JP6880213B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の構成の一例を示す図である。図1に示すように、実施の形態1の空気調和装置100は、室外機1と室内機2とが、たとえば、2本の主管5を介して接続された構成を有している。
室外機1は、圧縮機10、冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、アキュムレーター19、インジェクション配管41、熱源側ファン18、室外側絞り装置45およびインジェクション絞り装置42を有している。このうち、主冷媒回路を構成する圧縮機10、冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、アキュムレーター19および室外側絞り装置45は、室外機1内において、冷媒配管4で接続されている。
室内機2は、負荷側熱交換器26および負荷側絞り装置25を有している。負荷側熱交換器26は、暖房運転モードでは、凝縮器またはガスクーラ(実施の形態1では、凝縮器とする)として機能する。また、冷房運転モードでは、蒸発器として機能する。負荷側熱交換器26は、熱交換対象となる負荷と冷媒との間で熱交換を行う。実施の形態1においては、負荷側ファン28により供給される空調対象空間の空気が負荷となる。
図2は、この発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図2では、負荷側熱交換器26で冷熱負荷が発生している場合を例に挙げ、冷房運転モードにおけるインジェクションにおける冷媒流れ以外の冷媒の流れについて説明する。ここで、図2では、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。
図3は、この発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図3では、負荷側熱交換器26で温熱負荷が発生している場合を例に挙げ、暖房運転モードのインジェクションの冷媒流れ以外の冷媒の流れについて説明する。ここで、図3では、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。
冷房運転モードおよび暖房運転モードにおいて、インジェクションをしない場合、制御装置60は、インジェクション絞り装置42を全閉となる開度に制御する。このため、インジェクション配管41には冷媒が流れない。また、インジェクション絞り装置42が全閉となっている場合に、圧縮機10の圧縮機吸入室は、冷媒回路内で、最も低圧となっている。前述したように、実施の形態1における圧縮機10は、圧縮機吸入室に冷媒を流入させることができる構造である。このため、圧縮機10の中間圧縮室にインジェクションポートがある場合と比較して、圧縮機10の圧縮機吸入室から、インジェクション絞り装置42と圧縮機10の圧縮機吸入室との間のインジェクション配管41に、冷媒が漏れることがない。したがって、冷媒の漏れによる圧縮機10の効率悪化はない。冷媒漏れによる装置の性能低下を抑制することができる。
(冷房運転モードにおけるインジェクションの必要性と効果概要)
たとえば、R32などのように、R410A冷媒(以下、R410Aという)よりも、圧縮機10の吐出温度が高温になる冷媒がある。空気調和装置100に使用される冷媒が、吐出温度が高くなるような冷媒の場合、冷凍機油の劣化、圧縮機10aの焼損などを防ぐために、吐出温度を低下させる必要がある。そこで、吐出温度が高くなるような冷媒を使用した場合の冷房運転モードでは、熱源側熱交換器12側から流出した高圧の液冷媒の一部を、インジェクション配管41を介して、圧縮機10の圧縮機吸入室に流入させるインジェクションを行う。インジェクションを行う際には、制御装置60は、インジェクション絞り装置42および室外側絞り装置45を制御して、インジェクション配管41を流れる冷媒の流量を調整する。
冷房運転モード時における制御装置60によるインジェクション絞り装置42の制御について説明する。制御装置60は、吐出温度センサー43が検出した圧縮機10の吐出温度に基づいて、インジェクション絞り装置42の開度を制御する。インジェクション絞り装置42の開度を大きくすると、圧縮機10aに流入する冷媒の流量が増加する。したがって、圧縮機10から吐出する冷媒の吐出温度が低下する。また、インジェクション絞り装置42の開度を小さくすると、圧縮機10aに流入する冷媒の流量が減少する。したがって、圧縮機10から吐出する冷媒の吐出温度が上昇する。
以上のように、インジェクションを行うことで、圧縮機10の圧縮機吸入室における冷媒の吸入エンタルピを減少させることができる。このため、圧縮機10の吐出温度が過度に高くならないように抑制することができる。このため、冷凍機油の劣化を抑制し、圧縮機10の破損を防ぐことができる。したがって、空気調和装置100全体の信頼性を確保することができる。また、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することにより、圧縮機10の駆動周波数を高くすることができる。このため、冷房能力を多く確保することができ、大きな空調負荷にも対応することができる。そして、ユーザーの快適性を維持することができる。
<インジェクションの必要性と効果概要>
暖房運転モードにおいては、吐出温度が高くなるような冷媒に限らず、外気温度が低い場合などに、圧縮機10の駆動周波数を高くすると、圧縮機10の吐出温度が、吐出温度しきい値以上となることがある。そこで、暖房能力を確保するために、駆動周波数を高くする際に、インジェクションが必要となる。暖房運転モードにおいて、圧縮機10の吐出温度が高温になることにより生じる冷凍機油の劣化、圧縮機10の焼損などを防ぐため、吐出温度を低下させる制御について説明する。
暖房運転モードにおけるインジェクション絞り装置42の制御は、冷房運転モードにおける制御と同様である。制御装置60は、吐出温度と吐出温度しきい値とに基づく判定などの処理を行い、インジェクション絞り装置42の制御を行う。ここで、圧縮機10の吐出過熱度と過熱度しきい値とに基づいて、インジェクション絞り装置42の制御を行うようにしてもよい。
暖房運転モードにおいて、圧縮機10の吸入室に、液または二相冷媒を十分な量に流入させるには、中圧および中温の液または二相冷媒における飽和温度を上昇させる必要がある。そこで、制御装置60は、室外側絞り装置45の上流側の冷媒が、中圧の冷媒となるように、室外側絞り装置45を制御する。
以上のように、インジェクションを行うことで、圧縮機10の圧縮機吸入室における冷媒の吸入エンタルピを減少させることができる。このため、圧縮機10の吐出温度が過度に高くならないように抑制することができる。このため、冷凍機油の劣化を抑制し、圧縮機10の破損を防ぐことができる。したがって、空気調和装置100全体の信頼性を確保することができる。また、圧縮機10の吐出温度の上昇を抑制することにより、圧縮機10の駆動周波数を高くすることができる。このため、冷房能力を多く確保することができ、大きな空調負荷にも対応することができる。そして、ユーザーの快適性を維持することができる。
たとえば、低圧シェル構造の圧縮機を使用し、圧縮機の吸入側に位置する配管にインジェクションをする空気調和装置がある。このような空気調和装置において、圧縮機の吸入側に位置する配管に、多量の液または二相冷媒をインジェクションすると、圧縮機のシェル下部に液冷媒が滞留する。このため、冷凍機油が液冷媒により希釈されて濃度が低下する。冷凍機油の濃度が低下すると、圧縮機内のスクロールが焼損するおそれがある。そこで、インジェクションする冷媒量を抑制するために、室外側絞り装置には、小型の弁を使用する必要がある。室外側絞り装置に小型の弁を使用すると、弁内にゴミなどが詰まり、室外側絞り装置が動作不良となることがある。
ここで、たとえば、空気調和装置100の設置場所において、冷媒回路内に追加で封入される冷媒量が、主管5の長さなどに基づいて決定される規定の冷媒量よりも過多となることがある。このようなとき、暖房運転モードにおいて発生する余剰冷媒の量が、アキュムレーター19が溜めることができる冷媒量よりも多くなると、アキュムレーター19がオーバーフローする。そこで、圧縮機10への液冷媒が過度に戻される液バック(返液)が起きないようにし、オーバーフローを防ぐ必要がある。
図6は、この発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の構成の一例を示す図である。図6において、図1と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態1において説明したことと同様の動作を行う。実施の形態2の空気調和装置100は、複数の室外機1を、並列に配管接続して冷媒回路を構成している。図6では、2台の室外機1が並列に接続されている。
図6に示す室外機1aおよび室外機1bの機器などの構成は、それぞれ、実施の形態1で説明した室外機1と同様である。また、暖房運転モードおよび冷房運転モードにおける動作、インジェクションを行う場合の動作などについても、基本的には、実施の形態1において説明した室外機1と同様である。そこで、室外機1aおよび室外機1b並びに室外機1aおよび室外機1bが有する機器などについて、区別する必要がない場合には、添字を省略して記載する。
空気調和装置100は、冷房運転モードに基づいて、冷媒回路に封入する冷媒量を決定している。そして、暖房運転モードでは、冷房運転モードよりも必要となる冷媒量が少なくなる運転状態がある。このため、冷媒回路内の冷媒量と暖房運転モードにおいて必要な冷媒量の差となる余剰冷媒量は、アキュムレーター19に溜められる。
次に、暖房運転モードにおいて、インジェクションを行いつつ、アキュムレーター19に滞留する余剰冷媒量が均等になるように調整する制御について説明する。このような場合、インジェクションによる圧縮機10の吐出温度低下と、アキュムレーター19からの液バックによる吐出温度低下とを比較する。そして、アキュムレーター19に滞留する余剰冷媒量の大小を判定する。
図7は、この発明の実施の形態2に係る空気調和装置100において、制御装置60が行う制御の一例を示す図である。図7は、インジェクションを行いつつ、制御装置60が、各アキュムレーター19の均液制御に関するフローチャートの一例を示している。図7を参照して、インジェクションを行う際の制御装置60の処理動作について説明する。ここで、ステップCT1〜ステップCT7の処理については、各室外機1の各制御装置60がそれぞれ処理を行うものとする。そして、ステップCT100の処理については、各室外機1の制御装置60のうち、いずれか1台の制御装置60が、他の制御装置60から送られたデータに基づいて処理を行うものとする。また、ここでは、圧縮機10の吐出温度に基づいて判定などの処理を行うが、吐出温度の代わりに、吐出過熱度を算出して処理を行うようにしてもよい。
制御装置60は、室内機2から冷房運転または暖房運転などの運転要求があった場合、空気調和装置100の運転を開始する。その後、ステップCT2の処理に移行する。
制御装置60は、吐出温度センサー43で検出された圧縮機10の吐出温度を取得する。そして、圧縮機10の吐出温度と吐出温度しきい値とを比較する。吐出温度しきい値は、たとえば、110℃である。比較により、圧縮機10の吐出温度が、吐出温度しきい値と同じまたは吐出温度しきい値より低いと判定すると、ステップCT4の処理に移行する。ここで、吐出温度しきい値を含む温度範囲(たとえば、110℃±1℃)内の温度であれば、吐出温度しきい値と同じであるものとする。また、圧縮機10の吐出温度が、吐出温度しきい値よりも高いと判定すると、ステップCT3の処理に移行する。
制御装置60は、吐出温度センサー43で検出された圧縮機10の吐出温度が、吐出温度しきい値に近づくように、インジェクション絞り装置42の開度を制御する。たとえば、制御装置60は、圧縮機10の吐出温度が吐出温度しきい値よりも高いと判定すると、インジェクション絞り装置42の開度を大きくする(ステップCT3)。また、制御装置60は、圧縮機10の吐出温度が吐出温度しきい値よりも低いと判定すると、インジェクション絞り装置42の開度を小さくする。そして、制御装置60は、圧縮機10の吐出温度が吐出温度しきい値と同じであると判定すると、インジェクション絞り装置42の開度を維持する(ステップCT4)。制御装置60は、インジェクション絞り装置42の開度制御を行うと、ステップCT5の処理に移行する。
制御装置60は、圧力検出用センサー44で検出されたインジェクション配管41を通過する冷媒の圧力となる中間圧力を取得する。そして、中間圧力と中間圧力しきい値とを比較する。中間圧力しきい値は、たとえば、冷媒がR410Aの場合には、1.1MPaである。また、後述するステップCT100の処理により、室外側絞り装置45の開度を大きくする制御を行っているか否かを判定する。比較により、中間圧力しきい値と同じもしくは中間圧力しきい値より低いまたは室外側絞り装置45の開度を大きくする制御を行っていないと判定すると、ステップCT7の処理に移行する。ここで、中間圧力しきい値を含む圧力範囲(1.1MPa±0.05MPa)内の圧力であれば、中間圧力しきい値と同じであるものとする。中間圧力が中間圧力しきい値より高く、かつ、室外側絞り装置45の開度を大きくする制御を行っていると判定すると、ステップCT6の処理に移行する。
制御装置60は、圧力検出用センサー44で検出された中間圧力が、中間圧力しきい値に近づくように、室外側絞り装置45の開度を制御する。たとえば、制御装置60は、中間圧力が中間圧力しきい値よりも高く、室外側絞り装置45の開度を大きくする制御を行っていると判定すると、室外側絞り装置45の開度を大きくする(ステップCT6)。また、制御装置60は、中間圧力が中間圧力しきい値よりも低いと判定すると、室外側絞り装置45の開度を小さくする。そして、制御装置60は、圧縮機10の吐出温度が吐出温度しきい値と同じであるか、中間圧力が中間圧力しきい値より高く、かつ、室外側絞り装置45の開度を大きくしていないと判定すると、インジェクション絞り装置42の開度を維持する(ステップCT7)。制御装置60は、インジェクション絞り装置42の開度制御を行うと、ステップCT100の処理に移行する。
ステップCT100は、各室外機1が搭載するアキュムレーター19が滞留する余剰冷媒量を、あらかじめ設定された量以下となるように、均液制御を行うステップである。ここで、あらかじめ設定された量の余剰冷媒量とは、たとえば、各アキュムレーター19について、容積の2/3の液面高さ以下となる量である。
制御装置60は、吐出温度センサー43aおよび吐出温度センサー43bで検出された圧縮機10aおよび圧縮機10bの吐出温度を取得する。そして、圧縮機10aの吐出温度が、前述した液面調整しきい値より小さいかどうか、かつ、圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値以上であるかどうかを判定する。圧縮機10aの吐出温度が液面調整しきい値より小さく、かつ、圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値以上であると判定すると、ステップCT102に移行する。それ以外の場合は、ステップCT103に移行する。
制御装置60は、吐出温度センサー43aおよび吐出温度センサー43bで検出された圧縮機10aおよび圧縮機10bの吐出温度が、液面調整しきい値に近づくように、室外側絞り装置45aおよび室外側絞り装置45bの開度を制御する。制御装置60aは、圧縮機10aの吐出温度が液面調整しきい値未満であるため、室外側絞り装置45aの開度を小さくする制御を行う。また、制御装置60bは、圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値以上であるため、室外側絞り装置45bの開度を大きくする制御を行う。ただし、圧縮機10bの吐出温度が、液面調整しきい値を含む温度範囲(たとえば、100℃±1℃)内の温度であれば、液面調整しきい値と同じであるものとして、制御装置60bは、室外側絞り装置45bの開度を維持する制御を行う。そして、ステップCT2の処理に移行する。
制御装置60は、各吐出温度センサー43で検出された各圧縮機10の吐出温度について、圧縮機10aの吐出温度が、前述した液面調整しきい値以上であるかどうか、かつ、圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値より小さいかどうかを判定する。圧縮機10aの吐出温度が液面調整しきい値以上であり、かつ、圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値より小さいと判定すると、ステップCT104に移行する。それ以外の場合は、ステップCT105に移行する。
制御装置60aは、圧縮機10aの吐出温度が液面調整しきい値以上であるため、室外側絞り装置45aの開度を大きくする制御を行う。ただし、圧縮機10aの吐出温度が、液面調整しきい値を含む温度範囲(たとえば、100℃±1℃)内の温度であれば、液面調整しきい値と同じであるものとして、制御装置60aは、室外側絞り装置45aの開度を維持する制御を行う。また、制御装置60bは、圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値より小さいため、室外側絞り装置45bの開度を小さくする制御を行う。そして、ステップCT2の処理に移行する。
制御装置60は、吐出温度センサー43aおよび吐出温度センサー43bで検出された圧縮機10aおよび圧縮機10bの吐出温度について、圧縮機10aおよび圧縮機10bの吐出温度が、前述した液面調整しきい値より小さいかどうかを判定する。圧縮機10aおよび圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値より小さいと判定すると、ステップCT106に移行する。それ以外の場合は、ステップCT107に移行する。
制御装置60aおよび制御装置60bは、圧縮機10aおよび圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値より小さいため、室外側絞り装置45aおよび室外側絞り装置45bの開度を小さくする制御を行う。そして、ステップCT2の処理に移行する。
制御装置60aおよび制御装置60bは、圧縮機10aおよび圧縮機10bの吐出温度が液面調整しきい値以上であるため、室外側絞り装置45aおよび室外側絞り装置45bの開度を大きくする制御を行う。ただし、圧縮機10aまたは圧縮機10bの吐出温度が、液面調整しきい値を含む温度範囲(たとえば、100℃±1℃)内の温度であれば、液面調整しきい値と同じであるものとする。そして、制御装置60aまたは制御装置60bは、室外側絞り装置45aまたは室外側絞り装置45bの開度を維持する制御を行う。そして、ステップCT2の処理に移行する。
図8は、この発明の実施の形態3に係る空気調和装置100の構成の一例を示す図である。次に、この発明の実施の形態3に係る空気調和装置について説明する。ここで、実施の形態1および実施の形態2と同一の機能および作用を有する機器などについては、同一の符号を付す。
室外機1は、実施の形態1などと同様に、圧縮機10、冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、熱源側ファン18およびアキュムレーター19を有している。また、室外側絞り装置45、インジェクション絞り装置42、室外側絞り装置45、インジェクション配管41などを有している。
複数の室内機2a〜2dは、たとえば、互いに同一の構成を有している。室内機2a〜2dは、それぞれ負荷側熱交換器26a、26b、26c、26d、および負荷側絞り装置25a、25b、25c、25dを備えている。負荷側熱交換器26a〜26dのそれぞれは、枝管8、中継装置3および主管5を介して室外機1に接続されている。負荷側熱交換器26a〜26dのそれぞれでは、不図示の負荷側ファンにより供給される空気と冷媒との間で熱交換によって、室内空間に供給するための暖房用空気または冷房用空気が生成される。負荷側絞り装置25a〜25dは、たとえば、連続的または多段階で可変に開度を調節可能なものである。負荷側絞り装置25a〜25dとしては、たとえば、電子式膨張弁などが用いられる。負荷側絞り装置25a〜25dは、減圧弁および膨張弁としての機能を有しており、冷媒を減圧して膨張させるものである。負荷側絞り装置25a〜25dは、冷房運転モード(たとえば、全冷房運転モード)での冷媒の流れにおいて、負荷側熱交換器26a〜26dのそれぞれ上流側に設けられている。
中継装置3には、気液分離器29、第1中継機絞り装置30、第2中継機絞り装置27を有している。また、複数の第1開閉装置23a〜23d、複数の第2開閉装置24a〜24d、第2逆流防止装置21a〜21d(たとえば、逆止弁)、第3逆流防止装置22a〜22d(たとえば、逆止弁)を有している。
図9は、実施の形態3に係る空気調和装置100の全冷房運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図9では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。ここで、負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bでのみ冷熱負荷が発生しているものとする。全冷房運転モードの場合、制御装置60は、室外機1の冷媒流路切替装置11を、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器12へ流入するように切り替える。
図10は、実施の形態3に係る空気調和装置100の冷房主体運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図10では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。ここで、負荷側熱交換器26aでのみ冷熱負荷が発生しており、負荷側熱交換器26bでのみ温熱負荷が発生しているものとする。冷房主体運転モードの場合、制御装置60は、冷媒流路切替装置11を、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器12へ流入させるように切り替える。
図11は、実施の形態3に係る空気調和装置100の全暖房運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図11では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。ここで、負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bでのみ温熱負荷が発生しているものとする。全暖房運転モードの場合、制御装置60は、冷媒流路切替装置11を、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒が熱源側熱交換器12を経由せずに中継装置3へ流入するように切り替える。
図12は、実施の形態3に係る空気調和装置100の暖房主体運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図12では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。ここで、負荷側熱交換器26aでのみ冷熱負荷が発生し、負荷側熱交換器26bでのみ温熱負荷が発生しているものとする。暖房主体運転モードの場合、制御装置60は、冷媒流路切替装置11を、圧縮機10から吐出された熱源側冷媒が熱源側熱交換器12を経由せずに中継装置3へ流入するように切り替える。
図13は、この発明の実施の形態4に係る空気調和装置100の構成の一例を示す図である。図13に示す空気調和装置100は、室外機1と中継装置3とが、中継装置3に備えられている負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bを介して冷媒が内部を流れる主管5で接続されている。また、中継装置3と室内機2とも、負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bを介して水やブライン等の熱媒体が内部を流れる熱媒体配管70で接続されている。ここで、図13において、図1、図6および図8と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態1〜実施の形態3において説明したことと同様の動作を行う。
中継装置3には、2つの負荷側熱交換器26と、2つの負荷側絞り装置25と、2つの開閉装置50と、2つの中継機冷媒流路切替装置51を有している。また、中継装置3は、2つのポンプ71と、4つの第1熱媒体流路切替装置72と、4つの第2熱媒体流路切替装置73と、4つの熱媒体流量調整装置75と、が搭載されている。
全冷房運転モードの場合、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置11を介して、熱源側熱交換器12へ流入し、周囲の空気に放熱して凝縮液化し、高圧液冷媒となり、第1逆流防止装置13を通って室外機1から流出する。そして、主管5を通って中継装置3に流入する。中継装置3に流入した冷媒は、開閉装置50aを通り、負荷側絞り装置25aおよび負荷側絞り装置25bで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路を循環する熱媒体から吸熱し、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、中継機冷媒流路切替装置51aおよび中継機冷媒流路切替装置51bを介して中継装置3から流出する。そして、主管5を通って再び室外機1へ流入する。室外機1へ流入した冷媒は、第1逆流防止装置16を通って、冷媒流路切替装置11およびアキュムレーター19を介して、圧縮機10へ再度吸入される。
冷房主体運転モードの場合、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器12に流入し、周囲の空気に放熱して凝縮し、二相冷媒となり、第1逆流防止装置13を通って、室外機1から流出する。そして、主管5を通って中継装置3に流入する。中継装置3に流入した冷媒は、中継機冷媒流路切替装置51bを通って凝縮器として作用する負荷側熱交換器26bに流入し、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱して高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、負荷側絞り装置25bで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、負荷側絞り装置25aを介して蒸発器として作用する負荷側熱交換器26aに流入し、熱媒体循環回路を循環する熱媒体から吸熱して低圧のガス冷媒となり、中継機冷媒流路切替装置51aを介して中継装置3から流出する。そして、主管5を通って再び室外機1へ流入する。室外機1へ流入した冷媒は、第1逆流防止装置16を通って、冷媒流路切替装置11およびアキュムレーター19を介して、圧縮機10へ再度吸入される。
全暖房運転モードの場合、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置11を介して第1接続配管6、第1逆流防止装置14を通り、室外機1から流出する。そして、主管5を通って中継装置3に流入する。中継装置3に流入した冷媒は、中継機冷媒流路切替装置51aおよび中継機冷媒流路切替装置51bを通って、負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱し、高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、負荷側絞り装置25aおよび負荷側絞り装置25bで膨張して低温低圧の二相冷媒となり、開閉装置50bを通って、中継装置3から流出する。そして、主管5を通って再び室外機1へ流入する。室外機1へ流入した冷媒は、第2接続配管7および第1逆流防止装置15を通り、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入し、周囲の空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、冷媒流路切替装置11およびアキュムレーター19を介して圧縮機10へ再度吸入される。なお、熱媒体循環回路における熱媒体の動作は、全冷房運転モードの場合と同じである。全暖房運転モードでは、負荷側熱交換器26aおよび負荷側熱交換器26bにおいて、熱媒体が冷媒によって加熱され、利用側熱交換器76aおよび利用側熱交換器76bで室内空気に放熱して、空調対象空間の暖房を行う。
暖房主体運転モードの場合、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置11を介して、第1接続配管6および第1逆流防止装置14を通って、室外機1から流出する。そして、主管5を通って中継装置3に流入する。中継装置3に流入した冷媒は、中継機冷媒流路切替装置51bを通って凝縮器として作用する負荷側熱交換器26bに流入し、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱して高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、負荷側絞り装置25bで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、負荷側絞り装置25aを介して蒸発器として作用する負荷側熱交換器26aに流入し、熱媒体循環回路を循環する熱媒体から吸熱し、中継機冷媒流路切替装置51aを介して中継装置3から流出する。そして、主管5を通って再び室外機1へ流入する。室外機1へ流入した冷媒は、第2接続配管7および第1逆流防止装置15を通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入し、周囲の空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、冷媒流路切替装置11およびアキュムレーター19を介して圧縮機10へ再度吸入される。なお、熱媒体循環回路における熱媒体の動作、第1熱媒体流路切替装置72a〜72d、第2熱媒体流路切替装置73a〜73d、熱媒体流量調整装置75a〜75d、および、利用側熱交換器76a〜76d、の動作は冷房主体運転モードと同一である。
実施の形態4における各運転モードにおいては、室外機1と中継装置3とを接続する主管5には冷媒が流れ、中継装置3と室内機2を接続する熱媒体配管70には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
この発明に係る空気調和装置100は、実施の形態1〜実施の形態4に限らず、種々の変形が可能である。たとえば、上述した実施の形態では、冷房運転モードおよび暖房運転モードにおいて、吐出温度しきい値が110℃である場合について例示しているが、吐出温度しきい値は、圧縮機10の吐出温度の限界値に応じて設定されるものであればよい。たとえば、圧縮機10の吐出温度の限界値が120℃の場合、制御装置60により、吐出温度が120℃を超えないように圧縮機10の動作が制御されている。具体的には、吐出温度が110℃を超えた場合、制御装置60は、圧縮機10の周波数を低くして減速させるように制御する。
Claims (11)
- 吸入室に冷媒を導入するインジェクションポートを有し、前記冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器および前記冷媒を溜めるアキュムレーターとを有する室外機と、
前記冷媒を減圧する、少なくとも1台の負荷側絞り装置と、
負荷と前記冷媒との熱交換を行う少なくとも1台の負荷側熱交換器とが配管で接続され、前記冷媒を循環させる冷媒回路を構成する空気調和装置であって、
前記室外機は、
前記冷媒回路において、一端が、前記熱源側熱交換器と前記負荷側絞り装置との間に接続され、他端が、前記インジェクションポートと接続され、前記冷媒回路を流れる前記冷媒の一部を前記インジェクションポートに向けて通過させるインジェクション配管と、
前記冷媒回路において、前記負荷側絞り装置から前記熱源側熱交換器に前記冷媒が流れるときに、前記インジェクション配管の前記一端よりも下流側となる位置に設置され、通過する前記冷媒を減圧し、流量を調整する室外側絞り装置と、
前記インジェクション配管を流れる前記冷媒の量を調整するインジェクション絞り装置とを備え、
前記室外側絞り装置の開度および前記インジェクション絞り装置の開度を制御する制御装置をさらに有し、
前記制御装置は、
前記アキュムレーターからの返液により低下した前記圧縮機の吐出温度が、あらかじめ定められた液面調整しきい値以下であるものと判定すると、液面調整しきい値よりも高くなるように、前記室外側絞り装置の開度を制御する空気調和装置。 - 複数の前記室外機を、並列に配管接続して前記冷媒回路を構成する請求項1に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、
前記圧縮機が吐出する前記冷媒の吐出温度が、あらかじめ定められた吐出温度しきい値以上であると判定すると、前記吐出温度が、前記吐出温度しきい値よりも低くなるように、前記インジェクション絞り装置の開度を制御する請求項1または請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記圧縮機が吐出する前記冷媒の吐出温度が、あらかじめ定められた吐出温度しきい値を目標として、前記インジェクション絞り装置の開度を制御する請求項1または請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記液面調整しきい値は、前記インジェクション絞り装置の開度が開いている場合、前記アキュムレーターからの返液により低下する前記吐出温度に、前記インジェクション絞り装置の開度による前記吐出温度の低下分の温度値を加えた値とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記圧縮機が吐出する前記冷媒の吐出過熱度を算出し、前記吐出温度に代えて、前記吐出過熱度に基づく処理を行う請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 前記室外機は、冷房運転モード時と暖房運転モード時とで前記冷媒の流路を切り替える冷媒流路切替装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記暖房運転モード時に、前記インジェクション絞り装置の開度を制御する請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記暖房運転モードは、複数の暖房運転は、停止状態にない複数の前記負荷側熱交換器の全てが凝縮器として機能する全暖房運転モードと、停止状態にない複数の前記負荷側熱交換器のうち、一部の前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能し、他の前記負荷側熱交換器が蒸発器として機能する暖房主体運転モードとを含む請求項7に記載の空気調和装置。
- 前記負荷側絞り装置および前記負荷側熱交換器をそれぞれ搭載する複数の室内機と、
前記室外機と前記複数の室内機との間を中継する中継装置と、をさらに有し、
前記室外機が有する機器と前記複数の室内機が有する機器との間を、前記中継装置を介して前記冷媒が循環するように配管接続され、前記冷媒回路を構成する請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記冷媒とは異なる熱媒体を前記負荷として、前記冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う前記負荷側熱交換器を有する前記冷媒回路と、
前記熱媒体を加圧するポンプ、前記負荷側熱交換器、空調対象の空気と熱交換する利用側熱交換器および該利用側熱交換器を流入および流出する前記熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置を配管接続して前記熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と
を備える請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 前記熱源側熱交換器は、水と前記冷媒との間で熱交換を行う水冷媒熱交換器である請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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