以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、ビル等の室内の冷房や暖房を行う装置である。空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、互いが並列に接続される複数(ここでは、4つ)の室内ユニット3a、3b、3c、3dと、各室内ユニット3a、3b、3c、3dに接続される中継ユニット4a、4b、4c、4dと、中継ユニット4a、4b、4c、4dを介して室外ユニット2と室内ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する冷媒連絡管5、6と、室外ユニット2、室内ユニット3a、3b、3c、3d及び中継ユニット4a、4b、4c、4dの構成機器を制御する制御部19と、を有している。そして、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、室外ユニット2と、室内ユニット3a、3b、3c、3dと、中継ユニット4a、4b、4c、4dと、冷媒連絡管5、6とが接続されることによって構成されている。冷媒回路10には、R32等の冷媒が充填されている。そして、空気調和装置1は中継ユニット4a、4b、4c、4dによって、各室内ユニット3a、3b、3c、3dが個別に冷房運転又は暖房運転を行うことが可能になっており、暖房運転を行う室内ユニットから冷房運転を行う室内ユニットに冷媒を送ることで室内ユニット間において熱回収を行うこと(ここでは、冷房運転と暖房運転とを同時に行う冷暖同時運転を行うこと)が可能になるように構成されている。
<冷媒連絡管>
液冷媒連絡管5は、主として、室外ユニット2から延びる合流管部と、中継ユニット4a、4b、4c、4dの手前で複数(ここでは、4つ)に分岐した第1分岐管部5a、5b、5c、5dと、中継ユニット4a、4b、4c、4dと室内ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する第2分岐管部5aa、5bb、5cc、5ddと、を有している。
また、ガス冷媒連絡管6は、主として、高低圧ガス冷媒連絡管7と、低圧ガス冷媒連絡管8と、中継ユニット4a、4b、4c、4dと室内ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する分岐管部6a、6b、6c、6dと、を有している。高低圧ガス冷媒連絡管7は、室外ユニット2から延びる合流管部と、中継ユニット4a、4b、4c、4dの手前で複数(ここでは、4つ)に分岐した分岐管部7a、7b、7c、7dと、を有している。低圧ガス冷媒連絡管8は、室外ユニット2から延びる合流管部と、中継ユニット4a、4b、4c、4dの手前で複数(ここでは、4つ)に分岐した分岐管部8a、8b、8c、8dと、を有している。
<室内ユニット>
室内ユニット3a、3b、3c、3dは、ビル等の室内に設置されている。室内ユニット3a、3b、3c、3dは、上記のように、液冷媒連絡管5、ガス冷媒連絡管6(高低圧ガス冷媒連絡管7、低圧ガス冷媒連絡管8及び分岐管部6a、6b、6c、6d)及び中継ユニット4a、4b、4c、4dを介して室外ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、室内ユニット3a、3b、3c、3dの構成について説明する。尚、室内ユニット3aと室内ユニット3b、3c、3dとは同様の構成であるため、ここでは、室内ユニット3aの構成のみ説明し、室内ユニット3b、3c、3dの構成については、それぞれ、室内ユニット3aの各部を示す添え字「a」の代わりに、添え字「b」、「c」又は「d」を付して、各部の説明を省略する。
室内ユニット3aは、主として、室内膨張弁51aと、室内熱交換器52aと、を有している。また、室内ユニット3aは、室内熱交換器52aの液側端と液冷媒連絡管5(ここでは、分岐管部5aa)とを接続する室内液冷媒管53aと、室内熱交換器52aのガス側端とガス冷媒連絡管6(ここでは、分岐管部6a)とを接続する室内ガス冷媒管54aと、を有している。
室内膨張弁51aは、冷媒を減圧しながら室内熱交換器52aを流れる冷媒の流量を調整することが可能な電動膨張弁であり、室内液冷媒管53aに設けられている。
室内熱交換器52aは、冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却する、又は、冷媒の放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。ここで、室内ユニット3aは、室内ユニット3a内に室内空気を吸入して、室内熱交換器52aにおいて冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン55aを有している。すなわち、室内ユニット3aは、室内熱交換器52aを流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての室内空気を室内熱交換器52aに供給するファンとして、室内ファン55aを有している。室内ファン55aは、室内ファン用モータ56aによって駆動される。
室内ユニット3aには、各種のセンサが設けられている。具体的には、室内ユニット3aには、室内熱交換器52aの液側端における冷媒の温度Trlを検出する室内熱交液側センサ57aと、室内熱交換器52aのガス側端における冷媒の温度Trgを検出する室内熱交ガス側センサ58aと、室内ユニット3a内に吸入される室内空気の温度Traを検出する室内空気センサ59aと、が設けられている。
<室外ユニット>
室外ユニット2は、ビル等の室外に設置されている。室外ユニット2は、上記のように、液冷媒連絡管5、ガス冷媒連絡管6(高低圧ガス冷媒連絡管7、低圧ガス冷媒連絡管8及び分岐管部6a、6b、6c、6d)及び中継ユニット4a、4b、4c、4dを介して室内ユニット3a、3b、3c、3dに接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
室外ユニット2は、主として、圧縮機21と、1つ以上(ここでは、2つ)の室外熱交換器23a、23bと、を有している。また、室外ユニット2は、各室外熱交換器23a、23bを冷媒の放熱器として機能させる放熱運転状態と、各室外熱交換器23a、23bを冷媒の蒸発器として機能させる蒸発運転状態と、を切り換えるための切換機構22a、22bを有している。切換機構22a、22bと圧縮機21の吸入側とは、吸入冷媒管31によって接続されている。吸入冷媒管31には、圧縮機21に吸入される冷媒を一時的に溜めるアキュムレータ29が設けられている。圧縮機21の吐出側と切換機構22a、2bとは、吐出冷媒管32によって接続されている。切換機構22aと室外熱交換器23a、23bのガス側端とは、第1室外ガス冷媒管33a、33bによって接続されている。室外熱交換器23a、23bの液側端と液冷媒連絡管5とは、室外液冷媒管34によって接続されている。室外液冷媒管34の液冷媒連絡管5との接続部には、液側閉鎖弁27が設けられている。また、室外ユニット2は、圧縮機21から吐出された冷媒を高低圧ガス冷媒連絡管7に送る冷媒導出状態と、高低圧ガス冷媒連絡管7を流れる冷媒を吸入冷媒管31に送る冷媒導入状態と、を切り換えるための第3切換機構22cを有している。第3切換機構22cと高低圧ガス冷媒連絡管7とは、第2室外ガス冷媒管35によって接続されている。第3切換機構22cと圧縮機21の吸入側とは、吸入冷媒管31によって接続されている。圧縮機21の吐出側と第3切換機構22cとは、吐出冷媒管32によって接続されている。第2室外ガス冷媒管35の高低圧ガス冷媒連絡管7との接続部には、高低圧ガス側閉鎖弁28aが設けられている。吸入冷媒管31は、低圧ガス冷媒連絡管8に接続されている。吸入冷媒管31と低圧ガス冷媒連絡管8との接続部には、低圧ガス側閉鎖弁28bが設けられている。液側閉鎖弁27及びガス側閉鎖弁28a、28bは、手動で開閉される弁である。
圧縮機21は、冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素(図示せず)が圧縮機用モータ21aによって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用される。
第1切換機構22aは、第1室外熱交換器23aを冷媒の放熱器として機能させる場合(以下、「室外放熱状態」とする)には圧縮機21の吐出側と第1室外熱交換器23aのガス側とを接続し(図1の第1切換機構22aの実線を参照)、第1室外熱交換器23aを冷媒の蒸発器として機能させる場合(以下、「室外蒸発状態」とする)には圧縮機21の吸入側と第1室外熱交換器23aのガス側とを接続するように(図1の第1切換機構22aの破線を参照)、冷媒回路10内における冷媒の流れを切り換えることが可能な機器であり、例えば、四路切換弁からなる。また、第2切換機構22bは、第2室外熱交換器23bを冷媒の放熱器として機能させる場合(以下、「室外放熱状態」とする)には圧縮機21の吐出側と第2室外熱交換器23bのガス側とを接続し(図1の第2切換機構22bの実線を参照)、第2室外熱交換器23bを冷媒の蒸発器として機能させる場合(以下、「室外蒸発状態」とする)には圧縮機21の吸入側と第2室外熱交換器23bのガス側とを接続するように(図1の第2切換機構22bの破線を参照)、冷媒回路10内における冷媒の流れを切り換えることが可能な機器であり、例えば、四路切換弁からなる。そして、切換機構22a、22bの切り換え状態を変更することによって、室外熱交換器23a、23bは、個別に冷媒の蒸発器又は放熱器として機能させる切り換えが可能になっている。
第1室外熱交換器23aは、冷媒の放熱器として機能する、又は、冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。第2室外熱交換器23bは、冷媒の放熱器として機能する、又は、冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。ここで、室外ユニット2は、室外ユニット2内に室外空気を吸入して、室外熱交換器23a、23bにおいて冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための室外ファン24を有している。すなわち、室外ユニット2は、室外熱交換器23a、23bを流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての室外空気を室外熱交換器23a、23bに供給するファンとして、室外ファン24を有している。ここでは、室外ファン24は、室外ファン用モータ24aによって駆動される。
第3切換機構22cは、圧縮機21から吐出された冷媒を高低圧ガス冷媒連絡管7に送る場合(以下、「冷媒導出状態」とする)には圧縮機21の吐出側と高低圧ガス冷媒連絡管7とを接続し(図1の第3切換機構22cの破線を参照)、高低圧ガス冷媒連絡管7を流れる冷媒を吸入冷媒管31に送る場合(以下、「冷媒導入状態」とする)には圧縮機21の吸入側と高低圧ガス冷媒連絡管7を接続するように(図1の第3切換機構22cの実線を参照)、冷媒回路10内における冷媒の流れを切り換えることが可能な機器であり、例えば、四路切換弁からなる。
そして、空気調和装置1では、室外熱交換器23a、23b、液冷媒連絡管5、中継ユニット4a、4b、4c、4d及び室内熱交換器52a、52b、52c、52dに着目した場合に、冷媒を室外熱交換器23a、23bから液冷媒連絡管5及び中継ユニット4a、4b、4c、4dを通じて冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器52a、52b、52c、52dに流す運転(全冷房運転及び冷房主体運転)を行うようになっている。ここで、全冷房運転とは、冷媒の蒸発器として機能している室内熱交換器(すなわち、冷房運転を行う室内ユニット)のみが存在する運転状態であり、冷房主体運転とは、冷媒の蒸発器として機能している室内熱交換器及び冷媒の放熱器として機能している室内熱交換器(すなわち、暖房運転を行う室内ユニット)の両方が混在しているが、全体としては蒸発側の負荷(すなわち、冷房負荷)が大きい運転状態である。また、空気調和装置1では、圧縮機21、ガス冷媒連絡管6、中継ユニット4a、4b、4c、4d及び室内熱交換器52a、52b、52c、52dに着目した場合に、冷媒を圧縮機21からガス冷媒連絡管6及び中継ユニット4a、4b、4c、4dを通じて冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器52a、52b、52c、52dに流す運転(全暖房運転及び暖房主体運転)を行うようになっている。ここで、全暖房運転とは、冷媒の放熱器として機能している室内熱交換器(すなわち、暖房運転を行う室内ユニット)のみが存在する運転状態であり、暖房主体運転とは、冷媒の放熱器として機能している室内熱交換器及び冷媒の蒸発器として機能している室内熱交換器の両方が混在しているが、全体としては放熱側の負荷(すなわち、暖房負荷)が大きい運転状態である。尚、ここでは、全冷房運転及び冷房主体運転時には、切換機構22a、22bの少なくとも一方が室外放熱状態に切り換えられて、室外熱交換器23a、23b全体としては冷媒の放熱器として機能し、液冷媒連絡管5及び中継ユニット4a、4b、4c、4dを通じて室外ユニット2側から室内ユニット3a、3b、3c、3d側に冷媒が流れる状態になる。また、全暖房運転及び暖房主体運転時には、切換機構22a、22bの少なくとも一方が室外蒸発状態に切り換えられ、かつ、第3切換機構22cが冷媒導出状態に切り換えられて、室外熱交換器23a、23b全体としては冷媒の蒸発器として機能し、液冷媒連絡管5及び中継ユニット4a、4b、4c、4dを通じて室内ユニット3a、3b、3c、3d側から室外ユニット2側に冷媒が流れる状態になる。
また、ここでは、室外液冷媒管34に、室外膨張弁25a、25b及び液圧調整膨張弁26が設けられている。室外膨張弁25a、25bは、全暖房運転時及び暖房主体運転時に冷媒を減圧する電動膨張弁であり、室外液冷媒管34のうち室外熱交換器23a、23bの液側端寄りの部分に室外熱交換器23a、23bに設けられている。液圧調整膨張弁26は、全冷房運転時及び冷房主体運転時(すなわち、冷媒を室外熱交換器23a、23bから液冷媒連絡管5及び中継ユニット4a、4b、4c、4dを通じて冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器52a、52b、52c、52dに流す際)に液冷媒連絡管5を流れる冷媒が気液二相状態になるように冷媒を減圧する電動膨張弁であり、室外液冷媒管34のうち液冷媒連絡管5寄りの部分に設けられている。そして、液圧調整膨張弁26は、室外液冷媒管34のうち室外膨張弁25a、25bよりも液冷媒連絡管5寄りの部分に設けられている。
そして、空気調和装置1では、全冷房運転時及び冷房主体運転時において、液圧調整膨張弁26によって気液二相状態の冷媒を液冷媒連絡管5に流して中継ユニット4a、4b、4c、4dを介して室外ユニット2側から室内ユニット3a、3b、3c、3d側に送る冷媒の二相搬送を行うようになっている。
さらに、ここでは、室外液冷媒管34に、室外冷媒戻し管41が接続されており、室外冷媒冷却器45が設けられている。室外冷媒戻し管41は、室外液冷媒管34を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機21に送る冷媒管である。室外冷媒冷却器45は、室外冷媒戻し管41を流れる冷媒によって室外液冷媒管34のうち液圧調整膨張弁26よりも室外熱交換器23a、23b側の部分を流れる冷媒を冷却する熱交換器である。ここで、室外膨張弁25a、25bは、室外液冷媒管34のうち室外冷媒冷却器45よりも室外熱交換器23a、23b側の部分に設けられている。また、液圧調整膨張弁26は、室外液冷媒管34の室外冷媒冷却器45が接続された部分よりも液冷媒連絡管5側の部分(ここでは、室外冷媒冷却器45と液側閉鎖弁27との間の部分)に設けられている。
室外冷媒戻し管41は、室外液冷媒管34から分岐した冷媒を圧縮機21の吸入側に送る冷媒管である。そして、室外冷媒戻し管41は、主として、冷媒戻し入口管42と、冷媒戻し出口管43と、を有している。冷媒戻し入口管42は、室外液冷媒管34を流れる冷媒の一部を室外熱交換器23a、23bの液側端と液圧調整膨張弁26との間の部分(ここでは、室外膨張弁25a、25bと室外冷媒冷却器45との間の部分)から分岐させて室外冷媒冷却器45の室外冷媒戻し管41側の入口に送る冷媒管である。冷媒戻し入口管42には、室外冷媒戻し管41を流れる冷媒を減圧しながら室外冷媒冷却器45を流れる冷媒の流量を調整する室外冷媒戻し膨張弁44が設けられている。ここで、室外冷媒戻し膨張弁44は、電動膨張弁からなる。冷媒戻し出口管43は、室外冷媒冷却器45の室外冷媒戻し管41側の出口から吸入冷媒管31に送る冷媒管である。しかも、室外冷媒戻し管41の冷媒戻し出口管43は、吸入冷媒管31のうちアキュムレータ29の入口側の部分に接続されている。そして、室外冷媒冷却器45は、室外冷媒戻し管41を流れる冷媒によって室外液冷媒管34を流れる冷媒を冷却するようになっている。
しかも、ここでは、室外液冷媒管34に、室外液冷媒管34を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機21に送る液インジェクション管46が接続されている。液インジェクション管46は、室外液冷媒管34のうち液圧調整膨張弁26よりも室外熱交換器23a、23b側の部分に接続されている。より具体的には、液インジェクション管46は、室外液冷媒管34のうち室外冷媒冷却器45と液圧調整膨張弁26との間の部分に接続されている。また、液インジェクション管46は、圧縮機21に吸入される冷媒が流れる吸入冷媒管31に接続されている。しかも、インジェクション管46は、吸入冷媒管31のうちアキュムレータ29の出口側の部分に接続されている。液インジェクション管46には、室外液冷媒管34から分岐された冷媒を減圧する液インジェクション膨張弁47が設けられている。液インジェクション膨張弁47は、電動膨張弁からなる。
室外ユニット2には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外ユニット2には、圧縮機21から吐出された冷媒の圧力(吐出圧力Pd)を検出する吐出圧力センサ36と、圧縮機21から吐出された冷媒の温度(吐出温度Td)を検出する吐出温度センサ37と、圧縮機21に吸入される冷媒の圧力(吸入圧力Ps)を検出する吸入圧力センサ39と、が設けられている。また、室外ユニット2には、室外熱交換器23a、23bの液側端における冷媒の温度Tol(室外熱交出口温度Tol)を検出する室外熱交液側センサ38a、38bと、室外液冷媒管34のうち室外膨張弁25a、25bと液圧調整膨張弁26との間の部分における冷媒の温度(液管温度Tlp)を検出する液管温度センサ49が設けられている。
<中継ユニット>
中継ユニット4a、4b、4c、4dは、ビル等の室内に室内ユニット3a、3b、3c、3dとともに設置されている。中継ユニット4a、4b、4c、4dは、液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6(高低圧ガス冷媒連絡管7、低圧ガス冷媒連絡管8及び分岐管部6a、6b、6c、6d)とともに、室内ユニット3a、3b、3c、3dと室外ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、中継ユニット4a、4b、4c、4dの構成について説明する。尚、中継ユニット4aと中継ユニット4b、4c、4dとは同様の構成であるため、ここでは、中継ユニット4aの構成のみ説明し、中継ユニット4b、4c、4dの構成については、それぞれ、中継ユニット4aの各部を示す符号の添字「a」の代わりに、「b」、「c」又は「d」の添字を付して、各部の説明を省略する。
中継ユニット4aは、主として、液接続管61aと、ガス接続管62aと、を有している。
液接続管61aは、その一端が液冷媒連絡管5の第1分岐管部5aに接続され、他端が液冷媒連絡管5の第2分岐管部5aaに接続されている。
ガス接続管62aは、高低圧ガス冷媒連絡管7の分岐管部7aに接続された高圧ガス接続管63aと、低圧ガス冷媒連絡管8の分岐管部8aに接続された低圧ガス接続管64aと、高圧ガス接続管63aと低圧ガス接続管64aとを合流させる合流ガス接続管65aとを有している。合流ガス接続管65aは、ガス冷媒連絡管6の分岐管部6aに接続されている。高圧ガス接続管63aには、高圧中継ガス弁66aが設けられており、低圧ガス接続管64aには、低圧中継ガス弁67aが設けられている。ここでは、高圧中継ガス弁66a及び低圧中継ガス弁67aは、電動膨張弁からなる。
そして、中継ユニット4aは、室内ユニット3aが冷房運転を行う際には、低圧中継ガス弁67aを開けた状態にして、液冷媒連絡管5の第1分岐管部5aを通じて液接続管61aに流入する冷媒を、液冷媒連絡管5の第2分岐管部5aaを通じて室内ユニット3aに送り、その後、室内熱交換器52aにおいて室内空気との熱交換によって蒸発した冷媒を、ガス冷媒連絡管6の分岐管部6a、合流ガス接続管65a及び低圧ガス接続管64aを通じて、低圧ガス冷媒連絡管8の分岐管部8aに戻すように機能することができる。また、中継ユニット4aは、室内ユニット3aが暖房運転を行う際には、低圧中継ガス弁67aを閉止し、かつ、高圧中継ガス弁66aを開けた状態にして、高低圧ガス冷媒連絡管7の分岐管部7aを通じて高圧ガス接続管63a及び合流ガス接続管65aに流入する冷媒を、ガス冷媒連絡管6の分岐管部6aを通じて室内ユニット3aに送り、その後、室内熱交換器52aにおいて室内空気との熱交換によって放熱した冷媒を、液冷媒連絡管5の第2分岐管部5aa及び液接続管61aを通じて、液冷媒連絡管5の第1分岐管部5aに戻すように機能することができる。このように、高圧中継ガス弁66a及び低圧中継ガス弁67aは、室内熱交換器52aを冷媒の蒸発器又は冷媒の放熱器として機能させる切り換えにおいて開閉されるようになっている。そして、このような機能は、中継ユニット4aだけでなく、中継ユニット4b、4c、4dも同様に有しているため、中継ユニット4a、4b、4c、4dによって、室内熱交換器52a、52b、52c、52dは、個別に冷媒の蒸発器又は冷媒の放熱器として機能させる切り換えが可能になっている。
また、中継ユニット4aには、液圧調整膨張弁26において減圧された冷媒を冷却する中継冷媒冷却器75a、及び、中継冷媒冷却器75aの上流側(すなわち、液冷媒連絡管5の第1分岐管部5a側の部分)を流れる冷媒の一部を分岐してガス冷媒連絡管6に送る中継冷媒戻し管73aが設けられている。中継冷媒冷却器75aは、液接続管61aに設けられており、中継冷媒戻し管73aは、液接続管61aに接続されている。中継冷媒戻し管73aは、液接続管61aを流れる冷媒の一部を分岐してガス冷媒連絡管6(ここでは、低圧ガス冷媒連絡管8)に接続されたガス接続管62a(ここでは、低圧ガス接続管64a)に送る冷媒管である。中継冷媒冷却器75aは、中継冷媒戻し管73aを流れる冷媒によって液接続管61aを流れる冷媒を冷却する熱交換器である。
中継冷媒戻し管73aは、液接続管61aから分岐した冷媒を低圧ガス接続管64aに送る冷媒管である。中継冷媒戻し管73aには、中継冷媒戻し管73aを流れる冷媒を減圧しながら中継冷媒冷却器75aを流れる冷媒の流量を調整する中継冷媒戻し膨張弁74aが設けられている。ここで、中継冷媒戻し膨張弁74aは、電動膨張弁からなる。中継冷媒戻し管73aは、液接続管61aの中継冷媒冷却器75aが設けられた部分よりも液冷媒連絡管5の第1分岐管部5a側の部分から分岐している。すなわち、中継冷媒冷却器75aは、液接続管61aの中継冷媒戻し管73aが設けられた部分よりも液冷媒連絡管5の第2分岐管部5aa側の部分に設けられている。そして、中継冷媒冷却器75aは、中継冷媒戻し管73aを流れる冷媒(具体的には、中継冷媒戻し膨張弁74aで減圧された冷媒)によって液接続管61aを流れる冷媒を冷却するようになっている。
中継ユニット4aには、各種のセンサが設けられている。具体的には、中継ユニット4aには、中継冷媒冷却器75aの入口側(すなわち、液接続管61aのうち中継冷媒冷却器75aよりも液冷媒連絡管5の第1分岐管部5a側)における冷媒の温度Tmiを検出する中継入口温度センサ76aが設けられている。また、中継ユニット4aには、中継冷媒冷却器75aの出口側(すなわち、液接続管61aのうち中継冷媒冷却器75aよりも液冷媒連絡管5の第2分岐管部5aa側)における冷媒の温度Tmoを検出する中継出口温度センサ77aが設けられている。
<制御部>
制御部19は、室外ユニット2や室内ユニット3a、3b、3c、3d、中継ユニット4a、4b、4c、4dに設けられた制御基板等(図示せず)が通信接続されることによって構成されている。尚、図1においては、便宜上、室外ユニット2や室内ユニット3a、3b、3c、3d、中継ユニット4a、4b、4c、4dとは離れた位置に図示している。制御部19は、上記のような各種センサ36、37、38、39、49、57a〜57d、58a〜58d、59a〜59d、76a〜76d、77a〜77dの検出信号等に基づいて空気調和装置1(ここでは、室外ユニット2、室内ユニット3a、3b、3c、3d及び中継ユニット4a、4b、4c、4d)の各種構成機器21、22a〜22c、24、25a、25b、26、41、47、51a〜51d、55a〜55d、66a〜66d、67a〜67d、74a〜74dの制御、すなわち、空気調和装置1全体の運転制御を行うようになっている。
(2)空気調和装置の動作及び特徴
次に、空気調和装置1の動作及び特徴について、図1〜図6を用いて説明する。
空気調和装置1の運転には、上記のように、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転及び暖房主体運転がある。
そして、冷房運転及び冷房主体運転においては、室外液冷媒管34に設けられた液圧調整膨張弁26によって、気液二相状態の冷媒を液冷媒連絡管5に流して室外ユニット2側から室内ユニット3a、3b側に送る冷媒の二相搬送が行われる。しかも、全冷房運転及び冷房主体運転においては、液圧調整膨張弁26において減圧された冷媒を、冷房運転を行う室内ユニットに対応する中継冷媒冷却器(及び中継冷媒戻し管)によって冷却する動作が行われる。
尚、以下に説明する空気調和装置1の動作は、空気調和装置1の構成機器を制御する制御部19によって行われる。
<全冷房運転>
全冷房運転の際、例えば、室内ユニット3a、3b、3c、3dの全てが冷房運転(すなわち、室内熱交換器52a、52b、52c、52dの全てが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、室外熱交換器23a、23bが冷媒の放熱器として機能する運転)を行う際には、切換機構22a、22bが室外放熱状態(図1の切換機構22a、22bの実線で示された状態)に切り換えられて、圧縮機21、室外ファン24及び室内ファン55a、55b、55c、55dが駆動される。また、第3切換機構22cが冷媒導入状態(図1の切換機構22cの実線で示された状態)に切り換えられ、中継ユニット4a、4b、4c、4dの高圧中継ガス弁66a、66b、66c、66d及び低圧中継ガス弁67a、67b、67c、67dは開状態にされる。
すると、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、切換機構22a、22bを通じて室外熱交換器23a、23bに送られる(図1、2の点B参照)。室外熱交換器23a、23bに送られた冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器23a、23bにおいて、室外ファン24によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する(図1、2の点C参照)。この冷媒は、室外膨張弁25a、25b、室外冷媒冷却器45、液圧調整膨張弁26及び液側閉鎖弁27を通じて室外ユニット2から流出する(図1、2の点E参照)。
室外ユニット2から流出した冷媒は、液冷媒連絡管5(合流管部及び第1分岐管部5a、5b、5c、5d)を通じて中継ユニット4a、4b、4c、4dに分岐して送られる(図1、2の点F参照)。中継ユニット4a、4b、4c、4dに送られた冷媒は、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dによって冷却される(図1、2の点F、G参照)。この冷媒は、中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出する。(図1、2の点H参照)。
中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出した冷媒は、第2分岐管部5aa、5bb、5cc、5dd(液冷媒連絡管5のうち中継ユニット4a、4b、4c、4dと室内ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する部分)を通じて室内ユニット3a、3b、3c、3dに送られる(図1、2の点I参照)。室内ユニット3a、3b、3c、3dに送られた冷媒は、室内膨張弁51a、51b、51c、51dによって低圧まで減圧される(図1、2の点J参照)。この冷媒は、室内熱交換器52a、52b、52c、52dに送られ、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器52a、52b、52c、52dにおいて、室内ファン55a、55b、55c、55dによって室内から供給される室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する(図1、2の点K参照)。この冷媒は、室内ユニット3a、3b、3c、3dから流出する。一方、室内熱交換器52a、52b、52c、52dにおいて冷却された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の冷房が行われる。
室内ユニット3a、3b、3c、3dから流出した冷媒は、ガス冷媒連絡管6の分岐管部6a、6b、6c、6dを通じて中継ユニット4a、4b、4c、4dに送られる(図1、2の点L参照)。中継ユニット4a、4b、4c、4dに送られた冷媒は、高圧中継ガス弁66a、66b、66c、66d及び低圧中継ガス弁67a、67b、67c、67dを通じて、中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出する。(図1、2の点M、N参照)。
中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出した冷媒は、高低圧ガス冷媒連絡管7(合流管部及び分岐管部7a、7b、7c、7d)及び低圧ガス冷媒連絡管8(合流管部及び分岐管部8a、8b、8c、8d)を通じて室外ユニット2に合流して送られる(図1、2の点O、P参照)。室外ユニット2に送られた冷媒は、ガス側閉鎖弁28a、28b、第3切換機構22c及びアキュムレータ29を通じて圧縮機21に吸入される(図1、2の点A参照)。
ここで、上記の全冷房運転の際には、液圧調整膨張弁26によって気液二相状態の冷媒を液冷媒連絡管5に流して室外ユニット2側から室内ユニット3a、3b側に送る冷媒の二相搬送を行うようにしている。また、ここでは、室外冷媒戻し管41及び室外冷媒冷却器45によって室外液冷媒管34を流れる冷媒を冷却して室外液冷媒管34のうち室外冷媒冷却器45と液圧調整膨張弁26との間の部分における液管温度Tlpの変動を抑えるとともに、液インジェクション管46によって圧縮機21の吐出温度Tdの上昇を抑えて、冷媒の二相搬送を良好に行えるようにしている。
まず、制御部19は、液冷媒連絡管5を流れる冷媒が気液二相状態になるように液圧調整膨張弁26による減圧を行わせるようにしている(図1、2の点D、E参照)。液圧調整膨張弁26で減圧された後の冷媒は、高圧の冷媒よりも圧力が低く、かつ、低圧の冷媒よりも圧力が高い中間圧の冷媒となる(図1、2の点E参照)。ここでは、制御部19が、室外熱交換器23の液側端における冷媒の過冷却度SCoが目標過冷却度SCotになるように、液圧調整膨張弁26の開度を制御している。具体的には、制御部19は、室外熱交換器23の液側端における冷媒の過冷却度SCoを、室外熱交液側温度Tolから得る。制御部19は、吐出圧力Pdを飽和温度に換算して得られる冷媒の温度Tocから室外熱交出口温度Tolを差し引くことによって、室外熱交換器23の液側端における冷媒の過冷却度SCoを得る。そして、制御部19は、過冷却度SCoが目標過冷却度SCotよりも大きい場合に、液圧調整膨張弁26の開度を大きくする制御を行い、過冷却度SCoが目標過冷却度SCotよりも小さい場合に、液圧調整膨張弁26の開度を小さくする制御を行っている。尚、このとき、制御部19は、室外膨張弁25a、25bの開度を全開状態で固定する制御を行っている。
この制御により、液冷媒連絡管5を流れる冷媒が気液二相状態になるため、液冷媒連絡管5を流れる冷媒が液状態である場合に比べて、冷媒連絡配管5が液状態の冷媒で満たされることがなくなり、その分だけ液冷媒連絡管5に存在する冷媒量を少なくできるようになっている。
また、制御部19は、室外冷媒戻し管41を流れる冷媒によって、室外液冷媒管34のうち液圧調整膨張弁26よりも室外熱交換器23側の部分を流れる冷媒を室外冷媒冷却器45において冷却して、室外液冷媒管34のうち室外冷媒冷却器45と液圧調整膨張弁26との間の部分における冷媒の温度(液管温度Tlp)を一定にしている。ここでは、制御部19が、室外液冷媒管34のうち室外冷媒冷却器45と液圧調整膨張弁26との間の部分における冷媒の温度(液管温度Tlp)が目標液管温度Tlptになるように、室外冷媒戻し膨張弁44の開度を制御している。具体的には、制御部19は、液管温度Tlpが目標液管温度Tlptよりも高い場合に、室外冷媒戻し膨張弁44の開度を大きくする制御を行い、液管温度Tlpが目標液管温度Tlptよりも低い場合に、室外冷媒戻し膨張弁44の開度を小さくする制御を行っている。
この制御により、室外液冷媒管34のうち室外冷媒冷却器45と液圧調整膨張弁26との間の部分における冷媒の温度(液管温度Tlp)を目標液管温度Tlptで一定に維持できるようになっている(図1、2の点J参照)。そして、液管温度Tlpを一定にして変動を抑えることによって、液圧調整膨張弁26で減圧された後の液冷媒連絡管5を流れる冷媒を所望の気液二相状態を確実に維持することができる(図2の点E参照)。
また、制御部19は、圧縮機21の吐出温度Tdの上昇を抑えるように室外液冷媒管34を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機21(ここでは、圧縮機21の吸入側に接続されている吸入冷媒管31)に送るようにしている。ここでは、制御部19が、圧縮機21の吐出温度Tdが上限吐出温度Tdxを超えないように、液インジェクション膨張弁47の開度を制御している。具体的には、制御部19は、吐出温度Tdが上限吐出温度Tdxまで上昇した場合に、吐出温度Tdが上限吐出温度Tdx以下になるまで、液インジェクション膨張弁47の開度を大きくする制御を行っている。
この制御により、室内ユニット3a、3b、3c、3dから中継ユニット4a、4b、4c、4dを通じて室外ユニット2に送られた冷媒(図1、2の点O、P)は、液インジェクション管46を通じて圧縮機21に送られる冷媒が合流して冷却されるため(図1、2の点O、P、A参照)、その冷却分に応じて、圧縮機21の吐出温度Tdの上昇を抑えることができるようになっている(図1、2の点B参照)。
さらに、制御部19は、室内熱交換器52a、52b、52c、52dのガス側端における冷媒の過熱度SHrが目標過熱度SHrtになるように、室内膨張弁51a、51b、51c、51dの開度を制御している。具体的には、制御部19は、室内熱交換器52a、52b、52c、52dのガス側端における冷媒の過熱度SHrを、室内熱交ガス側温度Trgから室内熱交液側温度Trlを差し引くことによって得る。そして、制御部19は、過熱度SHrが目標過熱度SHrtよりも大きい場合に、室内膨張弁51a、51b、51c、51dの開度を大きくする制御を行い、過熱度SHrが目標過熱度SHrtよりも小さい場合に、室内膨張弁51a、51b、51c、51dの開度を小さくする制御を行っている。
そして、制御部19は、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dを流れる冷媒によって、液接続管61a、61b、61c、61dを流れる冷媒を中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dにおいて冷却して、液単相状態になるようにしている。ここでは、制御部19が、液接続管61a、61b、61c、61dのうち中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの出口側における冷媒の温度Tmoが液接続管61a、61b、61c、61dのうち中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの入口側における冷媒の温度Tmiよりも所定値ΔT低くなるように、中継冷媒戻し膨張弁74a、74b、74c、74dの開度を制御する。
この制御により、液圧調整膨張弁26において減圧された気液二相状態の冷媒を中継ユニット4a、4b、4c、4dに設けた中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dによって冷却することができるため、気液二相状態の冷媒が膨張弁に流入する際に発生する冷媒通過音を、室内ユニット3a、3b、3c、3dや中継ユニット4a、4b、4c、4d内で発生させずに済ますことができる。
このように、ここでは、液圧調整膨張弁26を有する構成において、中継ユニット4a、4b、4c、4dに中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dを設けて、液圧調整膨張弁26において減圧された気液二相状態の冷媒を冷却することによって、室内ユニット3a、3b、3c、3dや中継ユニット4a、4b、4c、4dから発生する異音を抑えることができる。特に、ここでは、気液二相状態の冷媒を室内膨張弁51a、51b、51c、51dに流入させずに済むため、室内ユニット3a、3b、3c、3dから発生する異音を抑えることができる。
また、ここでは、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの上流側を流れる冷媒の一部を利用して、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの冷却源として使用することができる。しかも、ここでは、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの出口側における冷媒を液単相状態にすることができ、室内ユニット3a、3b、3c、3dや中継ユニット4a、4b、4c、4dから発生する異音を抑える効果を確実に得ることができる。
<全暖房運転>
全暖房運転の際、例えば、室内ユニット3a、3b、3c、3dの全てが暖房運転(すなわち、室内熱交換器52a、52b、52c、52dの全てが冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器23a、23bが冷媒の蒸発器として機能する運転)を行う際には、切換機構22a、22bが室外蒸発状態(図3の切換機構22a、22bの破線で示された状態)に切り換えられて、圧縮機21、室外ファン24及び室内ファン55a、55b、55c、55dが駆動される。また、第3切換機構22cが冷媒導出状態(図3の切換機構22cの破線で示された状態)に切り換えられ、中継ユニット4a、4b、4c、4dの高圧中継ガス弁66a、66b、66c、66dは開状態にされ、低圧中継ガス弁67a、67b、67c、67dは閉状態にされる。
すると、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、第3切換機構22c及びガス側閉鎖弁28aを通じて室外ユニット2から流出する(図3、4の点B、O参照)。
室外ユニット2から流出した冷媒は、ガス冷媒連絡管6(高低圧ガス冷媒連絡管7の合流管部及び分岐管部7a、7b、7c、7d)を通じて中継ユニット4a、4b、4c、4dに分岐して送られる(図3、4の点M参照)。中継ユニット4a、4b、4c、4dに送られた冷媒は、高圧中継ガス弁66a、66b、66c、66dを通じて、中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出する。(図3、4の点L参照)。
中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出した冷媒は、分岐管部6a、6b、6c、6d(ガス冷媒連絡管6のうち中継ユニット4a、4b、4c、4dと室内ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する部分)を通じて室内ユニット3a、3b、3c、3dに送られる(図3、4の点K参照)。室内ユニット3a、3b、3c、3dに送られた冷媒は、室内熱交換器52a、52b、52c、52dに送られる。室内熱交換器52a、52b、52c、52dに送られた高圧の冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器52a、52b、52c、52dにおいて、室内ファン55a、55b、55c、55dによって室内から供給される室内空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する(図3、4の点J参照)。この冷媒は、室内膨張弁51a、51b、51c、51dによって減圧されて、室内ユニット3a、3b、3c、3dから流出する(図3、4の点I参照)。一方、室内熱交換器52a、52b、52c、52dにおいて加熱された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の暖房が行われる。
室内ユニット3a、3b、3c、3dから流出した冷媒は、第2分岐管部5aa、5bb、5cc、5dd(液冷媒連絡管5のうち中継ユニット4a、4b、4c、4dと室内ユニット3a、3b、3c、3dとを接続する部分)を通じて中継ユニット4a、4b、4c、4dに送られる(図3、4の点H参照)。中継ユニット4a、4b、4c、4dに送られた冷媒は、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dを通じて中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出する。(図3、4の点G、F参照)。
中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出した冷媒は、液冷媒連絡管5(合流管部及び第1分岐管部5a、5b、5c、5d)を通じて室外ユニット2に合流して送られる(図3、4の点E参照)。室外ユニット2に送られた冷媒は、液側閉鎖弁27、液圧調整膨張弁26及び室外冷媒冷却器45を通じて、室外膨張弁25a、25bに送られる(図3、4の点D参照)。室外膨張弁25a、25bに送られた冷媒は、室外膨張弁25a、25bによって低圧まで減圧された後に、室外熱交換器23a、23bに送られる(図3、4の点C参照)。室外熱交換器23a、23bに送られた冷媒は、室外ファン24によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する(図3、4の点A参照)。この冷媒は、切換機構22a、22b及びアキュムレータ29を通じて圧縮機21に吸入される。
そして、制御部19は、室内熱交換器52a、52b、52c、52dの液側端における冷媒の過冷却度SCrが目標過冷却度SCrtになるように、室内膨張弁51a、51b、51c、51dの開度を制御している。具体的には、制御部19は、室内熱交換器52a、52b、52c、52dの液側端における冷媒の過冷却度SCrを、室内熱交液側温度Trlから得る。制御部19は、吐出圧力Pdを飽和温度に換算して得られる冷媒の温度Trcから室内熱交液側温度Trlを差し引くことによって、室内熱交換器52a、52b、52c、52dの液側端における冷媒の過冷却度SCrを得る。そして、制御部19は、過冷却度SCrが目標過冷却度SCrtよりも小さい場合に、室内膨張弁51a、51b、51c、51dの開度を小さくする制御を行い、過冷却度SCrが目標過冷却度SCrtよりも大きい場合に、室内膨張弁51a、51b、51c、51dの開度を大きくする制御を行っている。
また、制御部19は、液圧調整膨張弁26の開度を全開状態で固定する制御を行い、室外冷媒戻し膨張弁44及び液インジェクション膨張弁47の開度を全閉状態にして室外冷媒戻し管41及び液インジェクション管46に冷媒を流さないようにしている。また、制御部19は、中継冷媒戻し膨張弁74a、74b、74c、74dの開度を全閉状態にして中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dに冷媒を流さないようにしている。
<冷房主体運転>
冷房主体運転の際、例えば、室内ユニット3b、3c、3dが冷房運転し、かつ、室内ユニット3aが暖房運転し(すなわち、室内熱交換器52b、52c、52dが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、室内熱交換器52aが冷媒の放熱器として機能する運転)を行い、室内熱交換器23a、23bが冷媒の放熱器として機能する際には、切換機構22a、22bが室外放熱状態(図5の切換機構22a、22bの実線で示された状態)に切り換えられて、圧縮機21、室外ファン24及び室内ファン55a、55b、55c、55dが駆動される。また、第3切換機構22cが冷媒導出状態(図5の切換機構22cの破線で示された状態)に切り換えられ、中継ユニット4aの高圧中継ガス弁66a及び中継ユニット4b、4c、4dの低圧中継ガス弁67b、67c、67dは開状態にされ、中継ユニット4aの低圧中継ガス弁67a及び中継ユニット4b、4c、4dの高圧中継ガス弁66b、66c、66dは閉状態にされる。
すると、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、一部が切換機構22a、22bを通じて室外熱交換器23a、23bに送られ、残りが第3切換機構22c及びガス側閉鎖弁28aを通じて室外ユニット2から流出する(図5の点B、O参照)。室外熱交換器23a、23bに送られた冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器23a、23bにおいて、室外ファン24によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する(図5の点C参照)。この冷媒は、室外膨張弁25a、25b、室外冷媒冷却器45、液圧調整膨張弁26及び液側閉鎖弁27を通じて室外ユニット2から流出する(図5の点E参照)。
第3切換機構22c等を通じて室外ユニット2から流出した冷媒は、ガス冷媒連絡管6(高低圧ガス冷媒連絡管7の合流管部及び分岐管部7a)を通じて中継ユニット4aに送られる(図5の点M参照)。中継ユニット4aに送られた冷媒は、高圧中継ガス弁66aを通じて中継ユニット4aから流出する。(図5の点L参照)。
中継ユニット4aから流出した冷媒は、分岐管部6a(ガス冷媒連絡管6のうち中継ユニット4aと室内ユニット3aとを接続する部分)を通じて室内ユニット3aに送られる(図5の点K参照)。室内ユニット3aに送られた冷媒は、室内熱交換器52aに送られる。室内熱交換器52aに送られた高圧の冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器52aにおいて、室内ファン55aによって室内から供給される室内空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する(図5の点J参照)。この冷媒は、室内膨張弁51aによって減圧されて、室内ユニット3aから流出する(図5の点I参照)。一方、室内熱交換器52aにおいて加熱された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の暖房が行われる。
室内ユニット3aから流出した冷媒は、第2分岐管部5aa(液冷媒連絡管5のうち中継ユニット4aと室内ユニット3aとを接続する部分)を通じて中継ユニット4aに送られる(図5の点H参照)。中継ユニット4aに送られた冷媒は、中継冷媒冷却器75aを通じて中継ユニット4aから流出する。(図5の点G、F参照)。
中継ユニット4aから流出した冷媒は、第1分岐管部5aを通じて液冷媒連絡管5の合流管部に送られ、室外熱交換器23a、23b等を通じて室外ユニット2から流出した冷媒と合流する。この冷媒は、液冷媒連絡管5の第1分岐管部5b、5c、5dを通じて中継ユニット4b、4c、4dに分岐して送られる(図5の点F参照)。中継ユニット4b、4c、4dに送られた冷媒は、中継冷媒冷却器75b、75c、75dによって冷却される(図5の点F、G参照)。この冷媒は、中継ユニット4b、4c、4dから流出する。(図5の点H参照)。
中継ユニット4b、4c、4dから流出した冷媒は、第2分岐管部5bb、5cc、5dd(液冷媒連絡管5のうち中継ユニット4b、4c、4dと室内ユニット3b、3c、3dとを接続する部分)を通じて室内ユニット3b、3c、3dに送られる(図5の点I参照)。室内ユニット3b、3c、3dに送られた冷媒は、室内膨張弁51b、51c、51dによって低圧まで減圧される(図5の点J参照)。この冷媒は、室内熱交換器52b、52c、52dに送られ、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器52b、52c、52dにおいて、室内ファン55b、55c、55dによって室内から供給される室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する(図5の点K参照)。この冷媒は、室内ユニット3b、3c、3dから流出する。一方、室内熱交換器52b、52c、52dにおいて冷却された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の冷房が行われる。
室内ユニット3b、3c、3dから流出した冷媒は、ガス冷媒連絡管6の分岐管部6b、6c、6dを通じて中継ユニット4b、4c、4dに送られる(図5の点L参照)。中継ユニット4b、4c、4dに送られた冷媒は、低圧中継ガス弁67b、67c、67dを通じて、中継ユニット4b、4c、4dから流出する。(図5の点N参照)。
中継ユニット4b、4c、4dから流出した冷媒は、低圧ガス冷媒連絡管8(合流管部及び分岐管部8b、8c、8d)を通じて室外ユニット2に合流して送られる(図5の点P参照)。室外ユニット2に送られた冷媒は、ガス側閉鎖弁28a、28b、第3切換機構22c及びアキュムレータ29を通じて圧縮機21に吸入される(図5の点A参照)。
ここで、上記の冷房主体運転の際も、全冷房運転時と同様に、冷媒を室外熱交換器23a、23bから液冷媒連絡管5及び中継ユニット4b、4c、4dを通じて冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器52b、52c、52dに流す動作が行われるため(図2参照)、制御部19は、全冷房運転時と同様の制御を行っている。具体的には、ここでは、液圧調整膨張弁26によって気液二相状態の冷媒を液冷媒連絡管5に流して室外ユニット2側から室内ユニット3a、3b側に送る冷媒の二相搬送を行うようにしている。また、ここでは、室外冷媒戻し管41及び室外冷媒冷却器45によって室外液冷媒管34を流れる冷媒を冷却して室外液冷媒管34のうち室外冷媒冷却器45と液圧調整膨張弁26との間の部分における液管温度Tlpの変動を抑えるとともに、液インジェクション管46によって圧縮機21の吐出温度Tdの上昇を抑えて、冷媒の二相搬送を良好に行えるようにしている。しかも、ここでは、冷房運転を行う室内ユニット3b、3c、3dについては、中継冷媒冷却器75b、75c、75dによって液圧調整膨張弁26において減圧された気液二相状態の冷媒を冷却して液単相状態にして室内ユニット3b、3c、3dに送るようにしている。このため、冷房主体運転の際も、中継ユニット4b、4c、4dの中継冷媒冷却器75b、75c、75dによって、液圧調整膨張弁26において減圧された気液二相状態の冷媒を冷却することで、室内ユニット3b、3c、3dから発生する異音を抑えることができる。また、上記の冷房主体運転の際も、全暖房運転時と同様に、冷媒を圧縮機21からガス冷媒連絡管6及び中継ユニット4aを通じて冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器52aに流す動作が行われるため(図4参照)、制御部19は、暖房運転を行う室内ユニット3a及び対応する中継ユニット4aについては、全暖房運転時と同様の制御を行っている。具体的には、室内熱交換器52aの液側端における冷媒の過冷却度SCrが目標過冷却度SCrtになるように、室内膨張弁51aの開度を制御している。また、中継冷媒戻し膨張弁74aの開度を全閉状態にして中継冷媒戻し管73aに冷媒を流さないようにしている。
<暖房主体運転>
暖房主体運転の際、例えば、室内ユニット3b、3c、3dが暖房運転し、かつ、室内ユニット3aが冷房運転し(すなわち、室内熱交換器52b、52c、52dが冷媒の放熱器として機能し、かつ、室内熱交換器52aが冷媒の蒸発器として機能する運転)を行い、室内熱交換器23a、23bが冷媒の蒸発器として機能する際には、切換機構22a、22bが室外蒸発状態(図6の切換機構22a、22bの実線で示された状態)に切り換えられて、圧縮機21、室外ファン24及び室内ファン55a、55b、55c、55dが駆動される。また、第3切換機構22cが冷媒導出状態(図6の切換機構22cの破線で示された状態)に切り換えられ、中継ユニット4aの高圧中継ガス弁66a及び中継ユニット4b、4c、4dの低圧中継ガス弁67b、67c、67dは閉状態にされ、中継ユニット4aの低圧中継ガス弁67a及び中継ユニット4b、4c、4dの高圧中継ガス弁66b、66c、66dは開状態にされる。
すると、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、第3切換機構22c及びガス側閉鎖弁28aを通じて室外ユニット2から流出する(図6の点B、O参照)。
室外ユニット2から流出した冷媒は、ガス冷媒連絡管6(高低圧ガス冷媒連絡管7の合流管部及び分岐管部7b、7c、7d)を通じて中継ユニット4b、4c、4dに分岐して送られる(図6の点M参照)。中継ユニット4b、4c、4dに送られた冷媒は、高圧中継ガス弁66b、66c、66dを通じて、中継ユニット4b、4c、4dから流出する。(図6の点L参照)。
中継ユニット4b、4c、4dから流出した冷媒は、分岐管部6b、6c、6d(ガス冷媒連絡管6のうち中継ユニット4b、4c、4dと室内ユニット3b、3c、3dとを接続する部分)を通じて室内ユニット3b、3c、3dに送られる(図6の点K参照)。室内ユニット3b、3c、3dに送られた冷媒は、室内熱交換器52b、52c、52dに送られる。室内熱交換器52b、52c、52dに送られた高圧の冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器52b、52c、52dにおいて、室内ファン55b、55c、55dによって室内から供給される室内空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する(図6の点J参照)。この冷媒は、室内膨張弁51b、51c、51dによって減圧されて、室内ユニット3b、3c、3dから流出する(図6の点I参照)。一方、室内熱交換器52b、52c、52dにおいて加熱された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の暖房が行われる。
室内ユニット3b、3c、3dから流出した冷媒は、第2分岐管部5bb、5cc、5dd(液冷媒連絡管5のうち中継ユニット4b、4c、4dと室内ユニット3b、3c、3dとを接続する部分)を通じて中継ユニット4b、4c、4dに送られる(図6の点H参照)。中継ユニット4b、4c、4dに送られた冷媒は、中継冷媒冷却器75b、75c、75dを通じて中継ユニット4b、4c、4dから流出する。(図6の点G、F参照)。
中継ユニット4a、4b、4c、4dから流出した冷媒は、液冷媒連絡管5の第1分岐管部5b、5c、5dを通じて合流管部に合流し、一部が第1分岐管部5aに分岐されて中継ユニット4aに送られ(図6の点F参照)、残りが液冷媒連絡管5の合流管部を通じて室外ユニット2に送られる(図6の点E参照)。
中継ユニット4aに送られた冷媒は、中継冷媒冷却器75aによって冷却される(図6の点F、G参照)。この冷媒は、中継ユニット4aから流出する。(図6の点H参照)。
中継ユニット4aから流出した冷媒は、第2分岐管部5aa(液冷媒連絡管5のうち中継ユニット4aと室内ユニット3aとを接続する部分)を通じて室内ユニット3aに送られる(図6の点I参照)。室内ユニット3aに送られた冷媒は、室内膨張弁51aによって低圧まで減圧される(図6の点J参照)。この冷媒は、室内熱交換器52aに送られ、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器52aにおいて、室内ファン55aによって室内から供給される室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する(図6の点K参照)。この冷媒は、室内ユニット3aから流出する。一方、室内熱交換器52aにおいて冷却された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の冷房が行われる。
室内ユニット3aから流出した冷媒は、ガス冷媒連絡管6の分岐管部6aを通じて中継ユニット4aに送られる(図6の点L参照)。中継ユニット4aに送られた冷媒は、低圧中継ガス弁67aを通じて、中継ユニット4aから流出する。(図6の点N参照)。
中継ユニット4aから流出した冷媒は、低圧ガス冷媒連絡管8(合流管部及び分岐管部8a)を通じて室外ユニット2に送られる(図6の点P参照)。
液冷媒連絡管5の合流管部を通じて室外ユニット2に送られた冷媒は、液側閉鎖弁27、液圧調整膨張弁26及び室外冷媒冷却器45を通じて、室外膨張弁25a、25bに送られる(図6の点D参照)。室外膨張弁25a、25bに送られた冷媒は、室外膨張弁25a、25bによって低圧まで減圧された後に、室外熱交換器23a、23bに送られる(図6の点C参照)。室外熱交換器23a、23bに送られた冷媒は、室外ファン24によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する(図6の点A参照)。この冷媒は、切換機構22a、22b及びアキュムレータ29を通じて、低圧ガス冷媒連絡管8を通じて室外ユニット2に送られた冷媒と合流して、圧縮機21に吸入される。
ここで、上記の暖房主体運転の際も、全暖房運転時と同様に、冷媒を圧縮機21からガス冷媒連絡管6及び中継ユニット4b、4c、4dを通じて冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器52b、52c、52dに流す動作が行われるため(図4参照)、制御部19は、全暖房運転時と同様の制御を行っている。具体的には、室内熱交換器52b、52c、52dの液側端における冷媒の過冷却度SCrが目標過冷却度SCrtになるように、室内膨張弁51b、51c、51dの開度を制御し、液圧調整膨張弁26の開度を全開状態で固定する制御を行い、室外冷媒戻し膨張弁44及び液インジェクション膨張弁47の開度を全閉状態にして室外冷媒戻し管41及び液インジェクション管46に冷媒を流さないようにしている。また、中継冷媒戻し膨張弁74b、74c、74dの開度を全閉状態にして中継冷媒戻し管73b、73c、73dに冷媒を流さないようにしている。
(3)変形例1
上記実施形態(図1〜図6参照)の空気調和装置1において、図7に示すように、中継ユニット4a、4b、4c、4dに中継膨張弁71a、71b、71c、71dを設けてもよい。そして、この構成において、全冷房運転時や冷房主体運転時に、冷房運転を行う室内ユニットについては、室内膨張弁ではなく、中継膨張弁によって、中継冷媒冷却器において冷却された冷媒をさらに減圧するようにしてもよい。例えば、図8に全冷房運転時の冷凍サイクルを示すが、冷房運転を行う室内ユニット3a、3b、3c、3dについては、室内膨張弁51a、51b、51c、51dを全開状態に制御し、室内ユニット3a、3b、3c、3dに対応する中継ユニット4a、4b、4c、4dの中継膨張弁71a、71b、71c、71dによって、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dによって冷却された冷媒を減圧する。具体的には、制御部19は、室内熱交換器52a、52b、52c、52dのガス側端における冷媒の過熱度SHrが目標過熱度SHrtになるように、中継膨張弁71a、71b、71c、71dの開度を制御するのである。そうすると、液圧調整膨張弁26において減圧されて中継ユニット4a、4b、4c、4dに送られた気液二相状態の冷媒(図7、8の点F参照)は、まず、中継ユニット4a、4b、4c、4dに設けた中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dによって冷却されて、液単相状態になる(図7、8の点G参照)。そして、この冷媒は、中継膨張弁71a、71b、71c、71dによって低圧まで減圧された後に(図7、8の点H参照)、室内ユニット3a、3b、3c、3dに送られる(図7、8の点I参照)。
そして、ここでは、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの冷却によって気液二相状態の冷媒を中継膨張弁71a、71b、71c、71dに流入させずに済むため(図8の点G参照)、中継ユニット4a、4b、4c、4dから発生する異音を抑えることができる。また、ここでは、液冷媒連絡管5のうち室内ユニット3a、3b、3c、3dと中継ユニット4a、4b、4c、4dとの間の部分(ここでは、第2分岐管部5aa、5bb、5cc、5dd)に、中継膨張弁71a、71b、71c、71dで減圧された後の冷媒が流れるため(図8の点H、I参照)、室内膨張弁51a、51b、51c、51dで減圧する場合に比べて、冷媒の溜まり込み量を少なくすることができる。
(4)変形例2
上記実施形態及び変形例1の空気調和装置1においては、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dが、全冷房運転や冷房主体運転の際に、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dを流れる冷媒と液接続管61a、61b、61c、61dを流れる冷媒とが並行流になる形式の熱交換器である。しかも、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dが液接続管61a、61b、61c、61dのうち中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの上流側(液冷媒連絡管5の第1分岐管5a、5b、5c、5d側)の位置から分岐されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図9に示すように、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dが、全冷房運転や冷房主体運転の際に、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dを流れる冷媒と液接続管61a、61b、61c、61dを流れる冷媒とが対向流になる形式の熱交換器であり、かつ、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dが液接続管61a、61b、61c、61dのうち中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの上流側の位置から分岐されていてもよい。
また、図10に示すように、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dが、全冷房運転や冷房主体運転の際に、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dを流れる冷媒と液接続管61a、61b、61c、61dを流れる冷媒とが並行流になる形式の熱交換器であり、かつ、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dが液接続管61a、61b、61c、61dのうち中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの下流側の位置から分岐されていてもよい。
また、図11に示すように、中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dが、全冷房運転や冷房主体運転の際に、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dを流れる冷媒と液接続管61a、61b、61c、61dを流れる冷媒とが対向流になる形式の熱交換器であり、かつ、中継冷媒戻し管73a、73b、73c、73dが液接続管61a、61b、61c、61dのうち中継冷媒冷却器75a、75b、75c、75dの下流側の位置から分岐されていてもよい。
(5)他の変形例
<A>
上記実施形態及び変形例1、2の空気調和装置1では、全冷房運転時及び冷房主体運転時に、液圧調整膨張弁26によって、気液二相状態の冷媒を液冷媒連絡管5に流して室外ユニット2側から室内ユニット3a、3b側に送る冷媒の二相搬送を行うのに際して、室外冷媒戻し管41及び室外冷媒冷却器45によって、液管温度Tlpの変動を抑える動作を行うとともに、液インジェクション管46によって、吐出温度Tdの上昇を抑える動作を行うようにしている。
しかし、室外冷媒戻し管41及び室外冷媒冷却器45によって液管温度Tlpの変動を抑える動作、及び/又は、液インジェクション管46によって吐出温度Tdの上昇を抑える動作を行わなくてもよい。
<B>
上記実施形態及び変形例1、2の空気調和装置1では、各室内ユニット3a、3b、3c、3dに対応する中継ユニット4a、4b、4c、4dが設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、中継ユニット4a、4b、4c、4dの全て、又は、中継ユニット4a、4b、4c、4dのいくつか、がまとめて構成された中継ユニットであってもよい。