JPWO2003078903A1 - 空気調和装置の圧力調整装置及びそれを備えた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、室内熱交換器と圧縮機とを接続するガス側冷媒配管とを備えた空気調和装置において、外気温が低い場合においても室内熱交換器の凍結を防止して冷房運転を継続できるようにする。空気調和装置（１）は、１台の空冷式の室外機（２）と、それに並列に接続された複数台の室内機（３、４、５）とを備えている。室内熱交換器（２３、２４、２５）と圧縮機（１１）とは、ガス側冷媒配管（１７）によって接続されている。ガス側冷媒配管（１７）には、圧力調整装置（６）が設置されている。圧力調整装置（６）は、圧力検出手段（６１）と電動膨張弁（６２）と開度調整手段（６３）とを備えた一体のユニットであり、室内熱交換器（２３）における圧力を他の室内機（４、５）の室内熱交換器（２４、２５）よりも高い圧力に調整する機能を有している。

Description

技術分野
本発明は、空気調和装置の圧力調整装置、特に、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、室内熱交換器と圧縮機とを接続するガス側冷媒配管とを備えた空気調和装置において、室内熱交換器における圧力を調節するための圧力調整装置、及び、圧力調整装置を備えた空気調和装置に関する。
背景技術
従来の室外機と室内機とに分割された空気調和装置の一例として、図４に示すように、１台の空冷式の室外機１０２と複数台（具体的には、３台）の室内機１０３、１０４、１０５とを備えた空気調和装置１０１があり、オフィス等の空気調和に使用されている。室外機１０２は、圧縮機１１１と室外熱交換器１１２とを備えており、屋外に設置されている。室内機１０３、１０４、１０５は、膨張弁１１３、１１４、１１５と、室内熱交換器１２３、１２４、１２５とを備えており、屋内の各部屋１３３、１３４、１３５に設置されている。そして、室外熱交換器１１２と膨張弁１１３、１１４、１１５とは、液側冷媒配管１１６によって接続されている。また、室内熱交換器１２３、１２４、１２５と圧縮機１１１とは、ガス側冷媒配管１１７によって接続されている。
この空気調和装置１０１では、図４及び図５に示すように、冷媒ガスが圧縮機１１１において図４及び図５の点Ａ_０の状態から所定の圧力Ｐ_ｄ０まで圧縮された後（図４及び図５の点Ｂ_０参照）、室外熱交換器１１２に送られる。この冷媒ガスは、室外熱交換器１１２において、外気と熱交換することにより凝縮して冷媒液の状態に変化する（図４及び図５の点Ｃ_０参照）。この凝縮した冷媒液は、室外熱交換器１１２から液側冷媒配管１１６を通じて各室内機１０３、１０４、１０５の膨張弁１１３、１１４、１１５に送られ、膨張弁１１３、１１４、１１５によって圧力Ｐ_ｓ０まで減圧される（図４及び図５の点Ｄ_０参照）。この減圧された冷媒は、室内熱交換器１２３、１２４、１２５において、各室内の空気と熱交換することにより蒸発して冷媒ガスの状態に変化する（図４及び図５の点Ａ_０参照）。ここで、室内熱交換器１２３、１２４、１２５における冷媒の蒸発温度は、圧力Ｐ_ｓ０に対応する温度Ｔ_０となっている。この冷媒ガスは、ガス側冷媒配管１１７を通じて圧縮機１１１に吸入される。このようにして、各室内の空気が冷却される。
一方、オフィス等では、近年のパソコン等の普及により、フロアを間仕切りしてコンピュータ用のサーバールームを設けることが多い。このようなサーバールームにおいては、サーバー用コンピュータ等の廃熱を処理するために、室内機を季節に関係なく常時冷房運転する必要がある。
しかし、上記従来の空気調和装置１０１では、冬季のような外気温が低い条件での運転において、室内熱交換器１２３、１２４、１２５において蒸発した冷媒が室内熱交換器１２３、１２４、１２５の出口（図４及び図５の点Ａ_０参照）からガス側冷媒配管１１７を通じて圧縮機１１１に送られるまでに、外気により冷却されて一部液化することがある（図４及び図５の点Ｅ_０参照）。この一部液化した冷媒を圧縮機１１１が吸入すると、圧縮機１１１の損傷や吸入冷媒ガス量の不足が生じる。
そこで、従来から、膨張弁１１３、１１４、１１５の開度を調整することによって室内熱交換器１２３、１２４、１２５における冷媒圧力を低くすることで（図５の点Ｄ_１及びＰ_ｓ１参照）、室内熱交換器１２３、１２４、１２５における冷媒の蒸発温度を外気温よりも低い温度Ｔ_１にして、ガス側冷媒配管１１７における冷媒ガスの液化を防止する対策が行われている（図５の点Ａ_１参照）。
しかし、冷媒の蒸発温度を下げすぎると、空気調和装置１０１の冷凍サイクルが図５の点Ａ_１、点Ｂ_１、点Ｃ_１及び点Ｄ_１を結ぶ線で示される状態となるため、室内熱交換器１２３、１２４、１２５が凍結するようになる。これにより、室内機１０３、１０４、１０５の運転継続が不可能になる。このような状態になった場合、一般的に、室内機１０３、１０４、１０５を送風運転することによって、凍結した室内熱交換器１２３、１２４、１２５を加温して凍結のない状態に復帰させる運転を行っているが、サーバールームのような大きな廃熱量がある部屋（例えば、図４において、部屋１３３をサーバールームとする）においては、冷房運転の停止により急激に室内温度が急激に上昇して、サーバー用コンピュータ等の運転に支障をきたすおそれがある。
発明の開示
本発明の目的は、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、室内熱交換器と圧縮機とを接続するガス側冷媒配管とを備えた空気調和装置において、外気温が低い場合においても室内熱交換器の凍結を防止して冷房運転を継続できるようにすることにある。
請求項１に記載の空気調和装置の圧力調整装置は、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、室内熱交換器と圧縮機とを接続するガス側冷媒配管とを備えた空気調和装置において、室内熱交換器における圧力を調節するための圧力調整装置であり、圧力検出手段と、電動膨張弁と、開度調整手段とを備えている。圧力検出手段は、室内熱交換器における冷媒の圧力値を検出する。電動膨張弁は、ガス側冷媒配管に配置されている。開度調整手段は、圧力検出手段で検出された冷媒の圧力値に基づき、冷媒の圧力値が所定の設定圧力値となるように電動膨張弁の開度調整を行う。
この空気調和装置の圧力調整装置では、室内熱交換器における冷媒の圧力を電動膨張弁の開度調整によって、所定の設定圧力に調整することができる。このため、室内熱交換器における冷媒圧力を電動膨張弁から圧縮機までの間のガス側冷媒配管の冷媒圧力よりも高い圧力に調整できるようになっている。
これにより、外気温が低い場合であっても、ガス側冷媒配管の電動膨張弁の下流側における冷媒圧力を低くして冷媒ガスの液化を防ぎつつ、室内熱交換器における冷媒圧力を室内熱交換器が凍結しない冷媒の蒸発温度になるように調整して室内熱交換器の凍結を防ぎ、冷房運転を継続させることができる。
請求項２に記載の空気調和装置の圧力調整装置は、請求項１において、開度調整手段は、冷媒回路に滞留した潤滑油を圧縮機に回収する油回収運転の際に、油回収運転時に適した開度値を電動膨張弁に与えることが可能である。
この空気調和装置の圧力調整装置では、開度調整手段が電動膨張弁に対して室内熱交換器の冷媒圧力を調整するための開度を与えるだけでなく、さらに、油回収運転の際、それに適した開度を与えることが可能なため、従来の空気調和装置の油回収運転と同様の油回収運転を行うことが可能となる。
請求項３に記載の空気調和装置の圧力調整装置は、請求項１又は２において、電動膨張弁は、ガス側冷媒配管の室内側に設置されている。
電動膨張弁がガス側冷媒配管の室外側に配置されている場合、ガス側冷媒配管の電動膨張弁の上流側の部分において外気によって冷却されて冷媒が一部液化する。そして、一部液化された冷媒は、電動膨張弁において減圧されて、一部液化していた冷媒が再蒸発した後に圧縮機に吸入される。このため、ガス側冷媒配管の配管形状や配管ルートの影響により液溜まりが生じやすい部分があると、液化した冷媒及び油がガス側冷媒配管の電動膨張弁の上流側の部分に溜まって、圧縮機において油不足や冷媒ガス量不足が生じるおそれがある。
しかし、この空気調和装置の圧力調整装置では、電動膨張弁が室内側に配置されているため、電動膨張弁が室外側に配置される場合とは異なり、ガス側冷媒配管における一時的な冷媒の液化を防ぐことができる。これにより、圧縮機における油不足や冷媒ガス量不足を生じることなくなり、圧縮機保護に対する信頼性が向上する。
請求項４に記載の空気調和装置の圧力調整装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、電動膨張弁、圧力検出手段及び開度調整手段は、一体のユニットを構成している。
この空気調和装置の圧力調整装置は、一体のユニットであるため、例えば、既設の空気調和装置における室内熱交換器の凍結を防ぎたい場合に、ガス側冷媒配管に容易に設置することができる。
請求項５に記載の空気調和装置は、室外機と、複数の室内機と、ガス側冷媒配管と、請求項１〜４のいずれかに記載の圧力調整装置とを備えている。室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを有する。室内機は、室内熱交換器を有する。ガス側冷媒配管は、各室内機の室内熱交換器に接続されたガス側分岐配管と、複数のガス側分岐配管が合流して圧縮機に接続されたガス側合流配管とを有する。圧力調整装置は、複数のガス側分岐配管の一部に接続されている。
この空気調和装置では、複数台の室内機の一部、すなわち、１台以上、全部未満の室内機に圧力調整装置を設けている。これにより、圧力調整装置を設けた室内機については、外気温が低い場合であっても冷房運転を継続できる。例えば、オフィス等において、サーバールームのような熱負荷の大きい部屋を間仕切り等によって設ける場合に、この熱負荷の大きい部屋に設置された室内機のみに圧力調整装置を設けることで、外気温が低い場合であっても、ガス側冷媒配管の電動膨張弁の下流側及びガス側合流配管における冷媒ガスの液化を防ぎつつ、室内機の凍結防止を防ぎ、冷房運転を継続させることが可能になる。
請求項６に記載の空気調和装置は、請求項５において、圧力調整装置が接続されていない他のガス側分岐配管に対応する室内機は、冷房運転及び暖房運転が切り換え可能となるように、室外機に接続されている。室外機は、複数の室内機の冷房運転及び暖房運転の合計運転負荷に応じて、運転容量を調節することが可能である。
この空気調和装置は、冷房運転及び暖房運転が切り換え可能となるように室外機に接続された室内機を有するとともに、複数の室内機の冷房運転及び暖房運転の合計運転負荷に応じて運転容量を調節することが可能な室外機とを備えた、いわゆる、冷暖同時運転が可能な型の空気調和装置である。このような冷暖同時型の空気調和装置においては、冬季の外気温が低い場合に、サーバールームのような熱負荷の大きい部屋を除いては、基本的に暖房運転が行われる。つまり、サーバールーム等の熱負荷の大きい部屋に設置された室内機のみを冷房運転することになる。このため、冷房運転を行っている室内機からガス側冷媒配管を経由して室外機に戻ることになり、冷房運転を行う室内機の室内熱交換器が凍結するおそれがある。
しかし、このような空気調和装置においても、熱負荷の大きい部屋に設置され冷房専用で使用する室内機に圧力調節装置を設けているため、外気温が低い場合であっても、ガス側冷媒配管の電動膨張弁の下流側及びガス側合流配管における冷媒ガスの液化を防ぎつつ、室内機の凍結防止を防ぎ、冷房運転を継続させることが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置１は、主に、１台の空冷式の室外機２と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、３台）の室内機３、４、５とを備えており、例えば、オフィス等の空気調和に使用されるものである。ここで、室内機３、４、５のうち、室内機３が設置される部屋３３は、サーバー用コンピュータ等が配置されたサーバールームである。このため、部屋３３は、他の室内機４、５が設置される部屋３４、３５に比べて廃熱量が大きくなっている。
室外機２は、屋外に配置されており、主に、圧縮機１１と、室外熱交換器１２とを有している。圧縮機１１は、冷媒ガスを所定の圧力まで圧縮するための機器である。室外熱交換器１２は、冷媒ガスを外気と熱交換させる機器、いわゆる、空冷式の熱交換器である。
室内機３、４、５は、主に、膨張弁１３、１４、１５と、室内熱交換器２３、２４、２５とを有している。膨張弁１３、１４、１５は、室外熱交換器１２において熱交換されて凝縮された冷媒液を減圧する。室内熱交換器２３、２４、２５は、膨張弁１３、１４、１５において減圧された冷媒によって各室内の空気と熱交換させるための機器である。
室外熱交換器１２と膨張弁１３、１４、１５とは、液側冷媒配管１６によって接続されている。また、室内熱交換器２３、２４、２５と圧縮機１１とは、ガス側冷媒配管１７によって接続されている。液側冷媒配管１６は、室外熱交換器１２の出口に接続された液側合流配管１６ａと、液側合流配管１６ａと各膨張弁１３、１４、１５のそれぞれとの間を接続する液側分岐配管１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとを有している。ガス側冷媒配管１７は、圧縮機１１の吸入側に接続されたガス側合流配管１７ａと、室内熱交換器２３、２４、２５のそれぞれとガス側合流配管１７ａとの間を接続するガス側分岐配管１７ｂ、１７ｃ、１７ｄとを有している。そして、ガス側分岐配管１７ｂには、圧力調整装置６が設置されている。すなわち、圧力調整装置６は、部屋３３に設置された室内機３に対応して設けられている。圧力調整装置６は、膨張弁１３によって減圧された冷媒の室内熱交換器２３における圧力を他の室内機４、５の室内熱交換器２４、２５よりも高い圧力に調整する機能を有している。
（２）空気調和装置の圧力調整装置の構成
図２は、空気調和装置１の圧力調整装置６の概略構成図である。圧力調整装置６は、圧力検出手段６１と、電動膨張弁６２と、開度調整手段６３とを備えた一体のユニットであり、室内機３の外部に配置されている。
圧力検出手段６１は、室内機３の室内熱交換器２３における冷媒の圧力値を検出するため圧力計であり、検出した冷媒の圧力値を開度調整手段６３に伝送している。
開度調整手段６３は、圧力検出手段６１で検出された冷媒の圧力値に基づき、冷媒の圧力値を所定の設定圧力値となるように電動膨張弁６２の開度調整を行う、いわゆるフィードバック制御を行うための制御器である。開度調整手段６３の設定圧力値は、変更可能になっている。また、開度調整手段６３は、ガス側冷媒配管１７内の潤滑油を圧縮機１１に回収する油回収運転の際に、空気調和装置１の主制御部２０からの油回収運転信号により、油回収運転時に適した開度値を強制的に電動膨張弁６２に与えることが可能である。
電動膨張弁６２は、圧力検出手段６１の下流側に配置されており、開度調整手段６３からの信号により、自動的に開閉動作を行うことが可能な調節弁である。
以上の圧力調整装置６の構成により、室内機３の室内熱交換器２３における圧力を他の室内機４、５の室内熱交換器２４、２５よりも高い冷媒圧力に調整することができるようになっている。
（３）空気調和装置及び圧力調整装置の動作
以下、空気調和装置１及び圧力調整装置６の動作について、図１〜図３を用いて説明する。
▲１▼外気温が高い場合（冬季以外）の動作
圧縮機１１を起動して空気調和装置１を運転すると、図１及び図３に示すように、冷媒ガスが圧縮機１１において図１及び図３の点Ａ_０の状態から所定の圧力Ｐ_ｄ０まで圧縮された後（図１及び図３の点Ｂ_０参照）、室外熱交換器１２に送られる。この冷媒ガスは、室外熱交換器１２において、外気と熱交換することにより凝縮して冷媒液の状態に変化する（図１及び図３の点Ｃ_０参照）。この凝縮した冷媒液は、室外熱交換器１２から液側冷媒配管１６を通じて各室内機３、４、５の膨張弁１３、１４、１５に送られる。
次に、膨張弁１３、１４、１５からガス側合流配管１７ａまでのサイクルについて説明するが、この間の冷媒回路については、圧力調整装置６が設置された室内機３と、その他の室内機４、５とで回路構成が異なるため、以下に系統分けして説明する。
室内機４、５の系統については、冷媒液は室外熱交換器１２から液側合流配管１６ａ及び液側分岐配管１６ｃ、１６ｄを通じて室内機４、５の膨張弁１４、１５に送られ、膨張弁１４、１５によって圧力Ｐ_ｓ０まで減圧される（図１及び図３の点Ｄ_０参照）。この減圧された冷媒は、室内熱交換器２４、２５において、各部屋３４、３５内の空気と熱交換することにより蒸発して冷媒ガスの状態に変化する（図１及び図３の点Ａ_０参照）。ここで、室内熱交換器２４、２５における冷媒の蒸発温度は、圧力Ｐ_ｓ０に対応する温度Ｔ_０となっている。この冷媒ガスは、ガス側分岐配管１７ｃ、１７ｄを通じて、ガス側合流配管１７ａに合流する。
室内機３の系統については、冷媒液は室外熱交換器１２から液側合流配管１６ａ及び液側分岐配管１６ｂを通じて室内機３の膨張弁１３に送られ、膨張弁１３によって圧力Ｐ_ｓ０よりも高圧の圧力Ｐ_ｓ２まで減圧される（図１及び図３の点Ｄ_２参照）。この減圧された冷媒は、室内熱交換器２３において、各部屋３３内の空気と熱交換することにより蒸発して冷媒ガスの状態に変化する（図１及び図３の点Ａ_２参照）。ここで、室内熱交換器２３における冷媒の蒸発温度は、圧力Ｐ_ｓ２に対応する温度Ｔ_２となっている。さらに、ガス側分岐配管１７ｂには圧力調整装置６が設置されているため、室内熱交換器２３において蒸発した冷媒は、圧力調整装置６の電動膨張弁６２によって他の室内熱交換器２４、２５と同じ圧力Ｐ_ｓ０まで減圧されて、ガス側合流配管１７ａに合流する。すなわち、圧力調整装置６は、室内機３の室内熱交換器２３の蒸発圧力を圧力検出手段６１によって検知し、開度調整手段６３によって、所定の設定圧力値である圧力Ｐ_ｓ２となるように、電動膨張弁６２の開度を調整している。
この後、冷媒ガスは、ガス側合流配管１７ａを通じて圧縮機１１に吸入される。このようにして、各部屋３３、３４、３５内の空気が冷却される。
▲２▼外気温が低い場合（冬季）の動作
この場合においても、基本的には、外気温が高い場合と同様な運転が行われている。以下、外気温が高い場合との差異について説明する。
外気温が低くなると、冷媒ガスの温度よりも外気温の方が低くなり冷媒ガスが室内熱交換器２３、２４、２５の出口から冷媒ガス配管１７を流通して圧縮機１１の吸入に戻るまでに、冷媒ガスが冷却されて冷媒ガス配管１７内で液化され易くなる。これを防止するために、圧縮機１１の吸入圧力は、外気温が高い場合（圧力Ｐ_ｓ０）に比べて低くなるように、圧力Ｐ_ｓ３に設定されている。
すなわち、空気調和装置１は、全体的に低い冷媒温度で運転されるようになるため、空気調和装置１の室内機４、５は、図３の点Ａ_１、Ｂ_１、Ｃ_１及びＤ_１を結ぶ一点鎖線で示される冷凍サイクルによって運転されるようになり、室内機３は、図３の点Ａ_１、Ｂ_１、Ｃ_１、Ｄ_２、Ａ_２及びＡ_１を結ぶ線で示される冷凍サイクルによって運転されるようになる。
ここで、室内機４、５については、圧縮機１１の吸入圧力が圧力Ｐ_ｓ０から圧力Ｐ_ｓ３へと低くなるため、室内熱交換器２４、２５における冷媒の蒸発温度は、室内熱交換器２４、２５が凍結するおそれのある温度Ｔ_１まで低下する。このため、部屋３４、３５の室内熱交換器２４、２５が凍結した場合、一旦、膨張弁１４、１５を閉止し室内機４、５を送風運転にして、室内熱交換器２４、２５を凍結状態から正常な状態に戻す運転を行うことになり、一時的に、部屋３４、３５内の室温が上昇する等の不都合が生じる。しかし、部屋３４、３５の熱負荷は、部屋３３の熱負荷に比べて小さいため、大きな問題とはならない。
一方、室内機３については、部屋３３の熱負荷が大きく、サーバー用コンピュータの運転状態を正常に維持するために、室内熱交換器２３の凍結は許されない。このため、室内熱交換器２３の下流に設置された圧力調整装置６によって、室内熱交換器２３の冷媒圧力Ｐ_ｓ２は、室内熱交換器２３の凍結が生じない蒸発温度Ｔ_２（例えば、外気温が高い場合と同程度の温度）になるように調節されている。
▲３▼油回収運転時の動作
空気調和装置１の部分負荷運転時等において、主に、ガス側冷媒配管１７中に、圧縮機１１の潤滑油が滞留する。この際、圧縮機１１を運転するとともに、各室内熱交換器２３、２４、２５の上流側の膨張弁１３、１４、１５を全開にして、冷媒回路内に滞留した潤滑油を圧縮機１１の吸入側に向かって押し流す運転を行うが、この際、空気調和装置１の主制御部２０からの油回収運転の開始指令により、圧力調整装置６の電動膨張弁６２も全開にすることができるため、室内機４、５と同様に、室内機３の冷媒配管系統の潤滑油が回収される。
（４）空気調和装置の圧力調整装置及びそれを備えた空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置の圧力調整手段及びそれを備えた空気調和装置には、以下のような特徴がある。
▲１▼室内熱交換器の凍結防止
本実施形態の圧力調整装置６では、室内熱交換器２３における冷媒の圧力を電動膨張弁６２の開度調整によって、所定の設定圧力に調整することができる。このため、室内熱交換器２３における冷媒圧力を電動膨張弁６２から圧縮機１１までの間のガス側冷媒配管１７の冷媒圧力よりも高い圧力に調整できるようになっている。これにより、図３に示すように、外気温が低い場合であっても、ガス側冷媒配管１７の電動膨張弁６２の下流側における冷媒ガスの液化を防ぎつつ、室内熱交換器２３が凍結しない冷媒の蒸発温度Ｔ_２になるように室内熱交換器２３における冷媒圧力を圧力Ｐ_ｓ３よりも高い圧力Ｐ_ｓ２に調整することができる。これにより、室内熱交換器２３の凍結を防ぎ、冷房運転を継続させることができる。
また、室内熱交換器２３の冷媒圧力Ｐ_ｓ２は、圧力調整装置６の開度調整手段６３の設定圧力値を変更するだけで容易に調整できる。
さらに、複数の室内機３、４、５を備えた空気調和装置１において、熱負荷の高い室内機３にのみにこのような圧力調整装置６を設置することによって、室内機３が設置された部屋３３については、外気温が低い場合であっても冷房運転を継続できる。
▲２▼油回収運転
本実施形態の圧力調整装置６では、電動膨張弁６２が電動であるため、空気調和装置１の主制御部２０の指令に連動させることが容易である。このため、開度調整手段６３が電動膨張弁６２に対して室内熱交換器２３の冷媒圧力を調整するための開度を与えるだけでなく、さらに、油回収運転の際、それに適した開度を与えることが可能である。よって、従来の空気調和装置の油回収運転と同様の油回収運転を行うことが可能である。
▲３▼圧縮機保護に対する信頼性向上
例えば、電動膨張弁６２がガス側冷媒配管１７の室外側に配置されている場合、ガス側冷媒配管１７の電動膨張弁６２の上流側の部分において外気によって冷却されて冷媒が一部液化する。そして、一部液化された冷媒は、電動膨張弁６２において減圧されて、一部液化していた冷媒が再蒸発した後に圧縮機１１に吸入される。このため、ガス側冷媒配管１７の配管形状や配管ルートの影響により液溜まりが生じやすい部分があると、液化した冷媒及び油がガス側冷媒配管１７の電動膨張弁６２の上流側の部分に溜まって、圧縮機１１において油不足や冷媒ガス量不足が生じるおそれがある。
しかし、本実施形態の圧力調整装置６では、電動膨張弁６２が室内側に配置されているため、電動膨張弁６２が室外側に配置された場合とは異なり、ガス側冷媒配管１７における一時的な冷媒の液化を防ぐことができる。これにより、圧縮機１１における油不足や冷媒ガス量不足を生じることなく、圧縮機保護に対する信頼性が向上する。
▲３▼ユニット化
本実施形態の圧力調整装置６は、電動膨張弁６２と、圧力検出手段６１と、開度調整手段６３とが一体となったユニットであるため、例えば、既設の空気調和装置において室内熱交換器の凍結を防ぎたい場合に、ガス側冷媒配管に容易に設置することができる。
［第２実施形態］
前記実施形態では、冷房専用の空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、冷暖同時運転型の空気調和装置に適用してもよい。以下、本発明が適用された冷暖同時型の空気調和装置２０１を図面に基づいて説明する。
（１）空気調和装置の構成
図６は、本発明の第２実施形態に係る空気調和装置２０１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置１は、主に、１台の空冷式の室外機２０２と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、３台）の室内機２０３、２０４、２０５とを備えており、例えば、オフィス等の空気調和に使用されるものである。ここで、室内機２０３、２０４、２０５のうち、室内機２０３が設置される部屋は、第１実施形態と同様に、サーバー用コンピュータ等が配置されたサーバールームである。このため、このサーバールームは、他の室内機２０４、２０５が設置される部屋に比べて廃熱量が大きく、常時、冷房運転を行う必要がある。また、室内機２０４、２０５については、室内機２０３を冷房運転しながら、冷房運転及び暖房運転が切り換え可能になるように、室外機２０２に接続されている。室外機２０２は、室内機２０３、２０４、２０５の冷房運転及び暖房運転の合計運転負荷に応じて、運転容量を調節することが可能な構成を有している。
▲１▼室外機
室外機２０２は、屋外に配置されており、主に、圧縮機２１１と、室外主熱交換器２１２ａと、四路切換弁２１３と、室外側膨張弁２１４と、室外補助熱交換器２１２ｂと、室外側電磁弁２１６と、液側閉鎖弁２１７と、第１ガス側閉鎖弁２１８と、第２ガス側閉鎖弁２１９とを有しており、これらの機器や弁が冷媒配管によって接続されている。
圧縮機２１１は、冷媒ガスを圧縮するための装置である。圧縮機２１１の吸入側は、四路切換弁２１３及び第２ガス側閉鎖弁２１９に接続されている。圧縮機２１１の吐出側は、四路切換弁２１３及び室外補助熱交換器２１２ｂに接続されている。
室外主熱交換器２１２ａは、外気を熱源として冷媒を蒸発及び凝縮させるための熱交換器であり、室外補助熱交換器２１２ｂとともに、室外熱交換器２１２を構成している。室外主熱交換器２１２ａのガス側は、四路切換弁２１３に接続されている。室外主熱交換器２１２ａの液側は、液側閉鎖弁２１７に接続されている。室外主熱交換器２１２ａの液側と液側閉鎖弁２１７との間には、室外側膨張弁２１４が設けられている。室外側膨張弁２１４は、電動膨張弁であり、室外主熱交換器２１２ａを流れる冷媒量を調整できるようになっている。
四路切換弁２１３は、室外主熱交換器２１２ａを蒸発器又は凝縮器として機能させるための切換弁である。四路切換弁２１３は、室外主熱交換器２１２ａのガス側と、圧縮機２１１の吸入側と、圧縮機２１１の吐出側と、第１ガス側閉鎖弁２１８とに接続されている。そして、室外主熱交換器２１２ａを凝縮器として機能させる際には、圧縮機２１１の吐出側と室外主熱交換器２１２ａのガス側とを接続するとともに、圧縮機２１１の吸入側と第１ガス側閉鎖弁２１８とを接続することができる。逆に、室外主熱交換器２１２ａを蒸発器として機能させる際には、室外主熱交換器２１２ａのガス側と圧縮機２１１の吸入側とを接続するとともに、圧縮機２１１の吐出側と第１ガス側閉鎖弁２１８とを接続することができる。
室外補助熱交換器２１２ｂは、室外主熱交換器２１２ａに並列に接続された外気を熱源として冷媒を凝縮させるための熱交換器である。室外補助熱交換器２１２ｂの液側には、補助電磁弁２１６が設けられており、必要に応じて開閉可能になっている。これにより、室外熱交換器２１２全体としての冷媒の蒸発量を調節することが可能になっている。
▲２▼室内機
室内機２０３、２０４、２０５は、主に、室内側膨張弁２２３、２２４、２２５と、室内熱交換器２３５、２３４、２３５とそれぞれを有しており、これらの機器や弁が冷媒配管によって接続されている。室内側膨張弁２２３、２２４、２２５は、冷房運転時において、液冷媒を減圧するための電動膨張弁である。室内熱交換器２３３、２３４、２３５は、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。
▲３▼冷媒配管
本実施形態において、室外機２０２には、液側冷媒配管２５１と、第１ガス側冷媒配管２５２と、第２ガス側冷媒配管２５３とが接続されている。
液側冷媒配管２５１は、室外機２０２の液側閉鎖弁２１７と室内機２０３、２０４、２０５とを接続する配管であり、各室内機２０３、２０４、２０５に対応する液側分岐配管２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄと、液側分岐配管２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄが合流して液側閉鎖弁２１７に接続される液側合流配管２５１ａとを有している。液側分岐配管２５１ｂは、室内機２０３の室内側膨張弁２２３に接続されている。液側分岐配管２５１ｃは、液側合流配管２５１ａとの分岐部から後述の冷暖切換装置２０７を介して、室内機２０４の室内側膨張弁２２４に接続されている。液側分岐配管２５１ｄは、液側合流配管２５１ａとの分岐部から後述の冷暖切換装置２０８を介して、室内機２０５の室内側膨張弁２２５に接続されている。
第１ガス側冷媒配管２５２は、室外機２０２の第１ガス側閉鎖弁２１８と室内機２０３を除いた室内機２０４、２０５とを接続する配管であり、各室内機２０４、２０５に対応する第１ガス側分岐配管２５２ｃ、２５２ｄと、第１ガス側分岐配管２５２ｃ、２５２ｄが合流して第１ガス側閉鎖弁２１８に接続される第１ガス側合流配管２５２ａとを有している。第１ガス側分岐配管２５２ｃは、第１ガス側合流配管２５２ａとの分岐部から冷暖切換装置２０７を介して、室内機２０４の室内熱交換器２３４に接続されている。第１ガス側分岐配管２５２ｄは、第１ガス側合流配管２５２ａとの分岐部から冷暖切換装置２０８を介して、室内機２０５の室内熱交換器２３５に接続されている。
第２ガス側冷媒配管２５３は、室外機２０２の第２ガス側閉鎖弁２１９と室内機２０３、２０４、２０５とを接続する配管であり、各室内機２０３、２０４、２０５に対応する第２ガス側分岐配管２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄと、第２ガス側分岐配管２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄが合流して第２ガス側閉鎖弁２１９に接続される第２ガス側合流配管２５３ａとを有している。第２ガス側分岐配管２５３ｂは、第２ガス側合流配管２５３ａとの分岐部から後述の圧力調整装置２０６を介して、室内機２０３の室内熱交換器２３３に接続されている。第２ガス側分岐配管２５３ｃは、第２ガス側合流配管２５３ａとの分岐部から冷暖切換装置２０７を介して、室内機２０４の室内熱交換器２３４に接続されている。第２ガス側分岐配管２５３ｄは、第２ガス側合流配管２５３ａとの分岐部から冷暖切換装置２０８を介して、室内機２０５の室内熱交換器２３５に接続されている。
▲４▼圧力調整装置
圧力調整装置２０６は、第１実施形態の圧力調整装置６と同様、圧力検出手段２６１と、電動膨張弁２６２と、開度調整手段２６３とを備えた一体のユニットであり、室外機２０２と室内機２０３とを接続する第２ガス側分岐配管２５３ｂに設けられている。そして、この圧力調整装置２０６により、室内機２０３の室内熱交換器２３３における冷媒圧力を他の室内機２０４、２０５の室内熱交換器２３４、２３５よりも高い冷媒圧力に調整することができるようになっている。また、圧力調整装置２０６の開度調整手段２６３は、第１実施形態の圧力調整装置６と同様に、油回収運転の際に、空気調和装置１０１の主制御部からの油回収運転信号により、油回収運転時に適した開度値を強制的に電動膨張弁２６２に与えることが可能である。
▲５▼冷暖切換装置
冷暖切換装置２０７、２０８は、主に、過冷却熱交換器２４１、２４２と、低圧ガス冷媒戻し弁２４３、２４４と、高圧ガス冷媒供給弁２４５、２４６とをそれぞれ備えている。
冷暖切換装置２０７、２０８は、室内機２０４、２０５が冷房運転を行う際に、冷媒液を液側冷媒配管２５１の各液側分岐配管２５１ｃ、２５１ｄ及び過冷却熱交換器２４１、２４２を介して、室外機２０２から室内機２０４、２０５に供給することが可能である。そして、冷暖切換装置２０７、２０８は、室内機２０４、２０５の室内熱交換器２３４、２３５において蒸発された冷媒を低圧ガス冷媒戻し弁２４３、２４４を介して、第２ガス側冷媒配管２５３の第２ガス側分岐配管２５３ｃ、２５３ｄに送ることが可能である。
また、冷暖切換装置２０７、２０８は、室内機２０４、２０５が暖房運転を行う際に、冷媒ガスを第１ガス側冷媒配管２５２の各第１ガス側分岐配管２５２ｃ、２５２ｄ及び高圧ガス冷媒供給弁２４５、２４６を介して、室外機２０２から室内機２０４、２０５に供給することが可能である。そして、冷暖切換装置２０７、２０８は、室内機２０４、２０５の室内熱交換器２３４、２３５において凝縮された冷媒を過冷却熱交換器２４１、２４２を介して、液側冷媒配管２５１の液側分岐配管２５１ｃ、２５１ｄに送ることが可能である。
過冷却熱交換器２４１、２４２は、室外機２０２から室内機２０４、２０５に供給される冷媒液を過冷却するための熱交換器である。具体的には、冷暖切換装置２０７、２０８は、冷房運転時に、液側分岐配管２５１ｃ、２５１ｄから冷暖切換装置２０７、２０８に供給された冷媒液の一部を減圧するための過冷却弁２４７、２４８及びキャピラリ２４９、２５０を有している。過冷却熱交換器２４１、２４２は、この減圧された冷媒を冷却源として、室内機２０４、２０５へ向かう冷媒液を冷却し、過冷却状態にする。一方、冷却源として使用された冷媒は、過冷却熱交換器２４１、２４２において蒸発された後、低圧ガス冷媒戻し弁２４３、２４４の下流側に戻されて、室内機２０４、２０５において蒸発された冷媒と合流されるようになっている。
尚、室内機２０３は、室内機２０４、２０５とは異なり、冷暖切換装置２０７、２０８が接続されておらず、圧力調整装置２０６が接続された冷房運転専用機である。このため、空気調和装置２０１は、例えば、サーバールームに設置された室内機２０３を冷房運転しながら室内機２０４、２０５を暖房運転したり、室内機２０３及び室内機２０４を冷房運転しながら室内機２０５を暖房運転する等の冷暖房同時運転が可能な構成になっている。
（２）空気調和装置の動作
次に、外気温が低い（冬季）場合の本実施形態の空気調和装置２０１の動作について、図７を用いて説明する。ここでは、外気温が低い（冬季）場合において、空気調和装置２０１の室内機２０３がサーバールームの室内空気を冷却するため冷房運転を行っており、室内機２０４、２０５が暖房運転を行っているものとする。
このような冷暖房運転が混在した運転モードにおいては、空気調和装置２０１の冷媒回路が図７に示すように構成される（冷媒の流れは、矢印で図示）。
室外機２０２は、暖房運転の運転負荷が冷房運転の運転負荷よりも大きい場合には、四路切換弁２１３を暖房側（図７の破線参照）に切り換えて室外主熱交換器２１２ａを蒸発器として作動させるとともに、暖房運転負荷に応じて、室外側電磁弁２１６を開けることによって室外補助熱交換器２１２ｂを凝縮器として作動させることが可能である。
まず、圧縮機２１１によって圧縮された冷媒ガスは、室外補助熱交換器２１２ｂに導入される一部を除いて、四路切換弁２１３、第１ガス側閉鎖弁２１８及び第１ガス側冷媒配管２５２を介して、室内機２０４、２０５に送られる。
室内機２０４、２０５に送られた冷媒ガスは、冷暖切換装置２０７、２０８の高圧ガス冷媒供給弁２４５、２４６を介して、室内機２０４、２０５の室内熱交換器２３４、２３５に導入され、自らが凝縮されるとともに、室内空気を加熱する。その後、凝縮された冷媒は、室内側膨張弁２２４、２２５及び冷暖切換装置２０７、２０８の過冷却熱交換器２４１、２４２を介して、液側冷媒配管２５１に送られる。そして、この凝縮された冷媒は、室内機２０３の冷房運転のために液側分岐配管２５１ｂに送られる一部の冷媒を除いて、液側合流配管２５１ａを介して、空外機２０２に戻される。
一方、圧縮機２１１によって圧縮された冷媒ガスの一部は、室外補助熱交換器２１２ｂに導入されて、凝縮される。この凝縮された冷媒は、上記の室内機２０４、２０５から液側冷媒配管２５１を介して戻る冷媒と混合され、室外側膨張弁２１４で減圧された後、室外主熱交換器２１２ａに導入されて、蒸発される。そして、蒸発された冷媒は、四路切換弁２１３を介して圧縮機２１１に再び吸入される。つまり、室外機２０２から第１ガス側冷媒配管２５２を介して室内機２０４、２０５に供給される冷媒ガスの流量は、室外補助熱交換器２１２ｂによる冷媒の凝縮と室外側膨張弁２１４による流量調節とによって調節されている。
また、室内機２０４、２０５において凝縮された冷媒の一部は、液冷媒分岐配管２５１ｂを介して、室内機２０３に導入される。そして、導入された冷媒は、室内側膨張弁２２３で減圧された後、室内熱交換器２３３で蒸発されるとともにサーバールーム内の室内空気を冷却して、圧力調整装置２０６に送られる。このとき、圧力調整装置２０６は、第１実施形態と同様に、室内熱交換器２３３における冷媒圧力（図３のＰ_ｓ２に相当）を室内熱交換器２３３の凍結が生じない蒸発温度（図３のＴ_２に相当）になるように調整するようになっている。そして、圧力調節装置２０６によって減圧された冷媒は、第２ガス冷媒配管２５３を介して、室外機２０２の圧縮機２１１の吸入側に戻される。
ここで、室内機２０４、２０５における暖房運転負荷が小さい場合がある。特に、近年のオフィスビル等では、サーバールーム以外の部屋においても、パソコン等のＯＡ機器からの廃熱が大きいため、冬季の外気温が低い場合においても、暖房運転負荷が小さくなる場合が生じる。このような場合、室内機２０４、２０５から液側冷媒配管２５１を通じて室外機２０２に戻される冷媒ガスの流量が少なくなり、室内機２０３から第２ガス側冷媒配管２５３を通じて室外機２０２に戻される冷媒ガスの流量が相対的に多くなる。
このとき、圧力調整装置２０６が設けていなければ、室内熱交換器２３３内の冷媒圧力が低すぎて、室内熱交換器２３３が凍結するおそれが高くなる。また、室内熱交換器２３３が凍結しない冷媒圧力として運転する場合には、室内機２０３から第２ガス側冷媒配管２５３を通じて室外機２０２に戻される冷媒ガスの影響が大きくなるため、圧縮機２１１の吸入側において冷媒ガスが液化してしまう場合があり得る。しかし、上記のように、圧力調整装置２０６が設けられているため、外気温が低い場合であっても、第２ガス側冷媒配管２５３における冷媒ガスの液化を防ぎつつ、室内機２０３の室内熱交換器２３３が凍結を防ぎ、冷房運転を継続させることができる。
以上のように、本発明を冷暖同時運転可能な空気調和装置２０１に適用しても、第１実施形態と同様な効果が得られ、外気温が低い場合であっても、冷暖同時運転を行いつつ、サーバールーム等の熱負荷の大きい部屋の冷房運転を継続することが可能である。
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態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）前記実施形態は冷房専用又は冷暖同時型の空気調和装置であったが、冷暖切替型の空気調和装置であってもよい。
（２）部屋の数等は前記実施形態に限定されない。
（３）第１実施形態では、冬季以外の場合においても、圧力調整装置を作動させて、室内熱交換器の冷媒圧力を他の室内熱交換器の冷媒圧力よりも高めて運転しているが、冬季以外の場合には電動膨張弁の開度を全開にして他の室内熱交換器の冷媒圧力と同様に運転し、冬季の場合のみ、圧力調整装置を作動させてもよい。
（４）第２実施形態では、冷暖同時型の空気調和装置を構成する室内機の１つが冷暖切換装置を接続していない冷房専用機であったが、これに限定されるものではない。例えば、全ての室内機に冷暖切換装置が接続された冷暖同時型の空気調和装置において、圧力調整装置をサーバールーム等の冷房運転に使用する室内機の冷暖切換装置に直列に設けた構成であってもよい。
産業上の利用可能性
本発明を利用すれば、室内熱交換器における冷媒圧力を電動膨張弁から圧縮機までの間のガス側冷媒配管の冷媒圧力よりも高い圧力に調整できるため、外気温が低い場合であっても、ガス側冷媒配管の電動膨張弁の下流側における冷媒圧力を低くして冷媒ガスの液化を防ぎつつ、室内熱交換器における冷媒圧力を室内熱交換器が凍結しない冷媒の蒸発温度になるように調整して室内熱交換器の凍結を防ぎ、冷房運転を継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施形態の空気調和装置の冷媒回路の概略図である。
第２図は、本発明の第１実施形態の空気調和装置の圧力調整装置の概略構成図である。
第３図は、本発明の第１実施形態の空気調和装置の冷凍サイクルの状態を示すモリエル線図である。
第４図は、従来の空気調和装置の冷媒回路の概略図である。
第５図は、従来の空気調和装置の冷凍サイクルの状態を示すモリエル線図である。
第６図は、本発明の第２実施形態の空気調和装置の冷媒回路の概略図である。
第７図は、本発明の第２実施形態の空気調和装置における冷暖同時運転時の冷媒の流れを説明する図である。

Claims (6)

1. 圧縮機（１１、２１１）と室外熱交換器（１２、２１２）とを有する室外機（２、２０２）と、室内熱交換器（２３、２３３）を有する室内機（３、２０３）と、前記室内熱交換器（２３、２３３）と前記圧縮機（１１、２１１）とを接続するガス側冷媒配管（１７、２５３）とを備えた空気調和装置（１、２０１）において、前記室内熱交換器（２３、２３３）における圧力を調節するための圧力調整装置（６、２０６）であって、
   前記室内熱交換器（２３、２３３）における冷媒の圧力値を検出するための圧力検出手段（６１、２６１）と、
   前記ガス側冷媒配管（１７、２５３）に設置された電動膨張弁（６２、２６２）と、
   前記圧力検出手段（６１、２６１）で検出された冷媒の圧力値に基づき、前記冷媒の圧力値が所定の設定圧力値となるように前記電動膨張弁（６２、２６２）の開度調整を行う開度調整手段（６３、２６３）と、
   を備えた空気調和装置の圧力調整装置（６、２０６）。
2. 前記開度調整手段（６３、２６３）は、冷媒回路に滞留した潤滑油を前記圧縮機（１１、２１１）に回収する油回収運転の際に、油回収運転時に適した開度値を前記電動膨張弁（６２、２６２）に与えることが可能である、請求項１に記載の空気調和装置の圧力調整装置（６、２０６）。
3. 前記電動膨張弁（６２、２６２）は、前記ガス側冷媒配管（１７、２５３）の室内側に設置されている、請求項１又は２に記載の空気調和装置の圧力調整装置（６、２０６）。
4. 前記電動膨張弁（６２、２６２）、前記圧力検出手段（６１、２６１）及び前記開度調整手段（６３、２６３）は、一体のユニットを構成している、請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和装置の圧力調整装置（６、２０６）。
5. 圧縮機（１１、２１１）と室外熱交換器（１２、２１２）とを有する室外機（２、２０２）と、
   室内熱交換器（２３〜２５、２３３〜２３５）を有する複数の室内機（３〜５、２０３〜２０５）と、
   前記各室内機（３〜５、２０３〜２０５）の室内熱交換器（２３〜２５、、２３３〜２３５）に接続されたガス側分岐配管（１７ｂ〜１７ｄ、２５３ｂ〜２５３ｄ）と、前記複数のガス側分岐配管（１７ｂ〜１７ｄ、２５３ｂ〜２５３ｄ）が合流して前記圧縮機（１１、２１１）に接続されたガス側合流配管（１７ａ、２５３ａ）とを有するガス側冷媒配管（１７、２５３）と、
   前記複数のガス側分岐配管の一部（１７ｂ、２５３ｂ）に接続された請求項１〜４のいずれかに記載の圧力調整装置（６、２０６）と、
   を備えた空気調和装置（１、２０１）。
6. 前記圧力調整装置（２０６）が接続されていない他のガス側分岐配管（２５３ｃ、２５３ｄ）に対応する室内機（２０４、２０５〕は、冷房運転及び暖房運転が切り換え可能となるように、前記室外機（２０２）に接続されており、
   前記室外機（２０２）は、前記複数の室内機（２０３〜２０５）の冷房運転及び暖房運転の合計運転負荷に応じて、運転容量を調節することが可能である、
   請求項５に記載の空気調和装置（２０１）。

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