WO2006003967A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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WO2006003967A1
WO2006003967A1 PCT/JP2005/012029 JP2005012029W WO2006003967A1 WO 2006003967 A1 WO2006003967 A1 WO 2006003967A1 JP 2005012029 W JP2005012029 W JP 2005012029W WO 2006003967 A1 WO2006003967 A1 WO 2006003967A1
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refrigerant
heat source
source side
circuit
heat exchanger
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PCT/JP2005/012029
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Masahiro Honda
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Daikin Industries, Ltd.
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    • F25B31/004Lubrication oil recirculating arrangements

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner including a heat source side refrigerant circuit and a use side refrigerant circuit connected to the heat source side refrigerant circuit.
  • a refrigerant evaporator there is a refrigeration apparatus provided with a vapor compression refrigerant circuit having a heat exchange configured such that a refrigerant flows in a lower force and an upper force flows out (for example, a patent) (Refer to Reference 1.)
  • the specific gravity is lower than that of the refrigerant in order to prevent the refrigeration oil from accumulating in the evaporator, so it is separated into two layers and floats above the liquid level of the refrigerant.
  • Refrigerating machine oil accumulated in a hot state is extracted near the refrigerant level and returned to the suction side of the compressor.
  • a refrigeration apparatus including a vapor compression refrigerant circuit
  • vapor compression having a heat source side refrigerant circuit having a plurality of heat source side heat exchanges and a plurality of utilization side refrigerant circuits connected to the heat source side refrigerant circuit.
  • the flow rate of the refrigerant flowing into each heat source side heat exchanger can be adjusted. Is provided with a heat source side expansion valve.
  • the air conditioning load of the plurality of use side refrigerant circuits as a whole decreases.
  • the heat source side expansion valve is controlled to reduce the evaporation capacity by reducing the opening of the heat source side expansion valve.
  • Heat source side heat exchange functioning as an evaporator by closing a part of the valve to reduce the evaporation capacity, or by making some of the heat source side heat exchangers function as condensers Control is performed to reduce the evaporation capacity by offsetting the evaporation capacity of the heat exchange on the heat source side that functions as an evaporator.
  • the plurality of use side refrigerant circuits As the air conditioning load decreases, the amount of liquid refrigerant that accumulates in the heat source side heat exchanger is increased by reducing the opening of the heat source side expansion valve connected to the heat source side heat exchanger. Control to reduce the condensation capacity by reducing the heat transfer area. However, if control is performed to reduce the opening of the heat source side expansion valve, the refrigerant pressure on the downstream side of the heat source side expansion valve (specifically, between the heat source side expansion valve and the use side refrigerant circuit) tends to decrease.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-204074
  • Patent Document 2 JP-A-3-260561
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 3-129259
  • the heat exchanger such as a plate heat exchanger configured so that the refrigerant flows in from the lower side and flows out from the upper side when it functions as the refrigerant evaporator
  • the heat source side heat exchanger In this case, in order to prevent refrigeration oil from accumulating in the heat source side heat exchanger, it is necessary to maintain the liquid level of the refrigerant in the heat source side heat exchanger at a certain level or higher.
  • the opening degree of the heat source side expansion valve Even if an attempt is made to reduce the amount of refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger by reducing the size of the heat source side heat exchanger, the opening degree of the heat source side expansion valve is made too small due to the restriction of the coolant level in the heat source side heat exchanger. As a result, it is not possible to sufficiently control the evaporation capacity only by adjusting the opening of the heat source side expansion valve. As a result, some of the heat source side expansion valves are closed to function as an evaporator.
  • Heat source side heat exchange that functions as an evaporator by reducing evaporation capacity by reducing the number of heat exchangers, or by making some of the heat source side heat exchanges ⁇ function as condensers Control to reduce the evaporation capacity by offsetting the evaporation capacity It has become necessary. [0005] For this reason, the number of parts is increased and the cost is increased by installing a plurality of heat source side heat exchangers, and a part of the plurality of heat source side heat exchangers functions as a condenser to evaporate capacity.
  • the amount of refrigerant compressed in the compressor will increase by the amount of refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger, and the air conditioning load force of the entire multiple refrigerant circuits on the usage side S Small operating conditions There is a problem that the cop becomes worse.
  • the heat source side heat exchanger when the heat source side heat exchanger is caused to function as a refrigerant condenser by providing a pressure circuit in the refrigerant circuit, the use side refrigerant is decompressed over the heat source side expansion valve.
  • the refrigerant sent from the heat source side expansion valve to the user side refrigerant circuit becomes a gas-liquid two-phase flow, and the force is also on the heat source side.
  • the opening of the expansion valve decreases, the gas fraction of the refrigerant after the high-pressure gas refrigerant is merged from the pressurization circuit increases, and drift occurs between the multiple use-side refrigerant circuits.
  • the opening degree of the heat source side expansion valve cannot be made sufficiently small.
  • the number of parts increases and the cost increases due to the installation of multiple heat source side heat exchangers, and a part of the multiple heat source side heat exchangers function as an evaporator to reduce the condensation capacity.
  • the amount of refrigerant compressed in the compressor is increased by the amount of refrigerant evaporated in the heat source side heat exchanger. There is a problem of getting worse.
  • An object of the present invention is to provide an air conditioner having a heat source side refrigerant circuit and a utilization side refrigerant circuit connected to the heat source side refrigerant circuit, and to condense the condensing capacity of the heat source side heat exchanger to the heat source side expansion valve.
  • the purpose of this is to expand the control range at the time of control.
  • An air conditioner includes a heat source side refrigerant circuit and one or more use side refrigerant circuits.
  • a path, a pressure circuit, and a cooler are provided.
  • the heat source side refrigerant circuit is a heat source side expansion that depressurizes the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger when the compression mechanism, the heat source side heat exchanger, and the heat source side heat exchanger function as a condenser.
  • the use side refrigerant circuit is connected to the heat source side refrigerant circuit, and is configured by connecting the use side heat exchanger and the use side expansion valve.
  • the pressurization circuit is provided in the heat source side refrigerant circuit and is connected to the compression mechanism.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed in the V direction is combined with the refrigerant that is depressurized and sent to the use-side refrigerant circuit through the heat source side expansion valve.
  • the cooler cools the refrigerant that is decompressed in the heat source side expansion valve and sent to the use side refrigerant circuit.
  • the opening degree of the heat source side expansion valve cannot be made sufficiently small, in this air conditioner, the refrigerant that is decompressed by the heat source side expansion valve and sent to the use side refrigerant circuit is cooled by the cooler. Therefore, the gas refrigerant can be condensed, and it is not necessary to send a gas-liquid two-phase flow refrigerant having a large gas fraction to the use-side refrigerant circuit.
  • control is performed to reduce the condensation capacity of the heat source side heat exchanger by reducing the opening of the heat source side expansion valve in accordance with the air conditioning load of the use side refrigerant circuit, and the pressurizing circuit Even if control is performed by combining high-pressure gas refrigerant and pressurizing, it is not necessary to send a gas-liquid two-phase flow refrigerant with a large gas fraction to the use-side refrigerant circuit. It is possible to expand the control range when the capacity is controlled by the heat source side expansion valve.
  • An air conditioner according to a second aspect of the present invention is the air conditioner according to the first aspect of the present invention, wherein the pressurizing circuit is configured so that the high-pressure gas refrigerant merges between the heat source side expansion valve and the cooler. It is connected.
  • the pressurization circuit is connected so that the high-pressure gas refrigerant joins between the heat source side expansion valve and the cooler! Therefore, the refrigerant whose temperature has been increased due to the merge of the high-pressure gas refrigerant is cooled by the cooler.
  • a relatively high temperature cold heat source that does not require the use of a low temperature cold heat source can be used as the cold heat source for cooling the refrigerant in the cooler.
  • An air conditioner according to a third invention is the air conditioner according to the first or second invention, wherein a part of the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger to the utilization side refrigerant circuit is obtained.
  • the heat source side refrigerant circuit is branched and introduced into the cooler, the refrigerant is reduced in pressure at the heat source side expansion valve and cooled to the use side refrigerant circuit, and then returned to the suction side of the compression mechanism.
  • a cooling circuit connected to the heat source side refrigerant circuit.
  • a part of the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger to the utilization side refrigerant circuit is decompressed to a refrigerant pressure that can be returned to the suction side of the compression mechanism, and used as a cooling source for the cooler. Therefore, it is possible to obtain a cooling source having a temperature sufficiently lower than the temperature of the refrigerant that is decompressed by the heat source side expansion valve and sent to the use side refrigerant circuit. This one Thus, it is possible to cool the refrigerant that has been decompressed to the heat source side expansion valve and sent to the use side refrigerant circuit to the supercooled state.
  • An air conditioner according to a fourth invention is the air conditioner according to the first to third inventions, wherein the heat source side heat exchange is configured such that the refrigerant flows in both the lower force and the upper force. It is possible to function as an evaporator.
  • the air conditioner uses a combination of refrigerating machine oil and refrigerant that is not separated into two layers within a temperature range of 30 ° C or lower.
  • the air conditioner further includes an oil return circuit that is connected to the lower portion of the heat source side heat exchanger and returns the refrigeration oil accumulated in the heat source side heat exchanger to the compression mechanism together with the refrigerant.
  • This air conditioner is configured such that when the heat source side heat exchange functions as an evaporator, the refrigerant flows in from the lower side and flows out from the upper side force.
  • a combination of refrigerating machine oil and refrigerant is used without separating into two layers.
  • the evaporating temperature of the refrigerant in the heat source side heat exchanger is a temperature of 30 ° C. or lower when water or air is used as the heat source.
  • the refrigerating machine oil accumulates in the heat source side heat exchanger in a state where it is mixed with the refrigerant that does not accumulate in the state of floating on the liquid level of the refrigerant in the heat source side heat exchanger. Become.
  • the refrigerating machine oil accumulated in the heat source side heat exchanger is returned to the suction side of the compression mechanism together with the refrigerant by an oil return circuit connected to the lower part of the heat source side heat exchanger. For this reason, in order to prevent refrigerating machine oil from accumulating in the heat source side heat exchanger as in the conventional air conditioner, the liquid level of the refrigerant in the heat source side heat exchanger is set to a certain level or more. No need to maintain.
  • control is performed to reduce the evaporation capability of the heat source side heat exchanger by reducing the opening of the heat source side expansion valve in accordance with the air conditioning load of the use side refrigerant circuit.
  • the heat source side heat exchanger can be unified due to the restriction of the control width of the control of the evaporation capacity of the heat source side heat exchanger, which is limited only by the restriction of the control width of the control of the condensation capacity of the heat source side heat exchanger.
  • a powerful air conditioner that could not be realized, it was possible to unify the heat source side heat exchange ⁇ , which was generated by installing multiple heat source side heat exchanges in the conventional air conditioner The increase in the number of parts and cost increase can be prevented, and when the air-conditioning load on the use-side refrigerant circuit is small and the COP under operating conditions deteriorates, the problem can be solved.
  • FIG. 1 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the overall schematic structure of a heat source side heat exchanger.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion C in FIG. 2, and shows a schematic structure of the lower part of the heat source side heat exchanger.
  • FIG. 4 is a schematic refrigerant circuit diagram for explaining the operation of the air-conditioning apparatus in a heating operation mode.
  • FIG. 5 is a schematic refrigerant circuit diagram for explaining the operation of the air-conditioning apparatus in a cooling operation mode.
  • FIG. 6 is a schematic refrigerant circuit diagram for explaining the operation of the air-conditioning apparatus in the simultaneous heating and cooling operation mode (evaporation load).
  • FIG. 7 is a schematic refrigerant circuit diagram for explaining the operation of the air-conditioning apparatus in the simultaneous heating and cooling operation mode (condensing load).
  • FIG. 8 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air-conditioning apparatus according to Modification 1.
  • FIG. 9 is a schematic refrigerant circuit diagram for explaining the operation of the air-conditioning apparatus of Modification 1 in the heating operation mode.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the operation of the air-conditioning apparatus of Modification 1 in the cooling operation mode. It is a refrigerant circuit diagram.
  • FIG. 11 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air-conditioning apparatus according to Modification 2.
  • FIG. 12 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air-conditioning apparatus according to Modification 3.
  • FIG. 13 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air-conditioning apparatus according to Modification 4.
  • FIG. 14 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air-conditioning apparatus according to Modification 4.
  • FIG. 1 is a schematic refrigerant circuit diagram of an air-conditioning apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the air conditioner 1 is an apparatus used for indoor air conditioning such as a building by performing a vapor compression refrigeration cycle operation.
  • the air conditioner 1 is mainly composed of one heat source unit 2 and plural (in this embodiment, three).
  • Use units 3, 4, and 5 and connection units 6, 7, and 8 connected to each use unit 3, 4, and 5, and heat source unit 2 and use units 3 and 4 through connection units 6, 7, and 8 , 5 and refrigerant communication pipes 9, 10, and 11, for example, a cooling unit for a certain air-conditioned space and a heating unit for another air-conditioned space.
  • the vapor compression refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 of the present embodiment includes a heat source unit 2, utilization units 3, 4, 5, connection units 6, 7, 8, and refrigerant communication pipes 9, 10, 11 is connected.
  • the refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 uses a combination of refrigerating machine oil and refrigerant that is not separated into two layers over a temperature range of 30 ° C. or lower. .
  • a combination of such a refrigerant and refrigerating machine oil for example, there is a combination of R410A and a polyol ester (POE).
  • the combination of refrigerating machine oil and refrigerant that does not separate into two layers in the temperature range of 30 ° C or lower is used when the heat source side heat exchanger 23 (described later) of the heat source unit 2 functions as an evaporator.
  • Usage units 3, 4, and 5 are installed in the ceiling of a building or the like by suspending or hanging, or hanging on the wall of the building.
  • the utilization units 3, 4, 5 are connected to the heat source unit 2 via the refrigerant communication pipes 9, 10, 11 and the connection units 6, 7, 8, and constitute a part of the refrigerant circuit 12.
  • the usage unit 3 mainly constitutes a part of the refrigerant circuit 12, and the usage side refrigerant circuit 1 2a (the usage units 4 and 5 are provided with usage-side refrigerant circuits 12b and 12c, respectively).
  • the use side refrigerant circuit 12a mainly includes a use side expansion valve 31 and a use side heat exchange 32.
  • the use side expansion valve 31 is an electric expansion valve connected to the liquid side of the use side heat exchanger 32 in order to adjust the flow rate of the refrigerant flowing in the use side refrigerant circuit 12a. is there.
  • the use side heat exchanger 32 is a cross-fin type fin 'and' tube type heat exchanger composed of heat transfer tubes and a large number of fins, and exchanges heat between the refrigerant and indoor air. It is a device for performing.
  • the utilization unit 3 includes a blower fan (not shown) for supplying indoor air as supply air after sucking indoor air into the unit and exchanging heat. It is possible to exchange heat with the refrigerant flowing through the use side heat exchanger 32.
  • the utilization unit 3 is provided with various sensors.
  • a liquid side temperature sensor 33 for detecting the temperature of the liquid refrigerant is provided on the liquid side of the use side heat exchanger 32, and a gas side temperature for detecting the temperature of the gas refrigerant is provided on the gas side of the use side heat exchanger 32.
  • Sensor 34 is provided.
  • the utilization unit 3 is provided with an RA intake temperature sensor 35 for detecting the temperature of indoor air sucked into the unit.
  • the usage unit 3 includes a usage-side control unit 36 that controls the operation of each unit constituting the usage unit 3.
  • the use-side control unit 36 includes a microcomputer and a memory provided for controlling the use unit 3, and exchanges control signals and the like with a remote controller (not shown). Control signals etc. can be exchanged with the heat source unit 2.
  • the heat source unit 2 is installed on the roof of a building, etc., and is connected to the usage units 3, 4, and 5 via the refrigerant communication pipes 9, 10, and 11, and between the usage units 3, 4, and 5,
  • the refrigerant circuit 1 2 is configured.
  • the heat source unit 2 mainly constitutes a part of the refrigerant circuit 12, and includes a heat source side refrigerant circuit 12d.
  • the heat source side refrigerant circuit 10d mainly includes a compression mechanism 21, a first switching mechanism 22, a heat source side heat exchanger 23, a heat source side expansion valve 24, a receiver 25, a second switching mechanism 26, Side closing valve 27, high pressure gas side closing valve 28, low pressure gas side closing valve 29, first oil return circuit 101, pressurizing circuit 111, cooling A rejector 121 and a cooling circuit 122 are provided.
  • the compression mechanism 21 mainly includes a compressor 21a, an oil separator 21b connected to the discharge side of the compressor 21a, and a second oil return circuit 2 that connects the oil separator 21b and the suction pipe 21c of the compressor 21a 2 Id.
  • the compressor 21a is a positive displacement compressor capable of varying the operating capacity by inverter control.
  • the oil separator 21b is a container for separating the refrigerating machine oil accompanying the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged in the compressor 21a.
  • the second oil return circuit 21d is a circuit for returning the refrigeration oil separated in the oil separator 21b to the compressor 21a.
  • the second oil return circuit 21d mainly includes an oil return pipe 21e that connects the oil separator 21b and the suction pipe 21c of the compressor 21a, and a high pressure separated in the oil separator 21b that is connected to the oil return pipe 21e. And a capillary tube 21f for reducing the pressure of the refrigerating machine oil.
  • the capillary tube 21f is a thin tube that depressurizes the high-pressure refrigeration oil separated in the oil separator 21b to the refrigerant pressure on the suction side of the compressor 21a.
  • the compression mechanism 21 has only one compressor 21a as a compressor, but is not limited to this, and two or more compressors are connected in parallel according to the number of connected units. It may have been done.
  • the first shelf structure 22 connects the discharge side of the compression mechanism 21 and the gas side of the heat source side heat exchanger 23 when the heat source side heat exchanger 23 functions as a condenser (hereinafter referred to as a condensation operation state).
  • a condensation operation state When the heat source side heat exchanger 23 functions as an evaporator (hereinafter referred to as the evaporation operation state), the heat source side heat exchanger 23 is connected to the suction side of the compression mechanism 21 and the gas side of the heat source side heat exchanger 23.
  • This is a four-way switching valve capable of switching the refrigerant flow path in the refrigerant circuit 12d, and its first port 22a is connected to the discharge side of the compression mechanism 21, and its second port 22b is on the heat source side.
  • the first switching mechanism 22 connects the first port 22a and the second port 22b, and connects the third port 22c and the fourth port 22d (corresponding to the condensed operation state, (Refer to the solid line of the first structure 22 in Fig. 1), or connect the second port 22b and the third port 22c, and connect the first port 22c and the fourth port 22d (corresponding to the evaporation operation state) (Refer to the broken line in the first structure 22 in Fig. 1). It is.
  • the heat source side heat exchanger 23 is a heat exchanger that can function as a refrigerant evaporator and a refrigerant condenser.
  • the heat exchanger 23 uses a water as a heat source to exchange heat with the refrigerant. Heat exchanger.
  • the gas side of the heat source side heat exchanger 23 is connected to the second port 22b of the first switching mechanism 22, and the liquid side is connected to the heat source side expansion valve 24.
  • the heat source side heat exchanger 23 is formed by stacking a plurality of plate members 23a formed by a press cage or the like via a packing (not shown).
  • a plurality of channels 23b and 23c extending in the vertical direction are formed in the plurality of channels, and refrigerant and water flow alternately in the channels 23b and 23c (specifically, the refrigerant flows in the channel 23b). Heat is exchanged by water flowing in the flow path 23c (see arrows A and B in FIG. 2).
  • the plurality of flow paths 23b are in communication with each other at the upper end portion and the lower end portion thereof, and are connected to the gas side nozzle 23d and the liquid side nozzle 23e provided at the upper and lower portions of the heat source side heat exchange. ing.
  • the gas side nozzle 23d is connected to the first structure 22, and the liquid side nozzle 23e is connected to the heat source side expansion valve 24.
  • the heat source side heat exchanger 23 functions as an evaporator
  • the refrigerant flows in from the liquid side nozzle 23e (ie, the lower side) and out of the gas side nozzle 23d (ie, the upper side).
  • the heat source side heat exchanger 23 functions as a condenser
  • the plurality of flow paths 23c are connected to each other at the upper end and the lower end, and are connected to the water inlet nozzle 23f and the water outlet nozzle 23g provided at the upper and lower portions of the heat source side heat exchanger 23. Has been.
  • the water as the heat source is the water in the heat source side heat exchanger 23 through the water pipe (not shown) of the chilled water tower equipment and the boiler equipment power installed outside the air conditioner 1.
  • the water pipe not shown
  • the water outlet nozzle 23g After flowing in as supply water CWS from the inlet nozzle 23f and exchanging heat with the refrigerant, it flows out from the water outlet nozzle 23g and returned to the chilled water tower equipment and boiler equipment as discharged water CWR.
  • a certain amount of water supplied from the cold water tower equipment or boiler equipment is supplied regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the heat source side heat exchanger 23.
  • the heat source side expansion valve 24 is connected to the heat source side heat via the liquid refrigerant communication pipe 9 in the present embodiment.
  • This is an electric expansion valve capable of adjusting the flow rate of the refrigerant flowing between the exchanger 23 and the use side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c, and is connected to the liquid side of the heat source side heat exchange.
  • the receiver 25 is a container for temporarily storing the refrigerant flowing between the heat source side heat exchanger 23 and the use side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c. In the present embodiment, the receiver 25 is connected between the heat source side expansion valve 24 and the cooler 121.
  • the second Kiriura structure 26 is used when the heat source unit 2 is used as a heat source unit for a cooling and heating simultaneous machine (see FIGS. 4 to 7), and a high-pressure gas refrigerant is sent to the use-side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c. (Hereinafter referred to as the heating load required operation state)
  • the heat source unit 2 is used as a heat source unit for a cooling / heating switching machine (deformation) (Refer to Example 1, Figs.
  • cooling operation state when switching between cooling and heating connects the high pressure gas side shut-off valve 28 and the suction side of the compression mechanism 21 to each other.
  • it is a four-way switching valve capable of switching the refrigerant flow path in the heat source side refrigerant circuit 12d, and its first port 26a is connected to the discharge side of the compression mechanism 21, and its second port 26b is It is connected to the suction side of the compression mechanism 21 via a capillary tube 92.
  • Its third port 26c is connected to the intake side of the compression mechanism 21, the fourth port 2 6d is connected to the high-pressure gas closing valve 28.
  • the second mechanism 26 connects the first port 26a and the second port 26b, and also connects the third port 26c and the fourth port 26d (corresponding to the cooling operation state during cooling / heating switching). 1) (Refer to the solid line of the second switching mechanism 26 in FIG. 1), connect the second port 26b and the third port 26c, and connect the first port 26a and the fourth port 26d (heating load demand operation) It is possible to perform switching that corresponds to the state (see the broken line of the second switching mechanism 26 in FIG. 1).
  • the liquid side shut-off valve 27, high-pressure gas side shut-off valve 28, and low-pressure gas side shut-off valve 29 are valves provided at the connection port with external equipment and piping (specifically, refrigerant communication piping 9, 10, and 11). It is.
  • the liquid side closing valve 27 is connected to the cooler 121.
  • the high pressure gas side closing valve 28 is connected to the fourth port 26 d of the second structure 26.
  • the low pressure gas side closing valve 29 is connected to the suction side of the compression mechanism 21.
  • the first oil return circuit 101 compresses the refrigerating machine oil accumulated in the heat source side heat exchanger 23 together with the refrigerant in the evaporation operation state, that is, when the heat source side heat exchanger 23 functions as an evaporator.
  • This is a circuit that returns to mechanism 21.
  • the first oil return circuit 101 mainly includes an oil return pipe 101a connecting the lower part of the heat source side heat exchanger 23 and the compression mechanism 21, an on-off valve 101b connected to the oil return pipe 101a, and a check valve 101c. And a cylindrical tube lOld.
  • the oil return pipe 101a is provided at one end so that the lower force of the heat source side heat exchange can also extract the refrigerating machine oil together with the refrigerant. In this embodiment, as shown in FIG.
  • the heat source side heat exchange is performed.
  • This is a pipe that extends to the inside of the flow path 23b through which the refrigerant of the heat source side heat exchanger 23 flows through the pipe of the liquid side nozzle 23e provided in the lower part of the vessel 23.
  • a communication hole 23h is provided in each plate member 23a (the same applies to the plurality of flow paths 23c).
  • the oil return pipe 101a may be provided so as to penetrate the plurality of flow paths 23b (see the oil return pipe 101a indicated by the broken line in FIG. 3).
  • the other end of the oil return pipe 101a is connected to the suction side of the compression mechanism 21 in this embodiment.
  • the on-off valve 101b is connected so that the first oil return circuit 101 can be used as necessary, and is an electromagnetic valve capable of circulating and blocking refrigerant and refrigerating machine oil.
  • the check valve 101c is a valve that allows only the lower force of the heat source side heat exchanger 23 and the lower force of the heat source side heat exchanger 23 to flow in the oil return pipe 101a toward the suction side of the compression mechanism 21.
  • the capillary tube 101d is a thin tube that depressurizes the refrigerant and refrigerating machine oil extracted from the lower part of the heat source side heat exchanger 23 to the refrigerant pressure on the suction side of the compression mechanism 21.
  • the pressure circuit 111 condenses the high-pressure gas refrigerant compressed in the compression mechanism 21 in the heat source side heat exchanger 23.
  • This is a circuit that joins the refrigerant sent to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c after being depressurized in the heat source side expansion valve 24.
  • the pressurizing circuit 111 mainly includes a pressurizing pipe 111a that connects the discharge side of the compression mechanism 21 and the downstream side of the heat source side expansion valve 24 (that is, between the heat source side expansion valve 24 and the liquid side closing valve 27), It has an open / close valve 11 lb connected to the pressurizing pipe 111a, a check valve 111c, and a capillary tube 11 Id.
  • the calo pressure pipe 11 la is connected at one end between the outlet of the oil separator 21b of the compression mechanism 21 and the first ports 22a and 26a of the first and second structures 22 and 26.
  • the other end of the pressurizing pipe 111a is connected between the heat source side expansion valve 24 and the receiver 25 in the present embodiment.
  • the on-off valve 11 lb is an electromagnetic valve that is connected so that the pressurization circuit 111 can be used as necessary, and that can flow and shut off the refrigerant.
  • the check valve 111c is a valve that only allows the refrigerant to flow in the pressurizing pipe 11la from the discharge side of the compression mechanism 21 toward the downstream side of the heat source side expansion valve 24.
  • the capillary tube 11 Id is a thin tube that depressurizes the refrigerant extracted from the discharge side of the compression mechanism 21 to the refrigerant pressure downstream of the heat source side expansion valve 24.
  • the cooler 121 In the condensing operation state, that is, when the heat source side heat exchanger 23 functions as a condenser, the cooler 121 is condensed in the heat source side heat exchange and then depressurized in the heat source side expansion valve 24 to be used side refrigerant circuit
  • This is a heat exchanger that cools the refrigerant sent to 12a, 12b, and 12c.
  • the cooler 121 is connected between the receiver 25 and the liquid side closing valve 27.
  • the pressurization pipe 111a is connected between the heat source side expansion valve 24 and the cooler 121 so that the high-pressure gas refrigerant merges with the refrigerant depressurized in the heat source side expansion valve 24. It is connected to the.
  • a double-pipe heat exchanger can be used as the cooler 121.
  • the cooling circuit 122 When the cooling circuit 122 is in a condensing operation state, that is, when the heat source side heat exchanger 23 functions as a condenser, a part of the refrigerant sent from the heat source side heat exchange to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c is used as the heat source. Branched from the side refrigerant circuit 12d, introduced into the cooler 121, condensed in the heat source side heat exchanger 23, depressurized in the heat source side expansion valve 24, and sent to the usage side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c This is a circuit connected to the heat source side refrigerant circuit 12d so as to return to the suction side of the compression mechanism 21 after the refrigerant to be cooled.
  • the cooling circuit 122 mainly includes an introduction pipe 122a for introducing a part of the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 23 to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c into the cooler 121, and a cooling connected to the introduction pipe 122a.
  • a circuit side expansion valve 122b and a lead-out pipe 122c for returning the refrigerant that has passed through the cooler 121 to the suction side of the compression mechanism 21 are provided.
  • one end of the introduction pipe 122 a is connected between the receiver 25 and the cooler 121.
  • the other end of the introduction pipe 122a is connected to the inlet of the cooler 121 on the cooling circuit 122 side in this embodiment.
  • the cooling circuit side expansion valve 122b is connected so that the cooling circuit 122 can be used as necessary, and the electric circuit capable of adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling circuit 122. expansion It is a valve.
  • one end of the outlet tube 122c is connected to the outlet of the cooler 121 on the cooling circuit 122 side.
  • the other end of the outlet pipe 122c is connected to the suction side of the compression mechanism 21.
  • the heat source unit 2 is provided with various sensors. Specifically, the heat source unit 2 includes a suction pressure sensor 93 that detects a suction pressure of the compression mechanism 21, a discharge pressure sensor 94 that detects a discharge pressure of the compression mechanism 21, and a discharge side of the compression mechanism 21. A discharge temperature sensor 95 for detecting the discharge temperature of the refrigerant and a cooling circuit outlet temperature sensor 96 for detecting the temperature of the refrigerant flowing through the outlet pipe 122c of the cooling circuit 122 are provided. Further, the heat source unit 2 includes a heat source side control unit 97 that controls the operation of each part constituting the heat source unit 2. The heat source side control unit 97 has a microcomputer memory provided for controlling the heat source unit 2, and uses side control units 36, 46, 46 of the usage units 3, 4, 5. Control signal etc. can be exchanged with 56! /.
  • Connection units 6, 7, and 8 are installed indoors, such as in buildings, along with usage units 3, 4, and 5.
  • the connection units 6, 7, 8 are interposed between the use units 3, 4, 5 and the heat source unit 2 together with the refrigerant communication pipes 9, 10, 11, and constitute a part of the refrigerant circuit 12,
  • the connection units 6, 7, 8 are interposed between the use units 3, 4, 5 and the heat source unit 2 together with the refrigerant communication pipes 9, 10, 11, and constitute a part of the refrigerant circuit 12, The
  • connection unit 6 and the connection units 7 and 8 have the same configuration, only the configuration of the connection unit 6 will be described here, and the configuration of the connection units 7 and 8 will be described respectively.
  • Symbols in the 70's or 80's are attached instead of the symbols in the 60's indicating each part of 6 and the explanation of each part is omitted.
  • the connection unit 6 mainly constitutes a part of the refrigerant circuit 12, and includes a connection side refrigerant circuit 12e (in the connection units 7 and 8, connection side refrigerant circuits 12f and 12g, respectively).
  • the connection-side refrigerant circuit 12e mainly includes a liquid connection pipe 61, a gas connection pipe 62, a high pressure gas on / off valve 66, and a low pressure gas on / off valve 67.
  • the liquid connection pipe 61 connects the liquid refrigerant communication pipe 9 and the use side expansion valve 31 of the use side refrigerant circuit 12a.
  • the gas connection pipe 62 includes a high pressure gas connection pipe 63 connected to the high pressure gas refrigerant communication pipe 10, a low pressure gas connection pipe 64 connected to the low pressure gas refrigerant communication pipe 11, and a high pressure gas connection pipe 63. It has a confluence gas connection pipe 65 that joins the pipe 64 and has one stroke. Merged gas The connection pipe 65 is connected to the gas side of the use side heat exchange of the use side refrigerant circuit 12a.
  • the high-pressure gas on-off valve 66 is connected to the high-pressure gas connection pipe 63 and is an electromagnetic valve capable of circulating and blocking the refrigerant.
  • the low-pressure gas on-off valve 67 is connected to the low-pressure gas connection pipe 64 and is an electromagnetic valve capable of circulating and blocking the refrigerant.
  • the connection unit 6 closes the high-pressure gas on-off valve 66 and opens the low-pressure gas on-off valve 67, and then connects the liquid through the liquid refrigerant communication pipe 9.
  • connection pipe 61 The refrigerant flowing into the connection pipe 61 is sent to the use-side expansion valve 31 of the use-side refrigerant circuit 12a, decompressed by the use-side expansion valve 31, and evaporated in the use-side heat exchange, and then the combined gas connection pipe 65 and the low-pressure gas It can function to return to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11 through the connection pipe 64.
  • the connection unit 6 closes the low pressure gas on / off valve 67 and opens the high pressure gas on / off valve 66, and opens the high pressure gas through the high pressure gas refrigerant communication pipe 10.
  • connection unit 6 includes a connection-side control unit 68 that controls the operation of each unit constituting the connection unit 6.
  • the connection side control unit 68 includes a microcomputer and a memory provided for controlling the connection unit 6, and exchanges control signals and the like with the use side control unit 36 of the use unit 3. Now that you can do that!
  • the use side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c, the heat source side refrigerant circuit 12d, the refrigerant communication pipes 9, 10, and 11 and the connection side refrigerant circuits 12e, 12f, and 12g are connected, and the air The refrigerant circuit 12 of the harmony device 1 is configured.
  • the air conditioner 1 of the present embodiment for example, it is possible to perform a so-called cooling / heating simultaneous operation such that the usage units 3 and 4 perform a cooling operation while the usage unit 5 performs a heating operation. Yes.
  • the heat source side heat exchanger 23 when the heat source side heat exchanger 23 is caused to function as an evaporator, the first oil return circuit 101 is used, whereby the heat source side heat exchanger 23
  • the range of control when the evaporation capacity is controlled by the heat source side expansion valve 24 has been expanded, and a wide range of evaporation capacity can be controlled by a single heat source side heat exchange. I can do it.
  • the pressurization circuit 111 and the cooler 121 are used so that the heat source side heat exchanger 23
  • the control range when the condensing capacity is controlled by the heat source side expansion valve 24 has been expanded, and a wide control range of the condensing capacity can be obtained by the single heat source side heat exchanger 23.
  • the operation mode of the air conditioner 1 of the present embodiment includes a heating operation mode in which all the usage units 3, 4, and 5 are heated according to the air conditioning load of each usage unit 3, 4, and 5, and a usage unit 3 , 4 and 5 can be divided into a cooling operation mode in which the cooling operation is performed and a cooling and heating simultaneous operation mode in which some of the usage units 3, 4, and 5 perform the cooling operation while the other usage units perform the heating operation. it can.
  • the operation mode can be divided into the operation mode (condensation operation state) when the heat source side heat exchanger 23 of the heat source unit 2 is operated as a condenser.
  • the refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 is configured as shown in FIG. 4 (the refrigerant flow is attached to the refrigerant circuit 12 of FIG. 4). (See the arrow marked.) Specifically, in the heat source side refrigerant circuit 12d of the heat source unit 2, the first switching mechanism 22 is switched to the evaporation operation state (the state indicated by the broken line of the first switching mechanism 22 in FIG. 4), and the second switching mechanism By switching 26 to the heating load required operation state (the state indicated by the broken line of the second switching mechanism 26 in Fig.
  • the heat source side heat exchange 23 functions as an evaporator and the high pressure gas refrigerant communication
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 can be supplied to the utilization units 3, 4, and 5 through the pipe 10! /.
  • the opening degree of the heat source side expansion valve 24 is adjusted so as to depressurize the refrigerant.
  • the on-off valve 111b of the pressurizing circuit 111 and the cooling circuit side expansion valve 122b of the cooling circuit 122 are closed, and a high-pressure gas refrigerant is combined with the refrigerant flowing between the heat source side expansion valve 24 and the receiver 25.
  • connection units 6, 7, and 8 use side heat of usage units 3, 4, and 5 by closing low pressure gas on / off valves 67, 77, and 87 and opening high pressure gas on / off valves 66, 76, and 86
  • the exchangers 32, 42 and 52 are in a state of functioning as a condenser.
  • the usage side expansion valves 31, 41, and 51 are, for example, the degree of supercooling of the usage side heat exchangers 32, 42, and 52 (specifically, the liquid side temperature sensor 33, Opening according to the heating load of each usage unit, such as adjusting the opening based on the temperature difference between the refrigerant temperature detected by 43 and 53 and the refrigerant temperature detected by gas side temperature sensors 34, 44 and 54) The degree is adjusted.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 21a of the compression mechanism 21 is supplied to the high-pressure gas refrigerant in the oil separator 21b. Most of them are separated and sent to the second structure 26.
  • the refrigerating machine oil separated in the oil separator 21b is returned to the suction side of the compressor 21a through the second oil return circuit 21d.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the second structure 26 is sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 through the first port 26a and the fourth port 26d of the second structure 26 and the high-pressure gas side closing valve 28.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 is branched into three and sent to the high-pressure gas connection pipes 63, 73, 83 of the connection units 6, 7, 8.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas connection pipes 63, 73, 83 of the connection units 6, 7, 8 passes through the high-pressure gas on / off valves 66, 76, 86 and the merging gas connection pipes 65, 75, 85.
  • Units 3, 4, and 5 are sent to the IJ side heat exchanger ⁇ 32, 42, 52.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the use side heat exchangers 32, 42, 52 is heated with indoor air in the use side heat exchange ⁇ 32, 42, 52 of the use units 3, 4, 5 It is condensed by exchanging. On the other hand, indoor air is heated and supplied indoors.
  • the refrigerant condensed in the use side heat exchangers 32, 42, 52 passes through the use side expansion valves 31, 41, 51. , Sent to the liquid connection pipes 61, 71, 81 of the connection units 6, 7, 8.
  • the refrigerant sent to the liquid connection pipes 61, 71, 81 is sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 to join.
  • the refrigerant sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 and joined together is sent to the receiver 25 through the liquid side closing valve 27 and the cooler 121 of the heat source unit 2.
  • the refrigerant sent to the receiver 25 is temporarily stored in the receiver 25 and then decompressed by the heat source side expansion valve 24.
  • the refrigerant decompressed by the heat source side expansion valve 24 is evaporated by exchanging heat with water as a heat source in the heat source side heat exchanger 23 to become a low-pressure gas refrigerant. Sent.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the first mechanism 22 is returned to the suction side of the compression mechanism 21 through the second port 22b and the third port 22c of the first switching mechanism 22. In this way, the operation in the heating operation mode is performed.
  • the heating load of each of the utilization units 3, 4, and 5 may be very small.
  • the refrigerant evaporation capacity in the heat source side heat exchange 23 of the heat source unit 2 is reduced, and the heating load of the entire usage units 3, 4, 5 (that is, the usage side heat exchangers 32, 42, Must be balanced with a condensing load of 52).
  • control is performed to reduce the evaporation amount of the refrigerant in the heat source side heat exchange by controlling the opening degree of the heat source side expansion valve 24 to be small.
  • the control for reducing the opening degree of the heat source side expansion valve 24 is performed, the liquid level of the refrigerant in the heat source side heat exchanger is lowered.
  • the heat exchange is configured such that the refrigerant flows in both the lower force and the upper force (see FIGS. 2 and 2). 3)), the refrigeration oil becomes difficult to be discharged together with the evaporated refrigerant, and the refrigeration oil is likely to accumulate.
  • the air conditioning apparatus 1 of the present embodiment a combination of refrigerating machine oil and refrigerant that do not separate into two layers in a temperature range of 30 ° C or lower is used, and the first oil return circuit 101 is provided. .
  • the on-off valve 101b of the first oil return circuit 101 is opened in the heating operation mode (that is, when the first Kuraura structure 22 is in the evaporation operation state), and the oil return pipe 101a.
  • Refrigerator oil can be extracted from the heat source side heat exchanger through the heat source side heat exchanger 23 together with the refrigerant and returned to the compression mechanism 21 through the heat source side heat exchanger. Yes.
  • the on-off valve 101b is opened when the heat source side heat exchanger 23 functions as a condenser, a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger 23 is returned to the compression mechanism 21. Since the amount of refrigerant sent to the use-side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c decreases, the first switching mechanism 22 is closed when the first switching mechanism 22 is in the condensation operation state, and the first switching mechanism 22 is in the evaporation operation state.
  • the liquid level of the refrigerant in the heat source side heat exchanger is reduced by performing control to reduce the opening degree of the heat source side expansion valve 24, It may be opened only when the refrigeration oil is accompanied by the evaporated refrigerant and is not easily discharged.
  • the heat source side expansion valve 24 is not more than a predetermined opening.
  • This predetermined opening degree is the opening degree of the heat source side expansion valve 24 in which the liquid level of the cooling medium in the heat source side heat exchanger 23 is lowered and the refrigerant oil is not easily discharged together with the evaporated refrigerant. Is determined experimentally and is determined based on the opening found experimentally.
  • the refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 is configured as shown in FIG. 5 (the refrigerant flow is attached to the refrigerant circuit 12 of FIG. 5). (See the arrow marked.)
  • the first switching mechanism 22 is switched to the condensation operation state (the state indicated by the solid line of the first switching mechanism 22 in FIG. 5), thereby Heat exchange is functioning as a condenser.
  • the heat source side expansion valve 24 is in an opened state.
  • connection units 6, 7, and 8 the high pressure gas on / off valves 66, 76, and 86 are closed and the low pressure gas on / off valve 6
  • the usage side heat exchangers 32, 42, 5 2 of the usage units 3, 4, 5 function as evaporators, and the usage side heat exchange of the usage units 3, 4, 5 32, 42, 52 and the suction side of the compression mechanism 21 of the heat source unit 2 are connected via the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11.
  • the usage side expansion valves 31, 41, and 51 are, for example, the degree of superheat of the usage side heat exchangers 32, 42, and 52 (specifically, the liquid side temperature sensors 33, 43, The opening degree is adjusted according to the cooling load of each usage unit, such as the opening degree is adjusted based on the refrigerant temperature detected by 53 and the refrigerant temperature detected by the gas side temperature sensors 34, 44, 54). Speak.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 21a of the compression mechanism 21 is supplied from the refrigerating machine oil accompanying the high-pressure gas refrigerant in the oil separator 21b. Most of them are separated and sent to the first switching mechanism 22.
  • the refrigerating machine oil separated in the oil separator 21b is returned to the suction side of the compressor 21a through the second oil return circuit 21d.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the first switching mechanism 22 is sent to the heat source side heat exchanger 23 through the first port 22a and the second port 22b of the first switching mechanism 22.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 23 is condensed by exchanging heat with water as the heat source in the heat source side heat exchanger 23.
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchange 23 passes through the heat source side expansion valve 24, and then the high pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 through the pressurizing circuit 111 joins (details will be described later).
  • Sent to Resino 25 The refrigerant sent to the receiver 25 is temporarily stored in the receiver 25 and then sent to the cooler 121. Then, the refrigerant sent to the cooler 121 is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the cooling circuit 122 (details will be described later). Then, the refrigerant cooled in the cooler 121 is sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 through the liquid side closing valve 27.
  • the refrigerant sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 is branched into three and sent to the liquid connection pipes 61, 71, 81 of the connection units 6, 7, 8. Then, the refrigerant sent to the liquid connection pipes 61, 71, 81 of the connection units 6, 7, 8 is sent to the use side expansion valves 31, 41, 51 of the use units 3, 4, 5.
  • the refrigerant sent to the use side expansion valves 31, 41, 51 is used as the use side expansion valves 31, 41, 51.
  • indoor air is cooled and supplied indoors. Then, the low-pressure gas refrigerant is sent to the merged gas connection pipes 65, 75, 85 of the connection units 6, 7, 8.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the merged gas connection pipes 65, 75, 85 passes through the low-pressure gas on / off valves 67, 77, 87 and the low-pressure gas connection pipes 64, 74, 84 to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11. Sent to join.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11 and joined together is returned to the suction side of the compression mechanism 21 through the low-pressure gas side shut-off valve 29. In this way, the operation in the cooling operation mode is performed.
  • each utilization unit 3, 4, and 5 may become very small.
  • the refrigerant condensing capacity in the heat source side heat exchange 23 of the heat source unit 2 is reduced, and the cooling load (that is, the use side heat exchangers 32, 42, Must be balanced with an evaporation load of 52). Therefore, control is performed to reduce the amount of refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger 23 by performing control to reduce the opening degree of the heat source side expansion valve 24.
  • the opening of the heat source side expansion valve 24 By controlling the opening of the heat source side expansion valve 24 in this way, the amount of liquid refrigerant that accumulates in the heat source side heat exchanger increases! ] By reducing the effective heat transfer area, the condensation capacity is reduced.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 is decompressed by the heat source side expansion valve 24 and used side refrigerant circuits 12a and 12b.
  • 12c is provided with a pressurizing circuit 111 that joins the refrigerant sent to 12c.
  • the on-off valve 111b of the pressurizing circuit 111 is opened in the cooling operation mode (that is, when the first switching mechanism 22 is in the condensing operation state), and is compressed through the pressurizing pipe 111a.
  • the discharge side force of the heat source side expansion valve 24 can be merged downstream of the heat source side expansion valve 24. ing.
  • the high pressure gas refrigerant is joined to the downstream side of the heat source side expansion valve 24 through the pressurization circuit 111, thereby The pressure of the downstream refrigerant can be increased.
  • the high-pressure gas refrigerant is merged, whereby the refrigerant sent to the use-side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c.
  • the cooler 121 is further provided on the downstream side of the heat source side expansion valve 24.
  • the high pressure gas refrigerant is joined to the downstream side of the heat source side expansion valve 24 through the pressurization circuit 111 to thereby control the heat source side expansion valve 24.
  • the refrigerant that is depressurized by the heat source side expansion valve 24 and sent to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c is cooled by the cooler 121.
  • the gas refrigerant can be condensed, and it is not necessary to send a gas-liquid two-phase flow refrigerant having a large gas fraction to the use-side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c.
  • the pressurizing pipe 111a is connected between the heat source side expansion valve 24 and the receiver 25, so that the refrigerant on the downstream side of the heat source side expansion valve 24 has a high pressure.
  • the gas refrigerant is joined, and the high-temperature gas refrigerant is joined to cool the refrigerant whose temperature is high by the cooler 121.
  • the cooling circuit 122 is provided, and a part of the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 23 to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c. Is reduced to a refrigerant pressure that can be returned to the suction side of the compression mechanism 21, and this refrigerant is used as a cooling source for the cooler 121. Therefore, the refrigerant is reduced in pressure at the heat source side expansion valve 24 and used on the refrigerant circuits 12a, 12b.
  • a cooling source having a temperature sufficiently lower than the temperature of the refrigerant sent to 12c can be obtained. For this reason, it is possible to cool the refrigerant, which is decompressed in the heat source side expansion valve 24, and sent to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c to a supercooled state.
  • the cooling circuit side expansion valve 122b of the circuit 122 is based on, for example, the degree of superheat of the cooler 121 (calculated from the cooling medium temperature detected by the cooling circuit outlet temperature sensor 96 provided in the outlet pipe 122c of the cooling circuit 122). The opening degree is adjusted according to the flow rate and temperature of the refrigerant sent from the downstream side of the heat source side expansion valve 24 to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c.
  • the usage unit 3 is in a cooling operation and the usage units 4 and 5 are in a heating / cooling simultaneous operation mode.
  • the operation when the heat source side heat exchanger 23 of the heat source unit 2 is operated as an evaporator according to the air conditioning load (evaporation operation state) will be described.
  • the refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 is configured as shown in FIG. 6 (refer to the arrows attached to the refrigerant circuit 12 of FIG. 6 for the refrigerant flow).
  • the first switching mechanism 22 is set in the evaporation operation state (indicated by the broken line of the first mechanism 22 in FIG.
  • the second structure 26 is switched to the heating load required operation state (the state indicated by the broken line of the second structure 26 in Fig. 6), thereby evaporating the heat source side heat exchanger 23.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 can be supplied to the utilization units 4 and 5 through the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10. Further, the opening degree of the heat source side expansion valve 24 is adjusted so as to depressurize the refrigerant.
  • the on-off valve 11 lb of the pressurizing circuit 111 and the cooling circuit side expansion valve 122b of the cooling circuit 122 are closed, and a high-pressure gas refrigerant is merged with the refrigerant flowing between the heat source side expansion valve 24 and the receiver 25. Or the supply of the cold heat source to the cooler 121 is shut off, and the refrigerant flowing between the receiver 25 and the utilization units 3, 4, and 5 is not cooled.
  • the use side heat exchanger 32 of the use unit 3 functions as an evaporator and the use side of the use unit 3
  • the heat exchange 32 and the suction side of the compression mechanism 21 of the heat source unit 2 are connected via the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11.
  • the usage-side expansion valve 31 includes, for example, the degree of superheat of the usage-side heat exchanger 32 (specifically, the refrigerant temperature and the gas side temperature sensor detected by the liquid side temperature sensor 33).
  • the degree of opening is adjusted according to the cooling load of the unit used, for example, the degree of opening is adjusted based on the temperature difference from the refrigerant temperature detected by the sensor 34).
  • the low-pressure gas on-off valves 77 and 87 are closed and the high-pressure gas on-off valves 76 and 86 are opened, so that the heat exchange 42 and 52 on the user side 4 and 5 functions as a condenser. I try to let them.
  • the usage side expansion valves 41 and 51 are, for example, the degree of supercooling of the usage side heat exchangers 4 and 52 (specifically, the refrigerant detected by the liquid side temperature sensors 43 and 53).
  • the degree of opening is adjusted according to the heating load of each usage unit, for example, the degree of opening is adjusted based on the temperature and the refrigerant temperature detected by the gas side temperature sensors 44, 54).
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 21a of the compression mechanism 21 is mostly contained in the high-pressure gas refrigerant in the oil separator 21b. Separated and sent to Second Unit 26.
  • the refrigerating machine oil separated in the oil separator 21b is returned to the suction side of the compressor 21a through the second oil return circuit 21d.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the second structure 26 is sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 through the first port 26a and the fourth port 26d of the second structure 26 and the high-pressure gas side closing valve 28. It is done.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 is branched into two and sent to the high-pressure gas connection pipes 73 and 83 of the connection units 7 and 8.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas connection pipes 73 and 83 of the connection units 7 and 8 passes through the high-pressure gas on / off valves 76 and 86 and the confluence gas connection pipes 75 and 85, and the usage-side heat of the use units 4 and 5 Sent to exchangers 42 and 52.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the use side heat exchangers 42 and 52 is condensed by exchanging heat with indoor air in the use side heat exchangers 42 and 52 of the use units 4 and 5. On the other hand, indoor air is heated and supplied indoors.
  • the refrigerant condensed in the use side heat exchangers 42 and 52 passes through the use side expansion valves 41 and 51 and then is sent to the liquid connection pipes 71 and 81 of the connection units 7 and 8.
  • the refrigerant sent to the liquid connection pipes 71 and 81 is sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 to be joined.
  • the refrigerant sent to the use side expansion valve 31 is depressurized by the use side expansion valve 31, and then evaporated by exchanging heat with indoor air in the use side heat exchanger 32. It becomes a gas refrigerant.
  • indoor air is cooled and supplied indoors.
  • the low-pressure gas refrigerant is sent to the merged gas connection pipe 65 of the connection unit 6.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the merged gas connection pipe 65 is sent to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11 through the low-pressure gas on-off valve 67 and the low-pressure gas connection pipe 64 and merges.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11 is returned to the suction side of the compression mechanism 21 through the low-pressure gas side closing valve 29.
  • the remaining refrigerant excluding the refrigerant sent from the liquid refrigerant communication pipe 9 to the connection unit 6 and the utilization unit 3 is sent to the resin 25 through the liquid side closing valve 27 and the cooler 121 of the heat source unit 2.
  • the refrigerant sent to the receiver 25 is temporarily stored in the receiver 25 and then decompressed by the heat source side expansion valve 24.
  • the refrigerant depressurized by the heat source side expansion valve 24 is evaporated by exchanging heat with water as a heat source in the heat source side heat exchange 23 to become a low pressure gas refrigerant. Sent.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the first structure 22 is returned to the suction side of the compression mechanism 21 through the second port 22b and the third port 22c of the first structure 22. In this way, the operation in the cooling and heating simultaneous operation mode (evaporation load) is performed.
  • the heat source side heat exchange 23 requires an evaporation load, but the size may be very small. .
  • the refrigerant evaporation capacity in the heat source side heat exchanger 23 of the heat source unit 2 is reduced, and the air conditioning load and balance of the entire usage units 3, 4, and 5 are reduced. I have to let it.
  • the cooling load of the utilization unit 3 and the heating load of the utilization units 4 and 5 may be approximately the same load.
  • the evaporation load of the heat source side heat exchanger 23 must be very small.
  • the air conditioner 1 of this embodiment is divided into two layers in a temperature range of 30 ° C or lower. Because the combination of refrigeration oil and refrigerant that are not separated and the first oil return circuit 101 is provided, the refrigeration in the heat source side heat exchanger ⁇ 23 as described in the explanation of the heating operation mode described above. Prevents machine oil from accumulating ⁇ Cooling and heating simultaneous operation mode (condensation load)>
  • the entire usage units 3, 4 and 5 are empty.
  • the operation when the heat source side heat exchange 23 of the heat source unit 2 is operated as a condenser according to the control load (condensing operation state) will be described.
  • the refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 is configured as shown in FIG. 7 (refer to the arrows attached to the refrigerant circuit 12 of FIG. 7 for the refrigerant flow).
  • the first switching mechanism 22 is switched to the condensing operation state (the state indicated by the solid line of the first switching mechanism 22 in FIG. 7), and the second switching is performed.
  • the mechanism 26 By switching the mechanism 26 to the heating load required operation state (the state indicated by the broken line in the second mechanism 26 in FIG. 7), the heat source side heat exchange 23 functions as an evaporator and the high pressure gas refrigerant communication pipe 10 is used.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 can be supplied to the use unit 5.
  • the heat source side expansion valve 24 is in an opened state.
  • connection units 6 and 7 the high-pressure gas on-off valves 66 and 76 are closed and the low-pressure gas on-off valves 67 and 77 are opened, so that the use side heat exchangers 32 and 42 of the use units 3 and 4 are used as evaporators.
  • the usage side heat exchange 32, 42 of the usage units 3, 4 and the suction side of the compression mechanism 21 of the heat source unit 2 are connected via the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11. Yes.
  • the usage side expansion valves 31 and 41 include, for example, the degree of superheat of the usage side heat exchange 32 and 42 (specifically, the coolant temperature detected by the liquid side temperature sensors 33 and 43).
  • the opening degree is adjusted according to the cooling load of each usage unit, for example, the opening degree is adjusted based on the temperature difference between the refrigerant and the refrigerant temperature detected by the gas side temperature sensors 34 and 44.
  • connection unit 8 the low pressure gas on / off valve 87 is closed and the high pressure gas on / off valve 86 is opened.
  • the heat exchange on the use side of the use unit 5 is made to function as a condenser.
  • the usage-side expansion valve 51 includes, for example, the degree of supercooling of the usage-side heat exchanger 52 (specifically, the refrigerant temperature detected by the liquid-side temperature sensor 53 and the gas-side temperature sensor 54.
  • the degree of opening is adjusted according to the heating load of the unit used, such as the degree of opening is adjusted based on the detected temperature difference from the refrigerant temperature.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 21a of the compression mechanism 21 is stored in the high-pressure gas refrigerant in the oil separator 21b. Most of them are separated and sent to the first structure 22 and the second structure 26. The refrigerating machine oil separated in the oil separator 21b is returned to the suction side of the compressor 21a through the second oil return circuit 21d.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the first switching mechanism 22 passes through the first port 22a and the second port 22b of the first switching mechanism 22, and the heat source Sent to side heat exchange 23.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 23 is condensed by exchanging heat with water as a heat source in the heat source side heat exchanger 23.
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger 23 passes through the heat source side expansion valve 24, and then the high pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 through the pressurizing circuit 111 joins (details). Is sent to receiver 25).
  • the refrigerant sent to the receiver 25 is temporarily stored in the receiver 25 and then sent to the cooler 121.
  • the refrigerant sent to the cooler 121 is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the cooling circuit 122 (details will be described later).
  • the refrigerant cooled in the cooler 121 is sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 through the liquid side closing valve 27.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the second mechanism 26 is the first port 26a and the fourth port 26d of the second switching mechanism 26. Then, it is sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 through the high-pressure gas side closing valve 28.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 is sent to the high-pressure gas connection pipe 83 of the connection unit 8.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas connection pipe 83 of the connection unit 8 is sent to the use-side heat exchanger 52 of the use unit 5 through the high-pressure gas on-off valve 86 and the merged gas connection pipe 85.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the use-side heat exchanger 52 is condensed by exchanging heat with indoor air in the use-side heat exchanger 52 of the use unit 5. On the other hand, indoor air is heated and supplied indoors.
  • the refrigerant condensed in the use side heat exchanger 52 is sent to the liquid connection pipe 81 of the connection unit 8 after passing through the use side expansion valve 51. Then, the refrigerant sent to the liquid connection pipe 81 is sent to the liquid refrigerant communication pipe 9, where the first switching mechanism 22, the heat source side heat exchanger 23, the heat source side expansion valve 24, the receiver 25, the cooler 121 and It is merged with the refrigerant sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 through the liquid side closing valve 27.
  • the refrigerant flowing through the liquid refrigerant communication pipe 9 is branched into two and sent to the liquid connection pipes 61 and 71 of the connection units 6 and 7. Then, the refrigerant sent to the liquid connection pipes 61 and 71 of the connection units 6 and 7 is sent to the use side expansion valves 31 and 41 of the use units 3 and 4.
  • the refrigerant sent to the use side expansion valves 31 and 41 is depressurized by the use side expansion valves 31 and 41 and then exchanges heat with indoor air in the use side heat exchangers 32 and 42. It is evaporated and becomes a low-pressure gas refrigerant. On the other hand, indoor air is cooled and supplied indoors. Then, the low-pressure gas refrigerant is sent to the merged gas connection pipes 65 and 75 of the connection units 6 and 7.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the merged gas connection pipes 65 and 75 is sent to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11 through the low-pressure gas on-off valves 67 and 77 and the low-pressure gas connection pipes 64 and 74 and merges.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11 is returned to the suction side of the compression mechanism 21 through the low-pressure gas side closing valve 29. In this way, the operation is performed in the cooling and heating simultaneous operation mode (condensation load).
  • the heat source side heat exchange requires a condensing load, which may be very small.
  • the refrigerant condensing capacity in the heat source side heat exchanger 23 of the heat source unit 2 is reduced, and the air conditioning load and balance of the entire usage units 3, 4, and 5 are reduced. I have to let it.
  • the cooling load of the usage units 3 and 4 and the heating load of the usage unit 5 may be approximately the same load.
  • the condensation load on the heat source side heat exchanger 23 must be very small. I have to.
  • a high-pressure gas refrigerant is joined to the downstream side of the heat source side expansion valve 24 through the pressurization circuit 111 while performing control to reduce the opening degree of the heat source side expansion valve 24.
  • control is performed to increase the pressure of the refrigerant on the downstream side of the heat source side expansion valve 24, and the refrigerant that is decompressed by the heat source side expansion valve 24 and sent to the use side refrigerant circuits 12a and 12b is cooled by the cooler 121. Since cooling is performed, the gas refrigerant can be condensed, and it is not necessary to send a gas-liquid two-phase flow refrigerant with a large gas fraction to the use-side refrigerant circuits 12a and 12b.
  • the air conditioner 1 of the present embodiment has the following features.
  • a heat source side refrigerant circuit 12d having a heat source side heat exchanger 23 configured so that refrigerant flows in from the lower side and flows out from the upper side.
  • the refrigerant circuit 12 is configured to be connected to the use-side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c, and the refrigerating machine oil and refrigerant used in the refrigerant circuit 12 have a temperature range of 30 ° C or lower.
  • the combination of refrigerating machine oil and refrigerant is not used.
  • the evaporating temperature of the refrigerant in the heat source side heat exchanger 23 is a temperature of 30 ° C.
  • the refrigerating machine oil accumulates in the heat source side heat exchanger 23 in a mixed state with the refrigerant that does not accumulate in the state of floating on the refrigerant level in the heat source side heat exchanger 23. It will be.
  • the refrigerating machine oil accumulated in the heat source side heat exchanger 23 is returned to the suction side of the compression mechanism 21 together with the refrigerant by the first oil return circuit 101 connected to the lower part of the heat source side heat exchanger 23. ing.
  • the refrigerant level in the heat source side heat exchanger is maintained at a certain level or higher in order to prevent refrigeration oil from accumulating in the heat source side heat exchanger. There is no need to do it.
  • the evaporation capacity of the heat source side heat exchanger 23 is reduced by reducing the opening degree of the heat source side expansion valve 24 according to the air conditioning load of the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c.
  • the liquid level of the refrigerant in the heat source side heat exchanger is controlled.
  • Refrigeration oil does not accumulate in the heat source side heat exchanger 23 even if the temperature drops, so the control range when controlling the evaporation capacity of the heat source side heat exchanger 23 with the heat source side expansion valve should be expanded. Is possible.
  • the air conditioner 1 when a plurality of heat source side heat exchangers are provided and the heat source side heat exchange functions as an evaporator, some of the plurality of heat source side expansion valves are used.
  • the number of heat source side heat exchangers ⁇ that function as evaporators and reducing the evaporation capacity, or by allowing some of the heat source side heat exchangers ⁇ to function as condensers Since it is not necessary to control to reduce the evaporation capacity by offsetting the evaporation capacity of the heat source side heat exchanger functioning as an evaporator, a wide range of evaporation capacity control can be obtained by a single heat source side heat exchange Will be able to.
  • the first oil return circuit 101 is provided with the on-off valve 101b, and when the heat source side heat exchange 23 functions as a condenser, the on-off valve 101b is closed.
  • the on-off valve 101b is closed.
  • the opening of the heat source side expansion valve 24 corresponding to the coolant level at which refrigeration oil can accumulate in the heat source side heat exchange 23 as a predetermined opening, and the opening of the heat source side expansion valve 24 is By opening and closing the on-off valve 101b only when the opening is below the specified opening, It is possible to prevent the amount of refrigerant sent to the compression mechanism 21 from increasing without being evaporated in the heat source side heat exchanger 23.
  • a plate-type heat exchanger is used as the heat source side heat exchanger 23. Due to its structure, a refrigerant is used to prevent refrigeration oil from collecting in the heat source side heat exchanger 23. It is difficult to extract the refrigerating machine oil that has floated and accumulated above the liquid level from the vicinity of the refrigerant level.
  • the refrigerating machine oil is stored in the heat source side heat exchanger 23 in a state of being mixed with the refrigerant, and the refrigerating machine oil accumulated in the heat source side heat exchanger 23 is combined with the refrigerant in the heat source side heat. Even if a plate heat exchanger is used, the first oil return circuit 101 can be easily installed because it is only necessary to extract the lower force of the AC.
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger 23 functioning as a condenser is decompressed by the heat source side expansion valve 24 and sent to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c.
  • the high-pressure gas refrigerant merges from the pressurizing circuit 111 and is pressurized, and the refrigerant pressure on the downstream side of the heat source side expansion valve 24 is increased.
  • the refrigerant sent to the use-side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c becomes a gas-liquid two-phase flow with a large gas fraction,
  • the opening degree of the heat source side expansion valve 24 cannot be made sufficiently small, in the air conditioner 1, the pressure is reduced by the heat source side expansion valve 24 to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c. Since the refrigerant to be sent is cooled by the cooler 121, the gas refrigerant can be condensed, and a gas-liquid two-phase flow refrigerant having a large gas fraction in the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c. You don't have to send
  • the heat source side heat exchanger 23 is reduced in condensing capacity by reducing the opening degree of the heat source side expansion valve 24 according to the air conditioning load of the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c. Even if the pressurization circuit 111 is used to control the pressure by combining high-pressure gas refrigerant, the gas-liquid two-phase refrigerant with a large gas fraction is not sent to the use-side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c. Evaporative capacity of heat exchange on the heat source side It is possible to expand the control range when controlling the heat source side expansion valve 24.
  • the air conditioner 1 when a plurality of heat source side heat exchangers are provided and the heat source side heat exchange functions as a condenser, as in the conventional air conditioner, some of the plurality of heat source side expansion valves are used.
  • the number of heat source side heat exchangers ⁇ that function as evaporators and reducing the evaporation capacity, or by allowing some of the heat source side heat exchangers ⁇ to function as condensers Since it is not necessary to control to reduce the evaporation capacity by offsetting the evaporation capacity of the heat source side heat exchanger functioning as an evaporator, a wide range of condensation capacity control can be obtained by a single heat source side heat exchange Will be able to.
  • the pressurization circuit 111 is connected so that the high-pressure gas refrigerant merges between the heat source side expansion valve 24 and the cooler 121. Therefore, the high-pressure gas refrigerant merges. Then, the refrigerant whose temperature has been increased is cooled by the cooler 121. As a result, a relatively high temperature cold heat source that does not require the use of a low temperature cold heat source can be used as the cold heat source for cooling the refrigerant in the cooler 121.
  • a part of the refrigerant sent from the downstream side of the heat source side expansion valve 24 to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c is reduced to a refrigerant pressure that can be returned to the suction side of the compression mechanism 21. Since this is used as the cooling source for the cooler 121, the cooling source has a temperature sufficiently lower than the temperature of the refrigerant sent from the downstream side of the heat source side expansion valve 24 to the utilization side refrigerant circuit 12a, 12b, 12c. Can be obtained. As a result, the refrigerant sent from the downstream side of the heat source side expansion valve 24 to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c can be cooled to a supercooled state. Become ⁇ .
  • water that is supplied in a constant amount is used as a heat source regardless of the flow control of the refrigerant flowing in the heat source side heat exchanger 23, and the heat source side heat is controlled by controlling the amount of water. It is impossible to control the evaporation capacity in the exchange. However, in the air conditioner 1, since the control range when the evaporation capacity or the condensation capacity of the heat source side heat exchanger 23 is controlled by the heat source side expansion valve 24 is expanded, it is not necessary to control the amount of water. Thus, it is possible to secure a control range when controlling the evaporation capability of the heat source side heat exchanger 23.
  • the low-pressure gas refrigerant communication pipe 11 and the connection units 6, 7, and 8 necessary for enabling simultaneous operation of cooling and heating are omitted, and the usage units 3, 4 , 5 are directly connected to the liquid refrigerant communication pipe 9 and the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10, and by switching the second switching mechanism 26, the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 is changed from the use unit 3, 4, 5 to the heat source unit 2.
  • It can function as a pipe through which the returned low-pressure gas refrigerant flows, or it can function as a pipe through which the high-pressure gas refrigerant supplied from the heat source unit 2 to the utilization units 3, 4, and 5 flows. I have to.
  • the heating operation mode will be described.
  • the refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 is configured as shown in FIG. 9 (the refrigerant flow is attached to the refrigerant circuit 12 of FIG. 9). (See the arrow that appears.)
  • the first Kiriura structure 22 is switched to the evaporation operation state (the state indicated by the broken line of the first switching mechanism 22 in FIG. 9), and the second Switching mechanism 26 requires heating load
  • the demanding operation state the state indicated by the broken line of the second cut m «structure 26 in Fig.
  • the heat source side heat exchanger 23 functions as an evaporator and the high-pressure gas refrigerant communication pipe 1 Through 0, the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 can be supplied to the utilization units 3, 4, and 5.
  • the opening degree of the heat source side expansion valve 24 is adjusted so as to depressurize the refrigerant.
  • the on-off valve 111b of the pressurizing circuit 111 and the cooling circuit side expansion valve 122b of the cooling circuit 122 are closed, and a high-pressure gas refrigerant is combined with the refrigerant flowing between the heat source side expansion valve 24 and the receiver 25.
  • the supply of the cold heat source to the cooler 121 is cut off, and the refrigerant flowing between the receiver 25 and the utilization units 3, 4, and 5 is not cooled.
  • the usage side expansion valves 31, 41, and 51 are, for example, the degree of supercooling of the usage side heat exchangers 32, 42, and 52 (specifically, the liquid side temperature sensors 33, 43). Adjust the opening according to the heating load of each unit used, such as adjusting the opening based on the temperature difference between the refrigerant temperature detected by 53 and the refrigerant temperature detected by gas side temperature sensors 34, 44, 54) It has been done.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 21a of the compression mechanism 21 is supplied to the high-pressure gas refrigerant in the oil separator 21b. Most of it is separated and sent to the second structure 26.
  • the refrigerating machine oil separated in the oil separator 21b is returned to the suction side of the compressor 21a through the second oil return circuit 21d.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the second structure 26 is sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 through the first port 26a and the fourth port 26d of the second structure 26 and the high-pressure gas side closing valve 28. It is done.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 is branched into three and sent to the use side heat exchangers 32, 42, 52 of the use units 3, 4, 5.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the use side heat exchangers 32, 42, 52 exchanges heat with indoor air in the use side heat exchangers 32, 42, 52 of the use units 3, 4, 5. It is condensed by this. On the other hand, indoor air is heated and supplied indoors.
  • the refrigerant condensed in the use side heat exchangers 32, 42, 52 passes through the use side expansion valves 31, 41, 51 and then is sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 to join.
  • the refrigerant sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 and merged is closed on the liquid side of the heat source unit 2. It is sent to receiver 25 through chain valve 27 and cooler 121.
  • the refrigerant sent to the receiver 25 is temporarily stored in the receiver 25 and then decompressed by the heat source side expansion valve 24.
  • the refrigerant decompressed by the heat source side expansion valve 24 is evaporated by exchanging heat with water as a heat source in the heat source side heat exchanger 23 to become a low-pressure gas refrigerant.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the first mechanism 22 is returned to the suction side of the compression mechanism 21 through the second port 22b and the third port 22c of the first switching mechanism 22. In this way, the operation in the heating operation mode is performed.
  • the heating load of each of the utilization units 3, 4, and 5 may be very small, but in a temperature range of 30 ° C or lower! Refrigeration in the heat source side heat exchanger 23 in the same manner as in the heating operation mode of the air conditioner configured to be capable of simultaneous cooling and heating operation.
  • the machine oil can be prevented from accumulating.
  • the refrigerant circuit 12 of the air conditioner 1 is configured as shown in FIG. 10 (the refrigerant flow is attached to the refrigerant circuit 12 of FIG. 10). (See the arrow that appears.)
  • the first notch structure 22 is switched to the condensing operation state (the state indicated by the solid line of the first switching mechanism 22 in FIG. 10), and the second By switching the switching mechanism 26 to the cooling operation state at the time of cooling / heating switching (the state indicated by the solid line of the second switching mechanism 26 in FIG.
  • the heat source side heat exchange 23 functions as a condenser and a high-pressure gas refrigerant.
  • the low-pressure gas refrigerant returned from the utilization units 3, 4, 5 to the heat source unit 2 through the communication pipe 10 can be sent to the suction side of the compression mechanism 21.
  • the heat source side expansion valve 24 is in an opened state.
  • the on-off valve 101b of the first oil return circuit 101 is closed, and the lower force of the heat source side heat exchange is also in a state in which the operation of extracting the refrigerating machine oil together with the refrigerant and returning it to the compressor mechanism 21 is not performed.
  • the usage side expansion valves 31, 41, and 51 are, for example, the degree of superheat of the usage side heat exchangers 32, 42, and 52 (specifically, the liquid side temperature sensors 33, 43).
  • the opening is adjusted.
  • the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 21a of the compression mechanism 21 is stored in the high-pressure gas refrigerant in the oil separator 21b. Most of them are separated and sent to the first switching mechanism 22.
  • the refrigerating machine oil separated in the oil separator 21b is returned to the suction side of the compressor 21a through the second oil return circuit 21d.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the first switching mechanism 22 is sent to the heat source side heat exchanger 23 through the first port 22a and the second port 22b of the first switching mechanism 22.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 23 is condensed by exchanging heat with water as the heat source in the heat source side heat exchanger 23.
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchange 23 passes through the heat source side expansion valve 24, and then the high pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compression mechanism 21 through the pressurizing circuit 111 is joined to the receiver 25. Sent.
  • the refrigerant sent to the receiver 25 is temporarily stored in the receiver 25 and then sent to the cooler 121.
  • the refrigerant sent to the cooler 121 is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the cooling circuit 122. Then, the refrigerant cooled in the cooler 121 is sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 through the liquid side closing valve 27.
  • the refrigerant sent to the liquid refrigerant communication pipe 9 is branched into three and sent to the use side expansion valves 31, 41, 51 of the use units 3, 4, 5.
  • the refrigerant sent to the use side expansion valves 31, 41, 51 is depressurized by the use side expansion valves 31, 41, 51, and then exchanges heat with indoor air in the use side heat exchangers 32, 42, 52. Is evaporated into a low-pressure gas refrigerant. On the other hand, indoor air is cooled and supplied indoors. Then, the low-pressure gas refrigerant is sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 and merges.
  • the low-pressure gas refrigerant that has been sent to the high-pressure gas refrigerant communication pipe 10 and joined therethrough passes through the high-pressure gas side closing valve 28 and the fourth port 26d and the third port 26c of the second structure 26, and the compression mechanism 21 It is returned to the suction side. In this way, the operation in the cooling operation mode is performed.
  • the cooling load of each of the utilization units 3, 4, and 5 may be very small.
  • the heat source side expansion valve 24 is controlled.
  • the high-pressure gas refrigerant is joined through the pressurization circuit 111 downstream of the heat source side. Control is performed to increase the pressure of the refrigerant on the downstream side of the expansion valve 24, and the refrigerant that is decompressed by the heat source side expansion valve 24 and sent to the use side refrigerant circuits 12a, 12b, 12c is cooled by the cooler 121.
  • the gas refrigerant can be condensed and the use side refrigerant circuits 12a, 12b, and 12c are supplied with gas. There is no need to send a gas-liquid two-phase refrigerant with a large fraction.
  • the control range of the evaporation capacity control of the heat source side heat exchanger 23 by the heat source side expansion valve 24 and the control capacity of the heat source side heat exchanger 23 by the heat source side expansion valve 24 are controlled. Force to provide the heat source unit 2 with the first oil return circuit 101, the pressurizing circuit 111, the cooler 121 and the cooling circuit 122 in order to expand both the control width, for example, evaporation of the heat source side heat exchanger 23 If the control range of the capacity control is secured, but it is necessary to expand only the control range of the heat source-side heat exchanger 23 condensing capacity control, as shown in Fig. 11, pressurization Only the circuit 111, the cooler 121, and the cooling circuit 122 may be provided in the heat source unit 2 (that is, the first oil return circuit 101 may be omitted).
  • four-way switching valves are used as the first switching mechanism 22 and the second switching mechanism 26, but the present invention is not limited to this.
  • a three-way valve may be used as the mechanism 22 and the second mechanism 26.
  • the flow rates of the refrigeration oil and refrigerant returned to the compression mechanism 21 from the lower part of the heat source side heat exchanger 23 functioning as an evaporator through the first oil return circuit 101 Is determined in accordance with the pressure loss between the lower part of the heat source side heat exchange functioning as an evaporator and the compression mechanism 21 in the first oil return circuit 101, for example, the heat source side heat exchanger functioning as an evaporator In the case where the pressure loss in the first oil return circuit 101 where the pressure loss in the pipe between the refrigerant outlet side of the heat source 23 and the heat source side heat exchanger 23 to the suction side of the compression mechanism 21 is small, etc.
  • Heat source side heat exchanger 2 3 Refrigerating machine oil with sufficient flow rate to prevent accumulation of refrigerating machine oil in 3 and If the lower force of the heat source side heat exchanger 23 cannot be returned to the compression mechanism 21 through the first oil return circuit 101, a case may occur.
  • the refrigerating machine oil and the refrigerant having a flow rate sufficient to prevent the refrigerating machine oil from accumulating in the heat source side heat exchanger 23 are supplied to the heat source through the first oil return circuit 101.
  • the refrigerant outlet side of the heat source side heat exchanger 23 functioning as an evaporator and the suction of the compression mechanism 21 Gas refrigerant that is evaporated in the heat source side heat exchange 23 and returned to the suction side of the compression mechanism 21 is also supplied to the compression mechanism 21 through the first oil return circuit 101. You may make it further provide the pressure reduction mechanism 131 which can be pressure-reduced before joining with the refrigerating machine oil and refrigerant
  • the pressure reducing mechanism 131 mainly includes an on-off valve 131a that also has an electromagnetic valve force connected to a pipe that connects the third port 22c of the first switching mechanism 22 and the suction side of the compression mechanism 21, and a bypass that bypasses the on-off valve 131a. It consists of 13 lb tube. A capillary tube 13 lc is connected to the bypass pipe 131b. In the pressure reducing mechanism 131, when the first oil return circuit 101 is used, the on-off valve 131a is closed so that only the bypass pipe 131b flows the gas refrigerant evaporated in the heat source side heat exchanger 23.
  • the first oil return circuit 101 is provided.
  • the pressure loss between the refrigerant outlet side of the heat source side heat exchanger 23 functioning as an evaporator and the suction side of the compression mechanism 21 is increased, and the heat source side heat is passed through the first oil return circuit 101.
  • the lower force of the alternating force can also increase the flow rates of the refrigerating machine oil and the refrigerant returned to the compression mechanism 21.
  • the pressure reducing mechanism is not the open / close valve 131a and the bypass pipe 131b such as the pressure reducing mechanism 131, and the third port 22c of the first mechanism 22 and the compression mechanism 21. It may be an electric expansion valve connected to a pipe connecting the suction side.
  • the compression mechanism 21 is controlled from the refrigerant outlet side of the heat source side heat exchanger 23 that functions as a evaporator by performing control to reduce the opening degree.
  • the pressure loss up to the suction side of the refrigerant can be increased so that the lower force of the heat source side heat exchanger 23 through the first oil return circuit 101 can also increase the flow rates of refrigerating machine oil and refrigerant returned to the compression mechanism 21.
  • control can be performed to increase the opening (for example, fully open), so that it is sufficient to prevent refrigeration oil from accumulating in the heat source side heat exchanger 23.
  • the refrigerating machine oil and the refrigerant having a proper flow rate can be reliably returned to the compression mechanism 21 through the first oil return circuit 101 and the lower force of the heat source side heat exchange.
  • the heat source side heat exchange condensation capacity can be increased by using an air conditioner including a heat source side refrigerant circuit and a use side refrigerant circuit connected to the heat source side refrigerant circuit.
  • the control range at the time of controlling with a valve can be expanded.

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Abstract

 熱源側冷媒回路と、熱源側冷媒回路に接続された利用側冷媒回路とを備えた空気調和装置において、熱源側熱交換器の凝縮能力を熱源側膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大する。空気調和装置(1)は、熱源側冷媒回路(12d)と、利用側冷媒回路(12a、12b、12c)と、加圧回路(111)と、冷却器(121)とを備える。熱源側冷媒回路(12d)は、圧縮機構(21)と、熱源側熱交換器(23)と、熱源側熱交換器(23)において凝縮された冷媒を減圧させる熱源側膨張弁(24)とが接続されて構成される。加圧回路(111)は、熱源側冷媒回路(12d)に設けられ、圧縮機構(21)において圧縮された高圧のガス冷媒を熱源側膨張弁(24)において減圧されて利用側冷媒回路(12a、12b、12c)に送られる冷媒に合流させる。冷却器(121)は、熱源側膨張弁(24)において減圧されて利用側冷媒回路(12a、12b、12c)に送られる冷媒を冷却する。

Description

明 細 書
空気調和装置
技術分野
[0001] 本発明は、空気調和装置、特に、熱源側冷媒回路と、熱源側冷媒回路に接続され た利用側冷媒回路とを備えた空気調和装置に関する。
背景技術
[0002] 従来より、冷媒の蒸発器として冷媒が下側力 流入して上側力 流出するように構 成された熱交 を有する蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた冷凍装置がある (例えば 、特許文献 1参照。 ) oこの冷凍装置においては、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込む のを防ぐため、冷媒よりも比重が小さ!、ために 2層に分離して冷媒の液面の上に浮!ヽ た状態で溜まった冷凍機油を冷媒の液面付近力 抜き出して圧縮機の吸入側に戻 すようにしている。
また、蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた冷凍装置の一例として、複数の熱源側熱交 を有する熱源側冷媒回路と、熱源側冷媒回路に接続された複数の利用側冷媒 回路とを有する蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた空気調和装置がある (例えば、特許 文献 2参照。 ) 0このような空気調和装置においては、各熱源側熱交換器に流入する 冷媒の流量を調節することができるように熱源側膨張弁が設けられている。そして、こ の空気調和装置において、例えば、暖房運転時ゃ冷暖同時運転時に熱源側熱交換 器を蒸発器として機能させる場合には、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷が 小さくなるのに応じて、熱源側膨張弁の開度を小さくすることによって蒸発能力を小さ くする制御を行い、さらに、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷が非常に小さく なる場合には、複数の熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側 熱交^^の台数を減らすことによって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交換 器の一部を凝縮器として機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交 の蒸発能力と相殺して蒸発能力を小さくする制御を行っている。
[0003] また、上述の空気調和装置にお!、ては、例えば、冷房運転時ゃ冷暖同時運転時に 熱源側熱交 を凝縮器として機能させる場合には、複数の利用側冷媒回路全体 の空調負荷が小さくなるのに応じて、熱源側熱交換器に接続された熱源側膨張弁の 開度を小さくすることによって熱源側熱交 内に溜まる液冷媒の量を増やして実 質的な伝熱面積を減少させることで凝縮能力を小さくする制御を行って 、る。しかし、 熱源側膨張弁の開度を小さくする制御を行うと、熱源側膨張弁の下流側 (具体的に は、熱源側膨張弁と利用側冷媒回路との間)の冷媒圧力が低下する傾向となって安 定せず、熱源側冷媒回路の凝縮能力を小さくする制御を安定的に行うことができな いという問題があった。これに対して、圧縮機で圧縮された高圧のガス冷媒を、熱源 側膨張弁において減圧されて利用側冷媒回路に送られる冷媒に合流させる加圧回 路を設けることによって、熱源側膨張弁の下流側の冷媒圧力を高くする制御が提案 されている(例えば、特許文献 3参照。 )0
特許文献 1:特開昭 63 - 204074号公報
特許文献 2:特開平 3 - 260561号公報
特許文献 3:特開平 3— 129259号公報
発明の開示
上述の空気調和装置において、冷媒の蒸発器として機能する場合に冷媒が下側 から流入して上側力 流出するように構成されたプレート熱交 等の熱交 を 熱源側熱交換器として使用する場合がある。この場合には、熱源側熱交換器内に冷 凍機油が溜まり込むのを防ぐため、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上の レベルになるように維持する必要がある。しかし、複数の利用側冷媒回路における空 調負荷が非常に小さくなる場合等のように、熱源側熱交換器を蒸発能力の小さい蒸 発器として機能させる場合においては、熱源側膨張弁の開度を小さくすることによつ て熱源側熱交換器を流れる冷媒量を減少させようとしても、熱源側熱交換器内の冷 媒の液面の制約から熱源側膨張弁の開度をあまり小さくすることができないため、熱 源側膨張弁の開度調節のみでは十分に蒸発能力を制御できず、結果的に、複数の 熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減 らすことによって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器と して機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交^^の蒸発能力と相殺し て蒸発能力を小さくする制御を行うことが必要になっている。 [0005] このため、複数の熱源側熱交 を設置する分だけ部品点数の増加及びコストァ ップが生じ、また、複数の熱源側熱交換器の一部を凝縮器として機能させて蒸発能 力を小さくする場合に熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機におい て圧縮される冷媒量が増加することになり、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷 力 S小さい運転条件における copが悪くなるという問題がある。
また、上述の空気調和装置において、冷媒回路に加圧回路を設けることによって、 熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる場合に、熱源側膨張弁にぉ ヽて 減圧されて利用側冷媒回路に送られる冷媒に圧縮機で圧縮された高圧のガス冷媒 を合流させるようにすると、熱源側膨張弁から利用側冷媒回路に送られる冷媒が気 液二相流になり、し力も、熱源側膨張弁の開度を小さくなる程、加圧回路から高圧の ガス冷媒が合流された後の冷媒のガス分率が大きくなり、複数の利用側冷媒回路間 で偏流が生じてしまうため、結果的に、熱源側膨張弁の開度を十分に小さくすること ができないという問題が生じている。この結果、熱源側熱交換器を冷媒の蒸発器とし て機能させる場合と同様に、熱源側冷媒回路に複数の熱源側熱交 を設けて、 複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷が非常に小さくなる場合には、複数の熱源 側膨張弁を閉止して凝縮器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによ つて凝縮能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を蒸発器として機能させ ることにより凝縮器として機能する熱源側熱交^^の凝縮能力と相殺して凝縮能力 を小さくする制御を行うことが必要になっている。
このため、複数の熱源側熱交 を設置する分だけ部品点数の増加及びコストァ ップが生じ、また、複数の熱源側熱交換器の一部を蒸発器として機能させて凝縮能 力を小さくする場合に熱源側熱交換器で蒸発される冷媒量の分だけ圧縮機におい て圧縮される冷媒量が増加することになり、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷 力 S小さい運転条件における copが悪くなるという問題がある。
本発明の課題は、熱源側冷媒回路と、熱源側冷媒回路に接続された利用側冷媒 回路とを備えた空気調和装置にお!ヽて、熱源側熱交換器の凝縮能力を熱源側膨張 弁によって制御する際の制御幅を拡大することにある。
[0006] 第 1の発明にかかる空気調和装置は、熱源側冷媒回路と、 1以上の利用側冷媒回 路と、加圧回路と、冷却器とを備えている。熱源側冷媒回路は、圧縮機構と、熱源側 熱交換器と、熱源側熱交換器が凝縮器として機能する場合に熱源側熱交換器にお Vヽて凝縮された冷媒を減圧させる熱源側膨張弁とが接続されて構成される。利用側 冷媒回路は、熱源側冷媒回路に接続されており、利用側熱交換器と利用側膨張弁と が接続されて構成される。加圧回路は、熱源側冷媒回路に設けられ、圧縮機構にお
Vヽて圧縮された高圧のガス冷媒を熱源側膨張弁にお!ヽて減圧されて利用側冷媒回 路に送られる冷媒に合流させる。冷却器は、熱源側膨張弁において減圧されて利用 側冷媒回路に送られる冷媒を冷却する。
[0007] この空気調和装置では、凝縮器として機能する熱源側熱交 にお ヽて凝縮され た冷媒が熱源側膨張弁によって減圧されて利用側冷媒回路に送られる際に、加圧 回路力 高圧のガス冷媒が合流して加圧されて、熱源側膨張弁の下流側の冷媒圧 力が高くなる。ここで、従来の空気調和装置のように高圧のガス冷媒が合流させるだ けでは、利用側冷媒回路に送られる冷媒がガス分率の大きな気液二相流となってし まい、結果的に、熱源側膨張弁の開度を十分に小さくすることができないが、この空 気調和装置においては、熱源側膨張弁によって減圧されて利用側冷媒回路に送ら れる冷媒を、冷却器によって冷却するようにしているため、ガス冷媒を凝縮させること ができて、利用側冷媒回路にガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくても済 むようになる。
これにより、この空気調和装置では、利用側冷媒回路の空調負荷に応じて熱源側 膨張弁の開度を小さくすることによって熱源側熱交換器の凝縮能力を小さくする制御 を行うとともに加圧回路によって高圧のガス冷媒を合流させて加圧する制御を行って も、利用側冷媒回路にガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくて済むように なるため、熱源側熱交翻の蒸発能力を熱源側膨張弁によって制御する際の制御 幅を拡大することが可能になる。
[0008] そして、この空気調和装置では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器 を複数設けて、熱源側熱交翻を凝縮器として機能させる場合に、複数の熱源側膨 張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことに よって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能さ せることにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能 力を小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範 囲の凝縮能力の制御幅を得ることができるようになる。
これにより、熱源側熱交換器の凝縮能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱 交 の単一化が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交 の単一化が可能となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交 を設置することにより発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、複 数の熱源側熱交^^の一部を蒸発器として機能させて凝縮能力を小さくする場合に 熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機構において圧縮される冷媒量 が増力!]して利用側冷媒回路の空調負荷が小さい運転条件における COPが悪くなる t 、う問題を解消することができる。
[0009] 第 2の発明にかかる空気調和装置は、第 1の発明にかかる空気調和装置において 、加圧回路は、熱源側膨張弁と冷却器との間に高圧のガス冷媒が合流するように接 続されている。
この空気調和装置では、加圧回路が熱源側膨張弁と冷却器との間に高圧のガス冷 媒が合流するように接続されて!ヽるため、高圧のガス冷媒が合流されて冷媒の温度 が高くなつた冷媒を冷却器によって冷却することになる。これにより、冷却器において 冷媒を冷却するための冷熱源として、低温の冷熱源を使用する必要がなぐ比較的 高温の冷熱源を使用することができる。
[0010] 第 3の発明にかかる空気調和装置は、第 1又は第 2の発明にかかる空気調和装置 にお ヽて、熱源側熱交^^から利用側冷媒回路へ送られる冷媒の一部を熱源側冷 媒回路カゝら分岐させて冷却器に導入し、熱源側膨張弁にお!ヽて減圧されて利用側 冷媒回路に送られる冷媒を冷却した後、圧縮機構の吸入側に戻すように熱源側冷媒 回路に接続された冷却回路をさらに備えている。
この空気調和装置では、熱源側熱交換器から利用側冷媒回路へ送られる冷媒の 一部を圧縮機構の吸入側に戻すことができる冷媒圧力まで減圧したものを冷却器の 冷却源として使用しているため、熱源側膨張弁において減圧されて利用側冷媒回路 へ送られる冷媒の温度よりも十分に低 、温度の冷却源を得ることができる。これ〖こより 、熱源側膨張弁にお!ヽて減圧されて利用側冷媒回路へ送られる冷媒を過冷却状態 まで冷却することが可能になる。
[0011] 第 4の発明にかかる空気調和装置は、第 1〜3の発明にかかる空気調和装置にお いて、熱源側熱交 は、冷媒が下側力も流入して上側力も流出するように構成さ れた蒸発器として機能することが可能である。空気調和装置は、 30°C以下の温度範 囲にお 、て 2層に分離しな 、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用して 、る。空気 調和装置は、熱源側熱交換器の下部に接続され、熱源側熱交換器内に溜まった冷 凍機油を冷媒とともに圧縮機構に戻す油戻し回路をさらに備えている。
この空気調和装置では、熱源側熱交翻が、蒸発器として機能する際に冷媒が下 側から流入して上側力 流出するように構成されており、冷凍機油及び冷媒として、 3 0°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな 、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を 使用している。ここで、熱源側熱交換器における冷媒の蒸発温度は、熱源として水や 空気を熱源とする場合には、 30°C以下の温度である。このため、この空気調和装置 において、冷凍機油は、熱源側熱交換器内における冷媒の液面に浮いた状態で溜 まるのではなぐ冷媒と混合した状態で熱源側熱交換器内に溜まることになる。そして 、熱源側熱交換器内に溜まった冷凍機油は、熱源側熱交換器の下部に接続された 油戻し回路によって、冷媒とともに圧縮機構の吸入側に戻されるようになつている。こ のため、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器内に冷凍機油が溜まり込む のを防ぐために、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上のレベルになるように 維持する必要がなくなる。
[0012] これにより、この空気調和装置では、利用側冷媒回路の空調負荷に応じて熱源側 膨張弁の開度を小さくすることによって熱源側熱交換器の蒸発能力を小さくする制御 を行い、その結果、熱源側熱交換器内における冷媒の液面が低下しても、熱源側熱 交翻内に冷凍機油が溜まり込むことがなくなるため、熱源側熱交翻の蒸発能力 を熱源側膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になる。
そして、この空気調和装置では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器 を複数設けて、熱源側熱交翻を蒸発器として機能させる場合に、複数の熱源側膨 張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことに よって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能さ せることにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能 力を小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範 囲の蒸発能力の制御幅を得ることができるようになる。
[0013] これにより、熱源側熱交換器の凝縮能力の制御の制御幅の制約だけでなぐ熱源 側熱交換器の蒸発能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱交換器の単一化 が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交^^の単一化が可能 となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交翻を設置することに より発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、利用側冷媒回路の 空調負荷が小さ 、運転条件における COPが悪くなると 、う問題を解消することができ る。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明にかかる一実施形態の空気調和装置の概略の冷媒回路図である。
[図 2]熱源側熱交^^の全体の概略構造を示す図である。
[図 3]図 2の C部分の拡大図であって、熱源側熱交換器の下部の概略構造を示す図 である。
[図 4]空気調和装置の暖房運転モードにおける動作を説明する概略の冷媒回路図で ある。
[図 5]空気調和装置の冷房運転モードにおける動作を説明する概略の冷媒回路図で ある。
[図 6]空気調和装置の冷暖房同時運転モード (蒸発負荷)における動作を説明する 概略の冷媒回路図である。
[図 7]空気調和装置の冷暖房同時運転モード (凝縮負荷)における動作を説明する 概略の冷媒回路図である。
[図 8]変形例 1にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。
[図 9]変形例 1の空気調和装置の暖房運転モードにおける動作を説明する概略の冷 媒回路図である。
[図 10]変形例 1の空気調和装置の冷房運転モードにおける動作を説明する概略の 冷媒回路図である。
[図 11]変形例 2にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。
[図 12]変形例 3にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。
[図 13]変形例 4にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。
[図 14]変形例 4にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。
符号の説明
[0015] 1 空気調和装置 (冷凍装置)
12 冷媒回路
12a, 12b、 12c 利用側冷媒回路
12d 熱源側冷媒回路
21 圧縮機構
23 熱源側熱交換器 (蒸発器)
24 熱源側膨張弁 (膨張弁)
31、 41、 51 利用側膨張弁
32、 42、 52 利用側熱交換器 (凝縮器)
101 第 1油戻し回路 (油戻し回路)
101b 開閉弁
111 加圧回路
121 冷却器
122 冷却回路
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について説明 する。
(1)空気調和装置の構成
図 1は、本発明にかかる一実施形態の空気調和装置 1の概略の冷媒回路図である 。空気調和装置 1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の 屋内の冷暖房に使用される装置である。
空気調和装置 1は、主として、 1台の熱源ユニット 2と、複数 (本実施形態では、 3台) の利用ユニット 3、 4、 5と、各利用ユニット 3、 4、 5に接続される接続ユニット 6、 7、 8と 、接続ユニット 6、 7、 8を介して熱源ユニット 2と利用ユニット 3、 4、 5とを接続する冷媒 連絡配管 9、 10、 11とを備えており、例えば、ある空調空間については冷房運転を行 いつつ他の空調空間については暖房運転を行う等のように、利用ユニット 3、 4、 5が 設置される屋内の空調空間の要求に応じて、冷暖同時運転が可能になるように構成 されている。すなわち、本実施形態の空気調和装置 1の蒸気圧縮式の冷媒回路 12 は、熱源ユニット 2と、利用ユニット 3、 4、 5と、接続ユニット 6、 7、 8と、冷媒連絡配管 9 、 10、 11とが接続されることによって構成されている。
[0017] そして、空気調和装置 1の冷媒回路 12には、本実施形態において、 30°C以下の 温度範囲にぉ 、て 2層に分離しな 、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用されて いる。このような冷媒と冷凍機油との組み合わせとして、例えば、 R410Aとポリオール エステル(POE)との組み合わせがある。ここで、 30°C以下の温度範囲において 2層 に分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用するのは、熱源ユニット 2の熱 源側熱交換器 23 (後述)を蒸発器として機能させる場合の冷媒の蒸発温度の最高値 が 30°Cである点に着目して、この蒸発温度の最高値 (すなわち、 30°C)以下の温度 範囲において、熱源側熱交換器 23内に溜まった冷凍機油と冷媒とが 2層に分離しな いようにすることで、熱源側熱交 の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出し て熱源ユニット 2の圧縮機構 21 (後述)に戻すことができるようにしているためである。
[0018] <利用ユニット >
利用ユニット 3、 4、 5は、ビル等の屋内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、屋 内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット 3、 4、 5は、冷媒連絡配管 9 、 10、 11及び接続ユニット 6、 7、 8を介して熱源ユニット 2に接続されており、冷媒回 路 12の一部を構成している。
次に、利用ユニット 3、 4、 5の構成について説明する。尚、利用ユニット 3と利用ュニ ット 4、 5とは同様の構成であるため、ここでは、利用ユニット 3の構成のみ説明し、利 用ユニット 4、 5の構成については、それぞれ、利用ユニット 3の各部を示す 30番台の 符号の代わりに 40番台又は 50番台の符号を付して、各部の説明を省略する。
利用ユニット 3は、主として、冷媒回路 12の一部を構成しており、利用側冷媒回路 1 2a (利用ユニット 4、 5では、それぞれ、利用側冷媒回路 12b、 12c)を備えている。こ の利用側冷媒回路 12aは、主として、利用側膨張弁 31と、利用側熱交翻 32とを備 えている。本実施形態において、利用側膨張弁 31は、利用側冷媒回路 12a内を流 れる冷媒の流量の調節等を行うために、利用側熱交換器 32の液側に接続された電 動膨張弁である。本実施形態において、利用側熱交換器 32は、伝熱管と多数のフィ ンとにより構成されたクロスフィン式のフィン 'アンド'チューブ型熱交^^であり、冷媒 と屋内空気との熱交換を行うための機器である。本実施形態において、利用ユニット 3は、ユニット内に屋内空気を吸入して、熱交換した後に、供給空気として屋内に供 給するための送風ファン(図示せず)を備えており、屋内空気と利用側熱交翻32を 流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。
[0019] また、利用ユニット 3には、各種のセンサが設けられている。利用側熱交換器 32の 液側には液冷媒の温度を検出する液側温度センサ 33が設けられており、利用側熱 交換器 32のガス側にはガス冷媒の温度を検出するガス側温度センサ 34が設けられ ている。さらに、利用ユニット 3には、ユニット内に吸入される屋内空気の温度を検出 する RA吸入温度センサ 35が設けられている。また、利用ユニット 3は、利用ユニット 3 を構成する各部の動作を制御する利用側制御部 36を備えている。そして、利用側制 御部 36は、利用ユニット 3の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモ リを有しており、リモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、熱源 ユニット 2との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになつている。
[0020] <熱源ユニット >
熱源ユニット 2は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡配管 9、 10、 11を 介して利用ユニット 3、 4、 5に接続されており、利用ユニット 3、 4、 5の間で冷媒回路 1 2を構成している。
次に、熱源ユニット 2の構成について説明する。熱源ユニット 2は、主として、冷媒回 路 12の一部を構成しており、熱源側冷媒回路 12dを備えている。この熱源側冷媒回 路 10dは、主として、圧縮機構 21と、第 1切換機構 22と、熱源側熱交換器 23と、 熱源側膨張弁 24と、レシーバ 25と、第 2切換機構 26と、液側閉鎖弁 27と、高圧ガス 側閉鎖弁 28と、低圧ガス側閉鎖弁 29と、第 1油戻し回路 101と、加圧回路 111と、冷 却器 121と、冷却回路 122とを備えている。
圧縮機構 21は、主として、圧縮機 21aと、圧縮機 21aの吐出側に接続された油分 離器 21bと、油分離器 21bと圧縮機 21aの吸入管 21cとを接続する第 2油戻し回路 2 Idとを有している。圧縮機 21aは、本実施形態において、インバータ制御により運転 容量を可変することが可能な容積式圧縮機である。油分離器 21bは、圧縮機 21a〖こ おいて圧縮されて吐出された高圧のガス冷媒に同伴する冷凍機油を分離する容器 である。第 2油戻し回路 21dは、油分離器 21bにおいて分離された冷凍機油を圧縮 機 21aに戻すための回路である。第 2油戻し回路 21dは、主として、油分離器 21bと 圧縮機 21aの吸入管 21cとを接続する油戻し管 21eと、油戻し管 21eに接続された油 分離器 21bにおいて分離された高圧の冷凍機油を減圧するキヤビラリチューブ 21fと を有している。キヤビラリチューブ 21fは、油分離器 21bにおいて分離された高圧の 冷凍機油を圧縮機 21aの吸入側の冷媒圧力まで減圧する細管である。本実施形態 において、圧縮機構 21は、圧縮機が圧縮機 21aの 1台のみであるが、これに限定さ れず、利用ユニットの接続台数等に応じて、 2台以上の圧縮機が並列に接続されたも のであってもよい。
第 1切棚構 22は、熱源側熱交翻 23を凝縮器として機能させる際 (以下、凝縮 運転状態とする)には圧縮機構 21の吐出側と熱源側熱交 23のガス側とを接続 し、熱源側熱交換器 23を蒸発器として機能させる際 (以下、蒸発運転状態とする)に は圧縮機構 21の吸入側と熱源側熱交 23のガス側とを接続するように、熱源側 冷媒回路 12d内における冷媒の流路を切り換えることが可能な四路切換弁であり、そ の第 1ポート 22aは圧縮機構 21の吐出側に接続されており、その第 2ポート 22bは熱 源側熱交換器 23のガス側に接続されており、その第 3ポート 22cは圧縮機構 21の吸 入側に接続されており、第 4ポート 22dはキヤビラリチューブ 91を介して圧縮機構 21 の吸入側に接続されている。そして、第 1切換機構 22は、上述のように、第 1ポート 2 2aと第 2ポート 22bとを接続するとともに、第 3ポート 22cと第 4ポート 22dとを接続 (凝 縮運転状態に対応、図 1の第 1切 構 22の実線を参照)したり、第 2ポート 22bと 第 3ポート 22cとを接続するとともに、第 1ポート 22cと第 4ポート 22dとを接続 (蒸発運 転状態に対応、図 1の第 1切 構 22の破線を参照)する切り換えを行うことが可能 である。
[0022] 熱源側熱交換器 23は、冷媒の蒸発器及び冷媒の凝縮器として機能させることが可 能な熱交換器であり、本実施形態において、水を熱源として冷媒と熱交換するプレ ート熱交換器である。熱源側熱交換器 23は、そのガス側が第 1切換機構 22の第 2ポ ート 22bに接続され、その液側が熱源側膨張弁 24に接続されている。熱源側熱交換 器 23は、図 2に示されるように、プレスカ卩ェ等によって成形された複数のプレート部 材 23aをパッキン(図示せず)を介して重ね合わせることにより、各プレート部材 23a 間に上下方向に延びる複数の流路 23b、 23cが形成され、これらの複数の流路 23b 、 23c内を冷媒と水とが交互に流れる(具体的には、冷媒が流路 23b内を流れて、水 が流路 23c内を流れる、図 2の矢印 A及び B参照)ことによって熱交換を行うことがで きるように構成されている。そして、複数の流路 23bは、その上端部及び下端部にお いて、互いが連通されており、熱源側熱交 の上部及び下部に設けられたガス 側ノズル 23d及び液側ノズル 23eに接続されている。このガス側ノズル 23dは第 1切 構 22に接続されており、液側ノズル 23eは熱源側膨張弁 24に接続されて 、る。 これにより、冷媒は、熱源側熱交換器 23が蒸発器として機能する場合には、液側ノズ ル 23e (すなわち、下側)から流入してガス側ノズル 23d (すなわち、上側)から流出し 、熱源側熱交 23が凝縮器として機能する場合には、ガス側ノズル 23d (すなわ ち、上側)から流入して液側ノズル 23e (すなわち、下側)から流出することになる(図 2の矢印 A参照)。また、複数の流路 23cは、その上端部及び下端部において、互い が連通されており、熱源側熱交換器 23の上部及び下部に設けられた水入口ノズル 2 3f及び水出口ノズル 23gに接続されている。また、熱源としての水は、本実施形態に おいて、空気調和装置 1の外部に設置された冷水塔設備やボイラー設備力 の水配 管(図示せず)を通じて熱源側熱交換器 23の水入口ノズル 23fから供給水 CWSとし て流入し、冷媒と熱交換を行った後に、水出口ノズル 23gから流出して冷水塔設備 やボイラー設備に排出水 CWRとして戻されるようになつている。ここで、冷水塔設備 やボイラー設備カゝら供給される水は、熱源側熱交 23内を流れる冷媒の流量とは 関係なく一定量供給されている。
[0023] 熱源側膨張弁 24は、本実施形態にぉ ヽて、液冷媒連絡配管 9を介して熱源側熱 交換器 23と利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cとの間を流れる冷媒の流量の調節等を 行うことが可能な電動膨張弁であり、熱源側熱交 の液側に接続されている。 レシーバ 25は、熱源側熱交換器 23と利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cとの間を流 れる冷媒を一時的に溜めるための容器である。レシーバ 25は、本実施形態において 、熱源側膨張弁 24と冷却器 121との間に接続されている。
第 2切浦構 26は、熱源ユニット 2を冷暖同時機用の熱源ユニットとして使用する 場合(図 4〜7参照)であって高圧のガス冷媒を利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに 送る際 (以下、暖房負荷要求運転状態とする)には、圧縮機構 21の吐出側と高圧ガ ス側閉鎖弁 28とを接続し、熱源ユニット 2を冷暖切替機用の熱源ユニットとして使用 する場合 (変形例 1、図 8〜10参照、以下、冷暖切替時冷房運転状態とする)にであ つて冷房運転を行う際には、高圧ガス側閉鎖弁 28と圧縮機構 21の吸入側とを接続 するように、熱源側冷媒回路 12d内における冷媒の流路を切り換えることが可能な四 路切換弁であり、その第 1ポート 26aは圧縮機構 21の吐出側に接続されており、その 第 2ポート 26bはキヤビラリチューブ 92を介して圧縮機構 21の吸入側に接続されて おり、その第 3ポート 26cは圧縮機構 21の吸入側に接続されており、その第 4ポート 2 6dは高圧ガス側閉鎖弁 28に接続されている。そして、第 2切 構 26は、上述のよ うに、第 1ポート 26aと第 2ポート 26bとを接続するとともに、第 3ポート 26cと第 4ポート 26dとを接続 (冷暖切替時冷房運転状態に対応、図 1の第 2切換機構 26の実線を参 照)したり、第 2ポート 26bと第 3ポート 26cとを接続するとともに、第 1ポート 26aと第 4 ポート 26dとを接続 (暖房負荷要求運転状態に対応、図 1の第 2切換機構 26の破線 を参照)する切り換えを行うことが可能である。
液側閉鎖弁 27、高圧ガス側閉鎖弁 28及び低圧ガス側閉鎖弁 29は、外部の機器 · 配管 (具体的には、冷媒連絡配管 9、 10及び 11)との接続口に設けられた弁である。 液側閉鎖弁 27は、冷却器 121に接続されている。高圧ガス側閉鎖弁 28は、第 2切 構 26の第 4ポート 26dに接続されている。低圧ガス側閉鎖弁 29は、圧縮機構 2 1の吸入側に接続されて 、る。
第 1油戻し回路 101は、蒸発運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を蒸発器と して機能させる際に、熱源側熱交 23内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに圧縮 機構 21に戻す回路である。第 1油戻し回路 101は、主として、熱源側熱交換器 23の 下部と圧縮機構 21とを接続する油戻し管 101aと、油戻し管 101aに接続された開閉 弁 101bと、逆止弁 101cと、キヤビラリチューブ lOldとを有している。油戻し管 101a は、一端が熱源側熱交 の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出すことがで きるように設けられており、本実施形態においては、図 3に示されるように、熱源側熱 交換器 23の下部に設けられた液側ノズル 23eの管内を通じて熱源側熱交換器 23の 冷媒が流れる流路 23b内まで延びる配管である。ここで、熱源側熱交換器 23には、 複数の流路 23b間を連通させるために、各プレート部材 23aに連通孔 23hが設けら れている(複数の流路 23c間も同様)。このため、油戻し管 101aは、複数の流路 23b を貫通するように設けられて 、てもよ 、(図 3の破線で示される油戻し管 101a参照)。 また、油戻し管 101aの他端は、本実施形態において、圧縮機構 21の吸入側に接続 されている。開閉弁 101bは、本実施形態において、必要に応じて第 1油戻し回路 10 1を使用できるようにするために接続されており、冷媒及び冷凍機油の流通及び遮断 が可能な電磁弁である。逆止弁 101cは、冷媒及び冷凍機油が熱源側熱交換器 23 の下部力も圧縮機構 21の吸入側に向かって油戻し管 101a内を流れることをのみを 許容する弁である。キヤビラリチューブ 101dは、熱源側熱交翻23の下部から抜き 出された冷媒及び冷凍機油を圧縮機構 21の吸入側の冷媒圧力まで減圧する細管 である。
加圧回路 111は、凝縮運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機 能させる際に、圧縮機構 21において圧縮された高圧のガス冷媒を、熱源側熱交換 器 23において凝縮され熱源側膨張弁 24において減圧された後に利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒に合流させる回路である。加圧回路 111は、主として 、圧縮機構 21の吐出側と熱源側膨張弁 24の下流側 (すなわち、熱源側膨張弁 24と 液側閉鎖弁 27との間)とを接続する加圧管 111aと、加圧管 111aに接続された開閉 弁 11 lbと、逆止弁 111cと、キヤビラリチューブ 11 Idとを有している。カロ圧管 11 laは 、本実施形態において、一端が圧縮機構 21の油分離器 21bの出口と第 1及び第 2 切 構 22、 26の第 1ポート 22a、 26aとの間に接続されている。また、加圧管 111a の他端は、本実施形態において、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間に接続され ている。開閉弁 11 lbは、本実施形態において、必要に応じて加圧回路 111を使用 できるようにするために接続されており、冷媒の流通及び遮断が可能な電磁弁である
。逆止弁 111cは、冷媒が圧縮機構 21の吐出側から熱源側膨張弁 24の下流側に向 かって加圧管 11 la内を流れることをのみを許容する弁である。キヤビラリチューブ 11 Idは、圧縮機構 21の吐出側から抜き出された冷媒を熱源側膨張弁 24の下流側の 冷媒圧力まで減圧する細管である。
冷却器 121は、凝縮運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機能 させる際に、熱源側熱交 において凝縮された後に、熱源側膨張弁 24におい て減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒を冷却する熱交換器 である。冷却器 121は、本実施形態において、レシーバ 25と液側閉鎖弁 27との間に 接続されている。言い換えれば、加圧回路 111は、加圧管 111aが熱源側膨張弁 24 と冷却器 121との間に接続されて、高圧のガス冷媒が熱源側膨張弁 24において減 圧された冷媒に合流するように接続されている。冷却器 121としては、例えば、 2重管 式の熱交^^を用いることが可能である。
冷却回路 122は、凝縮運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機 能させる際に、熱源側熱交 から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる 冷媒の一部を熱源側冷媒回路 12dから分岐させて冷却器 121に導入し、熱源側熱 交換器 23にお ヽて凝縮され熱源側膨張弁 24にお ヽて減圧されて利用側冷媒回路 12a, 12b、 12cに送られる冷媒を冷却した後、圧縮機構 21の吸入側に戻すように熱 源側冷媒回路 12dに接続された回路である。冷却回路 122は、主として、熱源側熱 交換器 23から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の一部を冷却器 121 に導入する導入管 122aと、導入管 122aに接続された冷却回路側膨張弁 122bと、 冷却器 121を通過した冷媒を圧縮機構 21の吸入側に戻す導出管 122cとを有して いる。導入管 122aは、本実施形態において、一端がレシーバ 25と冷却器 121との 間との間に接続されている。また、導入管 122aの他端は、本実施形態において、冷 却器 121の冷却回路 122側の入口に接続されている。冷却回路側膨張弁 122bは、 本実施形態において、必要に応じて冷却回路 122を使用できるようにするために接 続されており、冷却回路 122を流れる冷媒の流量を調節することが可能な電動膨張 弁である。導出管 122cは、本実施形態において、一端が冷却器 121の冷却回路 12 2側の出口に接続されている。また、導出管 122cは、本実施形態において、他端が 圧縮機構 21の吸入側に接続されて!ヽる。
[0027] また、熱源ユニット 2には、各種のセンサが設けられている。具体的には、熱源ュ- ット 2は、圧縮機構 21の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ 93と、圧縮機構 21の吐 出圧力を検出する吐出圧力センサ 94と、圧縮機構 21の吐出側の冷媒の吐出温度を 検出する吐出温度センサ 95と、冷却回路 122の導出管 122cを流れる冷媒の温度を 検出する冷却回路出口温度センサ 96とが設けられている。また、熱源ユニット 2は、 熱源ユニット 2を構成する各部の動作を制御する熱源側制御部 97を備えて ヽる。そ して、熱源側制御部 97は、熱源ユニット 2の制御を行うために設けられたマイクロコン ピュータゃメモリを有しており、利用ユニット 3、 4、 5の利用側制御部 36、 46、 56との 間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになって!/、る。
[0028] <接続ユニット >
接続ユニット 6、 7、 8は、ビル等の屋内に利用ユニット 3、 4、 5とともに設置されてい る。接続ユニット 6、 7、 8は、冷媒連絡配管 9、 10、 11とともに、利用ユニット 3、 4、 5と 熱源ユニット 2との間に介在しており、冷媒回路 12の一部を構成して 、る。
次に、接続ユニット 6、 7、 8の構成について説明する。尚、接続ユニット 6と接続ュ- ット 7、 8とは同様の構成であるため、ここでは、接続ユニット 6の構成のみ説明し、接 続ユニット 7、 8の構成については、それぞれ、接続ユニット 6の各部を示す 60番台の 符号の代わりに 70番台又は 80番台の符号を付して、各部の説明を省略する。
接続ユニット 6は、主として、主として、冷媒回路 12の一部を構成しており、接続側 冷媒回路 12e (接続ユニット 7、 8では、それぞれ、接続側冷媒回路 12f、 12g)を備え ている。この接続側冷媒回路 12eは、主として、液接続管 61と、ガス接続管 62と、高 圧ガス開閉弁 66と、低圧ガス開閉弁 67とを有している。本実施形態において、液接 続管 61は、液冷媒連絡配管 9と利用側冷媒回路 12aの利用側膨張弁 31とを接続し ている。ガス接続管 62は、高圧ガス冷媒連絡配管 10に接続された高圧ガス接続管 6 3と、低圧ガス冷媒連絡配管 11に接続された低圧ガス接続管 64と、高圧ガス接続管 63と低圧ガス接続管 64とを合流させる合流ガス接続管 65とを有して 1ゝる。合流ガス 接続管 65は、利用側冷媒回路 12aの利用側熱交 のガス側に接続されている 。そして、高圧ガス開閉弁 66は、本実施形態において、高圧ガス接続管 63に接続さ れており、冷媒の流通及び遮断が可能な電磁弁である。低圧ガス開閉弁 67は、本実 施形態において、低圧ガス接続管 64に接続されており、冷媒の流通及び遮断が可 能な電磁弁である。これにより、接続ユニット 6は、利用ユニット 3が冷房運転を行う際 には、高圧ガス開閉弁 66を閉止し、かつ、低圧ガス開閉弁 67を開けた状態にして、 液冷媒連絡配管 9を通じて液接続管 61に流入する冷媒を利用側冷媒回路 12aの利 用側膨張弁 31に送り、利用側膨張弁 31で減圧され利用側熱交 において蒸 発された後に、合流ガス接続管 65及び低圧ガス接続管 64を通じて低圧ガス冷媒連 絡配管 11に戻すように機能することができる。また、接続ユニット 6は、利用ユニット 3 が暖房運転を行う際には、低圧ガス開閉弁 67を閉止し、かつ、高圧ガス開閉弁 66を 開けた状態にして、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて高圧ガス接続管 63及び合流 ガス接続管 65に流入する冷媒を利用側冷媒回路 12aの利用側熱交換器 32のガス 側に送り、利用側熱交 32において凝縮され利用側膨張弁 31で減圧された後に 、液接続管 61を通じて液冷媒連絡配管 9に戻すように機能することができる。また、 接続ユニット 6は、接続ユニット 6を構成する各部の動作を制御する接続側制御部 68 を備えている。そして、接続側制御部 68は、接続ユニット 6の制御を行うために設けら れたマイクロコンピュータやメモリを有しており、利用ユニット 3の利用側制御部 36との 間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになって!/、る。
以上のように、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cと、熱源側冷媒回路 12dと、冷媒連 絡配管 9、 10、 11と、接続側冷媒回路 12e、 12f、 12gとが接続されて、空気調和装 置 1の冷媒回路 12が構成されている。そして、本実施形態の空気調和装置 1では、 例えば、利用ユニット 3、 4が冷房運転を行いつつ、利用ユニット 5が暖房運転を行う 等の、いわゆる、冷暖同時運転を行うことが可能になっている。
そして、本実施形態の空気調和装置 1では、後述のように、熱源側熱交換器 23を 蒸発器として機能させる際に、第 1油戻し回路 101を用いることによって、熱源側熱 交換器 23の蒸発能力を熱源側膨張弁 24によって制御する際の制御幅が拡大され ており、単一の熱源側熱交 によって広範囲の蒸発能力の制御幅を得ることが できるようになつている。また、空気調和装置 1では、後述のように、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機能させる際に、加圧回路 111及び冷却器 121を用いることによ つて、熱源側熱交換器 23の凝縮能力を熱源側膨張弁 24によって制御する際の制御 幅が拡大されており、単一の熱源側熱交換器 23によって広範囲の凝縮能力の制御 幅を得ることができるようになつている。これにより、本実施形態の空気調和装置 1で は、従来の空気調和装置において、複数台設けられていた熱源側熱交換器の単一 化が実現されている。
(2)空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置 1の動作について説明する。
本実施形態の空気調和装置 1の運転モードは、各利用ユニット 3、 4、 5の空調負荷 に応じて、利用ユニット 3、 4、 5の全て暖房運転を行う暖房運転モードと、利用ュニッ ト 3、 4、 5の全てが冷房運転を行う冷房運転モードと、利用ユニット 3、 4、 5の一部が 冷房運転を行いつつ他の利用ユニットが暖房運転を行う冷暖房同時運転モードとに 分けることができる。また、冷暖同時運転モードについては、利用ユニット 3、 4、 5全 体の空調負荷により、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻 23を蒸発器として機能させて 運転している場合 (蒸発運転状態)と、熱源ユニット 2の熱源側熱交換器 23を凝縮器 として機能させて運転して 、る場合 (凝縮運転状態)とに運転モードを分けることがで きる。
以下、空気調和装置 1の 4つの運転モードにおける動作について説明する。
<暖房運転モード >
利用ユニット 3、 4、 5の全てを暖房運転する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、 図 4に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図 4の冷媒回路 12に付さ れた矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、 第 1切換機構 22を蒸発運転状態(図 4の第 1切換機構 22の破線で示された状態)に 切り換え、第 2切換機構 26を暖房負荷要求運転状態(図 4の第 2切換機構 26の破線 で示された状態)に切り換えることによって、熱源側熱交翻 23を蒸発器として機能 させるととも〖こ、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて利用ユニット 3、 4、 5に圧縮機構 2 1にお 、て圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになって!/、る。また、 熱源側膨張弁 24は、冷媒を減圧するように開度調節されている。尚、加圧回路 111 の開閉弁 111b及び冷却回路 122の冷却回路側膨張弁 122bは閉止されており、熱 源側膨張弁 24とレシーバ 25との間を流れる冷媒に高圧のガス冷媒を合流させたり、 冷却器 121への冷熱源の供給を遮断してレシーバ 25と利用ユニット 3、 4、 5との間を 流れる冷媒を冷却しない状態になっている。接続ユニット 6、 7、 8においては、低圧 ガス開閉弁 67、 77、 87を閉止するととちに高圧ガス開閉弁 66、 76、 86を開けること によって、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交換器 32、 42、 52を凝縮器として機能さ せる状態になっている。利用ユニット 3、 4、 5においては、利用側膨張弁 31、 41、 51 は、例えば、利用側熱交換器 32、 42、 52の過冷却度 (具体的には、液側温度セン サ 33、 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 44、 54で検出される 冷媒温度との温度差)に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの暖房負荷に応 じて開度調節されている。
[0031] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐 出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する 冷凍機油の大部分が分離されて第 2切 構 26に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側 に戻される。第 2切 構 26に送られた高圧のガス冷媒は、第 2切 構 26の第 1 ポート 26a及び第 4ポート 26dと高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連絡 配管 10に送られる。
そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、 3つに分岐され て、各接続ユニット 6、 7、 8の高圧ガス接続管 63、 73、 83に送られる。接続ユニット 6 、 7、 8の高圧ガス接続管 63、 73、 83に送られた高圧のガス冷媒は、高圧ガス開閉 弁 66、 76、 86及び合流ガス接続管 65、 75、 85を通じて、禾 IJ用ユニット 3、 4、 5の禾 IJ 用側熱交^^ 32、 42、 52に送られる。
[0032] そして、利用側熱交換器 32、 42、 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 3 、 4、 5の利用側熱交^^ 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによつ て凝縮される。一方、屋内の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換 器 32、 42、 52において凝縮された冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51を通過した後 、接続ユニット 6、 7、 8の液接続管 61、 71、 81に送られる。
そして、液接続管 61、 71、 81に送られた冷媒は、液冷媒連絡配管 9に送られて合 流する。
そして、液冷媒連絡配管 9に送られて合流した冷媒は、熱源ユニット 2の液側閉鎖 弁 27及び冷却器 121を通じて、レシーバ 25に送られる。レシーバ 25に送られた冷 媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、熱源側膨張弁 24によって減圧され る。そして、熱源側膨張弁 24によって減圧された冷媒は、熱源側熱交換器 23におい て、熱源としての水と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒になり、第 1切 構 22に送られる。そして、第 1切 構 22に送られた低圧のガス冷媒は、 第 1切換機構 22の第 2ポート 22b及び第 3ポート 22cを通じて、圧縮機構 21の吸入 側に戻される。このようにして、暖房運転モードにおける動作が行われている。
[0033] このとき、各利用ユニット 3、 4、 5の暖房負荷が非常に小さくなる場合がある。このよ うな場合には、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻23における冷媒の蒸発能力を小さく して、利用ユニット 3、 4、 5全体の暖房負荷 (すなわち、利用側熱交換器 32、 42、 52 の凝縮負荷)とバランスさせなければならない。このため、熱源側膨張弁 24の開度を 小さくする制御を行うことで熱源側熱交 における冷媒の蒸発量を少なくする 制御を行うようにして 、る。このような熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行う と、熱源側熱交 内における冷媒の液面が低下することになる。すると、本実施 形態の熱源側熱交換器 23のように、冷媒の蒸発器として機能する際に冷媒が下側 力も流入して上側力も流出するように構成された熱交翻 (図 2及び図 3参照)では、 蒸発された冷媒とともに冷凍機油が同伴して排出されにくくなり、冷凍機油の溜まり 込みが生じやすくなる。
[0034] しかし、本実施形態の空気調和装置 1では、 30°C以下の温度範囲において 2層に 分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用するとともに、第 1油戻し回路 10 1を設けている。そして、この第 1油戻し回路 101の開閉弁 101bは、暖房運転モード の場合 (すなわち、第 1切浦構 22が蒸発運転状態になっている場合)に、開けられ ており、油戻し管 101aを通じて熱源側熱交 内から冷凍機油を熱源側熱交換 器 23の下部力も冷媒とともに抜き出して圧縮機構 21に戻すことができるようになって いる。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うことによって熱源側 熱交換器 23内における冷媒の液面が低下して、蒸発された冷媒とともに冷凍機油が 同伴して排出されにくい状態になっているにもかかわらず、熱源側熱交 内に おける冷凍機油の溜まり込みを防ぐことができるようになって 、る。
尚、開閉弁 101bは、熱源側熱交翻23が凝縮器として機能する場合に開けてい ると、熱源側熱交換器 23において凝縮された冷媒の一部が圧縮機構 21に戻される ことになり、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒量が減少してしまうため 、第 1切換機構 22が凝縮運転状態になっている場合には閉止し、第 1切換機構 22 が蒸発運転状態になっている場合に開けるようにすることが望ましい。さらに、第 1切 換機構 22が蒸発運転状態になっている場合において、熱源側膨張弁 24の開度を 小さくする制御を行うことによって熱源側熱交 内における冷媒の液面が低下 して、蒸発された冷媒とともに冷凍機油が同伴して排出されにくい状態になっている 場合にのみ開けるようにしてもよい。例えば、開閉弁 101bを開ける条件として、第 1 切換機構 22が蒸発運転状態であることに加えて、熱源側膨張弁 24が所定開度以下 であることを加えることができる。この所定開度は、熱源側熱交翻23内における冷 媒の液面が低下して、蒸発された冷媒とともに冷凍機油が同伴して排出されにくい状 態となる熱源側膨張弁 24の開度を実験的に見い出し、この実験的に見い出された 開度に基づ 、て決定される。
<冷房運転モード >
利用ユニット 3、 4、 5の全てを冷房運転する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、 図 5に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図 5の冷媒回路 12に付さ れた矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、 第 1切換機構 22を凝縮運転状態(図 5の第 1切換機構 22の実線で示された状態)に 切り換えることによって、熱源側熱交 を凝縮器として機能させるようになつてい る。また、熱源側膨張弁 24は、開けられた状態になっている。尚、第 1油戻し回路 10 1の開閉弁 101bは閉止されており、熱源側熱交 の下部力も冷媒とともに冷凍 機油を抜き出して圧縮機構 21に戻す動作を行わな 、ようにして 、る。接続ユニット 6 、 7、 8においては、高圧ガス開閉弁 66、 76、 86を閉止するとともに低圧ガス開閉弁 6 7、 77、 87を開けることによって、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交換器 32、 42、 5 2を蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交翻 32、 42 、 52と熱源ユニット 2の圧縮機構 21の吸入側とが低圧ガス冷媒連絡配管 11を介して 接続された状態になっている。利用ユニット 3、 4、 5においては、利用側膨張弁 31、 41、 51は、例えば、利用側熱交換器 32、 42、 52の過熱度 (具体的には、液側温度 センサ 33、 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 44、 54で検出さ れる冷媒温度との温度差)に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの冷房負荷 に応じて開度調節されて ヽる。
[0036] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐 出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する 冷凍機油の大部分が分離されて第 1切換機構 22に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側 に戻される。そして、第 1切換機構 22に送られた高圧のガス冷媒は、第 1切換機構 2 2の第 1ポート 22a及び第 2ポート 22bを通じて、熱源側熱交翻23に送られる。そし て、熱源側熱交換器 23に送られた高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器 23において 、熱源としての水と熱交換を行うことによって凝縮される。そして、熱源側熱交 23 において凝縮された冷媒は、熱源側膨張弁 24を通過した後、加圧回路 111通じて 圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が合流し (詳細は後述)、レシ一 ノ 25に送られる。そして、レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に 溜められた後、冷却器 121に送られる。そして、冷却器 121に送られた冷媒は、冷却 回路 122を流れる冷媒と熱交換を行うことによって冷却される(詳細は後述)。そして 、冷却器 121において冷却された冷媒は、液側閉鎖弁 27を通じて、液冷媒連絡配 管 9に送られる。
[0037] そして、液冷媒連絡配管 9に送られた冷媒は、 3つに分岐されて、各接続ユニット 6 、 7、 8の液接続管 61、 71、 81に送られる。そして、接続ユニット 6、 7、 8の液接続管 6 1、 71、 81に送られた冷媒は、利用ユニット 3、 4、 5の利用側膨張弁 31、 41、 51に 送られる。
そして、利用側膨張弁 31、 41、 51に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51 によって減圧された後、利用側熱交換器 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を 行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて 屋内に供給される。そして、低圧のガス冷媒は、接続ユニット 6、 7、 8の合流ガス接続 管 65、 75、 85に送られる。
そして、合流ガス接続管 65、 75、 85に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス開閉 弁 67、 77、 87及び低圧ガス接続管 64、 74、 84を通じて、低圧ガス冷媒連絡配管 1 1に送られて合流する。
[0038] そして、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られて合流した低圧のガス冷媒は、低圧ガ ス側閉鎖弁 29を通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷房運 転モードにおける動作が行われて 、る。
このとき、各利用ユニット 3、 4、 5の冷房負荷が非常に小さくなる場合がある。このよ うな場合には、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻23における冷媒の凝縮能力を小さく して、利用ユニット 3、 4、 5全体の冷房負荷 (すなわち、利用側熱交換器 32、 42、 52 の蒸発負荷)とバランスさせなければならない。このため、熱源側膨張弁 24の開度を 小さくする制御を行うことで熱源側熱交換器 23における冷媒の凝縮量を少なくする 制御を行うようにして 、る。このような熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行う と、熱源側熱交 内に溜まる液冷媒の量が増力!]して実質的な伝熱面積を減少 することで凝縮能力が小さくなる。しかし、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御 を行うと、熱源側膨張弁 24の下流側 (具体的には、熱源側膨張弁 24と利用側冷媒 回路 12a、 12b、 12cとの間)の冷媒圧力が低下する傾向となって安定せず、熱源側 冷媒回路 12dの凝縮能力を小さくする制御を安定的に行うことが困難になる傾向に ある。
[0039] これに対して、本実施形態の空気調和装置 1では、圧縮機構 21で圧縮され吐出さ れた高圧のガス冷媒を、熱源側膨張弁 24において減圧されて利用側冷媒回路 12a 、 12b、 12cに送られる冷媒に合流させる加圧回路 111を設けている。そして、この加 圧回路 111の開閉弁 111bは、冷房運転モードの場合 (すなわち、第 1切換機構 22 が凝縮運転状態になっている場合)に、開けられており、加圧管 111aを通じて圧縮 機構 21の吐出側力も熱源側膨張弁 24の下流側に合流させることができるようになつ ている。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行いつつ、熱源側膨 張弁 24の下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を合流させることによって 、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒の圧力を高くすることができるようになつている。 しかし、加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を熱源側膨張弁 24の下流側に合流 させるだけでは、高圧のガス冷媒が合流されることにより、利用側冷媒回路 12a、 12b 、 12cに送られる冷媒がガス分率の大きな気液二相流となってしまい、液冷媒連絡配 管 9から各利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに冷媒を分岐する際に、利用側冷媒回 路 12a、 12b、 12c間で偏流が生じてしまう。
これに対して、本実施形態の空気調和装置 1では、冷却器 121を熱源側膨張弁 24 の下流側にさらに設けている。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を 行いつつ、熱源側膨張弁 24の下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を合 流させることによって、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒圧力を高くする制御を行うと ともに、熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送ら れる冷媒を、冷却器 121によって冷却するようにしているため、ガス冷媒を凝縮させる ことができて、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな気液二相流の冷 媒を送らなくても済むようになつている。また、本実施形態の空気調和装置 1におい ては、加圧管 111aは、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間に接続されているため 、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒に高圧のガス冷媒が合流し、高圧のガス冷媒が 合流されて温度が高くなつた冷媒を冷却器 121によって冷却するようになって 、る。 このため、冷却器 121において冷媒を冷却するための冷熱源として、低温の冷熱源 を使用する必要がなぐ比較的高温の冷熱源を使用することができる。しカゝも、本実 施形態の空気調和装置 1においては、冷却回路 122が設けられており、熱源側熱交 換器 23から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の一部を圧縮機構 21 の吸入側に戻すことができる冷媒圧力まで減圧し、この冷媒を冷却器 121の冷却源 として使用しているため、熱源側膨張弁 24において減圧されて利用側冷媒回路 12a 、 12b、 12cへ送られる冷媒の温度よりも十分に低い温度の冷却源を得ることができ る。このため、熱源側膨張弁 24において減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12 cへ送られる冷媒を過冷却状態まで冷却することが可能になっている。そして、冷却 回路 122の冷却回路側膨張弁 122bは、例えば、冷却器 121の過熱度 (冷却回路 1 22の導出管 122cに設けられた冷却回路出口温度センサ 96によって検出される冷 媒温度より演算)に基づいて開度調節する等、熱源側膨張弁 24の下流側から利用 側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の流量や温度に応じて開度調節されて いる。
<冷暖同時運転モード (蒸発負荷) >
利用ユニット 3、 4、 5のうち、例えば、利用ユニット 3を冷房運転し、かつ、利用ュ- ット 4、 5を暖房運転する冷暖同時運転モードであって、利用ユニット 3、 4、 5全体の 空調負荷に応じて、熱源ユニット 2の熱源側熱交 23を蒸発器として機能させて 運転している際 (蒸発運転状態)の動作について説明する。この際、空気調和装置 1 の冷媒回路 12は、図 6に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図 6の 冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回 路 12dにおいては、上述の暖房運転モードと同様に、第 1切換機構 22を蒸発運転状 態(図 6の第 1切 構 22の破線で示された状態)に切り換え、第 2切 構 26を暖 房負荷要求運転状態(図 6の第 2切 構 26の破線で示された状態)に切り換える こと〖こよって、熱源側熱交 23を蒸発器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒 連絡配管 10を通じて利用ユニット 4、 5に圧縮機構 21において圧縮され吐出された 高圧のガス冷媒を供給できるようになつている。また、熱源側膨張弁 24は、冷媒を減 圧するように開度調節されている。尚、加圧回路 111の開閉弁 11 lb及び冷却回路 1 22の冷却回路側膨張弁 122bは閉止されており、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25と の間を流れる冷媒に高圧のガス冷媒を合流させたり、冷却器 121への冷熱源の供給 を遮断してレシーバ 25と利用ユニット 3、 4、 5との間を流れる冷媒を冷却しない状態 になっている。接続ユニット 6においては、高圧ガス開閉弁 66を閉止するとともに低 圧ガス開閉弁 67を開けることによって、利用ユニット 3の利用側熱交換器 32を蒸発 器として機能させるとともに、利用ユニット 3の利用側熱交翻32と熱源ユニット 2の 圧縮機構 21の吸入側とが低圧ガス冷媒連絡配管 11を介して接続された状態になつ ている。利用ユニット 3においては、利用側膨張弁 31は、例えば、利用側熱交換器 3 2の過熱度 (具体的には、液側温度センサ 33で検出される冷媒温度とガス側温度セ ンサ 34で検出される冷媒温度との温度差)に基づいて開度調節する等、利用ュニッ トの冷房負荷に応じて開度調節されている。接続ユニット 7、 8においては、低圧ガス 開閉弁 77、 87を閉止するとともに高圧ガス開閉弁 76、 86を開けることによって、利 用ユニット 4、 5の利用側熱交 42、 52を凝縮器として機能させるようにしている。 利用ユニット 4、 5においては、利用側膨張弁 41、 51は、例えば、利用側熱交換器 4 2、 52の過冷却度 (具体的には、液側温度センサ 43、 53で検出される冷媒温度とガ ス側温度センサ 44、 54で検出される冷媒温度との温度差)に基づいて開度調節する 等、各利用ユニットの暖房負荷に応じて開度調節されている。
このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐 出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する 冷凍機油の大部分が分離されて第 2切 構 26に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側 に戻される。第 2切 構 26に送られた高圧のガス冷媒は、第 2切 構 26の第 1 ポート 26a及び第 4ポート 26dと、高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連 絡配管 10に送られる。
そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、 2つに分岐され て、各接続ユニット 7、 8の高圧ガス接続管 73、 83に送られる。接続ユニット 7、 8の高 圧ガス接続管 73、 83に送られた高圧のガス冷媒は、高圧ガス開閉弁 76、 86及び合 流ガス接続管 75、 85を通じて利用ユニット 4、 5の利用側熱交換器 42、 52に送られ る。
そして、利用側熱交換器 42、 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 4、 5 の利用側熱交^^ 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによって凝縮され る。一方、屋内の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換器 42、 52〖こ おいて凝縮された冷媒は、利用側膨張弁 41、 51を通過した後、接続ユニット 7、 8の 液接続管 71、 81に送られる。
そして、液接続管 71、 81に送られた冷媒は、液冷媒連絡配管 9に送られて合流す る。
そして、液冷媒連絡配管 9に送られて合流した冷媒の一部は、接続ユニット 6の液 接続管 61に送られる。そして、接続ユニット 6の液接続管 61に送られた冷媒は、利用 ユニット 3の利用側膨張弁 31に送られる。
[0043] そして、利用側膨張弁 31に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31によって減圧された 後、利用側熱交換器 32において、屋内空気と熱交換を行うことによって蒸発されて 低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて屋内に供給される。そして 、低圧のガス冷媒は、接続ユニット 6の合流ガス接続管 65に送られる。
そして、合流ガス接続管 65に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス開閉弁 67及び 低圧ガス接続管 64を通じて、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られて合流する。
そして、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス側閉鎖 弁 29を通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。
一方、液冷媒連絡配管 9から接続ユニット 6及び利用ユニット 3に送られた冷媒を除 いた残りの冷媒は、熱源ユニット 2の液側閉鎖弁 27及び冷却器 121を通じてレシ一 ノ 25に送られる。レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜めら れた後、熱源側膨張弁 24によって減圧される。そして、熱源側膨張弁 24によって減 圧された冷媒は、熱源側熱交 23において、熱源としての水と熱交換を行うことに よって蒸発されて低圧のガス冷媒になり、第 1切 構 22に送られる。そして、第 1切 構 22に送られた低圧のガス冷媒は、第 1切 構 22の第 2ポート 22b及び第 3 ポート 22cを通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷暖同時運 転モード (蒸発負荷)における動作が行われている。
[0044] このとき、各利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷に応じて、熱源側熱交 23とし ては、蒸発負荷が必要であるが、その大きさが非常に小さくなる場合がある。このよう な場合には、上述の暖房運転モードと同様に、熱源ユニット 2の熱源側熱交換器 23 における冷媒の蒸発能力を小さくして、利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷とバラン スさせなければならない。特に、このような冷暖同時運転モードにおいては、利用ュ ニット 3の冷房負荷と、利用ユニット 4、 5の暖房負荷とがほぼ同程度の負荷になる場 合があり、このような場合には、熱源側熱交換器 23の蒸発負荷を非常に小さくしなけ ればならない。
しかし、本実施形態の空気調和装置 1では、 30°C以下の温度範囲において 2層に 分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用するとともに、第 1油戻し回路 10 1を設けているため、上述の暖房運転モードの動作説明において述べたように、熱源 側熱交^^ 23内における冷凍機油の溜まり込みを防ぐことができるようになつている <冷暖同時運転モード (凝縮負荷) >
利用ユニット 3、 4、 5のうち、例えば、利用ユニット 3、 4を冷房運転し、かつ、利用ュ ニット 5を暖房運転する冷暖同時運転モードであって、利用ユニット 3、 4、 5全体の空 調負荷に応じて、熱源ユニット 2の熱源側熱交 23を凝縮器として機能させて運 転している際 (凝縮運転状態)の動作について説明する。この際、空気調和装置 1の 冷媒回路 12は、図 7に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図 7の冷 媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 1 2dにおいては、第 1切換機構 22を凝縮運転状態(図 7の第 1切換機構 22の実線で 示された状態)に切り換え、第 2切換機構 26を暖房負荷要求運転状態 (図 7の第 2切 構 26の破線で示された状態)に切り換えることによって、熱源側熱交 23を 蒸発器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて利用ユニット 5 に圧縮機構 21にお 、て圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになつ ている。また、熱源側膨張弁 24は、開けられた状態になっている。尚、第 1油戻し回 路 101の開閉弁 101bは閉止されており、熱源側熱交 の下部力も冷媒ととも に冷凍機油を抜き出して圧縮機構 21に戻す動作を行わない状態になっている。接 続ユニット 6、 7においては、高圧ガス開閉弁 66、 76を閉止するとともに低圧ガス開閉 弁 67、 77を開けることによって、利用ユニット 3、 4の利用側熱交換器 32、 42を蒸発 器として機能させるとともに、利用ユニット 3、 4の利用側熱交翻 32、 42と熱源ュ- ット 2の圧縮機構 21の吸入側とが低圧ガス冷媒連絡配管 11を介して接続された状態 になっている。利用ユニット 3、 4においては、利用側膨張弁 31、 41は、例えば、利用 側熱交翻 32、 42の過熱度 (具体的には、液側温度センサ 33、 43で検出される冷 媒温度とガス側温度センサ 34、 44で検出される冷媒温度との温度差)に基づいて開 度調節する等、各利用ユニットの冷房負荷に応じて開度調節されている。接続ュニッ ト 8においては、低圧ガス開閉弁 87を閉止するとともに高圧ガス開閉弁 86を開けるこ とによって、利用ユニット 5の利用側熱交 を凝縮器として機能させるようにして いる。利用ユニット 5においては、利用側膨張弁 51は、例えば、利用側熱交換器 52 の過冷却度 (具体的には、液側温度センサ 53で検出される冷媒温度とガス側温度セ ンサ 54で検出される冷媒温度との温度差)に基づいて開度調節する等、利用ュニッ トの暖房負荷に応じて開度調節されて 、る。
[0046] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐 出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する 冷凍機油の大部分が分離されて第 1切 構 22及び第 2切 構 26に送られる。 そして、油分離器 21bにおいて分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて 圧縮機 21aの吸入側に戻される。そして、圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧の ガス冷媒のうち第 1切換機構 22に送られた高圧のガス冷媒は、第 1切換機構 22の第 1ポート 22a及び第 2ポート 22bを通じて、熱源側熱交翻23に送られる。そして、熱 源側熱交換器 23に送られた高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器 23において、熱源 としての水と熱交換を行うことによって凝縮される。そして、熱源側熱交 23にお いて凝縮された冷媒は、熱源側膨張弁 24を通過した後、加圧回路 111通じて圧縮 機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が合流し (詳細は後述)、レシーバ 25 に送られる。そして、レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜め られた後、冷却器 121に送られる。そして、冷却器 121に送られた冷媒は、冷却回路 122を流れる冷媒と熱交換を行うことによって冷却される(詳細は後述)。そして、冷 却器 121において冷却された冷媒は、液側閉鎖弁 27を通じて、液冷媒連絡配管 9に 送られる。
[0047] 一方、圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒のうち第 2切 構 26に 送られた高圧のガス冷媒は、第 2切換機構 26の第 1ポート 26a及び第 4ポート 26dと 、高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られる。
そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、接続ユニット 8の 高圧ガス接続管 83に送られる。接続ユニット 8の高圧ガス接続管 83に送られた高圧 のガス冷媒は、高圧ガス開閉弁 86及び合流ガス接続管 85を通じて利用ユニット 5の 利用側熱交^^ 52に送られる。 そして、利用側熱交換器 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 5の利用側 熱交^^ 52において、屋内空気と熱交換を行うことによって凝縮される。一方、屋内 の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換器 52において凝縮された 冷媒は、利用側膨張弁 51を通過した後、接続ユニット 8の液接続管 81に送られる。 そして、液接続管 81に送られた冷媒は、液冷媒連絡配管 9に送られて、第 1切換機 構 22、熱源側熱交換器 23、熱源側膨張弁 24、レシーバ 25、冷却器 121及び液側 閉鎖弁 27を通じて液冷媒連絡配管 9に送られた冷媒に合流される。
そして、この液冷媒連絡配管 9を流れる冷媒は、 2つに分岐されて、各接続ユニット 6、 7の液接続管 61、 71に送られる。そして、接続ユニット 6、 7の液接続管 61、 71に 送られた冷媒は、利用ユニット 3、 4の利用側膨張弁 31、 41に送られる。
そして、利用側膨張弁 31、 41に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31、 41によって減 圧された後、利用側熱交 32、 42において、屋内空気と熱交換を行うことによつ て蒸発されて低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて屋内に供給さ れる。そして、低圧のガス冷媒は、接続ユニット 6、 7の合流ガス接続管 65、 75に送ら れる。
そして、合流ガス接続管 65、 75に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス開閉弁 67 、 77及び低圧ガス接続管 64、 74を通じて、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られて合 流する。
そして、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス側閉鎖 弁 29を通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷暖同時運転モ ード (凝縮負荷)における動作が行われている。
このとき、各利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷に応じて、熱源側熱交 とし ては、凝縮負荷が必要であるが、その大きさが非常に小さくなる場合がある。このよう な場合には、上述の冷房運転モードと同様に、熱源ユニット 2の熱源側熱交換器 23 における冷媒の凝縮能力を小さくして、利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷とバラン スさせなければならない。特に、このような冷暖同時運転モードにおいては、利用ュ ニット 3、 4の冷房負荷と、利用ユニット 5の暖房負荷とがほぼ同程度の負荷になる場 合があり、このような場合には、熱源側熱交換器 23の凝縮負荷を非常に小さくしなけ ればならない。
しかし、本実施形態の空気調和装置 1では、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする 制御を行いつつ、熱源側膨張弁 24の下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷 媒を合流させることによって、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒の圧力を高くする制 御を行うとともに、熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12bに 送られる冷媒を、冷却器 121によって冷却するようにしているため、ガス冷媒を凝縮さ せることができて、利用側冷媒回路 12a、 12bにガス分率の大きな気液二相流の冷 媒を送らなくても済むようになって 、る。
[0049] (3)空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置 1には、以下のような特徴がある。
(A)
本実施形態の空気調和装置 1では、蒸発器として機能する際には冷媒が下側から 流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器 23を有する熱源側冷 媒回路 12dと、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cとが接続されて構成される冷媒回路 12を備えており、この冷媒回路 12に使用される冷凍機油及び冷媒として、 30°C以下 の温度範囲にぉ 、て 2層に分離しな 、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用して いる。ここで、熱源側熱交換器 23における冷媒の蒸発温度は、熱源として水や空気 を熱源とする場合には、 30°C以下の温度である。このため、空気調和装置 1におい て、冷凍機油は、熱源側熱交換器 23内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まる のではなぐ冷媒と混合した状態で熱源側熱交換器 23内に溜まることになる。そして 、熱源側熱交換器 23内に溜まった冷凍機油は、熱源側熱交換器 23の下部に接続 された第 1油戻し回路 101によって、冷媒とともに圧縮機構 21の吸入側に戻されるよ うになつている。このため、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器内に冷凍 機油が溜まり込むのを防ぐために、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上の レベルになるように維持する必要がなくなる。
[0050] これにより、空気調和装置 1では、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cの空調負荷に 応じて熱源側膨張弁 24の開度を小さくすることによって、熱源側熱交換器 23の蒸発 能力を小さくする制御を行い、その結果、熱源側熱交 内における冷媒の液面 が低下しても、熱源側熱交翻 23内に冷凍機油が溜まり込むことがなくなるため、熱 源側熱交翻 23の蒸発能力を熱源側膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大 することが可能になる。
そして、空気調和装置 1では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器を複 数設けて、熱源側熱交 を蒸発器として機能させる場合に、複数の熱源側膨張弁 の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによつ て蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させる ことにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能力を 小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範囲の 蒸発能力の制御幅を得ることができるようになる。
これにより、熱源側熱交換器の蒸発能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱 交 の単一化が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交 の単一化が可能となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交 を設置することにより発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、複 数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させて蒸発能力を小さくする場合に 熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機構において圧縮される冷媒量 が増力!]して利用側冷媒回路の空調負荷が小さい運転条件における COPが悪くなる t 、う問題を解消することができる。
(B)
本実施形態の空気調和装置 1では、第 1油戻し回路 101に開閉弁 101bを設けると ともに、熱源側熱交翻23を凝縮器として機能させる場合には開閉弁 101bを閉止 した状態で運転することによって、熱源側熱交 において凝縮された後に利用 側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒量が減少するのを防ぐことができる。 また、空気調和装置 1では、熱源側熱交換器 23内の冷媒の液面が冷凍機油の溜 まり込みのない一定以上のレベルまでは、第 1油戻し回路 101を使用する必要がな いため、熱源側熱交翻 23内に冷凍機油の溜まり込みが生じうる冷媒の液面に対 応する熱源側膨張弁 24の開度を所定開度として設定し、熱源側膨張弁 24の開度が この所定開度以下になった場合にのみ開閉弁 101bを開けて運転することによって、 熱源側熱交換器 23にお ヽて蒸発されることなく圧縮機構 21に送られる冷媒量が増 加するのを防ぐことができる。
(C)
本実施形態の空気調和装置 1では、熱源側熱交換器 23としてプレート式熱交換器 を使用しており、その構造上、熱源側熱交換器 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防 ぐために冷媒の液面の上に浮 、た状態で溜まった冷凍機油を冷媒の液面付近から 抜き出すことが困難である。しかし、本実施形態の空気調和装置 1においては、冷凍 機油が冷媒と混合した状態で熱源側熱交換器 23内に溜まり、熱源側熱交換器 23内 に溜まった冷凍機油を冷媒とともに熱源側熱交 の下部力 抜き出すだけでよ いため、プレート式熱交換器を使用する場合であっても、第 1油戻し回路 101の設置 が容易である。
(D)
本実施形態の空気調和装置 1では、凝縮器として機能する熱源側熱交換器 23に おいて凝縮された冷媒が熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a 、 12b、 12cに送られる際に、加圧回路 111から高圧のガス冷媒が合流して加圧され て、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒圧力が高くなる。ここで、従来の空気調和装置 のように高圧のガス冷媒が合流させるだけでは、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに 送られる冷媒がガス分率の大きな気液二相流となってしまい、結果的に、熱源側膨 張弁 24の開度を十分に小さくすることができないが、空気調和装置 1においては、熱 源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒 を、冷却器 121によって冷却するようにしているため、ガス冷媒を凝縮させることがで きて、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送ら なくても済むようになる。
これにより、空気調和装置 1では、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cの空調負荷に 応じて熱源側膨張弁 24の開度を小さくすることによって熱源側熱交換器 23の凝縮 能力を小さくする制御を行うとともに加圧回路 111によって高圧のガス冷媒を合流さ せて加圧する制御を行っても、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな 気液二相流の冷媒を送らなくて済むようになるため、熱源側熱交 の蒸発能力 を熱源側膨張弁 24によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になる。 そして、空気調和装置 1では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器を複 数設けて、熱源側熱交 を凝縮器として機能させる場合に、複数の熱源側膨張弁 の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによつ て蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させる ことにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能力を 小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範囲の 凝縮能力の制御幅を得ることができるようになる。
これにより、熱源側熱交換器の凝縮能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱 交 の単一化が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交 の単一化が可能となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交 を設置することにより発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、複 数の熱源側熱交^^の一部を蒸発器として機能させて凝縮能力を小さくする場合に 熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機構において圧縮される冷媒量 が増力!]して利用側冷媒回路の空調負荷が小さい運転条件における COPが悪くなる t 、う問題を解消することができる。
(E)
本実施形態の空気調和装置 1では、加圧回路 111が熱源側膨張弁 24と冷却器 12 1との間に高圧のガス冷媒が合流するように接続されているため、高圧のガス冷媒が 合流されて冷媒の温度が高くなつた冷媒を冷却器 121によって冷却することになる。 これにより、冷却器 121において冷媒を冷却するための冷熱源として、低温の冷熱源 を使用する必要がなぐ比較的高温の冷熱源を使用することができる。
また、空気調和装置 1では、熱源側膨張弁 24の下流側から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の一部を圧縮機構 21の吸入側に戻すことができる冷媒圧 力まで減圧したものを冷却器 121の冷却源として使用しているため、熱源側膨張弁 2 4の下流側から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の温度よりも十分に 低い温度の冷却源を得ることができる。これにより、熱源側膨張弁 24の下流側から利 用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒を過冷却状態まで冷却することが可 會 になる。
(F)
本実施形態の空気調和装置 1では、熱源側熱交換器 23内を流れる冷媒の流量制 御とは関係なく一定量供給される水を熱源として使用しており、水量の制御により熱 源側熱交 における蒸発能力を制御することができない。しかし、空気調和装 置 1においては、熱源側膨張弁 24によって熱源側熱交換器 23の蒸発能力又は凝縮 能力を制御する際の制御幅が拡大されているため、水量の制御をしなくても、熱源側 熱交換器 23の蒸発能力を制御する際の制御幅を確保することができる。
(4)変形例 1
上述の空気調和装置 1においては、冷暖同時運転が可能な空気調和装置を構成 するために、熱源ユニット 2と利用ユニット 3、 4、 5とが冷媒連絡配管 9、 10、 11及び 接続ユニット 6、 7、 8を介して接続されているが、図 8に示されるように、冷暖切替運 転が可能な空気調和装置を構成するために、熱源ユニット 2と利用ユニット 3、 4、 5と を冷媒連絡配管 9、 10のみを介して接続してもよい。具体的には、本変形例の空気 調和装置 1では、冷暖同時運転可能にする際に必要な低圧ガス冷媒連絡配管 11及 び接続ユニット 6、 7、 8を省略して、利用ユニット 3、 4、 5を液冷媒連絡配管 9及び高 圧ガス冷媒連絡配管 10に直接接続し、第 2切換機構 26の切り換えによって、高圧ガ ス冷媒連絡配管 10を利用ユニット 3、 4、 5から熱源ユニット 2に戻される低圧のガス冷 媒が流れる配管として機能させたり、高圧ガス冷媒連絡配管 10を熱源ユニット 2から 利用ユニット 3、 4、 5に供給する高圧のガス冷媒が流れる配管として機能させることが できるようにしている。
次に、本変形例の空気調和装置 1の動作 (暖房運転モード及び冷房運転モード) について説明する。
まず、暖房運転モードについて説明する。利用ユニット 3、 4、 5の全てを暖房運転 する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、図 9に示されるように構成される(冷媒の 流れについては、図 9の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ュ ニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、第 1切浦構 22を蒸発運転状態(図 9の 第 1切換機構 22の破線で示された状態)に切り換え、第 2切換機構 26を暖房負荷要 求運転状態(図 9の第 2切 m«構 26の破線で示された状態)に切り換えることによつ て、熱源側熱交換器 23を蒸発器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒連絡配管 1 0を通じて利用ユニット 3、 4、 5に圧縮機構 21において圧縮され吐出された高圧のガ ス冷媒を供給できるようになつている。また、熱源側膨張弁 24は、冷媒を減圧するよう に開度調節されている。尚、加圧回路 111の開閉弁 111b及び冷却回路 122の冷却 回路側膨張弁 122bは閉止されており、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間を流れ る冷媒に高圧のガス冷媒を合流させたり、冷却器 121への冷熱源の供給を遮断して レシーバ 25と利用ユニット 3、 4、 5との間を流れる冷媒を冷却しない状態になってい る。利用ユニット 3、 4、 5においては、利用側膨張弁 31、 41、 51は、例えば、利用側 熱交換器 32、 42、 52の過冷却度 (具体的には、液側温度センサ 33、 43、 53で検出 される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 44、 54で検出される冷媒温度との温度差) に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの暖房負荷に応じて開度調節されてい る。
[0055] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐 出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する 冷凍機油の大部分が分離されて第 2切 構 26に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側 に戻される。第 2切 構 26に送られた高圧のガス冷媒は、第 2切 構 26の第 1 ポート 26a及び第 4ポート 26dと、高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連 絡配管 10に送られる。
そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、 3つに分岐され て、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交換器 32、 42、 52に送られる。
そして、利用側熱交換器 32、 42、 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 3 、 4、 5の利用側熱交^^ 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによつ て凝縮される。一方、屋内の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換 器 32、 42、 52において凝縮された冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51を通過した後 、液冷媒連絡配管 9に送られて合流する。
[0056] そして、液冷媒連絡配管 9に送られて合流された冷媒は、熱源ユニット 2の液側閉 鎖弁 27及び冷却器 121を通じてレシーバ 25に送られる。レシーバ 25に送られた冷 媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、熱源側膨張弁 24によって減圧され る。そして、熱源側膨張弁 24によって減圧された冷媒は、熱源側熱交換器 23におい て、熱源としての水と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒になり、第 1切 構 22に送られる。そして、第 1切 構 22に送られた低圧のガス冷媒は、 第 1切換機構 22の第 2ポート 22b及び第 3ポート 22cを通じて、圧縮機構 21の吸入 側に戻される。このようにして、暖房運転モードにおける動作が行われている。
この場合においても、各利用ユニット 3、 4、 5の暖房負荷が非常に小さくなる場合が あるが、 30°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな 、組み合わせの冷凍機油及 び冷媒を使用するとともに、第 1油戻し回路 101を設けているため、上述の冷暖同時 運転が可能に構成された空気調和装置の暖房運転モードと同様に、熱源側熱交換 器 23内における冷凍機油の溜まり込みを防ぐことができるようになつている。
次に、冷房運転モードについて説明する。利用ユニット 3、 4、 5の全てを冷房運転 する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、図 10に示されるように構成される(冷媒の 流れについては、図 10の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源 ユニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、第 1切擁構 22を凝縮運転状態(図 1 0の第 1切換機構 22の実線で示された状態)に切り換え、第 2切換機構 26を冷暖切 替時冷房運転状態(図 10の第 2切換機構 26の実線で示された状態)に切り換えるこ とによって、熱源側熱交 23を凝縮器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒連 絡配管 10を通じて利用ユニット 3、 4、 5から熱源ユニット 2に戻される低圧のガス冷媒 を圧縮機構 21の吸入側に送ることができるようになつている。また、熱源側膨張弁 24 は、開けられた状態になっている。尚、第 1油戻し回路 101の開閉弁 101bは閉止さ れており、熱源側熱交 の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出して圧縮機 構 21に戻す動作を行わない状態になっている。利用ユニット 3、 4、 5においては、利 用側膨張弁 31、 41、 51は、例えば、利用側熱交換器 32、 42、 52の過熱度 (具体的 には、液側温度センサ 33、 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 4 4、 54で検出される冷媒温度との温度差)に基づいて開度調節する等、各利用ュニ ットの冷房負荷に応じて開度調節されている。 [0058] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐 出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する 冷凍機油の大部分が分離されて第 1切換機構 22に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側 に戻される。そして、第 1切換機構 22に送られた高圧のガス冷媒は、第 1切換機構 2 2の第 1ポート 22a及び第 2ポート 22bを通じて、熱源側熱交翻23に送られる。そし て、熱源側熱交換器 23に送られた高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器 23において 、熱源としての水と熱交換を行うことによって凝縮される。そして、熱源側熱交 23 において凝縮された冷媒は、熱源側膨張弁 24を通過した後、加圧回路 111通じて 圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が合流し、レシーバ 25に送られ る。そして、レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後 、冷却器 121に送られる。そして、冷却器 121に送られた冷媒は、冷却回路 122を流 れる冷媒と熱交換を行うことによって冷却される。そして、冷却器 121において冷却さ れた冷媒は、液側閉鎖弁 27を通じて、液冷媒連絡配管 9に送られる。
そして、液冷媒連絡配管 9に送られた冷媒は、 3つに分岐されて、利用ユニット 3、 4 、 5の利用側膨張弁 31、 41、 51に送られる。
そして、利用側膨張弁 31、 41、 51に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51 によって減圧された後、利用側熱交換器 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を 行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて 屋内に供給される。そして、低圧のガス冷媒は、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られ て合流する。
そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られて合流した低圧のガス冷媒は、高圧ガ ス側閉鎖弁 28と第 2切 構 26の第 4ポート 26d及び第 3ポート 26cとを通じて、圧 縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷房運転モードにおける動作が行わ れている。
[0059] この場合においても、各利用ユニット 3、 4、 5の冷房負荷が非常に小さくなる場合が あるが、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行いつつ、熱源側膨張弁 24の 下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を合流させることによって、熱源側 膨張弁 24の下流側の冷媒の圧力を高くする制御を行うとともに、熱源側膨張弁 24に よって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒を、冷却器 121に よって冷却するようにしているため、上述の冷暖同時運転が可能に構成された空気 調和装置の冷房運転モードと同様に、ガス冷媒を凝縮させることができて、利用側冷 媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくても済むよ うになつている。
(5)変形例 2
上述の空気調和装置 1においては、熱源側膨張弁 24による熱源側熱交換器 23の 蒸発能力の制御の制御幅と、熱源側膨張弁 24による熱源側熱交換器 23の凝縮能 力の制御の制御幅との両方を拡大するために、第 1油戻し回路 101、加圧回路 111 、冷却器 121及び冷却回路 122を熱源ユニット 2に設けるようにしている力 例えば、 熱源側熱交 23の蒸発能力の制御の制御幅は確保されて ヽるが、熱源側熱交 翻 23の凝縮能力の制御の制御幅のみを拡大することが必要な場合には、図 11に 示されるように、加圧回路 111、冷却器 121及び冷却回路 122だけを熱源ユニット 2 に設けるようにしてもよ 、(すなわち、第 1油戻し回路 101を省略してもよ 、)。
(6)変形例 3
上述の空気調和装置 1においては、第 1切換機構 22及び第 2切換機構 26として四 路切換弁を使用しているが、これに限定されず、例えば、図 12に示されるように、第 1 切 構 22及び第 2切 構 26として三方弁を使用してもよい。
(7)変形例 4
上述の空気調和装置 1 (変形例 2を除く)においては、第 1油戻し回路 101を通じて 蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23の下部から圧縮機構 21に戻される冷凍機 油及び冷媒の流量が、第 1油戻し回路 101において蒸発器として機能する熱源側熱 交 の下部と圧縮機構 21との間の圧力損失に応じて決定されるため、例えば 、蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23内や熱源側熱交換器 23の冷媒出口側 力も圧縮機構 21の吸入側までの間の配管内における圧力損失が小さぐ第 1油戻し 回路 101における圧力損失が小さくなつてしまう場合等において、熱源側熱交換器 2 3内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及 び冷媒を、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交換器 23の下部力も圧縮機構 21 に戻すことができな 、場合が生じ得る。
[0061] このような場合においても、熱源側熱交換器 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防 ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、第 1油戻し回路 101を通じ て熱源側熱交 の下部力も圧縮機構 21に戻すことができるようにするために、 図 13に示されるように、蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23の冷媒出口側と圧 縮機構 21の吸入側との間に接続されており、熱源側熱交 23において蒸発され て圧縮機構 21の吸入側に戻されるガス冷媒を、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側 熱交 の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒と合流する前に 減圧することが可能な減圧機構 131をさらに備えるようにしてもよい。
減圧機構 131は、主として、第 1切換機構 22の第 3ポート 22cと圧縮機構 21の吸入 側とを接続する配管に接続された電磁弁力もなる開閉弁 131aと、開閉弁 131aをバ ィパスするバイパス管 13 lbとからなる。バイパス管 131bには、キヤビラリチューブ 13 lcが接続されている。この減圧機構 131では、第 1油戻し回路 101を使用する場合 には、開閉弁 131aを閉止してバイパス管 131bのみを熱源側熱交換器 23において 蒸発したガス冷媒が流れるようにし、それ以外の場合には、開閉弁 131aを開けて開 閉弁 131a及びバイパス管 131bの両方を熱源側熱交換器 23において蒸発したガス 冷媒が流れるように動作させることができるため、第 1油戻し回路 101を使用する場 合には、蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23の冷媒出口側から圧縮機構 21の 吸入側までの間における圧力損失を大きくして、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側 熱交 の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくす ることができるようになる。これにより、熱源側熱交 内に冷凍機油が溜まり込む のを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、第 1油戻し 回路 101を通じて熱源側熱交 の下部力も圧縮機構 21に戻すことができる。 尚、キヤビラリチューブ 131cを接続することなくバイパス管 131bにおける圧力損失を 適切に設定できる場合には、キヤビラリチューブ 131cは不用である。
[0062] また、減圧機構は、上記の減圧機構 131のような開閉弁 131a及びバイパス管 131 bではなぐ図 14に示されるように、第 1切 構 22の第 3ポート 22cと圧縮機構 21 の吸入側とを接続する配管に接続された電動膨張弁であってもよい。この減圧機構 1 41では、第 1油戻し回路 101を使用する場合には、開度を小さくする制御を行って蒸 発器として機能する熱源側熱交 23の冷媒出口側カゝら圧縮機構 21の吸入側ま での間における圧力損失を大きくして、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交換 器 23の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくすること ができるようにし、それ以外の場合には、開度を大きく(例えば、全開)する制御を行う ことができるため、熱源側熱交翻 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができ るだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、第 1油戻し回路 101を通じて 熱源側熱交 の下部力も圧縮機構 21に戻すことができる。
産業上の利用可能性
本発明を利用すれば、熱源側冷媒回路と、熱源側冷媒回路に接続された利用側 冷媒回路とを備えた空気調和装置にぉ ヽて、熱源側熱交^^の凝縮能力を熱源側 膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 圧縮機構 (21)と、熱源側熱交換器 (23)と、前記熱源側熱交換器が凝縮器として 機能する場合に前記熱源側熱交換器において凝縮された冷媒を減圧する熱源側膨 張弁 (24)とが接続されて構成される熱源側冷媒回路(12d)と、
前記熱源側冷媒回路に接続されており、利用側熱交換器 (32、 42、 52)と利用側 膨張弁(31、 41、 51)とが接続されて構成される 1以上の利用側冷媒回路(12a、 12 b、 12c)と、
前記熱源側冷媒回路に設けられ、前記圧縮機構にお!、て圧縮された高圧のガス 冷媒を前記熱源側膨張弁において減圧されて前記利用側冷媒回路に送られる冷媒 に合流させる加圧回路( 111)と、
前記熱源側膨張弁において減圧されて前記利用側冷媒回路に送られる冷媒を冷 却するための冷却器(121)と、
を備えた空気調和装置(1)。
[2] 前記加圧回路(111)は、前記熱源側膨張弁 (24)と前記冷却器(121)との間に高 圧のガス冷媒が合流するように接続されている、請求項 1に記載の空気調和装置(1
) o
[3] 前記熱源側熱交換器 (23)から前記利用側冷媒回路(12a、 12b、 12c)へ送られる 冷媒の一部を前記熱源側冷媒回路(12d)力 分岐させて前記冷却器(121)に導入 し、前記熱源側膨張弁 (24)において減圧されて前記利用側冷媒回路に送られる冷 媒を冷却した後、前記圧縮機構 (21)の吸入側に戻すように前記熱源側冷媒回路に 接続された冷却回路(122)をさらに備えている、請求項 1又は 2に記載の空気調和 装置 (1)。
[4] 前記熱源側熱交 (23)は、冷媒が下側力 流入して上側から流出するように構 成された蒸発器として機能することが可能であり、
30°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな 、組み合わせの冷凍機油及び冷媒 を使用しており、
前記熱源側熱交換器の下部に接続され、前記熱源側熱交換器内に溜まった冷凍 機油を冷媒とともに前記圧縮機構 (21)に戻す油戻し回路(101)をさらに備えている 請求項 1〜3のいずれかに記載の空気調和装置(1)。
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