JP3541394B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続して成る空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の装置として図９に示すものがある。図において、Ａは熱源機、Ｂ，Ｃ，Ｄは後述するように互いに並列接続された室内機でそれぞれ同じ構成となっている。１は圧縮機、２は冷媒流通方向を切り換える４方弁、３は熱源機側熱交換器、４はアキュムレータであり、これらの機器を配管接続することにより熱源機Ａを構成している。５はそれぞれ室内機Ｂ，Ｃ，Ｄの室内側熱交換器、６は室内側熱交換器５の熱源機側熱交換器３に対応する一端に接続され冷房時は室内側熱交換器５の冷媒出口側の過熱度、暖房時は過冷却度により制御される第１の流量制御装置である。７は一端を４方弁２に接続された熱源機側の第１の接続配管、７ｂ，７ｃ，７ｄは一端を室内側熱交換器５の冷房時に出口となる室内機の一端に接続された室内側の第１の接続配管、９は熱源機側の第１の接続配管７の他端と室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄの他端とを接続する第１の接続点、８は一端を熱源機側熱交換器３に接続された熱源機側の第２の接続配管、８ｂ，８ｃ，８ｄは一端を第１の流量制御装置６に接続された室内側の第２の接続配管、１０は熱源機側の第２の接続配管８の他端と室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの他端とを接続する第２の接続点である。
図中、実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を、また破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。
【０００３】
次に、冷房運転時の動作について説明する。圧縮機１より吐出された高温高圧のガス冷媒は４方弁２を経て熱源機側熱交換器３に流入しここで室外空気などと熱交換して液化する。液化した液冷媒は熱源機側の第２の接続配管８を経て第２の接続点１０に至りここで分流して室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄを経てそれぞれ室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する。各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入した冷媒は室内側熱交換器５の出口の過熱度により制御される第１の流量制御装置６により低圧まで減圧されて室内側熱交換器５で室内空気と熱交換して蒸発しガス化されて室内を冷房する。そして、このガス状態となった冷媒は、室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄを経て第１の接続点９にて合流し、熱源機側の第１の接続配管７、４方弁２、アキュムレータ４を経て圧縮機１に吸入される。このようにして冷凍サイクルが形成される。
【０００４】
次に、暖房運転時の動作について説明する。圧縮機１より吐出された高温高圧のガス冷媒は４方弁２、熱源機側の第１の接続配管７を経て第１の接続点９に至り、ここで分流して室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄを経てそれぞれ室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する。各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入した冷媒は室内側熱交換器５で室内空気と熱交換して凝縮し液化されて室内を暖房する。そして、この液状態となった冷媒は、室内側熱交換器５の出口の過冷却度により制御される第１の流量制御装置６により低圧まで減圧されて室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄを経て第２の接続点１０にて合流し、熱源機側の第２の接続配管８を経て熱源機側熱交換器３に流入しここで室外空気などと熱交換してガス化する。ガス化したガス冷媒は４方弁２、アキュムレータ４を経て圧縮機１に吸入される。このようにして冷凍サイクルが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気調和装置は以上のように構成されているので、冷房運転においては、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合には、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している間に液ヘッド分の圧力降下によって気液二相状態となり、室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御装置によって制御することが困難となるという問題点があった。
また、冷房運転においては、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管が長い場合には、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に、摩擦損失による圧力降下によって気液二相状態となり室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御装置によって制御することが困難になるという問題点があった。
また、冷房運転においては、冷媒充填量が多めの場合などには、第１の流量制御装置によって室内側熱交換器の出口では過熱状態となるように制御されるため、余剰の冷媒はアキュムレータに分布せず、熱源機側熱交換器に分布する。したがって、熱源機側熱交換器の液冷媒の占める割合が増大して熱源機側熱交換器における熱交換量が減少して高圧が上昇し圧縮機の吐出配管などに設けられた圧力開閉器（図示せず）が作動して異常停止したり、圧縮機の消費電力が増大するという問題点があった。
また、冷房運転においては、圧縮機が高圧縮比運転をした場合や、高圧・低圧のいずれも高い過負荷運転をした場合や、また冷媒が不足気味の場合などには圧縮機の吐出温度が過昇して寿命が著しく縮減するなど圧縮機の信頼性が著しく低下するという問題点があった。
【０００６】
また、暖房運転においては、室内機側の負荷が小さくかつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式の熱交換器の場合には熱交換器の吸込空気温度、水冷式の熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）には、圧縮機の吐出圧力が上昇して圧縮機の吐出配管などに設けられた圧力開閉器（図示せず）が作動して異常停止するなど連続運転が不可能であるという問題点があった。
また、暖房運転においては、圧縮機が高圧縮比運転をした場合や、高圧・低圧のいずれも高い過負荷運転をした場合や、また冷媒が不足気味の場合などには圧縮機の吐出温度が過昇して寿命が著しく縮減するなど圧縮機の信頼性が著しく低下するという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、冷房運転においては、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している間に液ヘッド分の圧力降下があっても、また、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管が長い場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に摩擦損失分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状態を保持し、室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御装置によって容易に制御できる空気調和装置を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、冷房運転においては、冷媒充填量が多めの場合などでも熱源機側熱交換器の液冷媒の示す割合があまり増大せず、したがって高圧が上昇せずに異常停止することもなく圧縮機の消費電力が増大することのない空気調和装置を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、冷房運転においては、常に圧縮機の吐出温度が過昇することなく、圧縮機の信頼性の高い空気調和装置を得ることを目的とする。
【０００７】
また、この発明の別の発明は、暖房運転においては、室内機側の負荷が小さくかつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式の熱交換器の場合には熱交換器の吸込空気温度、水冷式の熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）でも、圧縮機の吐出圧力が上昇することなく、異常停止せずに連続運転することのできる空気調和装置を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、暖房運転においては、常に圧縮機の吐出温度が過昇することなく、圧縮機の信頼性の高い空気調和装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱交換部と上記第１の流量制御装置との間に設けた第２の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第１の過冷却度が予め設定された目標範囲内となるように上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【０００９】
この発明の請求項２に係る空気調和装置は、さらに上記熱源機側熱交換器及び上記室内機取付け位置の高低差に応じて入力する高低差入力手段を設け、上記高低差入力手段の入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段を設けたものである。
この発明の請求項３に係る空気調和装置は、上記熱源機と上記室内機とを接続する接続配管の長さに応じて入力する配管長入力手段を設け、上記配管長入力手段の入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段を設けたものである。
【００１０】
この発明の請求項４に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱源機側熱交換器と上記分岐部との間に設けられた第３の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第２の過冷却度に基づき上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
この発明の請求項５に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段により検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えると上記第２の流量制御装置の開度を増加するように制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【００１１】
この発明の請求項６に係る空気調和装置は、圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段と、暖房運転時において、上記第２の圧力検出手段の検出圧力に基づき上記第３の流量制御装置の開度を制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【００１２】
この発明の請求項７に係る空気調和装置は、圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に第４の温度検出手段を設け、暖房運転時において、上記第４の温度検出手段の検出温度が設定温度を超えると上記３の流量制御装置の開度を増加するように制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【００１３】
【作用】
この発明の請求項１による空気調和装置においては、冷房運転時に、熱源機側熱交換器で液化した液冷媒の一部はバイパス配管に流入し第２の流量制御装置によって低圧にまで減圧され低温の気液二相状態となって熱交換部において熱源機側熱交換器で液化した高温の液冷媒と熱交換してガス化し、室内側熱交換器でガス化した冷媒と合流してアキュムレータに流入する。一方、熱源機側熱交換器で液化した高温の液冷媒は熱交換部において第２の流量制御装置によって低圧にまで減圧された低温の気液二相冷媒によって充分に過冷却され、上記圧縮機の吐出配管に設けられた第２の圧力検出手段により検出された圧力と上記熱交換部と上記第１の流量制御装置との間に設けた第２の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第１の過冷却度が予め設定された目標範囲となるように、上記第２の流量制御装置を制御するから、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している間に液ヘッド分の圧力降下があっても、また、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に摩擦損失分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状体を保持する。
【００１４】
この発明の請求項２による空気調和装置においては、冷房運転時に、上記熱源機側熱交換器及び上記室内機取付け位置の高低差に応じて、上記第１の過冷却度の目標範囲を決定して、上記第２の流量制御装置を制御するので、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している場合に液ヘッド分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状態を保持する。
【００１５】
この発明の請求項３による空気調和装置においては、冷房運転時に、上記熱源機と上記室内機とを接続する接続配管の長さに応じて、上記第１の過冷却度の目標範囲を決定して、上記第２の流量制御装置を制御するので、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に摩擦損失分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状態を保持する。
【００１６】
この発明の請求項４による空気調和装置においては、冷房運転時に、熱源機側熱交換器で液化された冷媒の一部が第２の流量制御装置に流入し、アキュムレータに流入する。熱源機側熱交換器内に液冷媒が占める割合が大きくなると、圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管に設けた第３の温度検出手段により検出された検出温度から演算される第２の過冷却度が大きくなるため、第２の流量制御手段の開度を調整して、熱源機側熱交換器内の液冷媒の一部を第２の流量制御装置を経てアキュムレータにバイパスさせることができ、熱源機側熱交換器内の液冷媒の占める割合は一定範囲に保たれる。
【００１７】
この発明の請求項５による空気調和装置においては、冷房運転時に、圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段の検出温度が上昇すると第２の流量制御装置の開度を調整して熱源機側熱交換器で液化した液冷媒のうち、第２の流量制御装置を経てアキュムレータへ流入する量を増加させて圧縮機の吸入温度を下げることができ、圧縮機の吐出温度も低下する。
【００１８】
この発明の請求項６による空気調和装置においては、暖房運転時に、第２の圧力検出手段の検出圧力が上昇すると圧縮機より吐出され、切換弁を通過した高温高圧のガス冷媒の一部が、第３の流量制御装置によって適量だけバイパス配管に流入し、第３の流量制御装置によって低圧にまで減圧されて室内機を経た冷媒と合流する。
【００１９】
この発明の請求項７による空気調和装置においては、暖房運転時に、圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段により検出された検出温度が上昇すると、圧縮機より吐出され、切換弁を通過した高温高圧のガス冷媒のうち、第３の流量制御装置を通過する量を増加させ、圧縮機の吐出温度も低下させることができる。
【００２０】
【実施例】
実施例１．
以下、この発明の一実施例について説明する。
図１はこの発明の一実施例による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。図において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び１，３，４，５，６，７，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９，１０は図９に示す従来の空気調和装置と同様のものであり、ここでは説明を省略する。２は切換弁であり、該実施例においては４方弁を使用している。１１ａは熱源機側熱交換器３と第１の流量制御装置６とを接続する配管と、圧縮機の吸入側低圧配管である４方弁２とアキュムレータ４とを接続する配管とを結ぶバイパス配管、１２ａはバイパス配管１１ａの配管途中に設けられた第２の流量制御装置（ここでは電気式膨張弁）、１３ａは熱源機側熱交換器３とバイパス配管１１ａの分岐部１１ｃとを接続する配管と、バイパス配管１１ａの第２の流量制御装置１２ａと圧縮機１側の一端との間の配管部分との間で熱交換する熱交換部、１４は４方弁２とアキュムレータ４とを接続する配管途中に設けられた第１の圧力検出手段、１５は熱交換部１３ａとバイパス配管１１ａの圧縮機１側の一端との間の配管途中に設けられた第１の温度検出手段、１６は圧縮機１の吐出配管に設けられた第２の圧力検出手段、１７は熱源機側熱交換器３と熱交換部１３ａとを接続する配管途中に設けられた第３の温度検出手段、１８は上記熱交換部１３ａと上記第１の流量制御装置６とを接続する配管途中に設けられた第２の温度検出手段、１９は圧縮機１の吐出配管に設けられた第４の温度検出手段である。
【００２１】
尚、図中実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを方向を示す。暖房運転時の冷媒側の動作については図９に示す従来の空気調和装置と全く同様なので説明を省略する。また、冷房運転時の冷媒側の動作については熱交換部１３ａ及びバイパス配管１１ａに関する部分以外については図９に示す従来の空気調和装置と全く同様なので説明を省略し、冷房運転時の熱交換部１３ａ及びバイパス配管１１ａに関する部分について説明する。すなわち、熱源機側熱交換器３で液化された液冷媒は熱交換部１３ａを経た後にその一部がバイパス配管１１ａに流入し第２の流量制御装置１２ａで低圧にまで減圧され低温の気液二相状態となり、熱交換部１３ａでガス化されて室内側熱交換器５でガス化された冷媒と合流してアキュムレータ４に流入する。一方、熱交換部１３ａにおいて、熱源機側熱交換器３で液化された高温の液冷媒はバイパス配管１１ａを流れる低温の冷媒によって充分に冷却され過冷却度の大きな液冷媒となり、その一部はバイパス配管１１ａに流入するが残りの冷媒は熱源機側の第２の接続配管８に流入して第２の接続点１０に至る。熱交換部１３ａで充分に冷却され過冷却度の大きな液冷媒となっているため、熱源機Ａに対して室内機Ｂ，Ｃ，Ｄが上方に設置されていても液ヘッド分の圧力降下があるにもかかわらず第２の接続点１０及び各第１の流量制御装置６の入口部では気液二相状態とはならずに液状態を保持でき、各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する冷媒流量を第１の流量制御装置６で容易に制御することができる。また、熱交換部１３ａで充分に冷却され過冷却度の大きな液冷媒となっているため、熱源機側の第２の接続配管８、室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの配管長が長い場合でも、摩擦による圧力降下があるにもかかわらず、第２の接続点１０及び各第１の流量制御装置６の入口部では気液二相状態とはならずに液状態を保持でき、各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する冷媒流量を第１の流量制御装置６で容易に制御することができる。
また、余剰冷媒が発生するような場合（冷媒が過充填気味の場合など）には第２の流量制御装置１２ａの開度を少し増加させるとバイパス配管１１ａは高圧の液ラインからアキュムレータ４への液バイパスとなり、熱源機側熱交換器３の液冷媒の占める割合が減少し、アキュムレータ４に余剰冷媒が分布する。したがって、熱源機側熱交換器３の熱交換量が増大し、高圧が低下して圧縮機の消費電力が低下する。
【００２２】
また、第２の流量制御装置１２ａの開度を少し増加させると前記の通り、バイパス配管１１ａは、高圧の液ラインからアキュムレータ４への液バイパスとなるので、圧縮機１の吸入ガス冷媒の過熱度が低下して圧縮機１の吐出温度も低下する。したがって、圧縮機１の寿命の低下を抑制し圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
次に、図２に示すブロック図にそって、第２の流量制御装置１２ａの冷房運転時の制御内容について説明する。２０は熱源機Ａと室内機Ｂ，Ｃ，Ｄの高低差（設置高さの差）を入力する高低差入力手段、２１は熱源機側の第２の接続配管８、室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの長さを入力する配管長入力手段である。２２は高低差入力手段２２の入力値及び配管長入力手段２１の入力値に応じて、第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第２の温度検出手段１８の検出温度から演算される熱源機Ａの出口の過冷却度である第１の過冷却度ＳＣc の制御目標範囲（上限値ＳＣc1と下限値ＳＣc2）を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段、２３は冷房時流量制御装置制御手段であり、第１の圧力検出手段１４の検出圧力と第１の温度検出手段１５の検出温度から演算されるバイパス配管１１ａを流れる冷媒の熱交換部１３ａの出口の過熱度ＳＨ0 に基づき、第１の過冷却度ＳＣc がＳＣc1≧ＳＣc ≧ＳＣc2となるように第２の流量制御装置１２ａを制御し、かつ第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第３の温度検出手段１７の検出温度から演算される熱源機側熱交換器３の出口の過冷却度である第２の過冷却度ＳＣ0 が上限値ＳＣ0maxを超えないように（すなわちＳＣ0 ≦ＳＣ0maxとなるように）第２の流量制御装置を制御し、かつ第４の温度検出手段１９の検出温度Ｔd が上限値Ｔdmaxを超えないように（すなわちＴd ≦Ｔdmaxとなるように）第２の流量制御装置１２ａを制御するものである。
【００２３】
第２の接続点１０及び各第１の流量制御装置６の入口部で液状態を保つために必要な第１の過冷却度ＳＣc は、熱源機Ａと各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄとの高低差及び熱源機側の第２の接続配管８、室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの長さによって変化するので、高低差を高低差入力手段２０に入力し、配管長を配管長入力手段２１に入力して、それぞれの入力値から過冷却度制御目標範囲決定手段２２にて第１の過冷却度ＳＣc の制御目標範囲（上限値ＳＣc1、下限値ＳＣc2）を決定する。
また、第２の流量制御装置１２ａの開度と第１の過冷却度ＳＣc の関係を図３に示す。第２の流量制御装置１２ａの開度が小さい場合は、バイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が少ないためバイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口の過熱度ＳＨ0 が大きく、熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側の過熱ガスの占める割合が大きい。したがって、熱交換部１３ａでの熱交換量は小さく、第１の過冷却度ＳＣc は小さい。すなわち、ＳＨ0 が大きい領域では、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少させるとバイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が減少しＳＨ0 及び熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側の過熱ガスの占める割合が増大して熱交換量が減少するため第１の過冷却度ＳＣc は減少するが、逆に第２の流量制御装置の開度を増加させるとバイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が増加し、ＳＨ0 及び熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側の過熱ガスの占める割合が減少して熱交換量が増加するため第１の過冷却度ＳＣc は増加する（図３の一点鎖線より左側の「過熱領域」）。一方、第２の流量制御装置１２ａの開度が大きい場合は、バイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が多いため。
【００２４】
バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口は湿り状態となり、熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側には過熱ガス部分はないが、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口が湿り状態ということはすなわち気液二相流ということであり、過熱ガス部分がある場合と比べて、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの下流部の配管内の摩擦損失による圧力損失は大きい。この領域において第２の流量制御装置１２ａの開度が増加するとバイパス配管１１ａを流れる冷媒の増加に伴って、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの下流部における摩擦損失による圧力損失が急増し、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの代表圧力（静圧）は上昇し、熱交換部１３ａの低温側の温度が上昇し、熱交換量は減少する。その結果、第１の過冷却度ＳＣc は減少する。ところが、逆に、第２の流量制御装置１２ａの開度が減少するとバイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が減少するためバイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの下流部における摩擦損失による圧力損失が小さく、バイパス配管１１ａの上流側の温度も低くなり、熱交換量は増加する。その結果、第１の過冷却度ＳＣc が増加する（図３の一点鎖線より右側の「湿り領域」）。
また、この領域（バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口が湿り状態となる領域）では、第２の流量制御装置１２ａの開度が増加すると熱交換部１３ａで蒸発可能な量より多い流量がバイパス配管１１ａへ供給され、凝縮部に分布していた液冷媒は、低圧部に分布するようになり、熱源機側熱交換器３と熱交換部１３ａの間で液単相状態ではなくなり、ガスの混入した気液二相状態となり、熱交換部１３ａでの熱交換量が増加していないため、熱交換部１３ａの出口の過冷却度すなわち第１の過冷却度ＳＣc は減少する。また、この領域では第２の流量制御装置１２ａの開度が減少すると、低圧部に分布していた液冷媒が凝縮部に分布するようになり、熱源機側熱交換器３と熱交換部１３ａの間での冷媒状態はガス成分が減少し、第１の過冷却度ＳＣc は増加する。
以上の特性からＳＨ0 がある一定値ＳＨB より大きい場合（ＳＨ0 ＞ＳＨB ）には「過熱領域」にあると判定して、ＳＣc ＜ＳＣc2となっていれば、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加させて、ＳＣc ≧ＳＣc2とし、ＳＣc ＞ＳＣc1となっていれば、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少させてＳＣc ≦ＳＣc1とすることにより、第１の過冷却度ＳＣc を制御目標範囲内とすることができる。また、ＳＨ0 がある一定値以下の場合（ＳＨ0 ≦ＳＨB ）には「湿り状態」にあると判定してＳＣc ＜ＳＣc2となっていれば第２の流量制御装置１２ａの開度を減少させてＳＣc ≧ＳＣc2とし、ＳＣc ＞ＳＣc1となっていれば第２の流量制御装置１２ａの開度を増加させてＳＣc ≦ＳＣc1とすることにより第１の過冷却度ＳＣc を制御目標範囲内とすることができる。
【００２５】
次に、冷房時流量制御装置制御手段２３の制御内容を図４のフローチャートにそって説明する。ステップ５１にて第１の圧力検出手段１４ａの検出圧力と第１の温度検出手段１５の検出温度よりＳＨ0 を演算し、第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第２の温度検出手段１８の検出温度より第１の過冷却度ＳＣc を演算し、第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第３の温度検出手段１７の検出温度より第２の過冷却度Ｓｃ0 を演算してステップ５２へ進。ステップ５２では、第４の温度検出手段１９の検出温度Ｔd が予め設定された上限値Ｔdmaxより大きいか否かを判定しＴd ＞Ｔdmaxならばステップ５３へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、Ｔd ≦Ｔdmaxならステップ５４へ進む。ステップ５４では、第２の過冷却度ＳＣ0 が予め設定された上限値ＳＣ0maxより大きいか否かを判定し、ＳＣ0 ＞ＳＣ0maxならばステップ５５へ進み第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、ＳＣ0 ≦ＳＣ0maxならばステップ５６へ進む。ステップ５６では、ＳＨ0 が予め設定されたＳＨB より大きいか否かを判定し、ＳＨ0 ＞ＳＨB ならばステップ５７へ進み、ＳＨ0 ≦ＳＨB ならばステップ６２に進む。ステップ５７では、第１の過冷却度ＳＣc が過冷却度制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の上限値ＳＣc1より大きいか否かを判定し、ＳＣc ＞ＳＣc1ならばステップ５８へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少し、ＳＣc ≦ＳＣc1ならばステップ５９へ進む。ステップ５９では第１の過冷却度ＳＣc が過冷却度制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の下限値ＳＣc2より小さいか否かを判定し、ＳＣc ＜ＳＣc2ならばステップ６０へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、ＳＣc ≧ＳＣc2ならばステップ６１へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を維持する。
一方、ステップ６２では第１の過冷却度ＳＣc が過冷却度制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の上限値ＳＣc1より大きいか否かを判定し、ＳＣc ＞ＳＣc1ならばステップ６３へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、ＳＣc ≦ＳＣc1ならばステップ６４へ進む。ステップ６４では、第１の過冷却度ＳＣc が過冷却制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の下限値ＳＣc2より小さいか否かを判定し、ＳＣc ＜ＳＣc2ならばステップ６５へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少し、ＳＣc ≧ＳＣc2ならばステップ６６へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を維持する。ステップ５３，５５，５８，６０，６１，６３，６５，６６で第２の流量制御装置１２ａの開度を増減・維持した後に、ステップ５１へ再び戻る。
【００２６】
実施例２．
以下、この発明の上記実施例１とは別の実施例について説明する。
図５はこの発明の実施例２による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図、図６は暖房運転時の制御ブロック図、また、冷房時の制御ブロック図は図２（実施例１と同じ）である。図において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び１，３，４，５，６，７，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９，１０は図９に示す従来の空気調和装置と同様のものでありここでは説明を省略する。２は切換弁であり、この実施例では４方弁を使用している。１１ｂは熱源機側熱交換器３と第１の流量制御装置６とを接続する配管と、４方弁２と室内側熱交換器５とを接続する配管とを結ぶバイパス配管、１２ｂはバイパス配管１１ｂの配管途中に設けられた第３の流量制御装置（ここでは電気式膨張弁）、１３ｂは熱源機側熱交換器３と第１の流量制御装置６とを接続する配管と、バイパス配管１１ｂの第３の流量制御装置１２ｂと４方弁２側の一端との間の配管部分との間で熱交換する熱交換部、１４〜２３は実施例１と同様のものなので、ここでは説明を省略する。２４は暖房運転時において第２の圧力検出手段１６の出力信号及び第２の温度検出手段１９の出力信号に基づき第３の流量制御装置１２ｂを制御する暖房時流量制御装置制御手段である。
【００２７】
尚、図中実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。冷房運転時の冷媒側の動作については図１に示す実施例１の空気調和装置と同様なので説明を省略する。また、暖房運転時の冷媒側の動作については熱交換部１３ｂ及びバイパス配管１１ｂに関する部分以外については図９に示す従来の空気調和装置と全く同様なので説明を省略し、暖房運転時の熱交換部１３ｂ及びバイパス配管１１ｂに関する部分について説明する。
すなわち、室内機側の負荷が小さくかつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式の熱交換器の場合には熱交換器の吸込空気温度、水冷式の熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）には、第２の圧力検出手段１６の検出圧力が一定範囲内となるように第３の流量制御装置１２ｂは暖房時流量制御装置制御手段２４によって制御され、圧縮機１より吐出され４方弁２を通過した高温高圧のガス冷媒の一部はバイパス配管１１ｂに流入し、室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄ、第２の接続配管１０、熱源機側の第２の接続配管８を経て熱源機Ａに流入した低温低圧の気液二相冷媒と熱交換部１３ｂで熱交換して凝縮液化され、第３の流量制御装置１２ｂで減圧されて室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから熱源機Ａに流入した気液二相冷媒と合流する。この結果、一部の冷媒が熱交換部１３ｂで凝縮されるので、あたかも凝縮器が増加したように作用して室内機側の負荷が増加したのと同様の効果があるので圧縮機の吐出圧力が上昇することなく、異常停止せずに連続運転することができる。
また、圧縮機１の吐出温度が上限値を超えると、暖房時流量制御装置制御手段２４により第３の流量制御装置１２ｂの開度が増加され、圧縮機１より吐出され４方弁２を通過した高温高圧のガス冷媒の一部は、バイパス配管１１ｂに流入し室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄ、第２の接続点１０、熱源機側の第２の接続配管８を経て熱源機Ａに流入した低温低圧の気液二相冷媒と熱交換部１３ｂで熱交換して凝縮液化され、第３の流量制御装置１２ｂで減圧されて室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから熱源機Ａに流入した気液二相冷媒と合流する。この結果、一部の冷媒が熱交換部１３ｂで凝縮されるので、あたかも凝縮器が増加したように作用して室内機側の負荷が増加したのと同様の効果があるので圧縮機の吐出圧力が低下し、吐出温度も低下するため圧縮機の寿命も縮減されず、圧縮機の信頼性は著しく向上する。
【００２８】
次に、第３の流量制御装置制御手段２４の制御内容を図７のフローチャートにそって説明する。図７は暖房時流量制御装置制御手段２４の制御内容を示すフローチャートである。ステップ４１にて第２の圧力検出手段１６の検出圧力Ｐd が予め設定された第１の設定圧力Ｐ1 より大きいか否かをまたは第４の温度検出手段１９の検出温度Ｔd が予め設定された上限値Ｔdmaxより大きいか否かを判定し、少なくともＰd ＞Ｐ1 またはＴd ＞Ｔdmaxのいずれかであればステップ４２に進んで第３の流量制御装置１２ｂの開度を増加してステップ４１に戻り、Ｐd ≦Ｐ1 かつＴd ≦Ｔdmaxならばステップ４３へ進む。ステップ４３ではＰd が予め第１の設定圧力Ｐ1 より小さく設定された第２の設定圧力Ｐ2 より小さいか否かを判定しＰd ＜Ｐ2 ならばステップ４４に進んで第３の流量制御装置１２ｂの開度を減少してステップ４１に戻り、Ｐd ＞Ｐ2 ならば第３の流量制御装置１２ｂの開度はそのままとしてステップ４１に戻る。このようにして、第３の流量制御装置１２ｂは第２の圧力検出手段１６の検出圧力Ｐd が一定範囲内かつ圧縮機の吐出温度が上限値以下となるように暖房時流量制御装置制御手段２４によって制御される。
【００２９】
実施例３．
尚、上記実施例では熱源機側の第１の接続配管７と室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄは第１の接続点９の一点で接続され、また熱源機側の第２の接続配管８と室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄは第２の接続点１０の一点で接続されているが、図８に示すように第１の接続点が複数点、第２の接続点が複数点である場合でも同様な作用効果を奏す。
【００３０】
実施例４
尚、上記実施例では１台の熱源機に対して３台の室内機が接続されているが、室内機の台数は１台でも、また、２台でも、また４台以上でも同様の作用効果を奏す。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３２】
請求項１による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、このバイパス配管の圧縮機側の一端と第２の流量制御装置とを接続する配管と、熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された圧力と、上記熱交換部と上記第１の流量制御装置との間に設けた第２の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第１の過冷却度が予め設定された目標範囲内となるように上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、第１の流量制御装置流入側冷媒の過冷却度を常に所定の範囲に確保することができ、室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御器によって的確に制御することができる。
【００３３】
請求項２による空気調和装置においては、さらに熱源機側熱交換器及び室内機取付け位置の高低差に応じて入力する高低差入力手段と、上記高低差入力手段の入力値に応じて第１の過冷却度目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段とを設けたことにより、熱源機側熱交換器の取付け位置と、室内機の取付け位置との高低差が大きくても第１の流量制御装置流入側冷媒の過冷却度を所定範囲に確保し、常に液単相状態とすることができるので室内機に供給する冷媒流量を第１の流量制御装置によって的確に制御することができる。
【００３４】
また、請求項３による空気調和装置においては、さらに熱源機側熱交換器と室内機の第１の流量制御装置とを接続する接続配管の長さに応じて入力する配管長入力手段と、上記配管長入力手段への入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段とを設けたことにより、上記接続配管が長く、摩擦損失による圧力損失があっても第１の流量制御装置流入側冷媒の過冷却度を所定範囲に確保して常に液単相状態とすることができるので室内機に供給する冷媒流量を第１の流量制御装置によって的確に制御することができる。
【００３５】
また、請求項４による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱源機側熱交換器と上記分岐部との間に設けられた第３の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第２の過冷却度に基づき上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、熱源機側熱交換器内に液冷媒が占める割合を一定範囲に抑制することができ、圧縮機高圧側圧力が過上昇して保護装置が作動したり、圧縮機の消費電力の増大したりすることを防止することができる。
【００３６】
請求項５による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段により検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えると上記第２の流量制御装置の開度を増加するように制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、常に圧縮機の吐出ガス温度が過上昇することなく、圧縮機の信頼性が向上するという効果がある。
【００３７】
請求項６による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段と、暖房運転時において、上記第２の圧力検出手段の検出圧力に基づき上記第３の流量制御装置の開度を制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、暖房運転において室内側の負荷が小さく、かつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式熱交換器の場合には熱交換器の吸込み空気温度、水冷式熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）でも、圧縮機の吐出圧力が過上昇することなく、異常停止せずに運転を継続することができる。
【００３８】
請求項７による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管と、切換弁と室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段と、暖房運転時において、上記第４の温度検出手段の検出温度が設定温度を超えると上記３の流量制御装置の開度を増加するように制御する暖房時流量制御装置とを設けたことにより、暖房運転において、室内機側の負荷が小さく、かつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合でも、圧縮機の吐出ガス温度が過上昇することなく、圧縮機の信頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【図２】この発明の実施例１による空気調和装置の第２の流量制御装置の制御内容を示す制御ブロック図である。
【図３】この発明の実施例による空気調和装置の第２の流量制御装置の開度と第１の過冷却度の関係を示す特性図である。
【図４】この発明の実施例１による空気調和装置の冷房時流量制御装置制御手段の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施例２による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【図６】この発明の実施例２による空気調和装置の第３の流量制御装置の制御内容を示す制御ブロック図である。
【図７】この発明の実施例２による空気調和装置の暖房時流量制御装置制御手段の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施例３による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【図９】従来の空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ ４方弁
３ 熱源機側熱交換器
５ 室内側熱交換器
６ 第１の流量制御装置
１１ａ，１１ｂ バイパス配管
１２ａ 第２の流量制御装置
１２ｂ 第３の流量制御装置
１３ａ，１３ｂ 熱交換部
Ａ 熱源機
Ｂ，Ｃ，Ｄ 室内機
１４ 第１の圧力検出手段
１５ 第１の温度検出手段
１６ 第２の圧力検出手段
１７ 第３の温度検出手段
１８ 第２の温度検出手段
１９ 第４の温度検出手段
２０ 高低差入力手段
２１ 配管長入力手段
２２ 過冷却度制御目標範囲決定手段
２３ 冷房時流量制御装置制御手段
２４ 暖房時流量制御装置制御手段
【産業上の利用分野】
この発明は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続して成る空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の装置として図９に示すものがある。図において、Ａは熱源機、Ｂ，Ｃ，Ｄは後述するように互いに並列接続された室内機でそれぞれ同じ構成となっている。１は圧縮機、２は冷媒流通方向を切り換える４方弁、３は熱源機側熱交換器、４はアキュムレータであり、これらの機器を配管接続することにより熱源機Ａを構成している。５はそれぞれ室内機Ｂ，Ｃ，Ｄの室内側熱交換器、６は室内側熱交換器５の熱源機側熱交換器３に対応する一端に接続され冷房時は室内側熱交換器５の冷媒出口側の過熱度、暖房時は過冷却度により制御される第１の流量制御装置である。７は一端を４方弁２に接続された熱源機側の第１の接続配管、７ｂ，７ｃ，７ｄは一端を室内側熱交換器５の冷房時に出口となる室内機の一端に接続された室内側の第１の接続配管、９は熱源機側の第１の接続配管７の他端と室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄの他端とを接続する第１の接続点、８は一端を熱源機側熱交換器３に接続された熱源機側の第２の接続配管、８ｂ，８ｃ，８ｄは一端を第１の流量制御装置６に接続された室内側の第２の接続配管、１０は熱源機側の第２の接続配管８の他端と室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの他端とを接続する第２の接続点である。
図中、実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を、また破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。
【０００３】
次に、冷房運転時の動作について説明する。圧縮機１より吐出された高温高圧のガス冷媒は４方弁２を経て熱源機側熱交換器３に流入しここで室外空気などと熱交換して液化する。液化した液冷媒は熱源機側の第２の接続配管８を経て第２の接続点１０に至りここで分流して室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄを経てそれぞれ室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する。各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入した冷媒は室内側熱交換器５の出口の過熱度により制御される第１の流量制御装置６により低圧まで減圧されて室内側熱交換器５で室内空気と熱交換して蒸発しガス化されて室内を冷房する。そして、このガス状態となった冷媒は、室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄを経て第１の接続点９にて合流し、熱源機側の第１の接続配管７、４方弁２、アキュムレータ４を経て圧縮機１に吸入される。このようにして冷凍サイクルが形成される。
【０００４】
次に、暖房運転時の動作について説明する。圧縮機１より吐出された高温高圧のガス冷媒は４方弁２、熱源機側の第１の接続配管７を経て第１の接続点９に至り、ここで分流して室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄを経てそれぞれ室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する。各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入した冷媒は室内側熱交換器５で室内空気と熱交換して凝縮し液化されて室内を暖房する。そして、この液状態となった冷媒は、室内側熱交換器５の出口の過冷却度により制御される第１の流量制御装置６により低圧まで減圧されて室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄを経て第２の接続点１０にて合流し、熱源機側の第２の接続配管８を経て熱源機側熱交換器３に流入しここで室外空気などと熱交換してガス化する。ガス化したガス冷媒は４方弁２、アキュムレータ４を経て圧縮機１に吸入される。このようにして冷凍サイクルが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気調和装置は以上のように構成されているので、冷房運転においては、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合には、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している間に液ヘッド分の圧力降下によって気液二相状態となり、室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御装置によって制御することが困難となるという問題点があった。
また、冷房運転においては、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管が長い場合には、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に、摩擦損失による圧力降下によって気液二相状態となり室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御装置によって制御することが困難になるという問題点があった。
また、冷房運転においては、冷媒充填量が多めの場合などには、第１の流量制御装置によって室内側熱交換器の出口では過熱状態となるように制御されるため、余剰の冷媒はアキュムレータに分布せず、熱源機側熱交換器に分布する。したがって、熱源機側熱交換器の液冷媒の占める割合が増大して熱源機側熱交換器における熱交換量が減少して高圧が上昇し圧縮機の吐出配管などに設けられた圧力開閉器（図示せず）が作動して異常停止したり、圧縮機の消費電力が増大するという問題点があった。
また、冷房運転においては、圧縮機が高圧縮比運転をした場合や、高圧・低圧のいずれも高い過負荷運転をした場合や、また冷媒が不足気味の場合などには圧縮機の吐出温度が過昇して寿命が著しく縮減するなど圧縮機の信頼性が著しく低下するという問題点があった。
【０００６】
また、暖房運転においては、室内機側の負荷が小さくかつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式の熱交換器の場合には熱交換器の吸込空気温度、水冷式の熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）には、圧縮機の吐出圧力が上昇して圧縮機の吐出配管などに設けられた圧力開閉器（図示せず）が作動して異常停止するなど連続運転が不可能であるという問題点があった。
また、暖房運転においては、圧縮機が高圧縮比運転をした場合や、高圧・低圧のいずれも高い過負荷運転をした場合や、また冷媒が不足気味の場合などには圧縮機の吐出温度が過昇して寿命が著しく縮減するなど圧縮機の信頼性が著しく低下するという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、冷房運転においては、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している間に液ヘッド分の圧力降下があっても、また、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管が長い場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に摩擦損失分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状態を保持し、室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御装置によって容易に制御できる空気調和装置を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、冷房運転においては、冷媒充填量が多めの場合などでも熱源機側熱交換器の液冷媒の示す割合があまり増大せず、したがって高圧が上昇せずに異常停止することもなく圧縮機の消費電力が増大することのない空気調和装置を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、冷房運転においては、常に圧縮機の吐出温度が過昇することなく、圧縮機の信頼性の高い空気調和装置を得ることを目的とする。
【０００７】
また、この発明の別の発明は、暖房運転においては、室内機側の負荷が小さくかつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式の熱交換器の場合には熱交換器の吸込空気温度、水冷式の熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）でも、圧縮機の吐出圧力が上昇することなく、異常停止せずに連続運転することのできる空気調和装置を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、暖房運転においては、常に圧縮機の吐出温度が過昇することなく、圧縮機の信頼性の高い空気調和装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱交換部と上記第１の流量制御装置との間に設けた第２の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第１の過冷却度が予め設定された目標範囲内となるように上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【０００９】
この発明の請求項２に係る空気調和装置は、さらに上記熱源機側熱交換器及び上記室内機取付け位置の高低差に応じて入力する高低差入力手段を設け、上記高低差入力手段の入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段を設けたものである。
この発明の請求項３に係る空気調和装置は、上記熱源機と上記室内機とを接続する接続配管の長さに応じて入力する配管長入力手段を設け、上記配管長入力手段の入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段を設けたものである。
【００１０】
この発明の請求項４に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱源機側熱交換器と上記分岐部との間に設けられた第３の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第２の過冷却度に基づき上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
この発明の請求項５に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段により検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えると上記第２の流量制御装置の開度を増加するように制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【００１１】
この発明の請求項６に係る空気調和装置は、圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段と、暖房運転時において、上記第２の圧力検出手段の検出圧力に基づき上記第３の流量制御装置の開度を制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【００１２】
この発明の請求項７に係る空気調和装置は、圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に第４の温度検出手段を設け、暖房運転時において、上記第４の温度検出手段の検出温度が設定温度を超えると上記３の流量制御装置の開度を増加するように制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたものである。
【００１３】
【作用】
この発明の請求項１による空気調和装置においては、冷房運転時に、熱源機側熱交換器で液化した液冷媒の一部はバイパス配管に流入し第２の流量制御装置によって低圧にまで減圧され低温の気液二相状態となって熱交換部において熱源機側熱交換器で液化した高温の液冷媒と熱交換してガス化し、室内側熱交換器でガス化した冷媒と合流してアキュムレータに流入する。一方、熱源機側熱交換器で液化した高温の液冷媒は熱交換部において第２の流量制御装置によって低圧にまで減圧された低温の気液二相冷媒によって充分に過冷却され、上記圧縮機の吐出配管に設けられた第２の圧力検出手段により検出された圧力と上記熱交換部と上記第１の流量制御装置との間に設けた第２の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第１の過冷却度が予め設定された目標範囲となるように、上記第２の流量制御装置を制御するから、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している間に液ヘッド分の圧力降下があっても、また、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に摩擦損失分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状体を保持する。
【００１４】
この発明の請求項２による空気調和装置においては、冷房運転時に、上記熱源機側熱交換器及び上記室内機取付け位置の高低差に応じて、上記第１の過冷却度の目標範囲を決定して、上記第２の流量制御装置を制御するので、熱源機に対して室内機が上方に設置されている場合でも、熱源機側熱交換器で液化した冷媒が熱源機側の第２の接続配管を上昇している場合に液ヘッド分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状態を保持する。
【００１５】
この発明の請求項３による空気調和装置においては、冷房運転時に、上記熱源機と上記室内機とを接続する接続配管の長さに応じて、上記第１の過冷却度の目標範囲を決定して、上記第２の流量制御装置を制御するので、熱源機側の第２の接続配管、室内側の第２の接続配管を流れている間に摩擦損失分の圧力降下があっても気液二相状態とはならずに液状態を保持する。
【００１６】
この発明の請求項４による空気調和装置においては、冷房運転時に、熱源機側熱交換器で液化された冷媒の一部が第２の流量制御装置に流入し、アキュムレータに流入する。熱源機側熱交換器内に液冷媒が占める割合が大きくなると、圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管に設けた第３の温度検出手段により検出された検出温度から演算される第２の過冷却度が大きくなるため、第２の流量制御手段の開度を調整して、熱源機側熱交換器内の液冷媒の一部を第２の流量制御装置を経てアキュムレータにバイパスさせることができ、熱源機側熱交換器内の液冷媒の占める割合は一定範囲に保たれる。
【００１７】
この発明の請求項５による空気調和装置においては、冷房運転時に、圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段の検出温度が上昇すると第２の流量制御装置の開度を調整して熱源機側熱交換器で液化した液冷媒のうち、第２の流量制御装置を経てアキュムレータへ流入する量を増加させて圧縮機の吸入温度を下げることができ、圧縮機の吐出温度も低下する。
【００１８】
この発明の請求項６による空気調和装置においては、暖房運転時に、第２の圧力検出手段の検出圧力が上昇すると圧縮機より吐出され、切換弁を通過した高温高圧のガス冷媒の一部が、第３の流量制御装置によって適量だけバイパス配管に流入し、第３の流量制御装置によって低圧にまで減圧されて室内機を経た冷媒と合流する。
【００１９】
この発明の請求項７による空気調和装置においては、暖房運転時に、圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段により検出された検出温度が上昇すると、圧縮機より吐出され、切換弁を通過した高温高圧のガス冷媒のうち、第３の流量制御装置を通過する量を増加させ、圧縮機の吐出温度も低下させることができる。
【００２０】
【実施例】
実施例１．
以下、この発明の一実施例について説明する。
図１はこの発明の一実施例による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。図において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び１，３，４，５，６，７，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９，１０は図９に示す従来の空気調和装置と同様のものであり、ここでは説明を省略する。２は切換弁であり、該実施例においては４方弁を使用している。１１ａは熱源機側熱交換器３と第１の流量制御装置６とを接続する配管と、圧縮機の吸入側低圧配管である４方弁２とアキュムレータ４とを接続する配管とを結ぶバイパス配管、１２ａはバイパス配管１１ａの配管途中に設けられた第２の流量制御装置（ここでは電気式膨張弁）、１３ａは熱源機側熱交換器３とバイパス配管１１ａの分岐部１１ｃとを接続する配管と、バイパス配管１１ａの第２の流量制御装置１２ａと圧縮機１側の一端との間の配管部分との間で熱交換する熱交換部、１４は４方弁２とアキュムレータ４とを接続する配管途中に設けられた第１の圧力検出手段、１５は熱交換部１３ａとバイパス配管１１ａの圧縮機１側の一端との間の配管途中に設けられた第１の温度検出手段、１６は圧縮機１の吐出配管に設けられた第２の圧力検出手段、１７は熱源機側熱交換器３と熱交換部１３ａとを接続する配管途中に設けられた第３の温度検出手段、１８は上記熱交換部１３ａと上記第１の流量制御装置６とを接続する配管途中に設けられた第２の温度検出手段、１９は圧縮機１の吐出配管に設けられた第４の温度検出手段である。
【００２１】
尚、図中実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを方向を示す。暖房運転時の冷媒側の動作については図９に示す従来の空気調和装置と全く同様なので説明を省略する。また、冷房運転時の冷媒側の動作については熱交換部１３ａ及びバイパス配管１１ａに関する部分以外については図９に示す従来の空気調和装置と全く同様なので説明を省略し、冷房運転時の熱交換部１３ａ及びバイパス配管１１ａに関する部分について説明する。すなわち、熱源機側熱交換器３で液化された液冷媒は熱交換部１３ａを経た後にその一部がバイパス配管１１ａに流入し第２の流量制御装置１２ａで低圧にまで減圧され低温の気液二相状態となり、熱交換部１３ａでガス化されて室内側熱交換器５でガス化された冷媒と合流してアキュムレータ４に流入する。一方、熱交換部１３ａにおいて、熱源機側熱交換器３で液化された高温の液冷媒はバイパス配管１１ａを流れる低温の冷媒によって充分に冷却され過冷却度の大きな液冷媒となり、その一部はバイパス配管１１ａに流入するが残りの冷媒は熱源機側の第２の接続配管８に流入して第２の接続点１０に至る。熱交換部１３ａで充分に冷却され過冷却度の大きな液冷媒となっているため、熱源機Ａに対して室内機Ｂ，Ｃ，Ｄが上方に設置されていても液ヘッド分の圧力降下があるにもかかわらず第２の接続点１０及び各第１の流量制御装置６の入口部では気液二相状態とはならずに液状態を保持でき、各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する冷媒流量を第１の流量制御装置６で容易に制御することができる。また、熱交換部１３ａで充分に冷却され過冷却度の大きな液冷媒となっているため、熱源機側の第２の接続配管８、室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの配管長が長い場合でも、摩擦による圧力降下があるにもかかわらず、第２の接続点１０及び各第１の流量制御装置６の入口部では気液二相状態とはならずに液状態を保持でき、各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄに流入する冷媒流量を第１の流量制御装置６で容易に制御することができる。
また、余剰冷媒が発生するような場合（冷媒が過充填気味の場合など）には第２の流量制御装置１２ａの開度を少し増加させるとバイパス配管１１ａは高圧の液ラインからアキュムレータ４への液バイパスとなり、熱源機側熱交換器３の液冷媒の占める割合が減少し、アキュムレータ４に余剰冷媒が分布する。したがって、熱源機側熱交換器３の熱交換量が増大し、高圧が低下して圧縮機の消費電力が低下する。
【００２２】
また、第２の流量制御装置１２ａの開度を少し増加させると前記の通り、バイパス配管１１ａは、高圧の液ラインからアキュムレータ４への液バイパスとなるので、圧縮機１の吸入ガス冷媒の過熱度が低下して圧縮機１の吐出温度も低下する。したがって、圧縮機１の寿命の低下を抑制し圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
次に、図２に示すブロック図にそって、第２の流量制御装置１２ａの冷房運転時の制御内容について説明する。２０は熱源機Ａと室内機Ｂ，Ｃ，Ｄの高低差（設置高さの差）を入力する高低差入力手段、２１は熱源機側の第２の接続配管８、室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの長さを入力する配管長入力手段である。２２は高低差入力手段２２の入力値及び配管長入力手段２１の入力値に応じて、第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第２の温度検出手段１８の検出温度から演算される熱源機Ａの出口の過冷却度である第１の過冷却度ＳＣc の制御目標範囲（上限値ＳＣc1と下限値ＳＣc2）を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段、２３は冷房時流量制御装置制御手段であり、第１の圧力検出手段１４の検出圧力と第１の温度検出手段１５の検出温度から演算されるバイパス配管１１ａを流れる冷媒の熱交換部１３ａの出口の過熱度ＳＨ0 に基づき、第１の過冷却度ＳＣc がＳＣc1≧ＳＣc ≧ＳＣc2となるように第２の流量制御装置１２ａを制御し、かつ第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第３の温度検出手段１７の検出温度から演算される熱源機側熱交換器３の出口の過冷却度である第２の過冷却度ＳＣ0 が上限値ＳＣ0maxを超えないように（すなわちＳＣ0 ≦ＳＣ0maxとなるように）第２の流量制御装置を制御し、かつ第４の温度検出手段１９の検出温度Ｔd が上限値Ｔdmaxを超えないように（すなわちＴd ≦Ｔdmaxとなるように）第２の流量制御装置１２ａを制御するものである。
【００２３】
第２の接続点１０及び各第１の流量制御装置６の入口部で液状態を保つために必要な第１の過冷却度ＳＣc は、熱源機Ａと各室内機Ｂ，Ｃ，Ｄとの高低差及び熱源機側の第２の接続配管８、室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄの長さによって変化するので、高低差を高低差入力手段２０に入力し、配管長を配管長入力手段２１に入力して、それぞれの入力値から過冷却度制御目標範囲決定手段２２にて第１の過冷却度ＳＣc の制御目標範囲（上限値ＳＣc1、下限値ＳＣc2）を決定する。
また、第２の流量制御装置１２ａの開度と第１の過冷却度ＳＣc の関係を図３に示す。第２の流量制御装置１２ａの開度が小さい場合は、バイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が少ないためバイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口の過熱度ＳＨ0 が大きく、熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側の過熱ガスの占める割合が大きい。したがって、熱交換部１３ａでの熱交換量は小さく、第１の過冷却度ＳＣc は小さい。すなわち、ＳＨ0 が大きい領域では、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少させるとバイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が減少しＳＨ0 及び熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側の過熱ガスの占める割合が増大して熱交換量が減少するため第１の過冷却度ＳＣc は減少するが、逆に第２の流量制御装置の開度を増加させるとバイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が増加し、ＳＨ0 及び熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側の過熱ガスの占める割合が減少して熱交換量が増加するため第１の過冷却度ＳＣc は増加する（図３の一点鎖線より左側の「過熱領域」）。一方、第２の流量制御装置１２ａの開度が大きい場合は、バイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が多いため。
【００２４】
バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口は湿り状態となり、熱交換部１３ａのバイパス配管１１ａ側には過熱ガス部分はないが、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口が湿り状態ということはすなわち気液二相流ということであり、過熱ガス部分がある場合と比べて、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの下流部の配管内の摩擦損失による圧力損失は大きい。この領域において第２の流量制御装置１２ａの開度が増加するとバイパス配管１１ａを流れる冷媒の増加に伴って、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの下流部における摩擦損失による圧力損失が急増し、バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの代表圧力（静圧）は上昇し、熱交換部１３ａの低温側の温度が上昇し、熱交換量は減少する。その結果、第１の過冷却度ＳＣc は減少する。ところが、逆に、第２の流量制御装置１２ａの開度が減少するとバイパス配管１１ａを流れる冷媒流量が減少するためバイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの下流部における摩擦損失による圧力損失が小さく、バイパス配管１１ａの上流側の温度も低くなり、熱交換量は増加する。その結果、第１の過冷却度ＳＣc が増加する（図３の一点鎖線より右側の「湿り領域」）。
また、この領域（バイパス配管１１ａの熱交換部１３ａの出口が湿り状態となる領域）では、第２の流量制御装置１２ａの開度が増加すると熱交換部１３ａで蒸発可能な量より多い流量がバイパス配管１１ａへ供給され、凝縮部に分布していた液冷媒は、低圧部に分布するようになり、熱源機側熱交換器３と熱交換部１３ａの間で液単相状態ではなくなり、ガスの混入した気液二相状態となり、熱交換部１３ａでの熱交換量が増加していないため、熱交換部１３ａの出口の過冷却度すなわち第１の過冷却度ＳＣc は減少する。また、この領域では第２の流量制御装置１２ａの開度が減少すると、低圧部に分布していた液冷媒が凝縮部に分布するようになり、熱源機側熱交換器３と熱交換部１３ａの間での冷媒状態はガス成分が減少し、第１の過冷却度ＳＣc は増加する。
以上の特性からＳＨ0 がある一定値ＳＨB より大きい場合（ＳＨ0 ＞ＳＨB ）には「過熱領域」にあると判定して、ＳＣc ＜ＳＣc2となっていれば、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加させて、ＳＣc ≧ＳＣc2とし、ＳＣc ＞ＳＣc1となっていれば、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少させてＳＣc ≦ＳＣc1とすることにより、第１の過冷却度ＳＣc を制御目標範囲内とすることができる。また、ＳＨ0 がある一定値以下の場合（ＳＨ0 ≦ＳＨB ）には「湿り状態」にあると判定してＳＣc ＜ＳＣc2となっていれば第２の流量制御装置１２ａの開度を減少させてＳＣc ≧ＳＣc2とし、ＳＣc ＞ＳＣc1となっていれば第２の流量制御装置１２ａの開度を増加させてＳＣc ≦ＳＣc1とすることにより第１の過冷却度ＳＣc を制御目標範囲内とすることができる。
【００２５】
次に、冷房時流量制御装置制御手段２３の制御内容を図４のフローチャートにそって説明する。ステップ５１にて第１の圧力検出手段１４ａの検出圧力と第１の温度検出手段１５の検出温度よりＳＨ0 を演算し、第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第２の温度検出手段１８の検出温度より第１の過冷却度ＳＣc を演算し、第２の圧力検出手段１６の検出圧力と第３の温度検出手段１７の検出温度より第２の過冷却度Ｓｃ0 を演算してステップ５２へ進。ステップ５２では、第４の温度検出手段１９の検出温度Ｔd が予め設定された上限値Ｔdmaxより大きいか否かを判定しＴd ＞Ｔdmaxならばステップ５３へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、Ｔd ≦Ｔdmaxならステップ５４へ進む。ステップ５４では、第２の過冷却度ＳＣ0 が予め設定された上限値ＳＣ0maxより大きいか否かを判定し、ＳＣ0 ＞ＳＣ0maxならばステップ５５へ進み第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、ＳＣ0 ≦ＳＣ0maxならばステップ５６へ進む。ステップ５６では、ＳＨ0 が予め設定されたＳＨB より大きいか否かを判定し、ＳＨ0 ＞ＳＨB ならばステップ５７へ進み、ＳＨ0 ≦ＳＨB ならばステップ６２に進む。ステップ５７では、第１の過冷却度ＳＣc が過冷却度制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の上限値ＳＣc1より大きいか否かを判定し、ＳＣc ＞ＳＣc1ならばステップ５８へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少し、ＳＣc ≦ＳＣc1ならばステップ５９へ進む。ステップ５９では第１の過冷却度ＳＣc が過冷却度制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の下限値ＳＣc2より小さいか否かを判定し、ＳＣc ＜ＳＣc2ならばステップ６０へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、ＳＣc ≧ＳＣc2ならばステップ６１へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を維持する。
一方、ステップ６２では第１の過冷却度ＳＣc が過冷却度制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の上限値ＳＣc1より大きいか否かを判定し、ＳＣc ＞ＳＣc1ならばステップ６３へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を増加し、ＳＣc ≦ＳＣc1ならばステップ６４へ進む。ステップ６４では、第１の過冷却度ＳＣc が過冷却制御目標範囲決定手段２２により決定された制御目標範囲の下限値ＳＣc2より小さいか否かを判定し、ＳＣc ＜ＳＣc2ならばステップ６５へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を減少し、ＳＣc ≧ＳＣc2ならばステップ６６へ進み、第２の流量制御装置１２ａの開度を維持する。ステップ５３，５５，５８，６０，６１，６３，６５，６６で第２の流量制御装置１２ａの開度を増減・維持した後に、ステップ５１へ再び戻る。
【００２６】
実施例２．
以下、この発明の上記実施例１とは別の実施例について説明する。
図５はこの発明の実施例２による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図、図６は暖房運転時の制御ブロック図、また、冷房時の制御ブロック図は図２（実施例１と同じ）である。図において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び１，３，４，５，６，７，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９，１０は図９に示す従来の空気調和装置と同様のものでありここでは説明を省略する。２は切換弁であり、この実施例では４方弁を使用している。１１ｂは熱源機側熱交換器３と第１の流量制御装置６とを接続する配管と、４方弁２と室内側熱交換器５とを接続する配管とを結ぶバイパス配管、１２ｂはバイパス配管１１ｂの配管途中に設けられた第３の流量制御装置（ここでは電気式膨張弁）、１３ｂは熱源機側熱交換器３と第１の流量制御装置６とを接続する配管と、バイパス配管１１ｂの第３の流量制御装置１２ｂと４方弁２側の一端との間の配管部分との間で熱交換する熱交換部、１４〜２３は実施例１と同様のものなので、ここでは説明を省略する。２４は暖房運転時において第２の圧力検出手段１６の出力信号及び第２の温度検出手段１９の出力信号に基づき第３の流量制御装置１２ｂを制御する暖房時流量制御装置制御手段である。
【００２７】
尚、図中実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。冷房運転時の冷媒側の動作については図１に示す実施例１の空気調和装置と同様なので説明を省略する。また、暖房運転時の冷媒側の動作については熱交換部１３ｂ及びバイパス配管１１ｂに関する部分以外については図９に示す従来の空気調和装置と全く同様なので説明を省略し、暖房運転時の熱交換部１３ｂ及びバイパス配管１１ｂに関する部分について説明する。
すなわち、室内機側の負荷が小さくかつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式の熱交換器の場合には熱交換器の吸込空気温度、水冷式の熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）には、第２の圧力検出手段１６の検出圧力が一定範囲内となるように第３の流量制御装置１２ｂは暖房時流量制御装置制御手段２４によって制御され、圧縮機１より吐出され４方弁２を通過した高温高圧のガス冷媒の一部はバイパス配管１１ｂに流入し、室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄ、第２の接続配管１０、熱源機側の第２の接続配管８を経て熱源機Ａに流入した低温低圧の気液二相冷媒と熱交換部１３ｂで熱交換して凝縮液化され、第３の流量制御装置１２ｂで減圧されて室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから熱源機Ａに流入した気液二相冷媒と合流する。この結果、一部の冷媒が熱交換部１３ｂで凝縮されるので、あたかも凝縮器が増加したように作用して室内機側の負荷が増加したのと同様の効果があるので圧縮機の吐出圧力が上昇することなく、異常停止せずに連続運転することができる。
また、圧縮機１の吐出温度が上限値を超えると、暖房時流量制御装置制御手段２４により第３の流量制御装置１２ｂの開度が増加され、圧縮機１より吐出され４方弁２を通過した高温高圧のガス冷媒の一部は、バイパス配管１１ｂに流入し室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄ、第２の接続点１０、熱源機側の第２の接続配管８を経て熱源機Ａに流入した低温低圧の気液二相冷媒と熱交換部１３ｂで熱交換して凝縮液化され、第３の流量制御装置１２ｂで減圧されて室内機Ｂ，Ｃ，Ｄから熱源機Ａに流入した気液二相冷媒と合流する。この結果、一部の冷媒が熱交換部１３ｂで凝縮されるので、あたかも凝縮器が増加したように作用して室内機側の負荷が増加したのと同様の効果があるので圧縮機の吐出圧力が低下し、吐出温度も低下するため圧縮機の寿命も縮減されず、圧縮機の信頼性は著しく向上する。
【００２８】
次に、第３の流量制御装置制御手段２４の制御内容を図７のフローチャートにそって説明する。図７は暖房時流量制御装置制御手段２４の制御内容を示すフローチャートである。ステップ４１にて第２の圧力検出手段１６の検出圧力Ｐd が予め設定された第１の設定圧力Ｐ1 より大きいか否かをまたは第４の温度検出手段１９の検出温度Ｔd が予め設定された上限値Ｔdmaxより大きいか否かを判定し、少なくともＰd ＞Ｐ1 またはＴd ＞Ｔdmaxのいずれかであればステップ４２に進んで第３の流量制御装置１２ｂの開度を増加してステップ４１に戻り、Ｐd ≦Ｐ1 かつＴd ≦Ｔdmaxならばステップ４３へ進む。ステップ４３ではＰd が予め第１の設定圧力Ｐ1 より小さく設定された第２の設定圧力Ｐ2 より小さいか否かを判定しＰd ＜Ｐ2 ならばステップ４４に進んで第３の流量制御装置１２ｂの開度を減少してステップ４１に戻り、Ｐd ＞Ｐ2 ならば第３の流量制御装置１２ｂの開度はそのままとしてステップ４１に戻る。このようにして、第３の流量制御装置１２ｂは第２の圧力検出手段１６の検出圧力Ｐd が一定範囲内かつ圧縮機の吐出温度が上限値以下となるように暖房時流量制御装置制御手段２４によって制御される。
【００２９】
実施例３．
尚、上記実施例では熱源機側の第１の接続配管７と室内側の第１の接続配管７ｂ，７ｃ，７ｄは第１の接続点９の一点で接続され、また熱源機側の第２の接続配管８と室内側の第２の接続配管８ｂ，８ｃ，８ｄは第２の接続点１０の一点で接続されているが、図８に示すように第１の接続点が複数点、第２の接続点が複数点である場合でも同様な作用効果を奏す。
【００３０】
実施例４
尚、上記実施例では１台の熱源機に対して３台の室内機が接続されているが、室内機の台数は１台でも、また、２台でも、また４台以上でも同様の作用効果を奏す。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３２】
請求項１による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、このバイパス配管の圧縮機側の一端と第２の流量制御装置とを接続する配管と、熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された圧力と、上記熱交換部と上記第１の流量制御装置との間に設けた第２の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第１の過冷却度が予め設定された目標範囲内となるように上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、第１の流量制御装置流入側冷媒の過冷却度を常に所定の範囲に確保することができ、室内機に流入する冷媒の流量を第１の流量制御器によって的確に制御することができる。
【００３３】
請求項２による空気調和装置においては、さらに熱源機側熱交換器及び室内機取付け位置の高低差に応じて入力する高低差入力手段と、上記高低差入力手段の入力値に応じて第１の過冷却度目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段とを設けたことにより、熱源機側熱交換器の取付け位置と、室内機の取付け位置との高低差が大きくても第１の流量制御装置流入側冷媒の過冷却度を所定範囲に確保し、常に液単相状態とすることができるので室内機に供給する冷媒流量を第１の流量制御装置によって的確に制御することができる。
【００３４】
また、請求項３による空気調和装置においては、さらに熱源機側熱交換器と室内機の第１の流量制御装置とを接続する接続配管の長さに応じて入力する配管長入力手段と、上記配管長入力手段への入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段とを設けたことにより、上記接続配管が長く、摩擦損失による圧力損失があっても第１の流量制御装置流入側冷媒の過冷却度を所定範囲に確保して常に液単相状態とすることができるので室内機に供給する冷媒流量を第１の流量制御装置によって的確に制御することができる。
【００３５】
また、請求項４による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱源機側熱交換器と上記分岐部との間に設けられた第３の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第２の過冷却度に基づき上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、熱源機側熱交換器内に液冷媒が占める割合を一定範囲に抑制することができ、圧縮機高圧側圧力が過上昇して保護装置が作動したり、圧縮機の消費電力の増大したりすることを防止することができる。
【００３６】
請求項５による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段により検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えると上記第２の流量制御装置の開度を増加するように制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、常に圧縮機の吐出ガス温度が過上昇することなく、圧縮機の信頼性が向上するという効果がある。
【００３７】
請求項６による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段と、暖房運転時において、上記第２の圧力検出手段の検出圧力に基づき上記第３の流量制御装置の開度を制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたことにより、暖房運転において室内側の負荷が小さく、かつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合（空冷式熱交換器の場合には熱交換器の吸込み空気温度、水冷式熱交換器の場合には熱交換器の入口水温が高い場合など）でも、圧縮機の吐出圧力が過上昇することなく、異常停止せずに運転を継続することができる。
【００３８】
請求項７による空気調和装置においては、熱源機側熱交換器と第１の流量制御装置とを接続する配管と、切換弁と室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段と、暖房運転時において、上記第４の温度検出手段の検出温度が設定温度を超えると上記３の流量制御装置の開度を増加するように制御する暖房時流量制御装置とを設けたことにより、暖房運転において、室内機側の負荷が小さく、かつ熱源機側熱交換器の負荷が大きい場合でも、圧縮機の吐出ガス温度が過上昇することなく、圧縮機の信頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【図２】この発明の実施例１による空気調和装置の第２の流量制御装置の制御内容を示す制御ブロック図である。
【図３】この発明の実施例による空気調和装置の第２の流量制御装置の開度と第１の過冷却度の関係を示す特性図である。
【図４】この発明の実施例１による空気調和装置の冷房時流量制御装置制御手段の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施例２による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【図６】この発明の実施例２による空気調和装置の第３の流量制御装置の制御内容を示す制御ブロック図である。
【図７】この発明の実施例２による空気調和装置の暖房時流量制御装置制御手段の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施例３による空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【図９】従来の空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ ４方弁
３ 熱源機側熱交換器
５ 室内側熱交換器
６ 第１の流量制御装置
１１ａ，１１ｂ バイパス配管
１２ａ 第２の流量制御装置
１２ｂ 第３の流量制御装置
１３ａ，１３ｂ 熱交換部
Ａ 熱源機
Ｂ，Ｃ，Ｄ 室内機
１４ 第１の圧力検出手段
１５ 第１の温度検出手段
１６ 第２の圧力検出手段
１７ 第３の温度検出手段
１８ 第２の温度検出手段
１９ 第４の温度検出手段
２０ 高低差入力手段
２１ 配管長入力手段
２２ 過冷却度制御目標範囲決定手段
２３ 冷房時流量制御装置制御手段
２４ 暖房時流量制御装置制御手段
Claims (7)
- 圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間と熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱交換部と上記第１の流量制御装置との間に設けた第２の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第１の過冷却度が予め設定された目標範囲内となるように上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことを特徴とする空気調和装置。
- 上記熱源機側熱交換器及び上記室内機取付け位置の高低差に応じて入力する高低差入力手段を設け、上記高低差入力手段の入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段を設けたことを特徴とする請求項第１項記載の空気調和装置。
- 熱源機側熱交換器と室内機の第１の流量制御装置とを接続する接続配管の長さに応じて入力する配管長入力手段を設け、上記配管長入力手段の入力値に応じて上記第１の過冷却度の目標範囲を決定する過冷却度制御目標範囲決定手段を設けたことを特徴とする請求項第１項記載の空気調和装置。
- 圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段により検出された検出圧力と、上記熱源機側熱交換器と上記分岐部との間に設けられた第３の温度検出手段により検出された検出温度とから演算される第２の過冷却度に基づき上記第２の流量制御装置を制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことを特徴とする空気調和装置。
- 圧縮機、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管途中から分岐し、第２の流量制御装置を介して上記圧縮機の吸入側低圧配管に到るバイパス配管と、上記バイパス配管の圧縮機側の一端と上記第２の流量制御装置とを接続する配管と、上記熱源機側熱交換器と上記バイパス配管の分岐部とを接続する配管との間とで熱交換を行う熱交換部と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段により検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えると上記第２の流量制御装置の開度を増加するように制御する冷房時流量制御装置制御手段とを設けたことを特徴とする空気調和装置。
- 圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第２の圧力検出手段と、暖房運転時において、上記第２の圧力検出手段の検出圧力に基づき上記第３の流量制御装置の開度を制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたことを特徴とする空気調和装置。
- 圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器を備えた熱源機と、室内側熱交換器、上記室内側熱交換器の上記熱源機側熱交換器に対応する一端に接続された第１の流量制御装置を備えた室内機とを配管接続した冷媒回路において、上記熱源機側熱交換器と上記第１の流量制御装置とを接続する配管と、上記切換弁と上記室内側熱交換器とを接続する配管との間を第３の流量制御装置を介して接続するバイパス配管と、上記圧縮機の吐出配管に設けた第４の温度検出手段と、暖房運転時において、上記第４の温度検出手段の検出温度が設定温度を超えると上記第３の流量制御装置の開度を増加するように制御する暖房時流量制御装置制御手段とを設けたことを特徴とする空気調和装置。
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