空調システム
【課題】１以上の室内機のそれぞれに対して複数の室外機を並列に接続することによって構成される冷媒回路から、オイルを圧縮機に回収できる空調システムを提供する。
【解決手段】空調システムの制御装置は、オイル回収運転の開始としてのステップＳ５において、各四方弁に各室外回路要素の流路を冷房流路に切り換えさせ、各室内ファンを停止させ、及び各室内膨張弁の開度、各圧縮機の回転数、及び各室外ファンの回転数をそれぞれ所定減圧開度、所定圧縮機回転数、及び所定ファン回転数に制御し、所定減圧開度、所定圧縮機回転数、及び所定ファン回転数は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている。
【解決手段】空調システムの制御装置は、オイル回収運転の開始としてのステップＳ５において、各四方弁に各室外回路要素の流路を冷房流路に切り換えさせ、各室内ファンを停止させ、及び各室内膨張弁の開度、各圧縮機の回転数、及び各室外ファンの回転数をそれぞれ所定減圧開度、所定圧縮機回転数、及び所定ファン回転数に制御し、所定減圧開度、所定圧縮機回転数、及び所定ファン回転数は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１以上の室内機と複数の室外機とを備えている空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房運転の継続によって、圧縮機に冷媒と共に供給されるオイルが冷媒回路中に滞留し、圧縮機用のオイルが不足する場合がある。このような問題を解決する技術として、特許文献１は、冷媒回路中のオイルを圧縮機に回収する空気調和装置を開示している。この空気調和装置は、暖房運転における圧縮機の運転時間が所定値に達すると、冷媒回路を冷房サイクルに切り替えることで冷媒回路中のオイルを回収し、且つ室内ファンを停止させて冷風の発生を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−２３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
工場やビルなど大型の設備に設けられる空調システムは、複数の室内機と複数の室外機とを備えている。ここで、多数の部屋に対応するために複数の室内機が設けられており、空調負荷が増大している。圧縮機の大容量化によって空調負荷の増大に対応しようとするとコストアップの増大を招くので、複数の室外機が設けられている。このような空調システムにおいて、複数の室内機のそれぞれに対して複数の室外機を並列に接続することによって冷媒回路が構成されている。室内機は、設備内の各部屋に配置されるが、室外機は例えば設備の屋上に配置される。
【０００５】
複数の室外機を有する空調システムでは、運転時における空調負荷の大きさに応じて、各圧縮機の出力の大きさだけでなく、駆動させる圧縮機の数が変更される。また、該空調システムは、各室外機からの冷媒を合流させる幹管と、幹管から各室内機に冷媒を分配するための枝管とを有している。幹管は比較的大きな配管径を有している。ガス冷媒用の幹管では、駆動している圧縮機の数や各圧縮機の回転数の減少により、ガス冷媒の流速が低下しやすい。この結果、幹管内で冷媒の動圧が小さくなり、ガス冷媒用の幹管にオイルが滞留する。
【０００６】
特許文献１は、単独の室外機を有する空調システムを開示しているが、空調負荷としての室内機に対して複数の室外機が並列に接続される空調システムを開示していない。
【０００７】
そこで、本発明は、１以上の室内機のそれぞれに対して複数の室外機を並列に接続することによって構成される冷媒回路から、オイルを圧縮機に回収できる空調システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空調システムは、１以上の室内機と複数の室外機とを備えている空調システムであって、室内機は、室内熱交換器及び室内膨張弁を備える室内回路要素と、室内熱交換器に送風する室内ファンとを備えており、室外機は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、及び流路切換機構を備える室外回路要素と、室外熱交換器に送風する室外ファンとを備えており、空調システムは、１以上の室内回路要素のそれぞれに対して複数の室外回路要素を並列に接続することによって構成される冷媒回路と、各圧縮機、各室内膨張弁、各室外膨張弁、各流路切換機構、各室内ファン、及び各室外ファンを制御する制御装置とを備えており、制御装置は、各流路切換機構に各室外回路要素の流路を暖房流路又は冷房流路に切り換えさせることによって、冷媒回路に暖房運転又は冷房運転を実行させることができ、制御装置は、暖房運転の実行中に所定の開始条件が満たされると冷媒回路にオイル回収運転を実行させ、オイル回収運転の実行中に所定の終了条件が満たされると冷媒回路に暖房運転を再開させ、制御装置は、オイル回収運転において、（ａ）各流路切換機構に各室外回路要素の流路を冷房流路に切り換えさせ、（ｂ）各室内ファンを停止させ、及び（ｃ）各室内膨張弁の開度、各圧縮機の回転数、及び各室外ファンの回転数をそれぞれ所定値に制御し、これらの所定値は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている。
【０００９】
流路切換機構は、四方弁だけでなく、複数の開閉弁によって構成される弁群を含んでいる。オイル回収運転は、暖房運転が実行されているときに、定期的に暖房運転を中断して一定時間の間実行されても良い。この場合、開始条件は暖房運転が一定時間経過すると満たされ、終了条件はオイル回収運転が一定時間経過すると満たされる。
【００１０】
オイル回収運転により、各室内熱交換器から各圧縮機に向けて、湿り蒸気に近い過熱蒸気が流れる。このため、各室内熱交換器から各圧縮機に至るラインに滞留しているオイルが冷媒に溶け込み、このオイルが各圧縮機に回収される。また、各圧縮機が駆動されているので、冷媒回路から回収されたオイルが各圧縮機に均一に分配される。この結果、２つの圧縮機の間でオイル量の過不足が発生しない。
【００１１】
好ましくは、一部の室外機が停止された状態で暖房運転が実行されている場合、制御装置は、オイル回収運転において、停止中の室外機を含む全室外機を駆動させる。
【００１２】
このため、暖房運転における室外機の駆動状況に関係なく、冷媒回路から回収されたオイルが各室外機に均一に分配される。この結果、２つの室外機の間でオイル量の過不足が発生しない。
【００１３】
好ましくは、開始条件は、各室外機に存在しているオイルの量が所定量よりも低下している場合に満たされるように設定されており、終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合、又は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に満たされるように設定されている。
【００１４】
各圧縮機におけるオイル不足を防止するために、過剰なオイル回収運転を実行することが防止される。このため、空調システムは、暖房運転が中断される頻度を抑制しながら、オイルを回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、暖房運転における冷媒の流れを示す空調システムの構成図である。
【図２】図２は、冷房運転及びオイル回収運転における冷媒の流れを示す空調システムの構成図である。
【図３】図３は、オイル回収運転の制御フローを示すフロー図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、空調システム１の構成を説明する。図１は、暖房運転における冷媒の流れを示す空調システム１の構成図である。空調システム１は、３つの室内機２（１）、２（２）、及び（３）と、２つの室外機３（１）及び３（２）と、及び接続機構４を備えている。参照符号に含まれている添字（１）、（２）、（３）は、それぞれ、１台目、２台目、３台目に対応することを指している。１台目の室外機と２台目の室外機とを区別する必要がない場合、添字は省いている。
【００１７】
室内機２は、室内回路要素２０と、室内ファン２１とを備えている。室内回路要素２０は、室内熱交換器２２及び室内膨張弁２３を備えている。室内ファン２１は室内熱交換器２２に送風する。
【００１８】
室外機３は、室外回路要素３０と、室外ファン３１とを備えている。室外回路要素３０は、室外熱交換器３２、室外膨張弁３３、圧縮機３４、油分離器３５、四方弁３６、アキュームレータ３７、バイパス弁３８、受液器３９、ガス連絡弁４０、及び液連絡弁５０を備えている。室外ファン３１は室外熱交換器３２に送風する。
【００１９】
室外機３は、冷媒を通過させるラインとして、ガス管４１、４２、４３、４４、４５、４６、及び４７と、液管５１、５２、及び５３とを備えている。ガス冷媒はガス管４１、４２、４３、４４、４５、４６を通過する。液冷媒は液管５１、５２、及び５３を通過する。ガス管４１は圧縮機３４と油分離器３５とを接続している。ガス管４２は油分離器３５と四方弁３６とを接続している。ガス管４３は四方弁３６と室外熱交換器３２とを接続している。ガス管４４は四方弁３６とガス連絡弁４０とを接続している。ガス管４５は四方弁３６とアキュームレータ３７とを接続している。ガス管４６はアキュームレータ３７と圧縮機３４とを接続している。ガス管４７はガス管４２とガス管４５とをバイパス弁３８を介して接続している。液管５１は、液連絡弁５０と受液器３９とを接続している。液管５２は受液器３９と室外熱交換器３２とを室外膨張弁３３を介して接続している。
【００２０】
また、室外機３は、圧縮機３４を潤滑するためのオイルを通過させるオイル戻しライン４８を備えている。オイル戻しライン４８は油分離器３５と圧縮機３４とを接続している。
【００２１】
接続機構４は、３つの室内回路要素２０のそれぞれに対して２つの室外回路要素３０を、並列に接続することにより、冷媒回路５を構成している。
【００２２】
接続機構４は、ガス連絡主管６１、ガス連絡室外管６２、ガス連絡室内管６３、ガス連絡室内管６４、液連絡主管７１、液連絡室外管７２、液連絡室内管７３、及び液連絡室内管７４を備えている。ガス連絡主管６１及び液連絡主管７１は、１台目の室外機３（１）と１台目の室内機２（１）とを接続している。詳しくは、ガス連絡主管６１はガス連絡弁４０と室内熱交換器２２とを接続しており、液連絡主管７１は液連絡弁５０と室内熱交換器２２とを室内膨張弁２３を介して接続している。ガス連絡室外管６２は、２台目の室外機３（２）のガス連絡弁４０とガス連絡主管６１とを接続している。液連絡室外管７２は、２台目の室外機３（２）の液連絡弁５０と液連絡主管７１とを接続している。ガス連絡室内管６３は、２台目の室内機２（２）の室内熱交換器２２とガス連絡主管６１とを接続している。液連絡室内管７３は、２台目の室内機２（２）の室内熱交換器２２と液連絡主管７１とを室内膨張弁２３を介して接続している。ガス連絡室内管６４は、３台目の室内機２（２）の室内熱交換器２２とガス連絡主管６１とを接続している。液連絡室外管７４は、３台目の室内機２（３）の室内熱交換器２２と液連絡主管７１とを室内膨張弁２３を介して接続している。
【００２３】
空調システム１は、２つの制御装置６を備えている。本実施形態では、各室外機３が１つの制御装置６を備えている。２つの制御装置６は、互いに通信する機能を有しており、一体の制御装置として機能できる。制御装置６は、各四方弁３６に各室外回路要素３０の流路を暖房流路又は冷房流路に切り替えさせることによって、冷媒回路５に暖房運転又は冷房運転を実行させることができる。
【００２４】
図１を参照して、暖房運転を説明する。空調システム１のユーザーによって暖房運転の実行が指令されると、制御装置６は冷媒回路５に暖房運転を実行させる。暖房運転において、制御装置６は、各四方弁３６を制御することにより冷媒回路５の流路を暖房流路に切り替え、各室内膨張弁２３の開度を最大開度にし、各室外膨張弁３３の開度を暖房運転時の減圧開度にする。また、制御装置６は、ユーザーによって指定された暖房の目標温度に応じて、各圧縮機３４の回転数、各室内ファン２１の回転数、各室外ファン３１の回転数を制御する。
【００２５】
冷媒回路５の流路が暖房流路に切り替えられているとき、ガス管４２がガス管４４に接続され、且つガス管４３がガス管４５に接続される。このため、暖房運転において冷媒は、圧縮機３４、油分離器３５、四方弁３６、ガス連絡主管６１、室内熱交換器２２、室内膨張弁２３、液連絡主管７１、受液器３９、室外膨張弁３３、室外熱交換器３２、四方弁３６、及びアキュームレータ３７を順に通過し、圧縮機３４に戻る。ここで、２つの室外機３からの各冷媒はガス連絡主管６１において合流し、ガス連絡主管６１から３つの室内機２に分配される。また、３つの室内機２からの各冷媒は、液連絡主管７１において合流し、液連絡主管７１から２つの室外機３に分配される。
【００２６】
圧縮機３４は冷媒を高圧ガスの状態で送り出す。油分離器３５は、冷媒からオイルを分離する。分離されたオイルは、オイル戻しライン４８から圧縮機３４に戻される。冷媒は、圧縮機３４から室内熱交換器２２までの間、高圧ガスの状態にある。高圧ガスの冷媒は、室内熱交換器２２において凝縮し、高圧液の冷媒になる。冷媒は、室内熱交換器２２から室外膨張弁３３までの間、高圧液の状態にある。ここで、室内膨張弁２３の開度は最大開度に保たれているので、室内膨張弁２３は冷媒を膨張させる作用を発揮しない。受液器３９は、室内膨張弁２３と室外膨張弁３３との間に配置されており、高圧液の冷媒の一部を蓄える。高圧液の冷媒は、室外膨張弁３３において膨張し、低圧液の冷媒になる。冷媒は、室外膨張弁３３から室外熱交換器３２までの間、低圧液の状態にある。低圧液の冷媒は、室外熱交換器３２において蒸発し、低圧ガスの冷媒になる。冷媒は、室外熱交換器３２から圧縮機３４までの間、低圧ガスの状態にある。アキュームレータ３７は、四方弁と圧縮機３４との間に配置されており、低圧ガスの冷媒の一部を蓄える。
【００２７】
図２を参照して、冷房運転を説明する。図２は、冷房運転及びオイル回収運転における冷媒の流れを示す空調システム１の構成図である。空調システム１のユーザーによって冷房運転の実行が指令されると、制御装置６は冷媒回路５に冷房運転を実行させる。冷房運転において、制御装置６は、各四方弁３６を制御することにより冷媒回路５の流路を冷房流路に切り替え、各室内膨張弁２３の開度を冷房運転時の減圧開度にし、各室外膨張弁３３の開度を最大開度にする。また、制御装置６は、ユーザーによって指定された冷房の目標温度に応じて、各圧縮機３４の回転数、各室内ファン２１の回転数、各室外ファン３１の回転数を制御する。
【００２８】
冷媒回路５の流路が冷房流路に切り替えられているとき、ガス管４２がガス管４３に接続され、且つガス管４４がガス管４５に接続される。このため、冷房運転において冷媒は、圧縮機３４、油分離器３５、四方弁３６、室外熱交換器３２、室外膨張弁３３、受液器３９、液連絡主管７１、室内膨張弁２３、室内熱交換器２２、ガス連絡主管６１、四方弁３６、及びアキュームレータ３７を順に通過し、圧縮機３４に戻る。ここで、２つの室外機３からの各冷媒は液連絡主管７１において合流し、液連絡主管７１から３つの室内機２に分配される。また、３つの室内機２からの各冷媒は、ガス連絡主管６１において合流し、ガス連絡主管６１から２つの室外機３に分配される。
【００２９】
圧縮機３４は冷媒を高圧ガスの状態で送り出す。油分離器３５は、冷媒からオイルを分離する。冷媒は、圧縮機３４から室外熱交換器３２までの間、高圧ガスの状態にある。高圧ガスの冷媒は、室外熱交換器３２において凝縮し、高圧液の冷媒になる。冷媒は、室外熱交換器３２から室内膨張弁２３までの間、高圧液の状態にある。ここで、室外膨張弁３３の開度は最大開度に保たれているので、室外膨張弁３３は冷媒を膨張させる作用を発揮しない。受液器３９は、高圧液の冷媒の一部を蓄える。高圧液の冷媒は、室内膨張弁２３において膨張し、低圧液の冷媒になる。冷媒は、室内膨張弁２３から室内熱交換器２２までの間、低圧液の状態にある。低圧液の冷媒は、室内熱交換器２２において蒸発し、低圧ガスの冷媒になる。冷媒は、室内熱交換器２２から圧縮機３４までの間、低圧ガスの状態にある。アキュームレータ３７は、低圧ガスの冷媒の一部を蓄える。
【００３０】
図２、図３を参照して、オイル回収運転を説明する。制御装置６は、暖房運転及び冷房運転に加えて、オイル回収運転を冷媒回路５に実行させる。オイル回収運転は、冷媒回路５に滞留しているオイルを各圧縮機３４に回収する運転である。ここで、オイルが滞留しやすいラインは、ガス連絡主管６１である。ガス連絡主管６１は、各圧縮機３４と各室内熱交換器２２との間に配置されているラインであって、ガス冷媒が流れるラインである。特にガス連絡主管６１は、２つの圧縮機３４からの冷媒が合流するラインであり、比較的大きな配管径を有している。このため、ガス連絡主管６１では、駆動している圧縮機３４の数や各圧縮機３４の回転数の減少により、ガス冷媒の流速が低下しやすい。この結果、ガス連絡主管６１内で冷媒の動圧が小さくなり、ガス連絡主管６１にオイルが滞留しやすい。
【００３１】
図３は、オイル回収運転の制御フローを示すフロー図である。オイル回収運転は、暖房運転の実行中に所定の開始条件が満たされると実行され、オイル回収運転の実行中に所定の終了条件が満たされると終了し、暖房運転が再開される。このため、オイル回収運転の制御フローは、暖房運転の開始と共に開始される。
【００３２】
ステップＳ１−Ｓ４は、オイル回収運転の開始を準備する処理であり、ステップＳ１−Ｓ４の間、暖房運転が実行されている。ステップＳ５は暖房運転からオイル回収運転への切替え時における処理である。ステップＳ６−Ｓ７は、オイル回収運転の終了を準備する処理であり、ステップＳ６−Ｓ７の間、オイル回収運転が実行されている。ステップＳ８は、オイル回収運転から暖房運転への切替え時における処理である。
【００３３】
ステップＳ１において、制御装置６は、所定の開始条件が満たされているか否かを判断する。
【００３４】
開始条件は、各室外機３（１）、３（２）に存在しているオイルの量が所定量よりも低下している場合に、満たされるように設定されている。開始条件は、第１開始条件及び第２開始条件を含んでおり、第１開始条件及び第２開始条件の少なくとも一方が満たされる場合に開始条件が満たされる。
【００３５】
第１開始条件は、いずれか１つの圧縮機３４の連続駆動時間が所定駆動時間以上であることである。圧縮機３４の連続駆動時間が長くなるにつれて、冷媒回路５におけるオイルの滞留量が増大していると考えられる。このため、圧縮機３４の連続駆動時間に基づいて、第１開始条件が設定されている。制御装置６は、圧縮機３４の連続駆動時間を計測することによって、計測された連続駆動時間が所定駆動時間以上であることを検出できる。
【００３６】
第１開始条件は、式（１）に示されている。
圧縮機３４（１）の連続駆動時間≧所定駆動時間 ＯＲ 圧縮機３４（２）の連続駆動時間≧所定駆動時間・・・（１）
【００３７】
第２開始条件は、油分離器３５の所定位置からの戻しオイルの温度と油分離器３５の底部からの戻しオイルの温度との温度差が所定温度差よりも小さい場合に、満たされるように設定されている。
【００３８】
図１に示されるように、室外機３は、第１温度センサ１１及び第２温度センサ１２を備えている。第１温度センサ１１は油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９の温度を検出し、第２温度センサ１２は油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８の温度を検出する。ここで、油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８は、通常、油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９と比べてオイル量が多い。そのため、油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８の温度は、油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９の温度より低く、所定温度差が生じている。しかし、油分離器３５内のオイル量が少なくなると、両方のオイル戻しライン４８、４９中の冷媒割合が増加して温度差が小さくなる。この現象を利用して室外機３に存在しているオイル量を検知するのである。つまり、第２開始条件の室外機３に存在しているオイル量とは、室外機３の油分離器３５内のオイル量を意味している。油分離器３５内のオイル量が所定量以上あれば、オイル戻しによって圧縮機３４の必要オイル量を確保できるからである。
【００３９】
第２開始条件は、式（２）に示されている。
油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９の検出温度−油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８の検出温度≦所定温度差・・・（２）
【００４０】
ステップＳ１において開始条件が満たされている場合、処理がステップＳ２に移行し、さもなければ処理はステップＳ１に留まる。
【００４１】
ステップＳ２において、制御装置６は、２つの圧縮機３４に起動を指示する。暖房運転において２つの圧縮機３４が起動していない場合、つまり１つの圧縮機３４が停止している場合、制御装置６は、停止している圧縮機３４に起動を指示する。一方、暖房運転において２つの圧縮機３４が既に起動している場合、制御装置６は２つの圧縮機３４の駆動を継続させる。
【００４２】
処理はステップＳ２の次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３において、制御装置６は、２つの圧縮機３４が共に起動しているか否か、及び所定待機時間が経過したか否かを判断する。制御装置３４は、各圧縮機３４の回転数を検出することによって、各圧縮機３４の起動を確認できる。また、制御装置３４は、ステップＳ２において起動の指示が実行された時点からの経過時間を計測することによって、この経過時間が所定待機時間を超えたことを検出できる。
【００４３】
ステップＳ３において２つの圧縮機３４が共に起動している場合又は所定待機時間が経過している場合、処理がステップＳ４に移行し、さもなければ処理はステップＳ２に戻る。
【００４４】
ステップＳ４において、制御装置６は、四方弁３６を切り替えるための準備を冷媒回路５に指示する。この準備は、冷媒回路５の運転が、暖房運転、冷房運転、及びオイル回収運転の間で切り替えられる場合に行われる。四方弁３６には、ガス管４２、４３、４４、及び４５からそれぞれ圧力が加えられているが、これらの圧力の間に大きな圧力差がある場合、四方弁３６の切替えが抵抗を受ける。このため、四方弁３６の切替えを行うために、四方弁３６に掛かる圧力差を小さくする必要がある。これらの圧力差を小さくするために、制御装置６は、圧縮機３４の回転数の低下及びバイパス弁３８の開放を指示する。圧縮機３４の回転数の低下により、ガス管４７における冷媒の圧力が低下する。また、バイパス弁３８の開放により、ガス管４７からガス管４５に冷媒が逃れ、ガス管４７の圧力が低下する。この結果、ガス管４２、４３、４４、及び４５から四方弁３６に掛かる各圧力が低圧に保たれ、圧力差が小さくなる。
【００４５】
処理はステップＳ４の次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５において、制御装置６は、冷媒回路５にオイル回収運転を開始させる。オイル回収運転の開始において、制御装置６は、各四方弁３６に各室外回路要素３０の流路を冷房流路に切り替えさせ、各室内ファン２１を停止させる。また、制御装置は、各室内膨張弁２３の開度を所定減圧開度にし、各室外膨張弁３３の開度を最大開度にし、各圧縮機３４の回転数を所定圧縮機回転数にし、各室外ファン３１の回転数を所定ファン回転数にする。
【００４６】
上述したように、ガス連絡主管６１においてオイルの滞留が発生しやすい。このため、ガス連絡主管６１を通過する冷媒の流量を多くし、且つ冷媒の状態を湿り冷媒に近づけることが好ましい。各室外回路要素３０が冷房流路に切り替えられているとき、ガス連絡主管６１を流れる冷媒の状態を、室内膨張弁２３、室内ファン２１、及び室外ファン３２の制御により変更できる。そこで、まず、各室外回路要素３０の流路を冷房流路に切り替えることによって、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４にガス冷媒が流れるようにする。一方、暖房中の室内に冷風が吹き出されることは好ましくないため、各室内ファン２１は停止される。更に、所定減圧開度、所定圧縮機回転数、及び所定ファン回転数が、所定の室内温度及び室外温度の条件で、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている。なお、本実施形態では、所定減圧開度は冷房運転時の減圧開度と等しい開度に設定されている。
【００４７】
冷媒の状態が湿り蒸気に近い過熱蒸気に保たれているのは、次の理由による。冷媒の状態が液状態に近くなるにつれて、滞留しているオイルが冷媒に溶け込みやすくなる。一方、液状態の冷媒が各圧縮機３４に戻ると、各圧縮機３４に大きな負荷が掛かる。このため、オイルを回収するためには、湿り蒸気に近い過熱蒸気が好ましい。
【００４８】
オイル回収運転により、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向けて、湿り蒸気に近い過熱蒸気が流れる。このため、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に至るライン、特にガス連絡主管６１に滞留しているオイルが冷媒に溶け込み、このオイルが圧縮機３４に回収される。また、各室外機３が駆動されているので、冷媒回路５から回収されたオイルが各室外機３に均一に分配される。この結果、２つの室外機３（１）、３（２）の間でオイル量の過不足が発生しない。
【００４９】
ステップＳ５におけるオイル回収運転の開始後、処理はステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御装置６は、所定の終了条件が満たされているか否かを判断する。
【００５０】
終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合、又は各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に、満たされるように設定されている。このため、終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合に対応する第１終了条件と、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に対応する第２終了条件とを含んでいる。
【００５１】
第１終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定運転時間以上であることである。オイル回収運転は暖房運転を中断して実行されるため、長時間にわたってオイル回収運転が実行されることは好ましくない。このため、暖房運転の中断時間に基づいて、第１終了条件が設定されている。制御装置６はオイル回収運転の運転時間を計測し、計測された運転時間が所定運転時間を超えていることを検出できる。
【００５２】
第１終了条件は、式（３）に示されている。
オイル回収運転の運転時間≧所定運転時間・・・（３）
【００５３】
第２終了条件は、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に、満たされるように設定されている。上述したように、冷媒は湿り蒸気に近い過熱蒸気に保たれている。このため、室内及び室外の温度条件や各圧縮機３４の回転数などの運転条件などにより、冷媒が湿り蒸気になる可能性がある。上述したように、冷媒が湿り蒸気になることは各圧縮機３４に負荷を掛けるので、好ましくない。このため、第２終了条件が設定されている。冷媒が湿り蒸気であるか否かは、冷媒の過熱度に基づいて判断される。
【００５４】
図１に示されるように、室外機３は、圧力センサ１４及び第３温度センサ１３を備えている。圧力センサ１４及び第３温度センサ１３は、ガス管４５に沿って配置されている。圧力センサ１４は、ガス管４５内の圧力を検出する。第３温度センサ１３は、ガス管４５の温度を検出する。ガス管４５は冷媒によって加熱されるので、ガス管４５の温度はガス管４５を流れる冷媒の温度に概ね等しいと考えられる。制御装置６は、冷媒の圧力及び温度に基づいて、その冷媒の過熱度を特定できる。
【００５５】
第２終了条件は、式（４）に示されている。
冷媒の過熱度≦第１過熱度（第１温度条件） ＡＮＤ 第１温度条件が満たされた状態の継続時間≧第１継続時間
ＯＲ
冷媒の過熱度≦第２過熱度（第２温度条件） ＡＮＤ 第２温度条件が満たされた状態の継続時間≧第２継続時間・・・（４）
ここで、第１過熱度は第２過熱度よりも大きな値であり、第１継続時間は第２継続時間よりも長い時間である。
【００５６】
第２終了条件は、例えば、冷媒の過熱度が第２過熱度以上且つ第１過熱度以下である状態が第１継続時間以上継続すると、満たされる。あるいは、冷媒の過熱度が第２過熱度以下である状態が第２継続時間以上継続すると、第２終了条件は満たされる。
【００５７】
上述したように、冷媒の過熱度は、冷媒自体の温度検出ではなくガス管４５の温度検出に基づいて検出される。冷媒の温度低下時期に対してガス管４５の温度低下時期は遅れる。冷媒の温度の検出精度を向上させるために、第２終了条件は、上述した２段階の判定を含むように設定されている。
【００５８】
ステップＳ６において終了条件が満たされている場合、処理がステップＳ７に移行し、さもなければ処理はステップＳ５に戻る。
【００５９】
ステップＳ７において、制御装置６は、四方弁３６を切り替えるための準備を冷媒回路５に指示する。ステップＳ７はステップＳ４と同様の工程である。
【００６０】
処理はステップＳ７の次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８において、制御装置６は、冷媒回路５に暖房運転を開始させる。各四方弁３６に各室外回路要素３０の流路を暖房流路に切り替えさせ、各室内膨張弁２３の開度を最大開度にし、各室外膨張弁３３の開度を暖房運転時の減圧開度にする。また、制御装置６は、今回の暖房運転がオイル回収運転の直前の暖房運転と同様になるように、各圧縮機３４の回転数、各室内ファン２１の回転数、各室外ファン３１の回転数を制御する。
【００６１】
上述したように、一部の室外機３の駆動が停止された状態で暖房運転が実行されている場合、制御装置６は、オイル回収運転において、停止中の室外機３を含む全室外機３を駆動させる。オイル回収運転の実行によって暖房運転の運転条件は変更されないので、オイル回収運転の終了後に暖房運転が再開されるとき、一部の室外機３の駆動が再び停止される。
【符号の説明】
【００６２】
１ 空調システム
２ 室内機
３ 室外機
５ 冷媒回路
６ 制御装置
２０ 室内回路要素
２１ 室内ファン
２２ 室内熱交換器
２３ 室内膨張弁
３０ 室外回路要素
３１ 室外ファン
３２ 室外熱交換器
３３ 室外膨張弁
３４ 圧縮機
３６ 四方弁（流路切換機構）
４４ ガス管
４５ ガス管
６１ ガス連絡主管
６２ ガス連絡室外管
６３ ガス連絡室内管
６４ ガス連絡室内管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１以上の室内機と複数の室外機とを備えている空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房運転の継続によって、圧縮機に冷媒と共に供給されるオイルが冷媒回路中に滞留し、圧縮機用のオイルが不足する場合がある。このような問題を解決する技術として、特許文献１は、冷媒回路中のオイルを圧縮機に回収する空気調和装置を開示している。この空気調和装置は、暖房運転における圧縮機の運転時間が所定値に達すると、冷媒回路を冷房サイクルに切り替えることで冷媒回路中のオイルを回収し、且つ室内ファンを停止させて冷風の発生を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−２３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
工場やビルなど大型の設備に設けられる空調システムは、複数の室内機と複数の室外機とを備えている。ここで、多数の部屋に対応するために複数の室内機が設けられており、空調負荷が増大している。圧縮機の大容量化によって空調負荷の増大に対応しようとするとコストアップの増大を招くので、複数の室外機が設けられている。このような空調システムにおいて、複数の室内機のそれぞれに対して複数の室外機を並列に接続することによって冷媒回路が構成されている。室内機は、設備内の各部屋に配置されるが、室外機は例えば設備の屋上に配置される。
【０００５】
複数の室外機を有する空調システムでは、運転時における空調負荷の大きさに応じて、各圧縮機の出力の大きさだけでなく、駆動させる圧縮機の数が変更される。また、該空調システムは、各室外機からの冷媒を合流させる幹管と、幹管から各室内機に冷媒を分配するための枝管とを有している。幹管は比較的大きな配管径を有している。ガス冷媒用の幹管では、駆動している圧縮機の数や各圧縮機の回転数の減少により、ガス冷媒の流速が低下しやすい。この結果、幹管内で冷媒の動圧が小さくなり、ガス冷媒用の幹管にオイルが滞留する。
【０００６】
特許文献１は、単独の室外機を有する空調システムを開示しているが、空調負荷としての室内機に対して複数の室外機が並列に接続される空調システムを開示していない。
【０００７】
そこで、本発明は、１以上の室内機のそれぞれに対して複数の室外機を並列に接続することによって構成される冷媒回路から、オイルを圧縮機に回収できる空調システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空調システムは、１以上の室内機と複数の室外機とを備えている空調システムであって、室内機は、室内熱交換器及び室内膨張弁を備える室内回路要素と、室内熱交換器に送風する室内ファンとを備えており、室外機は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、及び流路切換機構を備える室外回路要素と、室外熱交換器に送風する室外ファンとを備えており、空調システムは、１以上の室内回路要素のそれぞれに対して複数の室外回路要素を並列に接続することによって構成される冷媒回路と、各圧縮機、各室内膨張弁、各室外膨張弁、各流路切換機構、各室内ファン、及び各室外ファンを制御する制御装置とを備えており、制御装置は、各流路切換機構に各室外回路要素の流路を暖房流路又は冷房流路に切り換えさせることによって、冷媒回路に暖房運転又は冷房運転を実行させることができ、制御装置は、暖房運転の実行中に所定の開始条件が満たされると冷媒回路にオイル回収運転を実行させ、オイル回収運転の実行中に所定の終了条件が満たされると冷媒回路に暖房運転を再開させ、制御装置は、オイル回収運転において、（ａ）各流路切換機構に各室外回路要素の流路を冷房流路に切り換えさせ、（ｂ）各室内ファンを停止させ、及び（ｃ）各室内膨張弁の開度、各圧縮機の回転数、及び各室外ファンの回転数をそれぞれ所定値に制御し、これらの所定値は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている。
【０００９】
流路切換機構は、四方弁だけでなく、複数の開閉弁によって構成される弁群を含んでいる。オイル回収運転は、暖房運転が実行されているときに、定期的に暖房運転を中断して一定時間の間実行されても良い。この場合、開始条件は暖房運転が一定時間経過すると満たされ、終了条件はオイル回収運転が一定時間経過すると満たされる。
【００１０】
オイル回収運転により、各室内熱交換器から各圧縮機に向けて、湿り蒸気に近い過熱蒸気が流れる。このため、各室内熱交換器から各圧縮機に至るラインに滞留しているオイルが冷媒に溶け込み、このオイルが各圧縮機に回収される。また、各圧縮機が駆動されているので、冷媒回路から回収されたオイルが各圧縮機に均一に分配される。この結果、２つの圧縮機の間でオイル量の過不足が発生しない。
【００１１】
好ましくは、一部の室外機が停止された状態で暖房運転が実行されている場合、制御装置は、オイル回収運転において、停止中の室外機を含む全室外機を駆動させる。
【００１２】
このため、暖房運転における室外機の駆動状況に関係なく、冷媒回路から回収されたオイルが各室外機に均一に分配される。この結果、２つの室外機の間でオイル量の過不足が発生しない。
【００１３】
好ましくは、開始条件は、各室外機に存在しているオイルの量が所定量よりも低下している場合に満たされるように設定されており、終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合、又は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に満たされるように設定されている。
【００１４】
各圧縮機におけるオイル不足を防止するために、過剰なオイル回収運転を実行することが防止される。このため、空調システムは、暖房運転が中断される頻度を抑制しながら、オイルを回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、暖房運転における冷媒の流れを示す空調システムの構成図である。
【図２】図２は、冷房運転及びオイル回収運転における冷媒の流れを示す空調システムの構成図である。
【図３】図３は、オイル回収運転の制御フローを示すフロー図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、空調システム１の構成を説明する。図１は、暖房運転における冷媒の流れを示す空調システム１の構成図である。空調システム１は、３つの室内機２（１）、２（２）、及び（３）と、２つの室外機３（１）及び３（２）と、及び接続機構４を備えている。参照符号に含まれている添字（１）、（２）、（３）は、それぞれ、１台目、２台目、３台目に対応することを指している。１台目の室外機と２台目の室外機とを区別する必要がない場合、添字は省いている。
【００１７】
室内機２は、室内回路要素２０と、室内ファン２１とを備えている。室内回路要素２０は、室内熱交換器２２及び室内膨張弁２３を備えている。室内ファン２１は室内熱交換器２２に送風する。
【００１８】
室外機３は、室外回路要素３０と、室外ファン３１とを備えている。室外回路要素３０は、室外熱交換器３２、室外膨張弁３３、圧縮機３４、油分離器３５、四方弁３６、アキュームレータ３７、バイパス弁３８、受液器３９、ガス連絡弁４０、及び液連絡弁５０を備えている。室外ファン３１は室外熱交換器３２に送風する。
【００１９】
室外機３は、冷媒を通過させるラインとして、ガス管４１、４２、４３、４４、４５、４６、及び４７と、液管５１、５２、及び５３とを備えている。ガス冷媒はガス管４１、４２、４３、４４、４５、４６を通過する。液冷媒は液管５１、５２、及び５３を通過する。ガス管４１は圧縮機３４と油分離器３５とを接続している。ガス管４２は油分離器３５と四方弁３６とを接続している。ガス管４３は四方弁３６と室外熱交換器３２とを接続している。ガス管４４は四方弁３６とガス連絡弁４０とを接続している。ガス管４５は四方弁３６とアキュームレータ３７とを接続している。ガス管４６はアキュームレータ３７と圧縮機３４とを接続している。ガス管４７はガス管４２とガス管４５とをバイパス弁３８を介して接続している。液管５１は、液連絡弁５０と受液器３９とを接続している。液管５２は受液器３９と室外熱交換器３２とを室外膨張弁３３を介して接続している。
【００２０】
また、室外機３は、圧縮機３４を潤滑するためのオイルを通過させるオイル戻しライン４８を備えている。オイル戻しライン４８は油分離器３５と圧縮機３４とを接続している。
【００２１】
接続機構４は、３つの室内回路要素２０のそれぞれに対して２つの室外回路要素３０を、並列に接続することにより、冷媒回路５を構成している。
【００２２】
接続機構４は、ガス連絡主管６１、ガス連絡室外管６２、ガス連絡室内管６３、ガス連絡室内管６４、液連絡主管７１、液連絡室外管７２、液連絡室内管７３、及び液連絡室内管７４を備えている。ガス連絡主管６１及び液連絡主管７１は、１台目の室外機３（１）と１台目の室内機２（１）とを接続している。詳しくは、ガス連絡主管６１はガス連絡弁４０と室内熱交換器２２とを接続しており、液連絡主管７１は液連絡弁５０と室内熱交換器２２とを室内膨張弁２３を介して接続している。ガス連絡室外管６２は、２台目の室外機３（２）のガス連絡弁４０とガス連絡主管６１とを接続している。液連絡室外管７２は、２台目の室外機３（２）の液連絡弁５０と液連絡主管７１とを接続している。ガス連絡室内管６３は、２台目の室内機２（２）の室内熱交換器２２とガス連絡主管６１とを接続している。液連絡室内管７３は、２台目の室内機２（２）の室内熱交換器２２と液連絡主管７１とを室内膨張弁２３を介して接続している。ガス連絡室内管６４は、３台目の室内機２（２）の室内熱交換器２２とガス連絡主管６１とを接続している。液連絡室外管７４は、３台目の室内機２（３）の室内熱交換器２２と液連絡主管７１とを室内膨張弁２３を介して接続している。
【００２３】
空調システム１は、２つの制御装置６を備えている。本実施形態では、各室外機３が１つの制御装置６を備えている。２つの制御装置６は、互いに通信する機能を有しており、一体の制御装置として機能できる。制御装置６は、各四方弁３６に各室外回路要素３０の流路を暖房流路又は冷房流路に切り替えさせることによって、冷媒回路５に暖房運転又は冷房運転を実行させることができる。
【００２４】
図１を参照して、暖房運転を説明する。空調システム１のユーザーによって暖房運転の実行が指令されると、制御装置６は冷媒回路５に暖房運転を実行させる。暖房運転において、制御装置６は、各四方弁３６を制御することにより冷媒回路５の流路を暖房流路に切り替え、各室内膨張弁２３の開度を最大開度にし、各室外膨張弁３３の開度を暖房運転時の減圧開度にする。また、制御装置６は、ユーザーによって指定された暖房の目標温度に応じて、各圧縮機３４の回転数、各室内ファン２１の回転数、各室外ファン３１の回転数を制御する。
【００２５】
冷媒回路５の流路が暖房流路に切り替えられているとき、ガス管４２がガス管４４に接続され、且つガス管４３がガス管４５に接続される。このため、暖房運転において冷媒は、圧縮機３４、油分離器３５、四方弁３６、ガス連絡主管６１、室内熱交換器２２、室内膨張弁２３、液連絡主管７１、受液器３９、室外膨張弁３３、室外熱交換器３２、四方弁３６、及びアキュームレータ３７を順に通過し、圧縮機３４に戻る。ここで、２つの室外機３からの各冷媒はガス連絡主管６１において合流し、ガス連絡主管６１から３つの室内機２に分配される。また、３つの室内機２からの各冷媒は、液連絡主管７１において合流し、液連絡主管７１から２つの室外機３に分配される。
【００２６】
圧縮機３４は冷媒を高圧ガスの状態で送り出す。油分離器３５は、冷媒からオイルを分離する。分離されたオイルは、オイル戻しライン４８から圧縮機３４に戻される。冷媒は、圧縮機３４から室内熱交換器２２までの間、高圧ガスの状態にある。高圧ガスの冷媒は、室内熱交換器２２において凝縮し、高圧液の冷媒になる。冷媒は、室内熱交換器２２から室外膨張弁３３までの間、高圧液の状態にある。ここで、室内膨張弁２３の開度は最大開度に保たれているので、室内膨張弁２３は冷媒を膨張させる作用を発揮しない。受液器３９は、室内膨張弁２３と室外膨張弁３３との間に配置されており、高圧液の冷媒の一部を蓄える。高圧液の冷媒は、室外膨張弁３３において膨張し、低圧液の冷媒になる。冷媒は、室外膨張弁３３から室外熱交換器３２までの間、低圧液の状態にある。低圧液の冷媒は、室外熱交換器３２において蒸発し、低圧ガスの冷媒になる。冷媒は、室外熱交換器３２から圧縮機３４までの間、低圧ガスの状態にある。アキュームレータ３７は、四方弁と圧縮機３４との間に配置されており、低圧ガスの冷媒の一部を蓄える。
【００２７】
図２を参照して、冷房運転を説明する。図２は、冷房運転及びオイル回収運転における冷媒の流れを示す空調システム１の構成図である。空調システム１のユーザーによって冷房運転の実行が指令されると、制御装置６は冷媒回路５に冷房運転を実行させる。冷房運転において、制御装置６は、各四方弁３６を制御することにより冷媒回路５の流路を冷房流路に切り替え、各室内膨張弁２３の開度を冷房運転時の減圧開度にし、各室外膨張弁３３の開度を最大開度にする。また、制御装置６は、ユーザーによって指定された冷房の目標温度に応じて、各圧縮機３４の回転数、各室内ファン２１の回転数、各室外ファン３１の回転数を制御する。
【００２８】
冷媒回路５の流路が冷房流路に切り替えられているとき、ガス管４２がガス管４３に接続され、且つガス管４４がガス管４５に接続される。このため、冷房運転において冷媒は、圧縮機３４、油分離器３５、四方弁３６、室外熱交換器３２、室外膨張弁３３、受液器３９、液連絡主管７１、室内膨張弁２３、室内熱交換器２２、ガス連絡主管６１、四方弁３６、及びアキュームレータ３７を順に通過し、圧縮機３４に戻る。ここで、２つの室外機３からの各冷媒は液連絡主管７１において合流し、液連絡主管７１から３つの室内機２に分配される。また、３つの室内機２からの各冷媒は、ガス連絡主管６１において合流し、ガス連絡主管６１から２つの室外機３に分配される。
【００２９】
圧縮機３４は冷媒を高圧ガスの状態で送り出す。油分離器３５は、冷媒からオイルを分離する。冷媒は、圧縮機３４から室外熱交換器３２までの間、高圧ガスの状態にある。高圧ガスの冷媒は、室外熱交換器３２において凝縮し、高圧液の冷媒になる。冷媒は、室外熱交換器３２から室内膨張弁２３までの間、高圧液の状態にある。ここで、室外膨張弁３３の開度は最大開度に保たれているので、室外膨張弁３３は冷媒を膨張させる作用を発揮しない。受液器３９は、高圧液の冷媒の一部を蓄える。高圧液の冷媒は、室内膨張弁２３において膨張し、低圧液の冷媒になる。冷媒は、室内膨張弁２３から室内熱交換器２２までの間、低圧液の状態にある。低圧液の冷媒は、室内熱交換器２２において蒸発し、低圧ガスの冷媒になる。冷媒は、室内熱交換器２２から圧縮機３４までの間、低圧ガスの状態にある。アキュームレータ３７は、低圧ガスの冷媒の一部を蓄える。
【００３０】
図２、図３を参照して、オイル回収運転を説明する。制御装置６は、暖房運転及び冷房運転に加えて、オイル回収運転を冷媒回路５に実行させる。オイル回収運転は、冷媒回路５に滞留しているオイルを各圧縮機３４に回収する運転である。ここで、オイルが滞留しやすいラインは、ガス連絡主管６１である。ガス連絡主管６１は、各圧縮機３４と各室内熱交換器２２との間に配置されているラインであって、ガス冷媒が流れるラインである。特にガス連絡主管６１は、２つの圧縮機３４からの冷媒が合流するラインであり、比較的大きな配管径を有している。このため、ガス連絡主管６１では、駆動している圧縮機３４の数や各圧縮機３４の回転数の減少により、ガス冷媒の流速が低下しやすい。この結果、ガス連絡主管６１内で冷媒の動圧が小さくなり、ガス連絡主管６１にオイルが滞留しやすい。
【００３１】
図３は、オイル回収運転の制御フローを示すフロー図である。オイル回収運転は、暖房運転の実行中に所定の開始条件が満たされると実行され、オイル回収運転の実行中に所定の終了条件が満たされると終了し、暖房運転が再開される。このため、オイル回収運転の制御フローは、暖房運転の開始と共に開始される。
【００３２】
ステップＳ１−Ｓ４は、オイル回収運転の開始を準備する処理であり、ステップＳ１−Ｓ４の間、暖房運転が実行されている。ステップＳ５は暖房運転からオイル回収運転への切替え時における処理である。ステップＳ６−Ｓ７は、オイル回収運転の終了を準備する処理であり、ステップＳ６−Ｓ７の間、オイル回収運転が実行されている。ステップＳ８は、オイル回収運転から暖房運転への切替え時における処理である。
【００３３】
ステップＳ１において、制御装置６は、所定の開始条件が満たされているか否かを判断する。
【００３４】
開始条件は、各室外機３（１）、３（２）に存在しているオイルの量が所定量よりも低下している場合に、満たされるように設定されている。開始条件は、第１開始条件及び第２開始条件を含んでおり、第１開始条件及び第２開始条件の少なくとも一方が満たされる場合に開始条件が満たされる。
【００３５】
第１開始条件は、いずれか１つの圧縮機３４の連続駆動時間が所定駆動時間以上であることである。圧縮機３４の連続駆動時間が長くなるにつれて、冷媒回路５におけるオイルの滞留量が増大していると考えられる。このため、圧縮機３４の連続駆動時間に基づいて、第１開始条件が設定されている。制御装置６は、圧縮機３４の連続駆動時間を計測することによって、計測された連続駆動時間が所定駆動時間以上であることを検出できる。
【００３６】
第１開始条件は、式（１）に示されている。
圧縮機３４（１）の連続駆動時間≧所定駆動時間 ＯＲ 圧縮機３４（２）の連続駆動時間≧所定駆動時間・・・（１）
【００３７】
第２開始条件は、油分離器３５の所定位置からの戻しオイルの温度と油分離器３５の底部からの戻しオイルの温度との温度差が所定温度差よりも小さい場合に、満たされるように設定されている。
【００３８】
図１に示されるように、室外機３は、第１温度センサ１１及び第２温度センサ１２を備えている。第１温度センサ１１は油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９の温度を検出し、第２温度センサ１２は油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８の温度を検出する。ここで、油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８は、通常、油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９と比べてオイル量が多い。そのため、油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８の温度は、油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９の温度より低く、所定温度差が生じている。しかし、油分離器３５内のオイル量が少なくなると、両方のオイル戻しライン４８、４９中の冷媒割合が増加して温度差が小さくなる。この現象を利用して室外機３に存在しているオイル量を検知するのである。つまり、第２開始条件の室外機３に存在しているオイル量とは、室外機３の油分離器３５内のオイル量を意味している。油分離器３５内のオイル量が所定量以上あれば、オイル戻しによって圧縮機３４の必要オイル量を確保できるからである。
【００３９】
第２開始条件は、式（２）に示されている。
油分離器３５の所定位置からのオイル戻しライン４９の検出温度−油分離器３５の底部からのオイル戻しライン４８の検出温度≦所定温度差・・・（２）
【００４０】
ステップＳ１において開始条件が満たされている場合、処理がステップＳ２に移行し、さもなければ処理はステップＳ１に留まる。
【００４１】
ステップＳ２において、制御装置６は、２つの圧縮機３４に起動を指示する。暖房運転において２つの圧縮機３４が起動していない場合、つまり１つの圧縮機３４が停止している場合、制御装置６は、停止している圧縮機３４に起動を指示する。一方、暖房運転において２つの圧縮機３４が既に起動している場合、制御装置６は２つの圧縮機３４の駆動を継続させる。
【００４２】
処理はステップＳ２の次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３において、制御装置６は、２つの圧縮機３４が共に起動しているか否か、及び所定待機時間が経過したか否かを判断する。制御装置３４は、各圧縮機３４の回転数を検出することによって、各圧縮機３４の起動を確認できる。また、制御装置３４は、ステップＳ２において起動の指示が実行された時点からの経過時間を計測することによって、この経過時間が所定待機時間を超えたことを検出できる。
【００４３】
ステップＳ３において２つの圧縮機３４が共に起動している場合又は所定待機時間が経過している場合、処理がステップＳ４に移行し、さもなければ処理はステップＳ２に戻る。
【００４４】
ステップＳ４において、制御装置６は、四方弁３６を切り替えるための準備を冷媒回路５に指示する。この準備は、冷媒回路５の運転が、暖房運転、冷房運転、及びオイル回収運転の間で切り替えられる場合に行われる。四方弁３６には、ガス管４２、４３、４４、及び４５からそれぞれ圧力が加えられているが、これらの圧力の間に大きな圧力差がある場合、四方弁３６の切替えが抵抗を受ける。このため、四方弁３６の切替えを行うために、四方弁３６に掛かる圧力差を小さくする必要がある。これらの圧力差を小さくするために、制御装置６は、圧縮機３４の回転数の低下及びバイパス弁３８の開放を指示する。圧縮機３４の回転数の低下により、ガス管４７における冷媒の圧力が低下する。また、バイパス弁３８の開放により、ガス管４７からガス管４５に冷媒が逃れ、ガス管４７の圧力が低下する。この結果、ガス管４２、４３、４４、及び４５から四方弁３６に掛かる各圧力が低圧に保たれ、圧力差が小さくなる。
【００４５】
処理はステップＳ４の次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５において、制御装置６は、冷媒回路５にオイル回収運転を開始させる。オイル回収運転の開始において、制御装置６は、各四方弁３６に各室外回路要素３０の流路を冷房流路に切り替えさせ、各室内ファン２１を停止させる。また、制御装置は、各室内膨張弁２３の開度を所定減圧開度にし、各室外膨張弁３３の開度を最大開度にし、各圧縮機３４の回転数を所定圧縮機回転数にし、各室外ファン３１の回転数を所定ファン回転数にする。
【００４６】
上述したように、ガス連絡主管６１においてオイルの滞留が発生しやすい。このため、ガス連絡主管６１を通過する冷媒の流量を多くし、且つ冷媒の状態を湿り冷媒に近づけることが好ましい。各室外回路要素３０が冷房流路に切り替えられているとき、ガス連絡主管６１を流れる冷媒の状態を、室内膨張弁２３、室内ファン２１、及び室外ファン３２の制御により変更できる。そこで、まず、各室外回路要素３０の流路を冷房流路に切り替えることによって、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４にガス冷媒が流れるようにする。一方、暖房中の室内に冷風が吹き出されることは好ましくないため、各室内ファン２１は停止される。更に、所定減圧開度、所定圧縮機回転数、及び所定ファン回転数が、所定の室内温度及び室外温度の条件で、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている。なお、本実施形態では、所定減圧開度は冷房運転時の減圧開度と等しい開度に設定されている。
【００４７】
冷媒の状態が湿り蒸気に近い過熱蒸気に保たれているのは、次の理由による。冷媒の状態が液状態に近くなるにつれて、滞留しているオイルが冷媒に溶け込みやすくなる。一方、液状態の冷媒が各圧縮機３４に戻ると、各圧縮機３４に大きな負荷が掛かる。このため、オイルを回収するためには、湿り蒸気に近い過熱蒸気が好ましい。
【００４８】
オイル回収運転により、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向けて、湿り蒸気に近い過熱蒸気が流れる。このため、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に至るライン、特にガス連絡主管６１に滞留しているオイルが冷媒に溶け込み、このオイルが圧縮機３４に回収される。また、各室外機３が駆動されているので、冷媒回路５から回収されたオイルが各室外機３に均一に分配される。この結果、２つの室外機３（１）、３（２）の間でオイル量の過不足が発生しない。
【００４９】
ステップＳ５におけるオイル回収運転の開始後、処理はステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御装置６は、所定の終了条件が満たされているか否かを判断する。
【００５０】
終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合、又は各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に、満たされるように設定されている。このため、終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合に対応する第１終了条件と、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に対応する第２終了条件とを含んでいる。
【００５１】
第１終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定運転時間以上であることである。オイル回収運転は暖房運転を中断して実行されるため、長時間にわたってオイル回収運転が実行されることは好ましくない。このため、暖房運転の中断時間に基づいて、第１終了条件が設定されている。制御装置６はオイル回収運転の運転時間を計測し、計測された運転時間が所定運転時間を超えていることを検出できる。
【００５２】
第１終了条件は、式（３）に示されている。
オイル回収運転の運転時間≧所定運転時間・・・（３）
【００５３】
第２終了条件は、各室内熱交換器２２から各圧縮機３４に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に、満たされるように設定されている。上述したように、冷媒は湿り蒸気に近い過熱蒸気に保たれている。このため、室内及び室外の温度条件や各圧縮機３４の回転数などの運転条件などにより、冷媒が湿り蒸気になる可能性がある。上述したように、冷媒が湿り蒸気になることは各圧縮機３４に負荷を掛けるので、好ましくない。このため、第２終了条件が設定されている。冷媒が湿り蒸気であるか否かは、冷媒の過熱度に基づいて判断される。
【００５４】
図１に示されるように、室外機３は、圧力センサ１４及び第３温度センサ１３を備えている。圧力センサ１４及び第３温度センサ１３は、ガス管４５に沿って配置されている。圧力センサ１４は、ガス管４５内の圧力を検出する。第３温度センサ１３は、ガス管４５の温度を検出する。ガス管４５は冷媒によって加熱されるので、ガス管４５の温度はガス管４５を流れる冷媒の温度に概ね等しいと考えられる。制御装置６は、冷媒の圧力及び温度に基づいて、その冷媒の過熱度を特定できる。
【００５５】
第２終了条件は、式（４）に示されている。
冷媒の過熱度≦第１過熱度（第１温度条件） ＡＮＤ 第１温度条件が満たされた状態の継続時間≧第１継続時間
ＯＲ
冷媒の過熱度≦第２過熱度（第２温度条件） ＡＮＤ 第２温度条件が満たされた状態の継続時間≧第２継続時間・・・（４）
ここで、第１過熱度は第２過熱度よりも大きな値であり、第１継続時間は第２継続時間よりも長い時間である。
【００５６】
第２終了条件は、例えば、冷媒の過熱度が第２過熱度以上且つ第１過熱度以下である状態が第１継続時間以上継続すると、満たされる。あるいは、冷媒の過熱度が第２過熱度以下である状態が第２継続時間以上継続すると、第２終了条件は満たされる。
【００５７】
上述したように、冷媒の過熱度は、冷媒自体の温度検出ではなくガス管４５の温度検出に基づいて検出される。冷媒の温度低下時期に対してガス管４５の温度低下時期は遅れる。冷媒の温度の検出精度を向上させるために、第２終了条件は、上述した２段階の判定を含むように設定されている。
【００５８】
ステップＳ６において終了条件が満たされている場合、処理がステップＳ７に移行し、さもなければ処理はステップＳ５に戻る。
【００５９】
ステップＳ７において、制御装置６は、四方弁３６を切り替えるための準備を冷媒回路５に指示する。ステップＳ７はステップＳ４と同様の工程である。
【００６０】
処理はステップＳ７の次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８において、制御装置６は、冷媒回路５に暖房運転を開始させる。各四方弁３６に各室外回路要素３０の流路を暖房流路に切り替えさせ、各室内膨張弁２３の開度を最大開度にし、各室外膨張弁３３の開度を暖房運転時の減圧開度にする。また、制御装置６は、今回の暖房運転がオイル回収運転の直前の暖房運転と同様になるように、各圧縮機３４の回転数、各室内ファン２１の回転数、各室外ファン３１の回転数を制御する。
【００６１】
上述したように、一部の室外機３の駆動が停止された状態で暖房運転が実行されている場合、制御装置６は、オイル回収運転において、停止中の室外機３を含む全室外機３を駆動させる。オイル回収運転の実行によって暖房運転の運転条件は変更されないので、オイル回収運転の終了後に暖房運転が再開されるとき、一部の室外機３の駆動が再び停止される。
【符号の説明】
【００６２】
１ 空調システム
２ 室内機
３ 室外機
５ 冷媒回路
６ 制御装置
２０ 室内回路要素
２１ 室内ファン
２２ 室内熱交換器
２３ 室内膨張弁
３０ 室外回路要素
３１ 室外ファン
３２ 室外熱交換器
３３ 室外膨張弁
３４ 圧縮機
３６ 四方弁（流路切換機構）
４４ ガス管
４５ ガス管
６１ ガス連絡主管
６２ ガス連絡室外管
６３ ガス連絡室内管
６４ ガス連絡室内管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の室内機と複数の室外機とを備えている空調システムであって、
室内機は、室内熱交換器及び室内膨張弁を備える室内回路要素と、室内熱交換器に送風する室内ファンとを備えており、
室外機は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、及び流路切換機構を備える室外回路要素と、室外熱交換器に送風する室外ファンとを備えており、
空調システムは、
１以上の室内回路要素のそれぞれに対して複数の室外回路要素を並列に接続することによって構成される冷媒回路と、
各圧縮機、各室内膨張弁、各室外膨張弁、各流路切換機構、各室内ファン、及び各室外ファンを制御する制御装置とを備えており、
制御装置は、各流路切換機構に各室外回路要素の流路を暖房流路又は冷房流路に切り換えさせることによって、冷媒回路に暖房運転又は冷房運転を実行させることができ、
制御装置は、暖房運転の実行中に所定の開始条件が満たされると冷媒回路にオイル回収運転を実行させ、オイル回収運転の実行中に所定の終了条件が満たされると冷媒回路に暖房運転を再開させ、
制御装置は、オイル回収運転において、
（ａ）各流路切換機構に各室外回路要素の流路を冷房流路に切り換えさせ、
（ｂ）各室内ファンを停止させ、及び
（ｃ）各室内膨張弁の開度、各圧縮機の回転数、及び各室外ファンの回転数をそれぞれ所定値に制御し、これらの所定値は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている、空調システム。
【請求項２】
一部の室外機の駆動が停止された状態で暖房運転が実行されている場合、制御装置は、オイル回収運転において、停止中の室外機を含む全室外機を駆動させる、請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
開始条件は、各室外機に存在しているオイルの量が所定量よりも低下している場合に満たされるように設定されており、
終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合、又は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に満たされるように設定されている、請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項１】
１以上の室内機と複数の室外機とを備えている空調システムであって、
室内機は、室内熱交換器及び室内膨張弁を備える室内回路要素と、室内熱交換器に送風する室内ファンとを備えており、
室外機は、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、及び流路切換機構を備える室外回路要素と、室外熱交換器に送風する室外ファンとを備えており、
空調システムは、
１以上の室内回路要素のそれぞれに対して複数の室外回路要素を並列に接続することによって構成される冷媒回路と、
各圧縮機、各室内膨張弁、各室外膨張弁、各流路切換機構、各室内ファン、及び各室外ファンを制御する制御装置とを備えており、
制御装置は、各流路切換機構に各室外回路要素の流路を暖房流路又は冷房流路に切り換えさせることによって、冷媒回路に暖房運転又は冷房運転を実行させることができ、
制御装置は、暖房運転の実行中に所定の開始条件が満たされると冷媒回路にオイル回収運転を実行させ、オイル回収運転の実行中に所定の終了条件が満たされると冷媒回路に暖房運転を再開させ、
制御装置は、オイル回収運転において、
（ａ）各流路切換機構に各室外回路要素の流路を冷房流路に切り換えさせ、
（ｂ）各室内ファンを停止させ、及び
（ｃ）各室内膨張弁の開度、各圧縮機の回転数、及び各室外ファンの回転数をそれぞれ所定値に制御し、これらの所定値は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒を湿り蒸気に近い過熱蒸気に保つように設定されている、空調システム。
【請求項２】
一部の室外機の駆動が停止された状態で暖房運転が実行されている場合、制御装置は、オイル回収運転において、停止中の室外機を含む全室外機を駆動させる、請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
開始条件は、各室外機に存在しているオイルの量が所定量よりも低下している場合に満たされるように設定されており、
終了条件は、オイル回収運転の運転時間が所定時間を超える場合、又は各室内熱交換器から各圧縮機に向かう冷媒が湿り蒸気になっている場合に満たされるように設定されている、請求項１又は２に記載の空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４４５１２（Ｐ２０１３−４４５１２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４９４２（Ｐ２０１１−１８４９４２）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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