JP6336066B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御部を備える空気調和装置に関する。

従来より、熱源側ユニットに接続された複数の負荷側ユニットにおいて、夫々独立に暖房運転及び冷房運転が行われる冷暖混在運転が可能な空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された空気調和装置は、負荷側ユニットにおいて必要とされる暖房負荷又は冷房負荷に応じて、熱源側熱交換器が蒸発器又は凝縮器として作用するように冷媒の流路が切り替えられる。負荷側ユニットにおける暖房負荷の割合が多い暖房主運転においては、熱源側熱交換器が蒸発器として作用し、負荷側ユニットにおける冷房負荷の割合が多い冷房主運転においては、熱源側熱交換器が凝縮器として作用する。また、熱源側ユニットから流出する冷媒は、中継器によって、負荷側ユニットに供給されると共に、負荷側ユニットにおける流通方向が切り替えられる。

このような冷暖混在運転が可能な空気調和装置は、暖房負荷の割合が多い暖房主運転時に、二蒸発温度制御と呼ばれる制御が行われることがある。この二蒸発温度制御は、冷房運転が行われている負荷側ユニットの液管温度が、所定の温度以下となる条件において、蒸発器として作用する熱源側ユニットの熱源側熱交換器の入口側に設置された開閉弁を閉じ、熱源側熱交換器の蒸発温度が所定の範囲に収まるように、開閉弁と並列に設置された絞り装置の開度を制御するものである。

特開平４−３５９７６７号公報（図１、第８頁）

しかしながら、二蒸発温度制御においては、絞り装置の開度を制御することによって、熱源側ユニットの熱源側熱交換器に流入する冷媒の流量が変化する。これにより、空気調和装置の運転効率が悪化する虞がある。例えば、熱源側熱交換器に流入する冷媒の流量が変化することにより、熱源側熱交換器及び熱源側熱交換器の下流における圧力損失が低下する虞がある。また、空気調和装置に気液分離器が設けられている場合、気液分離器における冷媒の分離比率が崩れる虞がある。このため、本来、液冷媒のみが流通する熱源側熱交換器に、ガス冷媒が流通する虞がある。この場合、熱源側熱交換器における熱交換効率が低下する。更に、本来、ガス冷媒のみが流通するバイパス配管に液冷媒が流入する液バック現象が発生する虞もある。そして、この液バック現象を回避するために、バイパス配管に設けられた開閉弁を閉じて、バイパス配管に冷媒が流入することを阻止しようとすると、もはや気液分離器の機能が発揮されず、気液分離器を使用することによって得られる省エネルギの効果が得られない。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、空気調和装置の運転効率を向上させる空気調和装置を提供するものである。

本発明に係る空気調和装置は、冷媒が流通し、圧縮機、負荷側熱交換器、膨張部及び熱源側熱交換器が配管により接続された空気調和装置において、負荷側熱交換器と圧縮機の吸入側との間に設けられた低圧配管から分岐した分離配管と、分離配管に設けられ、分離配管に流入する冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、液冷媒を熱源側熱交換器に流出させ、ガス冷媒を圧縮機に流入させる気液分離器と、気液分離器と圧縮機の吸入側とを接続するバイパス配管と、バイパス配管に設けられ冷媒の流量を調整するバイパス絞り部と、熱源側熱交換器にガス冷媒が流れることを抑制するようにバイパス絞り部の開度を調整する制御部と、を備える。

本発明によれば、制御部が、バイパス流量、流入流量及び入口乾き度に基づいて、バイパス絞り部の開度を調整するため、空気調和装置の運転効率が向上する。

実施の形態１に係る空気調和装置１を示す回路図である。 実施の形態１に係る空気調和装置１の制御部８０を示すブロック図である。 実施の形態１における全暖房運転を示す回路図である。 実施の形態１における暖房主運転を示す回路図である。 実施の形態１における全冷房運転を示す回路図である。 実施の形態１における冷房主運転を示す回路図である。 実施の形態１に係る空気調和装置１の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る空気調和装置１の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置１を示す回路図である。この図１に基づいて、空気調和装置１について説明する。空気調和装置１は、例えばビル又はマンション等に設置され、冷媒が循環する冷凍サイクルであるヒートポンプサイクルを利用したものであり、冷暖混在運転が可能なものである。この空気調和装置１は、図１に示すように、熱源側ユニット３と複数の負荷側ユニットを備える負荷側ユニット群５とが中継ユニット４を介して配管により接続された冷媒回路２及び制御部８０を備えている。

熱源側ユニット３と中継ユニット４とは、高圧配管７２及び低圧配管７３により接続されており、中継ユニット４によって、高圧配管７２又は低圧配管７３から流入した冷媒の流通方向が切り替えられて、複数の負荷側ユニットにおいて、夫々独立に暖房運転及び冷房運転が行われる。そして、中継ユニット４と負荷側ユニット群５とは、液配管７９及びガス配管７８により接続されている。

（冷媒）
冷媒回路２に流通する冷媒としては、例えば二酸化炭素、炭化水素又はヘリウム等の自然冷媒、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７Ｃ又はＨＦＣ４０４Ａ等の塩素を含まないフロン代替冷媒、既存の製品に使用されているＲ２２、Ｒ１３４ａ等のフロン系冷媒等が挙げられるが、冷媒は、適宜選択することができる。

（熱源側ユニット３）
熱源側ユニット３は、負荷側ユニット群５に冷熱又は温熱を供給するものである。この熱源側ユニット３は、冷媒を圧縮する圧縮機３１、冷媒の流通方向を切り替える流路切換器３２、熱媒体と冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器３４、液冷媒を貯留するアキュムレータ３６、及びガス冷媒と液冷媒とを分離する気液分離器３３を備えている。

（圧縮機３１）
圧縮機３１は、低温低圧のガス冷媒を吸入し、そのガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒とし、冷媒回路２に吐出するものである。その後、冷媒は、冷媒回路２を循環して、空気調和装置１において空気調和運転が行われる。この圧縮機３１は、吸入した冷媒を圧縮して高圧にするものであり、例えば容量を制御することができるインバータタイプの圧縮機等で構成することができる。なお、圧縮機３１は、このような容量制御が可能なインバータタイプの圧縮機に限定されず、例えば、一定速タイプの圧縮機としてもよく、インバータタイプと一定速タイプとを組み合わせた圧縮機としてもよい。また、レシプロ、ロータリ、スクロール又はスクリュー等の各タイプを利用して圧縮機を構成してもよい。

（流路切換器３２）
流路切換器３２は、圧縮機３１の吐出側に設けられており、暖房運転と冷房運転とにおいて、冷媒の流通方向を切り替えるものである。この流路切換器３２は、暖房運転においては、熱源側熱交換器３４が蒸発器として作用し、冷房運転においては、熱源側熱交換器３４が凝縮器として作用するように、冷媒の流通方向を切り替える。流路切換器３２は、例えば四方弁とすることができる。

（熱源側熱交換器３４）
熱源側熱交換器３４は、第１の接続配管１１によって流路切換器３２に接続されており、熱媒体、例えば周囲の室外空気又は水等と冷媒との間で熱交換を行うものである。この熱源側熱交換器３４は、暖房運転においては蒸発器として作用して冷媒を蒸発ガス化し、冷房運転においては凝縮器（放熱器）として作用して冷媒を凝縮液化する。なお、本実施の形態１においては、熱源側熱交換器３４は、空冷式の熱交換器であり、熱源側送風機３５が、熱源側熱交換器３４の近傍に設けられている。熱源側送風機３５は、熱源側熱交換器３４に室外空気等を送風するものであり、その回転数によって、熱源側熱交換器３４における蒸発能力又は凝縮能力が調整される。なお、熱源側熱交換器３４が水冷式の熱交換器である場合は、水循環ポンプが、熱源側熱交換器３４の近傍に設けられ、この水循環ポンプの回転数によって、熱源側熱交換器３４における蒸発能力又は凝縮能力が調整される。

（アキュムレータ３６）
アキュムレータ３６は、圧縮機３１の吸入側に設けられ、余剰冷媒を貯留する機能及び液冷媒とガス冷媒とを分離する機能を備えている。アキュムレータ３６によって、液冷媒のみが貯留され、ガス冷媒は、アキュムレータ３６を通過して、圧縮機３１に吸入される。

（気液分離器３３）
気液分離器３３は、熱源側熱交換器３４と、熱源側ユニット３と中継ユニット４とを接続する低圧配管７３から分岐する分離配管７３ａとの間に設けられており、また、気液分離器３３とアキュムレータ３６とは、バイパス配管７１によって接続されている。なお、アキュムレータ３６が設けられない場合は、気液分離器３３と圧縮機３１の吸入側とが、直接、バイパス配管７１によって接続される。そして、気液分離器３３は、高圧配管７２から流入する冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離して、液冷媒を熱源側熱交換器３４に流出し、ガス冷媒をバイパス配管７１に流出するものである。このように、気液分離器３３は、ガス冷媒が熱源側熱交換器３４に流出することを阻止することによって、熱源側熱交換器３４における熱交換性が低下することを抑止するものである。

なお、気液分離器３３は、低圧配管７３から分岐する分離配管７３ａに設けられている。これにより、熱源側熱交換器３４が凝縮器として作用する場合に、気液分離器３３で生じる圧力損失による低圧配管７３における圧力の低下を抑制する。更に、気液分離器３３は、別途分離配管７３ａを設けず、低圧配管７３に設けてもよい。また、気液分離器３３は、二相冷媒を気相と液相とに分離することができれば、方式又は形状を限定せず、例えば重力分離又は遠心分離等の方式を採用することができる。更に、気液分離器３３の分離効率は、システムにて許容される液バック量、冷媒の循環量、目標性能値又は目標コスト等に応じて適宜選択することができる。

（接続配管１０及び逆止弁２０）
熱源側ユニット３は、負荷側ユニット群５の運転要求に関わらず、中継ユニット４に流入する冷媒の流通方向を一定にするため、複数の接続配管１０及び複数の逆止弁２０を備えている。第１の接続配管１１は、前述の如く、流路切換器３２と熱源側熱交換器３４とを接続するものであり、この第１の接続配管１１には、第１の逆止弁２１が設けられている。この第１の逆止弁２１は、第１の接続配管１１に流通する冷媒の流通方向を、流路切換器３２から熱源側熱交換器３４に向かう方向に規制するものである。

熱源側熱交換器３４の出口側には、第２の接続配管１２の一端が接続されており、この第２の接続配管１２には、第２の逆止弁２２が設けられている。この第２の逆止弁２２は、第２の接続配管１２に流通する冷媒の流通方向を、熱源側熱交換器３４から各装置に向かう方向に規制するものである。

第２の接続配管１２と高圧配管７２とは、第３の接続配管１３によって接続されており、この第３の接続配管１３には、第３の逆止弁２３及び第４の逆止弁２４が設けられている。この第３の逆止弁２３及び第４の逆止弁２４は、第３の接続配管１３に流通する冷媒の流通方向を、第２の接続配管１２から高圧配管７２に向かう方向に規制するものである。

中継ユニット４と流路切換器３２とを接続する低圧配管７３には、第５の逆止弁２５が設けられており、第５の逆止弁２５は、低圧配管７３に流通する冷媒の流通方向を、中継ユニット４から流路切換器３２に向かう方向に規制するものである。

気液分離器３３と第３の接続配管１３とは、第４の接続配管１４によって接続されており、この第４の接続配管１４には、第６の逆止弁２６が設けられている。この第６の逆止弁２６は、第４の接続配管１４に流通する冷媒の流通方向を、気液分離器３３から第３の接続配管１３に向かう方向に規制するものである。

第３の接続配管１３と第１の接続配管１１とは、第５の接続配管１５によって接続されており、この第５の接続配管１５には、第７の逆止弁２７が設けられている。この第７の逆止弁２７は、第５の接続配管１５に流通する冷媒の流通方向を、第３の接続配管１３から第１の接続配管１１に向かう方向に規制するものである。

流路切換器３２と高圧配管７２とは、第６の接続配管１６によって接続されており、この第６の接続配管１６には、第８の逆止弁２８が設けられている。この第８の逆止弁２８は、第６の接続配管１６に流通する冷媒の流通方向を、流路切換器３２から高圧配管７２に向かう方向に規制するものである。

第２の接続配管１２と第１の接続配管１１とは、第７の接続配管１７によって接続されており、この第７の接続配管１７には、第９の逆止弁２９が設けられている。この第９の逆止弁２９は、第７の接続配管１７に流通する冷媒の流通方向を、第２の接続配管１２から第１の接続配管１１に向かう方向に規制するものである。

（熱源側開閉弁３８及び熱源側絞り部３９）
第１の接続配管１１には、熱源側開閉弁３８が設けられており、更に、この熱源側開閉弁３８と並列に接続された絞り配管１１ａには、熱源側絞り部３９が設けられている。熱源側開閉弁３８が開くと、冷媒が第１の接続配管１１を流通し、熱源側開閉弁３８が閉じると、冷媒が第１の接続配管１１を流通しない。また、熱源側絞り部３９は、開度を調整することができ、その開度によって、絞り配管１１ａを流通する冷媒の流量を調整するものである。これにより、負荷側ユニット群５における配管温度、例えば負荷側ユニット群５に設けられた負荷側熱交換器５１の蒸発温度等を調整することができる。なお、熱源側絞り部３９は、例えば、電子式膨張弁としてもよい。

（バイパス絞り部３７）
バイパス絞り部３７は、バイパス配管７１上に設けられており、その開度によって、バイパス配管７１を流通する冷媒の流量を調整するものである。バイパス絞り部３７は、例えば、電子式膨張弁としてもよい。

（吐出圧力検出部６１及び吸入圧力検出部６２）
圧縮機３１の吐出側には、吐出圧力検出部６１が設けられており、この吐出圧力検出部６１は、圧縮機３１の吐出側を流通する冷媒の吐出圧力を検出するものである。また、圧縮機３１の吸入側には、吸入圧力検出部６２が設けられており、この吸入圧力検出部６２は、圧縮機３１の吸入側を流通する冷媒の吸入圧力を検出するものである。

（流入圧力検出部６３）
分離配管７３ａには、流入圧力検出部６３が設けられており、この流入圧力検出部６３は、気液分離器３３に流入する冷媒の流入圧力を検出するものである。

（中継ユニット４）
中継ユニット４は、負荷側ユニット群５における複数の負荷側ユニットに、冷媒を分岐するものであると共に、高圧配管７２又は低圧配管７３から流入した冷媒の流通方向を切り替えるものである。これにより、複数の負荷側ユニットにおいて、夫々独立に暖房運転及び冷房運転が行われる。この中継ユニット４は、副気液分離器４１、第１の冷媒間熱交換器４２、第１の冷媒絞り部４３、第２の冷媒間熱交換器４４、第２の冷媒絞り部４５、冷媒開閉装置群４６を備えている。

（副気液分離器４１）
中継ユニット４と負荷側ユニット群５とを接続するガス配管７８には、冷媒開閉装置群４６を介して、副バイパス配管７４が接続されており、副気液分離器４１は、高圧配管７２と、副バイパス配管７４との間に設けられている。また、副気液分離器４１と、中継ユニット４と負荷側ユニット群５とを接続する液配管７９とは、一次側配管７５によって接続されている。副気液分離器４１は、低圧配管７３から流入する冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分離して、ガス冷媒を副バイパス配管７４に流出し、また、液冷媒を一次側配管７５に流出するものである。なお、副気液分離器４１は、二相冷媒を気相と液相とに分離することができれば、方式又は形状を限定せず、例えば重力分離又は遠心分離等の方式を採用することができる。更に、副気液分離器４１の分離効率は、システムにて許容される液バック量、冷媒の循環量、目標性能値又は目標コスト等に応じて適宜選択することができる。

（第１の冷媒間熱交換器４２）
一次側配管７５と液配管７９とが接続される部分には、更に、二次側配管７６が設けられており、この二次側配管７６は、低圧配管７３に接続されている。第１の冷媒間熱交換器４２は、一次側配管７５における副気液分離器４１の出口側に設けられており、一次側配管７５における副気液分離器４１から流出した液冷媒と、二次側配管７６を流通する冷媒との間で熱交換を行うものである。

（第１の冷媒絞り部４３）
第１の冷媒絞り部４３は、一次側配管７５における第１の冷媒間熱交換器４２の出口側に設けられており、一次側配管７５を流通する冷媒を減圧して膨張するものである。このように、第１の冷媒絞り部４３は、減圧弁又は膨張弁等の機能を備えており、例えば、開度が可変に制御される電子式膨張弁といった緻密な流量制御装置、又は、毛細管等といった安価な流量制御装置としてもよい。

（第２の冷媒間熱交換器４４）
第２の冷媒間熱交換器４４は、一次側配管７５における第１の冷媒絞り部４３の出口側に設けられており、一次側配管７５における第１の冷媒絞り部４３から流出した冷媒と、二次側配管７６を流通する冷媒との間で熱交換を行うものである。

（第２の冷媒絞り部４５）
第２の冷媒絞り部４５は、二次側配管７６における第２の冷媒間熱交換器４４の出口側に設けられており、二次側配管７６を流通する冷媒を減圧して膨張するものである。このように、第２の冷媒絞り部４５は、減圧弁又は膨張弁等の機能を備えており、例えば、開度が可変に制御される電子式膨張弁といった緻密な流量制御装置、又は、毛細管等といった安価な流量制御装置としてもよい。

これらの第１の冷媒間熱交換器４２、第１の冷媒絞り部４３、第２の冷媒間熱交換器４４及び第２の冷媒絞り部４５によって、一次側配管７５を流通する冷媒と二次側配管７６を流通する冷媒との間で熱交換が行われ、これにより、一次側配管７５を流通する冷媒が過冷却される。なお、第２の冷媒絞り部４５の開度を適正化することによって、一次側配管７５を流通する冷媒が、適切に過冷却される。

（冷媒開閉装置群４６）
冷媒開閉装置群４６は、複数の冷媒開閉装置からなり、負荷側ユニットの数と同数の冷媒開閉装置を備える。この冷媒開閉装置群４６は、冷媒の流通の有無を制御するものである。本実施の形態１では、負荷側ユニット群５は、第１の負荷側ユニット５ａ及び第２の負荷側ユニット５ｂを備えており、それに伴い、冷媒開閉装置群４６は、第１の冷媒開閉装置４７及び第２の冷媒開閉装置４８を備えている。

（第１の冷媒開閉装置４７）
第１の冷媒開閉装置４７は、並列に接続された第１１の冷媒開閉装置４７ａと第１２の冷媒開閉装置４７ｂとを備えている。このうち、第１１の冷媒開閉装置４７ａは、副バイパス配管７４によって、副気液分離器４１に接続されており、また、第１２の冷媒開閉装置４７ｂは、二次側配管７６と低圧配管７３とが接続される部分に更に設けられた二次低圧配管７７に接続されている。これらの第１１の冷媒開閉装置４７ａ及び第１２の冷媒開閉装置４７ｂは、連動しており、第１１の冷媒開閉装置４７ａが開くと、第１２の冷媒開閉装置４７ｂが閉じる。このとき、副バイパス配管７４とガス配管７８とが導通され、冷媒は、副気液分離器４１と第１の負荷側ユニット５ａとの間を流通する。一方、第１１の冷媒開閉装置４７ａが閉じると、第１２の冷媒開閉装置４７ｂが開く。このとき、二次低圧配管７７とガス配管７８とが導通され、冷媒は、熱源側ユニット３と第１の負荷側ユニット５ａとの間を流通する。

（第２の冷媒開閉装置４８）
第２の冷媒開閉装置４８は、並列に接続された第２１の冷媒開閉装置４８ａと第２２の冷媒開閉装置４８ｂとを備えている。このうち、第２１の冷媒開閉装置４８ａは、副バイパス配管７４によって、副気液分離器４１に接続されており、また、第２２の冷媒開閉装置４８ｂは、二次側配管７６と低圧配管７３とが接続される部分に更に設けられた二次低圧配管７７に接続されている。これらの第２１の冷媒開閉装置４８ａ及び第２２の冷媒開閉装置４８ｂは、連動しており、第２１の冷媒開閉装置４８ａが開くと、第２２の冷媒開閉装置４８ｂが閉じる。このとき、副バイパス配管７４とガス配管７８とが導通され、冷媒は、副気液分離器４１と第２の負荷側ユニット５ｂとの間を流通する。一方、第２１の冷媒開閉装置４８ａが閉じると、第２２の冷媒開閉装置４８ｂが開く。このとき、二次低圧配管７７とガス配管７８とが導通され、冷媒は、熱源側ユニット３と第２の負荷側ユニット５ｂとの間を流通する。

（負荷側ユニット群５）
負荷側ユニット群５は、熱源側ユニット３から冷熱又は温熱が供給されて、冷房負荷又は暖房負荷を処理するものであり、複数の負荷側熱交換器５１、複数の膨張部５２、複数のガス管温度検出部６４及び複数の液管温度検出部６５を備えている。前述の如く、負荷側ユニット群５は、第１の負荷側ユニット５ａ及び第２の負荷側ユニット５ｂを備えている。これに伴い、負荷側熱交換器５１は、第１の負荷側熱交換器５１ａ及び第２の負荷側熱交換器５１ｂを備え、膨張部５２は、第１の膨張部５２ａ及び第２の膨張部５２ｂを備え、ガス管温度検出部６４は、第１のガス管温度検出部６４ａ及び第２のガス管温度検出部６４ｂを備え、液管温度検出部６５は、第１の液管温度検出部６５ａ及び第２の液管温度検出部６５ｂを備えている。なお、複数の負荷側熱交換器５１は、夫々独立して凝縮器又は蒸発器として作用するものである。

（第１の負荷側ユニット５ａ）
第１の負荷側ユニット５ａは、一端が第１のガス配管７８ａに接続され、他端が第１の液配管７９ａに接続されている。この第１の負荷側ユニット５ａは、第１の負荷側熱交換器５１ａ、第１の膨張部５２ａ、第１のガス管温度検出部６４ａ及び第１の液管温度検出部６５ａを備えている。

（第１の負荷側熱交換器５１ａ）
第１の負荷側熱交換器５１ａは、第１のガス配管７８ａに接続されており、熱媒体、例えば周囲の室内空気又は水等と冷媒との間で熱交換を行うものである。この第１の負荷側熱交換器５１ａは、暖房運転においては蒸発器として作用して冷媒を蒸発ガス化し、冷房運転においては凝縮器（放熱器）として作用して冷媒を凝縮液化する。なお、本実施の形態１においては、第１の負荷側熱交換器５１ａは、空冷式の熱交換器であり、第１の負荷側送風機（図示せず）が、第１の負荷側熱交換器５１ａの近傍に設けられている。第１の負荷側送風機は、第１の負荷側熱交換器５１ａに室内空気等を送風するものであり、その回転数によって、第１の負荷側熱交換器５１ａにおける蒸発能力又は凝縮能力が調整される。なお、第１の負荷側熱交換器５１ａが水冷式の熱交換器である場合は、水循環ポンプが、第１の負荷側熱交換器５１ａの近傍に設けられ、この水循環ポンプの回転数によって、第１の負荷側熱交換器５１ａにおける蒸発能力又は凝縮能力が調整される。

（第１の膨張部５２ａ）
第１の膨張部５２ａは、第１の液配管７９ａに設けられており、第１の液配管７９ａを流通する冷媒を減圧して膨張するものである。このように、第１の膨張部５２ａは、減圧弁又は膨張弁等の機能を備えており、例えば、開度が可変に制御される電子式膨張弁といった緻密な流量制御装置、又は、毛細管等といった安価な流量制御装置としてもよい。

（第１のガス管温度検出部６４ａ）
第１のガス管温度検出部６４ａは、第１のガス配管７８ａにおいて第１の負荷側熱交換器５１ａの近傍に設けられており、第１のガス配管７８ａに流通する冷媒の温度を検出するものである。なお、第１１の冷媒開閉装置４７ａが閉じ、第１２の冷媒開閉装置４７ｂが開くと、冷媒は、熱源側ユニット３と第１の負荷側ユニット５ａとの間を流通する。この状態で、第１の負荷側熱交換器５１ａが蒸発器として作用する場合、第１の負荷側熱交換器５１ａから流出した冷媒は、気液分離器３３に流入する。即ち、この場合、第１のガス管温度検出部６４ａは、気液分離器３３に流入する冷媒の流入温度を検出する第１の流入温度検出部として作用する。

（第１の液管温度検出部６５ａ）
第１の液管温度検出部６５ａは、第１の液配管７９ａにおいて第１の負荷側熱交換器５１ａの近傍に設けられており、第１の液配管７９ａに流通する冷媒の温度を検出するものである。

（第２の負荷側ユニット５ｂ）
第２の負荷側ユニット５ｂは、一端が第２のガス配管７８ｂに接続され、他端が第２の液配管７９ｂに接続されている。この第２の負荷側ユニット５ｂは、第２の負荷側熱交換器５１ｂ、第２の膨張部５２ｂ、第２のガス管温度検出部６４ｂ及び第２の液管温度検出部６５ｂを備えている。

（第２の負荷側熱交換器５１ｂ）
第２の負荷側熱交換器５１ｂは、第２のガス配管７８ｂに接続されており、熱媒体、例えば周囲の室内空気又は水等と冷媒との間で熱交換を行うものである。この第２の負荷側熱交換器５１ｂは、暖房運転においては蒸発器として作用して冷媒を蒸発ガス化し、冷房運転においては凝縮器（放熱器）として作用して冷媒を凝縮液化する。なお、本実施の形態１においては、第２の負荷側熱交換器５１ｂは、空冷式の熱交換器であり、第２の負荷側送風機（図示せず）が、第２の負荷側熱交換器５１ｂの近傍に設けられている。第２の負荷側送風機は、第２の負荷側熱交換器５１ｂに室内空気等を送風するものであり、その回転数によって、第２の負荷側熱交換器５１ｂにおける蒸発能力又は凝縮能力が調整される。なお、第２の負荷側熱交換器５１ｂが水冷式の熱交換器である場合は、水循環ポンプが、第２の負荷側熱交換器５１ｂの近傍に設けられ、この水循環ポンプの回転数によって、第２の負荷側熱交換器５１ｂにおける蒸発能力又は凝縮能力が調整される。

（第２の膨張部５２ｂ）
第２の膨張部５２ｂは、第２の液配管７９ｂに設けられており、第２の液配管７９ｂを流通する冷媒を減圧して膨張するものである。このように、第２の膨張部５２ｂは、減圧弁又は膨張弁等の機能を備えており、例えば、開度が可変に制御される電子式膨張弁といった緻密な流量制御装置、又は、毛細管等といった安価な流量制御装置としてもよい。

（第２のガス管温度検出部６４ｂ）
第２のガス管温度検出部６４ｂは、第２のガス配管７８ｂにおいて第２の負荷側熱交換器５１ｂの近傍に設けられており、第２のガス配管７８ｂに流通する冷媒の温度を検出するものである。なお、第２１の冷媒開閉装置４８ａが閉じ、第２２の冷媒開閉装置４８ｂが開くと、冷媒は、熱源側ユニット３と第２の負荷側ユニット５ｂとの間を流通する。この状態で、第２の負荷側熱交換器５１ｂが蒸発器として作用する場合、第２の負荷側熱交換器５１ｂから流出した冷媒は、気液分離器３３に流入する。即ち、この場合、第２のガス管温度検出部６４ｂは、気液分離器３３に流入する冷媒の流入温度を検出する第２の流入温度検出部として作用する。

（第２の液管温度検出部６５ｂ）
第２の液管温度検出部６５ｂは、第２の液配管７９ｂにおいて第２の負荷側熱交換器５１ｂの近傍に設けられており、第２の液配管７９ｂに流通する冷媒の温度を検出するものである。

（制御部８０）
制御部８０は、例えば熱源側ユニット３に設けられており、冷媒回路２の動作を制御するものである。制御部８０は、熱源側ユニット３において、例えば吐出圧力検出部６１において検出された吐出圧力、吸入圧力検出部６２において検出された吸入圧力等に基づいて、圧縮機３１の駆動周波数、熱源側送風機３５の回転数、流路切換器３２の切り替え等を制御する。

また、制御部８０は、負荷側ユニット群５において、例えば第１のガス管温度検出部６４ａにおいて検出された第１のガス管温度、第２のガス管温度検出部６４ｂにおいて検出された第２のガス管温度、第１の液管温度検出部６５ａにおいて検出された第１の液管温度、第２の液管温度検出部６５ｂにおいて検出された第２の液管温度等に基づいて、第１の膨張部５２ａの開度、第２の膨張部５２ｂの開度、第１の負荷側送風機（図示せず）の回転数、第２の負荷側送風機（図示せず）の回転数等の各アクチュエータの動作を制御する。

なお、制御部８０は、中継ユニット４に設けられてもよいし、負荷側ユニット群５に設けられてもよいし、熱源側ユニット３、中継ユニット４及び負荷側ユニット群５の外部に設けられてもよい。また、制御部８０は、その機能等によって複数に区分され、熱源側ユニット３、中継ユニット４及び負荷側ユニット群５に夫々設けられてもよい。この場合、制御部８０同士は、無線又は有線によって通信ができるように接続される。

また、制御部８０は、バイパス配管７１を流通する冷媒のバイパス流量、気液分離器３３に流入する冷媒の流入流量、及び気液分離器３３の入口乾き度に基づいて、バイパス絞り部３７の開度を調整するものである。即ち、気液分離器３３に流入するガス冷媒が、バイパス配管７１に流入するガス冷媒と一致するか否かを判定し、その判定結果に基づいて、バイパス絞り部３７の開度を調整するものである。図２は、実施の形態１に係る空気調和装置１の制御部８０を示すブロック図である。図２に示すように、制御部８０は、閾値判定手段８１、熱源開度調整手段８２、第１の判定手段８３、第２の判定手段８４及びバイパス開度調整手段８５を備えている。

（閾値判定手段８１）
閾値判定手段８１は、液管温度検出部６５において検出された液管温度が予め決められた閾値液管温度以下であるか否かを判定するものである。なお、閾値液管温度は、適宜変更することができる。

（熱源開度調整手段８２）
熱源開度調整手段８２は、閾値判定手段８１において液管温度が閾値液管温度以下と判定された場合、液管温度が閾値液管温度を上回るように熱源側絞り部３９の開度を調整するものである。前述の如く、熱源側絞り部３９は、その開度によって、絞り配管１１ａを流通する冷媒の流量を調整するものであり、これにより、負荷側ユニット群５における配管温度、例えば負荷側ユニット群５に設けられた負荷側熱交換器５１近傍の液管温度が調整される。なお、熱源開度調整手段８２は、閾値判定手段８１が液管温度を判定せずに、熱源側絞り部３９の開度を調整してもよい。

（第１の判定手段８３）
第１の判定手段８３は、バイパス流量が、流入流量に入口乾き度を乗算した乗算値と異なるか否かを判定するものである。

（バイパス流量）
ここで、バイパス配管７１を流通する冷媒のバイパス流量について説明する。バイパス流量は、吸入圧力検出部６２において検出された吸入圧力、流入圧力検出部６３において検出された流入圧力、及び熱源側絞り部３９の開度に基づいて、第１の判定手段８３によって算出されるものである。流入圧力をＰ１、吸入圧力をＰ２、熱源側絞り部３９の開度から求まる流路抵抗をＣｖ、比重をＧ、密度をρとすると、バイパス流量Ｇｒｇは、下記式（１）から算出される。

［数１］
Ｇｒｇ＝１７・Ｃｖ・ρ・[（Ｐ１＋Ｐ２）・（Ｐ２−Ｐ１）]^１／２／Ｇ^１／２・・（１）

（流入流量）
次に、気液分離器３３に流入する冷媒の流入流量について説明する。流入流量は、圧縮機３１の性能に基づいて、第１の判定手段８３によって算出されるものである。圧縮機３１のストロークボリュームをＶｓｔ、圧縮機３１の体積効率をηｖ、圧縮機３１の周波数をＦ、圧縮機３１の吸入密度をρｓとすると、流入流量Ｇｒは、下記式（２）から算出される。

［数２］
Ｇｒ＝３６００・Ｖｓｔ・ηｖ・Ｆ・ρｓ・・・（２）

（入口乾き度）
気液分離器３３の入口乾き度について説明する。入口乾き度は、吐出圧力検出部６１において検出された吐出圧力、吸入圧力検出部６２において検出された吸入圧力及び流入温度検出部において検出された流入温度に基づいて、第１の判定手段８３によって算出されるものである。吐出圧力と流入温度とから算出される負荷側熱交換器出口側エンタルピをｈｏ、吸入圧力から算出される飽和液エンタルピをｈｌ、吸入圧力から算出される飽和ガスエンタルピをｈｇとすると、入口乾き度ｘは、下記式（３）から算出される。

［数３］
ｘ＝（ｈｏ−ｈｌ）／（ｈｇ−ｈｌ）・・・（３）

そして、バイパス流量Ｇｒｇが、流入流量Ｇｒに入口乾き度ｘを乗算した乗算値Ｇｒ・ｘと一致した場合、気液分離器３３におけるガス冷媒と液冷媒との分離効率が最適となる。即ち、第１の判定手段８３は、バイパス流量が、流入流量に入口乾き度を乗算した乗算値と異なるか否かを判定することによって、気液分離器３３におけるガス冷媒と液冷媒との分離効率が最適であるか否かを判定する。

（第２の判定手段８４）
第２の判定手段８４は、第１の判定手段８３においてバイパス流量が乗算値と異なることが判定された場合、バイパス流量が乗算値よりも大きいか否かを判定するものである。即ち、第２の判定手段８４は、第１の判定手段８３において気液分離器３３におけるガス冷媒と液冷媒との分離効率が最適でないと判定された場合、バイパス流量が乗算値よりも大きいか否かを判定する。

（バイパス開度調整手段８５）
バイパス開度調整手段８５は、第２の判定手段８４においてバイパス流量が乗算値よりも大きいと判定された場合、バイパス絞り部３７の開度を下げるものである。バイパス流量が乗算値よりも大きい（Ｇｒｇ＞Ｇｒ・ｘ）とき、バイパス配管７１に液冷媒が流通する液バック現象が発生している。このため、バイパス開度調整手段８５は、バイパス配管７１におけるバイパス絞り部３７の開度を下げて、バイパス配管７１に流通するバイパス流量を下げる。

また、バイパス開度調整手段８５は、第２の判定手段８４においてバイパス流量が乗算値よりも小さいと判定された場合、バイパス絞り部３７の開度を上げるものである。バイパス流量が乗算値よりも小さい（Ｇｒｇ＜Ｇｒ・ｘ）とき、バイパス配管７１には、ガス冷媒が更に流入する余地がある。このため、バイパス開度調整手段８５は、バイパス配管７１におけるバイパス絞り部３７の開度を上げて、バイパス配管７１に流通するバイパス流量を上げる。

次に、冷媒回路２における動作について説明する。空気調和装置１は、例えば室内に設置されたリモートコントローラ等からの運転要求を受信して、空気調和運転を実施する。空気調和装置１における空気調和の運転モードは、熱源側熱交換器３４が蒸発器として作用する暖房運転と、熱源側熱交換器３４が凝縮器として作用する冷房運転とを備えている。

そして、暖房運転は、複数の負荷側熱交換器５１のいずれもが凝縮器として作用する全暖房運転と、複数の負荷側熱交換器５１の少なくとも一つが蒸発器として作用する暖房主運転とを備えている。この暖房主運転は、冷暖混在運転において、冷房負荷よりも暖房負荷が多い場合の運転モードである。また、冷房運転は、複数の負荷側熱交換器５１のいずれもが蒸発器として作用する全冷房運転と、複数の負荷側熱交換器５１の少なくとも一つが凝縮器として作用する冷房主運転とを備えている。この冷房主運転は、冷暖混在運転において、暖房負荷よりも冷房負荷が多い場合の運転モードである。

（全暖房運転）
先ず、全暖房運転について説明する。図３は、実施の形態１における全暖房運転を示す回路図である。全暖房運転においては、第１の負荷側ユニット５ａ及び第２の負荷側ユニット５ｂのいずれもが暖房運転を行い、即ち、第１の負荷側熱交換器５１ａ及び第２の負荷側熱交換器５１ｂのいずれもが凝縮器として作用する。このとき、第１１の冷媒開閉装置４７ａは開き、第１２の冷媒開閉装置４７ｂは閉じる。また、第２１の冷媒開閉装置４８ａも開き、第２２の冷媒開閉装置４８ｂも閉じる。これにより、第１の負荷側ユニット５ａと第２の負荷側ユニット５ｂとが、並列に接続される。更に、熱源側開閉弁３８は開き、熱源側絞り部３９は閉じる。

図３に示すように、圧縮機３１は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は流路切換器３２を通過した後、第６の接続配管１６を通って、高圧配管７２に至る。そして、冷媒は、高圧配管７２から副気液分離器４１に流入し、ガス冷媒は副バイパス配管７４に流出し、液冷媒は一次側配管７５に流出する。副バイパス配管７４に流出したガス冷媒は、その後分岐して、夫々第１１の冷媒開閉装置４７ａ及び第２１の冷媒開閉装置４８ａを流通する。そして、各冷媒は、夫々第１のガス配管７８ａ及び第２のガス配管７８ｂを通って、夫々第１の負荷側熱交換器５１ａ及び第２の負荷側熱交換器５１ｂに流入する。このとき、第１の負荷側熱交換器５１ａ及び第２の負荷側熱交換器５１ｂは、第１の負荷側送風機及び第２の負荷側送風機から供給される各室内空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。これにより、各室内空気が暖められ、各室内が暖房される。

これらの凝縮された冷媒は、夫々第１の膨張部５２ａ及び第２の膨張部５２ｂに流入し、第１の膨張部５２ａ及び第２の膨張部５２ｂは、凝縮された冷媒を減圧する。そして減圧された冷媒は、第１の液配管７９ａ及び第２の液配管７９ｂを通って、第２の冷媒間熱交換器４４に流入して合流する。一方、副気液分離器４１から一次側配管７５に流出した液冷媒は、第１の冷媒間熱交換器４２に流入し、第１の冷媒間熱交換器４２は、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。

凝縮された冷媒は、第１の冷媒絞り部４３に流入し、第１の冷媒絞り部４３は、凝縮された冷媒を減圧する。その後、第２の冷媒間熱交換器４４に流入して、第１の液配管７９ａ及び第２の液配管７９ｂを通った冷媒と合流する。第２の冷媒間熱交換器４４に流入し、第２の冷媒間熱交換器４４は、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、二次側配管７６を通って、第２の冷媒絞り部４５に流入し、第２の冷媒絞り部４５は、凝縮された冷媒を減圧する。これにより、一次側配管７５を流通する冷媒が過冷却される。

その後、二次側配管７６を流通する冷媒は、低圧配管７３を通って、更に、分離配管７３ａを通って、気液分離器３３に流入する。気液分離器３３は、分離配管７３ａから流入した冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分離して、ガス冷媒はバイパス配管７１に流出し、液冷媒は第４の接続配管１４に流出する。バイパス配管７１に流出したガス冷媒は、アキュムレータ３６に流入し、その後、圧縮機３１に吸入される。一方、第３の接続配管１３に流出した液冷媒は、その後、第５の接続配管１５を通って、熱源側熱交換器３４に流入する。熱源側熱交換器３４は、熱源側送風機３５から供給される室外空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。蒸発された冷媒は、第２の接続配管１２を通り、その後、第７の接続配管１７を通って、流路切換器３２に至る。そして、冷媒は、アキュムレータ３６に流入し、その後、圧縮機３１に吸入される。

（暖房主運転）
次に、暖房主運転について説明する。図４は、実施の形態１における暖房主運転を示す回路図である。暖房主運転においては、例えば第１の負荷側ユニット５ａが暖房運転を行い、第２の負荷側ユニット５ｂが冷房運転を行う。即ち、第１の負荷側熱交換器５１ａは凝縮器として作用し、第２の負荷側熱交換器５１ｂは蒸発器として作用する。このとき、第１１の冷媒開閉装置４７ａは開き、第１２の冷媒開閉装置４７ｂは閉じる。また、第２１の冷媒開閉装置４８ａは閉じ、第２２の冷媒開閉装置４８ｂは開く。これにより、第１の負荷側ユニット５ａと第２の負荷側ユニット５ｂとが、直列に接続される。更に、熱源側開閉弁３８は開き、熱源側絞り部３９は閉じる。なお、第１の負荷側ユニット５ａが冷房運転を行い、第２の負荷側ユニット５ｂが暖房運転を行ってもよい。

図４に示すように、圧縮機３１は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は流路切換器３２を通過した後、第６の接続配管１６を通って、高圧配管７２に至る。そして、冷媒は、高圧配管７２から副気液分離器４１に流入し、ガス冷媒は副バイパス配管７４に流出し、液冷媒は一次側配管７５に流出する。副バイパス配管７４に流出したガス冷媒は、第１１の冷媒開閉装置４７ａを流通する。このとき、第２１の冷媒開閉装置４８ａは閉じているため、冷媒は、第２１の冷媒開閉装置４８ａを流通しない。そして、冷媒は、第１のガス配管７８ａを通って、第１の負荷側熱交換器５１ａに流入する。このとき、第１の負荷側熱交換器５１ａは、第１の負荷側送風機から供給される室内空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。これにより、室内空気が暖められ、室内が暖房される。

凝縮された冷媒は、第１の膨張部５２ａに流入し、第１の膨張部５２ａは、凝縮された冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、第１の液配管７９ａを通って、第２の冷媒間熱交換器４４に流入する。このとき、第２２の冷媒開閉装置４８ｂは開いているため、一部の冷媒が、第２の液配管７９ｂに流入する。第２の液配管７９ｂに流入した冷媒は、第２の膨張部５２ｂに流入し、第２の膨張部５２ｂは、冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、第２の負荷側熱交換器５１ｂに流入し、第２の負荷側熱交換器５１ｂは、第２の負荷側送風機から供給される室内空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。これにより、室内空気が冷やされ、室内が冷房される。蒸発された冷媒は、第２のガス配管７８ｂを通って、第２２の冷媒開閉装置４８ｂを流通して、低圧配管７３に至る。

一方、副気液分離器４１から一次側配管７５に流出した液冷媒は、第１の冷媒間熱交換器４２に流入し、第１の冷媒間熱交換器４２は、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、第１の冷媒絞り部４３に流入し、第１の冷媒絞り部４３は、凝縮された冷媒を減圧する。その後、第２の冷媒間熱交換器４４に流入して、第１の液配管７９ａを通った冷媒と合流する。第２の冷媒間熱交換器４４に流入し、第２の冷媒間熱交換器４４は、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、二次側配管７６を通って、第２の冷媒絞り部４５に流入し、第２の冷媒絞り部４５は、凝縮された冷媒を減圧する。これにより、一次側配管７５を流通する冷媒が過冷却される。

その後、二次側配管７６を流通する冷媒は、第２のガス配管７８ｂを通った冷媒と合流して、低圧配管７３に至る。その後、冷媒は、分離配管７３ａを通って、気液分離器３３に流入する。気液分離器３３は、分離配管７３ａから流入した冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分離して、ガス冷媒はバイパス配管７１に流出し、液冷媒は第４の接続配管１４に流出する。バイパス配管７１に流出したガス冷媒は、アキュムレータ３６に流入し、その後、圧縮機３１に吸入される。一方、第３の接続配管１３に流出した液冷媒は、その後、第５の接続配管１５を通って、熱源側熱交換器３４に流入する。熱源側熱交換器３４は、熱源側送風機３５から供給される室外空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。蒸発された冷媒は、第２の接続配管１２を通り、その後、第７の接続配管１７を通って、流路切換器３２に至る。そして、冷媒は、アキュムレータ３６に流入し、その後、圧縮機３１に吸入される。

（全冷房運転）
次に、全冷房運転について説明する。図５は、実施の形態１における全冷房運転を示す回路図である。全冷房運転においては、第１の負荷側ユニット５ａ及び第２の負荷側ユニット５ｂのいずれもが冷房運転を行い、即ち、第１の負荷側熱交換器５１ａ及び第２の負荷側熱交換器５１ｂのいずれもが蒸発器として作用する。このとき、第１１の冷媒開閉装置４７ａは閉じ、第１２の冷媒開閉装置４７ｂは開く。また、第２１の冷媒開閉装置４８ａも閉じ、第２２の冷媒開閉装置４８ｂも開く。これにより、第１の負荷側ユニット５ａと第２の負荷側ユニット５ｂとが、並列に接続される。更に、熱源側開閉弁３８は開き、熱源側絞り部３９は閉じる。

図５に示すように、圧縮機３１は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は流路切換器３２を通過した後、第１の接続配管１１を通って、熱源側熱交換器３４に流入する。熱源側熱交換器３４は、熱源側送風機３５から供給される室外空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、第２の接続配管１２、第３の接続配管１３の順に流通し、高圧配管７２に至る。そして、冷媒は、高圧配管７２から副気液分離器４１に流入する。このとき、第１１の冷媒開閉装置４７ａ及び第２１の冷媒開閉装置４８ａは閉じているため、冷媒は、副バイパス配管７４に流通せず、一次側配管７５にのみ流通する。

一次側配管７５に流出した冷媒は、第１の冷媒間熱交換器４２に流入し、第１の冷媒間熱交換器４２は、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、第１の冷媒絞り部４３に流入し、第１の冷媒絞り部４３は、凝縮された冷媒を減圧する。その後、第２の冷媒間熱交換器４４に流入して、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。これにより、一次側配管７５を流通する冷媒が過冷却される。

第２の冷媒間熱交換器４４において凝縮された冷媒は、分岐して、夫々第１の液配管７９ａ、第２の液配管７９ｂ及び二次側配管７６に流通する。第１の液配管７９ａ及び第２の液配管７９ｂに流入した各冷媒は、夫々第１の膨張部５２ａ及び第２の膨張部５２ｂに流入し、第１の膨張部５２ａ及び第２の膨張部５２ｂは、冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、夫々第１の負荷側熱交換器５１ａ及び第２の負荷側熱交換器５１ｂに流入し、第１の負荷側熱交換器５１ａ及び第２の負荷側熱交換機は、夫々第１の負荷側送風機及び第２の負荷側送風機から供給される各室内空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。これにより、各室内空気が冷やされ、各室内が冷房される。これらの蒸発された冷媒は、夫々第１のガス配管７８ａ及び第２のガス配管７８ｂを通って、夫々第１２の冷媒開閉装置４７ｂ及び第２２の冷媒開閉装置４８ｂを流通し、その後合流して低圧配管７３に至る。

一方、第２の冷媒間熱交換器４４から二次側配管７６に流通する冷媒は、第２の冷媒絞り部４５に流入し、第２の冷媒絞り部４５は、凝縮された冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、二次側配管７６を流通し、第１のガス配管７８ａ及び第２のガス配管７８ｂを通った冷媒と合流して、低圧配管７３に至る。そして、低圧配管７３を流通する冷媒は、流路切換器３２を通過して、アキュムレータ３６に流入し、その後、圧縮機３１に吸入される。

（冷房主運転）
次に、冷房主運転について説明する。図６は、実施の形態１における冷房主運転を示す回路図である。冷房主運転においては、例えば第１の負荷側ユニット５ａが冷房運転を行い、第２の負荷側ユニット５ｂが暖房運転を行う。即ち、第１の負荷側熱交換器５１ａは蒸発器として作用し、第２の負荷側熱交換器５１ｂは凝縮器として作用する。このとき、第１１の冷媒開閉装置４７ａは閉じ、第１２の冷媒開閉装置４７ｂは開く。また、第２１の冷媒開閉装置４８ａは開き、第２２の冷媒開閉装置４８ｂは閉じる。これにより、第１の負荷側ユニット５ａと第２の負荷側ユニット５ｂとが、直列に接続される。更に、熱源側開閉弁３８は開き、熱源側絞り部３９は閉じる。なお、第１の負荷側ユニット５ａが暖房運転を行い、第２の負荷側ユニット５ｂが冷房運転を行ってもよい。

図６に示すように、圧縮機３１は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は流路切換器３２を通過した後、第１の接続配管１１を通って、熱源側熱交換器３４に流入する。熱源側熱交換器３４は、熱源側送風機３５から供給される室外空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、第２の接続配管１２、第３の接続配管１３の順に流通し、高圧配管７２に至る。そして、冷媒は、高圧配管７２から副気液分離器４１に流入し、ガス冷媒は副バイパス配管７４に流出し、液冷媒は一次側配管７５に流出する。このとき、副バイパス配管７４に第１１の冷媒開閉装置４７ａは閉じているため、ガス冷媒は、第１１の冷媒開閉装置４７ａを流通しない。一方、第２１の冷媒開閉装置４８ａは開いているため、ガス冷媒は、第２１の冷媒開閉装置４８ａを流通する。

一次側配管７５に流出した冷媒は、第１の冷媒間熱交換器４２に流入し、第１の冷媒間熱交換器４２は、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、第１の冷媒絞り部４３に流入し、第１の冷媒絞り部４３は、凝縮された冷媒を減圧する。その後、第２の冷媒間熱交換器４４に流入して、二次側配管７６に流通する冷媒との熱交換により、一次側配管７５に流通する冷媒を凝縮する。これにより、一次側配管７５を流通する冷媒が過冷却される。第２の冷媒間熱交換器４４において凝縮された冷媒は、分岐して、第１の液配管７９ａ及び二次側配管７６に流通する。

第１の液配管７９ａに流入した冷媒は、第１の膨張部５２ａに流入し、第１の膨張部５２ａは、冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、第１の負荷側熱交換器５１ａに流入し、第１の負荷側熱交換器５１ａは、第１の負荷側送風機から供給される室内空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。これにより、室内空気が冷やされ、室内が冷房される。この蒸発された冷媒は、第１のガス配管７８ａを通って、第１２の冷媒開閉装置４７ｂを流通して、低圧配管７３に至る。

また、副バイパス配管７４に流通した冷媒は、第２１の冷媒開閉装置４８ａを流通し、第２のガス配管７８ｂを通って、第２の負荷側熱交換器５１ｂに流入する。このとき、第２の負荷側熱交換器５１ｂは、第２の負荷側送風機から供給される室内空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。これにより、室内空気が暖められ、室内が暖房される。凝縮された冷媒は、第２の膨張部５２ｂに流入し、第２の膨張部５２ｂは、凝縮された冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、第２の液配管７９ｂを通って、第２の冷媒間熱交換器４４に流入する。

第２の冷媒間熱交換器４４から二次側配管７６に流通する冷媒は、第２の液配管７９ｂを通った冷媒と合流する。そして、この冷媒は、第２の冷媒絞り部４５に流入し、第２の冷媒絞り部４５は、凝縮された冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、二次側配管７６を流通し、第１のガス配管７８ａを通った冷媒と合流して、低圧配管７３に至る。そして、低圧配管７３を流通する冷媒は、流路切換器３２を通過して、アキュムレータ３６に流入し、その後、圧縮機３１に吸入される。

次に、本実施の形態１に係る空気調和装置１の動作について説明する。図７は、実施の形態１に係る空気調和装置１の動作を示すフローチャートである。本実施の形態１のように、冷暖混在運転が可能な空気調和装置１は、暖房負荷の割合が多い暖房主運転時に、二蒸発温度制御と呼ばれる制御が行われることがある。この二蒸発温度制御は、冷房運転が行われている負荷側ユニットの液管温度が、所定の温度以下となる条件において、蒸発器として作用する熱源側ユニット３の熱源側熱交換器３４の入口側に設置された熱源側開閉弁３８を閉じ、冷房運転が行われている負荷側ユニットの蒸発温度を所定の範囲に収めるように、熱源側開閉弁３８と並列に設置された熱源側絞り部３９の開度を制御するものである。

先ず、二蒸発温度制御について説明する。本実施の形態１においては、暖房主運転が行われている場合について説明する。暖房主運転においては、第１の負荷側ユニット５ａが暖房運転を行い、第２の負荷側ユニット５ｂが冷房運転を行う。即ち、第１の負荷側熱交換器５１ａは凝縮器として作用し、第２の負荷側熱交換器５１ｂは蒸発器として作用する。図７に示すように、二蒸発温度制御が開始されると、先ず、蒸発器として作用する第２の負荷側熱交換器５１ｂに流入する冷媒の第２の液管温度が、第２の液管温度検出部６５ｂによって検出される（ステップＳ１）。

その後、閾値判定手段８１によって、第２の液管温度検出部６５ｂにおいて検出された第２の液管温度が予め決められた閾値液管温度以下であるか否かが判定される（ステップＳ２）。閾値判定手段８１によって、第２の液管温度検出部６５ｂにおいて検出された第２の液管温度が閾値液管温度よりも大きいと判定された場合（ステップＳ２のＮｏ）、ステップＳ１に戻る。これに対し、閾値判定手段８１によって、第２の液管温度検出部６５ｂにおいて検出された第２の液管温度が閾値液管温度以下と判定された場合（ステップＳ２のＹｅｓ）、熱源開度調整手段８２によって、液管温度が閾値液管温度を上回るように熱源側絞り部３９の開度が調整される（ステップＳ３）。その後、制御が終了する。

このように、二蒸発温度制御において、熱源側絞り部３９の開度が調整されると、熱源側熱交換器３４に流入する冷媒の流量が変化する。このため、熱源側熱交換器３４及び熱源側熱交換器３４の下流における圧力損失が低下する虞がある。また、熱源側絞り部３９の開度が調整されると、第２の負荷側ユニット５ｂから気液分離器３３に流通する冷媒において、気液分離器３３における冷媒の分離比率が崩れる虞がある。このため、本来、液冷媒のみが流通する熱源側熱交換器３４に、ガス冷媒が流通する虞がある。この場合、熱源側熱交換器３４における熱交換効率が低下する。また、本来、ガス冷媒のみが流通するバイパス配管７１に液冷媒が流入する液バック現象が発生する虞がある。そこで、本実施の形態１では、制御部８０が、バイパス流量、流入流量及び入口乾き度に基づいて、バイパス絞り部３７の開度を調整する。

図８は、実施の形態１に係る空気調和装置１の動作を示すフローチャートである。図８に示すように、制御が開始されると、先ず、吐出圧力検出部６１によって、圧縮機３１の吐出側を流通する冷媒の吐出圧力が検出される（ステップＳ１１）。次に、吸入圧力検出部６２によって、圧縮機３１の吸入側を流通する冷媒の吸入圧力が検出される（ステップＳ１２）。そして、第２の負荷側熱交換器５１ｂが蒸発器として作用する場合、第２の負荷側熱交換器５１ｂから流出した冷媒は、気液分離器３３に流入する。即ち、この場合、第２のガス管温度検出部６４ｂは、気液分離器３３に流入する冷媒の流入温度を検出する第２の流入温度検出部として作用する。この第２のガス管温度検出部６４ｂによって、気液分離器３３に流入する冷媒の流入温度が検出される（ステップＳ１３）。その後、流入圧力検出部６３によって、気液分離器３３に流入する冷媒の流入圧力が検出される（ステップＳ１４）。

次に、第１の判定手段８３によって、バイパス流量Ｇｒｇが、流入流量Ｇｒに入口乾き度ｘを乗算した乗算値Ｇｒ・ｘと異なる（Ｇｒｇ≠Ｇｒ・ｘ）か否かが判定される（ステップＳ１５）。第１の判定手段８３によって、バイパス流量Ｇｒｇが、流入流量Ｇｒに入口乾き度ｘを乗算した乗算値Ｇｒ・ｘと一致する（（Ｇｒｇ＝Ｇｒ・ｘ）と判定された場合（ステップＳ１５のＮｏ）、ステップＳ１１に戻る。

これに対し、バイパス流量Ｇｒｇが、流入流量Ｇｒに入口乾き度ｘを乗算した乗算値Ｇｒ・ｘと異なる（Ｇｒｇ≠Ｇｒ・ｘ）と判定された場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、第２の判定手段８４によって、バイパス流量Ｇｒｇが乗算値Ｇｒ・ｘよりも大きい（Ｇｒｇ＞Ｇｒ・ｘ）か否かが判定される（ステップＳ１６）。第２の判定手段８４によって、バイパス流量Ｇｒｇが乗算値Ｇｒ・ｘよりも大きい（Ｇｒｇ＞Ｇｒ・ｘ）と判定された場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）、バイパス開度調整手段８５によって、バイパス絞り部３７の開度が下げられる（ステップＳ１７）。一方、第２の判定手段８４によって、バイパス流量Ｇｒｇが乗算値Ｇｒ・ｘよりも小さい（Ｇｒｇ＜Ｇｒ・ｘ）と判定された場合（ステップＳ１６のＮｏ）、バイパス開度調整手段８５によって、バイパス絞り部３７の開度が上げられる（ステップＳ１８）。その後、制御が終了する。

以上説明したように、空気調和装置１において、制御部８０は、バイパス流量、流入流量及び入口乾き度に基づいて、バイパス絞り部３７の開度を調整することによって、空気調和装置の運転効率が向上する。また、バイパス絞り部３７の開度を調整することによって、熱源側熱交換器３４にガス冷媒が流通することを抑止している。このため、空気調和装置１は、熱源側熱交換器３４及び熱源側熱交換器３４の下流における圧力損失を改善することができると共に、熱源側熱交換器３４における熱交換効率が低下することが抑止される。

また、制御部８０は、バイパス流量、流入流量及び入口乾き度に基づいて、バイパス絞り部３７の開度を調整することによって、気液分離器３３におけるガス冷媒と液冷媒との分離比率が適正化される。このため、二蒸発温度制御が行われているときに、気液分離器３３における冷媒の分離比率が崩れようとしても、その分離比率を適正に維持することができる。更に、液バック現象を回避するために、バイパス配管７１に設けられた開閉弁を閉じて、バイパス配管７１に冷媒が流入することを阻止する必要がないため、気液分離器３３を使用することによって得られる省エネルギの効果が得られる。

なお、上記実施の形態１では、熱源側ユニット３を１台、中継ユニット４を１台、負荷側ユニットを２台備える空気調和装置１について例示したが、熱源側ユニット３、中継ユニット４及び負荷側ユニットの台数は、複数でもよいし、１台でもよい。また、上記実施の形態１では、本発明を空気調和装置に適用する例を示したが、本発明は、冷凍システムといった冷凍サイクルを用いて冷媒回路を構成するそのほかのシステムに適用することもできる。

１ 空気調和装置、２ 冷媒回路、３ 熱源側ユニット、４ 中継ユニット、５ 負荷側ユニット群、５ａ 第１の負荷側ユニット、５ｂ 第２の負荷側ユニット、１０ 接続配管、１１ 第１の接続配管、１１ａ 絞り配管、１２ 第２の接続配管、１３ 第３の接続配管、１４ 第４の接続配管、１５ 第５の接続配管、１６ 第６の接続配管、１７ 第７の接続配管、２０ 逆止弁、２１ 第１の逆止弁、２２ 第２の逆止弁、２３ 第３の逆止弁、２４ 第４の逆止弁、２５ 第５の逆止弁、２６ 第６の逆止弁、２７ 第７の逆止弁、２８ 第８の逆止弁、２９ 第９の逆止弁、３１ 圧縮機、３２ 流路切換器、３３ 気液分離器、３４ 熱源側熱交換器、３５ 熱源側送風機、３６ アキュムレータ、３７ バイパス絞り部、３８ 熱源側開閉弁、３９ 熱源側絞り部、４１ 副気液分離器、４２ 第１の冷媒間熱交換器、４３ 第１の冷媒絞り部、４４ 第２の冷媒間熱交換器、４５ 第２の冷媒絞り部、４６ 冷媒開閉装置群、４７ 第１の冷媒開閉装置 ４７ａ 第１１の冷媒開閉装置、４７ｂ 第１２の冷媒開閉装置、４８ 第２の冷媒開閉装置、４８ａ 第２１の冷媒開閉装置、４８ｂ 第２２の冷媒開閉装置、５１ 負荷側熱交換器、５１ａ 第１の負荷側熱交換器、５１ｂ 第２の負荷側熱交換器、５２ 膨張部、５２ａ 第１の膨張部、５２ｂ 第２の膨張部、６１ 吐出圧力検出部、６２ 吸入圧力検出部、６３ 流入圧力検出部、６４ ガス管温度検出部、６４ａ 第１のガス管温度検出部、６４ｂ 第２のガス管温度検出部、６５ 液管温度検出部、６５ａ 第１の液管温度検出部、６５ｂ 第２の液管温度検出部、７１ バイパス配管、７２ 高圧配管、７３ 低圧配管、７３ａ 分離配管、７４ 副バイパス配管、７５ 一次側配管、７６ 二次側配管、７７ 二次低圧配管、７８ ガス配管、７８ａ 第１のガス配管、７８ｂ 第２のガス配管、７９ 液配管、７９ａ 第１の液配管、７９ｂ 第２の液配管、８０ 制御部、８１ 閾値判定手段、８２ 熱源開度調整手段、８３ 第１の判定手段、８４ 第２の判定手段、８５ バイパス開度調整手段。

Claims (11)

1. 冷媒が流通し、圧縮機、負荷側熱交換器、膨張部及び熱源側熱交換器が配管により接続された空気調和装置において、
   前記負荷側熱交換器と前記圧縮機の吸入側との間に設けられた低圧配管から分岐した分離配管と、
   前記分離配管に設けられ、前記分離配管に流入する冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、液冷媒を前記熱源側熱交換器に流出させ、ガス冷媒を前記圧縮機に流入させる気液分離器と、
   前記気液分離器と前記圧縮機の吸入側とを接続するバイパス配管と、
   前記バイパス配管に設けられ冷媒の流量を調整するバイパス絞り部と、
   前記熱源側熱交換器にガス冷媒が流れることを抑制するように前記バイパス絞り部の開度を調整する制御部と、
   を備える空気調和装置。
2. 冷房運転時において、
   前記膨張部を通過した冷媒は、前記低圧配管から前記圧縮機に直接流入するものである
   請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、
   前記バイパス配管に流れる冷媒の流量が、前記気液分離器に流入する冷媒の流入圧力及び前記圧縮機に流入する冷媒の吸入圧力に基づいて決定された流量となるように前記バイパス絞り部の開度を調整するものである
   請求項１又は２記載の空気調和装置。
4. 前記制御部は、
   前記バイパス配管に流れるガス冷媒の流量が、前記気液分離器に流入する前のガス冷媒の流量と一致するように、前記バイパス絞り部の開度を調整するものである
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記熱源側熱交換器に流入する冷媒の流量を調整する熱源側絞り部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記熱源側絞り部の開度に基づいて算出される前記バイパス配管を流通する冷媒のバイパス流量、前記気液分離器に流入する冷媒の流入流量、及び前記気液分離器の入口乾き度に基づいて、前記バイパス絞り部の開度を調整するものである
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記制御部は、
   前記気液分離器に流入するガス冷媒が、前記バイパス配管に流入するガス冷媒と一致するか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記バイパス絞り部の開度を調整するものである
   請求項５記載の空気調和装置。
7. 冷媒が流通し、圧縮機、負荷側熱交換器、膨張部及び熱源側熱交換器が配管により接続された空気調和装置において、
   低圧配管から流入する冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、液冷媒を前記熱源側熱交換器に流出させ、ガス冷媒を前記圧縮機に流入させる気液分離器と、
   前記気液分離器と前記圧縮機の吸入側とを接続するバイパス配管と、
   前記バイパス配管に設けられ冷媒の流量を調整するバイパス絞り部と、
   前記熱源側熱交換器にガス冷媒が流れることを抑制するように前記バイパス絞り部の開度を調整する制御部と、
   前記熱源側熱交換器に流入する冷媒の流量を調整する熱源側絞り部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記熱源側絞り部の開度に基づいて算出される前記バイパス配管を流通する冷媒のバイパス流量、前記気液分離器に流入する冷媒の流入流量、及び前記気液分離器の入口乾き度に基づいて、前記バイパス絞り部の開度を調整するものであり、
   前記バイパス流量が、前記流入流量に前記入口乾き度を乗算した乗算値と異なるか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段において前記バイパス流量が前記乗算値と異なることが判定された場合、前記バイパス流量が前記乗算値よりも大きいか否かを判定する第２の判定手段と、
   前記第２の判定手段において、前記バイパス流量が前記乗算値よりも大きいと判定された場合、前記バイパス絞り部の開度を下げ、前記バイパス流量が前記乗算値よりも小さいと判定された場合、前記バイパス絞り部の開度を上げるバイパス開度調整手段と、
   を備える空気調和装置。
8. 前記圧縮機の吐出側を流通する冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、
   前記圧縮機の吸入側を流通する冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出部と、
   前記気液分離器に流入する冷媒の流入温度を検出する流入温度検出部と、を更に備え、
   前記制御部は、
   前記吐出圧力検出部において検出された吐出圧力、前記吸入圧力検出部において検出された吸入圧力及び前記流入温度検出部において検出された流入温度に基づいて、前記入口乾き度を算出するものである
   請求項５〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置。
9. 前記圧縮機の吸入側を流通する冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出部と、
   前記気液分離器に流入する冷媒の流入圧力を検出する流入圧力検出部と、を更に備え、
   前記制御部は、
   前記吸入圧力検出部において検出された吸入圧力及び前記流入圧力検出部において検出された流入圧力に基づいて、前記バイパス流量を算出するものである
   請求項５〜８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
10. 前記負荷側熱交換器及び前記膨張部は、夫々複数設けられており、
    複数の前記負荷側熱交換器は、夫々独立して凝縮器又は蒸発器として作用するものであり、
    空気調和における運転モードは、
    前記熱源側熱交換器が蒸発器として作用する暖房運転と、
    前記熱源側熱交換器が凝縮器として作用する冷房運転と、を備え、
    前記暖房運転は、
    複数の前記負荷側熱交換器のいずれもが凝縮器として作用する全暖房運転と、
    複数の前記負荷側熱交換器の少なくとも一つが蒸発器として作用する暖房主運転と、を備え、
    前記冷房運転は、
    複数の前記負荷側熱交換器のいずれもが蒸発器として作用する全冷房運転と、
    複数の前記負荷側熱交換器の少なくとも一つが凝縮器として作用する冷房主運転と、
    を備える請求項５〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
11. 複数の前記負荷側熱交換器のうち蒸発器として作用する負荷側熱交換器に流入する冷媒の液管温度を検出する液管温度検出部を更に備え、
    前記制御部は、
    前記液管温度検出部において検出された液管温度が予め決められた閾値液管温度以下であるか否かを判定する閾値判定手段と、
    前記閾値判定手段において液管温度が前記閾値液管温度以下と判定された場合、液管温度が前記閾値液管温度を上回るように前記熱源側絞り部の開度を調整する熱源開度調整手段と、
    を備える請求項１０記載の空気調和装置。

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