JP3709477B2 - 空気調和機の冷媒回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の冷媒回路、特に、室外機内に配置されるアキュムレータ、圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器とを含む室外機側冷媒回路と、室内機内に配置される室内熱交換器とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する空気調和機の冷媒回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機の冷媒回路は、室外機内に配置されるアキュムレータ、圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器と、室内機内に配置される室内熱交換器とが冷媒配管によって接続されており、冷媒の循環経路を構成する。
このような空気調和機の冷媒回路において、冷房時には室外熱交換器が凝縮器として機能し、室内熱交換器が蒸発器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。また、暖房時には室外熱交換器が蒸発器として機能し、室内熱交換器が凝縮器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。
【０００３】
１つの室外機に対して複数の室内機を接続するようなマルチ型空気調和機の場合、接続されている室内機のうち１台のみを運転するような場合や運転中の室内機が小容量である場合には、高圧部における暖房時の圧力上昇、室内熱交換器における冷房時の凍結などが問題となる。
高圧部における圧力上昇を抑えるために、圧縮機の吐出管とアキュムレータの吸入側との間に吐出バイパス回路を設けることが考えられる。この吐出バイパス回路は、容量制御用の電磁弁およびキャピラリによって構成することが可能である。この場合、運転中の室内機の容量が小さいときには、圧縮機から吐出される冷媒の一部を電磁弁およびキャピラリを介してアキュムレータ側に戻すことにより、容量制御を行うことが可能となる。
【０００４】
このような容量制御用の電磁弁を用いて容量制御を行った場合、冷房運転時には圧縮機からの高温冷媒がアキュムレータに流れ込むこととなり、圧縮機内の冷媒温度の上昇を招くこととなる。圧縮機の異常な温度上昇を防止するためには、室外熱交換器と液閉鎖弁との間の液管側配管部から、圧縮機側に液冷媒を戻すようにしたインジェクション回路を設けることが考えられる。このインジェクション回路は、電磁弁やキャピラリなどで構成することができる。この場合には、圧縮機の吐出管側に設けられる吐出管サーミスタにより吐出管内部の冷媒温度を検出し、所定温度以上になった場合に電磁弁を開くことにより、液管側配管部から液冷媒を圧縮機側に戻して圧縮機温度の上昇を防止できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、吐出管バイパス回路により容量制御を行う場合には、圧縮機内の冷媒温度の上昇を防止する対策を講じる必要があり、たとえば前述のような電磁弁を有するインジェクション回路を構成する必要がある。このようなインジェクション回路を構成する電磁弁は高価な部品であり、コストダウンを図ることが困難となる。
【０００６】
本願発明は、室内機における容量が小さい場合に容量制御を行うことが可能であり、かつインジェクション回路等の高価な構成を付加することなく、吐出管温度の上昇を防止する空気調和機の冷媒回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機の冷媒回路は、室外機内に配置されるアキュムレータ、圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器とを含む室外機側冷媒回路と、室内機内に配置される室内熱交換器とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する空気調和機の冷媒回路であって、四路切換弁と室内熱交換器との間のガス管側配管と、室外熱交換器と室内熱交換器との間の液管側配管との間に設けられ、液管側配管とガス管側配管とをバイパスするバイパス回路と、バイパス回路の液管側合流部と室内熱交換器との間の液管側配管に設けられ、冷房運転時及び暖房運転時に冷媒を減圧する減圧回路とを備え、バイパス回路は、補助熱交換器と、補助熱交換器を液管側配管に接続する液管側接続管に設けられ冷媒を減圧すること及び冷媒流れを遮断することが可能な機能部品からなる冷媒開閉手段とを有し、補助熱交換器を冷房運転時には冷媒の蒸発器として、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能させることを特徴とする。
【０００８】
ここで、バイパス回路は、液管側接続管に設けられ液冷媒を溜めるためのレシーバをさらに備え、冷媒開閉手段は、レシーバとバイパス回路の液管側合流部との間に設けられた液管側冷媒開閉手段と、レシーバと補助熱交換器との間に設けられたガス管側冷媒開閉手段とからなる構成とすることができる。
【０００９】
また、冷媒開閉手段は、電磁弁とキャピラリと逆止弁とを組み合わせた構成、または、電動弁で構成することができる。
また、冷媒開閉手段を電動弁で構成する場合において、圧縮機を周波数制御により容量制御が可能なものとし、冷媒開閉手段を圧縮機の運転周波数が下限周波数になっている際に開度制御がなされるようにすることができる。
さらに、補助熱交換器は室外熱交換器の下部に設けられる構成とすることができる。室外熱交換器が液管側に位置してサブクール熱交換器を備える場合、補助熱交換器とサブクール熱交換器とを隣接して配置することが可能であり、補助熱交換器をサブクール熱交換器の風上側に配置することが好ましい。
【００１０】
また、室外機側冷媒回路と室内熱交換器との間の液管側配管に減圧回路を備える構成とすることができ、この減圧回路は、接続される複数の室内機に対応して設けられる冷媒分配用電動弁で構成できる。
さらに、減圧回路を、室外機側冷媒回路と室内熱交換器との間に配置される冷媒分岐ユニット内に設けることができる。
【００１１】
ここで、室外機内に配置され、室外機側冷媒回路と室内熱交換器との間に設けられる液管閉鎖弁およびガス管閉鎖弁とをさらに備え、バイパス回路は、四路切換弁とガス管閉鎖弁との間のガス管側配管と、室外熱交換器と液管閉鎖弁との間の液管側配管との間に設けられており、減圧回路は、室外機側冷媒回路内のバイパス回路の液管側合流部と液管閉鎖弁との間に設けた構成とすることが可能である。
この場合、減圧回路は、接続される複数の室内機に対応して設けられる冷媒分配用電動弁とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔発明の概要構成〕
本発明の目的を達成するために各観点から考察される実施形態を以下に示す。
〈第１実施形態：バイパス回路に減圧回路および補助熱交換器を設ける〉
図１に示すように、室外機１００に、分岐ユニット３００を介して複数の室内機２００Ａ，２００Ｂ・・・を接続する場合について考える。
【００１３】
室外機１００は、圧縮機１０１、四路切換弁１０２、室外熱交換器１０３、アキュムレータ１０５などを備えている。圧縮機１０１の吐出側には、吐出管温度を検出するための吐出管サーミスタ１０９が設けられている。また、この室外機１００には、外気温度を検出するための外気サーミスタ１１１と、室外熱交換器１０３の温度を検出するための室外熱交サーミスタ１１２とが設けられている。また、外気を吸入して、吸入した外気と室外熱交換器１０３内部に流れる冷媒との間で熱交換を行うためのファン１０６と、ファン１０６を回転駆動するためのファンモータ１０４とが設けられている。
【００１４】
室外機１００から室内機側に導出される冷媒配管は、室外熱交換器１０３から導出される液管接続ポート１１４と、四路切換弁１０２を介して導出されるガス管接続ポート１１５とを備えており、各接続ポート内方に設けられる液管閉鎖弁１１６およびガス管閉鎖弁１１７を備えている。
この室外機１００において、室外熱交換器１０３と液管閉鎖弁１１６との間に位置する冷媒配管を液管側配管部１３１とし、四路切換弁１０２とガス管閉鎖弁１１７との間に位置する冷媒配管をガス管側配管部１３２とすると、この液管側配管部１３１とガス管側配管部１３２をバイパスするバイパス回路１５１を備えている。バイパス回路１５１には、液管側配管部１３１から電磁弁１５２とキャピラリ１５３とで構成される減圧回路、補助熱交換器１３３および逆止弁１５４とが設けられている。
【００１５】
室外機１００の液管接続ポート１１４とガス管接続ポート１１５には、分岐ユニット３００が接続されている。分岐ユニット３００は、室外機１００の液管接続ポート１１４に接続される室外側液管接続ポート３０１と、室外機１００のガス管接続ポート１１５に接続される室外側ガス管接続ポート３０３とを備えている。分岐ユニット３００は、室外側液管接続ポート３０１の内部で分岐する液管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側液管接続ポート３０２を構成している。また、室外側ガス管接続ポート３０３の内部で分岐するガス管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側ガス管接続ポート３０４を構成している。ここでは、接続される室内機を３台とし、室内側液管接続ポート３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃおよび室内側ガス管接続ポート３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃが設けられるものとする。
【００１６】
分岐ユニット３００内の室外側液管接続ポート３０１から各室内側液管接続ポート３０２Ａ〜３０２Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒圧力を減圧するための電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃと、内部を通過する冷媒温度を検出するための液管サーミスタ３０６Ａ〜３０６Ｃがそれぞれ設けられている。また、分岐ユニット３００中の室外側ガス管接続ポート３０３から各室内側ガス管接続ポート３０４Ａ〜３０４Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管サーミスタ３０７Ａ〜３０７Ｃがそれぞれ設けられている。
【００１７】
分岐ユニット３００には、複数の室内機２００が接続される。ここでは、分岐ユニット３００に接続可能な室内機数は３台であり、分岐ユニット３００には室内機２００Ａ〜２００Ｃが接続されるものとする。各室内機２００Ａ〜２００Ｃは、それぞれマルチ機用室内機、ペア機用室内機のいずれも使用可能であり、ここではペア機用室内機を用いる場合について説明する。
【００１８】
室内機２００Ａは、室内熱交換器２０１を備えており、この室内熱交換器２０１に接続される冷媒配管は、液管接続ポート２０４およびガス管接続ポート２０５を介して室外機側に導出される。また、この室内機２００Ａには、室内温度を検出するための室温サーミスタ２０２と、室内熱交換器２０１の温度を検出するための室内熱交サーミスタ２０３とを備えている。
【００１９】
なお、分岐ユニット３００に接続される室内機として、マルチ機用室内機を用いる場合には、液管側配管部に内部を流れる冷媒の温度を検出するための液管サーミスタが設けられている場合があり、この場合には、分岐ユニット３００内の液管サーミスタを省略することも可能である。
この実施形態では、暖房時には、電磁弁１５２、キャピラリ１５３で構成される減圧回路を開くことによって、補助熱交換器１３３を凝縮器として機能させ、高圧となるガス管側配管部１３２の圧力上昇を防止することができる。また、冷房時には、電磁弁１５２、キャピラリ１５３で構成される減圧回路を開くことによって、補助熱交換器１３３を蒸発器として機能させ、低圧となるガス管側配管部１３２に温度低下を防止して室内熱交換器２０１の凍結を防止することができる。また、圧縮機１０１の吐出管温度を低下させるためのインジェクション回路を必要としないため、コストダウンを図ることが可能となる。
【００２０】
〈第２実施形態：バイパス回路に電動弁および補助熱交換器を設ける〉
図２に示すように、第１実施形態における電磁弁１５２、キャピラリ１５３、逆止弁１５４の代わりに液管電動弁１２８を設けることが考えられる。
液管電動弁１２８は、補助熱交換器１３３の液管側配管部１３１側に設けられ、配管内を流れる冷媒を減圧する機能と、冷媒流れを遮断する機能とを備えている。
【００２１】
第１実施形態における電磁弁１５２とキャピラリ１５３で構成される減圧回路に代えて、液管電動弁１２８を用いることによって、バイパス回路１５１を通過する冷媒流量を調整することが可能となり、暖房時における高圧部の圧力制御性を向上し、高負荷条件などにおける吐出管温度上昇時の吐出管温度制御も可能となる。また、冷房時における低圧部の温度低下に対する制御性も向上させることができる。
【００２２】
〈第３実施形態：補助熱交換器を室外熱交換器の下部に設ける〉
図３に示すように、補助熱交換器１３３を室外熱交換器１０３内に設け、かつ、室外熱交換器１０３の最下部に配置することが考えられる。
外気温度が低い場合の暖房運転時において、除霜運転後の凝縮水が室外機１００の底フレームに再氷結して室外熱交換器１０３にまで発達し、運転性能の低下を招くおそれがある。この第３実施形態のように、補助熱交換器１３３を室外熱交換器１０３の最下部に配置することによって、低外気温度の暖房運転時において補助熱交換器１３３内を流れる冷媒によって、凝縮水の再氷結を防止することができ、室外熱交換器１０３の性能低下を防止することが可能となる。
【００２３】
〈第４実施形態：補助熱交換器をサブクール熱交換器と隣接して配置する〉
室外熱交換器の液管側に位置してサブクール熱交換器が配置される場合が想定される。このサブクール熱交換器は、冷房時において室外熱交換器出口からの冷媒を過冷却状態とするためのものである。第４実施形態における補助熱交換器を室外熱交換器内に配置し、かつサブクール熱交換器と隣接配置する場合について図４に基づいて考察する。
【００２４】
室外熱交換器１０３の下部に位置してサブクール熱交換器１３４を配置し、さらにその下部であって室外熱交換器１０３の最下層に位置して補助熱交換器１３３を配置する。
このような構成では、補助熱交換器１３３の蒸発能力により、隣接配置されたサブクール熱交換器１３４による冷却能力を増加させることができ、室外熱交換器１０３出口の冷媒の過冷却度を大きくすることができる。
【００２５】
〈第５実施形態：補助熱交換器をサブクール熱交換器の風上に配置する〉
第４実施形態において、補助熱交換器の冷却管をサブクール熱交換器の冷却管の風上側に配置することについて考察する。
室外熱交換器１０３は、たとえば、図６に示すように、一方の端部で折り返された複数の冷却管１７１と、冷却管１７１を挿通するための挿通孔が形成された金属製の板状部材でなる複数の放熱フィン１７２とを備えている。各冷却管１７１の両端にはディストリビュータ１７３，１７４が設けられており、蒸発器として機能する場合には一方が冷媒入口となり、凝縮器として機能する場合には他方が冷媒入口として機能する。
【００２６】
このような室外熱交換器１０３のうち、下端部分だけを拡大した側面図を図５に示す。ここで、室外熱交換器１０３の側面には、冷却管１７１の両端部を支持する管板１７５が設けられている。この管板１７５は放熱フィン１７２とほぼ同一の形状で構成されており、冷却管１７１が挿通される挿通孔１７６が形成されている。各挿通孔１７６には、ディストリビュータ１７３，１７４間に配置される冷却管１７１が挿通される。
【００２７】
室外熱交換器１０３のディストリビュータ１７４が四路切換弁１０２側に接続され、ディストリビュータ１７３がサブクール熱交換器１３４側に接続されるとする。サブクール熱交換器１３４は、一方の端部がディストリビュータ１７３に接続され、他方の端部が液閉鎖弁１１６側に接続されるＳＣ冷却管１７７を備える。また、補助熱交換器１３３は、一方の端部がガス管側電動弁１２９に接続され、他方の端部がガス管側配管部１３２に接続される補助冷却管１７８を備えることとなる。
【００２８】
ここで、ファン１０６による風の方向を図５の矢印Ａ（図５右から左方向）とすると、ＳＣ冷却管１７７を風下側（図５左側）、補助冷却管１７８を風上側（図５右側）となるように配置する。
このような構成とすることにより、ＳＣ冷却管１７７、放熱フィン１７２、補助冷却管１７８の熱伝導による熱交換だけでなく、ファン１０６によって生じた空気流中に放熱した熱量を利用することができ、サブクール熱交換器１３４の効率を高め、室外熱交換器１０３下部における再氷結を防止することができる。
【００２９】
〔好適な実施例〕
前述の第１実施形態〜第５実施形態を適宜組み合わせることによって、大きな効果を得ることが期待されるものであって、これら実施形態を組み合わせた好適な実施例について以下に説明する。
本発明の好適な実施例を図７に示す。
【００３０】
室外機１００は、圧縮機１０１、四路切換弁１０２、室外熱交換器１０３、アキュムレータ１０５などを備える室外機側冷媒回路を備えている。圧縮機１０１の吐出側には、吐出圧力の異常上昇を検出するための吐出側圧力保護スイッチ１０８が設けられ、圧縮機１０１の吸入側には、吸入圧力を検出するための吸入側圧力センサ１１０が設けられている。
【００３１】
また、圧縮機１０１の吐出側には冷媒中に含まれる潤滑油を分離してアキュムレータ１０５側に返すためのオイルセパレータ１０７が設けられている。このオイルセパレータ１０７には、圧縮機１０１の吐出側の温度を検出するための吐出管サーミスタ１０９が取り付けられている。
オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７には、油戻し管１９７から分岐してアキュムレータ１０５の入口側に接続される吐出バイパス回路１９４が設けられている。この吐出バイパス回路１９４には、アキュムレータ１０５内部に導入される熱交配管部１９６と容量制御用の吐出−吸入電動弁（ＥＶＰ）１４２が設けられている。また、オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７には、キャピラリ１４１が設けられており、このキャピラリ１４１の他端側はアキュムレータ１０５の吸入側に接続されている。
【００３２】
また、室外機１００には外気温度を検出するための外気サーミスタ１１１と、室外熱交換器１０３の温度を検出するための室外熱交サーミスタ１１２とを備えている。また、外気を吸入して、吸入した外気と室外熱交換器１０３内部に流れる冷媒との間で熱交換を行うためのファン１０６と、ファン１０６を回転駆動するためのファンモータ１０４とが設けられている。
【００３３】
室外機１００から室内機側に導出される冷媒配管は、室外熱交換器１０３から導出される液管接続ポート１１４と、四路切換弁１０２を介して導出されるガス管接続ポート１１５とを備えており、各接続ポート内方に設けられる液管閉鎖弁１１６およびガス管閉鎖弁１１７を備えている。
この室外機１００には、冷房運転時に凝縮器として機能する室外熱交換器１０３からの余剰冷媒液を一時的に蓄えるレシーバ１２１が設けられている。レシーバ１２１は液管側接続管１２２とガス管側接続管１２３とを備えており、液管側接続管１２２は室外熱交換器１０３と液管閉鎖弁１１６との間の液管側配管部１３１に接続され、ガス管側接続管１２３は四路切換弁１０２とガス管閉鎖弁１１７との間のガス管側配管部１３２に接続されている。
【００３４】
レシーバ１２１の液管側接続管１２２には、減圧機能と冷媒遮断機能とを有する液管電動弁（ＥＶＬ）１２８が設けられ、ガス管側接続管１２３にはガス管電動弁（ＥＶＧ）１２９が設けられている。
ガス管電動弁１２９と、ガス管側配管部１３２への接続部との間には、補助熱交換器１３３が設けられている。この補助熱交換器１３３は、図５に示すように、室外熱交換器１０３の最下部に補助冷却管１７８を配置することで構成される。室外熱交換器１０３の液管側出口にはサブクール熱交換器１３４が配置されている。このサブクール熱交換器１３４は、図５に示すように、補助熱交換器１３３の補助冷却管１７８の風上側に位置してＳＣ冷却管１７７を配置することによって、補助熱交換器１３３と隣接して配置された構成とすることができる。
【００３５】
四路切換弁１０２とガス閉鎖弁１１７との間のガス管側配管部１３２に向けて、レシーバ１２１からガス状の冷媒を回収するためのガス抜きキャピラリ１３０が設けられる。
室外機１００の液管接続ポート１１４とガス管接続ポート１１５には、複数の分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・が接続されている。各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・はそれぞれ同様の構成であるため、分岐ユニット３００Ａについて説明を行い、他のものについての説明を省略する。
【００３６】
分岐ユニット３００Ａは、室外機１００の液管接続ポート１１４に接続される室外側液管接続ポート３０１と、室外機１００のガス管接続ポート１１５に接続される室外側ガス管接続ポート３０３とを備えている。分岐ユニット３００Ａは、室外側液管接続ポート３０１の内部で分岐する液管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側液管接続ポート３０２を構成している。また、室外側ガス管接続ポート３０３の内部で分岐するガス管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側ガス管接続ポート３０４を構成している。ここでは、接続される室内機を３台とし、室内側液管接続ポート３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃおよび室内側ガス管接続ポート３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃが設けられるものとする。また、 室外側液管接続ポート３０１と室外側ガス管接続ポート３０３との間には、圧力調整用の電動弁３０８が設けられている。
【００３７】
分岐ユニット３００Ａ内の室外側液管接続ポート３０１から各室内側液管接続ポート３０２Ａ〜３０２Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒圧力を減圧するための電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃと、内部を通過する冷媒温度を検出するための液管サーミスタ３０６Ａ〜３０６Ｃがそれぞれ設けられている。また、分岐ユニット３００Ａ中の室外側ガス管接続ポート３０３から各室内側ガス管接続ポート３０４Ａ〜３０４Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管サーミスタ３０７Ａ〜３０７Ｃがそれぞれ設けられている。
【００３８】
各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・には、それぞれ複数の室内機２００が接続される。図示したものは、各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・・に接続可能な室内機数は３台であり、分岐ユニット３００Ａには室内機２００Ａ〜２００Ｃが接続され、分岐ユニット３００Ｂには室内機２００Ｄ〜２００Ｆが接続されるものとする。各室内機２００Ａ〜２００Ｆは、それぞれマルチ機用室内機、ペア機用室内機のいずれも使用可能であり、ここでは室内機２００Ａとしてペア機用室内機を用いる場合について説明する。
【００３９】
室内機２００Ａは、室内熱交換器２０１を備えており、この室内熱交換器２０１に接続される冷媒配管は、液管接続ポート２０４およびガス管接続ポート２０５を介して室外機側に導出される。また、この室内機２００Ａには、室内温度を検出するための室温サーミスタ２０２と、室内熱交換器２０１の温度を検出するための室内熱交サーミスタ２０３とを備えている。
【００４０】
なお、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに接続される室内機として、マルチ機用室内機を用いる場合には、液管側配管部に内部を流れる冷媒の温度を検出するための液管サーミスタが設けられている場合があり、この場合には、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内の液管サーミスタを省略することも可能である。
〔冷媒回路の制御方式〕
前述した冷媒回路において、吐出−吸入バイパス電動弁１４２は、室内機側の冷媒容量が少ない場合（運転台数が少ない場合や運転している室内機の室内熱交換器の容量が小さい場合など）に開度を大きくして、暖房運転時には吐出圧力が上昇することを防止し、冷房運転時には低圧側配管が凍結することを防止する。
【００４１】
また、液管電動弁１２８は、暖房運転時には、ガス管電動弁１２９が開いている状態でレシーバ１２１に余剰冷媒がある場合に開閉制御されることでシステム全体の制御を行い、冷房運転時には、余剰冷媒の有無を判別して室外機ＳＣ制御における余剰冷媒の制御を行う。
さらに、ガス管電動弁１２９は、暖房運転時には、余剰冷媒処理が必要な場合に所定開度で開くことによってレシーバ１２１内に余剰冷媒を貯め、冷房運転時には、液管電動弁１２８が開いている状態でレシーバ１２１内に余剰冷媒がある場合に、開閉制御されることでシステム全体の制御を行う。
【００４２】
〈暖房運転時の制御〉
暖房運転時における動作例を図８に示す。
図８において、ステップＳ１では冷媒回路上に余剰冷媒が無く、かつ容量制御を行う必要がない状態であるか否かを判別する。冷媒回路上に余剰冷媒が無く、かつ容量制御を行う必要がないと判断した場合にはステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態、液管電動弁１２８を全開状態、ガス管電動弁１２９を全閉状態とする。
【００４３】
このような冷媒回路上に余剰冷媒がなく、容量制御の必要もない状態は、図９に示すように、接続された室内機２００Ａ〜２００Ｆが全て運転中である場合が考えられる。
この場合、室外熱交換器１０３は蒸発器として機能しており、各室内機の室内熱交換器２０１が凝縮器として機能している。分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内にある電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆは、それぞれ各室内機の設定に応じた開度で制御され、各室内熱交換器２０１への冷媒分配を行うように構成されている。圧力調整用の電動弁３０５はここでは全閉状態となっている。
【００４４】
したがって、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内に配置されている電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆにより、各室内熱交換器２０１への冷媒分配が適切に行われる。また、回路上に余剰冷媒が発生しないため、レシーバ１２１は機能していない状態となっており、吐出−吸入バイパス電動弁１４２、液管電動弁１２８、ガス管電動弁１２９は、いずれも制御に用いられない。
【００４５】
ステップＳ３では、冷媒回路上に余剰冷媒が有り、かつ容量制御を行う必要がない状態であるか否かを判別する。冷媒回路上に余剰冷媒が有り、かつ容量制御を行う必要がない状態であると判断した場合には、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態、ガス管電動弁１２９を固定開度とし、液管電動弁１２８を目標吐出管温度に対応して制御する。
【００４６】
たとえば、図１０に示すように、分岐ユニット３００Ａに接続されている室内機２００Ａ〜２００Ｃのみ運転を行っているような場合、室外機１００の能力による余剰冷媒が発生することが考えられる。この場合、ガス管電動弁１２９を固定開度で開くことによって補助熱交換器１３３で凝縮された冷媒をレシーバ１２１に導入して溜めることができる。ガス管電動弁１２９を通過する冷媒は補助熱交換器１３３で凝縮されているために、その温度は一般的な電動弁の耐熱温度を超えることがなく、ガス管電動弁１２９として安価なものを選択することが可能となる。また、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応して制御することにより、レシーバ１２１内の余剰冷媒を調整して吸入過熱度制御することでシステム全体の制御とすることができる。
【００４７】
ステップＳ５では、冷媒回路上に余剰冷媒が有り、かつ容量制御を行う必要がある状態であるか否かを判別する。たとえば、冷媒回路上に余剰冷媒が存在し、かつ圧縮機１０１の運転周波数が下限周波数になってもピークカット制御が垂下ゾーンであるような場合には、余剰冷媒がありかつ容量制御を行う必要があると判断してステップＳ６に移行する。
【００４８】
ステップＳ６では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態のままで、ピークカット制御における無変化域で安定するようにガス管電動弁１２９の開度制御を行う。また、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応して制御する。
たとえば、図１１に示すように、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに接続されている室内機２００のうち、室内機２００Ｃのみ運転されており、かつこの室内機２００Ｃが大容量の室内機であるような場合に、このような運転状態となる可能性がある。
【００４９】
この場合に、ガス管電動弁１２９を開くことによって補助熱交換器１３３の凝縮能力を高め、ピークカット制御の無変化域で安定するようにガス管電動弁１２９の開度制御を行う。このことにより、補助熱交換器１３３を介して凝縮された冷媒をレシーバ１２１に導入し、余剰冷媒をレシーバ１２１内に溜めるとともに、高圧側の冷媒容量を安定させて、圧縮機１０１の周波数制御をピークカット制御の無変化域で安定させる。また、ガス管電動弁１２９が開いているため、システム全体の制御（吸入過熱度制御）は、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応した制御とすることによりレシーバ１２１内の余剰冷媒を調整することで行われる。
【００５０】
ステップＳ７では、ガス管電動弁１２９が全開であってもなおピークカット制御の垂下ゾーンであるか否かを判別する。圧縮機１０１の運転周波数が下限周波数になってもピークカット制御が垂下ゾーンである場合であって、ガス管電動弁１２９が全開であってもなおピークカット制御の垂下ゾーンである場合にはステップＳ８に移行する。
【００５１】
ステップＳ８では、圧縮機１０１の周波数制御がピークカット制御の無変化域で安定するように、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度を制御する。このとき、ガス管電動弁１２９は全開状態であり、液管電動弁１２８は目標吐出管温度に対応して開度制御を行う。
たとえば、図１２に示すように、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに接続されている室内機２００のうち、室内機２００Ｃのみ運転されており、かつこの室内機２００Ｃの容量が小さい場合に、ガス管電動弁１２９を全開にしているにもかかわらず、ピークカット制御の垂下ゾーンであるような運転状況となる可能性がでてくる。この場合に、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を制御することにより容量制御を行い、圧縮機１０１の周波数制御をピークカット制御の無変化域で安定させる。また、ガス管電動弁１２９が開いているため、システム全体の制御（吸入過熱度制御）は、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応した制御とすることによりレシーバ１２１内の余剰冷媒を調整することで行われる。
【００５２】
〈冷房運転時の制御〉
冷房運転時における動作例を図１３に示す。
図１３において、ステップＳ１１では冷媒回路上に余剰冷媒があり、かつ容量制御が不要の状態であるか否かを判別する。冷媒回路上に余剰冷媒がなく、容量制御を行う必要がないと判断した場合にはステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態、ガス管電動弁１２９を全開状態とし、サブクール熱交換器１３４によるＳＣ制御を行うために液管電動弁１２８を全閉状態とする。
【００５３】
このような冷媒回路上に余剰冷媒がなく、容量制御の必要もない状態は、図１４に示すように、接続された室内機２００Ａ〜２００Ｆが全て運転中である場合が考えられる。
この場合、室外熱交換器１０３は凝縮器として機能しており、各室内機の室内熱交換器２０１が蒸発器として機能している。分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内にある電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆは、それぞれ各室内機の設定に応じた開度で制御され、各室内熱交換器２０１への冷媒分配を行うように構成されている。圧力調整用の電動弁３０５はここでは全閉状態となっている。
【００５４】
したがって、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内に配置されている電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆにより、各室内熱交換器２０１への冷媒分配を適切に行うことができる。また、回路上に余剰冷媒が発生しないため、レシーバ１２１は機能していない状態となっており、吐出−吸入バイパス電動弁１４２、液管電動弁１２８、ガス管電動弁１２９は、いずれも制御に用いられない。
【００５５】
ステップＳ１３では、冷媒回路上に余剰冷媒があり、かつ容量制御を行う必要がない状態であるか否かを判別する。余剰冷媒がありかつ容量制御を行う必要がないと判断した場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態とした上で、サブクール熱交換器１３４によるＳＣ制御が可能な程度に液管電動弁１２８を開く（全開とはしない）。また、圧縮機１０１の吐出管温度が目標温度となるように、ガス管電動弁１２９の開度を制御して、システム全体の制御（吸入過熱度制御）を行う。
【００５６】
たとえば、図１５に示すように、分岐ユニット３００Ａに接続されている室内機２００Ａ〜２００Ｃのみ運転を行っているような場合、室外機１００の能力による余剰冷媒が発生することが考えられる。この場合、液管電動弁１２８を開くことによって液冷媒をレシーバ１２１に導入して溜めることができる。また、ガス管電動弁１２９の開度を目標吐出管温度に対応して制御することにより、レシーバ１２１内の余剰冷媒を調整して吸入過熱度制御することでシステム全体の制御とすることができる。
【００５７】
図１６に示すように、接続されている室内機２００のうち分岐ユニット３００Ａに接続される室内機２００Ｃのみが運転状態であり、かつこの室内機２００Ｃが大容量である場合に同様の運転状態となることが考えられる。この場合にも、図１５の場合と同様の制御を行うことで、適切な余剰冷媒処理およびシステム制御を行うことが可能となる。
【００５８】
ステップＳ１５では、冷媒回路上に余剰冷媒があり、かつ容量制御を行う必要がある状態か否かを判別する。余剰冷媒がありかつ容量制御を行う必要があると判断した場合にはステップＳ１６に移行する。たとえば、室内機の運転台数が少なく余剰冷媒がある状態で、圧縮機１０１の運転周波数が下限周波数になっても凍結防止制御が垂下ゾーンであるような場合には、容量制御を行う必要があると判断してステップＳ１６に移行する。
【００５９】
ステップＳ１６では、圧縮機１０１の周波数制御において凍結防止制御の無変化域で安定するように、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度制御を行う。このとき、液管配管部１３１からの余剰冷媒処理を行うために液管電動弁１２８の開度制御を行い（全開ではない）、液冷媒をレシーバ１２１に溜める。また、液管電動弁１２８が開いているため、ガス管電動弁１２９の開度を目標吐出管温度に対応して制御することでレシーバ１２１内の冷媒量を調整し、システム全体の制御を行う。
【００６０】
このような運転状態は、たとえば、図１７に示すように、接続されている室内機２００のうち室内機２００Ｃだけが運転状態であり、かつこの室内機２００Ｃが小容量であるような場合に起こり得る。運転中の室内機の室内熱交換器２０１に対応する電動弁３０５Ｃは、室内温度設定などに応じた開度制御が行われ、他の電動弁３０５Ａ，３０５Ｂおよび分岐ユニット３００Ｂ内の電動弁３０５Ｄ〜３０５Ｆについては閉止状態となっている。この状態で、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度制御を行って圧縮機１０１の周波数制御を安定させ、液管電動弁１２８の開度調整を行うことで余剰冷媒処理を行い、さらにガス管電動弁１２９の開度調整を行うことでシステム全体の制御を行うことができる。
【００６１】
ステップＳ１７では、外気温度が所定温度よりも低いか否かを判別する。外気温度が所定温度以下である場合に、液管電動弁１２８を全閉状態にしていると、圧縮機１０１の吸入側圧力よりレシーバ１２１内の圧力が低くなり、レシーバ１２１内に溜まり込んだ液冷媒が抜けないおそれがある。この場合には、冷媒回路内の冷媒不足を生じるおそれがある。したがって、このような状態になると想定される所定温度よりも外気温度が低いと判断した場合には、ステップＳ１８に移行する。
【００６２】
ステップＳ１８では、液管電動弁１２８を所定開度開くことによってレシーバ１２１内の圧力をガス管配管部１３２内の圧力よりも高くし、レシーバ１２１内の液冷媒を補助熱交換器１３３側に排出する。また、液管電動弁１２８が開いているため、ガス管電動弁１２９の開度を制御することによって、目標吐出管温度制御を行い、システム全体の制御を行うことが可能となる。さらに、吐出−吸入バイパス電動弁１４２に開度を凍結防止のための制御とすることにより、アキュムレータ１０５内の液冷媒を蒸発させて圧縮機１０１の吸入温度を高めることができる。
【００６３】
図１８に示すように、接続された室内機２００のうち小容量の室内機２００Ｃのみが運転されているようなときであっても、外気温度が低い場合には、余剰冷媒が発生しないことがある。このような場合には、液管電動弁１２８を全閉状態としてレシーバ１２１に液冷媒が導入されないような構成とすることが考えられるが、液管電動弁１２８を全閉状態としてしまうと、一旦溜まった液冷媒を抜くことができなくなる。したがって、液管電動弁１２８を所定開度で開き、ガス管電動弁１２９の開度を制御することによって、補助熱交換器１３３側に液冷媒を排出するとともに、システム全体の制御を行うように構成できる。
【００６４】
凍結防止制御については、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度を制御することによって、アキュムレータ１０５内の液冷媒を蒸発させて、圧縮機１０１の周波数制御の無変化域での安定的な制御を行うように構成する。
〔他の実施形態〕
（Ａ）ペア機用室外機とペア機用室内機とを接続する場合には、分岐ユニット３００を省略することができる。この場合には、図１９に示すように、室外機１００内の液管配管部１３１とバイパス回路１５１との合流部と、液管閉鎖弁１１６との間に減圧用の電動弁１８１を設けるように構成できる。
【００６５】
この場合にも、前述したような第１実施形態〜第５実施形態のバイパス回路１５１の構成を適用することが可能である。
（Ｂ）複数の室内機を接続することが可能に構成されたマルチ機用室外機では、図２０に示すように、接続される室内機に対応して液管接続ポート１１４Ａ〜１１４Ｃおよびガス管接続ポート１１５Ａ〜１１５Ｃが設けられている。液管接続ポート１１４Ａ〜１１４Ｃの室内機１００内部側には、それぞれ液管閉鎖弁１１６Ａ〜１１６Ｃおよび冷媒分配用および減圧用の電動弁１８１Ａ〜１８１Ｃが設けられている。ガス管接続用ポート１１５Ａ〜１１５Ｃの室外機１００内部側には、それぞれガス管閉鎖弁１１７Ａ〜１１７Ｃが設けられている。
【００６６】
このような各接続ポートにそれぞれ室内機を接続する場合にも上述したような第１実施形態〜第５実施形態のバイパス回路１５１の構成を適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和機の冷媒回路では、圧縮機温度を低減するためのインジェクション回路を設けることなく、容量制御を行うことを可能とし、暖房時における高圧部の圧力上昇および吐出管温度の上昇を防止し、冷房時における低圧部における温度低下を防止して室内熱交換器の凍結を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の概要構成図。
【図２】本発明の第２実施形態の概要構成図。
【図３】本発明の第３実施形態の概要構成図。
【図４】本発明の第４実施形態の概要構成図。
【図５】冷却管配置の説明図。
【図６】室外熱交換器の簡略説明図。
【図７】実施例の構成図。
【図８】暖房運転時の制御フローチャート。
【図９】暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図１０】暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図１１】暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図１２】暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図１３】冷房運転時の制御フローチャート。
【図１４】冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１５】冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１６】冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１７】冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１８】冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１９】他の実施形態の冷媒回路を示す説明図。
【図２０】他の実施形態の冷媒回路を示す説明図。
【符号の説明】
１００ 室外機
１０１ 圧縮機
１０２ 四路切換弁
１０３ 室外熱交換器
１０５ アキュムレータ
１２１ レシーバ
１２８ 液管電動弁
１２９ ガス管電動弁
１３０ ガス抜きキャピラリ
１３１ 液管配管部
１３２ ガス管配管部
１３３ 補助熱交換器
１３４ サブクール熱交換器

Claims (14)

1. 室外機（１００）内に配置されるアキュムレータ（１０５）、圧縮機（１０１）、四路切換弁（１０２）、室外熱交換器（１０３）とを含む室外機側冷媒回路と、室内機（２００）内に配置される室内熱交換器（２０１）とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する空気調和機の冷媒回路であって、
   前記四路切換弁と前記室内熱交換器との間のガス管側配管（１３２）と、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の液管側配管（１３１）との間に設けられ、前記液管側配管とガス管側配管とをバイパスするバイパス回路（１５１）と、
   前記バイパス回路の液管側合流部と前記室内熱交換器との間の液管側配管に設けられ、冷房運転時及び暖房運転時に冷媒を減圧する減圧回路とを備え、
   前記バイパス回路は、補助熱交換器（１３３）と、前記補助熱交換器を前記液管側配管に接続する液管側接続管（１２２）に設けられ冷媒を減圧すること及び冷媒流れを遮断することが可能な機能部品からなる冷媒開閉手段とを有し、前記補助熱交換器を冷房運転時には冷媒の蒸発器として、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能させることを特徴とする空気調和機の冷媒回路。
2. 前記冷媒開閉手段は、電磁弁（１５２）とキャピラリ（１５３）と逆止弁（１５４）とを組み合わせた構成である、請求項１に記載の空気調和機の冷媒回路。
3. 前記冷媒開閉手段は、電動弁（１２８）で構成される、請求項１に記載の空気調和機の冷媒回路。
4. 前記圧縮機（１０１）は、周波数制御により容量制御が可能であり、
   前記冷媒開閉手段は、前記圧縮機の運転周波数が下限周波数になっている際に開度制御がなされる、
   請求項３に記載の空気調和機の冷媒回路。
5. 前記補助熱交換器（１３３）は前記室外熱交換器（１０３）の下部に設けられる、請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和機の冷媒回路。
6. 前記室外熱交換器（１０３）は液管側に位置してサブクール熱交換器（１３４）を備え、前記補助熱交換器（１３３）と前記サブクール熱交換器（１３４）とが隣接して配置される、請求項５に記載の空気調和機の冷媒回路。
7. 前記補助熱交換器（１３３）は前記サブクール熱交換器（１３４）の風上側に配置される、請求項６に記載の空気調和機の冷媒回路。
8. 前記減圧回路は、前記室外機側冷媒回路と前記室内熱交換器（２０１）との間の液管側配管に設けられている、請求項１〜７のいずれかに記載の空気調和機の冷媒回路。
9. 前記減圧回路（３０５）は、接続される複数の室内機（２００）に対応して設けられる冷媒分配用電動弁である、請求項８に記載の空気調和機の冷媒回路。
10. 前記減圧回路（３０５）は、前記室外機側冷媒回路と前記室内熱交換器（２０１）との間に配置される冷媒分岐ユニット（３００）内に設けられている、請求項９に記載の空気調和機の冷媒回路。
11. 前記室外機（１００）内に配置され、前記室外機側冷媒回路と前記室内熱交換器（２０１）との間に設けられる液管閉鎖弁（１１６）およびガス管閉鎖弁（１１７）とをさらに 備え、
    前記バイパス回路（１５１）は、前記四路切換弁（１０２）と前記ガス管閉鎖弁（１１７）との間のガス管側配管と、前記室外熱交換器（１０３）と前記液管閉鎖弁（１１６）との間の液管側配管との間に設けられており、
    前記減圧回路は、前記室外機側冷媒回路内のバイパス回路（１５１）の液管側合流部と前記液管閉鎖弁（１１６）との間に設けられている、請求項１〜７のいずれかに記載の空気調和機の冷媒回路。
12. 前記減圧回路は、接続される複数の室内機に対応して設けられる冷媒分配用電動弁である、請求項１１に記載の空気調和機の冷媒回路。
13. 前記バイパス回路（１５１）は、前記液管側接続管（１２２）に設けられ液冷媒を溜めるためのレシーバ（１２１）をさらに備えており、
    前記冷媒開閉手段は、前記レシーバと前記バイパス回路の液管側合流部との間に設けられた液管側冷媒開閉手段（１２８）と、前記レシーバと前記補助熱交換器との間に設けられたガス管側冷媒開閉手段（１２９）とから構成されている、
    請求項１〜１２のいずれかに記載の空気調和機の冷媒回路。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の冷媒回路を備えた空気調和機。

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