JP6091399B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置に関するものである。

空気調和装置には、圧縮機、四方弁、凝縮器、レシーバ、膨張弁及び蒸発器を有し、レシーバを蒸発器と膨張弁との間に配置したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術は、圧縮機の吸入側に接続される吸入配管の一部が、レシーバ内に位置するように吸入配管を配置している。これにより、吸入配管を流れる冷媒と、レシーバ内の冷媒とを熱交換させ、圧縮機の吸入側に液冷媒が流れ込んでしまうこと（液バック）を抑制するとともに、冷凍サイクルの効率を向上させている。

特開２００１−１７４０９１号公報（たとえば、要約書、段落［００２８］及び図１参照）

特許文献１に記載の技術では、レシーバから流出するガス冷媒の経路が、レシーバに接続されている下流側配管に限られている。このため、レシーバ内にガス冷媒が溜まりやすくなっている。

（１）すなわち、特許文献１に記載の技術では、レシーバ内に溜まったガス冷媒量が増大し、レシーバの下流側に、予め設定された分だけ過冷却した冷媒を供給することができなくなる可能性がある。これにより、冷凍サイクルの効率が低減してしまうという課題がある。

（２）また、レシーバ内に溜まったガス冷媒量が増大すると、その分、レシーバの下流側に設けられた蒸発器における冷媒流量が増大し、蒸発器における圧力損失が増大し、冷凍サイクルの効率が低減してしまうという課題がある。

（３）さらに、レシーバ内にガス冷媒が溜まりやすい分、レシーバから流出する冷媒に含まれるガス冷媒量が増大してしまう。すなわち、特許文献１に記載の技術では、蒸発器に流入するガス冷媒量が増大してしまいやすい分、蒸発器入口における乾き度の値が高くなってしまい、蒸発器における熱交換効率が低減し、冷凍サイクルの効率が低減してしまうという課題がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクルの効率が低減することを抑制する空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続して構成された冷凍サイクルを有する空気調和装置において、一方が圧縮機の吸入側に接続され、他方が蒸発器に接続された吸入配管と、蒸発器と凝縮器とを接続する冷媒配管に接続されたレシーバと、一方がレシーバに接続され、他方が吸入配管に接続され、レシーバ内の冷媒を吸入配管に供給する第１バイパス配管と、第１バイパス配管に設けられた流量調整弁と、吸入配管のうち第１バイパス配管との接続位置よりも下流側に設けられ、蒸発器側及び第１バイパス配管側から吸入配管に流入した冷媒とレシーバ内の冷媒とを熱交換させる熱回収部と、熱回収部に係る冷媒の過熱度に基づいて流量調整弁の開度を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、吸入配管のうち第１バイパス配管との接続位置よりも下流側であって熱回収部よりも上流側の第１の冷媒温度、及び熱回収部の下流側の第２の冷媒温度から算出される過熱度に基づいて流量調整弁の開度を制御するものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、上記構成を有しているため、冷凍サイクルの効率が低減することを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御フローチャートの一例である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の制御フローチャートの一例である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置３００の冷媒回路構成の一例である。
本実施の形態１に係る空気調和装置３００は、冷凍サイクルの効率が低減することを抑制する改良が加えられたものである。

［構成説明］
空気調和装置３００は、たとえば屋外などに設置される室外ユニット１００と、たとえば空調対象空間、天井裏などに設置される室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂとを有するものである。そして、空気調和装置３００は、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３ａ、室内熱交換器３ｂ、第１膨張弁４、パワーレシーバ５、第２膨張弁６、室外熱交換器７、及び流量調整弁８などが、吸入配管１６、第１バイパス配管１３、冷媒配管５０Ａ〜５０Ｄ、室内側パワーレシーバ配管１４及び室外側パワーレシーバ配管１５などで接続されて構成された冷媒回路を有している。また、空気調和装置３００は、四方弁２の接続の切り換えなどを行う制御手段２０と、過熱度の算出に利用される第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２とを有している。
なお、図１では、室外ユニット２００に、２つの室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂを有するものを一例として説明したが、これに限定されるものではなく、単数であってもよいし、３つ以上であってもよい。

（室外ユニット１００）
室外ユニット１００は、圧縮機１、四方弁２、第１膨張弁４、パワーレシーバ５、第２膨張弁６、室外熱交換器７、及び流量調整弁８が搭載されているものである。室外ユニット１００は、冷媒配管５０Ａ及び冷媒配管５０Ｂを介して室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂに接続されている。また、室外ユニット１００には、室外熱交換器７に空気を供給し、当該供給した空気と室外熱交換器７を流れる冷媒とを熱交換させる送風手段（図示省略）が搭載されている。なお、送風手段としては、たとえば、送風機を用いることができる。

（室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂ）
室内ユニット２００Ａは、室内熱交換器３ａが搭載されているものである。また、室内ユニット２００Ｂは、室内熱交換器３ｂが搭載されているものである。室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂは、冷媒配管５０Ａ及び冷媒配管５０Ｂを介して室外ユニット１００に接続されている。また、室内ユニット２００Ａには、室内熱交換器３ａに空気を供給し、当該供給した空気と室内熱交換器３ａを流れる冷媒とを熱交換させ、空調対象空間（たとえば、部屋、ビルの一室、倉庫など）に供給する送風機（図示省略）が搭載されている。同様に、室内ユニット２００Ｂにも、図示省略の送風機が搭載されている。

（圧縮機１）
圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして吐出するものである。圧縮機１は、冷媒吐出側が四方弁２に接続され、冷媒吸入側がパワーレシーバ５に接続されている。なお、圧縮機１は、たとえばインバーター圧縮機などで構成するとよい。

（四方弁２）
四方弁２は、冷媒の流路を切り換えるのに利用されるものである。四方弁２は、暖房運転時には、圧縮機１の吐出側と室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂとを接続するとともに、圧縮機１の吸入側と室外熱交換器７とを接続するものである。四方弁２は、冷房運転時には、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器７とを接続するとともに、圧縮機１の吸入側と室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂとを接続するものである。なお、四方弁２の代わりに、複数の２方弁などを組み合わせて四方弁２と同様の機能を持たせたものを用いてもよい。

（室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂ）
室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂは、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能し、圧縮機１から吐出された冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。また、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂは、冷房運転時には蒸発器として機能し、第１膨張弁４から流出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂは、一方が冷媒配管５０Ａを介して四方弁２に接続され、他方が冷媒配管５０Ｂを介して第１膨張弁４に接続されている。なお、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂは、たとえば、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂを流れる冷媒とフィンを通過する空気との間で熱交換ができるようなプレートフィンアンドチューブ型熱交換器で構成するとよい。

（第１膨張弁４及び第２膨張弁６）
第１膨張弁４及び第２膨張弁６は、冷媒を膨張させるのに利用されるものである。第１膨張弁４は、一方が室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂに接続され、他方がパワーレシーバ５に接続されているものである。また、第２膨張弁６は、一方がパワーレシーバ５に接続され、他方が室外熱交換器７に接続されているものである。

（パワーレシーバ５）
パワーレシーバ５は、液冷媒を貯留することができ、気液分離機能を有しているものである。パワーレシーバ５は、液側が室内側パワーレシーバ配管１４を介して第１膨張弁４に接続されるとともに、室外側パワーレシーバ配管１５を介して第２膨張弁６に接続されている。また、パワーレシーバ５は、ガス側が第１バイパス配管１３を介して流量調整弁８にも接続されている。なお、パワーレシーバ５は、図１に示すように、パワーレシーバ５の上部に第１バイパス配管１３が接続されている。

パワーレシーバ５は、吸入配管１６がパワーレシーバ５内を通るように接続されている。この吸入配管１６のうちパワーレシーバ５内に設けられている部分は、パワーレシーバ５内の冷媒が有する熱を吸入配管１６を流れる冷媒に伝達させて熱を回収する熱回収部５Ａである。パワーレシーバ５内には、この熱回収部５Ａが設けられている。

なお、図１の例では、熱回収部５Ａの形状は、パワーレシーバ５内にて上側から下側に延出した後に、パワーレシーバ５内にて水平方向に延出し、さらに、パワーレシーバ５内にて下側から上側に延出するような形状を図示しているがそれに限定されるものではない。熱回収部５Ａは、たとえば、パワーレシーバ５内にて螺旋状に曲げられた形状を有していてもよい。これにより、パワーレシーバ５内の冷媒と熱回収部５Ａ内の冷媒との熱交換量を大きくすることができる。また、熱回収部５Ａは、たとえば、パワーレシーバ５の底部側まで延出するように形成されていてもよい。これにより、熱回収部５Ａが液冷媒に浸漬されやすくなり、パワーレシーバ５内の冷媒と熱回収部５Ａ内の冷媒との熱交換量を増大させることができる。

（室外熱交換器７）
室外熱交換器７は、暖房運転時には蒸発器として機能し、第２膨張弁６から流出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。また、室外熱交換器７は、冷房運転時には凝縮器として機能し、圧縮機１から吐出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。室外熱交換器７は、一方が冷媒配管５０Ｃを介して第２膨張弁６に接続され、他方が冷媒配管５０Ｄを介して四方弁２に接続されている。なお、室外熱交換器７は、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂと同様に、たとえば、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂを流れる冷媒とフィンを通過する空気との間で熱交換ができるようなプレートフィンアンドチューブ型熱交換器で構成するとよい。

また、室外熱交換器７にはヘッダ型分配器７Ａが設けられている。このヘッダ型分配器７Ａは、室外熱交換器７の冷媒流入側（入口側）に取り付けられ、室外熱交換器７に供給された冷媒を複数の冷媒流路に分配するのに利用されるものである。室外熱交換器７には、このヘッダ型分配器７Ａが設けられており、多パス分配による室外熱交換器７への冷媒分布の偏りが改善され、室外熱交換器７の性能が低減してしまうことが抑制される。
なお、図１では室外熱交換器７にヘッダ型分配器７Ａを設けた場合を例に示したが、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂに設けてもよい。これにより、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂが蒸発器となる場合（冷房運転）でも同様の効果を得ることができる。

（吸入配管１６）
吸入配管１６は、一方が四方弁２に接続され、他方が圧縮機１の吸入側に接続されているものである。また、吸入配管１６は、その一部がパワーレシーバ５内に配置されている。すなわち、吸入配管１６は、パワーレシーバ５の内部に延出した後に、パワーレシーバ５の外側に延出し、圧縮機１の吸入側に接続されている。

吸入配管１６は、一方が四方弁２に接続され、他方が熱回収部５Ａに接続される吸入側パワーレシーバ入口配管１６Ａと、一方が熱回収部５Ａに接続され、他方が圧縮機１の吸入側に接続される吸入側パワーレシーバ出口配管１６Ｂとを有している。すなわち、吸入配管１６は、吸入側パワーレシーバ入口配管１６Ａ、熱回収部５Ａ、及び吸入側パワーレシーバ出口配管１６Ｂがこの順番で直列に接続されて構成されている。なお、吸入側パワーレシーバ入口配管１６Ａには、第１バイパス配管１３が接続されている。

（第１バイパス配管１３）
第１バイパス配管１３は、一方がパワーレシーバ５に接続され、他方が吸入配管１６に接続されている。なお、第１バイパス配管１３には、流量調整弁８が接続されている。なお、第１バイパス配管１３と吸入配管１６との接続位置は、吸入配管１６のうちパワーレシーバ５の内部に入るよりも上流側である。これにより、第１バイパス配管１３を介して、吸入配管１６のうちの熱回収部５Ａに液冷媒が流入してしまっても、熱回収部５Ａで液冷媒が蒸発するので、液バックが発生することが抑制されるようになっている。

（流量調整弁８）
流量調整弁８は、第１バイパス配管１３に設けられ、第１バイパス配管１３を流れる冷媒量を調整するのに利用されるものである。流量調整弁８は、第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２の検出結果に基づいて、制御手段２０によって算出された過熱度の値に応じて開度が制御される。この開度が制御されることにより、第１バイパス配管１３を通って吸入配管１６に流入するガス冷媒量が調節される。なお、流量調整弁８は、上記の第１膨張弁４及び第２膨張弁６と同様に、たとえば開度が可変である電子膨張弁などで構成するとよい。

（冷媒配管５０Ａ〜冷媒配管５０Ｄ）
冷媒配管５０Ａは、四方弁２と室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂとを接続する配管である。また、室外ユニット１００と室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂとを接続する配管でもある。冷媒配管５０Ｂは、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂと第１膨張弁４とを接続する配管である。また、冷媒配管５０Ｂは、室外ユニット１００と室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂとを接続する配管でもある。冷媒配管５０Ｃは、第２膨張弁６と室外熱交換器７とを接続する配管である。冷媒配管５０Ｃは室外ユニット１００に設けられている。冷媒配管５０Ｄは、室外熱交換器７と四方弁２とを接続する配管である。冷媒配管５０Ｄは室外ユニット１００に設けられている。

（室内側パワーレシーバ配管１４及び室外側パワーレシーバ配管１５）
室内側パワーレシーバ配管１４は、一方が第１膨張弁４に接続され、他方がパワーレシーバ５に接続されている配管である。室内側パワーレシーバ配管１４は、他方がパワーレシーバ５内に位置するように設けられている。そして、室内側パワーレシーバ配管１４は、他方の端部がパワーレシーバ５の底部側に位置するように設けられている。
室外側パワーレシーバ配管１５は、一方が第２膨張弁６に接続され、他方がパワーレシーバ５に接続されている配管である。室外側パワーレシーバ配管１５は、室内側パワーレシーバ配管１４と同様に、他方がパワーレシーバ５内に位置するように設けられている。そして、室外側パワーレシーバ配管１５は、他方の端部がパワーレシーバ５の底部側に位置するように設けられている。

なお、図１に示すように、室内側パワーレシーバ配管１４及び室外側パワーレシーバ配管１５の他方の端部は、たとえば熱回収部５Ａよりも下側に配置されているとよい。液冷媒より軽いガス冷媒はパワーレシーバ５の上側に位置するので、冷房運転時においてパワーレシーバ５内のガス冷媒が室内側パワーレシーバ配管１４に流入してしまうことを抑制し、蒸発器として機能する室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂに流入する冷媒の乾き度の値が大きくなることを抑制できる。また、暖房運転時においては、パワーレシーバ５内のガス冷媒が室内側パワーレシーバ配管１４に流入してしまうことを抑制し、蒸発器として機能する室外熱交換器７に流入する冷媒の乾き度の値が大きくなることを抑制できる。

（制御手段２０）
制御手段２０は、圧縮機１の回転数（運転／停止含む）、室内熱交換器３ａ、室内熱交換器３ｂ及び室外熱交換器７に付設される図示省略の送風手段の回転数（運転／停止含む）、第１膨張弁４、第２膨張弁６及び流量調整弁８の開度などを制御するものである。制御手段２０は、たとえば、マイコンなどで構成される制御装置である。制御手段２０は、熱回収部５Ａに係る冷媒の過熱度に基づいて流量調整弁８の開度を制御するものである。制御手段２０は、第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２に有線、又は無線で電気的に接続されており、これらの検出結果に基づいて熱回収部５Ａに係る冷媒の過熱度を算出する。
なお、図１では、制御手段２０が室外ユニット１００、室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂ内に搭載されていない場合を例に示しているが、それに限定されるものではない。制御手段２０は、たとえば、室外ユニット１００、室内ユニット２００Ａ及び室内ユニット２００Ｂのいずれか一方に搭載されていてもよい。

（第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２）
第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２は、冷媒の温度を検出するものであり、制御手段２０で過熱度を算出するのに利用されるものである。第１温度センサ３１は、吸入側パワーレシーバ入口配管１６Ａのうち第１バイパス配管１３の接続位置よりも下流側部分の冷媒温度を検出するものである。また、第２温度センサ３２は、吸入側パワーレシーバ出口配管１６Ｂを流れる冷媒温度を検出するものである。

なお、第２温度センサ３２の代わりに、圧縮機１の下シェル温度を検出する温度センサ１６Ｃを用いてもよい。この圧縮機１の下シェル温度を検出する温度センサ１６Ｃと、第１温度センサ３１とを用いても、過熱度を算出することができる。
また、第１温度センサ３１で検出される冷媒温度が第１の冷媒温度に対応し、第２温度センサ３２で検出される冷媒温度、温度センサ１６Ｃで検出される冷媒温度が第２の冷媒温度に対応する。

また、本実施の形態１では、吸入配管１６のうちパワーレシーバ５の上流側の温度及び下流側の温度を検出することができる第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２を用いて過熱度を算出する場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、第２温度センサ３２の代わりに、吸入配管１６のうちパワーレシーバ５の上流側の圧力を検出する圧力センサを設け、過熱度を算出するようにしてもよい。このように、吸入配管１６のうちパワーレシーバ５の上流側の冷媒温度と吸入配管１６のうちパワーレシーバ５の上流側の冷媒圧力とを検出することでも、過熱度を算出することができる。

［暖房運転及び冷房運転時の冷媒の流れ］
凝縮器は、冷房運転時においては室外熱交換器７であり、暖房運転時においては室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂである。蒸発器は、冷房運転時においては室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂであり、暖房運転時においては室外熱交換器７である。このような構成を有する空気調和装置３００の動作について次に説明する。

（暖房運転）
圧縮機１で高温高圧に圧縮された冷媒ガスは四方弁２の実線に沿って室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂに流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室内空気との熱交換がなされて室内に熱を放出し、高温高圧の液冷媒に凝縮する。高温高圧の液冷媒は、第１膨張弁４により減圧されて中間圧力の二相冷媒となり、この二相冷媒は、室内側パワーレシーバ配管１４を介してパワーレシーバ５に流入して貯留される。

パワーレシーバ５に貯留された二相冷媒は、熱回収部５Ａの一部を構成する吸入配管１６を流れる低温のガス冷媒と熱交換し、液冷媒は中間圧力となる。なお、吸入配管１６にて低温のガス冷媒が流れるのは、吸入配管１６を流れる冷媒が蒸発器として機能する室外熱交換器７を通過しているためである。また、パワーレシーバ５に貯留された二相冷媒のうちのガス冷媒は、第１バイパス配管１３を介して流出するため、パワーレシーバ５に貯留されるガス冷媒量が低減し、パワーレシーバ５から室外側パワーレシーバ配管１５などを介して室外熱交換器７（蒸発器）に流出する冷媒の流量の増大が抑制されるとともに、乾き度の値を小さくすることができ、冷凍サイクル効率が低減してしまうことが抑制される。

パワーレシーバ５から流出した液冷媒は、第２膨張弁６により減圧されて低温低圧の二相冷媒になる。二相冷媒は室外熱交換器７に流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室外空気との熱交換がなされて外気の熱を吸収し、低温低圧のガス冷媒に蒸発する。
室外熱交換器７から流出した低温低圧のガス冷媒は、四方弁２を介して吸入配管１６に流入し、その後、第１バイパス配管１３を流れる冷媒と合流する。この合流した冷媒は、パワーレシーバ５内の熱回収部５Ａに流入し、パワーレシーバ５内の冷媒と熱交換をする。これにより、合流した冷媒に液冷媒が存在している場合には、その液冷媒のガス化が促される。熱回収部５Ａから流出した冷媒は、圧縮機１の吸入側から吸引される。

（冷房運転）
圧縮機１で高温高圧に圧縮された冷媒ガスは、四方弁２の破線に沿って室外熱交換器７に流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室内空気との熱交換がなされて室外に熱を放出し、高温高圧の液冷媒に凝縮する。高温高圧の液冷媒は、第２膨張弁６により減圧されて中間圧力の二相冷媒となり、この二相冷媒は、室外側パワーレシーバ配管１５を介してパワーレシーバ５に流入して貯留される。

パワーレシーバ５に貯留された二相冷媒は、熱回収部５Ａにより低温のガス冷媒と熱交換し、液冷媒は、中間圧力の液冷媒となる。なお、吸入配管１６にて低温のガス冷媒が流れるのは、吸入配管１６を流れる冷媒が蒸発器として機能する室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂを通過しているためである。また、パワーレシーバ５に貯留された二相冷媒のうちのガス冷媒は、第１バイパス配管１３を介して流出するため、パワーレシーバ５に貯留されるガス冷媒量が低減し、パワーレシーバ５から室内側パワーレシーバ配管１４などを介して室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂ（蒸発器）に流出する冷媒の流量の増大が抑制されるとともに、乾き度の値を小さくすることができ、冷凍サイクル効率が低減してしまうことが抑制される。

パワーレシーバ５から流出した液冷媒は、第１膨張弁４により減圧されて低温低圧の二相冷媒になる。二相冷媒は室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂに流入し、図示しないファンなどの送風手段によって、室内空気との熱交換がなされて室内の熱を吸収し、低温低圧のガス冷媒に蒸発する。
室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂから流出した低温低圧のガス冷媒は、四方弁２を介して吸入配管１６に流入し、その後、第１バイパス配管１３を流れる冷媒と合流する。この合流した冷媒は、パワーレシーバ５内の熱回収部５Ａに流入し、パワーレシーバ５内の冷媒と熱交換をする。これにより、合流した冷媒に液冷媒が存在している場合には、その液冷媒のガス化が促される。熱回収部５Ａから流出した冷媒は、圧縮機１の吸入側から吸引される。

［制御手段２０の制御について］
図２は、実施の形態１に係る空気調和装置３００の制御フローチャートの一例である。図２を参照して、空気調和装置３００の流量調整弁８の開度制御について説明する。

（スタートからステップＳ３）
制御手段２０は、流量調整弁８の開度制御を開始する（スタート）。制御手段２０は、流量調整弁８を全閉とする（ステップＳ１）。制御手段２０は、第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２の出力より冷媒温度を算出する（ステップＳ２）。制御手段２０は、ステップＳ２で算出した第１温度センサ３１及び第２温度センサ３２の冷媒温度に基づいて過熱度ＳＨｐ＿ｓを算出する（ステップＳ３）。具体的には、第２温度センサ３２での冷媒温度Ｔ２から第１温度センサ３１での冷媒温度Ｔ１の値を引いて算出する。

（ステップＳ４）
制御手段２０は、過熱度ＳＨｐ＿ｓが、予め設定された値ＳＨｒｅｆよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。予め設定された値ＳＨｒｅｆよりも小さい場合には、ステップＳ６に移行し、そうでない場合にはステップＳ５に移行する。

（ステップＳ５）
制御手段２０は、過熱度ＳＨｐ＿ｓが、予め設定された値ＳＨｒｅｆよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。予め設定された値ＳＨｒｅｆよりも大きい場合には、ステップＳ７に移行し、そうでない場合にはステップＳ２に戻る。

（ステップＳ６）
制御手段２０は、ステップＳ４にて予め設定された値ＳＨｒｅｆよりも過熱度ＳＨｐ＿ｓが小さいと判定した場合には、流量調整弁８の開度を小さくする（ステップＳ６）。なお、このステップＳ６では、流量調整弁８の現在の開度よりも開度を小さくする制御を行うものであって、必ずしも全閉とする必要はない。開度をどの程度小さくするかについては、たとえば、過熱度ＳＨｐ＿ｓと、予め設定された値ＳＨｒｅｆとの差の大きさに応じて設定するとよい。

（ステップＳ７）
制御手段２０は、ステップＳ５にて予め設定された値ＳＨｒｅｆよりも過熱度ＳＨｐ＿ｓが大きいと判定した場合には、流量調整弁８の開度を大きくする（ステップＳ７）。なお、このステップＳ７では、流量調整弁８の現在の開度よりも開度を大きくする制御を行うものであって、必ずしも全開とする必要はない。開度をどの程度大きくするかについては、たとえば、過熱度ＳＨｐ＿ｓと、予め設定された値ＳＨｒｅｆとの差の大きさに応じて設定するとよい。

［実施の形態１に係る空気調和装置３００の有する効果］
（１）上述のステップＳ７では、流量調整弁８の開度を大きくしてパワーレシーバ５内に溜まったガス冷媒の排出をより促している。これにより、パワーレシーバ５の下流側には、ガス冷媒が供給されることが抑制され、十分に過冷却した冷媒（液冷媒）を供給することができる。
より詳細には、暖房運転時において、パワーレシーバ５の下流側の第２膨張弁６には、予め設定された分だけ過冷却した冷媒（液冷媒）が供給される。このため、室外熱交換器７に供給される液冷媒と空気との熱交換量が十分に確保される。また、冷房運転時において、パワーレシーバ５の下流側の第１膨張弁４には、予め設定された分だけ過冷却した冷媒（液冷媒）が供給される。このため、室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂに供給される液冷媒と空気との熱交換量が十分に確保される。このように、冷房運転及び暖房運転時において、蒸発器における熱交換量が十分に確保されるので、空気調和装置３００の冷凍サイクルの効率が低減してしまうことを抑制している。

（２）また、パワーレシーバ５内に溜まったガス冷媒の排出をより促し、パワーレシーバ５の下流側に設けられた蒸発器における冷媒流量が増大することを抑制することができる。すなわち、蒸発器における冷媒流量の増大を抑制して蒸発器における圧力損失を抑制し、空気調和装置３００の冷凍サイクルの効率が低減してしまうことを抑制している。

（３）さらに、パワーレシーバ５内に溜まったガス冷媒の排出をより促し、パワーレシーバ５側から蒸発器側に流入するガス冷媒量の増大を抑制することができる。これにより、蒸発器に流入する冷媒の乾き度の値が増大してしまうことを抑制し、空気調和装置３００の冷凍サイクルの効率が低減してしまうことを抑制している。
なお、ここでいう蒸発器とは、暖房運転時には室外熱交換器７に対応し、冷房運転時には室内熱交換器３ａ及び室内熱交換器３ｂに対応している。

上述のステップＳ７では、蒸発器の性能向上のため流量調整弁８の開度を大きくした。しかし、流量調整弁８の開度を大きくしすぎて、蒸発器から流出する液冷媒の量が増大しすぎ、熱回収部５Ａでガス化しきれなかった液冷媒が圧縮機１の吸入側に流入してしまう可能性がある。そこで、ステップＳ６では、流量調整弁８の開度を小さくし、液バックが生じることを抑制するようにしている。

本実施の形態１に係る空気調和装置３００は、室外熱交換器７にヘッダ型分配器７Ａが設けられている。ここで、上述のようにステップＳ７において、乾き度の値が大きくなってしまうことが抑制されているので、暖房運転時において室外熱交換器７に供給される二相冷媒の分配性能が向上している。すなわち、本実施の形態１に係る空気調和装置３００は、分配性能が向上していることにより、室外熱交換器７における熱交換効率が向上し、冷凍サイクルの効率が低減することが抑制されている。

本実施の形態１に係る空気調和装置３００は、熱回収部５Ａを有するとともに、第１バイパス配管１３の他方を、吸入配管１６のうち四方弁２と熱回収部５Ａとの間に接続したものである。このため、吸入側パワーレシーバ入口配管１６Ａに液冷媒が流入しても、この流入した液冷媒は、熱回収部５Ａに流れ込み、パワーレシーバ５に貯留される冷媒から熱を受け取って蒸発ガス化する。このため、本実施の形態１に係る空気調和装置３００は、第１バイパス配管１３に液冷媒が流入してしまっても、圧縮機１の吸入側に液冷媒が流れ込むことが抑制され、圧縮機１が破損してしまうことが抑制される。すなわち、本実施の形態１に係る空気調和装置３００は、圧縮機１の信頼性を確保することができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る空気調和装置３０１の冷媒回路構成の一例である。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同一部分には同一符号とし、実施の形態１との相違点を中心に説明するものとする。以上の実施の形態１では、気液分離機能を搭載したパワーレシーバ５を用いた回路構成で性能を向上するようにしたものである。本実施の形態２では、圧縮機１の油持ち出し量が多かったり、圧縮機１への返油性能が悪かったりする場合の性能改善を考慮したものである。

上記で説明した実施の形態１の構成に加えて、本実施の形態２に係る空気調和装置３０１は、第１バイパス配管１３と同様にパワーレシーバ５の上部に接続されている第２バイパス配管１８が設けられている。そして、第２バイパス配管１８には、油戻し弁９が接続されている。第２バイパス配管１８は、一方がパワーレシーバ５の上部に接続され、他方が圧縮機１の吐出側に接続されている。これにより、圧縮機１の吐出側から流出した冷凍機油は、第２バイパス配管１８を介してパワーレシーバ５に戻される。そして、パワーレシーバ５に戻された冷凍機油は、第１バイパス配管１３及び吸入配管１６を介して圧縮機１に戻される。

なお、第２バイパス配管１８の一方は、パワーレシーバ５の上部に接続した場合を例に説明したが、それに限定されるものではなく、吸入側パワーレシーバ入口配管１６Ａ又は吸入側パワーレシーバ出口配管１６Ｂに接続されていてもよい。これによっても、圧縮機１に冷凍機油を戻すことができる。
また、油戻し弁９は、図３において、第２バイパス配管１８の流路の開閉を切替える電動開閉弁を用いる場合を例に説明したが、それに限定されるものではなく、開閉以外にも開度の調整をすることができる電動調節弁であってもよい。
さらに、図３では、油分離器（オイルセパレータ）が設けられていないが、第２バイパス配管１８及び油戻し弁９に加えて、圧縮機１の吐出側に油分離器を設け、これらを組み合わせてもよい。

図４は、実施の形態２に係る空気調和装置３０１の制御フローチャートの一例である。図４は、ステップＴ１−１が図２の制御にはない点で図２とは異なっており、その他のステップＴ１−２〜Ｔ７は図２のステップＳ１〜Ｓ７と同様である。このため、ステップＴ１−２〜ステップＴ７の説明は割愛する。

（ステップＴ−１）
制御手段２０は、油戻し弁９を開（全開）とする。そして、制御手段２０は、予め設定された時間が経過した後に、油戻し弁９を閉（全閉）とする。

［実施の形態２に係る空気調和装置３０１の有する効果］
実施の形態２に係る空気調和装置３０１は、実施の形態１に係る空気調和装置３００の有する効果と同様の効果に加えて次の効果を有する。実施の形態２に係る空気調和装置３０１は、第２バイパス配管１８及び油戻し弁９を有しているので、圧縮機１から流出した冷凍機油を圧縮機１に戻しやすくなっている。

なお、実施の形態１の図２及び実施の形態２の図４に示すように、ステップＳ４及びステップＳ５におけるＳＨｒｅｆを同一の値とし、ステップＴ４及びステップＴ５におけるＳＨｒｅｆも同一の値とする場合を例に説明した。すなわち、過熱度ＳＨｐ＿ｓ＝ＳＨｒｅｆを満たすとき、流量調整弁８の開度制御が行われないものであったが、それに限定されるものではない。
たとえば、ステップＳ４では予め設定された第１の値ＳＨｒｅｆ１を用い、ステップＳ５では予め設定された第２の値ＳＨｒｅｆ２を用いてもよい。また、ステップＴ４では予め設定された第１の値ＳＨｒｅｆ１を用い、ステップＴ５では予め設定された第２の値ＳＨｒｅｆ２を用いてもよい。ここで、ＳＨｒｅｆ１＜ＳＨｒｅｆ２の関係にあるものとする。この場合には、算出された過熱度ＳＨｐ＿ｓが、ＳＨｒｅｆ１≦ＳＨｐ＿ｓ≦ＳＨｒｅｆ２を満たすと、流量調整弁８の開度制御が行われないこととなる。このようにすることで、流量調整弁８の開度制御が行われない場合の過熱度ＳＨｐ＿ｓの値に範囲を持たせることができ、空気調和装置３００及び空気調和装置３０１の動作をより安定化させることを期待できる。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ａ 室内熱交換器、３ｂ 室内熱交換器、４ 第１膨張弁、５ パワーレシーバ、５Ａ 熱回収部、６ 第２膨張弁、７ 室外熱交換器、７Ａ ヘッダ型分配器、８ 流量調整弁、９ 油戻し弁、１３ 第１バイパス配管、１４ 室内側パワーレシーバ配管、１５ 室外側パワーレシーバ配管、１６ 吸入配管、１６Ａ 吸入側パワーレシーバ入口配管、１６Ｂ 吸入側パワーレシーバ出口配管、１６Ｃ 温度センサ、１８ 第２バイパス配管、２０ 制御手段、３１ 第１温度センサ、３２ 第２温度センサ、５０Ａ 冷媒配管、５０Ｂ 冷媒配管、５０Ｃ 冷媒配管、５０Ｄ 冷媒配管、１００ 室外ユニット、２００Ａ 室内ユニット、２００Ｂ 室内ユニット、３００ 空気調和装置、３０１ 空気調和装置、ＳＨｐ＿ｓ 過熱度、Ｔ１ 冷媒温度、Ｔ２ 冷媒温度。

Claims (8)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続して構成された冷凍サイクルを有する空気調和装置において、
   一方が前記圧縮機の吸入側に接続され、他方が前記蒸発器に接続された吸入配管と、
   前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に接続されたレシーバと、
   一方が前記レシーバに接続され、他方が前記吸入配管に接続され、前記レシーバ内の冷媒を前記吸入配管に供給する第１バイパス配管と、
   前記第１バイパス配管に設けられた流量調整弁と、
   前記吸入配管のうち前記第１バイパス配管との接続位置よりも下流側に設けられ、前記蒸発器側及び前記第１バイパス配管側から前記吸入配管に流入した冷媒と前記レシーバ内の冷媒とを熱交換させる熱回収部と、
   前記熱回収部に係る冷媒の過熱度に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記吸入配管のうち前記第１バイパス配管との接続位置よりも下流側であって前記熱回収部よりも上流側の第１の冷媒温度、及び前記熱回収部の下流側の第２の冷媒温度から算出される過熱度に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続して構成された冷凍サイクルを有する空気調和装置において、
   一方が前記圧縮機の吸入側に接続され、他方が前記蒸発器に接続された吸入配管と、
   前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に接続されたレシーバと、
   一方が前記レシーバに接続され、他方が前記吸入配管に接続され、前記レシーバ内の冷媒を前記吸入配管に供給する第１バイパス配管と、
   前記第１バイパス配管に設けられた流量調整弁と、
   前記吸入配管のうち前記第１バイパス配管との接続位置よりも下流側に設けられ、前記蒸発器側及び前記第１バイパス配管側から前記吸入配管に流入した冷媒と前記レシーバ内の冷媒とを熱交換させる熱回収部と、
   前記熱回収部に係る冷媒の過熱度に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記吸入配管のうち前記第１バイパス配管との接続位置よりも下流側であって前記熱回収部よりも上流側の冷媒温度及び冷媒圧力から算出される過熱度に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する
   ことを特徴とする空気調和装置。
3. 前記熱回収部は、
   前記レシーバ内に前記吸入配管の一部を配置して構成された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御装置は、
   算出した過熱度が予め設定された値よりも大きい場合には前記流量調整弁の開度を大きくする
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記制御装置は、
   算出した過熱度が予め設定された値よりも小さい場合には前記流量調整弁の開度を小さくする
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
6. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続して構成された冷凍サイクルを有する空気調和装置において、
   一方が前記圧縮機の吸入側に接続され、他方が前記蒸発器に接続された吸入配管と、
   前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に接続されたレシーバと、
   一方が前記レシーバに接続され、他方が前記吸入配管に接続され、前記レシーバ内の冷媒を前記吸入配管に供給する第１バイパス配管と、
   前記第１バイパス配管に設けられた流量調整弁と、
   前記吸入配管のうち前記第１バイパス配管との接続位置よりも下流側に設けられ、前記蒸発器側及び前記第１バイパス配管側から前記吸入配管に流入した冷媒と前記レシーバ内の冷媒とを熱交換させる熱回収部と、
   一方が前記圧縮機の吐出側に接続され、他方が前記レシーバに接続された第２バイパス配管と、
   前記第２バイパス配管に設けられた油戻し弁と、
   前記熱回収部に係る冷媒の過熱度に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する制御装置と、
   を備えた
   ことを特徴とする空気調和装置。
7. 前記制御装置は、
   前記油戻し弁を予め設定された時間開き、その後に前記過熱度に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する
   ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記圧縮機のシェル下に設けられ、前記第２の冷媒温度を検出するのに利用される温度センサを備えた
   ことを特徴とする請求項１、請求項１に従属する請求項３〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。

Images