JP2006177619A - 空気調和装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧ガス管の油回収を効率よく簡便に行う。
【解決手段】 室外ユニット１には、低圧ガス管７と高圧ガス管５とを接続するとともに、制御部により操作される高低圧バイパス管用開閉弁３１を有する高低圧バイパス管３０が設けられ、制御部は、油戻し運転時に、室外熱交換器１２によって凝縮され、液管９、室内熱交換器４０、高圧ガス管５の順に流れた液冷媒が高低圧バイパス管３０を通って低圧ガス管へと流れるように、高低圧バイパス管用開閉弁３１を開とすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧ガス管、低圧ガス管および液管によって室外機と室内機とが接続された空気調和装置およびその運転方法に関するものである。

高圧ガス管、低圧ガス管および液管によって一つの室外機と接続された複数の室内機を備え、それぞれの室内機で冷房・暖房運転を独立に行う空気調和装置として、いわゆる冷暖房フリーマルチエアコンが知られている（特許文献１参照）。
図５には、このような冷暖房フリーマルチエアコンが示されている。
室外ユニット１００には、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、二つの室外熱交換器１０３Ａ，Ｂとが設けられている。室外熱交換器１０３Ａ，Ｂには、それぞれ、室外側切替弁１０２Ａ，Ｂが設けられており、高圧ガス管１１０及び低圧ガス管１１１との接続を選択的に切り替えるようになっている。
高圧ガス管１１０は、圧縮機１０１からの吐出ガスが導かれる流路となっており、低圧ガス管１１１は、室内機Ａ，Ｂ，Ｃからの低圧ガスが導かれる流路となっている。
室外側切替弁１０２Ａ，Ｂとは反対側となる室外熱交換器１０３Ａ，Ｂの端部には、液管１１２が接続されている。

室内ユニットＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃは、室外ユニット１００と高圧ガス管１１０、低圧ガス管１１１および液管１１２によって接続されている。各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃには、室内側切替弁１０８Ａ，Ｂ，Ｃが設けられており、高圧ガス管１１０及び低圧ガス管１１１との接続を選択的に切り替えるようになっている。また、各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃには、液管１１２からの液冷媒を膨張させるための膨張弁１０６Ａ，Ｂ，Ｃが設けられている。

上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンは、次のように運転される。
一例として、室内ユニットＡ，Ｂが冷房、室内ユニットＣが暖房とされた運転について説明する。
圧縮機１０１によって圧縮された冷媒は、高圧ガス管１１０へと導かれ、この高圧ガス管１１０が室外側切替弁１０２Ｂによって選択されて、室外熱交換器１０３Ｂへと導かれる。
他方の室外熱交換器１０３Ａは、液冷媒の溜まり込みを防止するために、室外切替弁１０２Ａから高圧ガスを導き、逆止弁１０５Ａおよびキャピラリチューブ１３５を通過させて減圧し、液管１１２へと導く。
凝縮器として動作する室外熱交換器１０３Ａを通過して凝縮液化した液冷媒は、液管１１２によって室内ユニットＡ，Ｂへと導かれ、膨張弁１０６Ａ，Ｂで膨張した後、室内熱交換器１０７Ａ，Ｂで蒸発して室内空気を冷却する。これにより、室内ユニットＡ，Ｂは冷房動作を行う。室内熱交換器１０７Ａ，Ｂを通過した冷媒は、室内側切替弁１０８Ａ，Ｂによって選択された低圧ガス管１１１へと導かれ、アキュムレータ１１４を通過して再び圧縮機１０１へと戻される。
室内ユニットＣの室内側切替弁１０８Ｃは、高圧ガス管１１０を選択しており、高圧ガスが室内熱交換器１０７Ｃに導かれ、室内空気を暖める。室内空気を暖めて凝縮液化した冷媒は、液管１１２へと導かれる。

特開平９−３１０９３１号公報（［００１７］〜［００２１］，図１）

一般に、空気調和装置の圧縮機は、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。

上述した従来の冷暖房フリーマルチエアコンでは、液管１１２については、液冷媒が流れるので、この液冷媒とともに油が回収される。したがって、油戻し運転を特に必要としない。
低圧ガス管１１１については、冷房時には、圧縮機の１０１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１０７Ａ，Ｂ，Cから液体のまま冷媒を流出させて低圧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、一時的に冷房サイクルに切り替えて疑似デフロスト運転を行い液バックさせることにより、油戻し運転が行われる。

しかし、高圧ガス管１１０は、暖房時にのみ室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Cに高圧ガス冷媒を供給するために用意されるもので、すなわち暖房専用のガス配管とされており、潤滑油が配管内に滞留しやすい。
特に近年では、市場要求の高度化により配管長が従来よりも１．５倍以上になり、油の回収がさらに困難となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高圧ガス管の油回収を効率よく簡便に行うことができる空気調和装置およびその運転方法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、本発明の空気調和装置およびその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機の吐出側に接続された高圧ガス管、該圧縮機の吸入側に接続された低圧ガス管、外気と熱交換を行う室外熱交換器、および、該室外熱交換器に接続された液管を備えた室外機と、該室外機の前記低圧ガス管、前記高圧ガス管および前記液管と接続され、前記高圧ガス管または前記液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、を備えた空気調和装置において、前記室外機には、前記低圧ガス管と前記高圧ガス管とを接続するとともに、制御部により操作される開閉弁を有する高低圧バイパス管が設けられ、前記制御部は、油戻し運転時に、前記室外熱交換器によって凝縮され、前記液管、前記室内熱交換器、前記高圧ガス管の順に流れた液冷媒が前記高低圧バイパス管を通って前記低圧ガス管へと流れるように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする。

制御部は、空気調和装置の運転状態に応じて、高低圧バイパス弁に設けた開閉弁を開閉し、高圧ガス管と低圧ガス管との間の冷媒流れを制御する。すなわち、高低圧バイパス弁によって、高圧ガス管から低圧ガス管への冷媒流れを実現する。
油戻し運転時には、室外熱交換器によって凝縮された液冷媒は、液管、低圧ガス管、室内熱交換器、高圧ガス管の順に流され、室外機へと流れ込む。高低圧バイパス管の開閉弁を開とすることにより、室外機の高圧ガス管に流れ込んだ液冷媒は低圧ガス管へと流れ、圧縮機の吸入側へと戻される。これにより、液冷媒による高圧ガス管の油戻しが実現される。また、高低圧バイパス管によって高圧ガス管から低圧ガス管へと冷媒を流すようにしたので、高圧ガス管から圧縮機の吐出側に液冷媒が流れ込むことがない。さらに、高低圧バイパス管よりも圧縮機の吐出側に開閉弁を設け、この開閉弁を閉じるように制御すれば、圧縮機の吐出側に液冷媒が流れ込むことを確実に防止することができる。
なお、通常の運転時には、開閉弁は閉とされている。

さらに、本発明の空気調和装置によれば、前記制御部は、暖房時でかつ外気温が所定下限値以下の場合に、前記高圧ガス管の高圧ガスを前記低圧ガス管へと流すように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする。

暖房時には室外熱交換器は蒸発器として運転されている。この状態で外気温が低くなると室外熱交換器に霜が着きはじめる。その結果、室外熱交換器に着霜すると、外気との熱伝達が阻害されて蒸発能力が低下し、液冷媒のまま圧縮機の吸入側に流れ込んでしまう可能性がある。すると、圧縮機のドーム下温度が低下し、圧縮機内の潤滑油濃度が低下することにより、圧縮機の破損のおそれが生じる。これを回避するために、暖房時でかつ外気温が所定下限値以下、または圧縮機内の油温が所定下限値以下、油濃度が40%所定下限値以下（油温の過熱度（油温−吸入圧力飽和温度）：油濃度を簡易的に指し示す換算温度）の場合には、開閉弁を開いて高圧ガス管から低圧ガス管へと高温の高圧ガス冷媒を流し、圧縮機側に流れ込もうとする液冷媒や溜まり込んだ液冷媒を蒸発させることとした。
外気温の所定下限値としては、着霜のおそれがある温度が選択され、例えば0℃とされる。また、油温もしくは油濃度の所定下限値としては、潤滑性が保たれる温度が選択され、たとえば、油温は20℃、油濃度としては40%とされる。
なお、通常の暖房時には、開閉弁は閉とされている。

さらに、本発明の空気調和装置によれば、前記制御部は、暖房時でかつ外気温が所定上限値以上の場合に、前記高圧ガス管の高圧ガスを前記低圧ガス管へと流すように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする。

暖房時には、外気温が所定上限値以上になると、室内温度と外気温との差が比較的小さくなる。このような場合、低外気温とされ室内温度との差が比較的大きい場合に比べて、大きな容量（熱量）は必要とされない。しかし、外気温が所定上限値以上の場合には、この外気温に応じて低圧ガスの圧力が高くなるため、圧縮機から吐出される高圧ガスの圧力も高くなり、比較的大きな流量の冷媒が供給される。このように、暖房時でかつ外気温が所定上限値以上、またはシステム内の高圧が所定上限値以上の場合には、室内機が要求する容量と圧縮機が供給する容量とのアンバランスが生じる。つまり、必要以上の冷媒量を室内熱交換器に供給してしまうことになる。これを回避するために、高低圧バイパス管の開閉弁を開として、圧縮機から吐出された高圧ガスを低圧ガス管へと流し、システム内を循環する冷媒量を調整し、安定した運転を行うこととした。
外温の所定上限値としては、室内温度と外気温との差が小さくなる温度が選定され、例えば20℃とされる。また、高圧の所定上限値としては、システムの設計圧力範囲内（4.15MPa：R410A）での圧力が選定され、たとえば3.80MPA（R410A）とされる。
なお、通常の暖房時には、開閉弁は閉とされている。

さらに、本発明の空気調和装置によれば、前記室外機の前記高圧ガス管には、高圧ガス管用開閉弁が設けられ、前記制御部は、冷房時に、前記圧縮機から吐出された高圧ガス冷媒を前記高圧ガス管へと流さずに前記室外熱交換器へ流すように、前記高圧ガス管用開閉弁を閉とすることを特徴とする。

全ての室内機が冷房運転とされている全冷房時には、液冷媒を供給することによって室内熱交換器を蒸発器として動作させるので、室内熱交換器には高圧ガスを供給する必要はない。そこで、高圧ガス管用開閉弁を閉とすることにより、圧縮機からの吐出ガスを高圧ガス管の下流側には流さないこととし、吐出ガスの大部分を室外熱交換器へと流すようにした。これにより、圧縮機が仕事をした殆どの入力熱量を室外熱交換器で凝縮させることができるので、損失なく効率的な運転が実現される。

さらに、本発明の空気調和装置によれば、前記制御部は、前記室内機の冷暖房を切り替える場合に、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管との間の冷媒圧力を均圧するように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする。

冷暖房が切り換わる場合、室内熱交換器に流れる冷媒が低圧ガスと高圧ガスとの間で切り換わる。この切り替えを室内機側で行うと、圧力変動に伴う室内への騒音が問題となる。そこで、室外機に設けた開閉弁を開とすることにより、高圧ガス管と低圧ガス管とを均圧することとした。これにより、騒音の発生を室外機側で済ませることができ、室内への影響を防ぐことができる。また、室内機が複数設けられている場合には、各室内機で生じる騒音を全て室外機で負担することができるので、特に有効である。

また、本発明による空気調和装置の運転方法は、冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、を備えた空気調和装置の運転方法において、前記室外機には、前記低圧ガス管と前記高圧ガス管とを接続するとともに、開閉弁を有する高低圧バイパス管が設けられ、油戻し運転時に、前記室外熱交換器によって凝縮され、前記液管、前記室内熱交換、前記高圧ガス管の順に流れた液冷媒が前記高低圧バイパス管を通って前記低圧ガス管へと流れるように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする。

空気調和装置の運転状態に応じて、高低圧バイパス弁に設けた開閉弁を開閉し、高圧ガス管と低圧ガス管との間の冷媒流れを制御する。すなわち、高低圧バイパス弁によって、高圧ガス管から低圧ガス管への冷媒流れを実現する。
油戻し運転時には、室外熱交換器によって凝縮された液冷媒は、液管、低圧ガス管、室内熱交換器、高圧ガス管の順に流され、室外機へと流れ込む。高低圧バイパス管の開閉弁を開とすることにより、室外機の高圧ガス管に流れ込んだ液冷媒は低圧ガス管へと流れ、圧縮機の吸入側へと戻される。これにより、液冷媒による高圧ガス管の油戻しが実現される。また、高低圧バイパス管によって高圧ガス管から低圧ガス管へと冷媒を流すようにしたので、高圧ガス管から圧縮機の吐出側に液冷媒が流れ込むことがない。さらに、高低圧バイパス管よりも圧縮機の吐出側に開閉弁を設け、この開閉弁を閉じるように制御すれば、圧縮機の吐出側に液冷媒が流れ込むことを確実に防止することができる。
なお、通常の運転時には、開閉弁は閉とされている。

本発明の空気調和装置およびその運転方法によれば、以下の効果を奏する。
室外機の高圧ガス管と低圧ガス管との間に高低圧バイパス管を設け、このバイパス管を介してガス冷媒を流すこととしたので、簡便な構成で効率よく油回収を行うことができる。

暖房時に外気温が所定下限値以下または油温、油濃度が所定下限値以下になると、開閉弁を開とすることにより、高温の高圧ガスを圧縮機へと流すこととしたので、圧縮機内に流れ込むもしくは溜まり込んだ液冷媒を蒸発させることができ、潤滑不足による圧縮機の信頼性の低下を回避することができる。

暖房時に外気温が所定上限値以上または高圧が所定上限値以上の場合に、開閉弁を開として、圧縮機から吐出された高圧ガスを低圧ガス管へと流すことにより、高圧ガス管から室内ユニットへ流れる冷媒量を減少させることとしたので、システム内を循環する冷媒量を調整し、安定した運転を行うことができる。

全冷房時に、高圧ガス管用開閉弁を開から閉へと操作し、圧縮機からの吐出ガスを高圧ガス管の下流側に流さないこととしたので、圧縮機が仕事をした全ての入力熱量を室外熱交換器で凝縮させることができ、損失のない効率的な省エネルギー運転を行うことができる。

冷暖房の切り替え時に、開閉弁を開とし、高圧ガス管と低圧ガス管との間の冷媒圧力を均圧することとしたので、圧力差に基づく騒音を室外ユニットのみに止めることができる。したがって、室内における騒音を防止することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、冷暖房フリーマルチエアコン（空気調和装置）の概略構成が示されている。
冷暖房フリーマルチエアコンは、一つの室外ユニット（室外機）１と、複数の室内ユニット（室内機）３と、これらを接続する高圧ガス管５、低圧ガス管７および液管９とを備えている。
室外ユニット１は、例えば２台とされた圧縮機１０と、例えば２台とされた室外熱交換器１２とを備えている。
室外熱交換器１２は、室外空気と熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器または蒸発器として動作する。各室外熱交換器１２ａ，ｂとレシーバ２３との間の液管９との間であって、各室外熱交換器１２ａ，ｂの近傍には、それぞれ、室外側膨張弁１３ａ，ｂが設けられている。この室外側膨張弁１３ａ，ｂをバイパスする室外側膨張弁バイパス管１６ａ，ｂが設けられており、各バイパス管１６ａ，ｂには、室外熱交換器１２ａ，ｂからレシーバ２３への冷媒流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁１９ａ，ｂが設けられている。一方の第１室外熱交換器１２ａに接続された室外側膨張弁バイパス管１６ａには、逆止弁１９ａの上流側に開閉弁２１が設けられている。
室外側膨張弁１３ａ，ｂのレシーバ２３側に接続された配管は、液管９の合流点９ａにて合流するようになっている。

各圧縮機１０ａ，ｂ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１０ａ，ｂは、要求される能力に応じて、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１０で圧縮された冷媒は、高圧ガス冷媒となり、高圧ガス管５へと吐出される。
なお、冷媒としては、例えばＲ４０１Ａが用いられる。このＲ４０１Ａは、従来の冷媒であるR22やR407Cに比べて約1.4倍（5℃）の密度を有し、1.6倍の高圧（5℃）となる高密度高圧冷媒のため、高い冷凍能力を発揮し、圧力損失も少ないという利点を有する。

室外ユニット１内に位置する高圧ガス管５は、分岐点５ａ，ｂにおいて分岐し、それぞれの分岐管６ａ，ｂが高圧ガス管用ポート１４−１において室外側四方弁１４ａ，１４ｂに接続されている。室外側四方弁１４ａ，ｂは、それぞれ、室外熱交換器１２ａ，ｂに接続される室外熱交換器側ポート１４−２と、低圧ガス管７の分岐点７ｄにおいて分岐する低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続される低圧ガス管側ポート１４−３と、ストレーナ１７ａ，ｂ及びキャピラリチューブ１８ａ，ｂを介して低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続されるバイパス管側ポート１４−４とを備えている。

室外ユニット１内に位置する低圧ガス管７は、アキュムレータ２０を介して、各圧縮機１０ａ，ｂに接続されている。アキュムレータ２０において回収された液冷媒は、液冷媒返送ライン２２ａ，ｂによって各圧縮機１０ａ，ｂに戻されるようになっている。

室外ユニット１の高圧ガス管５と低圧ガス管７との間には、高低圧バイパス管３０が設けられている。より具体的には、高圧ガス管５の操作弁２８と分岐点５ｂとの間と、低圧ガス管７の操作弁２９と下流側（圧縮機１０側）との間に、高低圧バイパス管３０が設けられている。
この高低圧バイパス管３０には、高圧側から低圧側に向かって、高低圧バイパス管用開閉弁（開閉弁）３１と、キャピラリチューブ３２とが設けられている。
また、高低圧バイパス管３０の上流側の高圧ガス管５には、分岐点５ｂとの間に、高圧ガス管用開閉弁３３が設けられている。
高低圧バイパス管用開閉弁３１及び高圧ガス管用開閉弁３３は、図示しない制御部によって、その開閉動作が制御されるようになっている。

室外熱交換器１２ａ，ｂは、室外側四方弁１４ａ，ｂに接続される側の反対側に、液管９が接続されている。この室外ユニット１内の液管９には、液冷媒を貯留するレシーバ２３と、冷房運転時に液管９を流れる冷媒に過冷却を与える過冷却器２５とを備えている。過冷却器２５は、液管９を流れる液冷媒の一部を取り出し、膨張弁２５ａによって膨張気化させて冷却した冷媒によって、液管９を流れる液冷媒に過冷却を与えるようになっている。過冷却に用いられて気化したガス冷媒は、アキュムレータ２０に返送される。

室内ユニット３は、複数設けられており、各室内ユニットの構成は同等とされる。
室内ユニット３は、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０を備えている。室内熱交換器４０と液管９とを接続する液冷媒用分岐管４４には、膨張弁４２が設けられている。
各室内ユニット３には、高圧ガス管５及び低圧ガス管７の切り替えを行う分流コントローラ４６が設けられている。

分流コントローラ４６は、次のような構成となっている。
分流コントローラ４６は、室内側四方弁４８を備えている。室内側四方弁４８は、高圧ガス管５の主管から分岐された高圧ガス分岐管５ｃに接続される高圧ガス管用ポート４８−１と、室内熱交換器４０側に接続される室内熱交換器側ポート４８−２と、低圧ガス管７の主管から分岐された室内側低圧ガス分岐管７ｃに接続される低圧ガス管用ポート４８−３と、室内側低圧ガス分岐管７ｃの中途位置４９に合流する低圧バイパス管５０に接続される低圧バイパス管用ポート４８−４とを有している。

室内側四方弁４８は、暖房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通する。また、室内側四方弁４８は、冷房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通する。

室内側四方弁４８の上流側の高圧ガス分岐管５ｃには、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が設けられている。この高圧ガス分岐管用開閉弁５２を迂回するように高圧ガス分岐管用バイパス流路５４が形成されており、この高圧ガス分岐管用バイパス流路５４には第１キャピラリチューブ５５が設けられている。
室内側四方弁４８の下流側の低圧バイパス管５０には、第２キャピラリチューブ５７が設けられている。
高圧ガス分岐管用バイパス流路５４の上流側の高圧ガス分岐管５ｃと低圧バイパス管５０の下流側（中途位置４９の下流側）の室内側低圧ガス分岐管７ｃとの間には、室内高低圧バイパス管５８が設けられている。室内高低圧バイパス管５８には、高圧ガス分岐管５ｃ側から室内側低圧ガス分岐管７ｃ側に向かって、高低圧バイパス管用開閉弁（開閉弁）６０と第３キャピラリチューブ６２とが順に設けられている。

次に、上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンについて、各運転モードに応じてその動作を説明する。
以下に説明するように、本実施形態にかかる冷暖房フリーマルチエアコンは、要求される凝縮能力・蒸発能力に応じて、室外熱交換器１２の動作を適宜変更するものである。

［全暖房全台運転：運転パターンＥ４］
冬季のように、全ての室内ユニット３において暖房運転が選択されている場合の動作について、図１を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは蒸発器として動作する。

圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと導かれる。高圧ガス冷媒のごく一部は、高圧ガス管５の分岐点５ａ，ｂにおいて分岐して各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込む。室外側四方弁１４ａ，ｂは、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、また、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とが連通されている。したがって、室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、バイパス管側ポート１４−４を通って、キャピラリチューブ１８ａ，ｂで減圧された後、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに合流する。室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内の低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０を通過して、再び圧縮機１０ａへと戻される。また、室外熱交換器１２ａ，ｂから導かれる低圧ガス冷媒も、室外側四方弁１４ａ，ｂを介して室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに流れるようになっている。
高低圧バイパス管用開閉弁３１は閉、高圧ガス管用開閉弁３３は開とされる。

高圧ガス管５によって室内ユニット３へと導かれた高圧ガス冷媒は、各高圧ガス分岐管５ｃを通過して、各分流コントローラ４６へと流れ込む。分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。この高圧液冷媒は、液管９によって室外ユニット１へと導かれ、室外熱交換器１２ａ，ｂの上流側に位置する室外側膨張弁１３ａ，ｂによって減圧させられて低圧液冷媒とされた後に、室外熱交換器１２ａ，ｂへと送られる。低圧液冷媒は、室外熱交換器１２ａ，ｂにおいて外気から熱を奪うことにより蒸発して低圧ガス冷媒とされる。低圧ガス冷媒は、上述のように、室外側四方弁１４ａ，ｂへと導かれた後、低圧ガス分岐管１５ａ，ｂを通って圧縮機１０ａへと戻される。

（油戻し運転）
次に、本発明の油戻し運転の一実施形態について、図１を用いて説明する。同図において、黒矢印で示した向きが、油戻し運転時の冷媒流れ方向である。
この場合、図示しない制御部によって、高低圧バイパス管用開閉弁３１は開、高圧ガス管用開閉弁３３は閉とされる。
上述のような全暖房運転の場合に、先ず、室内ユニット３のファン（図示せず）を停止する。これにより、油戻し運転時における室内空調を停止する。
そして、室外側四方弁１４ａ，ｂを切り替えて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２とを連通させる。これにより、高圧ガス冷媒を室外熱交換器１２ａ，ｂへと導き、ガス冷媒を凝縮させて液冷媒とする。この液冷媒は、液管９を通り室内ユニット３へと導かれ、室内熱交換器４０を通過した後、液冷媒の状態のままで高圧ガス管５を通って再び室外ユニット１へと導かれる。このとき、分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、暖房時の状態とされ、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とが連通されている。
室外ユニット１へと流れ込んだ液冷媒は、操作弁２８を通り、高低圧バイパス管３０へと流れる。高低圧バイパス管用開閉弁３１が開とされているので、液冷媒は、キャピラリチューブ３２へと流れ込む。一方、高圧ガス管用開閉弁３３は閉とされているので、液冷媒が圧縮機１０の吐出側に流れ込むことはない。
キャピラリチューブ３２で絞られて減圧した冷媒は、低圧ガス管７へと流れ込む。低圧ガス管７へと流れ込んだ冷媒は、アキュムレータ２０を通って圧縮機１０へと返送される。
このように、高圧ガス管５についても液冷媒による油戻し運転が実現されるので、高圧ガス管５内に滞留した潤滑油を効果的に除去することができる。

（ホットガスバイパス運転）
次に、本発明の低外気温時におけるホットガスバイパス運転の一実施形態について説明する。
このホットガスバイパス運転では、図示しない制御部によって、高低圧バイパス管用開閉弁３１は開、高圧ガス管用開閉弁３３も開とされる。
空気調和装置は、図１の白矢印で示した暖房運転とされている。外気温が所定下限値（例えば０℃）以下もしくは圧縮機１０内の油温、油濃度が所定下限値以下になると、制御部は、高低圧バイパス管用開閉弁３１を開とする。これにより、高圧ガス管５の高圧ガスは、低圧ガス管７へと流され、アキュムレータ２０を通り圧縮機１０へと流される。このように、高温の高圧ガスを低圧ガス管７から圧縮機１０へと流すことにより、低外気温によって室外熱交換器１２が着霜して蒸発能力が低下し、圧縮機１０に液冷媒が流れ込む、溜まり込んだ場合であっても、圧縮機１０内に溜まり込んだ液冷媒が蒸発させることができる。したがって、圧縮機１０内に液冷媒が溜まり込み、圧縮機１０のドーム下温度の低下に伴い潤滑油濃度が低下することによって、圧縮機の信頼性が低下することを回避することができる。油温、油濃度が所定下限値以下の場合に同様の操作を行うことにより、その効果が得られる。

（暖房過負荷運転）
次に、本発明にかかる、室内温度および外気温が高くなった暖房過負荷の運転の一実施形態について、図１を用いて説明する。
この暖房過負荷の運転では、図示しない制御部によって、高低圧バイパス管用開閉弁３１は開、高圧ガス管用開閉弁３３も開とされる。
外気温が所定上限値（例えば２０℃）以上の場合、室内熱交換器４０は、上述した低外気温の場合のような大きな容量（熱量）を必要としない。しかし、外気温が所定上限値以上の場合には、低圧ガスの圧力が外気温に応じて高くなるため、圧縮機１０から吐出される高圧ガスの圧力も高くなる。すると、外気温が所定上限値以上の場合には、室内熱交換器４０が要求する容量と圧縮機１０が供給する容量とのアンバランスが生じる。つまり、必要以上の冷媒量を室内熱交換器４０に供給してしまうことになる。これは、一台の室内ユニット３のみが暖房運転とされ、他の室内ユニット３は停止しているような場合に特に顕著である。
本実施形態では、暖房過負荷運転として、高低圧バイパス管用開閉弁３１を開として、圧縮機１０から吐出された高圧ガスを低圧ガス管７へと流すことにより、高圧ガス管５から室内ユニット３へ流れる冷媒量を減少させる。これにより、システム内を循環する冷媒量を調整し、安定した運転を行うことができる。
暖房過負荷でなくとも、システムの高圧が所定上限値以上（例えば3.8MPa）の場合にも、高低圧バイパス管用開閉弁３１は開、高圧ガス管用開閉弁３３も開を作動させる事によって、同様の効果が得られる。

［全冷房全台運転：運転パターンＣ４］
夏季のように、全ての室内ユニット３において冷房運転が選択されている場合の動作について、図２を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは凝縮器として動作する。
圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５の各分岐点５ａ，ｂで分岐して、各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れる。一方、高圧ガス冷媒の一部分（ごく少量）は、室内ユニット３へと接続される高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと流れる。なお、本実施形態において、圧縮機は１台のみ用いており、他の１台はバックアップ用とされている。
室外側四方弁１４ａ，ｂでは、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２が連通され、また、低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通されている。したがって、高圧ガス管用ポート１４−１へと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、室外熱交換器側ポート１４−２を通過して、室外熱交換器１２ａ，ｂへと導かれる。一方、室外側四方弁１４ａ，ｂの低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、室外側低圧ガス分岐間１５ａ，ｂを通る流路は閉ループとされているので、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂには高圧ガス冷媒は流れず、また、低圧ガス管７の分岐点７ｄから低圧ガス冷媒が流れ込むこともない。ただし、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内は低圧ガス冷媒が満たされた状態となっている。

室外熱交換器１２ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、外気と熱交換して放熱し、凝縮液化される。凝縮液化した高圧液冷媒は、レシーバ２３を通過し、過冷却器２５で過冷却された後、液管９を通って室内ユニット３へと導かれる。なお、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する液管９は、その長さが１００ｍを超えるので、このように過冷却をつけて液管９内での液冷媒の蒸発を避けることが望ましい。

室内ユニット３側へと流れ込んだ高圧液冷媒は、各室内ユニット３に接続された高圧ガス分岐管５ｃに分岐した後、各室内ユニット３の膨張弁４２で絞られて膨張させられる。その後、液冷媒は室内熱交換器４０で蒸発して、室内空気から熱を奪い冷却する。蒸発気化した低圧ガス冷媒は、分流コントローラ４６の室内側四方弁４８へと流れ込む。室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。したがって、室内熱交換器４０からの低圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、室内側低圧ガス分岐管７ｃへと流れ込んだ後、主管である低圧ガス管７を通って室外ユニット１へと導かれる。

分流コントローラ４６内では、高圧ガス冷媒について、次のような冷媒流れが形成されている。高圧ガス管５から各室内ユニット３に分岐した高圧ガス分岐管５ｃを通って流れ込んだ高圧ガス冷媒は、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が閉とされているので、高圧ガス分岐管用バイパス流路５４を通り、第１キャピラリチューブ５５で減圧される。減圧されたガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、低圧バイパス管５０へと流れ込み、第２キャピラリチューブ５７で絞られて流量調整された後、中途位置４９において室内側低圧ガス分岐管７ｃに合流する。このように、高圧ガス分岐管５ｃの高圧ガス冷媒を、室内側四方弁４８を介して流すようにしたので、高圧ガス分岐管５ｃにおいて高圧ガスが滞留することがなく、ひいては、主管である高圧ガス管５において高圧ガスが滞留することがない。したがって、高圧ガス管５（もしくは高圧ガス分岐管５ｃ）内で高圧ガス冷媒が放熱・凝縮してしまい、液冷媒が高圧ガス管５内に溜まり込むことが防止される。特に、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する高圧ガス管５の配管長は１００ｍを超え、たとえ配管を断熱したとしてもその放熱量は無視できないものとなるため、このような高圧ガス冷媒を分流コントローラ４６によって流動させる冷媒回路が有効となる。
一方、分流コントローラ４６の室内高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉とされているので、室内高低圧バイパス管５８には高圧ガス冷媒が流れない。

低圧ガス管７を通って室外ユニット１に流れ込んだ低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０で液冷媒が除去された後、圧縮機１０ａへと戻される。
このように、全冷房全台運転では、要求される凝縮能力が大きいため、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂが凝縮器として運転される。

（冷房能力維持運転）
次に、本発明にかかる、冷房能力を維持するための冷房能力維持運転の一実施形態について、図２を用いて説明する。
この冷房能力維持運転では、図示しない制御部によって、高低圧バイパス管用開閉弁３１は閉、高圧ガス管用開閉弁３３も閉とされる。ただし、高低圧バイパス管用開閉弁３１については、冷房能力維持運転に入る前から閉とされている。
何らかの事情（例えば夏場のピークカット運転）により、省エネルギー運転が要求された場合には、冷房能力維持運転として、高圧ガス管用開閉弁３３が開から閉へと操作され、圧縮機１０からの吐出ガスが高圧ガス管５の下流側に流されないように制御される。これにより、吐出ガスの全量が室外熱交換器１２へと流され、圧縮機１０が仕事をした全ての入力熱量を室外熱交換器１２で凝縮させることができ、損失のない効率的な省エネルギー運転が実現される。
このような冷房能力維持運転は、運転パターンＣ４のような全冷房全台運転のときに有効である。なぜなら、冷房運転が行われる室内熱交換器３には、液冷媒を供給すればよく、高圧ガスを供給する必要はないからである。

（冷暖房切替運転）
次に、本発明の冷暖房を切り替える運転方法の一実施形態について、図２を用いて説明する。
いずれかの室内ユニット３が暖房運転から冷房運転に切り替えられるときは室内熱交換器４０に流れる冷媒が高圧ガスから低圧ガスへ、冷房運転から暖房運転に切り替えられるときは、室内熱交換器４０に流れる冷媒が低圧ガスから高圧ガスへと切り替えられる。この切り替え操作を次のように行う。
まず、圧縮機１０の運転を停止する。
その後、高低圧バイパス管用開閉弁３１を開とし、高圧ガス管５と低圧ガス管７との間の冷媒圧力を均圧する。この際に、室外ユニット１の高低圧バイパス管３０には、圧力差に基づく騒音が発生する。しかし、この騒音は室外ユニット１で生じるだけで、室内へは伝達されることはなく、室内における騒音は防止される。
その後、各室内ユニット３の室内側四方弁４８を操作して、高圧ガス管５と低圧ガス管７とを切り替える。室内ユニット３では、均圧された後の高圧ガス管５及び低圧ガス管７を切り替えるだけなので騒音は生じない。これは、均圧されていない高圧ガス管５と低圧ガス管７とを切り替える場合に比べて、大きな騒音低減となる。
特に、本実施形態では、室内ユニット３が複数設けられているので、各室内ユニット３での騒音を全て室外ユニット１で負担することができるので、有効である。

［冷房主体（中間期：室外ファンコントロール範囲内）：運転パターンＣ２］
図３には、春季や秋季のような中間期であって、冷房運転を行う室内ユニット３の台数が、暖房運転を行う室内ユニット３の台数よりも多い冷房主体の運転を行う場合が示されている。また、室外温度が冬季のように低すぎず（例えば５℃以上）、室外熱交換器１２ａ，ｂに設けた室外ファン（図示せず）の運転・停止（又は室外ファンの回転数制御）によって凝縮能力をコントロールできる範囲における場合である。

この運転パターンでは、夏季のように要求冷房能力が大きくなく、したがって要求される凝縮能力が比較的小さい（例えば能力の５０％）ので、第２室外熱交換器１２ｂは停止されている。この第２室外熱交換器１２ｂの停止は次のように行われる。
第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側四方弁１４ｂを切り替えて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切り、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させる。これにより、圧縮機１０ａから吐出された高圧ガスを第２室外熱交換器１２ｂに流さないようにする。また、第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側膨張弁１３ｂを全閉にする。

他方の第１室外熱交換器１２ａの下流側の室外側膨張弁１３ａは全開とされており、また、室外側膨張弁バイパス管１６ａに設けた開閉弁２１も開とされている。

暖房運転を行う室内ユニット３ａの分流コントローラ４６は、次のように動作される。
分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。

［冷暖バランス（冷房≒暖房、低圧許容範囲）：運転パターンＣ０］
図４には、室内ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しい冷暖バランス運転の場合が示されている。本運転パターンＣ０は、室内ユニット３の暖房運転をしている各室内熱交換器４０の容量が比較的大きく、しかも、外気温に対応する飽和蒸気圧を考慮しても室外熱交換器１２ａ，ｂにおける液冷媒の溜まり込みが許容される範囲（低圧許容範囲）となっている。
したがって、本運転パターンＣ０では、室外熱交換器１２ａ，ｂのいずれも停止すなわち冷媒を流さないようになっており、凝縮器としても蒸発器としても動作させていない。すなわち、室外側四方弁１４ａ，ｂの高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切る。
冷房運転に供される高圧液冷媒は、暖房運転をしている室内ユニット３ａ，ｂの室内熱交換器４０において凝縮した高圧液冷媒が用いられる。

本運転パターンにおいても、暖房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。
また、冷房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。

本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
高圧ガス管５についても液冷媒による油戻し運転を行うこととしたので、高圧ガス管５内に滞留した潤滑油を効果的に除去することができる。

暖房時に外気温が所定下限値以下になると、高低圧バイパス管用開閉弁３１を開とすることにより、高温の高圧ガスを圧縮機１０へと流すこととしたので、圧縮機１０内に溜まり込んだ液冷媒を蒸発させることができ、潤滑不足による圧縮機の信頼性の低下を回避することができる。

暖房時に外気温が所定上限値以上の場合に、高低圧バイパス管用開閉弁３１を開として、圧縮機１０から吐出された高圧ガスを低圧ガス管７へと流すことにより、高圧ガス管５から室内ユニット３へ流れる冷媒量を減少させることとしたので、システム内を循環する冷媒量を調整し、安定した運転を行うことができる。

冷房時（特に全冷房全台運転時）に、高圧ガス管用開閉弁３３を開から閉へと操作し、圧縮機１０からの吐出ガスを高圧ガス管５の下流側に流さないこととしたので、圧縮機１０が仕事をした全ての入力熱量を室外熱交換器１２で凝縮させることができ、損失のない効率的な省エネルギー運転を行うことができる。

冷暖房の切り替え時に、高低圧バイパス管用開閉弁３１を開とし、高圧ガス管５と低圧ガス管７との間の冷媒圧力を均圧することとしたので、圧力差に基づく騒音を室外ユニット１のみに止めることができる。したがって、室内における騒音を防止することができる。

なお、本実施形態によれば、室外熱交換器１２を２台としたが、その台数はこれに限定されず、要求される能力に応じて適宜変更される。
また、室内ユニット３の数も適用対象に応じて適宜変更される。
また、圧縮機１０を２台としたが、圧縮機台数はこれに限定されず、要求される能力に応じて適宜変更される。

本発明の冷暖房フリーマルチエアコンであり、全暖房全台運転の運転パターンを示した概略構成図である。 全台全冷房運転の運転パターンを示した概略構成図である。 中間期における冷房主体運転であって室外ファンのコントロール範囲内の運転パターンを示した概略構成図である。 冷暖バランス運転であって低圧が許容範囲内の運転パターンを示した概略構成図である。 従来の冷暖房フリーマルチエアコンを示した概略構成図である。

符号の説明

１ 室外ユニット（室外機）
３ 室内ユニット（室内機）
５ 高圧ガス管
７ 低圧ガス管
９ 液管
３０ 高低圧バイパス管
３１ 高低圧バイパス管用開閉弁（開閉弁）
３３ 高圧ガス管用開閉弁

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機の吐出側に接続された高圧ガス管、該圧縮機の吸入側に接続された低圧ガス管、外気と熱交換を行う室外熱交換器、および、該室外熱交換器に接続された液管を備えた室外機と、
   該室外機の前記低圧ガス管、前記高圧ガス管および前記液管と接続され、前記高圧ガス管または前記液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、
   を備えた空気調和装置において、
   前記室外機には、前記低圧ガス管と前記高圧ガス管とを接続するとともに、制御部により操作される開閉弁を有する高低圧バイパス管が設けられ、
   前記制御部は、油戻し運転時に、前記室外熱交換器によって凝縮され、前記液管、前記室内熱交換器、前記高圧ガス管の順に流れた液冷媒が前記高低圧バイパス管を通って前記低圧ガス管へと流れるように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御部は、暖房時でかつ外気温が所定下限値以下の場合に、前記高圧ガス管の高圧ガスを前記低圧ガス管へと流すように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、暖房時でかつ前記圧縮機内の油温又は油濃度が所定下限値以下の場合に、前記高圧ガス管の高圧ガスを前記低圧ガス管へと流すように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記制御部は、暖房時でかつ外気温が所定上限値以上の場合に、前記高圧ガス管の高圧ガスを前記低圧ガス管へと流すように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置。
5. 前記制御部は、暖房時でかつ高圧が所定上限値以上の場合に、前記高圧ガス管の高圧ガスを前記低圧ガス管へと流すように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置。
6. 前記室外機の前記高圧ガス管には、高圧ガス管用開閉弁が設けられ、
   前記制御部は、全冷房時に、前記圧縮機から吐出された高圧ガス冷媒を前記高圧ガス管へと流さずに前記室外熱交換器へ流すように、前記高圧ガス管用開閉弁を閉とすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空気調和装置。
7. 前記制御部は、前記室内機の冷暖房を切り替える場合に、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管との間の冷媒圧力を均圧するように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の空気調和装置。
8. 冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、
   低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、
   を備えた空気調和装置の運転方法において、
   前記室外機には、前記低圧ガス管と前記高圧ガス管とを接続するとともに、開閉弁を有する高低圧バイパス管が設けられ、
   油戻し運転時に、前記室外熱交換器によって凝縮され、前記液管、前記室内熱交換、前記高圧ガス管の順に流れた液冷媒が前記高低圧バイパス管を通って前記低圧ガス管へと流れるように、前記開閉弁を開とすることを特徴とする空気調和装置の運転方法。

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