JPWO2018185922A1

JPWO2018185922A1 - 空気調和機

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Publication number: JPWO2018185922A1
Application number: JP2019511029A
Authority: JP
Inventors: 健史森山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: WO2018185922A1; JP6719659B2

Abstract

空気調和機は、複数の負荷側熱交換器を備えた複数の負荷側ユニットと、複数の負荷側熱交換器と冷媒配管を介して接続される圧縮機および熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、複数の負荷側熱交換器に冷媒配管を介して接続される複数の膨張弁と、複数の負荷側熱交換器における液冷媒の温度を測定する複数の液温度センサと、複数の負荷側熱交換器におけるガス冷媒の温度を測定する複数のガス温度センサと、圧縮機に吸入されるガス冷媒の温度を測定する熱源側ガス温度センサと、複数の負荷側熱交換器毎に過熱度を算出して複数の膨張弁の開度を制御する制御部とを有し、制御部は、複数の負荷側熱交換器毎に過熱度を算出する際、対象となる負荷側熱交換器のガス温度センサおよび熱源側ガス温度センサのうち、いずれかの温度センサの測定値から対象となる負荷側熱交換器の液温度センサの測定値を減算して過熱度を算出するものである。

Description

本発明は、複数の負荷側ユニットを有する空気調和機に関する。

従来の空気調和機は、室外熱交換器、複数の室内熱交換器、複数の電子膨張弁および圧縮機が冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、コントローラとを有する構成である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された空気調和機では、圧縮機の吸入口および吐出口に吸入温度センサおよび吐出温度センサが設けられ、複数の室内熱交換器のそれぞれのガス配管に温度センサが設けられ、蒸発温度センサが室外熱交換器の液配管から分岐した蒸発温度生成回路に設けられている。このような構成において、コントローラは、これらの温度センサの測定値を用いて、過熱度が目標範囲に入るように複数の電子膨張弁の開度を制御している。

具体的には、コントローラは、吸入温度センサの測定値と蒸発温度センサの測定値との差である吸入過熱度を算出し、吸入過熱度が目標範囲に入るように、複数の電子膨張弁の開度を補正する。続いて、コントローラは、吐出温度センサの測定値が目標範囲に入るように、複数の電子膨張弁の開度を補正する。そして、コントローラは、複数の室内熱交換器毎に室内熱交換器の温度センサの測定値と蒸発温度センサの測定値との差である出口過熱度を算出し、算出した出口過熱度の最小値を基準値として、各室内熱交換器の出口過熱度と基準値との差が目標範囲に入るように、各電子膨張弁の開度を補正する。その後、コントローラは、吸入過熱度が目標範囲に入るように複数の電子膨張弁の開度を補正する処理に戻る。

特開２００５−１６９４６号公報

特許文献１に開示された空気調和機は、複数の室内熱交換器の出口過熱度のうち、最小値となる出口過熱度を共通の過熱度として、全ての室内熱交換器の過熱度が出口過熱度の最小値と一致するように一律に制御している。全ての室内熱交換器の過熱度を最小値の過熱度に一致させると、過熱度が相対的に不足する室内熱交換器が生じるおそれがある。過熱度は冷媒に占める気体の比率を示すものであるため、このような室内熱交換器では、過熱度の不足により冷媒出口での液冷媒の比率が増加し、ガス単相の場合よりも圧力損失が大きくなるおそれがある。圧力損失が大きくなると、空調性能が低下してしまうことになる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の負荷側熱交換器の一部の負荷側熱交換器の過熱度不足に起因する空調性能の低下を抑制した空気調和機を提供するものである。

本発明に係る空気調和機は、複数の負荷側熱交換器を備えた複数の負荷側ユニットと、前記複数の負荷側熱交換器と冷媒配管を介して接続される、圧縮機および熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、前記複数の負荷側熱交換器に前記冷媒配管を介して接続される複数の膨張弁と、前記複数の負荷側熱交換器に設けられ、液冷媒の温度を測定する複数の液温度センサと、前記複数の負荷側熱交換器に設けられ、ガス冷媒の温度を測定する複数のガス温度センサと、前記圧縮機に吸入されるガス冷媒の温度を測定する熱源側ガス温度センサと、前記複数の負荷側熱交換器毎に過熱度を算出して前記複数の膨張弁の開度を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の負荷側熱交換器毎に前記過熱度を算出する際、対象となる負荷側熱交換器の前記ガス温度センサおよび前記熱源側ガス温度センサのうち、いずれかの温度センサの測定値から該対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算して前記過熱度を算出するものである。

本発明では、ガス温度センサの測定値から熱源側ガス温度センサの測定値を減算した全体過熱度と、ガス温度センサの測定値から液温度センサの測定値を減算した個別過熱度とのうち、いずれかの過熱度が負荷側ユニット毎に個別に選択されるため、相対的に過熱度が不足する傾向のある負荷側熱交換器では、個別過熱度が選択されることで、過熱度の不足を低減でき、空調性能を改善できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の一構成例を示す冷媒回路図である。図１に示した制御部の一構成例を示すブロック図である。図１に示した空気調和機が行う冷凍サイクルにおいて、冷媒の圧力と比エンタルピとの関係を示すモリエル線図である。図１に示した負荷側熱交換器の一構成例を示す模式図である。４つの負荷側ユニットを有する空気調和機において、４つの負荷側熱交換器の冷媒の状態の例を示す模式図である。図４Ｂに示す４つの負荷側熱交換器から抜き出した１つの負荷側熱交換器の構成例を示す模式図である。図１に示した空気調和機の冷房運転時における、負荷側ユニットから熱源側ユニットまでの冷媒経路の冷媒の状態を示す模式図である。図１に示した空気調和機が行う過熱度制御の手順を示すフローチャートである。

実施の形態１．
本実施の形態１の空気調和機の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の一構成例を示す冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和機２０は、熱源側ユニット１と、負荷側ユニット３ａ、３ｂと、熱源側ユニット１および負荷側ユニット３ａの間に設けられた分岐ユニット２とを有する。熱源側ユニット１は、熱源側熱交換器６、圧縮機４、四方弁５、アキュムレータ１５および制御部１６を有する。分岐ユニット２は、膨張弁７ａを有する。負荷側ユニット３ａは、負荷側熱交換器９ａを有する。負荷側ユニット３ｂは、膨張弁８ｂおよび負荷側熱交換器９ｂを有する。分岐ユニット２は、負荷側ユニット３ａと熱源側ユニット１との間に流れる冷媒を中継する。図１は、空気調和機２０が冷房運転を行う場合の冷媒の流れを矢印で示す。

圧縮機４の冷媒吸入口は冷媒配管２５ａを介してアキュムレータ１５と接続されている。四方弁５は、冷媒配管２５ａを介してアキュムレータ１５と接続され、冷媒配管２５ｂを介して圧縮機４の冷媒吐出口と接続されている。また、四方弁５は、冷媒配管２５ｃを介して熱源側熱交換器６と接続され、冷媒配管２５ｅを介して冷媒配管２７と接続されている。熱源側熱交換器６は、冷媒配管２５ｄを介して冷媒配管２６と接続されている。

冷媒配管２６は冷媒配管２６ａおよび冷媒配管２６ｂに分岐している。冷媒配管２６ｂは負荷側ユニット３ｂの膨張弁８ｂと接続されている。負荷側ユニット３ｂにおいては、膨張弁８ｂは冷媒配管２６ｂを介して負荷側熱交換器９ｂと接続されている。一方、冷媒配管２６ａは膨張弁７ａを介して負荷側ユニット３ａの負荷側熱交換器９ａと接続されている。負荷側熱交換器９ｂには冷媒配管２７ｂが接続され、負荷側熱交換器９ａには冷媒配管２７ａが接続されている。冷媒配管２７ａおよび冷媒配管２７ｂは冷媒配管２７に合流している。

負荷側熱交換器９ａには、ガス冷媒の温度を測定するガス温度センサ１１ａと、液冷媒の温度を測定する液温度センサ１０ａとが設けられている。負荷側熱交換器９ｂにも、負荷側熱交換器９ａと同様に、ガス温度センサ１１ｂおよび液温度センサ１０ｂが設けられている。分岐ユニット２における冷媒配管２７ａには、ガス冷媒の温度を測定する中継ガス温度センサ１２ａが設けられている。アキュムレータ１５と四方弁５との間の冷媒配管２５ａには、圧縮機４に吸入されるガス冷媒の温度を測定する熱源側ガス温度センサ１３と、ガス冷媒の圧力を測定する熱源側圧力センサ１４とが設けられている。

制御部１６は、ガス温度センサ１１ａ、１１ｂ、液温度センサ１０ａ、１０ｂ、中継ガス温度センサ１２ａ、熱源側ガス温度センサ１３および熱源側圧力センサ１４と信号線を介して接続されている。制御部１６は、圧縮機４、四方弁５および膨張弁７ａ、８ｂと信号線を介して接続されている。

ガス温度センサ１１ａは、測定値として、負荷側熱交換器ガス温度Ｔ１１ａを制御部１６に出力する。ガス温度センサ１１ｂは、測定値として、負荷側熱交換器ガス温度Ｔ１１ｂを制御部１６に出力する。液温度センサ１０ａは、測定値として、負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａを制御部１６に出力する。液温度センサ１０ｂは、測定値として、負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ｂを制御部１６に出力する。中継ガス温度センサ１２ａは、測定値として、中継ガス温度Ｔ１２を制御部１６に出力する。熱源側ガス温度センサ１３は、測定値として、熱源側ガス温度ＣＴ１３を制御部１６に出力する。熱源側圧力センサ１４は、測定値として、熱源側ガス圧力ＣＰ１４を制御部１６に出力する。

圧縮機４は吸入口から吸い込む冷媒を圧縮して四方弁５に吐出する。四方弁５は、制御部１６からの指示にしたがって、冷媒の流路を切り換える。アキュムレータ１５は、負荷側熱交換器９ａ、９ｂおよび熱源側熱交換器６から冷媒配管２５ａを介して流入する冷媒から液冷媒を回収する。膨張弁７ａ、８ｂは、例えば、電子膨張弁である。膨張弁７ａ、８ｂは、制御部１６からの指示にしたがって開度を変更する。

図２は、図１に示した制御部の一構成例を示すブロック図である。制御部１６は、例えば、マイクロコンピュータである。図２に示すように、制御部１６は、プログラムを記憶するメモリ１６１と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１６２とを有する。メモリ１６１は、プログラムの他に、過熱度の目標値および公差ΔＴの値を記憶している。公差ΔＴは、負荷側熱交換器９ａ、９ｂにおいて、結露が生じない温度範囲である。公差ΔＴは、予め決められていてもよく、負荷側ユニット３ａ、３ｂに設けられた図に示さない温度センサおよび湿度センサの測定値に基づいて制御部１６が変更してもよい。制御部１６は、冷房運転および暖房運転の運転状態にしたがって、四方弁５の流路切り換えと圧縮機４の運転周波数とを制御する。また、制御部１６は、上記の各種センサから取得した測定値を用いて、負荷側ユニット３ａ、３ｂ毎に冷媒の過熱度を算出し、算出した過熱度にしたがって膨張弁７ａ、８ｂの開度を制御する。

なお、本実施の形態１では、図１に示すように、空気調和機２０が四方弁５を有する場合で説明するが、四方弁５が設けられておらず、主に冷房運転を行う空気調和機であってもよい。また、図１は、分岐ユニット２に接続される負荷側ユニット３ａが１台の場合を示しているが、分岐ユニット２に接続される負荷側ユニット３ａの数は１台に限らない。例えば、図１では、冷媒配管２６から分岐した配管に膨張弁７ｂが設けられ、冷媒配管２７から分岐した配管に中継ガス温度センサ１２ｂが設けられている。この構成は、新たに負荷側ユニットを追加して分岐ユニット２に接続できることを示している。本実施の形態１では、膨張弁７ｂが全閉状態である。また、中継ガス温度センサ１２ｂが設けられた配管には、全閉状態のバルブが設置されているが、そのバルブを図に示すことを省略している。

また、図１では、冷媒配管２６ｂと冷媒配管２７ｂとの間に接続される負荷側ユニット３ｂが１台の場合を示しているが、負荷側ユニット３ｂの数は１台に限らない。つまり、分岐ユニット２を経由せずに、冷媒配管２６と冷媒配管２７とに接続される負荷側ユニット３ｂが複数設けられていてもよい。さらに、冷媒配管２６ａおよび冷媒配管２６ｂの長さの関係は、冷媒配管２６ａ＞冷媒配管２６ｂであってもよく、冷媒配管２６ａ＜冷媒配管２６ｂであってもよい。冷媒配管２７ａおよび冷媒配管２７ｂの長さの関係も、冷媒配管２７ａ＞冷媒配管２７ｂであってもよく、冷媒配管２７ａ＜冷媒配管２７ｂであってもよい。

次に、本実施の形態１の空気調和機２０における冷媒の流れを、図１を参照して説明する。図１に示した冷媒回路において、空気調和機２０が冷房運転を開始すると、圧縮機４からガス冷媒が吐出され、四方弁５を経由して熱源側熱交換器６に流れる。ガス冷媒は、熱源側熱交換器６で放熱することで液冷媒となって、負荷側ユニット３ａ、３ｂに向かって流れる。熱源側ユニット１から負荷側ユニット３ａに向かって流れる冷媒は、分岐ユニット２の膨張弁７ａを経由して負荷側ユニット３ａに流入する。

負荷側熱交換器９ａ、９ｂの入口では、冷媒は単相の液冷媒であることが望ましいが、液冷媒にガス冷媒が混合した気液二相冷媒となることがある。これは、膨張弁による減圧の他に、膨張弁から負荷側ユニットまでの冷媒配管による圧力損失が原因と考えられる。膨張弁から負荷側ユニットまでの冷媒配管が長いほど減圧が大きくなり、冷媒が気液二相化しやすくなるためである。例えば、図１に示した空気調和機２０において、負荷側ユニット３ａ、３ｂを比較する。負荷側ユニット３ｂは負荷側熱交換器９ｂおよび膨張弁８ｂを有する構成だが、負荷側ユニット３ａの膨張弁７ａは分岐ユニット２に設けられている。ここでは、負荷側熱交換器９ｂと膨張弁８ｂとを接続する冷媒配管２６ｂの長さが、負荷側熱交換器９ａと膨張弁７ａとを接続する冷媒配管２６ａの長さよりも長いものとする。この場合、負荷側熱交換器９ａは、負荷側熱交換器９ｂに比べて、冷媒が入口で気液二相になる傾向が高くなる。

また、負荷側熱交換器９ａ、９ｂにおいて冷媒が吸熱することで、負荷側熱交換器９ａ、９ｂの出口では、冷媒は単相のガス冷媒となることが望ましいが、液冷媒が混合した気液二相冷媒となることがある。これは、負荷側ユニットの構造、空調負荷、および負荷側熱交換器と熱源側ユニットとを接続する冷媒配管の長さなどが負荷側ユニット毎に異なることで、冷媒流量に違いが生じてしまうことが原因と考えられる。この場合、負荷側熱交換器での吸熱が不十分な場合、ガス化しきれなかった液冷媒が負荷側熱交換器の出口でガス冷媒に混合するからである。

負荷側熱交換器９ｂから流れ出た冷媒は熱源側ユニット１に向かって冷媒配管２７ｂ、２７を流れる。一方、負荷側ユニット３ａから流れ出た冷媒は、再度、分岐ユニット２を経由して熱源側ユニット１に向かって冷媒配管２７ａ、２７を流れる。これらの冷媒は、負荷側熱交換器９ａ、９ｂから冷媒配管２７ａ、２７ｂ、２７を経由して熱源側ユニット１に流れ込むまでの間に、制御部１６が行う過熱度制御によりガス単相となる。過熱度制御とは、制御部１６が、算出される過熱度が予め決められた範囲で目標値と一致するように、膨張弁の開度を制御することである。冷媒配管２５ｅに液冷媒が残っている場合、液冷媒はアキュムレータ１５に回収され、ガス単相となった冷媒が圧縮機４に吸い込まれる。圧縮機４の動作信頼性のためには、ガス単相の冷媒を圧縮機４に戻すことが望ましいからである。

負荷側熱交換器９ａ、９ｂから熱源側ユニット１に冷媒が戻るまでの経路において、できるだけ上流側で冷媒がガス単相となっている方が望ましい。それは、冷媒が液冷媒を含む場合よりもガス単相の方が、冷媒配管２７等を通る過程における圧力損失が少ないからである。そのため、過熱度制御の仕組みが重要となる。

次に、空気調和機２０が行う冷凍サイクルにおける、冷媒状態の変化および過熱度について説明する。図３は、図１に示した空気調和機が行う冷凍サイクルにおいて、冷媒の圧力と比エンタルピとの関係を示すモリエル線図である。図３の横軸は比エンタルピであり、縦軸は圧力である。

図３に示す飽和線１７の頂点Ｘを境に左半分が飽和液線１７ａ、右半分が飽和蒸気線１７ｂである。モリエル線図は、冷媒の圧力および温度によって冷媒状態が変化することを示す。図３において、工程Ｐ１は圧縮機４による昇圧工程を示し、工程Ｐ２は熱源側熱交換器６による放熱工程を示す。工程Ｐ３は膨張弁７ａ、８ｂによる減圧工程を示し、工程Ｐ４は負荷側熱交換器９ａ、９ｂによる吸熱工程を示す。空気調和機２０は工程Ｐ１〜工程Ｐ４の冷凍サイクルを繰り返す。過熱度は、図３における等温線１８が示す温度と等温線１９が示す温度との差に相当する。等温線１９が示す温度は等温線１８が示す温度よりも高温である。図３に示すように、工程Ｐ４の途中で、冷媒は気液二相からガス単相の状態に変化する。

次に、制御部１６が過熱度制御に用いる過熱度の算出方法について説明する。空気調和機２０における冷媒の流れの説明で述べたように、負荷側ユニットの入口で冷媒が気液二相になることがある。これは、膨張弁による減圧の他に、膨張弁から負荷側ユニットまでの冷媒配管による圧力損失が原因と考えられる。膨張弁から負荷側ユニットまでの冷媒配管が長いほど減圧が大きくなり、冷媒が気液二相化しやすくなる。図３を参照して説明したように、ガス側の過熱度は、負荷側熱交換器における吸熱工程の温度に対するガス側の温度の高さ（等温線１９と等温線１８との温度差）で示される。このことを考慮した上で、冷媒回路の構成の違いに適した過熱度の算出方法を説明する。

［個別過熱度ＳＨ１］
制御部１６は、負荷側熱交換器９ａ、９ｂ毎に、負荷側熱交換器ガス温度Ｔ１１ａ、Ｔ１１ｂおよび負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａ、Ｔ１０ｂを用いて過熱度を算出する。例えば、負荷側熱交換器９ａの過熱度は、（負荷側熱交換器ガス温度Ｔ１１ａ）−（負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａ）の式で算出される。以下では、この過熱度を個別過熱度ＳＨ１と称する。例えば、冷媒配管２７ａ、２７ｂ、２７および冷媒配管２５ｅが短い場合、冷媒配管２７ａ、２７ｂ、２７および冷媒配管２５ｅにおける圧力損失の過熱度に対する影響は小さいと考えられる。この場合に個別過熱度ＳＨ１は有効である。

［分岐過熱度ＳＨ２］
図１に示した空気調和機２０では、負荷側ユニット３ａは分岐ユニット２を介して熱源側ユニット１と接続される構成である。図１では、冷媒配管２７ａの長さは冷媒配管２７ｂの長さよりも短く示されているが、冷媒配管２７ａの方が冷媒配管２７ｂよりも長い場合もある。冷媒配管２６ａおよび冷媒配管２６ｂの長さについても、冷媒配管２７ａ、２７ｂと同様に、冷媒配管２６ａの方が冷媒配管２６ｂよりも長い場合もある。また、冷媒配管の長さの違いだけでなく、負荷側ユニット３ａは、膨張弁７ａが分岐ユニット２に設けられており、負荷側ユニット３ｂとは異なる構成である。そこで、負荷側ユニット３ａについては、負荷側ユニット３ｂとは異なる過熱度を用いて制御することが考えられる。制御部１６は、負荷側熱交換器９ａについて、中継ガス温度Ｔ１２および負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａを用いて過熱度を算出する。具体的には、過熱度は、（中継ガス温度Ｔ１２）−（負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａ）の式で算出される。以下では、この過熱度を分岐過熱度ＳＨ２と称する。

［全体過熱度ＳＨ３］
制御部１６は、負荷側熱交換器９ａ、９ｂ毎に、熱源側ガス温度ＣＴ１３および負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａ、Ｔ１０ｂを用いて過熱度を算出する。例えば、負荷側熱交換器９ａの過熱度は、（熱源側ガス温度ＣＴ１３）−（負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａ）の式で算出される。以下では、この過熱度を全体過熱度ＳＨ３と称する。冷媒配管２７ａ、２７ｂ、２７および冷媒配管２５ｅの長さが、これらの冷媒配管における圧力損失の過熱度に対する影響が無視できないほど長い場合に、全体過熱度ＳＨ３は有効である。

全体過熱度ＳＨ３の算出において、負荷側熱交換器液温度Ｔ１０ａ、Ｔ１０ｂの代わりに、熱源側ガス圧力ＣＰ１４の飽和温度を用いる場合が考えられる。具体的には、負荷側熱交換器９ａ、９ｂの過熱度は、（熱源側ガス温度ＣＴ１３）−（熱源側ガス圧力ＣＰ１４の冷媒ガス飽和温度）の式で算出される。この過熱度を、全体過熱度ＳＨ３ｖとする。冷媒配管２７ａおよび冷媒配管２７ｂの長さの差が小さく、かつ負荷側熱交換器９ａ、９ｂから熱源側ユニット１までの冷媒配管２７ａ、２７ｂ、２７および冷媒配管２５ｅの長さが長い場合などに、全体過熱度ＳＨ３ｖを過熱度制御に用いることが考えられる。負荷側ユニット３ａ、３ｂから熱源側ユニット１に冷媒が戻る間に生じる圧力損失が大きくなるため、全体過熱度ＳＨ３ｖを用いた方が全体過熱度ＳＨ３よりも、負荷側熱交換器９ａ、９ｂの過熱度制御をより正確に行うことができる。以下に、上述した過熱度をまとめた表を示す。

冷媒の流路において、より上流側での過熱度のつけやすさは、個別過熱度ＳＨ１＞分岐過熱度ＳＨ２＞全体過熱度ＳＨ３≒全体過熱度ＳＨ３ｖの順である。この順で、膨張弁の開度も絞り気味となる。つまり、個別過熱度ＳＨ１が冷媒の流路のより上流側で過熱度を最もつけやすく、膨張弁の開度が最も絞り気味となる。

制御部１６は、冷媒の温度および圧力について、図１に示した各種センサから取得した測定値を用いて、個別過熱度ＳＨ１、分岐過熱度ＳＨ２、全体過熱度ＳＨ３および全体過熱度ＳＨ３ｖの４種類の過熱度を算出する。そして、制御部１６は、算出される４種類の過熱度のうち、負荷側ユニット３ａ、３ｂ毎に過熱度を選択し、選択した過熱度が目標値と一定範囲で一致するように膨張弁７ａ、８ｂの開度を調節する。制御部１６は、図３に示した等温線１８と等温線１９との温度差を付けたガス単相の冷媒を圧縮機４に戻す。この一連の制御において、上記４種類の過熱度のうち、いずれの過熱度を制御部１６が用いるかが重要な鍵となる。

以下では、制御部１６が過熱度の制御に全体過熱度を用いる際、全体過熱度ＳＨ３を用いる場合で説明するが、全体過熱度ＳＨ３の代わりに全体過熱度ＳＨ３ｖを用いてもよい。全体過熱度ＳＨ３を用いる場合、熱源側圧力センサ１４が空気調和機２０に設けられていなくてもよい。

ここで、負荷側熱交換器９ａ、９ｂにおいて、過熱度に関係する冷媒状態に注目する。図４Ａは、図１に示した負荷側熱交換器の一構成例を示す模式図である。図４Ａは、空気調和機２０の運転状態が冷房運転の場合において、負荷側熱交換器９ａ、９ｂのうち、負荷側熱交換器９ａの構成を模式的に示す。図４Ａは、負荷側熱交換器９ａにおいて、液冷媒９１およびガス冷媒９２の比率の理想的な状態を表している。図４Ａに示すように、冷媒が冷媒入口９３から負荷側熱交換器９ａに液単相で流入し、冷媒出口９４に到達するまでにガス単相の状態になるのが理想である。

図４Ｂは、４つの負荷側ユニットを有する空気調和機において、４つの負荷側熱交換器の冷媒の状態の例を示す模式図である。図４Ｂでは、負荷側熱交換器９ａ〜９ｄのそれぞれにおける、液冷媒およびガス冷媒の比率をわかりやすく示すために、負荷側熱交換器９ａ〜９ｄを並列に並べて表示している。図４Ｃは、図４Ｂに示す４つの負荷側熱交換器から抜き出した１つの負荷側熱交換器の構成例を示す模式図である。

図４Ｂに示す負荷側熱交換器９ａ〜９ｄのうち、負荷側熱交換器９ａに注目してみる。図４Ｃに示すように、負荷側熱交換器９ａの冷媒入口９３で冷媒は気液二相状態である。図４Ｃから、負荷側熱交換器９ａにおいて、冷媒全体のうち、液冷媒９１の占める比率が破線で示す理想比率よりも少ないことがわかる。図４Ｂに示す負荷側熱交換器９ａ〜９ｄのいずれも、冷媒状態が図４Ａに示したような理想的な状態にはなっていない。図４Ｂを参照すると、負荷側熱交換器９ｂ、９ｃは液冷媒とガス冷媒の比率が似ているが、負荷側熱交換器９ａ、９ｂ、９ｄ間では、液冷媒とガス冷媒の比率が互いに異なっている。

複数の負荷側熱交換器９ａ〜９ｄに対して共通の過熱度を用いて一律に制御し、これらの負荷側熱交換器の全てにおいて冷媒を理想状態にすることは困難であることが、図４Ａ〜図４Ｃから予測される。複数の膨張弁に対して、制御部１６が、個別過熱度ＳＨ１、分岐過熱度ＳＨ２および全体過熱度ＳＨ３のうち、いずれか１つの過熱度を共通の値として目標値に近づけるように、各膨張弁の開度を調節すると、複数の負荷側熱交換器９ａ〜９ｄの冷媒状態が互いに乖離してしまう。

図４Ｂに示す負荷側熱交換器９ａ〜９ｄの冷媒状態の違いは、負荷側ユニットの構造、空調負荷、および負荷側熱交換器と熱源側ユニットとを接続する冷媒配管の長さなどが負荷側ユニット毎に異なることに起因する。熱源側ユニット１と並列に接続された複数の負荷側熱交換器９ａ〜９ｄの間で相対的に過熱度差が生じると、過熱度が大きい負荷側ユニットでは他の負荷側ユニットと比べると、図３に示したように、同じ冷媒圧力でも温度差が生じる。この場合、過熱度の大きい負荷側熱交換器に結露が生じるなどの問題が起こり得る。

上記の問題を解消する方法を検討するために、過熱度に関して特性の異なる負荷側ユニットに対して、３種類の過熱度を制御に用いた場合について、図５を参照して説明する。

図５は、図１に示した空気調和機の冷房運転時における、負荷側ユニットから熱源側ユニットまでの冷媒経路の冷媒の状態を示す模式図である。ここでは、複数の負荷側ユニットとして、過熱度が過大になる傾向がある負荷側ユニットＵ１と、その傾向がない負荷側ユニットＵ２との２種類の負荷側ユニットが混在する場合を考える。これら２種類の負荷側ユニットＵ１、Ｕ２が、図１に示した空気調和機２０において、分岐ユニット２を介して並列に熱源側ユニット１と接続されているものとする。

図５では、各負荷側ユニットから熱源側ユニットまでの経路における位置として、負荷側熱交換器の冷媒入口を位置ＰＳ１、負荷側熱交換器の冷媒出口を位置ＰＳ２、分岐ユニット２の冷媒配管２７ａを位置ＰＳ３、熱源側ユニット１の冷媒配管２５ａを位置ＰＳ４としている。図５は、各負荷側ユニットから熱源側ユニットまでの経路における冷媒状態として、液冷媒とガス冷媒の比率を表している。

そして、各負荷側ユニットに対応して設けられた膨張弁の開度を調節することで、上述した３種類の過熱度のそれぞれを目標値に近づける制御を制御状態ＳＴ１〜ＳＴ３とする。具体的には、個別過熱度ＳＨ１を用いた過熱度制御を制御状態ＳＴ１とし、分岐過熱度ＳＨ２を用いた過熱度制御を制御状態ＳＴ２とし、全体過熱度ＳＨ３を用いた過熱度制御を制御状態ＳＴ３とする。図５では、負荷側ユニット毎に制御状態ＳＴ１〜ＳＴ３のうち、いずれの制御を適用しているかを、負荷側ユニットと制御状態との組み合わせで表示している。例えば、負荷側ユニットＵ１と制御状態ＳＴ１との組み合わせを、図５では、ＳＴ−Ｕ１と示す。

図５を参照して、制御状態ＳＴ１について、制御状態ＳＴ１−Ｕ１および制御状態ＳＴ１−Ｕ２のそれぞれの冷媒状態を見比べてみる。負荷側ユニットＵ２の負荷側熱交換器の冷媒状態は理想状態に近い。一方、負荷側ユニットＵ１の負荷側熱交換器の冷媒状態では、負荷側熱交換器に結露が生じるリスクがある。

制御状態ＳＴ２について、制御状態ＳＴ２−Ｕ１および制御状態ＳＴ２−Ｕ２のそれぞれの冷媒状態を見比べてみる。負荷側ユニットＵ１の負荷側熱交換器の冷媒状態は理想状態に近い。一方、負荷側ユニットＵ２における冷媒状態は、負荷側熱交換器の冷媒下流側の冷媒配管に液冷媒９１が残っている。そのため、制御状態ＳＴ２−Ｕ２では、冷媒が負荷側ユニットＵ２から熱源側ユニット１に戻る経路で圧力損失が生じやすい。

制御状態ＳＴ３について、制御状態ＳＴ３−Ｕ１および制御状態ＳＴ３−Ｕ２のそれぞれの冷媒状態を見比べてみる。負荷側ユニットＵ１における冷媒状態は、負荷側熱交換器の冷媒下流側の冷媒配管に液冷媒９１が残っている。また、負荷側ユニットＵ２における冷媒状態は、分岐ユニット２の冷媒下流側の冷媒配管にまで液冷媒９１が残っている。そのため、制御状態ＳＴ３−Ｕ１、ＳＴ３−Ｕ２のいずれも、冷媒が負荷側ユニットＵ１、Ｕ２から熱源側ユニット１に戻る経路で圧力損失が生じやすい。

制御状態ＳＴ１〜ＳＴ３の制御状態毎に、負荷側ユニットＵ１および負荷側ユニットＵ２のそれぞれの経路を見比べてみる。制御状態ＳＴ１では負荷側ユニットＵ１が理想状態と乖離し、制御状態ＳＴ２では負荷側ユニットＵ２が理想状態と乖離している。制御状態ＳＴ３では、負荷側ユニットＵ１、Ｕ２のいずれもが理想状態と乖離している。続いて、負荷側ユニット毎に制御状態ＳＴ１〜ＳＴ３を見比べてみる。例えば、負荷側ユニットＵ１において、制御状態ＳＴ１−Ｕ１〜ＳＴ３−Ｕ１を見比べてみる。過熱度が変われば、ＳＴ１−Ｕ１とＳＴ２−Ｕ１との間およびＳＴ２−Ｕ１とＳＴ３−Ｕ１との間で制御状態が遷移することがわかる。このことは、負荷側ユニットＵ２についても同様である。

図５に示すように、負荷側ユニット単体では冷媒が理想的な状態になるように制御状態を遷移させることができる。しかし、複数の負荷側ユニットについて、制御部１６は、制御状態ＳＴ１〜ＳＴ３のうち、いずれか１つを共通の制御状態にしようとすると、全ての負荷側ユニットで冷媒が理想状態に近づくように制御状態を遷移し続けるか、一部の負荷側ユニットにおける冷媒状態の理想化を断念せざるを得ない。以下に、この問題を解決する、本実施の形態１の過熱度制御を説明する。

図１に示した空気調和機２０が行う過熱度制御について説明する。図６は、図１に示した空気調和機が行う過熱度制御の手順を示すフローチャートである。図６に示すように、制御部１６は、過熱度制御の対象として負荷側ユニット３ａ、３ｂのうち、いずれかを選択する（ステップＳ１０１）。制御部１６は、負荷側ユニット３ａを制御対象として選択した場合、膨張弁７ａの開度を初期値に設定する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２の後、制御部１６は、全体過熱度ＳＨ３を算出し、算出した全体過熱度ＳＨ３が目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。全体過熱度ＳＨ３が目標値未満である場合、制御部１６は、膨張弁７ａの開度を補正する（ステップＳ１０４）。例えば、制御部１６は、膨張弁７ａの開度を絞る方向に制御する。ステップＳ１０３の判定の結果、全体過熱度ＳＨ３が目標値以上である場合、制御部１６は、分岐過熱度ＳＨ２を算出し、算出した分岐過熱度ＳＨ２が目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５の判定の結果、分岐過熱度ＳＨ２が目標値未満である場合、制御部１６は、ステップＳ１０４に進み、膨張弁７ａの開度を補正する。ステップＳ１０５の判定の結果、分岐過熱度ＳＨ２が目標値以上である場合、制御部１６は、個別過熱度ＳＨ１を算出し、算出した個別過熱度ＳＨ１が目標値と公差ΔＴの範囲で一致するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６の判定の結果、個別過熱度ＳＨ１が目標値と公差ΔＴの範囲で一致しない場合、制御部１６は、ステップＳ１０４に進み、膨張弁７ａの開度を補正する。ステップＳ１０６の判定の結果、個別過熱度ＳＨ１が目標値と公差ΔＴの範囲で一致する場合、制御部１６は、膨張弁７ａの開度を固定する（ステップＳ１０７）。

例えば、負荷側ユニット３ａと熱源側ユニット１とを接続する冷媒配管が長く、この冷媒配管の長さが過熱度に対して支配的である場合、制御部１６は、ステップＳ１０３の判定の後、ステップＳ１０４で膨張弁７ａの開度を補正した後、ステップＳ１０５、Ｓ１０６を経由してステップＳ１０７に進む。これは、図５に示した制御状態ＳＴ３で制御部１６が過熱度制御を行った場合に相当する。この場合、全体過熱度ＳＨ３によって膨張弁７ａの開度が最適な値に設定される。

また、負荷側ユニット３ａと分岐ユニット２との接続構成が過熱度に対して支配的である場合、制御部１６は、ステップＳ１０５の判定の後、ステップＳ１０４で膨張弁７ａの開度を補正した後、ステップＳ１０６を経由してステップＳ１０７に進む。これは、図５に示した制御状態ＳＴ２で制御部１６が過熱度制御を行った場合に相当する。この場合、分岐過熱度ＳＨ２によって膨張弁７ａの開度が最適な値に設定される。

さらに、負荷側ユニット３ａと熱源側ユニット１とを接続する冷媒配管が短いだけでなく、分岐ユニット２の過熱度に対する影響が小さい場合、制御部１６は、ステップＳ１０６の判定の後、ステップＳ１０４で膨張弁７ａの開度を補正した後、ステップＳ１０７に進む。これは、図５に示した制御状態ＳＴ１で制御部１６が過熱度制御を行った場合に相当する。この場合、個別過熱度ＳＨ１によって膨張弁７ａの開度が最適な値に設定される。

一方、図６に示したフローチャートのステップＳ１０１の判定において、制御部１６は、負荷側ユニット３ｂを制御対象として選択した場合、膨張弁８ｂの開度を初期値に設定する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０８の後、制御部１６は、全体過熱度ＳＨ３を算出し、算出した全体過熱度ＳＨ３が目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。全体過熱度ＳＨ３が目標値未満である場合、制御部１６は、膨張弁８ｂの開度を補正する（ステップＳ１１０）。例えば、制御部１６は、膨張弁８ｂの開度を絞る方向に制御する。ステップＳ１０９の判定の結果、全体過熱度ＳＨ３が目標値以上である場合、制御部１６は、個別過熱度ＳＨ１を算出し、算出した個別過熱度ＳＨ１が目標値と公差ΔＴの範囲で一致するか否かを判定する（ステップＳ１１１）。

ステップＳ１１１の判定の結果、個別過熱度ＳＨ１が目標値と公差ΔＴの範囲で一致しない場合、制御部１６は、ステップＳ１１０に進み、膨張弁８ｂの開度を補正する。ステップＳ１１１の判定の結果、個別過熱度ＳＨ１が目標値と公差ΔＴの範囲で一致する場合、制御部１６は、膨張弁８ｂの開度を固定する（ステップＳ１１２）。

例えば、負荷側ユニット３ｂと熱源側ユニット１とを接続する冷媒配管が長く、この冷媒配管の長さが過熱度に対して支配的である場合、制御部１６は、ステップＳ１０９の判定の後、ステップＳ１１０で膨張弁８ｂの開度を補正した後、ステップＳ１１１を経由してステップＳ１１２に進む。これは、図５に示した制御状態ＳＴ３で制御部１６が過熱度制御を行った場合に相当する。この場合、全体過熱度ＳＨ３によって膨張弁８ｂの開度が最適な値に設定される。

また、負荷側ユニット３ｂと熱源側ユニット１とを接続する冷媒配管が短く、負荷側ユニット３ｂおよび熱源側ユニット１の接続構成の過熱度に対する影響が小さい場合、制御部１６は、ステップＳ１１１の判定の後、ステップＳ１１０で膨張弁８ｂの開度を補正した後、ステップＳ１１２に進む。これは、図５に示した制御状態ＳＴ１で制御部１６が過熱度制御を行った場合に相当する。この場合、個別過熱度ＳＨ１によって膨張弁８ｂの開度が最適な値に設定される。

なお、負荷側ユニット３ａの過熱度制御について、制御部１６は、ステップＳ１０７を実行すると、一定時間経過後にステップＳ１０２に戻り、図６に示す手順を繰り返す。また、負荷側ユニット３ｂの過熱度制御についても、制御部１６は、ステップＳ１１１を実行すると、一定時間経過後にステップＳ１０９に戻り、図６に示す手順を繰り返す。

図６を参照して説明したように、制御部１６は、制御状態ＳＴ２、ＳＴ３では過熱度が目標値以上になるように制御するが、制御状態ＳＴ１では、過熱度が目標値と決められた範囲で一致するように制御している。その理由を説明する。個別過熱度ＳＨ１を用いる制御では、膨張弁７ａ、８ｂの開度が最も絞り気味になる。そのため、個別過熱度ＳＨ１が目標値から過大になると、負荷側熱交換器に結露が生じるリスクが高くなる。そのリスクを回避するためである。

また、図６を参照して説明したように、例えば、負荷側ユニット３ａについて、制御部１６は、ＳＴ３→ＳＴ２→ＳＴ１の順で制御状態を遷移させ、膨張弁７ａの開度を補正する度にＳＴ３→ＳＴ２→ＳＴ１の順で各制御状態の条件が満たされているかを再確認している。この確認動作を制御部１６が負荷側ユニット毎に独立して行うことで、全ての負荷側ユニット３ａ、３ｂについて結露が生じるリスクを抑制し、液冷媒による圧力損失の低減と、空調性能の改善とを図ることができる。また、制御状態ＳＴ３で過熱度が目標値に達する負荷側熱交換器では、制御部１６が膨張弁の開度を補正する回数が低減する。その結果、膨張弁の動作が抑制され、消費電力を低減することができる。

図６のステップＳ１０８〜Ｓ１１２に示すように、本実施の形態１の過熱度制御は、負荷側ユニット内に膨張弁８ｂが設けられた負荷側ユニット３ｂにも適用することができる。さらに、膨張弁７ａが分岐ユニット２に設けられ、負荷側ユニット内に膨張弁が設けられていない負荷側ユニット３ｂについて、分岐ユニット２の接続構成に対応した制御状態ＳＴ２が追加されることで、制御のきめ細かさが向上する。

なお、本実施の形態１では、膨張弁８ｂを備えた負荷側ユニット３ｂが１台の場合で説明したが、膨張弁８ｂを備えた負荷側ユニット３ｂが複数であってもよい。さらに、商用などで負荷側ユニット３ｂと熱源側ユニット１とを接続する冷媒配管が特別に長くなる場合であっても、本実施の形態１で説明した過熱度制御は、負荷側ユニット３ｂの膨張弁８ｂの調整に有効である。この場合、全体過熱度ＳＨ３または全体過熱度ＳＨ３ｖを、過熱度制御に用いることが考えられる。

本実施の形態１の空気調和機２０は、複数の負荷側ユニット３ａ、３ｂと、複数の負荷側熱交換器９ａ、９ｂと冷媒配管２６、２７を介して接続される熱源側ユニット１と、複数の膨張弁７ａ、８ｂと、複数の液温度センサ１０ａ、１０ｂと、複数のガス温度センサ１１ａ、１１ｂと、熱源側ガス温度センサ１３と、複数の負荷側熱交換器９ａ、９ｂ毎に過熱度を算出して複数の膨張弁７ａ、８ｂの開度を制御する制御部１６とを有し、制御部１６は、過熱度を算出する際、対象となる負荷側熱交換器９ａ、９ｂに対応して、ガス温度センサ１１ａ、１１ｂおよび熱源側ガス温度センサ１３のうち、いずれか１つの温度センサの測定値から液温度センサ１０ａ、１０ｂの測定値を減算して過熱度を算出するものである。

本実施の形態１では、制御部１６は、ガス温度センサ１１ａ、１１ｂの測定値から熱源側ガス温度センサ１３の測定値を減算した全体過熱度ＳＨ３と、ガス温度センサ１１ａ、１１ｂの測定値から液温度センサ１０ａ、１０ｂの測定値を減算した個別過熱度ＳＨ１とのうち、どの過熱度を目標値と合わせるかを負荷側ユニット３ａ、３ｂ毎に個別に選択する。個別過熱度ＳＨ１を制御対象とする場合、主に負荷側ユニットで過熱度を確保するように膨張弁の開度が調節される。全体過熱度ＳＨ３を制御対象とする場合、負荷側ユニットから熱源側ユニットまでの冷媒の流路で過熱度を確保するように膨張弁の開度が調節される。個別過熱度ＳＨ１の方が全体過熱度ＳＨ３よりも、膨張弁の開度が絞り気味に制御され、冷媒流路のより上流側で過熱度が付けられる。

過熱度が過大になる傾向のある負荷側熱交換器では、全体過熱度ＳＨ３が過熱度制御に用いられることで、過熱度が過大になることが抑制され、負荷側熱交換器に結露が生じるリスクを低減できる。また、他の負荷側熱交換器と比べて相対的に過熱度が不足する傾向のある負荷側熱交換器では、個別過熱度ＳＨ１が過熱度制御に用いられることで、相対的な過熱度の不足を低減でき、冷媒出口でのガス冷媒の比率が増える。その結果、圧力損失が大きくなることが抑制され、空調性能を改善することができる。

また、本実施の形態１では、制御部１６は、特定の負荷側ユニットを基準にして全ての負荷側ユニットの過熱度を制御するのではなく、膨張弁の開度に対する制御の異なる個別過熱度ＳＨ１および全体過熱度ＳＨ３のうち、いずれかの過熱度を負荷側ユニット３ａ、３ｂ毎に選択する。そのため、負荷側ユニット毎の構造、空調負荷、負荷側ユニットおよび熱源側ユニットを接続する冷媒配管の長さなどによる冷媒流量の差異が、膨張弁による過熱度の制御に与える影響が低減する。その結果、膨張弁の開度の制御が安定し、膨張弁が動き続けることが抑制され、消費電力を低減することができる。

本実施の形態１では、制御部１６は、負荷側ユニット３ｂに対して、全体過熱度ＳＨ３が目標値以上か否かを判定し、全体過熱度ＳＨ３が目標値未満である場合、膨張弁８ｂの開度を補正し、全体過熱度ＳＨ３が目標値以上である場合、個別過熱度ＳＨ１が目標値と決められた範囲で一致しているか否かを判定し、個別過熱度ＳＨ１が目標値と決められた範囲で一致していない場合、膨張弁８ｂの開度を補正し、個別過熱度ＳＨ１が目標値と決められた範囲で一致する場合、膨張弁８ｂの開度を固定する。

この場合、負荷側ユニット３ｂについて、制御部１６は、ＳＴ３→ＳＴ１の順で制御状態を遷移させ、膨張弁８ｂの開度を補正する度にＳＴ３→ＳＴ１の順で各制御状態の条件が満たされているかを再確認する。負荷側ユニット３ｂが複数存在する場合でも、この確認動作を制御部１６が負荷側ユニット３ｂ毎に独立して行うことで、全ての負荷側ユニット３ｂについて、過大過熱度に起因する結露発生のリスクを抑制し、過熱度不足に起因する圧力損失を低減できる。

例えば、複数の負荷側ユニットのうち、過熱度が過大になる傾向のある負荷側ユニットが存在する場合、過熱度が過大になる傾向のある負荷側ユニットを代表にして、全負荷側ユニットを一律に制御すると、その他の負荷側ユニットで相対的に過熱度が不足するおそれがある。これに対して、本実施の形態１では、個別過熱度ＳＨ１および全体過熱度ＳＨ３から過熱度を選択できるため、複数の負荷側ユニットのうち、過熱度が過大になる傾向のある室内機が存在する場合であっても、制御部１６は、過熱度が過大になる傾向のある負荷側ユニットの制御対象に全体過熱度ＳＨ３を選択し、その他の負荷側ユニットの制御対象に個別過熱度ＳＨ１を選択すればよい。その結果、負荷側ユニット毎の個別制御が可能となり、負荷側ユニット毎の過熱度の過不足が抑制され、結露発生のリスクおよび圧力損失が低減する。また、膨張弁の開度が安定しやすくなり、膨張弁の動作が抑制され、消費電力を低減できる。

また、本実施の形態１の空気調和機２０は、負荷側ユニット３ａと熱源側ユニット１との間で冷媒を中継し、膨張弁７ａが設けられた分岐ユニット２と、分岐ユニット２のガス冷媒の温度を測定する中継ガス温度センサ１２ａとをさらに有していてもよい。この場合、制御部１６は、負荷側ユニット３ａに対して、全体過熱度ＳＨ３が目標値以上か否かを判定し、全体過熱度ＳＨ３が目標値未満である場合、膨張弁７ａの開度を補正し、全体過熱度ＳＨ３が目標値以上である場合、分岐過熱度ＳＨ２が目標値に達しているか否かを判定し、分岐過熱度ＳＨ２が目標値未満である場合、膨張弁７ａの開度を補正し、分岐過熱度ＳＨ２が目標値以上である場合、個別過熱度ＳＨ１が目標値と決められた範囲で一致しているか否かを判定し、個別過熱度ＳＨ１が目標値と決められた範囲で一致していない場合、膨張弁７ａの開度を補正し、個別過熱度ＳＨ１が目標値と決められた範囲で一致する場合、膨張弁７ａの開度を固定する。

本実施の形態１では、制御対象として、個別過熱度ＳＨ１と全体過熱度ＳＨ３との間に、負荷側ユニットから分岐ボックスに冷媒が流れるまでに過熱度を確保するように電子膨張弁の開度を調節する分岐過熱度ＳＨ２が追加される。個別過熱度ＳＨ１＞分岐過熱度ＳＨ２＞全体過熱度ＳＨ３の順で、膨張弁の開度が絞り気味に制御され、冷媒流路のより上流側で過熱度が付けられる。分岐ユニット２の接続構成に対応した制御状態ＳＴ２が追加されることで、制御のきめ細かさが向上する。

また、負荷側ユニット３ａについて、制御部１６は、ＳＴ３→ＳＴ２→ＳＴ１の順で制御状態を遷移させ、膨張弁７ａの開度を補正する度にＳＴ３→ＳＴ２→ＳＴ１の順で各制御状態の条件が満たされているかを再確認する。負荷側ユニット３ａが複数存在する場合でも、この確認動作を制御部１６が負荷側ユニット３ａ毎に独立して行うことで、全ての負荷側ユニット３ａについて、過大過熱度に起因する結露発生のリスクを抑制し、過熱度不足に起因する圧力損失を低減できる。

さらに、本実施の形態１の空気調和機２０において、圧縮機４に吸入されるガス冷媒の圧力を測定する熱源側圧力センサ１４がさらに設けられ、制御部１６は、全体過熱度ＳＨ３の代わりに全体過熱度ＳＨ３ｖを用いてもよい。負荷側熱交換器９ａ、９ｂから熱源側ユニット１までの冷媒配管２７ａ、２７ｂ、２７および冷媒配管２５ｅの長さが長い場合には、全体過熱度ＳＨ３ｖが全体過熱度ＳＨ３よりも、過熱度制御の精度が向上する。

１熱源側ユニット、２分岐ユニット、３ａ、３ｂ負荷側ユニット、４圧縮機、５四方弁、６熱源側熱交換器、７ａ、７ｂ、８ｂ膨張弁、９ａ〜９ｄ負荷側熱交換器、１０ａ、１０ｂ液温度センサ、１１ａ、１１ｂガス温度センサ、１２ａ、１２ｂ中継ガス温度センサ、１３熱源側ガス温度センサ、１４熱源側圧力センサ、１５アキュムレータ、１６制御部、１７飽和線、１７ａ飽和液線、１７ｂ飽和蒸気線、１８、１９等温線、２０空気調和機、２５ａ〜２５ｅ、２６、２６ａ、２６ｂ、２７、２７ａ、２７ｂ冷媒配管、９１液冷媒、９２ガス冷媒、９３冷媒入口、９４冷媒出口、１６１メモリ、１６２ＣＰＵ、Ｐ１〜Ｐ４工程、Ｕ１、Ｕ２負荷側ユニット、Ｘ頂点。

本発明に係る空気調和機は、複数の負荷側熱交換器を備えた複数の負荷側ユニットと、前記複数の負荷側熱交換器と冷媒配管を介して接続される、圧縮機および熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、前記複数の負荷側熱交換器に前記冷媒配管を介して接続される複数の膨張弁と、前記複数の負荷側熱交換器に設けられ、液冷媒の温度を測定する複数の液温度センサと、前記複数の負荷側熱交換器に設けられ、ガス冷媒の温度を測定する複数のガス温度センサと、前記圧縮機に吸入されるガス冷媒の温度を測定する熱源側ガス温度センサと、前記複数の負荷側熱交換器毎に過熱度を算出して前記複数の膨張弁の開度を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の負荷側熱交換器毎に前記過熱度を算出する際、対象となる負荷側熱交換器の前記ガス温度センサおよび前記熱源側ガス温度センサのうち、いずれかの温度センサの測定値から該対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算して前記過熱度を算出し、前記熱源側ガス温度センサの測定値から前記対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算した全体過熱度が目標値以上か否かを判定し、前記全体過熱度が前記目標値未満である場合、前記膨張弁の開度を補正し、該全体過熱度が前記目標値以上である場合、前記対象となる負荷側熱交換器の前記ガス温度センサから該対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算した個別過熱度が前記目標値と決められた範囲で一致しているか否かを判定し、前記個別過熱度が前記目標値と前記決められた範囲で一致していない場合、前記膨張弁の開度を補正し、該個別過熱度が前記目標値と前記決められた範囲で一致する場合、前記膨張弁の開度を固定するものである。

Claims

複数の負荷側熱交換器を備えた複数の負荷側ユニットと、
前記複数の負荷側熱交換器と冷媒配管を介して接続される、圧縮機および熱源側熱交換器を備えた熱源側ユニットと、
前記複数の負荷側熱交換器に前記冷媒配管を介して接続される複数の膨張弁と、
前記複数の負荷側熱交換器に設けられ、液冷媒の温度を測定する複数の液温度センサと、
前記複数の負荷側熱交換器に設けられ、ガス冷媒の温度を測定する複数のガス温度センサと、
前記圧縮機に吸入されるガス冷媒の温度を測定する熱源側ガス温度センサと、
前記複数の負荷側熱交換器毎に過熱度を算出して前記複数の膨張弁の開度を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記複数の負荷側熱交換器毎に前記過熱度を算出する際、対象となる負荷側熱交換器の前記ガス温度センサおよび前記熱源側ガス温度センサのうち、いずれかの温度センサの測定値から該対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算して前記過熱度を算出する、空気調和機。
前記制御部は、
前記熱源側ガス温度センサの測定値から前記対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算した全体過熱度が目標値以上か否かを判定し、
前記全体過熱度が前記目標値未満である場合、前記膨張弁の開度を補正し、該全体過熱度が前記目標値以上である場合、前記対象となる負荷側熱交換器の前記ガス温度センサから該対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算した個別過熱度が前記目標値と決められた範囲で一致しているか否かを判定し、
前記個別過熱度が前記目標値と前記決められた範囲で一致していない場合、前記膨張弁の開度を補正し、該個別過熱度が前記目標値と前記決められた範囲で一致する場合、前記膨張弁の開度を固定する、請求項１に記載の空気調和機。
前記複数の負荷側ユニットの一部と前記熱源側ユニットとの間に流れる冷媒を中継し、前記複数の膨張弁の一部が設けられた分岐ユニットと、
前記分岐ユニットで中継されるガス冷媒の温度を測定する中継ガス温度センサと、をさらに有し、
前記制御部は、
前記対象となる負荷側熱交換器に接続される前記膨張弁が前記分岐ユニットに設けられている場合、前記熱源側ガス温度センサの測定値から該対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算した全体過熱度が目標値以上か否かを判定し、
前記全体過熱度が前記目標値未満である場合、前記膨張弁の開度を補正し、該全体過熱度が前記目標値以上である場合、前記中継ガス温度センサから前記対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算した分岐過熱度が前記目標値に達しているか否かを判定し、
前記分岐過熱度が前記目標値未満である場合、前記膨張弁の開度を補正し、該分岐過熱度が前記目標値以上である場合、前記対象となる負荷側熱交換器の前記ガス温度センサから該対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの測定値を減算した個別過熱度が前記目標値と決められた範囲で一致しているか否かを判定し、
前記個別過熱度が前記目標値と前記決められた範囲で一致していない場合、前記膨張弁の開度を補正し、該個別過熱度が前記目標値と前記決められた範囲で一致する場合、前記膨張弁の開度を固定する、請求項１に記載の空気調和機。
前記圧縮機に吸入されるガス冷媒の圧力を測定する熱源側圧力センサをさらに有し、
前記制御部は、
前記複数の負荷側熱交換器毎に前記過熱度を算出する際、前記熱源側ガス温度センサの測定値から前記対象となる負荷側熱交換器の前記液温度センサの値を減算する代わりに、前記熱源側ガス温度センサの測定値から前記熱源側圧力センサの測定値の飽和温度を減算する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。