JP5908183B1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、冷房運転時に室内熱交換器の伝熱性能を従来よりも向上させることが可能な空気調和装置を得ることを目的とする。空気調和装置（１００）は、室外熱交換器（３）と膨張装置（４）との間の冷媒配管を流れる冷媒と、膨張装置（４）と室内熱交換器（５）との間の冷媒配管を流れる冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（２０）と、圧力検出装置（３１）と、冷房運転時に膨張装置（４）に流入する冷媒の温度を検出する第１温度検出装置（３２）と、冷房運転時、圧力検出装置（３１）及び第１温度検出装置（３２）の検出結果に基づいて膨張装置（４）の開度を制御する構成となっている制御部（５１）とを備えたものである。

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、少なくとも冷房運転可能な空気調和装置に関するものである。

従来、室内熱交換器等の利用側熱交換器を蒸発器として機能させ、少なくとも冷房運転可能な空気調和装置が、種々提案されている。このような従来の空気調和装置としては、例えば複数の室内熱交換器を備え、これら室内熱交換器を並列接続した多室型空気調和装置も提案されている（特許文献１参照）。この多室型空気調和装置は、室内熱交換器のそれぞれに対応して膨張弁が設けられている。より詳しくは、室外熱交換器と室内熱交換器とを接続する冷媒配管は、室内熱交換器側が複数の分岐配管に分岐している。また、分岐配管のそれぞれに室内熱交換器が接続されることにより、室内熱交換器は並列接続されている。そして、室内熱交換器のそれぞれに対応して、分岐配管のそれぞれに膨張弁が設けられている。

ここで、このように構成された従来の多室型空気調和装置は、室内熱交換器毎に担う空調負荷が異なる。つまり、従来の多室型空気調和装置は、室内熱交換器毎に内部を流れる冷媒の流量を異ならせる必要がある。このため、従来の多室型空気調和装置は、室内熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転時、各室内熱交換器を流れる冷媒の過熱度が規定の範囲となるように、各室内熱交換器に対応して設けられた各膨張弁の開度を制御している。

特開昭６１−１５３３５６号公報（特許請求の範囲、第１図）

上述のように、従来の多室型空気調和装置は、冷房運転時、過熱度を用いて各室内熱交換器を流れる冷媒の流量を調整している。このため、冷房運転時、従来の多室型空気調和装置においては、各室内熱交換器の出口付近を流れる冷媒は、気液二相状態の冷媒に比べて熱伝達率が悪いガス状の冷媒（過熱ガス）となる。したがって、従来の多室型空気調和装置は、冷房運転時、各室内熱交換器の伝熱性能が低下してしまうという課題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、冷房運転時に室内熱交換器の伝熱性能を従来よりも向上させることが可能な空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、第１熱交換器、膨張装置、及び第２熱交換器が順次接続され、その中を冷媒が循環する冷凍サイクル回路と、前記第１熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒配管を流れる冷媒と、前記膨張装置と前記第２熱交換器との間の冷媒配管を流れる冷媒とを熱交換させる第３熱交換器と、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のうち、凝縮器として機能する熱交換器を流れる冷媒の温度及び圧力のうちの少なくとも１つを検出する検出装置と、前記膨張装置に流入する冷媒の温度を検出する第１温度検出装置と、前記検出装置及び前記第１温度検出装置の検出結果に基づいて前記膨張装置の開度を制御する構成となっている制御部とを備え、前記制御部は、前記検出装置の検出値から求められた前記凝縮器を流れる冷媒の凝縮温度と、前記第１温度検出装置の検出温度との差が規定の温度範囲となるように、前記膨張装置の開度を制御する構成としたものである。

本発明に係る空気調和装置は、第１熱交換器と膨張装置との間の冷媒配管を流れる冷媒と、膨張装置と第２熱交換器との間の冷媒配管を流れる冷媒とを熱交換させる第３熱交換器を備えている。このため、本発明に係る空気調和装置は、利用側熱交換器として複数の第２熱交換器を備えた場合でも、冷房運転時、検出装置及び第１温度検出装置の検出結果に基づいて膨張装置の開度を制御することにより、第２熱交換器毎に冷房負荷に見合った量の冷媒を流すことができる。つまり、本発明に係る空気調和装置は、利用側熱交換器として複数の第２熱交換器を備えた場合でも、冷房運転時、各室内熱交換器の出口付近を流れる冷媒をガス状の冷媒にする必要がない。したがって、本発明に係る空気調和装置は、冷房運転時、室内熱交換器の伝熱性能を従来よりも向上させることができる。

なお、本発明に係る空気調和装置は、複数の第２熱交換器を備えたものに限定されるわけではなく、１台の第２熱交換器のみを備えていても勿論よい。冷房運転時、検出装置及び第１温度検出装置の検出結果に基づいて膨張装置の開度を制御することにより、室内熱交換器の出口付近を流れる冷媒をガス状の冷媒にする必要がなくなるため、室内熱交換器の伝熱性能を従来よりも向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の動作状態を説明するためのｐ−ｈ線図（冷媒圧力ｐと比エンタルピｈとの関係図）である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の別の一例を示す構成図である。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の一例を示す構成図である。
本実施の形態に係る空気調和装置１００は、圧縮機２、熱源側熱交換器である室外熱交換器３、利用側熱交換器である複数の膨張装置４、及び、複数の室内熱交換器５が順次冷媒配管で接続される冷凍サイクル回路１を備えている。つまり、空気調和装置１００は、室内熱交換器５が蒸発器として機能し、室外熱交換器３が凝縮器として機能する冷房運転を行うことができる冷凍サイクル回路１を備えている。
ここで、室外熱交換器３が、本発明の第１熱交換器に相当する。また、室内熱交換器５が、本発明の第２熱交換器に相当する。

圧縮機２は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。圧縮機２の種類は特に限定されるものではなく、例えば、レシプロ、ロータリー、スクロール又はスクリュー等の各種タイプの圧縮機構を用いて圧縮機２を構成することができる。圧縮機２は、インバーターにより回転数が可変に制御可能なタイプのもので構成するとよい。この圧縮機２の吐出口には、室外熱交換器３が接続されている。

室外熱交換器３は、内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる空気式熱交換器である。第１熱交換器として空気式熱交換器の室外熱交換器３を用いる場合、室外熱交換器３の周辺に、熱交換対象である室外空気を室外熱交換器３に供給する室外送風機１３を設けるとよい。この室外熱交換器３は、複数の膨張装置４を介して、複数の室内熱交換器５と接続されている。なお、第１熱交換器は、空気式熱交換器の室外熱交換器３に限定されるものではない。第１熱交換器の種類は冷媒の熱交換対象に応じて適宜選択すればよく、水又はブラインが熱交換対象の場合であれば、水熱交換器で第１熱交換器を構成してもよい。

室内熱交換器５は、内部を流れる冷媒と室内空気とを熱交換させる空気式熱交換器である。第２熱交換器として空気式熱交換器の室内熱交換器５を用いる場合、室内熱交換器５の周辺に、熱交換対象である室内空気を室内熱交換器５に供給する室内送風機１５を設けるとよい。室内熱交換器５は、圧縮機２の吸入口に接続されている。なお、第２熱交換器は、空気式熱交換器の室内熱交換器５に限定されるものではない。第２熱交換器の種類は冷媒の熱交換対象に応じて適宜選択すればよく、水又はブラインが熱交換対象の場合であれば、水熱交換器で第２熱交換器を構成してもよい。つまり、第２熱交換器で冷媒と熱交換した水又はブラインを室内に供給し、室内に供給した水又はブラインで冷房等を行ってもよい。

上述のように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、複数の室内熱交換器５を備えている。図１では、２つの室内熱交換器５ａ，５ｂを備え、これら室内熱交換器５ａ，５ｂ周辺に室内送風機１５ａ，１５ｂを設けた例を示している。詳しくは、室外熱交換器３と室内熱交換器５とを接続する冷媒配管は、室内熱交換器５側が複数（室内熱交換器５と同数）の分岐配管４１に分岐している。図１では、室内熱交換器５ａ，５ｂに対応して、２つの分岐配管４１ａ，４１ｂに分岐している。そして、分岐配管４１のそれぞれに室内熱交換器５が接続されることにより、各室内熱交換器５は並列接続されている。

膨張装置４は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧して膨張させるものである。膨張装置４は、室内熱交換器５のそれぞれに対応して設けられている。つまり、空気調和装置１００には、室内熱交換器５と同数の膨張装置４が設けられている。詳しくは、膨張装置４は、室内熱交換器５のそれぞれに対応して、上記の各分岐配管４１に設けられている。図１の場合、分岐配管４１ａに膨張装置４ａが設けられ、分岐配管４１ｂに膨張装置４ｂが設けられている。

また、本実施の形態に係る空気調和装置１００には、室内熱交換器５が凝縮器として機能し、室外熱交換器３が蒸発器として機能する暖房運転を実現可能とするため、例えば四方弁である流路切替装置６が冷凍サイクル回路１に設けられている。この流路切替装置６は、圧縮機２の吐出口の接続先を室外熱交換器３又は室内熱交換器５の一方に切り替え、圧縮機２の吸入口を室外熱交換器３又は室内熱交換器５の他方に切り替えるものである。圧縮機２の吐出口を室内熱交換器５と接続させ、圧縮機２の吸入口を室外熱交換器３と接続させることにより、冷凍サイクル回路１は、圧縮機２、室内熱交換器５、膨張装置４及び室外熱交換器３が順次冷媒配管で接続される構成となる。これにより、空気調和装置１００は、冷房運転だけではなく、暖房運転を行うことも可能となる。

さらに、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、室外熱交換器３と膨張装置４との間の冷媒配管を流れる冷媒と、膨張装置４と室内熱交換器５との間の冷媒配管を流れる冷媒とを熱交換させる内部熱交換器２０を備えている。内部熱交換器２０は、膨張装置４と同様に、室内熱交換器５のそれぞれに対応して設けられている。つまり、空気調和装置１００には、室内熱交換器５と同数の内部熱交換器２０が設けられている。詳しくは、内部熱交換器２０は、室内熱交換器５のそれぞれに対応して、上記の各分岐配管４１に設けられている。図１の場合、分岐配管４１ａに内部熱交換器２０ａが設けられ、分岐配管４１ｂに内部熱交換器２０ｂが設けられている。
ここで、内部熱交換器２０が、本発明の第３熱交換器に相当する。

上述のように構成された空気調和装置１００には、膨張装置４ａ，４ｂの開度を制御する制御装置５０、及び、該制御装置５０の膨張装置４ａ，４ｂの開度制御に用いる冷媒温度を検出するための各種検出装置も設けられている。

詳しくは、圧縮機２の吐出側の配管には、圧縮機２から吐出された冷媒の圧力（圧縮機２の吐出口から膨張装置４までの高圧部分の圧力）を検出する圧力検出装置３１が設けられている。室外熱交換器３と膨張装置４との間の冷媒配管のうち、内部熱交換器２０と膨張装置４との間となる冷媒配管には、冷房運転時に膨張装置４に流入する冷媒の温度を検出する第１温度検出装置３２が設けられている。また、膨張装置４と室内熱交換器５との間の冷媒配管のうち、膨張装置４と内部熱交換器２０との間となる冷媒配管には、暖房運転時に膨張装置４に流入する冷媒の温度を検出する第２温度検出装置３３が設けられている。

第１温度検出装置３２及び第２温度検出装置３３は、膨張装置４及び内部熱交換器２０と同様に、室内熱交換器５のそれぞれに対応して設けられている。つまり、空気調和装置１００には、室内熱交換器５と同数の第１温度検出装置３２及び第２温度検出装置３３が設けられている。詳しくは、第１温度検出装置３２及び第２温度検出装置３３は、室内熱交換器５のそれぞれに対応して、上記の各分岐配管４１に設けられている。図１の場合、分岐配管４１ａに第１温度検出装置３２ａ及び第２温度検出装置３３ａが設けられ、分岐配管４１ｂに第１温度検出装置３２ｂ及び第２温度検出装置３３ｂが設けられている。

制御装置５０は、制御部５１及び演算部５２を備えている。

演算部５２は、圧力検出装置３１が検出した圧力値を、凝縮器を流れる冷媒の凝縮温度に換算するものである。また、演算部５２は、冷房運転時、凝縮温度と第１温度検出装置３２の検出温度との差（過冷却度）を算出するものである。また、演算部５２は、暖房運転時、凝縮温度と第２温度検出装置３３の検出温度との差（過冷却度）を算出するものである。
ここで、圧力検出装置３１が、本発明の検出装置に相当する。

制御部５１は、冷房運転時、圧力検出装置３１及び第１温度検出装置３２の検出結果に基づいて各膨張装置４の開度を制御し、暖房運転時、圧力検出装置３１及び第２温度検出装置３３の検出結果に基づいて各膨張装置４の開度を制御するものである。詳しくは、制御部５１は、冷房運転時及び暖房運転時の双方において、過冷却度が規定の温度範囲（制御目標範囲）となるように、各膨張装置４の開度を制御するものである。例えば、冷房運転時、制御部５１は、凝縮温度と第１温度検出装置３２ａの検出温度との差が規定の温度範囲となるように膨張装置４ａの開度を制御し、凝縮温度と第１温度検出装置３２ｂの検出温度との差が規定の温度範囲となるように膨張装置４ｂの開度を制御する。また、本実施の形態においては、制御部５１は、圧縮機２、室外送風機１３及び室内送風機１５の回転数も制御する構成となっている。

なお、空気調和装置１００が暖房運転を行わない場合、第２温度検出装置３３を設ける必要はない。

このように構成された空気調和装置１００においては、冷凍サイクル回路１を循環する冷媒として、例えば、Ｒ３２（ジフルオロメタン）、ＨＦＯ１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）、ＨＦＯ１２３４ｚｅ（１，３，３，３−テトラフルオロプロペン）、ＨＦＯ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）及び炭化水素のうちの少なくとも１つを含む冷媒が用いられる。

続いて、本実施の形態に係る空気調和装置１００の動作について説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の動作状態を説明するためｐ−ｈ線図（冷媒圧力ｐと比エンタルピｈとの関係図）である。この図２に示すＡ点〜Ｆ点は、図１に示すＡ点〜Ｆ点における冷媒の状態を示している。また、図２に示す破線は、冷房運転時、過熱度制御で各室内熱交換器に流れる冷媒量を制御する従来の多室型空気調和装置の冷媒状態を示している。以下、図１及び図２を用いて、本実施の形態に係る空気調和装置１００の動作を説明する。

［冷房運転］
（起動時）
冷房運転では、流路切替装置６内の流路は、図１に実線で示す流路となる。このため、圧縮機２が起動すると、冷凍サイクル回路１内の冷媒は、図１に実線矢印で示す方向に流れることとなる。詳しくは、圧縮機２が起動すると、圧縮機２の吸入口から冷媒が吸入される。そして、この冷媒は、高温高圧のガス状冷媒となって、圧縮機２の吐出口から吐出される（図２のＡ点）。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器３に流入して室外空気に放熱し、室外熱交換器３から流出する。

室外熱交換器３から流出した冷媒は、内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入し、膨張装置４ａ，４ｂで減圧されて低温の気液二相状態となった冷媒に冷却される。このため、室外熱交換器３から内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入した冷媒は、液状冷媒となって内部熱交換器２０ａ，２０ｂから流出し（図２のＣ点）、膨張装置４ａ，４ｂへ流入する。

ここで、空気調和装置１００の起動時、冷媒が室外熱交換器３等に寝込んでいるため（液状冷媒となって溜まっているため）、冷凍サイクル回路１内を循環する冷媒量が少ない状態となっている。このような状態においては、室外熱交換器３から流出する冷媒は、気液二相状態になりやすい（図２のＢ点）。このため、内部熱交換器２０を備えていない従来の多室型空気調和装置においては、気液二相状態の冷媒が膨張装置に流入することとなる。したがって、従来の多室型空気調和装置は、起動時、膨張装置を流れる冷媒の量が不安定となり、冷凍サイクルの高圧及び低圧が不安定になってしまうという課題があった。また、従来の多室型空気調和装置は、起動時、膨張装置を流れる冷媒の量が不安定となり、膨張装置から騒音が発生してしまうという課題があった。

しかしながら、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、室外熱交換器３から気液二相状態の冷媒が流出した場合であっても、この冷媒は内部熱交換器２０ａ，２０ｂで冷却されて、液状冷媒となって膨張装置４ａ，４ｂへ流入する。このため、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、起動時、冷凍サイクルの高圧及び低圧が不安定になってしまうことを防止でき、膨張装置４ａ，４ｂから騒音が発生してしまうことを防止できる。

膨張装置４ａ，４ｂへ流入した液状冷媒は、膨張装置４ａ，４ｂで減圧されて低温の気液二相状態となり（図２のＤ点）、膨張装置４ａ，４ｂから流出する。なお、膨張装置４ａ，４ｂでの冷媒の減圧量、つまり、膨張装置４ａ，４ｂの開度は、上述のように、凝縮温度と第１温度検出装置３２ａ，３２ｂの検出温度との差が規定の温度範囲となるように制御部５１により制御される。

膨張装置４ａ，４ｂから流出した低温で気液二相状態の冷媒は、内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入する。そして、この冷媒は、室外熱交換器３から内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入した冷媒を冷却した後（図２のＥ点）、室内熱交換器５ａ，５ｂへ流入する。室内熱交換器５ａ，５ｂに流入した冷媒は、室内空気を冷却した後、室内熱交換器５ａ，５ｂから流出する（図２のＦ点）。室内熱交換器５ａ，５ｂから流出した冷媒は、圧縮機２の吸入口から吸入され、再び圧縮機２で高温高圧のガス状冷媒に圧縮される。

（安定運転時）
起動直後の過渡期が経過すると、空気調和装置１００の冷凍サイクル回路１は、室外熱交換器３等に寝込んでいた冷媒も循環し始め、安定状態となる。この安定運転時、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、内部熱交換器２０を備えていない従来の多室型空気調和装置に対して、以下のような効果を得ることができる。

１つの室内熱交換器を有する冷凍サイクル回路において、冷房運転時、室内熱交換器に流れる冷媒の量を冷房負荷に見合った量に制御する方法としては、過熱度制御によって膨張装置の開度を制御する方法と、過冷却度制御によって膨張装置の開度を制御する方法とが考えられる。過熱度制御とは、蒸発器として機能する室内熱交換器を流れる冷媒の過熱度（蒸発温度−室内熱交換器出口での冷媒温度）が規定の温度範囲になるように、膨張装置の開度を制御する方法である。過冷却度制御とは、凝縮器として機能する室外熱交換器を流れる冷媒の過冷却度（凝縮温度−室外熱交換器出口での冷媒温度）、つまり膨張装置に流入する冷媒の過冷却度が規定の温度範囲になるように、膨張装置の開度を制御する方法である。

しかしながら、多室型空気調和装置の場合、室内熱交換器毎に担う空調負荷が異なる。つまり、多室型空気調和装置は、室内熱交換器毎に内部を流れる冷媒の流量を異ならせるため、各室内熱交換器に対応して設けられた膨張装置毎に開度を制御する必要がある。このとき、従来の多室型空気調和装置は、過冷却度制御によって各膨張装置の開度を制御しようとした場合、膨張装置毎に開度を異ならせることができなくなる。換言すると、従来の多室型空気調和装置は、過冷却度制御によって各膨張装置の開度を制御しようとした場合、各室内熱交換器の冷媒流量を異ならせることができなくなる。共通の過冷却度に基づいて、各膨張装置の開度を制御することとなるためである。したがって、従来の多室型空気調和装置は、過熱度制御によって各室内熱交換器の冷媒流量を制御していた。しかしながら、過熱度制御によって各室内熱交換器の冷媒流量を制御する場合、各室内熱交換器の出口付近を流れる冷媒は、気液二相状態の冷媒に比べて熱伝達率が悪いガス状の冷媒（過熱ガス）となる（図２のＧ，Ｈ点参照）。したがって、従来の多室型空気調和装置は、冷房運転時、各室内熱交換器の伝熱性能が低下してしまうという課題があった。

一方、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、膨張装置４ａ，４ｂのそれぞれに対応して、内部熱交換器２０ａ，２０ｂが設けられている。このため、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、膨張装置４ａ，４ｂに流入する冷媒の過冷却度を、膨張装置４ａ，４ｂ毎に異ならせることができる。したがって、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、過冷却度制御によって、膨張装置４ａ，４ｂの開度を独立して制御することができる。過冷却度制御によって膨張装置４ａ，４ｂの開度を制御する場合、冷凍サイクル回路１内に充填されている冷媒量がわかっていれば、過冷却度の制御目標範囲（上述の規定の温度範囲）の設定範囲によって、蒸発器として機能する室内熱交換器５ａ，５ｂの出口付近を流れる冷媒の状態を任意の状態に変更することができる。したがって、本実施の形態に係る空気調和装置１００においては、室内熱交換器５ａ，５ｂの出口付近を流れる冷媒をガス状の冷媒にする必要がない。本実施の形態に係る空気調和装置１００においては、室内熱交換器５ａ，５ｂの出口付近を流れる冷媒（図２のＦ点）を、例えば飽和蒸気状態、あるいは、液バックしても圧縮機２に支障が無い程度の乾き度（例えば乾き度０．９以上）の気液二相冷媒としている。したがって、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、室内熱交換器５ａ，５ｂの伝熱性能を従来よりも向上させることができる。つまり、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、従来の多室型空気調和装置よりも、省エネルギー性が向上する。
なお、この伝熱性能の向上効果は、起動時においても得られるものである。

また、従来の多室型空気調和装置は、室外熱交換器の出口から膨張装置までの冷媒配管に、液状冷媒を流していた。上述のように、気液二相状態の冷媒が膨張装置に流入すると、冷凍サイクルの高圧及び低圧が不安定になってしまうという課題、及び、膨張装置から騒音が発生してしまうという課題が発生するためである。これに対して、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、内部熱交換器２０を備えているため、室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に、液状冷媒を流すこともできるし、気液二相状態の冷媒を流すこともできる。

室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に液状冷媒を流した状態とは、図２におけるＢ点が飽和液線よりも左側（過冷却液側）にずれた状態である。つまり、室外熱交換器３から内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入した冷媒を冷却するために必要なエネルギー（図２のＤ点からＥ点）が、室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に気液二相状態の冷媒が流れる場合と比較して、小さくなる。換言すると、図２におけるＥ点がＤ点に近づいた状態となる。このため、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に液状冷媒を流すことにより、室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に気液二相状態の冷媒が流れる場合と比較して、室内熱交換器５ａ，５ｂの冷却性能を向上させることができる。

一方、空気調和装置１００において、室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に気液二相状態の冷媒を流した場合、室外熱交換器の出口から膨張装置までの冷媒配管に液状冷媒が流れる従来の多室型空気調和装置と比較して、冷凍サイクル回路１に充填する冷媒の量を削減することができる。Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１１２３及び炭化水素は、可燃性の冷媒である。このため、これらの冷媒を用いる場合には、室内に漏洩して滞留し、室内における冷媒の体積濃度が可燃濃度域に達することを防止したい。本実施の形態に係る空気調和装置１００においては、室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に気液二相状態の冷媒を流す構成とすることにより、冷凍サイクル回路１内の冷媒の量を削減することができるため、室内における冷媒の体積濃度が可燃濃度域に達することを従来よりも確実に防止できる。

また、空気調和装置１００において、室外熱交換器３の出口から内部熱交換器２０までの冷媒配管に気液二相状態の冷媒を流した場合、暖房運転時に必要な冷媒量と冷房運転時に必要な冷媒量との差を小さくすることができる。詳しくは、多室型空気調和装置の場合、一般的に、冷凍サイクル回路の構成要素のうち、圧縮機、流路切替装置及び室外熱交換器が室内機に収納される。また、室内熱交換器及び膨張装置が室内機に収納される。このため、室外機と室内機とは、室外熱交換器と膨張装置との間の冷媒配管、及び、室内熱交換器と流路切替装置との間の冷媒配管によって接続されることとなる。

暖房運転時に必要な冷媒量と冷房運転時に必要な冷媒量との差は、暖房運転時及び冷房運転時にこれらの冷媒配管に流れる冷媒状態が異なることによって生じる。暖房運転の場合、室外熱交換器と膨張装置との間の冷媒配管、及び、室内熱交換器と流路切替装置との間の冷媒配管には、ガス状冷媒が流れる。冷房運転の場合、従来の多室型空気調和装置においては、室外熱交換器と膨張装置との間の冷媒配管には液状冷媒が流れ、室内熱交換器と流路切替装置との間の冷媒配管にはガス状冷媒が流れる。したがって、従来の多室型空気調和装置においては、暖房運転時に必要な冷媒量と冷房運転時に必要な冷媒量との差が大きくなるので、暖房運転時に冷媒を貯留するために、冷凍サイクル回路にアキュムレータ又はレシーバーを設置する必要がある。一方、冷房運転の場合、本実施の形態に係る空気調和装置１００においては、室外熱交換器３と膨張装置４（詳しくは内部熱交換器２０）との間の冷媒配管に気液二相状態の冷媒を流すことができ、室内熱交換器５と流路切替装置６との間の冷媒配管にはガス状冷媒又は気液二相状態の冷媒が流れる。つまり、本実施の形態に係る空気調和装置１００においては、室外熱交換器３と膨張装置４（詳しくは内部熱交換器２０）との間の冷媒配管に流れる冷媒の一部がガス状冷媒となる。このため、本実施の形態に係る空気調和装置１００においては、暖房運転時に必要な冷媒量と冷房運転時に必要な冷媒量との差を小さくすることができる。したがって、本実施の形態に係る空気調和装置１００においては、従来の多室型空気調和装置に設けられていたアキュムレータ又はレシーバーを削除することができる。つまり、空気調和装置１００を従来よりもコンパクトな空気調和装置にすることができる。

［暖房運転］
暖房運転では、流路切替装置６内の流路は、図１に破線で示す流路となる。このため、圧縮機２が起動すると、冷凍サイクル回路１内の冷媒は、図１に破線矢印で示す方向に流れることとなる。詳しくは、圧縮機２が起動すると、圧縮機２の吸入口から冷媒が吸入される。そして、この冷媒は、高温高圧のガス状冷媒となって、圧縮機２の吐出口から吐出される。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、室内熱交換器５ａ，５ｂに流入して室内空気を加熱し、気液二相状態又は液状態の冷媒となって室内熱交換器５ａ，５ｂから流出する。

室内熱交換器５ａ，５ｂから流出した冷媒は、内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入し、膨張装置４ａ，４ｂで減圧されて低温の気液二相状態となった冷媒に冷却される。このため、室内熱交換器５ａ，５ｂから内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入した冷媒は、液状冷媒となって内部熱交換器２０ａ，２０ｂから流出し、膨張装置４ａ，４ｂへ流入する。

膨張装置４ａ，４ｂへ流入した液状冷媒は、膨張装置４ａ，４ｂで減圧されて低温の気液二相状態となり、膨張装置４ａ，４ｂから流出する。なお、膨張装置４ａ，４ｂでの冷媒の減圧量、つまり、膨張装置４ａ，４ｂの開度は、上述のように、凝縮温度と第２温度検出装置３３ａ，３３ｂの検出温度との差が規定の温度範囲となるように制御部５１により制御される。

膨張装置４ａ，４ｂから流出した低温で気液二相状態は、内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入する。そして、この冷媒は、室内熱交換器５ａ，５ｂから内部熱交換器２０ａ，２０ｂに流入した冷媒を冷却した後、室外熱交換器３へ流入する。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発した後、室外熱交換器３から流出する。室外熱交換器３から流出した冷媒は、圧縮機２の吸入口から吸入され、再び圧縮機２で高温高圧のガス状冷媒に圧縮される。

なお、上述した空気調和装置１００は、あくまでも一例である。例えば図３のように、空気調和装置１００を構成してもよい。

図３は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の別の一例を示す構成図である。
図１に示した空気調和装置１００では、圧力検出装置３１で本発明の検出装置を構成した。図３に示す空気調和装置１００では、第３温度検出装置３４及び第４温度検出装置３５で検出装置を構成している。詳しくは、第３温度検出装置３４は、室外熱交換器３の例えば中央部に設けられ、冷房運転時に室外熱交換器３を流れる冷媒の凝縮温度を検出する。つまり、第３温度検出装置３４は、冷房運転時の検出装置となっている。また、第４温度検出装置３５は、室内熱交換器５の例えば中央部に設けられ、暖房運転時に室内熱交換器５を流れる冷媒の凝縮温度を検出する。つまり、第４温度検出装置３５は、暖房運転時の検出装置となっている。図４では、室内熱交換器５ａ，５ｂに対応して、２つの第４温度検出装置３５ａ，３５ｂが設けられている。なお、検出装置として、圧力検出装置３１と第３温度検出装置３４及び第４温度検出装置３５との双方を設けても勿論よい。

また、図１及び図３では、２つの室内熱交換器５を有する空気調和装置１００について説明したが、空気調和装置１００に３つ以上の室内熱交換器５を設けても勿論よい。このように空気調和装置１００を構成しても、上述の効果を得ることができる。

また、図１及び図３では、空気調和装置１００の例として多室型空気調和装置を説明したが、空気調和装置１００は、少なくとも１つの室内熱交換器５を備えていればよい。１つの室内熱交換器５のみを備えた空気調和装置１００においても、過熱度制御で膨張装置の開度を制御する従来の空気調和装置と比較して、室内熱交換器５の伝熱性能を向上させることができる。また、１つの室内熱交換器５のみを備えた空気調和装置１００においても、起動時、冷凍サイクルの高圧及び低圧が不安定になってしまうことを防止でき、膨張装置４ａ，４ｂから騒音が発生してしまうことを防止できる。また、１つの室内熱交換器５のみを備えた空気調和装置１００においても、暖房運転時に必要な冷媒量と冷房運転時に必要な冷媒量との差を小さくすることができ、アキュムレータ又はレシーバーを削除することができる。

１ 冷凍サイクル回路、２ 圧縮機、３ 室外熱交換器（第１熱交換器）、４（４ａ，４ｂ） 膨張装置、５（５ａ，５ｂ） 室内熱交換器（第２熱交換器）、６ 流路切替装置、１３ 室外送風機、１５（１５ａ，１５ｂ） 室内送風機、２０（２０ａ，２０ｂ）内部熱交換器（第３熱交換器）、３１ 圧力検出装置、３２（３２ａ，３２ｂ） 第１温度検出装置、３３（３３ａ，３３ｂ） 第２温度検出装置、３４ 第３温度検出装置、３５（３５ａ，３５ｂ） 第４温度検出装置、４１（４１ａ，４１ｂ） 分岐配管、５０ 制御装置、５１ 制御部、５２ 演算部、１００ 空気調和装置。

Claims (5)

1. 圧縮機、第１熱交換器、膨張装置、及び第２熱交換器が順次接続され、その中を冷媒が循環する冷凍サイクル回路と、
   前記第１熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒配管を流れる冷媒と、前記膨張装置と前記第２熱交換器との間の冷媒配管を流れる冷媒とを熱交換させる第３熱交換器と、
   前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のうち、凝縮器として機能する熱交換器を流れる冷媒の温度及び圧力のうちの少なくとも１つを検出する検出装置と、
   前記膨張装置に流入する冷媒の温度を検出する第１温度検出装置と、
   前記検出装置及び前記第１温度検出装置の検出結果に基づいて前記膨張装置の開度を制御する構成となっている制御部とを備え、
   前記制御部は、前記検出装置の検出値から求められた前記凝縮器を流れる冷媒の凝縮温度と、前記第１温度検出装置の検出温度との差が規定の温度範囲となるように、前記膨張装置の開度を制御する構成である空気調和装置。
2. 前記第２熱交換器を複数備え、
   これら前記第２熱交換器は、前記第１熱交換器と前記圧縮機との間に並設接続され、
   前記膨張装置及び前記第３熱交換器は、前記第２熱交換器のそれぞれに対応して設けられている請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記第２熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転時、
   前記第１熱交換器から気液二相状態の冷媒が流出し、
   該気液二相状態の冷媒は、前記第３熱交換器で冷却されて、液状態の冷媒となって前記膨張装置に流入する構成である請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記圧縮機の吐出口の接続先を前記第１熱交換器又は前記第２熱交換器の一方に切り替え、前記圧縮機の吸入口を前記第１熱交換器又は前記第２熱交換器の他方に切り替える流路切替装置と、
   前記膨張装置と前記第２熱交換器との間の冷媒配管のうち、前記膨張装置と前記第３熱交換器との間となる冷媒配管を流れる冷媒の温度を検出する第２温度検出装置と、
   を備え、
   前記第２熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転時、
   前記制御部は、前記検出装置及び前記第２温度検出装置の検出結果に基づいて前記膨張装置の開度を制御する構成である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記冷凍サイクル回路を循環する冷媒は、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１１２３及び炭化水素のうちの少なくとも１つを含む冷媒である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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