JP6643630B2

JP6643630B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP6643630B2
Application number: JP2016027885A
Authority: JP
Inventors: 一善友近; 立慈川端
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: JP2017146015A

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

１台もしくは複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットを備え、複数台の前記室内ユニットを冷房もしくは暖房のいずれか一方で運転可能な空気調和装置では、圧縮機、四方弁、及び、室外熱交換器を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管であるガス管及び液管により接続されている（例えば、特許文献１参照）。そして、暖房運転時は上記圧縮機の冷媒吐出管は上記四方弁を介して上記ガス管と接続され、上記室内熱交換器、上記液管、上記室外熱交換器の順に接続され、四方弁を介して上記圧縮機の冷媒吸入管と接続される。冷房運転時は上記圧縮機の冷媒吐出管は上記四方弁を介して上記室外熱交換器と接続され、上記液管、上記室内熱交換器、及び、上記ガス管の順に接続され、四方弁を介して上記圧縮機の冷媒吸入管と接続される。このような空気調和装置では、四方弁を切り替えることで、冷房運転もしくは暖房運転を実施可能に構成されている。
従来の構成において、冷媒として、Ｒ３２、もしくはＲ３２を含む混合冷媒を用いた場合、Ｒ３２はＲ４１０Ａに比べて潜熱が大きいため冷媒循環量を低減でき、冷媒側圧力損失が小さくなるという冷媒の特性を活かすことができる。この場合、熱交換器の細径化が期待できる。しかし、室外熱交換器の容積が室内熱交換器の容積以下となった場合、冷房運転時に余剰冷媒が発生してしまうという課題があった。
上記課題を解決するため、特許文献１では、図３に示すように、室外ユニット５００の室外熱交換器５０４と室外膨張機構５０６との間にレシーバタンク５０５を設け、余剰冷媒をレシーバタンク５０５に収容し、レシーバタンク５０５内の冷媒ガス成分を圧縮機５０１もしくは吸入管に戻すためのバイパス管５２０と流量調整機構５１５を設け、流量調整機構５１５を、暖房運転時に開状態、冷房運転時に閉状態とする構成が提案されている。なお、図３では、冷房運転時の冷媒の流れが矢印で示されている。また、図３で、符号５０２はオイルセパレータ、符号５０３は四方弁、符号５３１ａ，５３１ｂは室内膨張機構である。
流量調整機構５１５を暖房運転時に開状態とすることにより、蒸発に寄与しないガス成分が室外熱交換器５０４をバイパスするため、室外熱交換器５０４を流れる冷媒の流量が減少し、室外熱交換器５０４での冷媒側圧力損失を抑制することができる。
また、流量調整機構５１５を冷房運転時に閉状態とすることにより、室外熱交換器５０４の容積が室内熱交換器５３２ａ，５３２ｂの容積以下となることにより発生する余剰冷媒がレシーバタンク５０５に収容されるため、冷媒の制御に支障をきたすことを防止することができる。

特開２０１３−２０４９２２号公報

しかしながら、従来技術では、冷房運転時には室外熱交換器５０４で凝縮した冷媒がレシーバタンク５０５へと流入し、レシーバタンク５０５内の冷媒液成分が室外膨張機構５０６へと送られるが、例えば室外熱交換器５０４を通過後の冷媒の過冷却度が小さい場合や気液二相状態の場合は、室外膨張機構５０６の圧力損失により冷媒がフラッシュしてしまい、液管の冷媒側圧力損失が大きくなり性能が低下してしまうという課題があった。
また、暖房運転時には流量調整機構５１５が開状態となり低温高圧の冷媒が圧縮機５０１の吸込側に戻るため、吐出冷媒温度を低減する効果が得られる。しかし、冷房運転時には流量調整機構５１５が閉状態となり、吐出冷媒温度を低減する効果は得られない。このため、例えば、室内機５３０ａ，５３０ｂの設置台数が多く、長配管で接続されるようなシステムで冷媒にＲ３２を用いた場合、冷媒側の配管圧損により吸込圧力が低下してしまうため圧力比が大きくなってしまうが、流量調整機構５１５を流れる冷媒で冷却できないため、冷房運転時に吐出冷媒温度が高くなってしまうという課題があった。
本発明は、上記課題を解決するものであり、空気調和装置において、吐出冷媒温度の上昇を抑制しながら、冷房及び暖房の性能を向上できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、１台もしくは複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを備え、前記室外ユニットは、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外膨張機構、及び、レシーバタンクを有し、前記室内ユニットは、室内膨張機構及び室内熱交換器を有し、前記室外ユニットと前記室内ユニットとはガス管及び液管で接続されており、冷房運転もしくは暖房運転のいずれか一方で運転可能な空気調和装置において、前記室外ユニットは、前記室外ユニットを流れる冷媒と熱交換する過冷却熱交換器、及び、過冷却膨張機構を備え、冷房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記室外膨張機構、前記レシーバタンク、前記過冷却熱交換器、前記室内膨張機構、及び、前記室内熱交換器の順に流れ、暖房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室内熱交換器、前記室内膨張機構、前記過冷却熱交換器、前記レシーバタンク、前記室外膨張機構、及び、前記室外熱交換器の順に流れ、前記レシーバタンクは冷媒を気液分離する構造を備え、前記レシーバタンク内のガス冷媒を、前記過冷却膨張機構及び前記過冷却熱交換器の順に通過させて前記圧縮機の吸込口側に戻すバイパス回路を備え、前記バイパス回路における前記過冷却膨張機構の上流側と、前記過冷却熱交換器と前記室内膨張機構とを繋ぐ配管と、を繋ぐ分岐管を備え、前記バイパス回路が前記吸込口と前記四方弁との間に合流する合流部と前記四方弁との間に第１の温度センサが設けられ、前記レシーバタンクと前記過冷却熱交換器との間に第２の温度センサが設けられ、前記合流部と前記圧縮機の前記吸込口との間に第３の温度センサが設けられ、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの検出値を用いて前記第３の温度センサの検出値が所定の値となるように前記過冷却膨張機構の開度を調整することを特徴とする。

さらに、本発明は、前記バイパス回路における前記レシーバタンクと前記過冷却膨張機構とを接続する配管の径が、前記分岐管の径よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明は、１台もしくは複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを備え、前記室外ユニットは、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外膨張機構、及び、レシーバタンクを有し、前記室内ユニットは、室内膨張機構及び室内熱交換器を有し、前記室外ユニットと前記室内ユニットとはガス管及び液管で接続されており、冷房運転もしくは暖房運転のいずれか一方で運転可能な空気調和装置において、前記室外ユニットは、前記室外ユニットを流れる冷媒と熱交換する過冷却熱交換器、及び、過冷却膨張機構を備え、冷房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記室外膨張機構、前記レシーバタンク、前記過冷却熱交換器、前記室内膨張機構、及び、前記室内熱交換器の順に流れ、暖房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室内熱交換器、前記室内膨張機構、前記過冷却熱交換器、前記レシーバタンク、前記室外膨張機構、及び、前記室外熱交換器の順に流れ、前記レシーバタンクは冷媒を気液分離する構造を備え、前記レシーバタンク内のガス冷媒を、前記過冷却膨張機構及び前記過冷却熱交換器の順に通過させて前記圧縮機の吸込口側に戻すバイパス回路を備え、前記バイパス回路における前記過冷却膨張機構の上流側と、前記過冷却熱交換器と前記室内膨張機構とを繋ぐ配管と、を繋ぐ分岐管を備え、前記バイパス回路における前記レシーバタンクと前記過冷却膨張機構とを接続する配管の径が、前記分岐管の径よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明は、前記冷媒は、Ｒ３２、もしくは、Ｒ３２を含む混合冷媒であることを特徴とする。

本発明の空気調和装置によれば、冷房運転時には、レシーバタンクで分離されたガス冷媒が、バイパス回路を過冷却膨張機構及び過冷却熱交換器の順に通過し、過冷却膨張機構で冷却されてから圧縮機の吸込口に戻るため、圧縮機の吸込冷媒温度を低下させることができ、冷房運転時における圧縮機の吐出冷媒温度を低下させることができる。さらに、冷房運転時に、レシーバタンクから室内熱交換器側に流れる液冷媒は、バイパス回路の冷媒が流れる過冷却熱交換器で冷却されて過冷却度が増加する。このため、室内熱交換器に流入する気液二相状態の冷媒において蒸発に寄与する液冷媒の割合を増加させることができ、冷房の性能を向上できる。また、暖房運転時には、室内ユニット側からレシーバタンクに戻った冷媒のガス冷媒が、バイパス回路の過冷却膨張機構を通って圧縮機の吸込口に戻るため、暖房運転時の圧縮機の吐出冷媒温度を低下させることができる。その上、暖房運転時には、蒸発に寄与しないガス冷媒がバイパス回路を通って室外熱交換器をバイパスするため、室外熱交換器の冷媒循環量を小さくでき、冷媒の圧力損失を低減できる。このため、冷房運転時及び暖房運転時において、吐出冷媒温度の上昇を抑制しながら性能向上を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。暖房運転時における空気調和装置の冷媒回路図である。従来の空気調和装置の冷媒回路図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。ここで、図１では、冷房運転時の状態が図示されている。
図１の空気調和装置１０は、室外ユニット１台に複数台の室内ユニットが接続された構成となっている。なお、冷凍サイクルの構成については、図１に示したものに限定されない。例えば、室外ユニットは２台以上を並列に接続可能である。

空気調和装置１０は、室外ユニット１００と、複数の室内ユニット３００ａ，３００ｂとを備え、室外ユニット１００と室内ユニット３００ａ，３００ｂとは、冷媒が流通するユニット間配管で連結されている。このユニット間配管は、液管２１０と、ガス管２２０とを備える。室内ユニット３００ａ，３００ｂは、上記ユニット間配管に対して並列に接続される。ここで、空気調和装置１０を流れる冷媒は、Ｒ３２、もしくは、Ｒ３２を一部に含む混合冷媒である。

室内ユニット３００ａ，３００ｂは、室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂ、及び、図示しない送風機により室内を暖房・冷房する室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂを備える。
室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂが設けられる側である室内ユニット３００ａ，３００ｂの一端は、分配管３０３，３０３によって液管２１０にそれぞれ接続される。室内ユニット３００ａ，３００ｂの他端は、分配管３０４，３０４によってガス管２２０にそれぞれ接続される。

室外ユニット１００は、圧縮機１０１と、圧縮機１０１から吐出された冷媒に含まれる冷凍機油を分離して圧縮機１０１へ戻すオイルセパレータ１０２と、冷房運転及び暖房運転の運転状態により冷媒回路を切り替える四方弁１０３と、図示しない送風機により室外に放熱・吸熱する室外熱交換器１０４と、冷媒を収容することが可能で、ガス冷媒と液冷媒とを分離する機能を有するレシーバタンク１０５と、室外膨張機構１０６と、電磁弁１０８と、過冷却熱交換器１０９と、過冷却熱交換器１０９に流入する冷媒温度を調整するための過冷却膨張機構１１０と、逆止弁１０７，１１１と、制御部１５０とを備える。
また、室外ユニット１００は、液管２１０の室外ユニット１００側の端が接続される液管接続口１１６と、ガス管２２０の室外ユニット１００側の端が接続されるガス管接続口１１７とを備える。

室外ユニット１００は、圧縮機１０１の冷媒の吐出口と室外熱交換器１０４の一端とを接続する冷媒吐出管１４０と、室外熱交換器１０４の他端と液管接続口１１６とを接続する冷媒配管１４１と、ガス管接続口１１７と四方弁１０３とを接続する冷媒配管１４２と、四方弁１０３と圧縮機１０１の冷媒の吸込口とを接続する冷媒吸入管１４３とを備える。
冷媒吐出管１４０には、圧縮機１０１側から順に、オイルセパレータ１０２及び四方弁１０３が設けられている。
冷媒配管１４１には、冷房運転時の冷媒の流れの上流側から順に、室外膨張機構１０６、レシーバタンク１０５、及び、過冷却熱交換器１０９が設けられている。

また、室外ユニット１００は、レシーバタンク１０５のガス冷媒の出口１０５ａと冷媒吐出管１４０とを接続する冷媒戻し管１４４と、レシーバタンク１０５の出口１０５ａと冷媒吸入管１４３とを接続するバイパス管１４５（バイパス回路）と、冷媒配管１４１とバイパス管１４５とを接続する分岐管１４６とを備える。
詳細には、冷媒戻し管１４４の端は、冷媒吐出管１４０においてオイルセパレータ１０２と四方弁１０３との間に接続されている。また、冷媒戻し管１４４には電磁弁１０８が設けられ、冷媒戻し管１４４の冷媒の流量は電磁弁１０８によって制御される。

また、バイパス管１４５には、上流側から順に、逆止弁１０７、過冷却膨張機構１１０、及び、過冷却熱交換器１０９が接続されている。逆止弁１０７は、レシーバタンク１０５から過冷却膨張機構１１０側への流れのみを許容する逆止弁である。過冷却熱交換器１０９では、バイパス管１４５の冷媒と冷媒配管１４１の冷媒とが熱交換される。
分岐管１４６の一端は、冷媒配管１４１において過冷却熱交換器１０９と液管接続口１１６との間の区間を構成する配管１４１ａに接続されている。ここで、配管１４１ａは、過冷却熱交換器１０９と室内膨張機構３０１ａ,３０１ｂとを繋ぐ配管の一部を構成している。
分岐管１４６の他端は、バイパス管１４５において過冷却膨張機構１１０の上流の部分、すなわち、逆止弁１０７と過冷却膨張機構１１０との間に接続されている。分岐管１４６には、逆止弁１１１が設けられている。逆止弁１１１は、配管１４１ａからバイパス管１４５側への流れのみを許容する逆止弁である。
バイパス管１４５において、少なくとも過冷却膨張機構１１０の上流側の部分の配管１４５ａの径は、分岐管１４６の径よりも大径に形成されている。

室外ユニット１００は、冷媒吸入管１４３において、バイパス管１４５が冷媒吸入管１４３に合流する合流部１４５ｂと四方弁１０３との間に、第１の温度センサ１１４を備える。
また、室外ユニット１００は、レシーバタンク１０５と過冷却熱交換器１０９との間に、第２の温度センサ１１２を備える。
さらに、室外ユニット１００は、冷媒吸入管１４３において、合流部１４５ｂと圧縮機１０１の吸込口との間に、第３の温度センサ１１３を備える。
すなわち、冷媒吸入管１４３においてバイパス管１４５が合流する前の冷媒の温度が第１の温度センサ１１４によって検出され、冷媒吸入管１４３においてバイパス管１４５が合流した後の冷媒の温度が第３の温度センサ１１３によって検出される。また、レシーバタンク１０５を出て過冷却熱交換器１０９に流入する前の冷媒の温度が第２の温度センサ１１２によって検出される。

制御部１５０は、圧縮機１０１、四方弁１０３、室外膨張機構１０６、電磁弁１０８、及び、過冷却膨張機構１１０の動作を制御する。また、制御部１５０は、第１の温度センサ１１４、第２の温度センサ１１２、及び、第３の温度センサ１１３の検出値を取得する。

次に、室外ユニット１００及び室内ユニット３００ａ，３００ｂの動作を説明する。
図１では、冷房運転時の冷媒の流れが矢印で示されている。
図１に示すように、冷房運転時には、圧縮機１０１から冷媒吐出管１４０に吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１０２により冷凍機油が分離された後、四方弁１０３を通過して室外熱交換器１０４へ流入する。室外熱交換器１０４により外気に放熱して凝縮した高圧液冷媒は、室外膨張機構１０６を通過した後、冷媒配管１４１を通ってレシーバタンク１０５に流入する。この時、室外膨張機構１０６は室外熱交換器１０４の出口の冷媒の過冷却度が所定の値となるように制御される。
レシーバタンク１０５に流入した冷媒はガス冷媒と液冷媒とに分離され、液冷媒のみが冷媒配管１４１を通って過冷却熱交換器１０９に導かれる。冷媒配管１４１を通って過冷却熱交換器１０９に流入する冷媒は、バイパス管１４５を通って過冷却熱交換器１０９に流入した冷媒と熱交換する。この熱交換については後述する。

過冷却熱交換器１０９を通過した冷媒の本流は、液管２１０及び分配管３０３，３０３を通って室内ユニット３００ａ，３００ｂに導かれる。液管２１０から室内ユニット３００ａ，３００ｂに流入した液冷媒は、室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂによって減圧されて気液二相状態となり、室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂで室内を冷房した後、分配管３０４，３０４を通ってガス管２２０へ導かれる。ガス管２２０を通過した冷媒は室外ユニット１００に戻り、冷媒配管１４２、四方弁１０３、及び、冷媒吸入管１４３を順に通って圧縮機１０１に吸込まれる。

レシーバタンク１０５で分離されたガス冷媒は、冷媒戻し管１４４とバイパス管１４５とに分岐して流れる。
レシーバタンク１０５から冷媒戻し管１４４に流入した冷媒は、冷媒吐出管１４０においてオイルセパレータ１０２と四方弁１０３との間に流入し、その後、四方弁１０３を通って室外熱交換器１０４に流れる。
詳細には、制御部１５０は、センサ等（不図示）によって冷媒不足を検知した場合に、電磁弁１０８を開状態とし、これにより、レシーバタンク１０５内に溜っている液冷媒は、高圧ガス冷媒により押し出され、冷媒戻し管１４４を通って冷媒吐出管１４０に流入する。これにより、冷媒吐出管１４０側の冷媒不足が解消される。また、制御部１５０は、冷媒不足が検知されない場合は、電磁弁１０８を閉状態にする。

レシーバタンク１０５からバイパス管１４５に流入した冷媒は、逆止弁１０７を経て過冷却膨張機構１１０に流れる。さらに、冷媒配管１４１から過冷却熱交換器１０９に流入して配管１４１ａを流れる冷媒の一部は、分岐して分岐管１４６に流れ、逆止弁１１１を通り、バイパス管１４５における過冷却膨張機構１１０の上流側に合流し、その後、過冷却膨張機構１１０に流れる。

過冷却膨張機構１１０に流入した冷媒は、過冷却膨張機構１１０によって減圧され低温となり、過冷却熱交換器１０９に流入する。過冷却膨張機構１１０を通って過冷却熱交換器１０９に流入した低温の冷媒は、冷媒配管１４１から過冷却熱交換器１０９に流入した冷媒と熱交換し、冷媒配管１４１から過冷却熱交換器１０９に流入した冷媒が冷却される。これにより、過冷却熱交換器１０９から室内ユニット３００ａ，３００ｂに流れる冷媒の過冷却度が増加するため、効率良く冷房することができる。
上述のように、バイパス管１４５において、少なくとも過冷却膨張機構１１０の上流側の部分の配管１４５ａの径は、分岐管１４６の径よりも大径に形成されている。これにより、バイパス管１４５の冷媒の圧力損失が小さくなるとともに、分岐管１４６の冷媒の圧力損失が大きくなり、分岐管１４６に流れる冷媒量が過剰になることを防止できる。

過冷却膨張機構１１０から過冷却熱交換器１０９に流入して熱交換した冷媒は、バイパス管１４５をさらに流れ、合流部１４５ｂで冷媒吸入管１４３に合流し、冷媒吸入管１４３を通って圧縮機１０１に吸込まれる。すなわち、本実施の形態では、過冷却膨張機構１１０を通過して低温となった冷媒が圧縮機１０１に戻り、圧縮機１０１の吸込冷媒温度が低下するため、圧縮機１０１の吐出冷媒温度を低下させることができる。

詳細には、制御部１５０は、第１の温度センサ１１４により検知した吸込冷媒温度Ｔ１（不図示）と、第２の温度センサ１１２により検知したレシーバタンク１０５の出口側の冷媒温度Ｔ２（不図示）とを比較する。吸込冷媒温度Ｔ１＜冷媒温度Ｔ２の場合、制御部１５０は、過冷却膨張機構１１０を全閉状態とする。これにより、吸込冷媒温度Ｔ１よりも高温なレシーバタンク１０５の出口側の冷媒がバイパス管１４５を通って圧縮機１０１の吸込口に戻ることを防止でき、圧縮機１０１の吐出冷媒温度の上昇を抑制できる。

また、制御部１５０は、吸込冷媒温度Ｔ１＞冷媒温度Ｔ２の場合、過冷却膨張機構１１０の開度を増加させる。これにより、過冷却膨張機構１１０を通過して低温となった冷媒が圧縮機１０１に戻るため、圧縮機１０１の吸込冷媒温度を低下させることができる。
さらに、制御部１５０は、吸込冷媒温度Ｔ１＞冷媒温度Ｔ２の状態で過冷却膨張機構１１０の開度を調節する際、第３の温度センサ１１３により検知される圧縮機１０１の吸込口側の冷媒温度Ｔ３（不図示）が所定の値となるように過冷却膨張機構１１０を制御する。ここで、冷媒温度Ｔ３の所定の値は、冷媒がバイパス管１４５を通って過剰に圧縮機１０１に戻らないように設定される。このため、冷媒が過剰に戻ることによる性能低下を抑制できる。

図２は、暖房運転時における空気調和装置１０の冷媒回路図である。図２では、暖房運転時の冷媒の流れが矢印で示されている。
図２に示すように、暖房運転時には、圧縮機１０１から冷媒吐出管１４０に吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１０２により冷凍機油が分離された後、四方弁１０３を通過して冷媒配管１４２に流れる。冷媒配管１４２に流れた冷媒は、ガス管２２０及び分配管３０４，３０４を通って室内ユニット３００ａ，３００ｂに導かれる。
室内ユニット３００ａ，３００ｂに導かれた冷媒は、室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂで凝縮することにより室内を暖房する。この時、室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂは、室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂの出口における冷媒の過冷却度が設定値になるよう制御される。

室内ユニット３００ａ，３００ｂを通過した高圧液冷媒は、液管２１０を通過した後、室外ユニット１００へ流入する。室外ユニット１００に流入した高圧液冷媒は、配管１４１ａを通り、過冷却熱交換器１０９の側へ向かう流れと、分岐管１４６を通る流れとに分岐する。
配管１４１ａから過冷却熱交換器１０９を通過した冷媒は、レシーバタンク１０５へと導かれ、レシーバタンク１０５で液冷媒とガス冷媒とに分離される。
レシーバタンク１０５で分離された液冷媒は、冷媒配管１４１を流れ、室外膨張機構１０６で低圧低温の気液二相状態となり、その後、室外熱交換器１０４で外気から吸熱して蒸発し、低圧ガス冷媒となる。この冷媒は、四方弁１０３を経て冷媒吸入管１４３に流れ、圧縮機１０１に吸込まれる。このように、暖房運転時は、ガス冷媒が室外熱交換器１０４の上流のレシーバタンク１０５で分離され、暖房運転時に蒸発に寄与しないガス冷媒が室外熱交換器１０４に流れることが抑制される。これにより、室外熱交換器１０４の冷媒循環量を小さくして冷媒の圧力損失を低減できるため、暖房性能を向上できる。

レシーバタンク１０５からバイパス管１４５に流入した冷媒は、逆止弁１０７を経て過冷却膨張機構１１０に流れる。さらに、配管１４１ａから分岐管１４６に流れる冷媒は、逆止弁１１１を通り、バイパス管１４５における過冷却膨張機構１１０の上流側に合流し、その後、過冷却膨張機構１１０に流れる。

過冷却膨張機構１１０に流入した冷媒は、過冷却膨張機構１１０によって減圧され低温となり、過冷却熱交換器１０９に流入する。過冷却膨張機構１１０を通って過冷却熱交換器１０９に流入した低温の冷媒は、冷媒配管１４１から過冷却熱交換器１０９に流入した冷媒と熱交換し、温度が上昇する。

過冷却膨張機構１１０から過冷却熱交換器１０９に流入して熱交換した冷媒は、バイパス管１４５をさらに流れ、合流部１４５ｂで冷媒吸入管１４３に合流し、冷媒吸入管１４３を通って圧縮機１０１に吸込まれる。すなわち、本実施の形態では、過冷却膨張機構１１０を通過して低温となった冷媒が圧縮機１０１に戻り、圧縮機１０１の吸込冷媒温度が低下するため、圧縮機１０１の吐出冷媒温度を低下させることができる。
本実施の形態では、過冷却膨張機構１１０を通って過冷却熱交換器１０９に流入した低温の冷媒は、過冷却熱交換器１０９で熱交換して温度が上昇してから圧縮機１０１に戻る。これにより、バイパス管１４５の流量を多くした場合であっても、冷媒吸入管１４３側の冷媒を冷やし過ぎることを防止でき、圧縮機１０１への液バックを防止できる。このため、レシーバタンク１０５で分離したガス冷媒をバイパス管１４５に多く流すことができ、暖房運転時に蒸発に寄与しないガス冷媒を効率良く室外熱交換器１０４に対してバイパスさせることができ、暖房性能を向上できる。

詳細には、制御部１５０は、センサ（不図示）により検出される圧縮機１０１の吐出冷媒温度が所定の値より低い時は、過冷却膨張機構１１０を閉状態とし、バイパス管１４５から圧縮機１０１の冷媒が流れないようにする。これにより、吐出冷媒温度が低い状態で冷媒が過剰にバイパスして圧縮機１０１に戻ることが防止される。

また、制御部１５０は、センサ（不図示）により検出される圧縮機１０１の吐出冷媒温度が所定の値以上の時は、過冷却膨張機構１１０の開度を増加させる。これにより、過冷却膨張機構１１０を通過して低温となった冷媒が圧縮機１０１に戻るため、圧縮機１０１の吸込冷媒温度を低下させることができる。
さらに、制御部１５０は、吐出冷媒温度が所定の値以上の時において過冷却膨張機構１１０の開度を調節する際、第３の温度センサ１１３により検知される圧縮機１０１の吸込口側の冷媒温度Ｔ３（不図示）が所定の値となるように過冷却膨張機構１１０を制御する。ここで、冷媒温度Ｔ３の所定の値は、冷媒がバイパス管１４５を通って過剰に圧縮機１０１に戻らないように設定される。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、空気調和装置１０は、室外ユニット１００と複数台の室内ユニット３００ａ，３００ｂとを備え、室外ユニット１００は、圧縮機１０１、四方弁１０３、室外熱交換器１０４、室外膨張機構１０６、及び、レシーバタンク１０５を有し、室内ユニット３００ａ，３００ｂは、室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂ及び室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂを有し、室外ユニット１００と室内ユニット３００ａ，３００ｂとはガス管２２０及び液管２１０で接続されており、冷房運転もしくは暖房運転のいずれか一方で運転可能であり、室外ユニット１００は、室外ユニット１００を流れる冷媒と熱交換する過冷却熱交換器１０９、及び、過冷却膨張機構１１０を備え、冷房運転時において圧縮機１０１から吐出された冷媒は、四方弁１０３、室外熱交換器１０４、室外膨張機構１０６、レシーバタンク１０５、過冷却熱交換器１０９、室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂ、及び、室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂの順に流れ、暖房運転時において圧縮機１０１から吐出された冷媒は、四方弁１０３、室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂ、室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂ、過冷却膨張機構１１０、レシーバタンク１０５、室外膨張機構１０６、及び、室外熱交換器１０４の順に流れ、レシーバタンク１０５は冷媒を気液分離する構造を備え、レシーバタンク１０５内のガス冷媒を、過冷却膨張機構１１０及び過冷却熱交換器１０９の順に通過させて圧縮機１０１の吸込口側に戻すバイパス管１４５を備える。
これにより、冷房運転時には、レシーバタンク１０５で分離されたガス冷媒が、バイパス管１４５を過冷却膨張機構１１０及び過冷却熱交換器１０９の順に通過し、過冷却膨張機構１１０で冷却されてから圧縮機１０１の吸込口に戻るため、圧縮機１０１の吸込冷媒温度を低下させることができ、冷房運転時における圧縮機１０１の吐出冷媒温度を低下させることができる。さらに、冷房運転時に、レシーバタンク１０５から室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂ側に流れる液冷媒は、バイパス管１４５の冷媒が流れる過冷却熱交換器１０９で冷却されて過冷却度が増加する。このため、室内熱交換器３０２ａ，３０２ｂに流入する気液二相状態の冷媒において蒸発に寄与する液冷媒の割合を増加させることができ、冷房の性能を向上できる。さらに、冷房運転時には、室外膨張機構１０６を全開にした場合であっても、室外膨張機構１０６のオリフィス部で圧力損失が発生し、冷媒がフラッシュ（気泡が発生）する傾向にあるが、室外膨張機構１０６を通過した冷媒はレシーバタンク１０５でガス冷媒が分離されて液管２１０側に流れるため、液管２１０側で冷媒がフラッシュすることを抑制でき、冷房性能を向上できる。また、室外ユニット１００の近くに熱源がある場合、室外熱交換器１０４のフィンが目詰まりしている場合、及び、室外ユニット１００が風通しの悪い場所に設置される場合等、は周囲温度の上昇によりフラッシュが発生し易くなるが、この場合であっても同様に、レシーバタンク１０５によってフラッシュの発生を抑制できる。
また、暖房運転時には、室内ユニット３００ａ，３００ｂ側からレシーバタンク１０５に戻った冷媒のガス冷媒が、バイパス管１４５の過冷却膨張機構１１０を通って圧縮機１０１の吸込口に戻るため、暖房運転時の圧縮機の吐出冷媒温度を低下させることができる。その上、暖房運転時には、蒸発に寄与しないガス冷媒がバイパス管１４５を通って室外熱交換器１０４をバイパスするため、室外熱交換器１０４の冷媒循環量を小さくでき、冷媒の圧力損失を低減できる。このため、冷房運転時及び暖房運転時において、吐出冷媒温度の上昇を抑制しながら性能向上を図ることができる。

また、空気調和装置１０は、バイパス管１４５における過冷却膨張機構１１０の上流側と、過冷却熱交換器１０９と室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂとを繋ぐ配管と、を繋ぐ分岐管１４６を備える。これにより、冷房運転時には、レシーバタンク１０５から過冷却熱交換器１０９に流れた液冷媒の一部を、分岐管１４６を介して過冷却膨張機構１１０及び過冷却熱交換器１０９に流し、この冷媒を圧縮機１０１の吸込口に戻して吐出冷媒温度の低下を図ることができる。また、暖房運転時には、室内膨張機構３０１ａ，３０１ｂを通って室外ユニット１００に戻った冷媒の一部を、分岐管１４６を介して過冷却膨張機構１１０及び過冷却熱交換器１０９に流し、この冷媒を圧縮機１０１の吸込口に戻して吐出冷媒温度の低下を図ることができる。

また、バイパス管１４５が圧縮機１０１の吸込口と四方弁１０３との間に合流する合流部１４５ｂと四方弁１０３との間に第１の温度センサ１１４が設けられ、レシーバタンク１０５と過冷却熱交換器１０９との間に第２の温度センサ１１２が設けられ、合流部１４５ｂと圧縮機１０１の吸込口との間に第３の温度センサ１１３が設けられ、第１の温度センサ１１４及び第２の温度センサ１１２の検出値を用いて第３の温度センサ１１３の検出値が所定の値となるように過冷却膨張機構１１０の開度を調整する。これにより、第１の温度センサ１１４によって、バイパス管１４５が合流する前の吸込側の冷媒温度を検知でき、第２の温度センサ１１２によって、レシーバタンク１０５の出口側の冷媒温度を検知でき、第３の温度センサ１１３によって合流部１４５ｂの下流で吸込口の近くの冷媒温度を検知できるため、バイパス管１４５を通って圧縮機１０１の吸込口に戻る冷媒の量を適切に制御でき、圧縮機１０１の吐出冷媒温度を効果的に低下させることができる。

さらに、バイパス管１４５におけるレシーバタンク１０５と過冷却膨張機構１１０とを接続する配管の径が、分岐管１４６の径よりも大きい。レシーバタンク１０５からバイパス管１４５を流れるガス冷媒の方が、分岐管１４６からバイパス管１４５に合流する液冷媒もしくは気液二相冷媒よりも密度が小さいため、バイパス管１４５の配管の径を大きくすることで、バイパス管１４５の冷媒の圧力損失が小さくなる。また、液冷媒もしくは気液二相冷媒が流れる分岐管１４６の径を小さくすることで、分岐管１４６の冷媒の圧力損失が大きくなる。このため、冷媒が分岐管１４６に偏って流れてバイパス管１４５の冷媒量が少なくなることを抑制できる。これにより、バイパス管１４５のガス冷媒と分岐管１４６の液冷媒もしくは気液二相冷媒とが合流してから過冷却熱交換器１０９に流れる場合に、冷媒の分流不良による性能低下を抑制できる。
また、冷媒は、Ｒ３２、もしくは、Ｒ３２を含む混合冷媒であるため、Ｒ４１０Ａ冷媒よりも地球温暖化係数（ＧＷＰ）が小さくなる。このため、Ｒ３２、もしくは、Ｒ３２を含む混合冷媒を用いた場合に、吐出冷媒温度の上昇を抑制しながら、環境に対する影響を低減できる。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、過冷却膨張機構１１０から過冷却熱交換器１０９に流入して熱交換した冷媒は、バイパス管１４５をさらに流れ、合流部１４５ｂで冷媒吸入管１４３に合流し、冷媒吸入管１４３を通って圧縮機１０１に吸込まれるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。バイパス管１４５の冷媒は圧縮機１０１の吸込側に戻れば良く、例えば、低圧側の圧縮室と高圧側圧縮室とが直列に接続された多段圧縮型の圧縮機において、低圧側の圧縮室と高圧側圧縮室との間の中間圧の部分にバイパス管１４５の冷媒を戻す構成としても良い。

１０空気調和装置
１００室外ユニット
１０１圧縮機
１０３四方弁
１０４室外熱交換器
１０５レシーバタンク
１０６室外膨張機構
１０９冷却熱交換器
１１０冷却膨張機構
１１２第２の温度センサ
１１３第３の温度センサ
１１４第１の温度センサ
１４５バイパス管（バイパス回路）
１４６分岐管
２１０液管
２２０ガス管
３００ａ，３００ｂ室内ユニット
３０１ａ，３０１ｂ室内膨張機構
３０２ａ，３０２ｂ室内熱交換器

Claims

１台もしくは複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを備え、前記室外ユニットは、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外膨張機構、及び、レシーバタンクを有し、前記室内ユニットは、室内膨張機構及び室内熱交換器を有し、前記室外ユニットと前記室内ユニットとはガス管及び液管で接続されており、冷房運転もしくは暖房運転のいずれか一方で運転可能な空気調和装置において、
前記室外ユニットは、前記室外ユニットを流れる冷媒と熱交換する過冷却熱交換器、及び、過冷却膨張機構を備え、
冷房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記室外膨張機構、前記レシーバタンク、前記過冷却熱交換器、前記室内膨張機構、及び、前記室内熱交換器の順に流れ、
暖房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室内熱交換器、前記室内膨張機構、前記過冷却熱交換器、前記レシーバタンク、前記室外膨張機構、及び、前記室外熱交換器の順に流れ、
前記レシーバタンクは冷媒を気液分離する構造を備え、
前記レシーバタンク内のガス冷媒を、前記過冷却膨張機構及び前記過冷却熱交換器の順に通過させて前記圧縮機の吸込口側に戻すバイパス回路を備え、
前記バイパス回路における前記過冷却膨張機構の上流側と、前記過冷却熱交換器と前記室内膨張機構とを繋ぐ配管と、を繋ぐ分岐管を備え、
前記バイパス回路が前記吸込口と前記四方弁との間に合流する合流部と前記四方弁との間に第１の温度センサが設けられ、
前記レシーバタンクと前記過冷却熱交換器との間に第２の温度センサが設けられ、
前記合流部と前記圧縮機の前記吸込口との間に第３の温度センサが設けられ、
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの検出値を用いて前記第３の温度センサの検出値が所定の値となるように前記過冷却膨張機構の開度を調整することを特徴とする空気調和装置。
前記バイパス回路における前記レシーバタンクと前記過冷却膨張機構とを接続する配管の径が、前記分岐管の径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
１台もしくは複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを備え、前記室外ユニットは、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外膨張機構、及び、レシーバタンクを有し、前記室内ユニットは、室内膨張機構及び室内熱交換器を有し、前記室外ユニットと前記室内ユニットとはガス管及び液管で接続されており、冷房運転もしくは暖房運転のいずれか一方で運転可能な空気調和装置において、
前記室外ユニットは、前記室外ユニットを流れる冷媒と熱交換する過冷却熱交換器、及び、過冷却膨張機構を備え、
冷房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記室外膨張機構、前記レシーバタンク、前記過冷却熱交換器、前記室内膨張機構、及び、前記室内熱交換器の順に流れ、
暖房運転時において前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記四方弁、前記室内熱交換器、前記室内膨張機構、前記過冷却熱交換器、前記レシーバタンク、前記室外膨張機構、及び、前記室外熱交換器の順に流れ、
前記レシーバタンクは冷媒を気液分離する構造を備え、
前記レシーバタンク内のガス冷媒を、前記過冷却膨張機構及び前記過冷却熱交換器の順に通過させて前記圧縮機の吸込口側に戻すバイパス回路を備え、
前記バイパス回路における前記過冷却膨張機構の上流側と、前記過冷却熱交換器と前記室内膨張機構とを繋ぐ配管と、を繋ぐ分岐管を備え、
前記バイパス回路における前記レシーバタンクと前記過冷却膨張機構とを接続する配管の径が、前記分岐管の径よりも大きいことを特徴とする空気調和装置。
前記冷媒は、Ｒ３２、もしくは、Ｒ３２を含む混合冷媒であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置。