JPWO2014108997A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３１と、冷媒と、流入した熱媒体との間で、熱交換する室外熱交換器３５と、冷媒と、周囲の利用媒体との間で、熱交換する室内熱交換器５３と、室外熱交換器３５に流入する冷媒をバイパスするバイパス配管４１と、バイパス配管４１に設けられ、室外熱交換器３５に流入する冷媒の流量を調整するバイパス流量調整弁４３とを備え、室外熱交換器３５は、冷媒を流通させる第１流路１１１と、熱媒体を流通させる第２流路１１２とが形成され、第１流路１１１は、冷媒を下から上に沿って流通させる。

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

従来、熱交換器の容量制御のうち、熱交換器の熱交換量として、伝熱面積Ａ（ｍ^２）と熱通過率Ｋ（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）との積であるＡＫ値で定義される熱コンダクタンスを低下させる制御があった。

例えば、空冷式熱交換器に対し、ファンの回転数を低減させることでファン風量を下げ、その結果、熱交換量を低下させることで熱コンダクタンスを低下させる制御が行われていた（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば、空冷式熱交換器を複数個に分割し、熱交換量を低下させるときには分割された空冷式熱交換器の使用個数を減らし、その結果、伝熱面積Ａ（ｍ^２）を低下させることで熱コンダクタンスを低下させる制御が行われていた（例えば、特許文献２参照）。

また、例えば、冷媒をバイパスさせることで空冷式熱交換器に流れる冷媒流量を減らし、その結果、熱交換量を低下させることで熱コンダクタンスを低下させる制御が行われていた（例えば、特許文献３参照）。

また、従来の空気調和装置のうち、熱源機側ユニットと負荷側ユニットとを備え、負荷側ユニットに備えられた複数の室内熱交換器の各々に設けられている三方切替弁を切り換えることで、１つの冷媒回路内に冷房用冷凍サイクルと暖房用冷凍サイクルとが形成され、冷暖房同時運転が行われるものがあった（例えば、特許文献４参照）。

特開平５−１８４１８１号公報（段落［０００９］） 特開２００３−３４３９３６号公報（段落［００５８］） 特開２０００−１６１８０８号公報（段落［０００９］） 特許第２５２２３６１号公報（従来の技術）

従来の空気調和装置（特許文献４）においては、圧縮機の駆動機器の信頼性を向上させるため、圧縮比を所定値以上、例えば、２以上に確保する必要がある。例えば、冷房運転時であって、外気温度が低い状態での空調運転の場合、又は、冷房運転時であって、圧縮機運転容量を低下させた状態での空調運転の場合、圧縮比を所定値以上に確保するため、熱コンダクタンスを低下させる必要がある。

また、例えば、従来の空気調和装置（特許文献４）において、冷暖房同時運転が行われている場合、室内機間で完全熱回収運転が行われる場合を想定する。完全熱回収運転は、冷房運転と暖房運転との空調負荷比率がほぼ同等である。よって、完全熱回収運転を行う場合、室外熱交換器での熱交換量を低減していく必要がある。例えば、冷房主体運転中に完全熱回収運転を行うには、室外熱交換器での放熱量をゼロに近づけることで室外熱交換器での熱交換量を低減していく必要がある。また、例えば、暖房主体運転中に完全熱回収運転を行うには、室外熱交換器での吸熱量をゼロに近づけることで室外熱交換器での熱交換量を低減していく必要がある。つまり、室外熱交換器の熱コンダクタンスを必要な分だけ低下させる必要がある。

また、例えば、冷房運転中の室内機は、凍結防止のために蒸発温度を０℃以上に確保する必要があり、低圧圧力が低下した場合には室内機の凍結を防止するため、圧縮機の駆動機器を停止させなければならなかった。よって、圧縮機の駆動機器の発停が頻繁に発生していた。ここで、室外機に設けられている室外熱交換器の熱コンダクタンスを必要な分だけ低下させることができると想定すると、熱交換量が減るため凍結に至る虞がない。

しかしながら、ある一定値までは熱コンダクタンスを低下させることはできるが、必要な分だけ熱コンダクタンスを低下させることができない要因があった。例えば、室外熱交換器として空冷式熱交換器が設けられている場合、室外機に収納されている電子回路基板を冷却するために一定以上の風量で室外ファンを回転させなければならなかった。また、例えば、室外熱交換器として水冷式熱交換器が設けられている場合、孔食を防止するために冷却水を一定以上の流速で流さなければならなかった。よって、従来の空気調和装置（特許文献４）は、必要な分だけ熱コンダクタンスを低下させることができなかった。

換言すれば、上記で説明したいずれの場合においても、室外熱交換器の熱コンダクタンスを必要な分だけ低下させることができないため、圧縮機の駆動機器の発停が頻繁に発生すると共に、室内機間での熱回収も効率が悪かった。したがって、室内の快適性が悪化すると共に、省エネ性が低下するという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、室内の快適性及び省エネ性を向上させることができる空気調和装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒と、流入した熱媒体との間で、熱交換する熱源機側熱交換器と、前記冷媒と、周囲の利用媒体との間で、熱交換する利用側熱交換器と、前記熱源機側熱交換器に流入する前記冷媒をバイパスするバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記熱源機側熱交換器に流入する前記冷媒の流量を調整するバイパス流量調整弁とを備え、前記熱源機側熱交換器は、前記冷媒を流通させる第１流路と、前記熱媒体を流通させる第２流路とが形成され、前記第１流路は、前記冷媒を下から上に沿って流通させるものである。

本発明に係る空気調和装置は、バイパス流量調整弁と、冷媒と熱媒体とのそれぞれが流通する室外熱交換器の液ヘッドとを利用することで、室外熱交換器の熱コンダクタンスを必要な分だけ低下させることができる。よって、本発明に係る空気調和装置は、室内の快適性及び省エネ性を向上させることができるという効果を有する。

本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷媒回路１の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における室外熱交換器３５の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるバイパス流量調整弁４３のＣｖ値と室外熱交換器３５の液相比率との相関関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における圧縮機運転容量を固定値とした場合のバイパス流量調整弁４３のＣｖ値とＡＫ値との相関関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における圧縮機運転容量を可変値とした場合のバイパス流量調整弁４３のＣｖ値とＡＫ値との相関関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における冷房又は暖房のみの場合の運転状態を説明する冷媒循環図の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における冷暖房同時運転であって、暖房主体の場合の運転状態を説明する冷媒循環図の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における冷暖房同時運転であって、冷房主体の場合の運転状態を説明する冷媒循環図の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における冷房主体運転時のｐ−ｈ線図の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における暖房主体運転時のｐ−ｈ線図の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における制御部１３の制御例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１における運転モード判定処理の詳細を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１における操作量演算処理の詳細を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１における指示値演算処理の詳細を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２における空気調和装置の冷媒回路２の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２における室外熱交換器３５の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３における室外熱交換器３５の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３における圧縮機運転容量を固定値とした場合のバイパス流量調整弁４３のＣｖ値とＡＫ値との相関関係の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

実施の形態１．
本実施の形態１は、バイパス流量調整弁４３と、冷媒と熱媒体とのそれぞれが流通する室外熱交換器３５の液ヘッドとを利用することで、室外熱交換器３５の熱コンダクタンスを必要な分だけ低下させる。よって、圧縮機の駆動機器の発停が頻繁に発生する状態が回避され、室内機間の熱回収の効率も向上するため、室内の快適性及び省エネ性を向上させる。以下、本実施の形態１の詳細について図１〜１１を用いて順に説明する。なお、本実施の形態１で説明する各種図面に記載されたものの形状及び大きさは一例を示すだけであり、特にこれに限定しない。

図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷媒回路１の一例を示す図である。図１に示すように、冷媒回路１は、室外機１１及び室内機１２−１〜１２−Ｎ等を備える。室外機１１と、室内機１２−１〜１２−Ｎとの間には、詳細については後述するが、第１の接続配管２１、第２の接続配管２３、及び第３の接続配管２５が設けられている。また、冷媒回路１は、制御部１３を備え、制御部１３からの指令に基づいて後述する各種動作が行われる。室外機１１は詳細については後述する四方弁３３等を備え、室内機１２−１〜１２−Ｎは詳細については後述する三方切替弁５１等を備える。四方弁３３又は三方切替弁５１が制御部１３の指令で切り替えられることで冷媒流路が切り替えられ、冷房運転、暖房運転、暖房主体の冷暖房同時運転、及び冷房主体の冷暖房同時運転等の各種運転モードに変更可能となっている。

例えば、詳細については後述するが、室内機１２−１〜１２−Ｎの一部が三方切替弁５１で冷房運転側に切り替えられ、室内機１２−１〜１２−Ｎの一部が三方切替弁５１で暖房運転側に切り替えられることで、冷房用冷凍サイクルと、暖房用冷凍サイクルとが形成され、冷房運転と暖房運転とが同時に実行される冷暖房同時運転が実行される。なお、室内機１２−１〜１２−Ｎを特に区別しない場合、室内機１２と称する。

室外機１１は、圧縮機３１、概略について上述した四方弁３３、及び室外熱交換器３５等を備える。また、室外機１１は、バイパス配管４１及びバイパス流量調整弁４３を備える。なお、室外熱交換器３５は、本発明における熱源機側熱交換器に相当する。

圧縮機３１は、吐出側と吸入側とが四方弁３３の４つのポートのうちの２つのポートにそれぞれ接続されている。圧縮機３１は、冷媒を圧縮して吐出することで高温高圧の冷媒ガスを冷媒回路１に供給する。

四方弁３３は、４つのポートを備え、各ポートは、圧縮機３１の吐出側と、室外熱交換器３５と、圧縮機３１の吸入側と、第２の接続配管２３とにそれぞれ接続され、冷媒の流路を切り替える。

室外熱交換器３５は、四方弁３３と、第１の接続配管２１との間に設けられている。室外熱交換器３５は、例えば、水冷式熱交換器で形成され、詳細については後述するが、冷媒と、流入した熱媒体とのそれぞれが、図２で後述する重力方向９５に沿って流通することで、熱交換が行われる。なお、熱媒体は、例えば、水又はブライン等の冷却水であるが、特にこれらに限定しない。

なお、以降の説明において、室外熱交換器３５が水冷式熱交換器で形成されたものとして説明するが、特にこれに限定しない。例えば、室外熱交換器３５は空冷式熱交換器であってもよい。この場合には、空冷式熱交換器にファンが設けられ、ファンの回転数を調整することで、空冷式熱交換器内部の冷媒と、空冷式熱交換器周囲の熱媒体との熱交換量が調整される。また、この場合には、熱媒体は、例えば、空気であるが、特にこれに限定しない。

バイパス配管４１は、室外熱交換器３５の冷媒の入口側と出口側とを短絡状に接続し、室外熱交換器３５へ流入する冷媒の一部を室外熱交換器３５の外側へ迂回させる冷媒配管である。冷媒がバイパス配管４１を流通することで、室外熱交換器３５に流通する冷媒は減少する。つまり、バイパス配管４１を流通する冷媒の流量を調整することで、室外熱交換器３５に流通する冷媒の流量が調整される。

バイパス流量調整弁４３は、バイパス配管４１に設けられ、開度が可変な流量調整弁であり、バイパス配管４１を流通する冷媒の流量を調整する。

室内機１２は、概略について上述した三方切替弁５１、室内熱交換器５３、及び第１の膨張弁５５等を備える。なお、図１においては、室内機１２がＮ台設けられた一例について説明しているが、その具体的な台数については特に限定せず、施工環境に応じて、各種運転モード、例えば、冷暖房同時運転等に必要な台数の室内機１２が設けられていればよい。なお、室内熱交換器５３は、本発明における利用側熱交換器に相当する。

三方切替弁５１は、３つのポートを備え、各ポートは、第１の接続配管２１と、第２の接続配管２３と、室内熱交換器５３に設けられた冷媒配管とにそれぞれ接続され、冷媒の流路を切り替える。

室内熱交換器５３は、三方切替弁５１と、第１の膨張弁５５との間に設けられている。室内熱交換器５３は、例えば、空冷式熱交換器で形成され、冷媒と、周囲の利用媒体との間で、熱交換が行われる。なお、図示は省略するが、室内熱交換器５３に設けられたファンの回転数が制御されることで、室内熱交換器５３周囲の利用媒体、例えば、空気の流量は変化し、室内熱交換器５３での熱交換量が調整される。

第１の膨張弁５５は、室内熱交換器５３と、第３の接続配管２５との間に設けられる。第１の膨張弁５５は、開度が可変な流量調整弁であり、室内熱交換器５３と、第３の接続配管２５との間を流通する冷媒の流量を調整する機能と、高圧の冷媒液を低圧部に絞り膨張させる機能とを有する。

第１の接続配管２１は、室外熱交換器３５と、三方切替弁５１のうちの１つ目のポートとの間に設けられる。また、第１の接続配管２１は、その第１の接続配管２１の途中に設けられた分岐点で、第３の接続配管２５に接続されている。第２の接続配管２３は、四方弁３３のうちの１つのポートと、三方切替弁５１のうちの２つ目のポートとの間に設けられる。なお、三方切替弁５１のうちの３つ目のポートは、上述したように、室内熱交換器５３に設けられた冷媒配管に接続されている。第３の接続配管２５は、第１の接続配管２１の途中に設けられた分岐点と、第１の膨張弁５５との間に設けられる。第３の接続配管２５には、第２の膨張弁６１が設けられている。第２の膨張弁６１は、開度が可変な流量調整弁であり、第３の接続配管２５を流通する冷媒の流量を調整する機能と、高圧の冷媒液を低圧部に絞り膨張させる機能とを有する。

制御部１３は、例えば、マイクロプロセッサユニットを主体として構成され、室外機１１の制御、室内機１２の制御、及び室外機１１と室内機１２との連係制御に関する指令等を出す。

換言すれば、室外機１１と、室内機１２−１〜１２−Ｎとは、第１の接続配管２１、第２の接続配管２３、及び第３の接続配管２５を介して並列に接続されている。この接続構成のため、制御部１３１は、室内機１２−１〜１２−Ｎのうち、暖房運転用の室内機１２と、冷房運転用の室内機１２とを三方切替弁５１で切り替えることができる。よって、冷媒回路１は、冷房用冷凍サイクルと、暖房用冷凍サイクルとが形成され、冷房運転と暖房運転とが同時に実行される冷暖房同時運転が実行可能となっている。

次に、上記の冷媒回路１の構成を前提として、室外熱交換器３５の詳細について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における室外熱交換器３５の概略構成の一例を示す図である。室外熱交換器３５は、重力方向９５に沿って長手方向を有する形状で形成されている。室外熱交換器３５は、孔３７ａ、孔３７ｂ、孔３７ｃ、及び孔３７ｄを備える。孔３７ａ及び孔３７ｂは、冷媒が流通する出入口である。孔３７ｃ及び孔３７ｄは、熱媒体、例えば、冷却水が流通する出入口である。

孔３７ａ及び孔３７ｄは、重力方向９５の矢印が指す向きを下方と定義した場合、室外熱交換器３５の下方に形成されている。孔３７ｂ及び孔３７ｃは、重力方向９５の矢印が指す向きを下方と定義した場合、室外熱交換器３５の上方に形成されている。つまり、冷媒は、重力方向９５に沿って流通する。また、熱媒体、例えば、冷却水は、重力方向９５に沿って流通する。

室外熱交換器３５の内部では、冷媒を流通させる第１流路１１１と、熱媒体、例えば、冷却水を流通させる第２流路１１２とが、重力方向９５に沿って対向して形成されている。例えば、室外熱交換器３５がプレート式熱交換器で形成された場合、第１流路１１１及び第２流路１１２は、そのプレート式熱交換器内を流通する冷媒の流路を含む。

図１に示す四方弁３３の４つのポートのうちの１つのポートに接続されている冷媒配管は、その一方の端部が、第１分岐部１０１において、バイパス配管４１と、孔３７ａへ向かう冷媒配管とに分岐している。バイパス配管４１は、孔３７ａ及び孔３７ｂよりも高い位置に設けられている。一方、孔３７ａへ向かう冷媒配管は、重力方向９５の矢印が指す向きを下方と定義した場合、下方に延長され、孔３７ａに接続されている。

すなわち、バイパス配管４１は、第１の端部と、第２の端部とを有する。バイパス配管４１は、第１の端部が、孔３７ａ側と、四方弁３３に接続されている冷媒配管とを分岐する第１分岐部１０１に接続されている。また、バイパス配管４１は、第２の端部が、孔３７ｂ側と、第１の接続配管２１とを分岐する第２分岐部１０２に接続されている。

上記で説明した接続構成で、室外熱交換器３５の内部を流通せず、室外熱交換器３５を迂回するバイパス流路が形成されている。一方、孔３７ｃ及び孔３７ｄは、冷却水配管２７に接続されている。冷却水配管２７は、例えば、図示しないポンプ等に接続され、そのポンプ等の駆動に伴い冷却水が流通する。なお、バイパス配管４１にバイパス流量調整弁４３が設けられているため、バイパス流量調整弁４３も孔３７ａ及び孔３７ｂよりも高い位置に設けられている。また、第１分岐部１０１及び第２分岐部１０２は、バイパス流量調整弁４３の高さに設けられている。

運転モードが冷房運転時又は冷房主体運転時、冷媒は、冷媒進行方向９３ａ、９３ｂ、及び９３ｃに沿って進行することで、孔３７ａから孔３７ｂへ流通する。また、運転モードが暖房運転時又は暖房主体運転時、冷媒は、冷房運転時又は冷房主体運転時とは逆方向に進行することで、孔３７ｂから孔３７ａへ流通する。なお、冷媒進行方向９３ａ、９３ｂ、及び９３ｃを特に区別しない場合、冷媒進行方向９３と称する。また、いずれの運転モードにおいても、冷却水は、冷却水進行方向９１ａ及び９１ｂに沿って進行することで、孔３７ｃから孔３７ｄへ流通する。なお、上記で説明した進行方向は一例を示し、特にこれに限定しない。

室外熱交換器３５の内部を冷媒が流通することで生じる現象について説明する。冷房運転時、孔３７ａと孔３７ｂとの間に形成される第１流路１１１では、冷媒は孔３７ａから孔３７ｂに向かって流通する。よって、第１流路１１１では、摩擦損失が起因の圧力差ΔＰｆが生じ、冷媒の凝縮液で生じる液ヘッドが起因の圧力差ΔＰｗが生じる。ここで、バイパス流量調整弁４３の開度が調整され、バイパス流量調整弁４３が開いたと想定する。つまり、バイパス配管４１内の流量係数Ｃｖ値が大きくなったと想定する。このとき、バイパス配管４１内の流路抵抗が小さくなり、バイパス配管４１内の冷媒の流量は増加する。

よって、室外熱交換器３５を迂回する冷媒の流量は増加するため、室外熱交換器３５に流通する冷媒の流量は低下し、室外熱交換器３５に流通する冷媒の流速が低下する。一般的に、摩擦損失が起因の圧力差ΔＰｆは流速の１．７５乗に比例するため、冷媒の流速が低下するにつれ、摩擦損失が起因の圧力差ΔＰｆは小さくなる。

一方、冷媒の凝縮液で生じる液ヘッドが起因の圧力差ΔＰｗは、室外熱交換器４内を流通する冷媒の流路である第１流路１１１が、重力方向９５に沿って形成されている。

よって、室外熱交換器３５の液柱高さが増加するにつれ、冷媒の凝縮液で生じる液ヘッドが起因の圧力差ΔＰｗは増加する。また、室外熱交換器３５内では、凝縮液が起因の液柱が生じている。また、第１分岐部１０１がバイパス流量調整弁４３の高さに設けられているため、第１分岐部１０１は室外熱交換器３５の孔３７ｂよりも高い位置に設けられている。したがって、室外熱交換器３５内では、冷媒の凝縮液で生じる液ヘッドが起因の圧力差ΔＰｗの影響を大きくすることができる。なお、以後の説明において、摩擦損失が起因の圧力差ΔＰｆを圧力差ΔＰｆと称する。また、冷媒の凝縮液で生じる液ヘッドが起因の圧力差ΔＰｗを圧力差ΔＰｗと称する。

なお、孔３７ａ又は孔３７ｂは、本発明における冷媒流入孔に相当する。また、孔３７ａ〜３７ｄを特に区別しない場合、孔３７と称する。また、室外熱交換器３５の内部に形成される第１流路１１１及び第２流路１１２はモデル化した状態を図２で図示したものであり、実際の形状が図２に示すように単純な一方向に向かって進む形状で形成される必要はない。

次に、上記で説明した冷媒回路１の各構成を前提として、本実施の形態１の要部である室外熱交換器３５内部の液ヘッドの影響について図３〜５を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態１におけるバイパス流量調整弁４３のＣｖ値と室外熱交換器３５の液相比率との相関関係の一例を示す図である。図３において、横軸は、バイパス流量調整弁４３の開度変更量であるＣｖ値、つまり、バイパス流量調整弁４３のＣｖ値を示し、縦軸は室外熱交換器３５の液相比率を示す。図２を用いて上述したように、バイパス配管４１を流通する冷媒の流量が大きくなるにつれ、室外熱交換器３５を流通する冷媒の流速は低下する。つまり、バイパス流量調整弁４３のＣｖ値が大きくなるにつれ、室外熱交換器３５を流通する冷媒の流速は低下する。室外熱交換器３５を流通する冷媒の流速が低下するにつれ、冷媒と冷却水との熱交換効率が上がるため、室外熱交換器３５の液相比率は上がる。

なお、上記で説明したように、本明細書においては、Ｃｖ値を管固有の固定値としてではなく、バイパス流量調整弁４３の開度に応じて変更されるバイパス配管４１の冷媒の流量として用いる。

よって、図３に示すように、バイパス流量調整弁４３のＣｖ値が大きくなるにつれ、室外熱交換器３５の液相比率は上がる。なお、冷媒がバイパス配管４１を流通しない場合、すなわち、冷媒が室外熱交換器３５の外を迂回しない場合、室外熱交換器３５の出口において過冷却度が確保される状態（例えば、液相比率２０％程度）が、冷凍サイクルのＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が最も高くなるため、バイパス流量調整弁４３のＣｖ値が０のときを室外熱交換器３５の液相比率２０％と定義しているが、特にこれに限定しない。

要するに、バイパス配管４１を流通する冷媒の流量が増加すれば、室外熱交換器３５の液相比率は上がるため、圧力差ΔＰｗも増加する。別の観点から言えば、室外熱交換器３５には冷媒が流通する第１流路１１１が形成されているため、室外熱交換器３５には元々圧力差ΔＰｗは存在している。そして、室外熱交換器３５内の第１流路１１１を流通する冷媒の流速が低下すれば圧力差ΔＰｗは増加する。よって、バイパス配管４１を流通する冷媒の流量は、バイパス配管４１を迂回する冷媒の流量が増えれば増えるほど、室外熱交換器３５へは圧力差ΔＰｗで流れにくくなるため、ますます増加していく。

この結果、バイパス配管４１を流通する冷媒が増加すれば、室外熱交換器３５を流通する冷媒は時間の経過と共に減少し、ほとんど流通しなくなる。よって、室外熱交換器３５の熱交換量として、伝熱面積Ａ（ｍ^２）と熱通過率Ｋ（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）との積であるＡＫ値で定義される熱コンダクタンスのパラメータの１つである熱通過率Ｋ（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）の値は、ゼロに近づいていく。したがって、室外熱交換器３５において、冷媒と冷却水とが熱交換を行わない状態で空調運転を継続できる。

次に、液ヘッドの影響がある場合とない場合とを図４を用いて比較する。図４は、本発明の実施の形態１における圧縮機運転容量を固定値とした場合のバイパス流量調整弁４３のＣｖ値とＡＫ値との相関関係の一例を示す図である。図４において、横軸はバイパス流量調整弁４３のＣｖ値を示し、縦軸はＡＫ値を示す。従来の室外熱交換器においては、室外熱交換器内の冷媒流路である伝熱配管は水平に配置されている。よって、従来の室外熱交換器は液ヘッドがないため、図４に示すように、Ｃｖ値に対するＡＫ値の減少率は小さい。

換言すれば、従来の室外熱交換器にバイパス配管４１を設け、バイパス配管４１にバイパス流量調整弁４３を設け、バイパス流量調整弁４３の開度を調整し、バイパス流量調整弁４３を開いていったとしても、液ヘッドがない従来の室外熱交換器のＡＫ値の減少率は、液ヘッドがある本実施の形態１における室外熱交換器３５のＡＫ値の減少率に比べて小さくなる。なお、図４においては、室外熱交換器４５は、上述したように、高さ方向の断面積については特別の工夫をしているわけではなく、高さ方向断面積一定の場合を示す。

次に、液ヘッドの影響がある室外熱交換器４５を使用することを前提として、圧縮機３１の運転容量を変更していったときのＣｖ値とＡＫ値との変化について図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１における圧縮機運転容量を可変値とした場合のバイパス流量調整弁４３のＣｖ値とＡＫ値との相関関係の一例を示す図である。図５において、横軸はバイパス流量調整弁４３のＣｖ値を示し、縦軸はＡＫ値を示す。圧縮機３１の運転容量が低下するにつれ、室外熱交換器４５内の第１流路１１１を流通する冷媒の流速は低下する。第１流路１１１内の冷媒の流速の低減は、ＡＫ値のパラメータの１つである伝熱面積Ａ（ｍ^２）が小さくなることに相当する。なお、伝熱面積Ａ（ｍ^２）は、この場合においては管内側伝熱面積が該当する。

よって、図５に示すように、圧縮機３１の運転容量が小さくなるにつれ、ＡＫ値は小さくなる。つまり、圧縮機３１の運転容量が小さくなるにつれ、ＡＫ値がゼロとなるＣｖ値が異なる。したがって、フローチャートを用いて後述するように、圧縮機３１の運転容量に応じてバイパス流量調整弁４３の上限開度が設定される。なお、ＡＫ値がゼロになることは室外熱交換器３５に流入する予定の冷媒が完全に迂回された状態を意味する。

次に、以上の説明を前提として、各種運転モードの場合の運転状態を図６〜８を用いて説明する。

図６は、本発明の実施の形態１における冷房又は暖房のみの場合の運転状態を説明する冷媒循環図の一例を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１における冷暖房同時運転であって、暖房主体の場合の運転状態を説明する冷媒循環図の一例を示す図である。図８は、本発明の実施の形態１における冷暖房同時運転であって、冷房主体の場合の運転状態を説明する冷媒循環図の一例を示す図である。

まず、図６を用いて暖房運転のみの場合について説明する。圧縮機３１から吐出された高温高圧冷媒ガスは、第２の接続配管２３で室外側から室内側に導かれ、室内機１２−１〜１２−Ｎのそれぞれの三方切替弁５１を介して室内熱交換器５３に流入し、熱交換（暖房）することで凝縮液化される。次に、液状態となった冷媒は、それぞれの第１の膨張弁５５を流通し、第３の接続配管２５に流入して合流し、第２の膨張弁６１を流通する。このとき、第１の膨張弁５５又は第２の膨張弁６１の何れか一方で低圧の気液二相状態まで減圧される。次に、低圧まで減圧された冷媒は第１の接続配管２１を経て、室外機１１の室外熱交換器３５に流入し、室外熱交換器３５で熱交換してガス状態となり、再び圧縮機３１に吸入される。この結果、冷媒の循環サイクルが形成され、暖房運転が行われる。

次に、図６を用いて冷房運転のみの場合について説明する。圧縮機３１から吐出されて高温高圧冷媒ガスは、室外熱交換器３５で熱交換して凝縮液化された後、第１の接続配管２１、第３の接続配管２５の順に流通し、各室内機１２−１〜１２−Ｎに流入する。次に、各室内機１２−１〜１２−Ｎに流入した冷媒は、第１の膨張弁５５で低圧まで減圧され、室内熱交換器５３に流入し、室内空気と熱交換（冷房）して蒸発し、ガス化される。次に、ガス状態となった冷媒は三方切替弁５１を介して第２の接続配管２３を経て、再び圧縮機３１に吸入される。この結果、冷媒の循環サイクルが形成され、冷房運転が行われる。

次に、図７を用いて暖房主体の冷暖房同時運転について説明する。ここで、室内機１２−１が冷房運転状態であって、室内機１２−２〜１２−Ｎが暖房運転状態であると想定する。圧縮機３１から吐出された冷媒は、例えば、第２の接続配管２３から暖房運転状態にある室内機１２−２〜１２−Ｎに三方切替弁５１を介して流入し、室内機１２−２〜１２−Ｎにあるそれぞれの室内熱交換器５３で熱交換（暖房）し、凝縮液化する。次に、凝縮液化された冷媒は、ほぼ全開状態の第１の膨張弁５５を流通し、第３の接続配管２５に流入する。

第３の接続配管２５に流入した冷媒液のうち、その一部の冷媒液は、冷房運転状態にある室内機１２−１に流入し、第１の膨張弁５５で減圧された後、室内機１２−１の室内熱交換器５３に流入し、熱交換（冷房）し、蒸発してガス状態となり、三方切替弁５１を介して第１の接続配管２１に流入する。一方、第３の接続配管２５に流入した冷媒液のうち、その他の冷媒液は、第２の膨張弁６１で低圧まで減圧された後、第３の接続配管２５から第１の接続配管２１に流入し、冷房運転状態にある室内機１２−１からの冷媒と合流し、室外熱交換器３５で熱交換し、冷媒は蒸発してガス状態となり、再び圧縮機３１に戻る。この結果、冷媒の循環サイクルが形成され、暖房主体の冷暖房同時運転が行われる。

次に、図８を用いて冷房主体の冷暖房同時運転について説明する。ここで、室内機１２−１が暖房運転状態であって、室内機１２−２〜１２−Ｎが冷房運転状態であると想定する。圧縮機３１から吐出された冷媒は、室外熱交換器３５に流入し、冷却水配管２７内を流入する冷却水等の熱媒体の流量に応じて任意の量だけ熱交換し、気液二相の高温高圧状態となり、第１の接続配管２１で室外側から室内側に導かれる。

次に、第１の接続配管２１を流通する冷媒のうち、その一部の冷媒は、暖房運転状態にある室内機１２−１に三方切替弁５１を介して室内機１２−１にある室内熱交換器５３に導入され、熱交換（暖房）して凝縮液化し、室内機１２−１にある第１の膨張弁５５から第３の接続配管２５に流入する。一方、第１の接続配管２１を流通する冷媒のうち、その他の冷媒は、第３の接続配管２５を流通し、全開状態の第２の膨張弁６１を流通し、暖房運転状態にある室内機１２−１からの冷媒と合流する。

次に、合流した冷媒は、第３の接続配管２５から冷房運転状態にあるそれぞれの室内機１２−２〜１２−Ｎにある第１の膨張弁５５で低圧状態まで減圧後、室内機１２−２〜１２−Ｎにある室内熱交換器５３に流入し、熱交換（冷房）し、蒸発してガス状態となる。次に、ガス状態となった冷媒は、三方切替弁５１を介して第２の接続配管２３に流入し、再び圧縮機３１に戻る。この結果、冷媒の循環サイクルが形成され、冷房主体の冷暖房同時運転が行われる。

次に、上記で説明した各種運転モードのうち、冷房主体運転時の熱回収運転について図９を用いて説明し、暖房主体運転時の熱回収運転について図１０を用いて説明する。

図９は、本発明の実施の形態１における冷房主体運転時のｐ−ｈ線図の一例を示す図である。冷房主体運転においては、室外熱交換器３５は、上記で説明したように、凝縮器の機能を有することとなる。よって、冷房空調負荷と、圧縮機３１での入力との合計から、暖房空調負荷を差し引いた熱量が、室外熱交換器３５で放熱され、冷暖房同時運転が実施される。

よって、室外熱交換器３５で放熱される放熱量をゼロに近づけていくことができれば、省エネ性を向上させることができる。室外熱交換器３５で放熱される放熱量をゼロに近づけていくには、室外熱交換器３５の熱交換量を小さくすればよい。室外熱交換器３５の熱交換量を小さくするには、上記で説明したように、バイパス流量調整弁４３を開くことで、室外熱交換器３５を流通する冷媒の流量が低下すればよい。

換言すれば、冷媒回路１は、室外熱交換器３５での熱交換量をゼロに近づけていくことができるため、室外熱交換器３５での放熱量をゼロに近づけていくことができる。よって、省エネ性を向上させることができる。

なお、冷房主体運転時において、冷房運転状態の室内熱交換器５３の蒸発温度Ｔｅは、例えば、０℃の一定値に設定される。これは、０℃以下であると凍結する虞があるためである。また、冷房主体運転時において、暖房運転状態の室内熱交換器５３の凝縮温度Ｔｃは、例えば、５０℃の一定値に設定される。

図１０は、本発明の実施の形態１における暖房主体運転時のｐ−ｈ線図の一例を示す図である。暖房主体運転においては、室外熱交換器３５は、上記で説明したように、蒸発器の機能を有することとなる。よって、暖房空調負荷から、冷房空調負荷と、圧縮機３１での入力との合計を差し引いた熱量が、室外熱交換器３５で吸熱され、冷暖房同時運転が実施される。

よって、室外熱交換器３５で吸熱される吸熱量をゼロに近づけていくことができれば、省エネ性を向上させることができる。室外熱交換器３５で吸熱される吸熱量をゼロに近づけていくには、室外熱交換器３５の熱交換量を小さくすればよい。室外熱交換器３５の熱交換量を小さくするには、上記で説明したように、バイパス流量調整弁４３を開くことで、室外熱交換に３５を流通する冷媒の流量が低下すればよい。

換言すれば、冷媒回路１は、室外熱交換器３５での熱交換量をゼロに近づけていくことができるた、室外熱交換器３５での吸熱量をゼロに近づけていくことができる。よって、省エネ性を向上させることができる。

次に、上記で説明した本実施の形態１の要部及び構成を前提とした動作例について図１１〜１４を用いて説明する。

なお、本実施の形態１の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的又は個別に実行される処理をも含む。

図１１は、本発明の実施の形態１における制御部１３の制御例を説明するフローチャートである。図１１に示すように、室内の快適性及び省エネ性を向上させる処理は、運転モード判定処理及び制御量設定処理が主な処理となる。また、制御量設定処理は、操作量演算処理及び指示値演算処理が主な処理となる。

（ステップＳ１１）
制御部１３は、運転モード判定処理を実行する。なお、運転モード判定処理の詳細については図１２を用いて説明する。

（ステップＳ１２）
制御部１３は、運転モード判定後、操作量演算処理を実行する。なお、操作量演算処理の詳細については図１３を用いて説明する。

（ステップＳ１３）
制御部１３は、操作量演算後、指示値演算処理を実行し、処理を終了する。なお、指示値演算処理の詳細については図１４を用いて説明する。

図１２は、本発明の実施の形態１における運転モード判定処理の詳細を説明するフローチャートである。

（ステップＳ２１）
制御部１３は、室内機１２が冷房要求しているか否かを判定する。制御部１３は、室内機１２が冷房要求している場合、ステップＳ２２へ進む。一方、制御部１３は、室内機１２が冷房要求していない場合、ステップＳ２４へ進む。

（ステップＳ２２）
制御部１３は、室内機１２が冷房要求のみであるか否かを判定する。制御部１３は、室内機１２が冷房要求のみである場合、ステップＳ２３へ進む。一方、制御部１３は、室内機１２が冷房要求のみでない場合、ステップＳ２４へ進む。

（ステップＳ２３）
制御部１３は、全冷房運転フラグを１にして、処理を終了する。ここでいう全冷房運転フラグが１の状態とは、室内機１２−１〜１２−Ｎのうち、全ての室内機１２が冷房運転状態であることを意味する。

（ステップＳ２４）
制御部１３は、室内機１２が暖房要求しているか否かを判定する。制御部１３は、室内機１２が暖房要求している場合、ステップＳ２５へ進む。一方、制御部１３は、室内機１２が暖房要求していない場合、処理を終了する。

（ステップＳ２５）
制御部１３は、冷房比率が高いか否かを判定する。制御部１３は、冷房比率が高い場合、ステップＳ２６へ進む。一方、制御部１３は、冷房比率が高くない場合、ステップＳ２７へ進む。ここでいう冷房比率が高いとは、室内機１２−１〜１２−Ｎのうち、冷房運転状態の室内機１２の台数が、暖房運転状態の室内機１２の台数よりも多いことを意味する。

（ステップＳ２６）
制御部１３は、冷房主体運転フラグを１にして、処理を終了する。ここでいう冷房主体運転フラグが１の状態とは、室内機１２−１〜１２−Ｎのうちの何れかで冷房運転と暖房運転とがそれぞれ実施され、室内機１２−１〜１２−Ｎのうち、冷房運転状態の室内機１２の台数が、暖房運転状態の室内機１２の台数よりも多いことを意味する。

（ステップＳ２７）
制御部１３は、室内機１２が暖房要求のみであるか否かを判定する。制御部１３は、室内機１２が暖房要求のみの場合、ステップＳ２８へ進む。一方、制御部１３は、室内機１２が暖房要求のみでない場合、ステップＳ２９へ進む。

（ステップＳ２８）
制御部１３は、全暖房運転フラグを１にして、処理を終了する。ここでいう全暖房運転フラグが１の状態とは、室内機１２−１〜１２−Ｎのうち、全ての室内機１２が暖房運転状態であることを意味する。

（ステップＳ２９）
制御部１３は、暖房比率が高いか否かを判定する。制御部１３は、暖房比率が高い場合、ステップＳ３０へ進む。一方、制御部１３は、暖房比率が高くない場合、処理を終了する。

（ステップＳ３０）
制御部１３は、暖房主体運転フラグを１にして、処理を終了する。ここでいう暖房主体運転フラグが１の状態とは、室内機１２−１〜１２−Ｎのうちの何れかで冷房運転と暖房運転とがそれぞれ実施され、室内機１２−１〜１２−Ｎのうち、暖房運転状態の室内機１２の台数が、冷房運転状態の室内機１２の台数よりも多いことを意味する。

なお、上記で説明した運転モード判定処理は一例を示すだけであり、特にこれに限定しない。また、上記で説明した各種フラグ及びその設定値は一例を示すだけであり、特にこれに限定しない。

以上の処理で、運転モードが判定される。次に、判定された運転モード毎に対応する操作量演算処理を図１３を用いて説明する。図１３は、本発明の実施の形態１における操作量演算処理の詳細を説明するフローチャートである。

操作量演算処理は、運転モードが、全冷房運転又は冷房主体運転の場合と、全暖房運転又は暖房主体運転の場合とで異なる処理が実行される。その理由は、全冷房運転又は冷房主体運転の場合、室外熱交換器３５は凝縮器として利用され、全暖房運転又は暖房主体運転の場合、室外熱交換器３５は蒸発器として利用されるためである。

室外熱交換器３５が凝縮器として利用される場合、暖房運転状態の室内機１２の凝縮温度Ｔｃに基づいて、バイパス流量調整弁４３の開度操作量が演算される。一方、室外熱交換器３５が蒸発器として利用される場合、冷房運転状態の室内機１２の蒸発温度Ｔｅに基づいて、バイパス流量調整弁４３の開度操作量が演算される。

（ステップＳ４１）
制御部１３は、全冷房運転フラグと冷房主体運転フラグとの論理和が１であるか否かを判定する。制御部１３は、全冷房運転フラグと冷房主体運転フラグとの論理和が１である場合、ステップＳ４２へ進む。一方、制御部１３は、全冷房運転フラグと冷房主体運転フラグとの論理和が１でない場合、ステップＳ４８へ進む。

（ステップＳ４２）
制御部１３は、設定された蒸発温度Ｔｅを取得する。制御部１３は、例えば、冷房運転状態の室内機１２の蒸発温度に対応して設定された蒸発温度としてＴｅ＝０℃を取得する。

（ステップＳ４３）
制御部１３は、現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗを取得する。制御部１３は、例えば、冷房運転状態の室内機１２の現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗを取得する。

（ステップＳ４４）
制御部１３は、設定された蒸発温度Ｔｅと現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗとに基づいて圧縮機周波数の操作量ΔＦ（Ｈｚ）を演算する。具体的には、制御部１３は、現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗが、設定された蒸発温度Ｔｅとなるように圧縮機周波数の操作量ΔＦ（Ｈｚ）を演算する。つまり、設定された蒸発温度Ｔｅと現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗとの偏差がゼロになるように圧縮機周波数の操作量ΔＦ（Ｈｚ）を求める。

（ステップＳ４５）
制御部１３は、設定された凝縮温度Ｔｃを取得する。制御部１３は、例えば、暖房運転状態の室内機１２の凝縮温度に対応して設定された凝縮温度としてＴｃ＝５０℃を取得する。

（ステップＳ４６）
制御部１３は、現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗを取得する。制御部１３は、例えば、暖房運転状態の室内機１２の現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗを取得する。

（ステップＳ４７）
制御部１３は、設定された凝縮温度Ｔｃと現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗとに基づいてバイパス流量調整弁４３の開度操作量ΔＬ（ｐｕｌｓｅ）を演算し、処理を終了する。具体的には、制御部１３は、現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗが、設定された凝縮温度Ｔｃとなるようにバイパス流量調整弁４３の開度操作量ΔＬ（ｐｕｌｓｅ）を演算する。つまり、設定された凝縮温度Ｔｃと現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗとの偏差がゼロになるようにバイパス流量調整弁４３の開度操作量ΔＬ（ｐｕｌｓｅ）を求める。

（ステップＳ４８）
制御部１３は、全暖房運転フラグと暖房主体運転フラグとの論理和が１であるか否かを判定する。制御部１３は、全暖房運転フラグと暖房主体運転フラグとの論理和が１である場合、ステップＳ４９へ進む。一方、制御部１３は、全暖房運転フラグと暖房主体運転フラグとの論理和が１でない場合、処理を終了する。

（ステップＳ４９）
制御部１３は、設定された凝縮温度Ｔｃを取得する。制御部１３は、例えば、暖房運転状態の室内機１２の凝縮温度に対応して設定された凝縮温度としてＴｃ＝５０℃を取得する。

（ステップＳ５０）
制御部１３は、現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗを取得する。制御部１３は、例えば、暖房運転状態の室内機１２の現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗを取得する。

（ステップＳ５１）
制御部１３は、設定された凝縮温度Ｔｃと現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗとに基づいて圧縮機周波数の操作量ΔＦ（Ｈｚ）を演算する。具体的には、制御部１３は、現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗが、設定された凝縮温度Ｔｃとなるように圧縮機周波数の操作量ΔＦ（Ｈｚ）を演算する。つまり、設定された凝縮温度Ｔｃと現在の凝縮温度Ｔｃ＿ｎｏｗとの偏差がゼロになるように圧縮機周波数の操作量ΔＦ（Ｈｚ）を求める。

（ステップＳ５２）
制御部１３は、設定された蒸発温度Ｔｅを取得する。制御部１３は、例えば、冷房運転状態の室内機１２の蒸発温度に対応して設定された蒸発温度としてＴｅ＝０℃を取得する。

（ステップＳ５３）
制御部１３は、現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗを取得する。制御部１３は、例えば、冷房運転状態の室内機１２の現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗを取得する。

（ステップＳ５４）
制御部１３は、設定された蒸発温度Ｔｅと現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗとに基づいてバイパス流量調整弁４３の開度操作量ΔＬ（ｐｕｌｓｅ）を演算し、処理を終了する。具体的には、制御部１３は、現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗが、設定された蒸発温度Ｔｅとなるようにバイパス流量調整弁４３の開度操作量ΔＬ（ｐｕｌｓｅ）を演算する。つまり、設定された蒸発温度Ｔｅと現在の蒸発温度Ｔｅ＿ｎｏｗとの偏差がゼロになるようにバイパス流量調整弁４３の開度操作量ΔＬ（ｐｕｌｓｅ）を求める。

なお、ステップＳ４１〜ステップＳ４７の処理が全冷房又は冷房主体時の操作量演算処理に対応し、ステップＳ４２〜ステップＳ４４の処理が圧縮機周波数操作量演算処理に対応する。ステップＳ４５〜ステップＳ４７の処理がバイパス流量調整弁開度操作量演算処理に対応する。

また、ステップＳ４８〜ステップＳ５４の処理が全暖房又は暖房主体時の操作量演算処理に対応し、ステップＳ４９〜ステップＳ５１の処理が圧縮機周波数操作量演算処理に対応する。ステップＳ５２〜ステップＳ５４の処理がバイパス流量調整弁開度操作量演算処理に対応する。

なお、上記の説明では蒸発温度に関する処理又は凝縮温度に関する処理は対応する１台ずつの室内機１２での説明であったが、実際には、該当する台数分、同様の処理が繰り返し実行される。この場合、複数の演算結果が得られるので、例えば、平均値を求めて代表値としてもよい。なお、代表値の求め方は特に限定しない。

次に、上記で演算した圧縮機周波数の操作量ΔＦ及びバイパス流量調整弁４３の開度操作量ΔＬに基づいてバイパス流量調整弁４３の開度指示及び圧縮機容量の周波数指示値を求める。図１４は、本発明の実施の形態１における指示値演算処理の詳細を説明するフローチャートである。

（ステップＳ７１）
制御部１３は、圧縮機周波数の操作量ΔＦを取得する。

（ステップＳ７２）
制御部１３は、現在の運転周波数Ｆｎｏｗを取得する。

（ステップＳ７３）
制御部１３は、現在の運転周波数Ｆｎｏｗと圧縮機周波数の操作量ΔＦとに基づいて圧縮機容量の周波数指示値Ｆを演算する。例えば、制御部１３は、次式（１）のように演算する。

（数１）
Ｆ＝Ｆｎｏｗ＋ΔＦ （１）

つまり、現在の運転周波数Ｆｎｏｗに圧縮機周波数の操作量ΔＦを加算することで周波数指示値Ｆを求める。なお、ΔＦは正の場合もあり、負の場合もある。

（ステップＳ７４）
制御部１３は、圧縮機容量の周波数指示値Ｆに応じてバイパス流量調整弁４３の最大開度ＬＭａｘを設定する。この設定は、例えば、図５を用いて説明したＣｖ値とＡＫ値との相関関係から求めればよい。

（ステップＳ７５）
制御部１３は、開度操作量ΔＬを取得する。

（ステップＳ７６）
制御部１３は、現在の開度Ｌｎｏｗを取得する。

（ステップＳ７７）
制御部１３は、開度操作量ΔＬと現在の開度Ｌｎｏｗとに基づいてバイパス流量調整弁４３の開度指示値Ｌを最大開度ＬＭａｘの範囲内で演算する。例えば、制御部１３は、次式（２）のように演算する。

（数２）
Ｌ＝Ｌｎｏｗ＋ΔＬ （ただし、Ｌ≦ＬＭａｘとする） （２）

つまり、現在の開度Ｌｎｏｗに開度操作量ΔＬを加算することで開度指示値Ｌを求める。なお、ΔＬは正の場合もあり、負の場合もある。

（ステップＳ７８）
制御部１３は、バイパス流量調整弁４３の開度指示値Ｌを設定する。

（ステップＳ７９）
制御部１３は、圧縮機容量の周波数指示値Ｆを設定し、処理を終了する。

なお、開度指示値Ｌを設定後、周波数指示値Ｆが設定されるものとする。

なお、ステップＳ７１〜ステップＳ７３の処理は、圧縮機容量周波数指示値演算処理に対応する。また、ステップＳ７４〜ステップＳ７７の処理は、バイパス流量調整弁開度指示値演算処理に対応する。また、ステップＳ７８及びステップＳ７９の処理は、指示値設定処理に対応する。

以上の説明から、全熱回収運転のように、室外熱交換器３５での熱交換量であるＡＫ値、すなわち、熱コンダクタンスを低下させたい場合、バイパス流量調整弁４３を開ければよい。それは、室外熱交換器３５は、冷媒の流れる向きと、熱媒体の流れる向きとが重力方向９５に沿って対向する位置に形成されているからである。この構成のため、液ヘッドの影響が大きくなるので、バイパス流量調整弁４３の必要最大Ｃｖ値が減少する。

また、バイパス流量調整弁４３の必要最大Ｃｖ値が減少するため、バイパス流量調整弁４３の容量は小さいもので十分となる。よって、バイパス流量調整弁４３そのものを従来のものよりも小型化が可能となるため、低コスト化が実現できる。

また、バイパス流量調整弁４３が従来のものと同一のＣｖ値であれば、室外熱交換器３５内を流通する冷媒が対向するように流通する構成であるため、室外熱交換器３５のＡＫ値、すなわち、熱コンダクタンスの下限側の制御範囲が拡大する。よって、圧縮機の低容量運転時又は冷暖房同時運転時での全熱回収運転の場合、冷凍サイクルの制御性は向上し、冷凍サイクルが安定化する。したがって、空気調和装置が提供できる快適性及び省エネ性は向上する。

また、バイパス流量調整弁４３が室外熱交換器３５の冷媒入口側よりも上側に設置されているため、液ヘッドが大きくなる。よって、室外熱交換器３５、すなわち、熱源機側熱交換器のＡＫ値の制御可能範囲が拡大し、制御性が向上する。

また、圧縮機運転容量に応じて、バイパス流量調整弁４３の上限開度が設定されるため、ＡＫ値がゼロとなる制御域を縮小することができる。よって、過度にバイパス流量調整弁４３を開きすぎることで生じる制御性悪化を防止することができる。したがって、冷凍サイクルが安定化するため、空気調和装置が提供できる快適性及び省エネ性は向上する。

また、圧縮機３１の運転容量の変化よりも前にバイパス流量調整弁４３の開度を制御するため、圧縮機３１の運転周波数が低下した場合であっても、室外熱交換器３５内の液冷媒詰まりが起因の熱交換器容量の低下に伴う高圧過昇又は吐出温度上昇を防止することができる。したがって、冷凍サイクルが安定化するため、空気調和装置が提供する快適性及び省エネ性は向上する。

また、室外熱交換器３５内の冷媒の流路と熱媒体の流路とが対向する構成であるため、空冷式熱交換器であっても、上記で説明したものと同様の効果を奏する。

以上、本実施の形態１においては、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３１と、冷媒と、流入した熱媒体との間で、熱交換する室外熱交換器３５と、冷媒と、周囲の利用媒体との間で、熱交換する室内熱交換器５３と、室外熱交換器３５に流入する冷媒をバイパスするバイパス配管４１と、バイパス配管４１に設けられ、室外熱交換器３５に流入する冷媒の流量を調整するバイパス流量調整弁４３とを備え、室外熱交換器３５は、冷媒を流通させる第１流路１１１と、熱媒体を流通させる第２流路１１２とが形成され、第１流路１１１は、冷媒を下から上に沿って流通させる空気調和装置が構成される。

上記の構成で、空気調和装置は、バイパス流量調整弁４３と、冷媒と熱媒体とのそれぞれが流通する室外熱交換器３５の液ヘッドとを利用することで、室外熱交換器３５の熱コンダクタンスを必要な分だけ低下させることができる。よって、空気調和装置は、室内の快適性及び省エネ性を向上させることができるという効果を有する。

また、ＡＫ値の低下量が増加するため、ＡＫ値の下限値が低下する。よって、室外熱交換器３５の熱交換量の制御範囲が拡大する。一般的に、低外気であって、低容量の冷房運転時、必要なＡＫ値は小さいため、外風の影響で冷凍サイクルがハンチングし、不安定化しやすいが、ＡＫ値の制御下限値が拡大されるため、冷凍サイクルは安定化する。

したがって、本実施の形態１の空気調和装置は、室内の快適性及び省エネ性を向上させることできる。

また、本実施の形態１においては、室外熱交換器３５は、第１流路１１１と、第２流路１１２とが対向して形成された空気調和装置が構成される。

したがって、例えば、暖房運転時、室外熱交換器３５内と、室外熱交換器３５の孔３７ａに接続された入口側の冷媒配管との液ヘッドの差分だけ圧損は改善される。よって、低圧損化で省エネとなる。また、室外熱交換器３５において、冷房又は暖房で、冷房と、熱媒体とが対向流化されるため、熱交換効率が高くなり、省エネとなる。

また、本実施の形態１においては、室外熱交換器３５に冷媒が流入する孔３７ａが形成され、バイパス流量調整弁４３は、孔３７ａに対して上側に設けられた空気調和装置が構成される。

よって、液ヘッドが大きくなり、室外熱交換器３５のＡＫ値の制御可能範囲が拡大し、制御性を向上させることができる。

また、本実施の形態１においては、圧縮機３１の運転容量を増加させるにつれ、バイパス流量調整弁４３のＣｖ値の上限値を上げる空気調和装置が構成される。

したがって、予め、完全バイパスされた場合のＣｖ値が把握されるため、室外熱交換器３５のＡＫ値の制御性を向上させることができる。

また、本実施の形態１においては、制御部１３は、冷暖房同時運転の実行中であって、バイパス流量調整弁４３の開度を設定し、圧縮機３１の運転容量を設定する空気調和装置が構成される。

したがって、圧縮機３１よりも事前にバイパス流量調整弁４３が制御されるため、室外熱交換器３５の液詰まりが起因する熱交換量の低下を防止することが可能となり、冷凍サイクルを安定化させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１との相違点は、圧縮機３１と、複数の室内機１２との間に、複数の逆止弁７１ａ〜７１ｄで形成されたブリッジ回路をさらに備え、室外熱交換器３５がブリッジ回路の中間点に設けられることで、冷房時と暖房時とで冷媒の流通方向を同一にさせる点である。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１５は、本発明の実施の形態２における空気調和装置の冷媒回路２の一例を示す図である。図１６は、本発明の実施の形態２における室外熱交換器３５の概略構成の一例を示す図である。

図１５に示すように、冷媒回路２は、圧縮機３１と、複数の室内機１２との間に、複数の逆止弁７１ａ〜７１ｄで形成されたブリッジ回路を備えている。室外熱交換器３５は、ブリッジ回路の中間点に設けられている。そして、逆止弁７１ａ〜７１ｄは、暖房運転又は冷房運転の比率の低い暖房主体運転の場合に、第１流路１１１を流通する冷媒の流通方向を同一にさせる。つまり、室内熱交換器５３の何れかが凝縮器として機能している場合に、図１６に示すように、室外熱交換器３５に流入する二相冷媒を下から上に流す。

この構成で、暖房運転時は、室外熱交換器３５にて、流入する二相冷媒のうち、冷媒の蒸発に寄与する液冷媒を下側に保持することができる。よって、蒸発潜熱を有効に利用することができるため、伝熱性能が向上し、省エネ性は向上する。

また、第１分岐部１０１から孔３７ａでの液ヘッドが起因の圧力差ΔＰｗ１と、孔３７ａから孔３７ｂの液ヘッドが起因の圧力差ΔＰｗ２とは、蒸発器入口冷媒密度ρ１＞蒸発器内平均冷媒密度ρ２の関係から、次式（３）の関係が成り立つ。

（数３）
ΔＰｗ１＞ΔＰｗ２ （３）

よって、液ヘッドの差分だけ室外熱交換器３５の圧力損失が低減するため、省エネとなる。

また、室外熱交換器３５において、冷房又は暖房の何れの場合であっても、冷媒と熱交換対象の流体とが対向流化されるため、ローレンツサイクル化が起因で温度差が小さくなり、熱交換効率が高く、省エネとなる。

以上の説明で、本実施の形態２においては、圧縮機３１と、複数の室内熱交換器５３との間に、複数の逆止弁７１で形成されたブリッジ回路をさらに備え、室外熱交換器３５は、ブリッジ回路の中間点に設けられ、ブリッジ回路は、複数の室内熱交換器５３のうちのいずれかが凝縮器として機能している場合、第１流路１１１を流通する冷媒の流通方向を下から上に沿った向きにさせる空気調和装置が構成される。

上記の構成で、暖房運転時は、室外熱交換器３５にて、流入する二相冷媒のうち、冷媒の蒸発に寄与する液冷媒を下側に保持することができる。よって、蒸発潜熱を有効に利用することができるため、伝熱性能が向上し、省エネ性は向上する。

実施の形態３．
実施の形態１、２との相違点は、室外熱交換器３６内に形成された冷媒の流路及び冷却水の流路の高さが増すにつれ、室外熱交換器３６の流路断面積が拡大して形成された点である。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１、２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１７は、本発明の実施の形態３における室外熱交換器３６の概略構成の一例を示す図である。図１８は、本発明の実施の形態３における圧縮機運転容量を固定値とした場合のバイパス流量調整弁４３のＣｖ値とＡＫ値との相関関係の一例を示す図である。

図１７に示すように、第１流路１２１及び第２流路１２２の高さが増すにつれ、室外熱交換器３６の流路断面積は拡大して形成されている。

この構成で、バイパス流量調整弁４３の開度を開くことでバイパス流量を増加させた場合、室外熱交換器３６の第１流路１２１内の液相比率は増加する。そして、室外熱交換器３６が凝縮器の場合、つまり、暖房運転が実施されている場合、室外熱交換器３６には、図１７に示すように、孔３８ｂから孔３８ａへ向かって、冷媒の流れの下流側から液相部が形成されていく。つまり、室外熱交換器３６の第１流路１２１の上側から下側へ向かって液相部が形成されていく。

よって、上記で説明した構成では、暖房運転が実施されている場合、室外熱交換器３５の第１流路１２１の上流側の断面積が小さいほど、室外熱交換器３６の液相比率増加に伴う液ヘッドの増加率が高くなる。

したがって、液相比率が高いほど、液ヘッドが高くなるような室外熱交換器３６の流路構成としたことで、バイパス流量調整弁４３の必要Ｃｖ値は小さくなるため、バイパス流量調整弁４３を小型化でき、省スペース、低コスト化が図れる。

室外熱交換器３６の流路方向の断面積の変化率を調整したことで、バイパス流量調整弁４３の開度変更量であるＣｖ値と、ＡＫ値との関係が、比例関係となった。よって、図１８に示すように、ＡＫ値に対応するバイパス流量調整弁４３のＣｖ値の変更量が比例式で算出できるため、制御ゲインが一定となり、制御設計を容易とすることができる。

なお、上記の説明では、暖房運転が実施された場合に、室外熱交換器３６の液相比率増加に伴う液ヘッドの増加率を高くすることで、バイパス流量調整弁４３の開度変更量であるＣｖ値と、ＡＫ値との関係が、比例関係となった一例について説明したが、特にこれに限定しない。例えば、冷房運転が実施された場合に、同様の効果を得るようにするため、第１流路１２１及び第２流路１２２の高さが増すにつれ、室外熱交換器３６の流路断面積は縮小して形成されている構成としてもよい。

また、室外熱交換器３６の流路断面積を可変にできる構成とし、冷房運転時又は暖房運転時において、それぞれ該当する流路断面積となる構成にしてもよい。その場合には、例えば、第１流路１２１内部において、複数のゲートを設けておき、適宜それを開閉することで、流路断面積を可変にする構成としてもよい。なお、上記で説明した流路断面積の構成は一例を示し、特に限定しない。

以上の説明で、本実施の形態３においては、室外熱交換器３５は、第１流路１２１及び第２流路１２２の高さが増すにつれ、流路断面積は拡大して形成された空気調和装置が構成される。

上記の構成で、液相比率が高いほど、液ヘッドが高くなるような室外熱交換器３６の流路構成としたので、バイパス流量調整弁４３の必要Ｃｖ値は小さくなるため、バイパス流量調整弁４３を小型化でき、省スペース、低コスト化が図れる。

なお、本実施の形態１〜３は、単独で実施されてもよく、組み合わせて実施されてもよい。いずれの場合においても、上記で説明した有利な効果を奏することとなる。

１、２ 冷媒回路、１１ 室外機、１２、１２−１〜１２−Ｎ 室内機、１３ 制御部、２１ 第１の接続配管、２３ 第２の接続配管、２５ 第３の接続配管、２７ 冷却水配管、３１ 圧縮機、３３ 四方弁、３５、３６ 室外熱交換器、３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ 孔、４１ バイパス配管、４３ バイパス流量調整弁、５１ 三方切替弁、５３ 室内熱交換器、５５ 第１の膨張弁、６１ 第２の膨張弁、７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ 逆止弁、９１、９１ａ、９１ｂ 冷却水進行方向、９３、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ 冷媒進行方向、９５ 重力方向、１０１ 第１分岐部、１０２ 第２分岐部、１１１、１２１ 第１流路、１１２、１２２ 第２流路。

本発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒と、流入した熱媒体との間で、熱交換する熱源機側熱交換器と、前記冷媒と、周囲の利用媒体との間で、熱交換する利用側熱交換器と、前記熱源機側熱交換器に流入する前記冷媒をバイパスするバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記熱源機側熱交換器に流入する前記冷媒の流量を調整するバイパス流量調整弁とを備え、前記熱源機側熱交換器は、前記冷媒を流通させる第１流路と、前記熱媒体を流通させる第２流路とが形成されるとともに、前記冷媒が流入する冷媒流入孔が形成され、前記第１流路は、前記冷媒を下から上に沿って流通させ、前記バイパス流量調整弁は、前記冷媒流入孔に対して上側に設けられたものである。

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記冷媒と、流入した熱媒体との間で、熱交換する熱源機側熱交換器と、
   前記冷媒と、周囲の利用媒体との間で、熱交換する利用側熱交換器と、
   前記熱源機側熱交換器に流入する前記冷媒をバイパスするバイパス配管と、
   前記バイパス配管に設けられ、前記熱源機側熱交換器に流入する前記冷媒の流量を調整するバイパス流量調整弁と
   を備え、
   前記熱源機側熱交換器は、
   前記冷媒を流通させる第１流路と、前記熱媒体を流通させる第２流路とが形成され、
   前記第１流路は、
   前記冷媒を下から上に沿って流通させる
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記熱源機側熱交換器は、
   前記第１流路と、前記第２流路とが対向して形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記熱源機側熱交換器に前記冷媒が流入する冷媒流入孔が形成され、
   前記バイパス流量調整弁は、前記冷媒流入孔に対して上側に設けられた
   ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記バイパス流量調整弁の開度を制御する制御部をさらに備え、
   前記バイパス流量調整弁は、該バイパス流量調整弁のＣｖ値を、前記開度が制御されることで、調整するものであって、
   前記制御部は、
   前記圧縮機の運転容量を増加させるにつれ、前記バイパス流量調整弁のＣｖ値の上限値を上げる
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記利用側熱交換器を複数設けることで複数の利用側熱交換器を備え、
   前記制御部は、
   前記複数の利用側熱交換器のうちの一部を冷房運転側に切り替え、前記複数の利用側熱交換器のうちの一部を暖房運転側に切り替えることで冷房運転と暖房運転とが同時に実行される冷暖房同時運転を行わせる
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記制御部は、
   前記冷暖房同時運転の実行中であって、前記バイパス流量調整弁の開度を設定し、前記圧縮機の運転容量を設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
7. 前記圧縮機と、前記複数の利用側熱交換器との間に、複数の逆止弁で形成されたブリッジ回路をさらに備え、
   前記熱源機側熱交換器は、前記ブリッジ回路の中間点に設けられ、
   前記ブリッジ回路は、
   前記複数の利用側熱交換器のうちのいずれかが凝縮器として機能している場合、前記第１流路を流通する前記冷媒の流通方向を下から上に沿った向きにさせる
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記熱源機側熱交換器は、
   前記第１流路及び前記第２流路の高さが増すにつれ、流路断面積は拡大して形成された
   ことを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の空気調和装置。

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