(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外ユニットと、この室外ユニットから冷媒の供給を受ける複数の室内ユニットとを有し、これら室外ユニットと室内ユニットとを複数の冷媒配管により接続した空気調和機において、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する空気調和機の冷凍機油回収方法であって、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する運転時において、前記複数の室内ユニットを複数の室内ユニットグループに分割し、前記複数の冷媒配管の全てで所定値以上の冷媒流速を確保するべく、各室内ユニットグループ毎に冷媒の供給制御を行うことを特徴とする空気調和機の冷凍機油回収方法。
【請求項２】
室外ユニットと、この室外ユニットから冷媒の供給を受ける複数の室内ユニットと、これら複数の室内ユニットのそれぞれに設けられた冷媒流量調整手段とを有し、これら室外ユニットと室内ユニットとを複数の冷媒配管により接続した空気調和機において、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する空気調和機の冷凍機油回収方法であって、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する運転時において、前記複数の室内ユニットを複数の室内ユニットグループに分割し、前記複数の冷媒配管の全てで所定値以上の冷媒流速を確保するべく、各室内ユニットグループ毎に前記冷媒流量調整手段の駆動制御を行うことを特徴とする空気調和機の冷凍機油回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒配管の内壁等に付着した冷凍機油の回収を短時間かつ確実に行えるようにした空気調和機およびその冷凍機油回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気調和機では、圧縮機、アキュームレータ、室外熱交換器等からなる室外ユニットと、室内熱交換器、膨張弁等からなる室内ユニットとを冷媒配管により接続することにより冷媒回路が構成されており、この冷媒回路に冷媒と冷凍機油との混合流体が循環する。混合流体は室外ユニットから室内ユニットに流入し、室内熱交換器で熱交換を行った後にアキュムレータに回収されるが、室外ユニットと室内ユニットとの間の高低差や冷媒の冷凍機油への溶解度によっては、冷凍機油の一部が冷媒配管の内壁や室内熱交換器内等に付着・残留して回収されないことがある。
【０００３】
そこで、屋上に室外ユニットが設置された空気調和機等では、圧縮機内での冷凍機油量が必要量を下回ることを回避するべく、所定のインターバルで冷凍機油回収運転が行うものが多い。冷凍機油回収運転は、例えば、減圧装置として作用させる室内ユニットの膨張弁を全開させ（もしくは、室内ユニットの能力に応じて通常の冷暖房運転時よりも開度を大きくし）、圧縮機を最大出力で運転することにより行われる。すなわち、圧縮機が高出力で運転することにより冷媒供給量が増大し、これにより冷媒配管内での冷媒流速が高まり、冷媒配管の内壁等に付着した冷凍機油が吹き飛ばされて回収が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冷凍機油への冷媒溶解度は冷媒の種類により異なり、冷媒溶解度が低い場合（相溶性が悪い場合）には、結果として冷凍機油の粘度が上昇する。例えば、ＨＦＣ冷媒では、冷凍機油への冷媒溶解度がＣＦＣ、ＨＣＦＣ冷媒の冷凍機油への溶解度よりも低く、同一の冷凍機油を用いると冷媒配管中の冷凍機油の粘度はＣＦＣ、ＨＣＦＣ冷媒のときよりも上昇する。そのため、冷媒配管に付着した冷凍機油を回収するにはより大きな冷媒流速が要求される。
【０００５】
一方、一台の室外ユニットに複数の室内ユニットが接続された、いわゆるマルチ型空気調和機では、冷媒配管が長く且つ複雑であり、さらに冷媒量に対して冷凍機油が少ないため、冷凍機油回収運転により冷凍機油を効果的に回収することが重要となる。通常、マルチ型空気調和機では、複数の室内ユニットの能力の合計は室外ユニットの圧縮機能力よりも大きくなるように設定されているのが実状である。これは、主として以下に述べる二つの理由による。すなわち、その一つには、全室内ユニットが同時に最大能力で運転されることは希であり、そのために室外ユニットの能力を大きくすると、設備およびコストの点で無駄が生じることがあげあられる。また、他の一つには、室内の空調負荷が一日のうちで変化し、例えば冷房時を考えると、朝のうちは直射日光により東側の室の負荷が増大し、午後には西側の室の負荷が増大することから、全室内負荷の総計に合うように室外ユニットの能力を選定することで、設備コスト低減が可能となるためである。
【０００６】
したがって、室外ユニットに接続される冷媒配管や室内ユニット内の冷凍機油を室外ユニット（圧縮機）に回収するための運転時には、例えば、全室内ユニットの膨張弁を全開にし、圧縮機を最大能力で運転したとしても、各室内ユニットの定格能力に必要な冷媒量が供給されないため、必要な冷媒流速が得られず、冷凍機油の完全な回収が行えなくなる虞があった。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、冷媒配管の内壁等に付着した冷凍機油の回収を短時間かつ確実に行えるようにした空気調和機およびその冷凍機油回収方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の請求項１では、室外ユニットと、この室外ユニットから冷媒の供給を受ける複数の室内ユニットとを有し、これら室外ユニットと室内ユニットとを複数の冷媒配管により接続した空気調和機において、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する空気調和機の冷凍機油回収方法であって、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する運転時において、前記複数の室内ユニットを複数の室内ユニットグループに分割し、前記複数の冷媒配管の全てで所定値以上の冷媒流速を確保するべく、各室内ユニットグループ毎に冷媒の供給制御を行うことを提案する。
【００１１】
又、請求項２では、室外ユニットと、この室外ユニットから冷媒の供給を受ける複数の室内ユニットと、これら複数の室内ユニットのそれぞれに設けられた冷媒流量調整手段とを有し、これら室外ユニットと室内ユニットとを複数の冷媒配管により接続した空気調和機において、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する空気調和機の冷凍機油回収方法であって、前記室内ユニットや前記冷媒配管等から前記室外ユニットに冷凍機油を回収する運転時において、前記複数の室内ユニットを複数の室内ユニットグループに分割し、前記複数の冷媒配管の全てで所定値以上の冷媒流速を確保するべく、各室内ユニットグループ毎に前記冷媒流量調整手段の駆動制御を行うことをことを提案する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る空気調和機の冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和機は、１台の室外ユニット１１に複数台の室内ユニット１２ａ〜１２ｃが接続されたマルチ型空気調和機である。
【００１４】
室外ユニット１１は、アキュームレータ１３、圧縮機１４、四方弁１５、室外熱交換器１６等から構成される一方、室内ユニット１２ａ〜１２ｃは、室内熱交換器１９ａ〜１９ｃと、電動膨張弁２０ａ〜２０ｃ等から構成されている。そして、室外ユニット１１および室内ユニット１２ａ〜１２ｃ内の各機器は、冷媒配管を介して接続され、これにより冷媒回路が形成されている。
【００１５】
図１に示した空気調和機において、冷房運転時には、室外ユニット１１の圧縮機１４により圧送されたガス冷媒が、破線の矢印で示すように、四方弁１５を経由して室外熱交換器１６に流入する。ガス冷媒は、室外熱交換器１６内で凝縮して液冷媒となった後、冷媒配管を経由して各室内ユニット１２ａ〜１２ｃに至り、電動膨張弁２０ａ〜２０ｃにより流量を制御された後、室内熱交換器１９ａ〜１９ｃに流入する。液冷媒は、室内熱交換器１９ａ〜１９ｃ内で気化し、室内気の冷却に供された後、冷媒配管、四方弁１５、アキュムレータ１３を経由して、圧縮機１４に環流する。また、暖房運転時には、実線の矢印で示すように、冷房運転時とは逆の方向に冷媒が循環する。尚、図１では３台の室内ユニット１２ａ〜１２ｃを示しているが、室内ユニットの台数はこれに限られるものではない。
【００１６】
いま、図２に示すようなマルチタイプ空気調和機のモデルを考える。この空気調和機ではＨＦＣ冷媒を用い、５馬力（冷房能力：約２．８kW）の能力を有する室外ユニット２１に対して４台の第１〜第４室内ユニット２２ａ〜２２ｄが冷媒配管を介して接続されており、各室内ユニット２２ａ〜２２ｄには冷媒流量を制御する電動膨張弁２３ａ〜２３ｄがそれぞれ設けられる。第１〜第３室内ユニット２２ａ〜２２ｃの最大出力をそれぞれ１馬力（冷房能力：約１４kW）、第４室内ユニット２２ｄの最大出力を３馬力（冷房能力：約８kW）とする。
【００１７】
図２において冷房時および冷凍機油回収運転時の冷媒の流れ方向を破線の矢印で示すが、その吸込管の外径をそこに流れる冷媒の流量を考慮して次のように設定する。１馬力の第１〜第３室内ユニット２２ａ〜２２ｃにそれぞれ直接接続された冷媒配管（配管番号（１）〜（３））をφ１２．７ｍｍ、第４室内ユニット２２ｄに直接接続された冷媒配管（配管番号（４））をφ１５．８８ｍｍ、第２と第３室内ユニット２２ｂ、２２ｃの間の冷媒配管（配管番号（５））をφ１５．８８ｍｍ、第３と第４室内ユニット２２ｃ、２２ｄの間の冷媒配管（配管番号（６））をφ１５．８８ｍｍ、最後に室外ユニット２１に接続された冷媒配管（配管番号（７））をφ１９．０５ｍｍとする。
【００１８】
このマルチタイプ空気調和機では第１〜第４室内ユニット２２ａ〜２２ｄの最大出力の総和は６馬力であり、５馬力の室外ユニット２１の能力を越えている。したがって、冷凍機油回収運転において、圧縮機１４を最大能力で運転したとしても、各室内ユニット２２ａ〜２２ｄは最大能力を発揮するのに必要な冷媒は供給されず、各室内ユニット２２ａ〜２２ｄの定格能力に比例した冷媒の分配が行われる。
【００１９】
その結果、表１に示すように、第１〜第３室内ユニット２２ａ〜２２ｃには５／６（＝０．８３）馬力、第４室内ユニット２２ｄには５／２（＝２．５）馬力に相当する冷媒が流れる。その時、各冷媒配管（配管番号（１）〜（７））には表１に示す流速で冷媒が流れ、冷凍機油の回収は表１中で○印で示した配管番号（４）、（６）、（７）の冷媒配管についてだけ十分な結果が得られ、それ以外は不十分となる。実験によれば、ＨＦＣ冷媒の冷凍機油回収に必要な流速は１０ｍ／ｓ以上と考えられ、表１では配管番号（４）、（６）、（７）の冷媒配管だけがその流速の条件を満たしている。
【００２０】
【表１】
0003732907.tif 000002
【００２１】
図３には、各冷媒配管径に対する圧縮機能力と冷媒流速との関係を示してあり、同図に示すように、凍機油回収に必要な冷媒流速１０ｍ／ｓが得られる圧縮機能力は、冷媒配管径が１２．７ｍｍのときは１．２馬力、冷媒配管径が１５．８８ｍｍのときは１．９馬力、冷媒配管径が１９．０５ｍｍのときは２．９馬力である。
【００２２】
表２には、室内ユニットの能力（馬力）と冷媒配管の径および定格能力時の冷媒流速間の関係を示してある。この表に示すように、冷媒配管の径は、段階的に設定されているため、能力の異なる室内ユニット間で共用される。
【００２３】
【表２】
0003732907.tif 000003
【００２４】
したがって、定格能力が小さい機種では、室内ユニットの能力と室外ユニットの能力とが同一であっても、冷凍機油回収に必要な冷媒流速（１０ｍ／ｓ）が得られない場合がある。まして、上述のようにこのモデルでは室内外容量比が１．２（室内ユニットが６馬力、室外ユニットが５馬力）のため、圧縮機能力が不足する。そこで、本実施形態では、全ての冷媒配管について１０ｍ／ｓ以上の冷媒流速が得られるように、表３に示すように冷凍機油回収運転を運転パターン１および２の２回に分けて行う。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
表３に示すように、運転パターン１では、第１〜第３室内ユニット２２ａ〜２２ｃが１．２馬力、第４室内ユニット２２ｄが１．４馬力で運転されるように、圧縮機２１の能力を分配する。この能力分配は電動膨張弁２３ａ〜２３ｄの弁開度を制御することにより行われる。このとき配管番号（１）〜（３）の冷媒配管には１．２馬力、配管番号（４）の冷媒配管には１．４馬力、配管番号（５）の冷媒配管には２．４馬力、配管番号（６）の冷媒配管には３．６馬力、配管番号（７）の冷媒配管には５馬力に相当する能力が分配され、それぞれそれに応じた流量の冷媒が流れる。
【００２７】
その結果、配管番号（１）〜（３）、（５）〜（７）の冷媒配管について１０ｍ／ｓ以上の冷媒流速が得られ、確実な冷凍機油回収が行われる。この実施形態では、圧縮機１４の最大能力から配管番号（１）〜（３）の冷媒配管の冷凍機油回収に必要な圧縮機能力を引いた分を室内ユニット２２ｄに分配している。この分配は、室内ユニット２２ｄがサーモオン（室内温度と設定温度との間の偏差が所定値以上であるために運転）している場合には必要であるが、室内ユニット２２ｄがサーモオフ（室内温度と設定温度との間の偏差が所定値以下であるために停止）し、且つ配管番号（７）の冷媒配管での冷媒流速が冷凍機油回収に要求される値に達していれば不要である。この実施形態の場合、室内ユニット２２ｄをサーモオフし、圧縮機を３．６馬力で運転しても、配管番号（７）の冷媒配管では十分な冷媒流速が確保される。
【００２８】
次に、運転パターン２では、第１〜第３室内ユニット２２ａ〜２２ｃを０．７馬力、第４室内ユニット２２ｄを２．９馬力で運転するように圧縮機２１の能力分配を行う。このとき配管番号（１）〜（３）の冷媒配管には０．７馬力、配管番号（４）の冷媒配管には２．９馬力、配管番号（５）の冷媒配管には１．４馬力、配管番号（６）の冷媒配管には２．１馬力、配管番号（７）の冷媒配管には５馬力に相当する能力が分配され、それぞれそれに応じた流量の冷媒が流れる。
【００２９】
その結果、配管番号（４）、（６）、（７）の冷媒配管について１０ｍ／ｓ以上の冷媒流速が得られ、確実な冷凍機油回収が行われる。
【００３０】
これら運転パターン１および２の両方を行うことにより、全ての冷媒配管について１０ｍ／ｓ以上の冷媒流速が得られ、冷凍機油回収を確実に行うことができることとなる。
【００３１】
この冷凍機油回収運転は例えば２時間毎に１分間程度行い、その際には、運転中の室内ユニットだけでなく、停止中の室内ユニットについても行う。
【００３２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では冷凍機油回収を確実に行うことができる冷媒流速を１０ｍ／ｓとしたが、この値は冷凍機油、冷媒、配管仕様等により適宜変更されるものであり、この値に限定されるものではない。また、上記実施形態では運転パターン１、２で４台の室内ユニットを２台ずつ２つの室内ユニットグループに分けているが、一台ずつ冷凍機油回収を行うようにしてもよいし、室内ユニットの総数や室内ユニットグループの組合せ等は適宜設定可能である。また、室外ユニットに設けられる圧縮機としては、吐出量可変型のものであってもよいし、定速型のものであってもよい。更に、本発明はマルチタイプ空気調和機に限らず、一台の室外ユニットに一台の室内ユニットを有する空気調和機をはじめ、全ての空気調和機に適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、室外ユニットと、この室外ユニットから冷媒の供給を受ける複数の室内ユニットとを有する空気調和機であって、冷凍機油回収運転時において、前記複数の室内ユニットを複数の室内ユニットグループに分割し、各室内ユニットグループ毎に冷媒の供給制御を行う冷媒供給制御手段を備えるようにしたため、各室内ユニットグループ毎に十分な量の冷媒を供給することができるようになり、短時間で確実に冷媒配管内の冷凍機油回収を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる空気調和機の冷媒回路図である。
【図２】本発明の適用するマルチタイプ空気調和機の一例のモデル図である。
【図３】配管径に対して圧縮機能力を変化させたときの冷媒流速の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
１１  室外ユニット
１２ａ〜１２ｃ  室内ユニット
１３  アキュムレータ
１４  圧縮機
１５  四方弁
１６  室外熱交換器
１７  電動膨張弁
１８  レシーバタンク
１９ａ〜１９ｃ  室内熱交換器
２０ａ〜２０ｃ  電動膨張弁
２１  室外ユニット
２２ａ〜２２ｄ  室内ユニット
２３ａ〜２３ｄ  電動膨張弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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