。
【００５１】
（Ｓ１１）
検出手段１ａは、空気調和機の運転中に、圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力を検出して、各検出情報を制御装置２０に送信する。制御装置２０は、記憶装置に記憶されたデータベース３０を参照し、検出手段１ａから受信した各検出情報に基づいて、圧縮機１の冷媒流量を導出する。
【００５２】
（Ｓ１２）
制御装置２０は、導出した冷媒流量が所定流量（ここでは、許容冷媒流量）以上であるか否かを判定する。この判定の結果、冷媒流量が所定流量以上である場合、ステップＳ１３へ進む。一方、冷媒流量が所定流量未満である場合、ステップＳ１４へ進む。
【００５３】
（Ｓ１３）
制御装置２０は、導出した冷媒流量が所定流量以上であると判定し、駆動信号によって、開閉弁９ａを閉状態、かつ、開閉弁９ｂを開状態とし、油分離器２によって分離された冷凍機油を、油戻し経路１０ｂによって圧縮機１に戻すように制御する。
【００５４】
（Ｓ１４）
制御装置２０は、さらに、導出した冷媒流量が設定最小冷媒流量以上であるか否かを判定する。この判定の結果、冷媒流量が設定最小冷媒流量以上である場合、ステップＳ１５へ進む。一方、冷媒流量が設定最小冷媒流量未満である場合、ステップＳ１６へ進む。
【００５５】
（Ｓ１５）
制御装置２０は、導出した冷媒流量が所定流量未満、かつ、設定最小冷媒流量以上であると判定し、駆動信号によって、開閉弁９ａを開状態、かつ、開閉弁９ｂを閉状態とし、油分離器２によって分離された冷凍機油を、油戻し経路１０ａによって圧縮機１に戻すように制御する。
【００５６】
（Ｓ１６）
制御装置２０は、導出した冷媒流量が設定最小冷媒流量未満であると判定し、空気調和機の運転を停止する。
【００５７】
なお、ステップＳ１６によって空気調和機が停止とならない限りにおいて、上記のステップＳ１１〜Ｓ１５の動作を繰り返す。
【００５８】
（実施の形態２の効果）
以上の構成及び動作のように、圧縮機１が故障することのない許容冷媒流量以上の場合は、油戻し経路１０ｂにより油分離器２から分離された冷凍機油を圧縮機１に戻すことによって、油戻し経路１０ａにより冷凍機油を圧縮機１に戻す場合よりも、吸入温度を低下させることができるので、空調能力を向上させることができる。
【００５９】
また、冷媒流量が許容冷媒流量を下回る場合には、冷凍機油を圧縮機１に戻す経路を、油戻し経路１０ａに切り替えるので、圧縮機１の故障を防止することができ、安全性を向上させることができる。
【００６０】
なお、前述したように、制御装置２０は、記憶装置に記憶されたデータベース３０を参照し、検出手段１ａから受信した各検出情報に基づいて、圧縮機１の冷媒流量を導出するものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、制御装置２０は、記憶装置を備えず、あるいは、データベース３０を備えないものとし、検出手段１ａから受信した各検出情報に基づいて、圧縮機１の冷媒流量を演算によって導出するものとしてもよい。これによって、記憶装置を備える必要がなく、コストを低減させることができる。ただし、データベース３０の参照による冷媒流量の導出は、演算負荷を低減できるという利点がある。
【００６１】
また、上記においては、所定流量を許容冷媒流量としているがこれに限定されるものではない。すなわち、所定流量を許容冷媒流量よりも所定量だけ大きく設定するものとしてもよい。これによって、確実に圧縮機１に対して許容油濃度以上の冷凍機油を戻すことができるので、圧縮機１の故障を防止し、さらに、安全性を向上させることができる。
また、所定流量として、例えば、４２０〜５００［ｋｇ／ｈ］の範囲になるように設定してもよい。
【００６２】
また、制御装置２０は、検出手段１ａによって検出された圧縮機１の回転数、吐出温度、吐出圧力及び吸入圧力に基づいて、圧縮機１の冷媒流量を導出するものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、制御装置２０は、検出手段１ａの代わりに、圧縮機１の吐出圧力、吸入圧力、絞り装置５ａ〜５ｃそれぞれの流路係数、及び、絞り装置５ａ〜５ｃそれぞれに流入する冷媒の密度を検出する検出手段を備えるものとし、この検出手段によって検出された各検出情報に基づいて、圧縮機１の冷媒流量を導出するものとしてもよい。具体的には、制御装置２０は、例えば、図１２で示されるような冷媒温度と冷媒密度とが関連付けられたデータベース３１を記憶した記憶装置を備えるものとし、検出手段は、絞り装置５ａ〜５ｃに流入する冷媒温度を検出するものとし、データベース３１を参照して、この冷媒温度に対応する冷媒密度を導出するものとすればよい。また、絞り装置５ａ〜５ｃが電子膨張弁である場合、絞り装置５ａ〜５ｃの流路係数は、絞り装置５ａ〜５ｃに出力される制御パルスと、図１３で示されるような関係を有する。制御装置２０は、制御パルスから、図１３の関係に基づいて、絞り装置５ａ〜５ｃそれぞれの流路係数を導出することができる。そして、制御装置２０は、得られた圧縮機１の吐出圧力、吸入圧力、絞り装置５ａ〜５ｃそれぞれの流路係数、及び、絞り装置５ａ〜５ｃそれぞれに流入する冷媒の密度に基づいて、下記の式（１）によって圧縮機１の冷媒流量を導出することができる。
【００６３】
冷媒流量＝２７．１×流路係数×｛冷媒密度×（吐出圧力−吸入圧力）｝＾（１／２）
（１）
【００６４】
なお、上記の記憶装置は、必ずしも制御装置２０に備えられる必要はなく、制御装置２０の外部に設置され、制御装置２０からアクセスできるものであればよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  圧縮機、１ａ  検出手段、２  油分離器、３  四方弁、４  熱源側熱交換器、５ａ〜５ｃ  絞り装置、６ａ〜６ｃ  利用側熱交換器、７  アキュムレーター、７ａ  流入管、７ｂ  流出管、７ｃ  オリフィス、７ｄ  フロート、７ｅ  液面検出部、８ａ、８ｂ  絞り機構、９ａ、９ｂ  開閉弁、１０ａ、１０ｂ  油戻し経路、２０  制御装置、３０、３１  データベース。
【図１】
0005674490.tif 000002
【図２】
0005674490.tif 000003
【図３】
0005674490.tif 000004
【図４】
0005674490.tif 000005
【図５】
0005674490.tif 000006
【図６】
0005674490.tif 000007
【図７】
0005674490.tif 000008
【図８】
0005674490.tif 000009
【図９】
0005674490.tif 000010
【図１０】
0005674490.tif 000011
【図１１】
0005674490.tif 000012
【図１２】
0005674490.tif 000013
【図１３】
0005674490.tif 000014