WO2014054154A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

　空気調和装置５００は、各室外機５１、１５１における室内機５３ａ、５３ｂ側へ吐出する吐出冷媒量と室内機５３ａ、５３ｂ側から流入する戻り冷媒量とが等しくなるように、各室外機５１、１５１の流量調整器８、１０８を調整する均液制御手段６０と、均液制御手段６０による流量調整器８、１０８の調整が行われている際に、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２に基づいてインジェクションポートから圧縮機１、１０１に流入される冷媒の流量を各室外機５１、１５１毎に制御するインジェクション制御手段７０とを備えている。

Description

空気調和装置

　本発明は、複数の室外機を備えた空気調和装置に関するものである。

　空気調和装置の大容量化に応じるため、複数の室外機を備えた空気調和装置が開発されている。複数の室外機を備えた空気調和装置は、種々の要因によって各室外機間に冷媒の偏りが生じる場合がある。すなわち、各室外機において吐出する吐出冷媒量と室外機に流入する戻り冷媒量とに偏りが生じる場合がある。そこで、各室外機間に生じる冷媒の偏りの是正（均液）を行う空気調和装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

　特許文献１には、各熱交換器から流出する冷媒の過熱度と各圧縮機から吐出する冷媒の過熱度とを用いて、アキュームレータ内の液冷媒量の不均衡を判断し、熱交換器から流出する冷媒の過熱度および圧縮機から吐出される冷媒の過熱度が予め設定された所定値に収束するように、送風機の運転出力を制御することが開示されている。

特開２００８－２４９２５９号公報

　たとえば特許文献１における均液制御は、熱交換器に送風する送風機での均液制御を行うものである。このため、２台以上接続された空気調和機の少なくとも１台の送風機の風量を低下させる必要がある。しかし、風量が低下した際には圧縮機における吸入圧力が低下し室外機内での冷媒循環量が低下するという問題がある。これに限らず、各室外機間の偏液を是正を行う際にある室外機への冷媒流量を少なくする制御を行うため、室外機内での冷媒流量が低下し暖房能力の低下等の室外機の能力低下を招くという問題がある。

　本発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、均液制御中であっても室外機の能力低下を抑制することができる空気調和装置を提供することを目的とするものである。

　本発明に係る空気調和装置は、複数の室外機が室内機に並列接続された空気調和装置であって、各室外機が、インジェクションポートを有する圧縮機と、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検知する吐出温度検知手段と、室内機に冷媒配管を介して接続された熱源側熱交換器と、冷媒配管に設けられた、各室外機に流入する冷媒量を調整する流量調整器と、冷媒配管から分岐し圧縮機のインジェクションポートに接続されたインジェクション配管に設けられた、インジェクションポートに注入する冷媒量を調整するインジェクション調整器とを備えたものであり、各室外機における室内機側へ吐出する吐出冷媒量と室内機側から流入する戻り冷媒量とが等しくなるように、各室外機の流量調整器を調整する均液制御手段と、均液制御手段による流量調整器の調整が行われている際に、吐出温度検知手段により検知された吐出温度に基づいて、インジェクションポートから圧縮機に流入される冷媒の流量を室外機毎に制御するインジェクション制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

　本発明に係る空気調和装置によれば、均液制御手段による戻り冷媒量の調整が行われている際に、圧縮機に流入する冷媒流量をインジェクション調整器により調整することにより、均液制御により室外機内に流入する戻り冷媒量が少なくなった場合であっても、圧縮機にはインジェクションポートから冷媒が注入されるため、室外機の能力が低下するのを抑制することができる。

本発明の空気調和装置の好ましい実施形態を示す冷媒回路図である。 図１の空気調和装置において全暖房運転時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図１の空気調和装置において全冷房運転時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の空気調和装置の好ましい実施形態を示す機能ブロック図である。 図１の空気調和装置において均液制御が行われている際の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図４の空気調和装置の動作例を示すフローチャートである。

　以下、図面を参照しながら本発明の空気調和装置の実施形態について説明していく。図１は本発明の空気調和装置の好ましい実施形態を示す冷媒回路図であり、図１を参照して空気調和装置５００について説明する。図１の空気調和装置５００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して冷房運転および暖房運転を行うものであって、複数の室外機５１、１５１、分流コントローラ５２、複数の室内機５３ａ、５３ｂを備えている。

　複数の室外機５１、１５１は、たとえば同一の構成を有しており、それぞれ圧縮機１、１０１、熱源側熱交換器２、１０２、第１流路切替器３、１０３、アキュームレータ４、１０４、逆止弁５ａ～５ｄ、１０５ａ～１０５ｄ、電磁弁６、１０６、インジェクション調整器７、１０７、流量調整器８、１０８、冷媒配管９、１０９を備えている。

　圧縮機１、１０１は、冷媒を吸引および圧縮して高温・高圧の状態にするものであって、たとえばスクロール型圧縮機、ベーン型圧縮機等から構成されている。圧縮機１、１０１にはインジェクションポートが設けられおり、圧縮機１、１０１はアキュームレータ４、１０４から冷媒を吸引するとともに、インジェクションポートからも冷媒注入が可能な構成を有している。

　インジェクションポートにはインジェクション配管１０、１１０が接続されている。このインジェクション配管１０、１１０は、室内機５３ａ、５３ｂから流入する戻り冷媒量が通過する冷媒配管９、１０９から分岐してインジェクションポートに接続している。したがって、冷媒配管９、１０９を流れる冷媒の一部がインジェクション配管１０、１１０を介して圧縮機１、１０１に直接注入することができるようになっている。インジェクション配管１０、１１０には、インジェクションポートに注入する冷媒量を調整するインジェクション調整器７、１０７が設けられている。そして、インジェクション調整器７、１０７の開度が調整されることによりインジェクションポートに注入される液冷媒の流量が調整される。

　熱源側熱交換器２、１０２は、冷媒と空気（外気）との間で熱交換を行うものであって、たとえば冷媒を通過させる伝熱管と、伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィンとを備えた構造を有している。熱源側熱交換器２、１０２は、第１流路切替器３、１０３と冷媒配管９、１０９とにそれぞれ接続されている。熱源側熱交換器２、１０２は、暖房運転時（暖房主体運転時）には冷媒を蒸発させて気化させる蒸発器として機能し、全冷房運転時（冷房主体運転時）には冷媒を凝縮して液化させる凝縮器として機能する。なお、たとえば冷房主体運転時のように、熱源側熱交換器２、１０２は冷媒を完全にガス化、液化するのではなく、液体とガスとの二相混合（気液二相状態）の状態まで凝縮する等の調整するものであってもよい。

　第１流路切替器３、１０３は、冷房運転もしくは暖房運転の運転モードの切替に応じて流路の切替を行うものであって、たとえば四方弁からなっている。具体的には、全暖房運転時（暖房主体運転時）において、第１流路切替器３、１０３は、熱源側熱交換器２、１０２とアキュームレータ４、１０４とを接続させるとともに、圧縮機１、１０１の吐出側と逆止弁５ｃ、１０５ｃとを接続させる。すると、圧縮機１、１０１から吐出された冷媒は室内機５３ａ、５３ｂへ流れることになる。一方、全冷房運転時（冷房主体運転時）において、第１流路切替器３、１０３は、逆止弁５ａとアキュームレータ４、１０４とを接続させるとともに、圧縮機１、１０１の吐出側と熱源側熱交換器２、１０２とを接続させる（図３参照）。すると、圧縮機１、１０１から吐出された冷媒が熱源側熱交換器２、１０２へ流れることになる。なお、第１流路切替器３、１０３として四方弁を用いた場合について例示しているが、これに限らずたとえば複数の二方弁等を組み合わせて構成してもよい。

　アキュームレータ４、１０４は、過剰な冷媒を貯留するものであって熱源側熱交換器２、１０２または室内機５３ａ、５３ｂから流入した冷媒を貯留するものである。そして、圧縮機１、１０１は、アキュームレータ４、１０４に貯留された冷媒を吸引し圧縮するようになっている。

　逆止弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄおよび逆止弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄは冷媒が逆流することを防止するために冷媒の流れを整え、運転モードに合わせて冷媒の循環経路を一定にするものである。具体的には、逆止弁５ａ、１０５ａは第１流路切替器３、１０３と低圧管２０１との間に位置し、低圧管２０１から第１流路切替器３、１０３の方向への冷媒流れを許容する。逆止弁５ｂ、１０５ｂは低圧管２０１と熱源側熱交換器２、１０２との間に位置し、低圧管２０１から熱源側熱交換器２、１０２の方向への冷媒流れを許容する。逆止弁５ｃ、１０５ｃは、第１流路切替器３、１０３と高圧管２０２との間に位置し、第１流路切替器３、１０３から高圧管２０２への冷媒流れを許容する。逆止弁５ｄ、１０５ｄは、熱源側熱交換器２、１０２と高圧管２０２との間に位置し、熱源側熱交換器２、１０２から高圧管２０２の方向への冷媒流れを許容する。

　ここで、逆止弁５ｂ、１０５ｂと熱源側熱交換器２、１０２とは冷媒配管９、１０９により接続されている。冷媒配管９、１０９は、第１冷媒配管９ａ、１０９ａと、第１冷媒配管９ａ、１０９ａに並列接続された第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂとから構成されている。第１冷媒配管９ａ、１０９ａには電磁弁６、１０６が設けられており、第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂには流量調整器８、１０８が設けられている。電磁弁６、１０６は、開閉により冷媒の流れを制御するものであって、開放したときに第１冷媒配管９ａ、１０９ａに冷媒を流し、閉止したときに第１冷媒配管９ａ、１０９ａにおける冷媒の流れを遮断する。一方、流量調整器８、１０８は熱源側熱交換器２、１０２へ注入される冷媒流量を調整するものである。そして、冷媒流量の調整が必要な際には、電磁弁６、１０６が閉じることより冷媒の流路が第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂ側へ切り替えられ、流量調整器８、１０８が第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂに流れる冷媒の流量を制御する。

　さらに、各室外機５１、１５１は、高圧圧力検知手段３１、１３１および低圧圧力検知手段３２、１３２、中間圧検知手段３３、１３３、吐出温度検知手段３４、１３４、熱交換器出口温度検知手段３５、１３５を備えている。高圧圧力検知手段３１、１３１は圧縮機１、１０１の吐出側（高圧側）の冷媒の圧力を検知するものであって、低圧圧力検知手段３２、１３２は圧縮機１、１０１の吸入側（低圧側）の冷媒の圧力を検知するものである。また、吐出温度検知手段３４、１３４は圧縮機１、１０１の吐出側の吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２を検知するものであって、熱交換器出口温度検知手段３５、１３５は熱源側熱交換器２、１０２の出口温度を検知するものである。さらに、外気温度検知手段３６、１３６は室外機５１、１５１の周囲温度を外気温度Ｐ１、Ｐ２として検知するものである。中間圧検知手段３３、１３３は、低圧管２０１から室外機５１、１５１（熱源側熱交換器２、１０２）に流入する冷媒の中間圧Ｐｍ１、Ｐｍ２を検知するものである。なお、上述した各種検知手段により検知された各種温度または圧力は、制御手段３７、１３７へ出力される。

　分流コントローラ５２は、複数の室外機５１、１５１から流出する冷媒を複数の室内機５３ａ、５３ｂにそれぞれ分流するものである。また、分流コントローラ５２は、室内機５３ａ及び室内機５３ｂの運転モードに応じて冷媒の流れを切り替える機能を有している。分流コントローラ５２と複数の室外機５１、１５１とは、低圧管２０１および高圧管２０２を介して接続されており、分流コントローラ５２と室内機５３ａ、５３ｂとは、液管２０３ａ、２０３ｂおよびガス管２０４ａ、２０４ｂを介して接続されている。なお、高圧管２０２には高圧の冷媒が室外機５１側から分流コントローラ５２側へ流れ、低圧管２０１には高圧管２０２を流れる冷媒に比べて低圧の冷媒が分流コントローラ５２側から複数の室外機５１、１５１側へ流れることを意味する。

　分流コントローラ５２は、気液分離器１１、第２流路切替器１２、絞り装置１４、１５、冷媒間熱交換器１６、１７等を備えている。気液分離器１１は、高圧管２０２から流れる冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものである。気液分離器１１のうちガス冷媒が流れ出る気相部（図示せず）は、第２流路切替器１２（第１開閉弁１２ａ、１２ｂ）に接続されている。一方、気液分離器１１のうち液冷媒が流れ出る液相部（図示せず）は、冷媒間熱交換器１６に接続されている。

　第２流路切替器１２は各室内機５３ａ、５３ｂの運転モードに基づいて開閉することにより冷媒の流れを切り替えるものであって、たとえば第１開閉弁１２ａ、１２ｂおよび第２開閉弁１３ａ、１３ｂを有している。第１開閉弁１２ａ、１２ｂの一端は気液分離器１１に接続されており、他端はそれぞれガス管２０４ａ、２０４ｂに接続されている。第２第２開閉弁１３ａ、１３ｂの一端はそれぞれガス管２０４ａ、２０４ｂに接続されており、他端は低圧管２０１に接続されている。

　そして、室内機５３ａ、５３ｂのそれぞれの運転モードに基づいて第１開閉弁１２ａ、１２ｂがおよび第２開閉弁１３ａ、１３ｂの開閉が制御される。具体的には、暖房運転時には第１開閉弁１２ａ、１２ｂが開放し第２開閉弁１３ａ、１３ｂが閉止する。すると、気液分離器１１側からガス管２０４ａ、２０４ｂを介して室内機５３ａ、５３ｂ側に冷媒が流れる（図２参照）。一方、冷房運転時には第１開閉弁１２ａ、１２ｂが閉止し第２開閉弁１３ａ、１３ｂが開放する。すると、室内機５３ａ、５３ｂ側から低圧管２０１側に冷媒が流れる（図３参照）。なお、第１開閉弁１２ａ、１２ｂおよび第２開閉弁１３ａ、１３ｂが電磁弁により構成されている場合について例示しているが、たとえば三方弁等を用いてもよい。

　第１絞り装置１４は、第１冷媒間熱交換器１６と第２冷媒間熱交換器１７との間における接続配管に設けられており、運転モードに基づいて開度を制御し、気液分離器１１から流れる冷媒流量および冷媒の圧力を調整するものである。第２絞り装置１５は、第２冷媒間熱交換器１７の上流側におけるバイパス管に設けられており、開度を制御して冷媒流量および冷媒の圧力を調整するものである。第１冷媒間熱交換器１６は、気液分離器１１と第１絞り装置１４との間の接続配管に設けられており、気液分離器１１から流出した冷媒と、第２冷媒間熱交換器１７から流出した冷媒との間で熱交換を行うものである。第２冷媒間熱交換器１７は、第１絞り装置１４から流出した冷媒と第２絞り装置１５から流出した冷媒との間で熱交換を行なうものである。

　複数の室内機５３ａ、５３ｂは、それぞれ利用側熱交換器２２ａ、２２ｂ、室内機側絞り装置２３ａ、２３ｂを有している。利用側熱交換器２２ａ、２２ｂは、空調対象空間の空気と冷媒の間で熱交換を行うものであって、暖房運転時には冷媒を蒸発させて気化させる蒸発器として機能し、冷房運転時には冷媒を凝縮して液化させる凝縮器として機能する。なお、各利用側熱交換器２２ａ、２２ｂの近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための図示しない送風機を設けてもよい。

　室内機側絞り装置２３ａ、２３ｂは、たとえば開度を変化させることができる電子式膨張弁等で構成されており、利用側熱交換器２２ａ、２２ｂに直列接続されている。室内機側絞り装置２３ａ、２３ｂは、減圧弁や膨張弁として機能し利用側熱交換器２２ａ、２２ｂを通過する冷媒の圧力を調整する。なお、室内機側絞り装置２３の開度は、冷房運転時には利用側熱交換器２２ａ、２２ｂの冷媒出口側となるガス管２０４ａ、２０４ｂ側の過熱度に基づいて決定され、暖房運転時には冷媒出口側となる液管２０３ａ、２０３ｂ側の過冷却度に基づいて決定される。

　以上のように構成した空気調和装置５００は、各室外機５１、１５１と各室内機５３ａ、５３ｂとは分流コントローラ５２および低圧管２０１、高圧管２０２を介して接続された冷凍サイクル回路を構成している。そして、空気調和装置５００は、第１流路切替器３、１０３および第２流路切替器１２の冷媒流路の切替により４つの運転モードで運転可能な構成を有している。具体的には、空気調和装置５００は、室内機５３ａ、５３ｂの全てが冷房動作を実施する全冷房運転モード、室内機５３ａ、５３ｂの全てが暖房動作を実施する全暖房運転モード、室内機５３ａ、５３ｂ毎に冷房動作又は暖房動作を選択でき、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、室内機５３ａ、５３ｂ毎に冷房動作又は暖房動作を選択でき、暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードで運転可能である。以下に、全暖房運転モードと全冷房運転モードについて冷媒の流れとともに説明する。

　図２は図１の空気調和装置５００における全暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図であり、図２を参照して全暖房運転時における空気調和装置５００の動作および冷媒の流れについて説明する。なお、図２において、すべての室内機５３ａ、５３ｂが停止することなく暖房を行っている場合について例示するものであり、全暖房の冷媒の流れは図２に実線矢印で示している。また、室外機５１、１５１の第１流路切替器３、１０３において、圧縮機１、１０１と逆止弁５ｃとが接続され、熱源側熱交換器２、１０２とアキュームレータ４、１０４とが接続されるように流路が切り替えられる。また、分流コントローラ５２の第２流路切替器１２において、第１開閉弁１２ａ、１２ｂが開放され第２開閉弁１３ａ、１３ｂが閉止される。

　まず、室外機５１、１５１において、圧縮機１、１０１に吸入された冷媒が圧縮され、高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１、１０１から吐出した冷媒は、第１流路切替器３、１０３、逆止弁５ｃ、１０５ｃを流れ、さらに高圧管２０２を通って分流コントローラ５２に流入する。分流コントローラ５２へ流入したガス冷媒は、気液分離器１１、第２流路切替器１２の第１開閉弁１２ａ、１２ｂ、ガス管２０４ａ、２０４ｂをそれぞれ通過し、各室内機５３ａ、５３ｂにそれぞれ流入する。

　高圧のガス冷媒は、利用側熱交換器２２ａ、２２ｂ内を通過する際に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内機側絞り装置２３ａ、２３ｂを通過する。このとき、利用側熱交換器２２ａ、２２ｂにおいて冷媒と室内空気との間で熱交換が行われることにより、室内空気が冷媒により加熱され空調対象空間（室内）の暖房が行われる。室内機側絞り装置２３ａ、２３ｂを通過した冷媒は、中間圧の液冷媒又は気液二相冷媒となり、液管２０３ａ、２０３ｂを介して冷媒間熱交換器１７に流入する。なお、各室内機５３ａ、５３ｂにおいて、室内機側絞り装置２３ａ、２３ｂが開度調整されることにより、利用側熱交換器２２ａ、２２ｂ内を流れる冷媒流量が調整される。そして、利用側熱交換器２２ａ、２２ｂから流出した冷媒は第２絞り装置１５を通過して低圧管２０１から室外機５１、１５１に流入する。

　室外機５１、１５１に流入した冷媒は、逆止弁５ｂ、１０５ｂを通過し、冷媒配管９、１０９を介して熱源側熱交換器２、１０２にそれぞれ流入する。熱源側熱交換器２、１０２において冷媒は空気との熱交換により蒸発してガス冷媒となる。その後、ガス冷媒は、第１流路切替器３、１０３、アキュームレータ４、１０４を経て、再び圧縮機１、１０１において吸引・圧縮される。

　図３は図１の空気調和装置５００における全冷房運転の冷媒の流れを表す冷媒回路図であり、図３を参照して全冷房運転における空気調和装置５００の動作および冷媒の流れについて説明する。なお、図３において、すべての室内機５３ａ、５３ｂが停止することなく冷房を行っている場合について説明する。このとき、室外機５１、１５１の第１流路切替器３、１０３において、圧縮機１、１０１と熱源側熱交換器２、１０２とが接続され、逆止弁５ａとアキュームレータ４、１０４とが接続されるように流路が切り替えられる。また、第２流路切替器１２において、第１開閉弁１２ａ、１２ｂが開放され第２開閉弁１３ａ、１３ｂが閉止される。

　まず、室外機５１、１５１において、圧縮機１、１０１に吸入された冷媒が圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１、１０１から吐出したガス冷媒は、第１流路切替器３、１０３を介して熱源側熱交換器２、１０２に流入する。熱源側熱交換器２、１０２に流入したガス冷媒は、熱源側熱交換器２、１０２において室外空気と熱交換し凝縮・液化した低温・高圧の液冷媒になる。その後、液冷媒は電磁弁６、１０６、冷媒配管９、逆止弁５ｄ、１０５ｄを通過して分流コントローラ５２に流入する。

　分流コントローラ５２へ流入した液冷媒は、気液分離器１１を介して第１冷媒間熱交換器１６で冷却され過冷却度を増加し、第１絞り装置１４で中間圧の液冷媒になるまで絞られる。その後、液冷媒は液管２０３ａ、２０３ｂ側に流れる液冷媒と第２絞り装置１５側に流れる液冷媒とに分配される。液管２０３ａ、２０３ｂ側の液冷媒は、室内絞り装置２３ａ、２３ｂにおいて低圧に絞られ、利用側熱交換器２２ａ、２２ｂに流入する。利用側熱交換器２２ａ、２２ｂに流入した液冷媒は対象空間の空気と熱交換し蒸発・ガス化する。このとき、室内機５３ａ、５３ｂが設置されている場所の冷房が行われることになる。そして、利用側熱交換器２２ａ、２２ｂを流出した冷媒はガス管２０４ａ、２０４ｂ、第２流路切替器１２の第２開閉弁１３ａ、１３ｂ、低圧管２０１をそれぞれ通過して室外機５１、１５１側に流入する。

　なお、第２冷媒間熱交換器１７において第２絞り装置１５側へ分配された液冷媒は、第２絞り装置１５において低圧まで絞られ、第２冷媒間熱交換器１７および第１冷媒間熱交換器１６により気液分離器１１から流れてくる液冷媒と熱交換し蒸発・ガス化される。そして、第１冷媒間熱交換器１６から流出した冷媒は、室内機５３ａ、５３ｂから流出した冷媒に合流し低圧管２０１を介して室外機５１、１５１に流入する。

　室外機５１、１５１に流入したガス冷媒は、逆止弁５ａ、第１流路切替器３、１０３を通過し、アキュームレータ４、１０４に流入し、再び圧縮機１、１０１において吸引・圧縮される。

　図２および図３において、全暖房運転時および全冷房運転時における冷媒の流れについて説明したが、図１の空気調和装置５００は暖房主体運転モードおよび冷房主体運転モードにより動作することも可能である。具体的には、暖房主体運転モード時において、図２に示すように、室外機５１、１５１側の第１流路切替器３、１０３が暖房運転の流路に設定されている状態で、室内機５３ａ側が冷房運転を行い、室内機側５３ｂ側が暖房運転を行うものとする。この場合、第２流路切替器１２において室内機５３ａ側の第１開閉弁１２ａが閉止され第２開閉弁１３ａが開放されるような流路の切替が行われる。また、冷房主体運転モード時において、図３に示すように室外機５１、１５１側の第１流路切替器３、１０３において冷房運転の流路に設定されている状態で、たとえば室内機５３ａ側が冷房運転を行い、室内機側５３ｂ側が暖房運転を行うものとする。この場合、第２流路切替器１２において室内機５３ｂ側の第１開閉弁１２ａが開いて第２開閉弁１３ｂが閉じることにより流路の切替が行われる。

　上述した各運転モードにおいて、各室外機５１、１５１からそれぞれ吐出される冷媒量と各室外機５１、１５１に戻る冷媒量とが等しくならず、冷媒量の不均衡が発生する場合がある。そこで、空気調和装置５００は、以下に示す均液制御を行う機能を有している。なお、各室外機５１、１５１における冷媒の不均衡は全暖房運転時もしくは暖房主体運転時において生じやすい。つまり、全冷房運転時もしくは冷房主体運転時では、室内機５３ａ、５３ｂ側の利用側熱交換器２２ａ、２２ｂが吸熱するため、アキュームレータ４、１０４内での冷媒はガス状態になっており余剰冷媒が発生しにくい。よって、均液制御は主として暖房運転時もしくは暖房主体運転時に行われる。

　図４は図１の空気調和装置５００の好ましい実施形態を示す機能ブロック図であり、図４を参照して空気調和装置５００について説明する。図４の空気調和装置５００は、均液制御手段６０、インジェクション制御手段７０を備えている。なお、均液制御手段６０およびインジェクション制御手段７０は、室外機５１、１５１のいずれかに設けられたＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）等からなる制御手段３７、１３７上に構成されてている。なお、これに限らず、図示しない空気調和装置５００全体を制御する制御コントローラに均液制御手段６０およびインジェクション制御手段７０が構成されたものであってもよい。

　均液制御手段６０は、室外機５１、１５１から吐出される冷媒吐出量と、室内機５３ａ、５３ｂ（分流コントローラ５２）から流入される戻り冷媒量とが各室外機５１、１５１において等しくなるように制御するものであって、過熱度算出手段６１および偏液調整手段６２を有している。なお、均液制御手段６０は、暖房運転時であって外気温度検知手段により検知された外気温度Ｔ１、Ｔ２が設定温度ＴＡｒｅｆより低い場合、電磁弁６、１０６を閉止し流量調整器８、１０８による均液制御を開始するようになっている。これにより、外気温度Ｔ１、Ｔ２が設定温度ＴＡｒｅｆより大きく偏液が生じるおそれのある場合に限り均液制御を行うことができるため、空気調和装置５００の運転の効率化を図ることができる。

　過熱度算出手段６１は、室外機５１、１５１毎に圧縮機１、１０１から吐出される冷媒の過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２を算出するものである。具体的には、過熱度算出手段６１は、高圧圧力検知手段３１で検知された吐出圧力Ｐ１から飽和温度Ｔｃ１を計算する。ここで、過熱度算出手段６１は、室外機５１、１５１の能力に応じた吐出圧力Ｐ１と飽和温度Ｔｃ１との関係を予め記憶している。そして、過熱度算出手段６１は、下記式（１）のように、吐出温度検知手段３４によって検知された吐出温度Ｔｄ１から飽和温度Ｔｃ１を減算することにより、室外機５１における圧縮機１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１を求める。
　　　　　　　　　　　ＴｄＳＨ１＝Ｔｄ１－Ｔｃ１…（１）
　同様に、過熱度算出手段６１は、高圧圧力検知手段１３１で検知された吐出圧力Ｐ２から飽和温度Ｔｃ２を計算する。そして、過熱度算出手段６１は、下記式（２）のように、吐出温度検知手段１３４によって検知された吐出温度Ｔｄ２からこの飽和温度Ｔｃ２を減算することにより、室外機１５１における圧縮機１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ２を求める。
　　　　　　　　　　　ＴｄＳＨ２＝Ｔｄ２－Ｔｃ２…（２）

　偏液調整手段６２は、過熱度算出手段６１により算出された室外機５１、１５１毎の吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２の差分が予め設定された設定過熱度ＳＨｒｅｆ以上である場合、吐出過熱度の小さい室外機側へ流れる冷媒流量が多くなるように、流量調整器８、１０９の開度を調整するものである。具体的には、偏液調整手段６２は、吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２の差分が予め設定された設定しきい値ＳＨｒｅｆよりも大きくなったとき（｜ＴｄＳＨ１－ＴｄＳＨ２｜＞ＳＨｒｅｆ）、偏液を是正する必要があると判断して、流量調整器８、１０８の開度を調整する。

　ここで、各圧縮機１、１０１の冷媒量の偏りと圧縮機１、１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２との間には相関関係があり、吐出過熱度が大きい室外機に冷媒が過多に流れている状態を意味する。たとえば室外機５１、１５１が同一の構成を有し圧縮機１、１０１の冷媒吐出量が同一であるとする。このとき、室外機５１と室外機１５１とに均等に冷媒が分配されたときには、ＴｄＳＨ１＝ＴｄＳＨ２の関係が成り立つ。一方、室外機５１の冷媒保持量が少なくなり、室外機１５１の冷媒保持量が多くなると、吐出過熱度ＴｄＳＨ１が小さくなりＴｄＳＨ２が大きくなる（ＴｄＳＨ１＜ＴｄＳＨ２）。また、室外機５１の冷媒保持量が多くなり、室外機１５１の冷媒保持量が少なくなると、吐出過熱度ＴｄＳＨ１が大きくなりＴｄＳＨ２が小さくなる（ＴｄＳＨ１＞ＴｄＳＨ２）。このように、室外機５１内に収容されている冷媒保持量と室外機１５１内の冷媒保持量との間に差が生じた場合、圧縮機１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１と圧縮機１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ２との間に差が生じる。

　なお、たとえば室外機５１、１５１が同一の構成を有する場合について例示したが、室外機５１と室外機１５１との冷媒の吐出量が異なる場合であっても同様である。すなわち、冷媒の吐出量が室外機５１、１５１毎に異なる場合であっても、室内機５３ａ、５３ｂからの戻り冷媒量は、圧縮機１、１０１のそれぞれの吐出量に見合った割合で分配されれば、ＴｄＳＨ１＝ＴｄＳＨ２の関係が成り立つ。一方、戻り冷媒量が、各室外機５１、１５１に対し吐出量に見合った割合で分配されていなければ、上述したような吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２に差が生じることになる。

　そこで、偏液調整手段６２は、吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２の差分を算出し、差分が設定しきい値ＳＨｒｅｆよりも大きくなったとき、電磁弁６、１０６を閉止し第２流量調整器８、１０８による冷媒流量の調整を行う。具体的には、差分が設定しきい値Ｔｄｒｅｆであって吐出過熱度がＴｄＳＨ１＜ＴｄＳＨ２である場合、偏液調整手段６２は室外機１５１側よりも室外機５１側の冷媒流量が多くなるように流量調整器８、１０８の開度を調整する。一方、差分が設定しきい値Ｔｄｒｅｆであって吐出過熱度がＴｄＳＨ１＞ＴｄＳＨ２である場合、偏液調整手段６２は室外機５１側よりも室外機１５１側の冷媒流量が多くなるように流量調整器８、１０８の開度を調整する。なお、偏液調整手段６２が流量調整器８、１０８の双方を調整するようにしてもよいし、一方の開度を固定させ他方の開度を調整して偏液を是正するようにしてもよい。

　このように、各吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２を算出し、各吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２の差分に基づいて偏液状態を把握することにより、各室外機５１、１５１毎に圧縮機１、１０１が異なる能力を有する場合や配管径や配管長が異なる場合であっても、各室外機５１、１５１における精度良く偏液を検知して均液制御を行うことができる。

　特に、偏液調整手段６２は、流量調整器８、１０８を制御する際に、中間圧検知手段３３、１３３により検知された中間圧Ｐｍ１、Ｐｍ２が設定中間圧Ｐｍｒｅｆになるように開度を調整する機能を有している。

　インジェクション制御手段７０は、均液制御手段６０による流量調整器８、１０８の調整が行われている際に、吐出温度検知手段３４、１３４により検知された吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２に基づいて、インジェクションポートから圧縮機１、１０１に流入される冷媒の流量を各室外機５１、１５１毎に制御するものである。具体的には、インジェクション制御手段７０は、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２をそれぞれ吐出温度しきい値Ｔｄｒｅｆと比較する。そして、吐出温度Ｔｄ１が吐出温度しきい値Ｔｄｒｅｆ以上であるとき、インジェクション制御手段７０は吐出温度Ｔｄ１が吐出温度しきい値Ｔｄｒｅｆより小さくなるようにインジェクション配管１０から圧縮機１へ注入する冷媒流量を増加させる室外機５１側のインジェクション調整器７の開度を調整する。一方、吐出温度Ｔｄ２が吐出温度しきい値Ｔｄｒｅｆ以上であるとき、インジェクション制御手段７０は吐出温度Ｔｄ２が吐出温度しきい値Ｔｄｒｅｆより小さくなるようにインジェクション配管１１０から圧縮機１０１へ注入する冷媒流量を増加させる室外機１５１側の絞り装置１０７の開度を調整する。

　したがって、均液制御手段６０による均液制御およびインジェクション制御手段７０による圧縮機１、１０１への冷媒注入制御が行われている場合、図５に示すように、室内機５１、１５１へ流入する冷媒は、第１冷媒配管９ａ、１０９ａには冷媒が流れず、第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂおよびインジェクション配管１０、１１０に流れる。そして、均液制御手段６０およびインジェクション制御手段７０が、各室外機５１、１５１への冷媒の流入量を流量調整器８、１０８およびインジェクション調整器７、１０７の開度により調整することになる。

　このように、偏液を調整する均液制御を行う際に、圧縮機１、１０１から吐出される冷媒の吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２に基づいてインジェクションポートへの冷媒の注入量を調整することにより、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２が異常に上昇するのを防止するとともに、暖房能力の低下を防止することができる。すなわち、上記均液制御を行った際、圧縮機１、１０１の吸引圧力の低下等により室外機５１、１５１内の冷媒循環量が低下する場合がある。冷媒循環量が低下した場合、アキュームレータ４、１０４から圧縮機１、１０１に吸引される冷媒量が少なくなり、圧縮機１、１０１から吐出される冷媒が異常に高くなるおそれがあるという問題がある。また、圧縮機１、１０１から吐出される冷媒量が少ないために暖房能力が損なわれるという問題がある。

　そこで、均液制御中に圧縮機１、１０１への吸入量が減少することによる吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２が設定しきい値Ｔｄｒｅｆより大きくなった際にはインジェクションポートから冷媒を注入することにより、圧縮機１、１０１から吐出される冷媒が異常に高くなるのを防止するとともに、圧縮機１、１０１から吐出される吐出量が減少するのを抑制して暖房能力が低下するのを防止することができる。

　さらに、上述のように均液制御手段６０は中間圧Ｐｍ１、Ｐｍ２が設定中間圧Ｐｍｒｅｆになるように流量調整器８、１０８の開度を調整するため、圧縮機１、１０１には所定の中間圧のガス冷媒がインジェクションされることになる。これにより、均液制御が行われる場合であっても圧縮機１、１０１の仕事量を減らし冷凍サイクルの効率の向上を図ることができる。

　なお、インジェクション制御手段７０側においても中間圧Ｐｍ１、Ｐｍ２がインジェクション圧力より高いかの判定を行い、中間圧Ｐｍ１、Ｐｍ２が設定中間圧Ｐｒｅｆよりも小さい場合には、インジェクションが行われないようにインジェクション調整器７、１０７を制御してもよい。

　図６は図４の空気調和装置５００の暖房運転時における動作例を示すフローチャートであり、図１から図６を参照して空気調和装置の動作例について説明する。まず、暖房運転時もしくは暖房主体運転時において、外気温度Ｔ１、Ｔ２が外気温度検知手段３６、１３６によりそれぞれ検知される。その後、均液制御手段６０により外気温度Ｔ１、Ｔ２が設定温度ＴＡｒｅｆより小さいか否かが判断される（ステップＳＴ１）。外気温度Ｔ１、Ｔ２が設定温度ＴＡｒｅｆより小さいとき、電磁弁６、１０６が閉止する（ステップＳＴ２）。

　次に、高圧圧力検知手段３１、１３１により吐出圧力Ｐ１、Ｐ２が検知されるとともに、吐出温度検知手段３４、１３４により吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２が検知される。そして、過熱度算出手段６１において、上記式（１）、（２）を用いて各圧縮機１、１０１における吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２が算出される（ステップＳＴ３）。そして、偏液調整手段６２において、吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２の差分が算出され、｜ＴｄＳＨ１－ＴｄＳＨ２｜が設定過熱度ＳＨｒｅｆよりも大きいか否かが判定される（ステップＳＴ４）。吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２の差分が設定過熱度ＳＨｒｅｆよりも大きい場合（｜ＴｄＳＨ１－ＴｄＳＨ２｜＞ＳＨｒｅｆ）、偏液が是正されるように流量調整器８、１０８の開度が偏液調整手段６２により制御される。この際、中間圧検知手段３３、１３３により中間圧Ｐｍ１、Ｐｍ２が検知され、流量調整器８、１０８は開度差を設けながらこの中間圧Ｐｍ１、Ｐｍ２が設定中間圧Ｐｍｒｅｆになるように制御される（ステップＳＴ５）。

　次に、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２が吐出温度検知手段３４、１３４により検知され（ステップＳＴ６）、インジェクション制御手段７０において吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２がそれぞれ設定吐出温度Ｔｄｒｅｆと比較される（ステップＳＴ７）。吐出温度Ｔｄ１が設定吐出温度Ｔｄｒｅｆ以上であるとき、インジェクション調整器７の開度が制御され、吐出温度Ｔｄ２が設定吐出温度Ｔｄｒｅｆ以上であるとき、絞り装置１０７の開度が制御される（ステップＳＴ８）。

　上記実施形態によれば、圧縮機１、１０１のインジェクションポートから適量の冷媒を圧縮機１、１０１に流入させ吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２を低下させることにより、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２の異常な高温になることに起因する空気調和装置５００の異常停止が発生するのを防止することができる。さらに、均液制御によりアキュームレータ４、１０４から圧縮機１、１０１に吸引される冷媒量が減少してしまった場合であっても、インジェクションポートから冷媒を注入することにより、圧縮機１、１０１から吐出される冷媒量が減少することによる暖房能力の低下を防止することができる。

　本発明の実施形態は上記実施形態に限定されない。たとえば上記実施形態において、空気調和装置５００が２台の室外機５１、１５１を有する場合について例示しているが、３台以上有するものであってもよい。この場合、過熱度算出手段６１において、すべての室外機について吐出過熱度が算出される。また、偏液調整手段６２は、吐出過熱度の差分を複数の室外機のすべての組み合わせについて算出し、バイパス経路における絞り装置の制御を行うことになる。

　また、図１において、第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂを設置した場合について例示しているが、第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂを設けずに、第１冷媒配管９ａ、１０９ａ上に電磁弁６、１０６のみならず流量調整器８、１０８を配置するようにしてもよい。このとき、流量調整器８、１０８は、電磁弁６、１０６に対し並列に接続されてもよいし、直列に接続されてもよい。この場合であっても、均液制御手段６０およびインジェクション制御手段７０による流量調整器８、１０８およびインジェクション調整器７、１０７による冷媒流量の制御を行うことができる。

　さらに、図４および図５において、通常の暖房運転時には第１冷媒配管９ａ、１０９ａおよび第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂに冷媒が流れ、均液制御手段６０において偏液を是正する際に電磁弁６、１０６を閉止して第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂ側のみに冷媒が流れる場合について例示しているが、通常の暖房運転時には第１冷媒配管９ａ、１０９ａ側のみに冷媒が流れ、第２冷媒配管９ｂ、１０９ｂにはほとんど冷媒が流れないように制御してもよい。あるいは、均液制御手段６０において偏液を是正する際にも、偏液の是正が可能であれば電磁弁６、１０６を開放した状態にしてもよい。

　また、分流コントローラ５２を有する空気調和装置５００について例示しているが、これに限らず、複数の室外機５１、１５１を設けた空気調和装置に適用することができる。たとえば室外機側の冷媒サイクル回路と室内機側の熱媒体サイクル回路と、冷媒サイクル回路と熱媒体サイクル回路との間で熱交換を行う中間ユニットを用いた空気調和装置についても適用することができる。

　さらに、図４の均液制御手段６０において、吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２の差分に基づいて均液制御を行う場合について例示しているが、均液制御を行うものであればその手法を問わず、公知の種々の手法を適用することができる。

　１、１０１　圧縮機、２、１０２熱源側熱交換器、３、１０３、第１流路切替器、４、１０４　アキュームレータ、５ａ～５ｄ、１０５ａ～１０５ｄ　逆止弁、６　電磁弁、７、１０７　インジェクション調整器、８、１０８　流量調整器、９、１０９　冷媒配管、９ａ、１０９ａ　第１冷媒配管、９ｂ、１０９ｂ　第２冷媒配管、１０、１１０　インジェクション配管、１１　気液分離器、１２　第２流路切替器、１２ａ、１２ｂ　第１開閉弁、１３ａ、１３ｂ　第２開閉弁、１４　第１絞り装置、１５　第２絞り装置、１６　第１冷媒間熱交換器、１７　第２冷媒間熱交換器、２２ａ、２２ｂ　利用側熱交換器、２３ａ、２３ｂ　室内機側絞り装置、３１、１３１　高圧圧力検知手段、３２、１３２　低圧圧力検知手段、３３、１３３　中間圧検知手段、３４、１３４　吐出温度検知手段、３５、１３５　熱交換器出口温度検知手段、３６、１３６　外気温度検知手段、３７、１３７　制御手段、５１、１５１　室外機、５２　分流コントローラ、５３ａ、５３ｂ　室内機、６０　均液制御手段、６１　過熱度算出手段、６２　偏液調整手段、７０　インジェクション制御手段、２０１　低圧管、２０２　高圧管、２０３ａ　配管、２０４ａ　ガス管、５００　空気調和装置、Ｐｍ１、Ｐｍ２　中間圧、Ｐｍｒｅｆ　設定中間圧、ＳＨｒｅｆ　設定過熱度、ＴＡｒｅｆ　設定温度、Ｔｃ１、Ｔｃ２　飽和温度、Ｔｄ１、Ｔｄ２　吐出温度、Ｔｄｒｅｆ　しきい値、ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２　吐出過熱度。

Claims (7)

1. 　複数の室外機が室内機に並列接続された空気調和装置であって、
   　前記各室外機が、
   　インジェクションポートを有する圧縮機と、
   　前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検知する吐出温度検知手段と、
   　前記室内機に冷媒配管を介して接続された熱源側熱交換器と、
   　前記冷媒配管に設けられた、前記室内機から流入する冷媒量を調整する流量調整器と、
   　前記冷媒配管から分岐して前記圧縮機の前記インジェクションポートに接続されたインジェクション配管に設けられた、前記インジェクションポートに注入する冷媒量を調整するインジェクション調整器と
   　を備えたものであり、
   　前記各室外機における前記室内機側へ吐出する吐出冷媒量と前記室内機側から流入する戻り冷媒量とが等しくなるように、前記各室外機の前記流量調整器を調整する均液制御手段と、
   　前記均液制御手段による前記流量調整器の調整が行われている際に、前記吐出温度検知手段により検知された前記吐出温度に基づいて、前記インジェクションポートから前記圧縮機に流入される前記冷媒の流量を前記室外機毎に制御するインジェクション制御手段と
   　を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 　前記インジェクション制御手段が、前記吐出温度が予め設定された設定吐出温度よりも大きい場合、前記吐出温度が前記設定吐出温度になるように前記インジェクション調整器の開度を調整するものであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 　前記均液制御手段が、
   　前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出過熱度を前記各室外機毎に算出する過熱度算出手段と、
   　前記過熱度算出手段により算出された前記室外機毎の前記吐出過熱度の差分が予め設定された設定過熱度以上である場合、前記吐出過熱度の小さい前記室外機側へ流れる前記冷媒流量が多くなるように、前記流量調整器の開度を調整する偏液調整手段と
   　を備えたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 　前記各室外機が、前記室内機から流入する前記冷媒の中間圧を検知する圧力検知手段をさらに備え、
   　前記均液制御手段が、前記圧力検知手段により検知された前記中間圧が設定中間圧になるように前記各室外機の前記流量調整器をそれぞれ制御するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 　前記インジェクション制御手段が、前記中間圧が設定しきい値以上である場合に前記インジェクション調整器の開度の調整を開始するものであることを特徴とする請求項４記載の空気調和装置。
6. 　前記冷媒配管が、開閉により前記冷媒の流れを制御する電磁弁が設けられた第１冷媒配管と、前記第１冷媒配管に並列に接続され、前記冷媒の流量を調整する前記流量調整器が設けられた第２冷媒配管とにより構成されたものであり、
   　前記均液制御手段が、通常運転時に前記電磁弁を開放しておき、前記流量調整器による冷媒流量の調整を行う際に、前記電磁弁を閉止することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 　前記各室外機が、外気温度を検知する外気温度検知手段をさらに備え、
   　前記均液制御手段が、暖房運転時であって前記外気温度検知手段により検知された前記外気温度が設定温度より低い場合、前記電磁弁を閉止し前記流量調整器による前記均液制御を開始するものであることを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。

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