JP2006183878A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷媒の温度上昇を抑制し、不具合なく室内ユニットの容量制御が確実に行える空気調和装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 冷媒を圧縮する圧縮機１７を有する冷媒回路７で接続された少なくとも１台の室外ユニット５および複数の室内ユニット３で構成され、室外ユニット５の冷媒回路７には、冷房運転時または暖房運転時に冷媒の熱を放出するエバポレータとして機能し、冷媒を圧縮機１７の吸入側の冷媒回路７へ戻す室外熱交換器２３または過冷却コイル２９が備えられたＧＨＰ１において、圧縮機１７の吐出側の冷媒回路７と室外熱交換器２３または過冷却コイル２９の上流側の冷媒回路７とを接続するバイパス回路２４と、バイパス回路２４に設置された流量調節可能なバイパス弁３０と、が備えられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置に関するものである。

従来、冷媒を圧縮する圧縮機を有する冷媒回路で接続された１台の室外ユニットおよび多数の室内ユニットで構成された空気調和装置は広く用いられている。この空気調和装置では、使用される室内ユニットの使用条件が大きく変動するため、室内ユニット側で必要とされる冷媒量も大きく変動する。室内ユニット側で必要とする冷媒量が少なくなった場合、圧縮機の回転数を最低としても多すぎる冷媒を供給する、すなわち、圧縮機の調整では対応できない場合があった。
これを解消するものとして、例えば特許文献１に示されるように、圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するバイパス回路を設け、圧縮機から吐出される余分な冷媒を室内ユニットに送らず吸入側に直接戻すようにして、室内ユニットへ循環される冷媒の容量調整を行うものがある。

特開平３−２８６９７２号公報（第１図参照）

しかしながら、特許文献１に示されるものは、吐出側の高温高圧の冷媒が吸入側に直接戻されるので、この量が増加すると圧縮機に吸入される冷媒の温度が高くなる。吸入される冷媒温度が高くなると吐出される冷媒の温度が高くなり、これが繰り返されることによって冷媒は高温となる。このように、冷媒が高温となると、オイルが劣化したり、圧縮機の運転条件が厳しくなったりするという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、冷媒の温度上昇を抑制し、不具合なく室内ユニットの容量制御が確実に行える空気調和装置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を有する冷媒回路で接続された少なくとも１台の室外ユニットおよび複数の室内ユニットで構成され、前記室外ユニットの冷媒回路には、冷房運転時または暖房運転時に冷媒の熱を放出するエバポレータとして機能し、前記冷媒を前記圧縮機の吸入側の冷媒回路へ戻す熱交換器が備えられた空気調和装置において、前記圧縮機の吐出側の冷媒回路と前記各熱交換器の上流側の冷媒回路とを接続するバイパス回路と、該バイパス回路に設置された流量調節可能なバイパス弁と、が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、暖房運転時または冷房運転時に、室内ユニットの稼動数の減少等、室内側で要求される冷暖能力が低下すると、バイパス弁が開放され、圧縮機からの吐出冷媒の一部がバイパス回路に流され、熱交換器を通って直接圧縮機の吸入側に戻されるので、バイパス弁の開度を調節して室内ユニット側に送られる冷媒量を必要な量に抑え、容量制御を行うことができる。
この場合、バイパス回路に送られる冷媒は、冷媒回路を通り熱交換器に入る低温低圧の冷媒によって冷却されて圧縮機の吸入側に戻されるので、バイパス回路に送られる冷媒が増加しても圧縮機に吸入される冷媒の温度が著しく、例えばオイル劣化促進温度まで、高くなるのを抑制することができる。
また、圧縮機は温度が高くなり潤滑性能が低下したオイルを使って運転されることがなくなるので、耐久性を向上させることができる。

また、本発明にかかる空気調和装置では、前記バイパス回路の前記熱交換器側への合流部は、前記熱交換器へ供給する冷媒を気液二相状態とする絞り部の下流側に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、絞り部の絞りを調節することによって、バイパス回路で送られる冷媒の冷却量を調節することができる。この場合、バイパス回路で送られる冷媒は、絞り部の下流側に供給されるので、絞り部に到る別途の冷媒は制御可能な液状を維持することができる。

また、本発明にかかる空気調和装置は、前記圧縮機の吐出側の圧力または吸入側の圧力によって前記バイパス弁の開度を調節する制御部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機の吐出側の圧力または吸入側の圧力に基づいてバイパス回路を流れる冷媒流量を調節できるので、圧縮機に吸入される冷媒の温度を確実に所要の範囲に抑えることができる。

また、本発明にかかる空気調和装置では、前記バイパス回路は、前記バイパス弁の下流側の分岐点において、暖房運転時の前記熱交換器の上流側へ向かう開閉可能な暖房バイパス回路と、冷房運転時の前記熱交換器の上流側へ向かう開閉可能な冷房バイパス回路とに分岐されていることを特徴とする。

本発明によれば、暖房運転中は冷房バイパス回路を閉じ、室内ユニットの稼動数の減少等、室内側で要求される暖房能力が低下すると、バイパス弁が開放される。これにより圧縮機からの吐出冷媒の一部が暖房バイパス回路を通り、暖房運転時の熱交換器の上流側へ供給され、この熱交換器へ供給される低温低圧の冷媒によって冷却され、圧縮機の吸入側へ戻される。
また、冷房運転中は暖房バイパス回路が閉じられ、バイパス回路に流入した吐出冷媒は冷房バイパス回路を通り、冷房運転時の熱交換器で冷却され圧縮機へ戻されることになる。
このように、バイパス回路に送られる冷媒は、熱交換器に供給される低温低圧の冷媒によって冷却されて圧縮機へ戻されるので、その流量が増加しても圧縮機に吸入される冷媒の温度が著しく、例えばオイル劣化温度まで、高くなるのを抑制することができる。
また、圧縮機は温度が高くなり潤滑性能が低下したオイルを使って運転されることがなくなるので、耐久性を向上させることができる。
さらに、バイパス回路は、分岐点まで冷房および暖房に共通して活用され、かつ流量調節も共通しているので、その分回路構成および制御を簡略化でき、安価とすることができる。

本発明の空気調和装置によれば、余分な吐出冷媒は運転時エバポレータとして機能する熱交換器に送られ、冷却されて吸入側に戻されるようにしたので、冷媒の温度上昇が抑制され、不具合なく室内ユニットの容量制御を行うことができる。

以下、本発明の第一実施形態にかかるガスヒートポンプ式空気調和装置（以下「ＧＨＰ」という。）について、図１および図２を用いて説明する。
図１および図２は、本実施形態にかかるＧＨＰ１の全体概略構成を示す回路図である。
ＧＨＰ（空気調和装置）１は、図１に示すように、室内に配置される複数の室内ユニット３と、室外に配置される室外ユニット５と、室内ユニット３および室外ユニット５との間で冷媒を循環させる冷媒回路７とから概略構成されている。

各室内ユニット３には、室内熱交換器９と、冷房運転時に高圧の冷媒を減圧・膨張させる室内側電子膨張弁１１と、室内側電子膨張弁１１の前後に配置された異物を除去するストレーナ１３と、冷媒の温度を検出する温度センサ１５が設けられている。
室内熱交換器９は、冷房運転時には室内の空気から熱を奪い、低温低圧の液冷媒を蒸発させるエバポレータとして機能し、暖房運転時には室内気に熱を放出し、高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサとして機能するものである。

室外ユニット５は、その内部において二つの大きな構成部分に分割される。第１の構成部分は、後述する圧縮機や室外熱交換器などの機器を中心として室内ユニット３とともに冷媒回路を構成する部分であり、以後「冷媒回路部１３」と呼ぶ。また、第２の構成部分は圧縮機駆動用のガスエンジンを中心として、これに付随する機器を備えた部分であり、以後「ガスエンジン部１４」と呼ぶ。

冷媒回路部１３には、圧縮機１７と、オイルセパレータ１９と、四方弁２１と、室外熱交換器（熱交換器）２３と、室外側膨張弁（絞り部）２５と、レシーバ２７、過冷却コイル（熱交換器）２９と、水熱交換器３１と、逆止弁３３と、操作弁３５と、ストレーナ１３とが備えられており、それぞれが冷媒回路７により接続されている。
また、室外ユニット５には、温度センサや圧力センサなどの出力に基づき、少なくとも室内側電子膨張弁１１、室外側膨張弁２５を含む各弁類を制御する制御部３７が配置されている。

圧縮機１７は、後述するガスエンジン５３により駆動され、室内熱交換器９または室外熱交換器２３のいずれかから吸入される低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。
圧縮機１７の吐出側には、吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３９と圧力を検出する吐出圧力センサ４１とが配置され、吸入側には、吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ４３と圧力を検出する吸入圧力センサ４５とが配置されている。
なお、本実施形態においては、２台の圧縮機１７を用いる実施形態に適用して説明している。

オイルセパレータ１９は、圧縮機１７と四方弁２１との間に配置され、圧縮機１７から吐出された冷媒中に含まれる圧縮機１７のオイルを遠心分離して、圧縮機１７に戻すために設けられている。具体的には、各圧縮機１７から吐出された冷媒が導入される２本の略円筒形状のオイル分離部と、その下方に配置された略円筒形状のオイル貯留部とから構成されている。
オイル貯留部の横断面積は、オイル分離部の横断面積に比べて数倍の大きさとされている。これは、オイルの貯留空間を確保するためであり、こうすることによって、オイル分離部の高さを確保してオイル分離能力を維持させつつオイルセパレータ１９全体の高さを減少させている。
オイル貯留部には、分離されたオイルの温度を制御するヒータ４７が配置されている。また、オイルセパレータ１９のオイル貯留部と圧縮機１７との間には、分離されたオイルを圧縮機１７に供給する供給回路が配置されている。

四方弁２１は、オイルセパレータ１９の下流側に配置された冷媒の流れを切り替える切り替え弁であり、冷媒が流入・流出する４つのポートＤ，Ｃ，Ｓ，Ｅが設けられている。
ポートＤは圧縮機１７の吐出側と接続され、ポートＣは室外熱交換器２３と、ポートＳは圧縮機１７の吸入側と、ポートＥは室内熱交換器９と接続されている。

室外熱交換器２３は、冷房運転時に外気に熱を放出して高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサとして機能し、暖房運転時に外気から熱を奪い低温低圧の冷媒を蒸発させるエバポレータとして機能する。
また、室外熱交換器２３には、冷媒の温度を検出する温度センサ１５とが配置されている。
なお、本実施形態においては、２台の室外熱交換器２３を用いる実施形態に適用して説明している。

レシーバ２７は、室外熱交換器２３（冷房運転時）または室内熱交換器９（暖房運転時）から流出した液冷媒に含まれるガス冷媒をトラップし、液冷媒のみを室内熱交換器９（冷房運転時）または室外熱交換器２３（暖房運転時）に供給するものである。
室外熱交換器２３とレシーバ２７との間には室外側膨張弁２５と逆止弁３３とが並列に配置され、室外側膨張弁２５および逆止弁３３の上流側、下流側にストレーナ１３が配置されている。逆止弁３３は、室外熱交換器２３からレシーバ２７に向けて冷媒を流すように配置されている。

過冷却コイル２９は、レシーバ２７と室内ユニット３とを接続する冷媒回路７に配置されている。過冷却コイル２９には、レシーバ２７と過冷却コイル２９との間を流れる冷媒の一部を過冷却コイル２９に導く冷媒配管２０が設けられ、この冷媒配管２０にはストレーナ１３および冷媒の圧力を減圧・膨張させる過冷却用膨張弁（絞り部）４９が配置されている。
冷媒配管２０を通る一部の冷媒は、過冷却用膨張弁４９で気液二相の低温とされ、過冷却コイル２９に導入され、冷媒回路７を通る冷媒によって暖められガス冷媒とされる。すなわち、過冷却コイル２９は、エバポレータとして機能するものである。過冷却コイル２９を通過した一部の冷媒は、冷媒配管２０を通って四方弁２１と圧縮機１７の吸入側とを接続する冷媒回路７に導かれる。

過冷却コイル２９は、冷房運転時に、室内ユニット３に必要な温度に過冷却された冷媒を送るために設けられている。すなわち、過冷却用膨張弁４９により形成された低温の冷媒により室内ユニット３に送られる冷媒をより冷却して（過冷却度を高めて）いる。そのため、室内ユニット３の配置位置が室外ユニット５から離れ、室内ユニット３に流入する冷媒の温度が室外ユニットから流出したときより高くなる場合でも、その温度上昇分を補い、確実に液冷媒を室内ユニット３へ供給することができる。これは、質量流量を減少させ圧力損失を減少させ、かつ室内ユニットにおける冷媒の分配を容易とするためである。

水熱交換器３１は、室外熱交換器２３とレシーバ２７とを接続する冷媒回路から分岐して四方弁２１と圧縮機１７の吸入側とを接続する冷媒回路７に合流する冷媒配管に配置され、冷媒の流入側にはストレーナ１３および冷媒の圧力を減圧・膨張させる水熱交換器用膨張弁５１が配置されている。
また、水熱交換器３１には、後述するガスエンジン５３のエンジン冷却水が循環するように配置されている。
水熱交換器３１は、後述するエンジン冷却水の熱を冷媒に回収させるために設けられている。すなわち、暖房運転時において、冷媒は室外熱交換器２３における熱交換のみに頼るのではなく、ガスエンジン５３のエンジン冷却水からも排熱を回収することとなり、暖房運転の効率をより高めることができる。

室外ユニット５の冷媒回路７には、四方弁２１の上流側（吐出側）の分岐点Ｘから分岐するバイパス回路２４が設けられている。バイパス回路の他端は、暖房バイパス回路２６と冷房バイパス回路２８とに分岐されている。
暖房バイパス回路２６の他端は、室外熱交換器２３と室外側膨張弁２５との間の合流点Ｙに接続されている。暖房運転時、合流点Ｙは、室外熱交換器２３の上流側に、室外側膨張弁２５の下流側に位置することとなる。
そして、冷房バイパス回路２８の他端は、冷媒配管２０における過冷却コイル２９と過冷却用膨張弁４９との間の合流点Ｚに接続されている。冷房運転時、合流点Ｚは、過冷却コイル２９の上流側に、過冷却用膨張弁４９の下流側に位置することとなる。

バイパス回路２４の上流部分には、ストレーナ１３と開度調節可能なバイパス弁３０とが設置されている。また、暖房バイパス回路２６の上流側には、回路を開閉する暖房バイパス開閉弁３２が設置されている。冷房バイパス回路２８の上流側には、回路を開閉する冷房バイパス開閉弁３４が設置されている。

一方、ガスエンジン部１４には、ガスエンジン５３を中心として、冷却水系５５および燃料吸入系５７のほか、排気ガス系やエンジンオイル系（いずれも図示せず）が備えられている。
ガスエンジン５３は、冷媒回路７内に設置されている圧縮機１７をクラッチ２２の断接によって接続されるシャフトまたはベルトなどを介して駆動している。

冷却水系５５は、水ポンプ５９、リザーバタンク６１、ラジエータ６３等を備え、これらを配管にて接続して構成される回路（図中の破線で表示）を循環するエンジン冷却水（冷却媒体）によって、ガスエンジン５３を冷却する系である。
水ポンプ５９は、ガスエンジン５３の冷却水を循環させるために配置され、リザーバタンク６１は、この回路を循環する冷却水の余剰分を一時貯蔵するため、あるいは、回路を循環する冷却水が不足する場合に冷却水を供給するために配置されている。ラジエータ６３は、室外熱交換器２３の近傍に配置され、エンジン冷却水がガスエンジン５３から奪った排熱を放出するために配置されている。

また、冷却水系５５には、上述した構成のほかに、排気ガス熱交換器６５が設けられている。排気ガス熱交換器６５は、ガスエンジン５３から排出される排気ガスの熱を、エンジン冷却水に回収するためのものである。また、冷却水系５５には、前述した水熱交換器３１が配置され、冷媒回路部および冷却水系５５の両系にまたがるように配置されている。
そのため、暖房運転時には、エンジン冷却水はガスエンジン５３から熱を奪うだけではなく、排気ガスからも熱を回収し、かつ、その回収した熱を、水熱交換器３１を介して冷媒に与える構成になっている。
なお、冷却水系５５におけるエンジン冷却水の流量制御は、２つの流量制御弁６７，６８によりおこなわれている。

燃料吸入系５７は、ガスエンジン５３に液化天然ガス（ＬＮＧ）などの都市ガス、または液化プロパンガス（ＬＰＧ）をガス燃料として供給するための系であり、ガス燃料の供給量を調節する燃料ガス弁６９が備えられている。燃料吸入系５７からガスエンジン５３に供給された燃料ガスは、ガスエンジン５３の吸気孔（図示せず）から吸入された空気と混合された後、ガスエンジン５３の燃焼室に供給されている。

次に、上記構成からなるＧＨＰ１について、室内を冷暖房するそれぞれの運転時の作用について説明する。
最初に、図１に基づいて暖房運転時について説明する。なお、各弁類の開閉状態は黒塗りで図示した弁類が閉であり、冷媒およびエンジン冷却水の流れ方向が矢印で示されている。

暖房運転が選択されると、制御部３７によって冷媒回路部の四方弁２１が切り替えられて、ポートＤ／Ｅ間およびポートＣ／Ｓ間が連通され、圧縮機１７の吐出側と室内熱交換器９とが接続される。また、バイパス弁３０、室外側膨張弁２５および水熱交換器用膨張弁５１が制御部３７により制御され、室内側電子膨張弁１１および暖房バイパス開閉弁３２が全開にされるとともに、冷房バイパス開閉弁３４および過冷却用膨張弁４９が全閉にされる。

まず、圧縮機１７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１９に流入して、ガス冷媒中に含まれるオイルが分離される。
オイルが分離されたガス冷媒は、四方弁２１を通って室内熱交換器９に流入する。ガス冷媒は室内熱交換器９において室内気に熱を放出して凝縮・液化される。室内気はガス冷媒から熱を吸収して暖められる。
液化した冷媒は、室内側電子膨張弁１１、過冷却コイル２９を通過してレシーバ２７に流入する。レシーバ２７において冷媒は気液分離され、液冷媒のみがレシーバ２７から流出する。
レシーバ２７から流出した液冷媒の一部は、室外側膨張弁２５を通って室外熱交換器２３に流入する。残りの冷媒は、水熱交換器用膨張弁５１を通って水熱交換器３１に流入する。

室外熱交換器２３に流入する冷媒は、室外側膨張弁２５を通過する過程で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。室外熱交換器２３において、低温低圧の気液二相冷媒は外気などから熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

水熱交換器３１に流入する冷媒は、水熱交換器用膨張弁５１を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒となる。水熱交換器３１では、低温低圧の液冷媒がエンジン冷却水から熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

室外熱交換器２３において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＣからポートＳを経て圧縮機１７の吸入口に流入する。また、水熱交換器３１において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＳと圧縮機１７の吸入口との間の冷媒回路７に流入する。
圧縮機１７に吸入されたガス冷媒は、圧縮機１７により圧縮され高温高圧のガス冷媒となり、再びオイルセパレータ１９に向けて吐出される。
以降、同様の過程が繰り返され、暖房運転が継続して行われる。

次に、暖房運転時において、室内ユニットの使用状況に応じた容量制御の方法について説明する。
制御部３７では、複数の室内ユニット３における冷媒の要求量と圧縮機１７の供給量とを比較し、要求量が圧縮機１７の供給能力範囲にある場合には、圧縮機１７の使用台数および回転数を調整して供給量を要求量の変動に応じて調節する。
そして、室内ユニット３側の要求量が圧縮機の最低供給量よりも低下した場合には、制御部３７はバイパス弁３０を開き、吐出側の余分な冷媒をバイパス回路２４および暖房バイパス回路２６を通り室外熱交換器２３の上流側に位置する合流点Ｙに供給し始める。

この状態で、さらに室内ユニット３側の要求量が低下すると、圧縮機１７の吐出圧力が高くなるので、これを吐出圧力センサ４１で検出し、制御部３７はバイパス弁３０の開度を開き、バイパス回路２４を流れる冷媒量を増加させるように調節する。
一方、室内ユニット３側の要求量多くなると、圧縮機１７の吐出圧力が低くなるので、これを吐出圧力センサ４１で検出し、制御部３７はバイパス弁３０の開度を下げ、バイパス回路３０を流れる冷媒量を減少させるように調節される。
そして、吐出圧力センサ４１の検出値が所定値まで低下すると、制御部３７はバイパス弁３０を閉じる。
このようにして、暖房時の容量制御が行われる。

この場合、バイパス回路２４および暖房バイパス回路２６によって合流点Ｙに送られるバイパス冷媒は、室外側膨張弁２５によって絞られた低温の気液二相冷媒と混合され冷却されて圧縮機１７の吸入側に戻されるので、バイパス冷媒が増加したとしても圧縮機１７に吸入される冷媒の温度が高くなることはない。
このように、多量の余分な冷媒をバイパス回路２４等に流しても、途中で冷却されて圧縮機１７に吸入されるので、冷媒の温度はオイルの劣化が少ない温度範囲で運転することができる。
また、圧縮機は、オイルの劣化の無い、かつ、温度・圧力が想定された範囲内で運転されるので、耐久性を向上させることができる。

なお、バイパス冷媒が著しく増加した場合等により、圧縮機１７の吸入側の温度が上がるような場合には、室外側膨張弁２５を開いて液冷媒の供給量を増やして、その潜熱によって冷媒の温度を下げるようにすることができる。
これは、制御部３７が、圧縮機１７の吸入側の温度を検出し、その検出値に応じて室外側膨張弁２５の開度を調節することで行われる。

続いて、図２に基づいて、冷房運転時における冷媒およびエンジン冷却水の流れを説明する。
冷房運転が選択されると、四方弁２１のポートＤ／Ｃ間およびポートＥ／Ｓ間が連通され、圧縮機１７の吐出側と室外熱交換器２３とが接続される。
また、バイパス弁３０、室内側電子膨張弁１１および過冷却用膨張弁４９が制御部３７により制御され、暖房バイパス弁３２、室外側膨張弁２５および水熱交換器用膨張弁５１が全閉にされる。

まず、圧縮機１７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１９により潤滑油が分離され、四方弁２１を通過して室外熱交換器２３に流入する。
室外熱交換器２３において、ガス冷媒は熱を放出して凝縮・液化して液冷媒となる。
室外熱交換器２３から流出した液冷媒は、逆止弁３３を通過してレシーバ２７に流入し、気液分離されて液冷媒のみがレシーバ２７から流出する。
レシーバ２７から流出した液冷媒の一部は、過冷却コイル２９および室内側電子膨張弁１１を通って、室内熱交換器９に流入する。残りの冷媒は、過冷却用膨張弁４９を通って過冷却コイル２９に流入する。

室内熱交換器９に流入する冷媒は、過冷却コイル２９を通過する過程で、後述する過冷却用膨張弁４９と通過した低温低圧の液冷媒に熱を奪われる。その後、室内側電子膨張弁１１を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒となる。室内熱交換器９において、低温低圧の液冷媒は、室内気から熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

過冷却コイル２９に流入する冷媒は、過冷却用膨張弁４９を通過する過程で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この冷媒は、過冷却コイル２９において上述した室内熱交換器９に流入する液冷媒から熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

室内熱交換器９において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＥからポートＳを経て圧縮機１７の吸入口に流入する。また、過冷却コイル２９において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＳと圧縮機１７の吸入口との間に流入する。

次に、冷房運転時において、室内ユニットの使用状況に応じた容量制御の方法について説明する。
制御部３７では、複数の室内ユニット３における冷媒の要求量と圧縮機１７の供給量とを比較し、要求量が圧縮機１７の供給能力範囲にある場合には、圧縮機１７の使用台数および回転数を調整して供給量を要求量の変動に応じて調節する。
そして、室内ユニット３側の要求量が圧縮機の最低供給量よりも低下した場合には、制御部３７はバイパス弁３０を開き、吐出側の余分な冷媒をバイパス回路２４および冷房バイパス回路２８を通り過冷却コイル２９の上流側に位置する合流点Ｚに供給し始める。

この状態で、さらに室内ユニット３側の冷媒要求量が低下すると、圧縮機１７の吸入圧力が低くなるので、これを吸入圧力センサ４５で検出し、制御部３７はバイパス弁３０の開度を開き、バイパス回路２４を流れる冷媒量を増加させるように調節する。
一方、室内ユニット３側の要求量多くなると、圧縮機１７の吸入圧力が高くなるので、これを吐出圧力センサ４１で検出し、制御部３７はバイパス弁３０の開度を下げ、バイパス回路３０を流れる冷媒量を減少させるように調節される。
そして、吸入圧力センサ４５の検出値が所定値まで上がると、制御部３７はバイパス弁３０を閉じる。
このようにして、冷房時の容量制御が行われる。

この場合、バイパス回路２４および冷房バイパス回路２８によって合流点Ｚに送られるバイパス冷媒は、過冷却用膨張弁４９によって絞られた低温の気液二相冷媒と混合され冷却されて圧縮機１７の吸入側に戻されるので、バイパス冷媒が増加したとしても圧縮機１７に吸入される冷媒の温度が高くなることはない。
このように、多量の余分な冷媒をバイパス回路２４等に流しても、途中で冷却されて圧縮機１７に吸入されるので、冷媒の温度はオイルの劣化が少ない温度範囲で運転することができる。
また、圧縮機は、オイルの劣化の無い、かつ、温度・圧力が想定された範囲内で運転されるので、耐久性を向上させることができる。

なお、バイパス冷媒が著しく増加した場合等により、圧縮機１７の吸入側の温度が上がるような場合には、室外側膨張弁２５を開いて液冷媒の供給量を増やして、その潜熱によって冷媒の温度を下げるようにすることができる。
これは、制御部３７が、圧縮機１７の吸入側の温度を検出し、その検出値に応じて過冷却用膨張弁４９の開度を調節することで行われる。

以上説明した本実施形態では、バイパス回路２４およびバイパス弁は冷房および暖房に共通して活用され、かつ流量調節も共通しているので、その分回路構成および制御を簡略化でき、安価とすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図３に示されるように、本実施形態の構成に加えて、圧縮機１７の吐出側と吸入側とを接続する第二バイパス回路７１を設けるようにしてもよい。
第二バイパス回路７１には、上流側からストレーナ１３と、第二バイパス弁７５と、インタクーラ７３とが設けられている。インタクーラ７３は、通過する冷媒がファンにより供給される外気によって冷却されるタイプのものである。

この場合の容量制御は、余分な冷媒は、まず第二バイパス回路７１に流入させることで行われる。流入された冷媒はインタクーラ７３によって冷却され、圧縮機１７の吸入側の温度が上昇しないように冷却量が制御される。
そして、冷媒の量、外気温度等の条件によってインタクーラ７３で十分に冷却できない場合に、バイパス弁３０を開いて冷媒をバイパス回路２４に導入し、本実施形態と同様に制御して冷媒を冷却して圧縮機１７の吸入側へ戻し、同部の温度が上昇しないようにするものである。
図３に示されるものは、制御の簡単なインタクーラ７３を用いた第二バイパス回路を主としているので、全体の制御を簡素化することができる。

また、図４に示されるように、本実施形態のバイパス回路２４におけるバイパス弁３０の下流側に、インタクーラ７３を介装するようにしてもよい。
この場合、インタクーラ７３は定常的には投入されず、前述の本実施形態と同様な容量制御が行なわれる。
そして、室外側膨張弁２５または過冷却用膨張弁４９からの通常の液冷媒量では、温度上昇を所定の範囲に抑えることができない事態となった場合、インタクーラ７３を投入してバイパス回路２４を通る冷媒を冷却する。
このようにすると、室外側膨張弁２５または過冷却用膨張弁４９の絞りを調節するような量的なバランスを考慮した制御が不要であるので、調節を容易に行うことができる。

さらに、例えば、容量の変動幅が小さく、それに対してインタクーラ７３に十分な容量があれば、図５に示されるように、第二バイパス回路７１のみとしてもよい。

本発明の一実施形態にかかるＧＨＰの全体構成および暖房運転時の冷媒流れを示す回路図である。 図１のＧＨＰにおける冷房運転時の冷媒流れを示す回路図である。 本実施形態にかかるＧＨＰの別の実施形態の全体構成を示す回路図である。 本実施形態にかかるＧＨＰのまた別の実施形態の全体構成を示す回路図である。 本実施形態にかかるＧＨＰのさらに別の実施形態の全体構成を示す回路図である。

符号の説明

１ ＧＨＰ
３ 室内ユニット
５ 室外ユニット
７ 冷媒回路
１７ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ バイパス回路
２５ 室外側膨張弁
２６ 暖房バイパス回路
２８ 冷房バイパス回路
２９ 過冷却コイル
３０ バイパス弁
３７ 制御部
４９ 過冷却用膨張弁

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機を有する冷媒回路で接続された少なくとも１台の室外ユニットおよび複数の室内ユニットで構成され、
   前記室外ユニットの冷媒回路には、冷房運転時または暖房運転時に冷媒の熱を放出するエバポレータとして機能し、前記冷媒を前記圧縮機の吸入側の冷媒回路へ戻す熱交換器が備えられた空気調和装置において、
   前記圧縮機の吐出側の冷媒回路と前記各熱交換器の上流側の冷媒回路とを接続するバイパス回路と、
   該バイパス回路に設置された流量調節可能なバイパス弁と、が備えられていることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記バイパス回路の前記熱交換器側への合流部は、前記熱交換器へ供給する冷媒を気液二相状態とする絞り部の下流側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機の吐出側の圧力または吸入側の圧力によって前記バイパス弁の開度を調節する制御部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記バイパス回路は、前記バイパス弁の下流側の分岐点において、暖房運転時の前記熱交換器の上流側へ向かう開閉可能な暖房バイパス回路と、冷房運転時の前記熱交換器の上流側へ向かう開閉可能な冷房バイパス回路とに分岐されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気調和装置。
   

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