WO2016189739A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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heat exchanger
outdoor heat
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indoor
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正 有山
直道 田村
直史 竹中
渡辺 和也
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三菱電機株式会社
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    • F25B2400/13Economisers

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner that performs air conditioning by air conditioning using a refrigeration cycle, and relates to an air conditioner that suppresses a decrease in heating capacity while maintaining a defrosting capacity.
  • an outdoor unit heat source unit side unit
  • an indoor unit having a flow rate control device, an indoor heat exchanger, etc.
  • a refrigerant circuit that circulates the refrigerant is configured by connecting the (indoor unit) to the refrigerant pipe. Then, in the indoor heat exchanger, when the refrigerant evaporates or condenses, the pressure or temperature, etc., relating to the refrigerant in the refrigerant circuit is changed by utilizing heat absorption or heat dissipation from the air in the air-conditioning target space to be heat exchanged. Air conditioning is performed.
  • a plurality of indoor units are installed, and in each indoor unit, for example, cooling or heating is automatically determined according to the set temperature of the remote controller and the temperature around the indoor unit, and cooling or heating is performed for each indoor unit.
  • cooling or heating is automatically determined according to the set temperature of the remote controller and the temperature around the indoor unit, and cooling or heating is performed for each indoor unit.
  • an air conditioner capable of performing simultaneous cooling and heating operation (cooling and heating mixed operation).
  • Patent Document 1 the outdoor heat exchange unit is divided into a plurality of parts, and the other heat exchanger is also an evaporator while some of the outdoor heat exchange units of the outdoor heat exchange unit are defrosting.
  • a method is proposed in which heating is performed by absorbing heat from air in an evaporator. At this time, a part of the high-temperature refrigerant discharged from the compressor is directly flowed into the heat exchanger to be defrosted through the bypass pipe. And if defrosting of one heat exchanger is completed, defrosting of the other heat exchanger will be performed.
  • Patent Document 2 includes a plurality of heat source units and at least one indoor unit. During the defrosting operation, the connection of the four-way valve of the heat source unit to be defrosted is switched from the heating channel to the cooling channel. A method has been proposed in which the refrigerant discharged from the compressor flows directly into the outdoor heat exchange unit to be defrosted. At this time, in the outdoor heat exchange unit to be defrosted, defrosting is performed in a state where the pressure of the internal refrigerant becomes equal to the discharge pressure of the compressor.
  • Patent Documents 1 and 2 when the pressure of the heat exchanger to be defrosted is low, the refrigerant saturation temperature of the refrigerant in the heat exchanger is lower than the outside air temperature. For this reason, the latent heat of a refrigerant
  • coolant cannot be utilized and a defrosting capability will become small.
  • the pressure of the heat exchanger to be defrosted when the pressure of the heat exchanger to be defrosted is high, the amount of refrigerant condensed in the outdoor heat exchange unit to be defrosted increases. For this reason, in the indoor unit which is performing the heating operation, the refrigerant is insufficient, and the heating capacity cannot be sufficiently exhibited.
  • the present invention has been made in response to the above problems, and exhibits sufficient defrosting capability even when defrosting is performed on a part of the outdoor heat exchange unit while continuing the heating operation. It aims at providing the air conditioning apparatus which can prevent that a heating capability falls, however.
  • An air conditioner is an air conditioner in which a heat source unit and an indoor unit having an indoor flow rate control device and an indoor heat exchanger are connected via a refrigerant pipe.
  • a first heat source side bypass pipe connected to each of the outdoor heat exchangers, a first heat source side bypass pipe, a first pressure reducing device for decompressing the refrigerant discharged from the compressor, and a first heat source side
  • a bypass opening / closing unit provided in the bypass pipe for passing or blocking the refrigerant discharged from the compressor to each outdoor heat exchanger and a plurality of outdoor heat exchangers are connected to each other.
  • Refrigerant flowing out of the exchanger Comprising a second heat source side bypass pipe to flow into the exchanger, provided in the second heat source side bypass pipe, a second pressure reducing device and reducing the pressure of the refrigerant passing through the second heat source side bypass pipe.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger where defrosting is performed is decompressed by the second decompression device, and then functions as an evaporator via the second heat source side bypass pipe. Because the circuit configuration that flows into the outdoor heat exchanger can be made, when part of the outdoor heat exchange unit is defrosted, the heating capacity is reduced while exhibiting sufficient defrosting capacity Can be prevented.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing Embodiment 1 of the air-conditioning apparatus of the present invention, and the circuit configuration of the air-conditioning apparatus 1 will be described with reference to FIG.
  • the air conditioner 1 of FIG. 1 performs air conditioning operation using the refrigerating cycle (heat pump cycle) by a refrigerant circulation.
  • the air conditioning apparatus of the present embodiment can perform simultaneous cooling and heating operations in which a plurality of indoor units are mixed with cooling and heating at the same time.
  • the air conditioner 1 includes a heat source unit 10, a relay unit 20, and a plurality of indoor units 30A and 30B, and these devices are connected by refrigerant piping. That is, the relay machine 20 for controlling the flow of the refrigerant is provided between the heat source unit 10 and the indoor units 30A and 30B, and the plurality of indoor units (indoor units) 30A and 30B are parallel to each other. As shown in FIG.
  • the heat source machine 10 and the relay machine 20 are connected by the first main pipe 2 and the second main pipe 3 having a pipe diameter larger than that of the first main pipe 2.
  • a high-pressure refrigerant flows in the first main pipe 2 from the heat source device 10 side to the relay device 20 side.
  • a refrigerant having a lower pressure flows in the second main pipe 3 than the refrigerant flowing in the first main pipe 2 from the relay machine 20 side to the heat source machine 10 side.
  • the level of the pressure is not determined by the relationship with the reference pressure (numerical value), but by the pressurization of the compressor 11, the control of the open / close state (opening) of each flow control device, or the like. In the refrigerant circuit, it is expressed on the basis of relative height (including the middle).
  • the relay machine 20 and the indoor units 30A and 30B are connected by the first branch pipes 4A and 4B and the second branch pipes 5A and 5B.
  • the refrigerant circulates between the heat source unit 10, the relay unit 20, and the indoor units 30A, 30B by pipe connection by the first main pipe 2, the second main pipe 3, the first branch pipes 4A, 4B, and the second branch pipes 5A, 5B.
  • a refrigerant circuit is configured.
  • the heat source device 10 includes a compressor 11, a flow path switch 12, an outdoor heat exchange unit 13, an accumulator 15, and a flow path forming unit 16.
  • the compressor 11 applies pressure to the sucked refrigerant and discharges it.
  • the compressor 11 includes, for example, a discharge capacity that is a refrigerant discharge amount as a whole, and an inverter compressor that can change the capacity according to the discharge capacity. And the compressor 11 can change a drive frequency arbitrarily based on the instruction
  • the flow path switch 12 is connected to the discharge side of the compressor 11 and switches the flow path corresponding to the cooling / heating mode (mode) based on an instruction from the control unit 60, and includes, for example, a four-way valve. ing.
  • the flow path switching unit 12 is used in all cooling operations in which all indoor units are in the cooling operation and in cooling main operation in which cooling is mainly performed in the cooling and heating simultaneous operation, and in which all the indoor units are in heating.
  • the flow path is switched between the heating operation and the heating / cooling / simultaneous operation at the time of heating-main operation, where heating is the main operation.
  • the outdoor heat exchange unit 13 includes a heat transfer tube through which the refrigerant passes and fins (not shown) for increasing the heat transfer area between the refrigerant flowing through the heat transfer tube and the outside air. ). For example, it functions as an evaporator at the time of all heating operation and heating main operation, and evaporates and evaporates the refrigerant. On the other hand, during the cooling only operation and the cooling main operation, it functions as a condenser and condenses and liquefies the refrigerant. Note that the outdoor heat exchange unit 13 does not completely gasify or liquefy the refrigerant, for example, during cooling main operation, but two-phase mixing of liquid and gas (gas) (gas-liquid two-phase refrigerant). Adjustments such as condensing to the state may be performed.
  • the heat source unit 10 is provided with a heat source unit side blower 14 for blowing air to the outdoor heat exchange unit 13 and efficiently exchanging heat between the refrigerant and the air.
  • the heat source side blower 14 can change the air volume based on an instruction from the control unit 60, and the heat exchange capacity in the outdoor heat exchange unit 13 can also be changed by this air volume change.
  • the accumulator 15 is connected to the suction side of the compressor 11 and stores excess refrigerant in the refrigerant circuit. Regardless of the switching of the flow path by the flow path switch 12, the flow path forming section 16 causes the refrigerant to flow out of the circulation path from the first main pipe 2 and into the second main pipe 3, and each check valve 16a ⁇ 16d.
  • the check valve 16 a is located on the pipe between the outdoor heat exchange unit 13 and the first main pipe 2, and allows the refrigerant to flow from the outdoor heat exchange unit 13 toward the first main pipe 2.
  • the check valve 16 b is located on the pipe between the flow path switch 12 and the second main pipe 3 and allows refrigerant to flow from the second main pipe 3 to the flow path switch 12.
  • the check valve 16 c is located on the pipe between the flow path switch 12 and the first main pipe 2, and allows refrigerant to flow from the flow path switch 12 to the second main pipe 3.
  • the check valve 16 d is located on the pipe between the outdoor heat exchange unit 13 and the second main pipe 3 and allows refrigerant to flow from the second main pipe 3 toward the outdoor heat exchange unit 13.
  • the outdoor heat exchange unit 13 has a plurality of outdoor heat exchangers 13A and 13B connected in parallel to each other. That is, one of the outdoor heat exchangers 13 ⁇ / b> A and 13 ⁇ / b> B is connected to the flow path switch 12 in parallel with each other, and the other is connected to the first main pipe 2 in parallel with each other.
  • the plurality of outdoor heat exchangers 13A and 13B may be formed by dividing one heat exchanger into a plurality of regions, or may be formed by a plurality of heat exchangers. Good.
  • the heat source device 10 is configured to remove some of the outdoor heat exchangers 13A and 13B while defrosting some of the outdoor heat exchangers using the refrigerant discharged from the compressor 11. It has a circuit configuration that allows the outdoor heat exchanger to function as an evaporator to continue the heating operation.
  • the heat source device 10 includes a first heat source side bypass pipe 41, a first pressure reducing device 42, a bypass opening / closing part 43, a second heat source side bypass pipe 44, and a second pressure reducing device 45.
  • the 1st heat source side bypass piping 41 one side is connected to the discharge side of compressor 11, and the other is connected to each of a plurality of outdoor heat exchangers 13A and 13B.
  • the first heat source side bypass pipe 41 forms a flow path for allowing the refrigerant discharged from the compressor 11 to flow into the outdoor heat exchangers 13A and 13B.
  • the 1st decompression device 42 is provided in the 1st heat source side bypass piping 41, decompresses the refrigerant discharged from compressor 11, and makes it flow in each outdoor side heat exchanger 13A and 13B.
  • the first pressure reducing device 42 may be composed of, for example, a capillary tube, or may be composed of an electronic expansion valve whose opening degree is controlled by the control unit 60.
  • the bypass opening / closing part 43 is provided in the first heat source side bypass pipe 41 and performs passage or blocking of the refrigerant discharged from the compressor 11 to the outdoor heat exchangers 13A and 131B.
  • the bypass opening / closing unit 43 causes the refrigerant discharged from the compressor 11 to flow into the outdoor heat exchanger to be defrosted, and blocks the refrigerant discharged from the compressor 11 into the outdoor heat exchanger that functions as an evaporator.
  • the bypass opening / closing part 43 includes a plurality of bypass opening / closing valves 43A, 43B corresponding to the outdoor heat exchangers 13A, 13B.
  • the bypass on-off valve 43A controls the inflow of refrigerant to the outdoor heat exchanger 13A side
  • the bypass on-off valve 43B controls the inflow of refrigerant to the outdoor heat exchanger 13B side.
  • the operation of the bypass opening / closing unit 43 is controlled by the control unit 60. For example, when defrosting is performed on the outdoor heat exchanger 13A, the bypass on-off valve 43A is opened and the bypass on-off valve 43B is closed. On the other hand, when the defrost target is the outdoor heat exchanger 13B, the bypass on-off valve 43B is opened and the bypass on-off valve 43A is closed.
  • the second heat source side bypass pipe 44 connects the plurality of outdoor heat exchangers 13A and 13B to each other on the second main pipe 3 side, and the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger to be defrosted is supplied to the evaporator. It is made to flow into the outdoor heat exchanger functioning as.
  • the second heat source side bypass pipe 44 causes the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 13A to flow into the outdoor heat exchanger 13B.
  • the second heat source side bypass pipe 44 causes the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 13B to flow into the outdoor heat exchanger 13A.
  • the second decompression device 45 is provided in the second heat source side bypass pipe 44 and decompresses the refrigerant passing through the second heat source side bypass pipe 44.
  • the second decompression device 45 decompresses the gas-liquid two-phase or liquid refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger to be defrosted and flows it into the outdoor heat exchanger 13B.
  • the second decompression device 45 is composed of, for example, an electronic expansion valve, and the opening degree is controlled by the control unit 60.
  • the heat source unit 10 includes a first flow restriction unit 46 and a second flow restriction unit 47 that prevent the refrigerant flowing out of the indoor units 30A and 30B from flowing into the outdoor heat exchanger to be defrosted.
  • the first flow restriction unit 46 includes first on-off valves 46A and 46B provided between the first main pipe 2 and the plurality of outdoor heat exchangers 13A and 13B. Second open / close valves 47A and 47B provided between the plurality of outdoor heat exchangers 13A and 13B and the flow path switch 12 are provided. The operations of the first on-off valves 46A and 46B and the second on-off valves 47A and 47B are controlled by the control unit 60.
  • the first on-off valve 46A and the second on-off valve 47A connected to the outdoor heat exchanger 13B side are closed and connected to the outdoor heat exchanger 13B side.
  • the first on-off valve 46B and the second on-off valve 47B are opened.
  • the object to be defrosted is the outdoor heat exchanger 13B
  • the first on-off valve 46B and the second on-off valve 47B connected to the outdoor heat exchanger 13B side are closed, and the outdoor heat exchanger 13A side is closed.
  • the connected first on-off valve 46A and second on-off valve 47A are opened.
  • the relay machine 20 includes a gas-liquid separator 21, a first inter-refrigerant heat exchanger 22, a first relay-side flow rate control device 23, a second inter-refrigerant heat exchanger 24, a second relay-side flow rate control device 25, and a first distribution. Section 26 and second distribution section 27.
  • the gas-liquid separator 21 separates the refrigerant flowing from the first main pipe 2 into a gas refrigerant and a liquid refrigerant.
  • the gas-liquid separator 21 is connected to a gas phase pipe 21a from which a gas refrigerant flows and a liquid phase pipe 21b from which the liquid refrigerant flows.
  • the gas phase piping 21 a is connected to the first distribution unit 26, and the liquid phase piping 21 b is connected to the first inter-refrigerant heat exchanger 22.
  • the first inter-refrigerant heat exchanger 22 is an inter-refrigerant heat exchanger that supercools the liquid refrigerant and supplies it to the indoor units 30A and 30B during the cooling only operation.
  • the first inter-refrigerant heat exchanger 22 heats between the refrigerant flowing from the gas-liquid separator 21 to the first relay-side flow control device 23 and the refrigerant flowing from the second inter-refrigerant heat exchanger 24 to the second main pipe 3. Exchange.
  • the first relay-side flow rate control device 23 includes, for example, an electronic expansion valve and is provided between the first inter-refrigerant heat exchanger 22 and the second inter-refrigerant heat exchanger 24.
  • the first relay-side flow control device 23 adjusts the flow rate of refrigerant and the pressure of the refrigerant flowing from the first inter-refrigerant heat exchanger 22 to the second inter-refrigerant heat exchanger 24, and the opening degree is controlled by the control unit 60. Has been.
  • the second inter-refrigerant heat exchanger 24 includes a refrigerant that flows from the first relay-side flow control device 23 to the second distribution unit 27 and a downstream portion of the second relay-side flow control device 25 that flows through the first relay-side bypass pipe 28. Heat exchange is performed with the refrigerant (the refrigerant that has passed through the second relay-side flow control device 25).
  • the 1st relay side bypass piping 28 connects between the 2nd refrigerant
  • the first inter-refrigerant heat exchanger 22 and the second inter-refrigerant heat exchanger 24 supercool the liquid refrigerant during the cooling only operation and supply the liquid refrigerant to the indoor units 30A and 30B.
  • the second relay-side flow rate control device 25 is composed of, for example, an electronic expansion valve and adjusts the refrigerant flow rate and the refrigerant pressure of the refrigerant passing through the first relay-side bypass pipe 28.
  • the opening degree of the second relay-side flow rate control device 25 is controlled by the control unit 60.
  • the refrigerant flowing out of the gas-liquid separation device 21 passes through the first inter-refrigerant heat exchanger 22, the first relay-side flow control device 23, and the second inter-refrigerant heat exchanger 24. It flows into the second distributor 27.
  • the refrigerant that has passed through the second relay-side flow control device 25 and the first relay-side bypass pipe 28 supercools the refrigerant in the second inter-refrigerant heat exchanger 24 and the first inter-refrigerant heat exchanger 22, and the second It flows to the main pipe 3.
  • the first distribution unit 26 and the second distribution unit 27 distribute the refrigerant supplied from the heat source unit 10 to the plurality of indoor units 30A and 30B.
  • the first distribution unit 26 includes a heating on / off valve 26a and a cooling on / off valve 26b connected to the indoor unit 30A, and a heating on / off valve 26c and a cooling on / off valve 26d connected to the indoor unit 30B side. ing.
  • the heating on-off valves 26 a and 26 c are connected to the gas phase pipe 21 a, and the cooling on-off valves 26 b and 26 d are connected to the second main pipe 3.
  • the cooling on-off valves 26b and 26d are opened, and the refrigerant flows from the indoor units 30A and 30B to the heat source unit 10 through the second main pipe 3. At this time, the heating on-off valves 26a and 26c are closed.
  • the heating on-off valves 26a and 26c are opened, and the refrigerant flows from the gas phase pipe 21a to the indoor units 30A and 30B. At this time, the cooling on-off valves 26b and 26d are closed.
  • 1st distribution part 26 illustrated about the case where it has the heating on-off valves 26a and 26c and the cooling on-off valves 26b and 26d, for example, a three-way switching valve is provided for each of the indoor units 30A and 30B. You may make it switch the connection with 2 main pipes 3 or vapor phase piping.
  • the second distribution unit 27 includes a heating check valve 27a and a cooling check valve 27b connected to the indoor unit 30A, and a heating check valve 27c and a cooling check valve 27d connected to the indoor unit 30B side. And have.
  • the indoor units 30A and 30B perform the cooling operation
  • the refrigerant supercooled in the second inter-refrigerant heat exchanger 24 flows to the indoor units 30A and 30B via the cooling check valves 27b and 27d.
  • the indoor units 30A and 30B perform the heating operation
  • the refrigerant flowing out of the indoor units 30A and 30B flows to the second relay-side bypass pipe 29 via the heating check valves 27a and 27c.
  • the second relay-side bypass pipe 29 connects the heating check valves 27a and 27c, the first relay-side flow rate control device 23, and the second inter-refrigerant heat exchanger 24.
  • the refrigerant flowing out from the indoor units 30A and 30B performing the heating operation through the second distributor 27 flows through the second relay-side bypass pipe 29. And some or all the refrigerant
  • all of the refrigerant that has flowed out of the indoor units 30A and 30B that are performing the heating operation through the second distribution unit 27 passes through the second relay-side flow control device 25 and the first relay-side bypass pipe 28. Passes through the second main pipe 3.
  • the first distribution unit 26 and the second distribution unit 27 are connected to the two indoor units 30A and 30B, the first distribution unit 26 is provided with two sets of on-off valves and check valves. However, the number corresponding to the number of installed indoor units 30A and 30B is installed.
  • the plurality of indoor units 30A and 30B are connected in parallel to the repeater 20 via the first branch pipes 4A and 4B and the second branch pipes 5A and 5B.
  • Each of the plurality of indoor units 30 ⁇ / b> A and 30 ⁇ / b> B has an indoor expansion device 31 and an indoor heat exchanger 32 connected in series to the indoor expansion device 31.
  • the indoor throttling device 31 is configured such that the opening degree of an electronic expansion valve or the like can be variably controlled.
  • the refrigerant supplied from the relay unit 20 is decompressed and expanded during the cooling operation, and is expanded to the indoor heat exchanger 32. Supply.
  • the opening degree of the indoor expansion device 31 is controlled by the control unit 60.
  • the indoor heat exchanger 32 exchanges heat between the air blown from the indoor blower 33 such as a fan and the refrigerant supplied from the relay machine 20, and is used for heating air or cooling for supplying the indoor space Produce air.
  • Control unit 60 The operation of the air conditioning apparatus 1 described above is controlled by the control unit 60.
  • the control unit 60 includes, for example, a microcomputer, a computer, and the like. For example, various detectors (sensors) provided inside and outside the air conditioner, determination processing based on signals transmitted from each device (means) of the air conditioner, and the like. I do.
  • the control part 60 operates each apparatus based on a judgment result, and performs overall control of the whole operation
  • the control unit 60 controls the drive frequency of the compressor 11, the opening control of the flow rate control device such as the first decompression device 42 and the second decompression device 45, the control of the flow path switch 12, the first distribution unit 26, etc. Do.
  • the air conditioner 1 is provided on a pipe connected to the discharge side of the compressor 11, and includes a discharge pressure detection unit 51 that detects the pressure of the refrigerant related to discharge, and the temperature of the outside air (outside temperature). And an outside air temperature sensor 52 for detection.
  • the control unit 60 detects, for example, the refrigerant pressure and the refrigerant temperature discharged by the compressor 11 and calculates the condensation temperature Tc based on the pressure Pd.
  • the air conditioner 1 also includes refrigerant temperature detectors 53A and 53B that detect the temperature of the refrigerant that flows out or flows from the outdoor heat exchangers 13A and 13B during the defrosting operation, and the outdoor heat exchanger 13A that is used during the defrosting operation.
  • 13B has a pressure detector 54 for detecting the refrigerant pressure.
  • the pressure detector 54 may be a pressure detection sensor that directly detects the refrigerant pressure, or a temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchangers 13A and 13B.
  • the refrigerant pressure may be calculated based on the temperature.
  • a first relay-side pressure detector 55 is provided on the inflow side of the second relay-side flow rate control device 25, and a second relay-side pressure detector 56 is provided on the outflow side of the second relay-side flow rate control device 25. It has been. Then, the control unit 60 determines that the difference between the first relay side pressure detected by the first relay side pressure detector 55 and the second relay side pressure detected by the second relay side pressure detector 56 is the target relay side. Control to become pressure.
  • the storage unit 61 stores various data, programs, and the like necessary for the control unit 60 to perform processing temporarily or for a long term.
  • the control unit 60 and the storage unit 61 are provided independently of the heat source device 10, but may be provided in the heat source device 10, for example.
  • storage part 61 shall be provided in the vicinity of an apparatus, you may enable it to perform remote control by performing signal communication via a public telecommunication network etc., for example.
  • the air conditioner 1 can perform an operation in any one of the four modes (modes) of a cooling only operation, a heating only operation, a cooling main operation, and a heating main operation.
  • the outdoor heat exchange unit 13 of the heat source unit 10 functions as a condenser during the cooling only operation and the cooling main operation, and functions as an evaporator during the heating only operation and the heating main operation.
  • the refrigerant sucked from the accumulator 15 is compressed in the compressor 11 and high-pressure gas refrigerant is discharged.
  • the refrigerant discharged from the compressor 11 flows to the outdoor heat exchange unit 13 through the flow path switch 12.
  • the refrigerant flows into each of the outdoor heat exchangers 13A and 13B.
  • the high-pressure gas refrigerant is condensed by heat exchange with the outside air while passing through the outdoor heat exchange unit 13, and becomes high-pressure liquid refrigerant and flows through the check valve 16a. Note that the refrigerant does not flow to the check valves 16c and 16d due to the refrigerant pressure.
  • the high-pressure liquid refrigerant flows into the relay machine 20 through the first main pipe 2.
  • the refrigerant flowing into the relay machine 20 is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant by the gas-liquid separator 21.
  • the refrigerant that flows into the relay unit 20 during the cooling only operation is a liquid refrigerant, and no gas refrigerant flows from the gas-liquid separator 21 to the indoor units 30A and 30B.
  • the liquid refrigerant passes through the first inter-refrigerant heat exchanger 22, the first relay-side flow rate control device 23, and the second inter-refrigerant heat exchanger 24, and enters the second distribution unit 27 and the first relay-side bypass pipe 28. Branch.
  • the refrigerant that has flowed into the second distribution unit 27 flows into the indoor units 30A and 30B via the cooling check valves 27b and 27d and the first branch pipes 4A and 4B.
  • the pressure of the liquid refrigerant flowing into the indoor units 30A and 30B is adjusted in the indoor expansion device 31.
  • the opening adjustment of the indoor expansion device 31 is performed based on the degree of superheat on the refrigerant outlet side of each indoor heat exchanger 32.
  • the refrigerant that has become low-pressure liquid refrigerant or gas-liquid two-phase refrigerant by adjusting the opening degree of the indoor expansion device 31 flows to the indoor heat exchanger 32.
  • the low-pressure liquid refrigerant or gas-liquid two-phase refrigerant evaporates by heat exchange with the indoor air that becomes the air-conditioning target space while passing through the indoor heat exchanger 32, and becomes a low-pressure gas refrigerant.
  • the room air is cooled by heat exchange to cool the room.
  • the air conditioning load in the indoor unit 30B the amount of heat required by the indoor unit; hereinafter referred to as load
  • the indoor heat exchanger 32 is completely Gas-liquid two-phase refrigerant may flow without being vaporized.
  • the low-pressure gas refrigerant or the gas-liquid two-phase refrigerant flows through the second branch pipes 5A and 5B, respectively, and flows into the second main pipe 3 via the cooling on-off valves 26b and 26d of the first distributor 26. .
  • the refrigerant that has passed through the second main pipe 3 and has flowed to the heat source device 10 is circulated by returning to the compressor 11 again via the check valve 16b, the flow path switch 12, and the accumulator 15.
  • the refrigerant branched from the second inter-refrigerant heat exchanger 24 to the first relay-side bypass pipe 28 passes through the second relay-side flow rate control device 25, and the second inter-refrigerant heat exchanger 24, the first inter-refrigerant heat exchanger.
  • the refrigerant flowing from the gas-liquid separator 21 is supercooled and flows to the second main pipe 3.
  • the control part 60 is the refrigerant
  • the supercooled refrigerant flows to the second distribution section 27 side, thereby reducing the enthalpy on the refrigerant inlet side (here, the first branch pipe 4B side), and in the indoor heat exchanger 32, the air
  • the amount of heat exchange with can be increased.
  • FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram showing the refrigerant flow during the heating only operation in the air conditioning apparatus of FIG. 1, and an operation example of the air conditioning apparatus 1 during the heating only operation and the refrigerant flow will be described with reference to FIG. To do.
  • FIG. 2 the case where all the indoor units 30A and 30B are heating without stopping will be described.
  • the bypass opening / closing part 43 is closed
  • the first flow restriction part 46 and the second flow restriction part 47 are both open
  • the heating on / off valves 26a and 26c of the first distribution part 26 are open
  • the cooling on / off valves 26b and 26d are controlled by the control unit 60 so as to be in a closed state.
  • the refrigerant sucked from the accumulator 15 is compressed by the compressor 11 and is discharged as high-pressure gas refrigerant.
  • the refrigerant discharged from the compressor 11 flows through the flow path switch 12 and the check valve 16c, and flows into the relay machine 20 through the first main pipe 2. Note that the refrigerant does not flow to the check valves 16b and 16a due to pressure.
  • the refrigerant that has flowed into the relay machine 20 is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant in the gas-liquid separator 21 and flows to the first distribution section 26 through the gas phase pipe 21a. Then, the gas refrigerant flows from the heating on-off valves 26a and 26c of the first distribution unit 26 to the plurality of indoor units 30A and 30B through the second branch pipes 5A and 5B.
  • the high-pressure gas refrigerant is condensed by heat exchange while passing through the indoor heat exchanger 32, and passes through the indoor expansion device 31.
  • the indoor air is heated by heat exchange to heat the air-conditioning target space (indoor).
  • the opening adjustment of each indoor expansion device 31 is controlled by the control unit 60 based on the degree of supercooling on the refrigerant outlet side of each indoor heat exchanger 32.
  • the control unit 60 controls the condensation temperature of the refrigerant in the indoor heat exchanger 32 of the indoor units 30A and 30B to be a predetermined target temperature, and the refrigerant in the outdoor heat exchange unit 13 is controlled.
  • Control is performed so that the evaporation temperature becomes a predetermined target temperature. For this reason, the control unit 60 controls the discharge capacity of the compressor 11 and the air volume of the heat source unit side blower 14, and supplies capacity corresponding to the loads of the indoor units 30A and 30B.
  • the refrigerant that has passed through the indoor expansion device 31 becomes a low-pressure liquid refrigerant or a gas-liquid two-phase refrigerant, and flows into the second distribution unit 27 of the relay machine 20 through the first branch pipes 4A and 4B. Thereafter, the refrigerant flows through the second relay side bypass pipe 29 via the heating check valves 27 a and 27 c of the second distribution unit 27. Then, it passes through the second relay-side flow rate control device 25 and the first relay-side bypass pipe 28 and flows to the second main pipe 3. At this time, the opening degree of the second relay-side flow rate control device 25 is controlled by the control unit 60 so that the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the second main pipe 3.
  • the refrigerant that has flowed into the heat source unit 10 from the second main pipe 3 passes through the check valve 16d of the heat source unit 10 and flows into the outdoor heat exchange unit 13. While passing through the outdoor heat exchange unit 13, it evaporates by heat exchange with air and becomes a gas refrigerant. Then, the gas refrigerant returns to the compressor 11 again via the flow path switch 12 and the accumulator 15.
  • FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram showing the refrigerant flow during the heating main operation in the air conditioning apparatus of FIG. 1, and the heating main operation will be described with reference to FIG. 3.
  • the bypass opening / closing unit 43 is controlled by the control unit 60 so as to be closed, and the first distribution regulating unit 46 and the second distribution regulating unit 47 are both opened.
  • the heating on-off valve 26a on the indoor unit 30A side in the first distribution unit 26 is opened, and the cooling on-off valve 26b is closed.
  • the cooling on-off valve 26d on the indoor unit 30B side is opened, and the heating on-off valve 26c is closed. Further, the controller 60 blocks the refrigerant flow with the gas-liquid separator 21 by closing the first relay-side flow rate controller 23.
  • each device of the heat source unit 10 and the refrigerant flow in FIG. 3 are the same as those in the heating operation of FIG. 2, and the refrigerant flow in the heating operation of the indoor unit 30A is as shown in FIG. It is the same as the flow of time.
  • the refrigerant exchanged in the indoor unit 30A flows into the indoor unit 30B performing the cooling operation.
  • the refrigerant condensed by heat exchange while passing through the indoor side heat exchanger 32 of the indoor unit 30A passes through the indoor side expansion device 31 and the heating check valve 27c and passes through the second relay side bypass pipe 29. Flowing into. Thereafter, the condensed refrigerant passes through the second inter-refrigerant heat exchanger 24 and flows into the second distribution unit 27. Then, the refrigerant passes through the cooling check valve 27d and the first branch pipe 4B, flows into the indoor unit 30B, and becomes a refrigerant used for cooling.
  • control unit 60 adjusts the second relay-side flow rate control device 25 to control heat exchange in the first inter-refrigerant heat exchanger 22 to supply the necessary refrigerant to the indoor unit 30B, while remaining the remaining amount.
  • the refrigerant is caused to flow to the second main pipe 3 via the first relay side bypass pipe 28.
  • the control unit 60 controls the discharge capacity of the compressor 11 and the air volume of the heat-source-unit-side blower 14, and supplies capacity corresponding to the loads of the indoor units 30A and 30B.
  • FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the refrigerant during the cooling main operation in the air conditioning apparatus of FIG.
  • the bypass opening / closing unit 43 is controlled by the control unit 60 so as to be closed, and the first distribution regulating unit 46 and the second distribution regulating unit 47 are both opened.
  • the heating on-off valve 26a connected to the indoor unit 30A of the first distribution unit 26 is closed, and the cooling on-off valve 26b is opened.
  • the cooling on-off valve 26d connected to the indoor unit 30B of the first distribution unit 26 is closed, and the heating on-off valve 26c is opened.
  • the operation of the heat source apparatus 10 and the flow of the refrigerant in FIG. 4 are the same as the cooling only operation in FIG.
  • the refrigerant flowing into the relay machine 20 through the first main pipe 2 becomes a gas-liquid two-phase refrigerant by controlling the condensation of the refrigerant in the outdoor heat exchange unit 13.
  • the flow of the refrigerant from the indoor unit 30A in which the cooling operation is performed to the passage through the second main pipe 3 and into the heat source unit 10 is the same as the flow in the all cooling operation of FIG.
  • the refrigerant flow related to the indoor unit 30B that performs heating is different from the indoor unit 30A that performs cooling.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the relay 20 is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant in the gas-liquid separator 21.
  • the flow rate of the refrigerant flowing from the first branch pipe 4B into the indoor heat exchanger 32 is adjusted by adjusting the opening degree of the indoor expansion device 31.
  • the high-pressure gas refrigerant is condensed by heat exchange while passing through the indoor heat exchanger 32 on the indoor unit 30 ⁇ / b> B side, and passes through the indoor expansion device 31. At this time, the room air is heated by heat exchange to heat the room.
  • the refrigerant that has passed through the indoor expansion device 31 becomes liquid refrigerant having a slightly reduced pressure, and flows through the second relay-side bypass pipe 29 via the first branch pipe 4B and the heating check valve 27c.
  • coolant which flows through the 2nd relay side bypass piping 29 merges with the liquid refrigerant which flowed from the gas-liquid separation apparatus 21, and it is indoor unit 30A via the 2nd heat exchanger 24 between refrigerant
  • the outdoor heat exchange unit 13 of the heat source unit 10 functions as a condenser.
  • the refrigerant that has passed through the indoor unit 30B that performs heating is used as a refrigerant for the indoor unit 30A that performs cooling.
  • the control unit 60 increases the opening of the second relay-side flow rate control device 25. Thereby, it is possible to flow the second main pipe 3 through the first relay-side bypass pipe 28 without supplying more refrigerant than necessary to the indoor unit 30A that performs cooling.
  • the control unit 60 controls the discharge capacity of the compressor 11 and the air volume of the heat-source-unit-side blower 14, and supplies capacity corresponding to the loads of the indoor units 30A and 30B.
  • FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram showing the refrigerant flow during the defrosting operation in the air conditioning apparatus of FIG. 1, and the operation of the air conditioning apparatus 1 during the defrosting operation will be described.
  • FIG. 5 it illustrates about the time of the all-heating operation which heats without stopping all the indoor units 30A and 30B.
  • the case where the defrosting by the side of the outdoor side heat exchanger 13A among the outdoor side heat exchange units 13 is performed is demonstrated.
  • the controller 60 performs the following opening / closing operation.
  • the bypass opening / closing valve 43A connected to the outdoor heat exchanger 13A side is opened, and the bypass opening / closing valve 43B connected to the outdoor heat exchanger 13B side is opened.
  • the 1st distribution control part 46 the 1st on-off valve 46A connected to the outdoor side heat exchanger 13A side is closed, and the 1st on-off valve 46B connected to the outdoor side heat exchanger 13B side is open
  • the 2nd flow control part 47 the 2nd on-off valve 47A connected to the outdoor side heat exchanger 13A side is closed, and the 2nd on-off valve 47B connected to the outdoor side heat exchanger 13B side is opened. .
  • the refrigerant sucked in the compressor 11 is compressed and discharged as a high-pressure gas refrigerant.
  • a part of the refrigerant discharged from the compressor 11 flows through the flow path switch 12 and the check valve 16c. In addition, it does not flow to the check valve 16b and the check valve 16a side due to the pressure of the refrigerant.
  • the refrigerant flows into the relay machine 20 through the first main pipe 2.
  • the heat source device 10 is returned. This refrigerant flow is the mainstream during the defrosting operation.
  • a part of the refrigerant discharged from the compressor 11 passes through the first heat source side bypass pipe 41 and is decompressed in the first decompression device 42 and then flows into the outdoor heat exchanger 13A.
  • the refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 13A passes through the outdoor heat exchanger 13A in the form of a high-temperature and medium-pressure gas refrigerant. Thereby, the frost adhering to the outdoor heat exchanger 13A is removed.
  • the refrigerant deprived of heat by defrosting becomes a gas-liquid two-phase refrigerant or a supercooled liquid refrigerant and flows out of the outdoor heat exchanger 13A.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant or liquid refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 13A passes through the second heat source side bypass pipe 44 and is decompressed by the second decompression device 45. Thereafter, the decompressed refrigerant merges with the refrigerant that has returned to the heat source apparatus 10, and flows into the outdoor heat exchanger 13B.
  • the outdoor heat exchanger 13B the refrigerant that has passed through the indoor units 30A and 30B and the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 13A are evaporated to become gas refrigerant. Then, the gas refrigerant returns to the compressor 11 again through the flow path switch 12 and the accumulator 15.
  • this defrost operation can be implemented also at the time of heating main operation.
  • defrosting operation can also be performed about the outdoor side heat exchanger 13B.
  • the bypass opening / closing valve 43A connected to the outdoor heat exchanger 13A side is closed in the bypass opening / closing unit 43, and the bypass connected to the outdoor heat exchanger 13B side.
  • the on-off valve 43B is opened.
  • the 1st on-off valve 46A connected to the outdoor side heat exchanger 13A side is open
  • the 2nd on-off valve 47A connected to the outdoor side heat exchanger 13A side is open
  • the control unit 60 performs the first pressure reduction so that the gas refrigerant discharged from the compressor 11 is reduced to a medium pressure refrigerant.
  • the operation of the device 42 is controlled.
  • the control part 60 controls the opening degree of a 2nd decompression device so that the refrigerant
  • the refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted affects the defrosting capacity and the heating capacity during the defrosting operation. If the refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted is low, the refrigerant saturation temperature at the time of defrosting is lower than the outside air temperature, and the latent heat of the refrigerant cannot be used, so that the defrosting capability is reduced. On the other hand, the higher the refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted, the higher the refrigerant saturation temperature in the heat exchanger to be defrosted, and the latent heat of refrigerant can be used for defrosting and the defrosting capability is increased.
  • the refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted is set to a pressure at which the refrigerant in the system can be used without excess or deficiency, so that the most efficient operation state in terms of the defrosting capacity and the heating capacity.
  • the refrigerant pressure at which the refrigerant in the system can be used without excess or deficiency is a state in which excess refrigerant in the refrigerant circuit accumulates in the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted.
  • the control unit 60 controls the refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted to be high under the condition that the excess refrigerant as described above increases. Then, the defrost capability can be improved by promoting the latent heat change of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted.
  • the control unit 60 controls the refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted to be low under the operating condition in which the surplus refrigerant amount decreases. Then, excessive refrigerant is prevented from condensing in the defrosting heat exchanger, so that a reduction in heating capacity due to insufficient refrigerant can be prevented.
  • the control unit 60 has a function of changing the target refrigerant pressure according to the operation configuration of the plurality of indoor units 30A and 30B.
  • the storage unit 61 stores a reference value Pdm0 for the intermediate pressure, a correction value A for the operation ratio of the heating operation, and a correction value B based on the configuration ratio of the indoor units 30A and 30B.
  • control part 60 calculates the target refrigerant
  • the correction value A is large and the target refrigerant pressure Pdm is set high when the operation ratio during the heating operation is small and the excess refrigerant increases.
  • the correction value A is small and the target refrigerant pressure Pdm is set low.
  • the correction value B is increased and the target refrigerant pressure Pdm is set high when the ratio of the cooling operation of the plurality of indoor units 30A and 30B is high and the excess refrigerant increases.
  • the correction value B is small and the target refrigerant pressure Pdm is set low.
  • the bypass opening / closing unit 43 causes the refrigerant discharged from the compressor to the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted through the first heat source side bypass pipe 41 during the defrosting operation.
  • the second heat source side bypass pipe 44 causes the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 13A to be defrosted to flow into the outdoor heat exchanger 13B that functions as an evaporator, by reducing the pressure by the pressure reducing device 42.
  • the control part 60 controls the opening degree of the 2nd pressure reduction device 45 so that the refrigerant
  • control unit 60 has a function of changing the target refrigerant pressure Pdm according to the operation state of the plurality of indoor units 30A and 30B, when the excess refrigerant in the refrigerant circuit changes according to the operation state, the excess refrigerant It is possible to adjust the amount of refrigerant used for defrosting according to the amount, and to suppress a decrease in defrosting capacity and heating capacity.
  • the control unit 60 is in the all heating operation in which all the operating indoor units 30A and 30B perform the heating operation.
  • the target refrigerant pressure Pdm is changed, it is possible to suppress a decrease in the heating capacity while performing defrosting by effectively using the surplus refrigerant in the refrigerant circuit.
  • control unit 60 includes a mixture of the indoor unit 30B that performs the cooling operation and the indoor unit 30A that performs the heating operation, and the plurality of indoor units 30A and 30B that are in operation during the heating main operation with a high heating load.
  • the target refrigerant pressure is changed according to the composition ratio of the indoor unit 30A that is in the heating operation, the reduction of the heating capacity is suppressed while the defrosting is performed by effectively using the excess refrigerant in the refrigerant circuit. be able to.
  • the embodiments of the present invention are not limited to the above embodiments.
  • all the indoor units 30A and 30B are operating in the above-described cooling only operation and heating only operation, for example, some indoor units may be stopped.
  • Air conditioner 2. First main pipe (refrigerant pipe), 3. Second main pipe (refrigerant pipe), 4A, 4B, first branch pipe, 5A, 5B, second branch pipe, 10. Heat source machine, 11. Compressor, 12. Switcher, 13 outdoor heat exchange unit, 13A, 13B outdoor heat exchanger, 14 heat source side fan, 15 accumulator, 16 flow path forming part, 16a to 16d check valve, 20 relay, 21 gas-liquid separator , 21a gas phase piping, 21b liquid phase piping, 22 first heat exchanger between refrigerants, 23 first relay side flow control device, 24 second heat exchanger between refrigerants, 25 second relay side flow control device, 26 first Distribution part, 26a, 26c Heating on / off valve, 26b, 26d Cooling on / off valve, 27 Second distribution part, 27a, 27c Heating check valve, 27b, 27d Air conditioning check valve, 28 First relay side 29 piping, 29 second relay side bypass piping, 30A, 30B indoor unit, 31 indoor side expansion device, 32 indoor side heat

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Abstract

空気調和装置は、熱源機と、室内側流量制御装置及び室内側熱交換器とを有する室内機とを冷媒配管を介して接続したものである。熱源機は、圧縮機に互いに並列に接続された複数の室外側熱交換器を有する室外側熱交換ユニットと、一方が圧縮機の吐出側に接続され、他方が複数の室外側熱交換器のそれぞれに接続された第1熱源側バイパス配管と、第1熱源側バイパス配管に設けられ、圧縮機から吐出された冷媒を減圧する第1減圧装置と、第1熱源側バイパス配管に設けられ、各室外側熱交換器への圧縮機から吐出された冷媒の通過又は遮断を行うバイパス開閉部と、複数の室外側熱交換器同士を接続するものであり、室外側熱交換器から流出した冷媒を、他の室外側熱交換器に流入させる第2熱源側バイパス配管と、第2熱源側バイパス配管に設けられ、第2熱源側バイパス配管を通る冷媒を減圧する第2減圧装置とを備える。

Description

空気調和装置
 本発明は、冷凍サイクルを利用して冷暖房による空気調和を行う空気調和装置に関し、除霜能力を維持しながら暖房能力の低下を抑える空気調和装置に関するものである。
 例えば、冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用した空気調和装置では、圧縮機、室外側熱交換ユニット等を有する室外機(熱源機側ユニット)と流量制御装置及び室内側熱交換器等を有する室内機(室内機)とを冷媒配管により接続し、冷媒を循環させる冷媒回路が構成されている。そして、室内側熱交換器において、冷媒が蒸発もしくは凝縮する際に、熱交換対象になる空調対象空間の空気から吸熱もしくは放熱することを利用し、冷媒回路における冷媒に係る圧力又は温度等を変化させながら空気調和が行われる。
 また、複数の室内機が設置されており、各室内機において例えばリモコンの設定温度と室内機周辺の気温とに応じて、冷房又は暖房が自動的に判断され、室内機毎に冷房又は暖房を行う冷暖房同時運転(冷暖房混在運転)ができる空気調和装置が提案されている。
 空気調和装置は、低外気温時に暖房運転を行うと、蒸発器として機能する室外側熱交換ユニットのフィン表面に霜が付着する。この霜の付着により、室外側熱交換ユニットの風路圧力損失が増大して次第に伝熱性能が低下するため、定期的に除霜運転が必要である。除霜運転を行う方法として、暖房運転時の冷媒の流れから冷房運転時の冷媒の流れに切り替えて除霜を行う方法がある。しかしながら、除霜運転中において、室内の暖房が停止されるため、快適性が損なわれてしまう。
 そこで、除霜運転中においても暖房運転を継続する方法が提案されている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。特許文献1には、室外側熱交換ユニットが複数に分割されており、室外側熱交換ユニットの一部の室外側熱交換ユニットが除霜をしている間も他方の熱交換器を蒸発器として動作させ、蒸発器において空気から熱を吸熱し、暖房を行う方法が提案されている。この際、除霜対象の熱交換器にバイパス配管を介して圧縮機から吐出された高温の冷媒の一部を直接流入させる。そして、一方の熱交換器の除霜が完了したら他方の熱交換器の除霜を行うようにしている。
 特許文献2には、複数台の熱源機と、少なくとも一台以上の室内機を備え、除霜運転時において、除霜対象の熱源機の四方弁の接続が暖房流路から冷房流路に切り替えられ、除霜対象の室外側熱交換ユニットに、圧縮機から吐出された冷媒を直接流入させる方法が提案されている。このとき、除霜対象の室外側熱交換ユニットでは、内部の冷媒の圧力が、圧縮機の吐出圧力と同等になる状態で除霜が行われる。
特開2009-085484号公報 特開2007-271094号公報
 しかしながら、特許文献1、2において、除霜対象の熱交換器の圧力が低いとき、熱交換器における冷媒の冷媒飽和温度は外気温度と比較して低くなる。このため、冷媒の潜熱を利用することができず、除霜能力が小さくなってしまう。一方、除霜対象の熱交換器の圧力が高いとき、除霜対象の室外側熱交換ユニットでの冷媒の凝縮量が多くなる。このため、暖房運転を行っている室内機では冷媒不足となり、暖房能力を十分に発揮することができない。
 本発明は、上記の課題に対応してなされたもので、暖房運転を継続しながら室外側熱交換ユニットの一部について除霜を行った場合であっても、十分な除霜能力を発揮しながら暖房能力が低下することを防止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している。
 本発明に係る空気調和装置は、熱源機と、室内側流量制御装置及び室内側熱交換器とを有する室内機とを冷媒配管を介して接続した空気調和装置であって、熱源機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機に互いに並列に接続された複数の室外側熱交換器を有する室外側熱交換ユニットと、一方が前記圧縮機の吐出側に接続され、他方が複数の室外側熱交換器のそれぞれに接続された第1熱源側バイパス配管と、第1熱源側バイパス配管に設けられ、圧縮機から吐出された冷媒を減圧する第1減圧装置と、第1熱源側バイパス配管に設けられ、各室外側熱交換器への圧縮機から吐出された冷媒の通過又は遮断を行うバイパス開閉部と、複数の室外側熱交換器同士を接続するものであり、室外側熱交換器から流出した冷媒を、他の室外側熱交換器に流入させる第2熱源側バイパス配管と、第2熱源側バイパス配管に設けられ、第2熱源側バイパス配管を通る冷媒を減圧する第2減圧装置とを備える。
 本発明に係る空気調和装置によれば、除霜が行われる室外側熱交換器から流出した冷媒は、第2減圧装置により減圧された後に、第2熱源側バイパス配管を介して蒸発器として機能している室外側熱交換器に流入する回路構成にすることができるため、室外側熱交換ユニットの一部の除霜を行ったときに、十分な除霜能力を発揮しながら暖房能力が低下することを防止することができる。
本発明の空気調和装置の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ける全暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図1の空気調和装置における暖房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図1の空気調和装置における冷房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図1の空気調和装置における除霜運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。
 以下、図面に基づいて本発明の空気調和装置の実施形態について説明する。図1は、本発明の空気調和装置の実施形態1を示す冷媒回路図であり、図1を用いて空気調和装置1の回路構成について説明する。図1の空気調和装置1は、冷媒循環による冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用して冷暖房運転を行うものである。特に本実施形態の空気調和装置は、複数の室内機において、それぞれ冷房と暖房とを同時に混在して行う冷暖房同時運転を行うことができる。
 空気調和装置1は、熱源機10、中継機20、並びに複数の室内機30A、30Bを備え、これらの機器は冷媒配管により配管接続されている。すなわち、熱源機10と室内機30A、30Bとの間には冷媒の流れを制御するための中継機20が設けられており、複数の室内機(室内機)30A、30Bは、互いに並列になるように中継機20に接続される。
 熱源機10と中継機20とは、第1主管2と、第1主管2よりも管径が太い第2主管3とにより接続されている。第1主管2には、熱源機10側から中継機20側へ高圧の冷媒が流れる。第2主管3には、中継機20側から熱源機10側へ第1主管2を流れる冷媒に比べて低圧の冷媒が流れる。ここで、圧力の高低については、基準になる圧力(数値)との関係により定められているものではなく、圧縮機11の加圧、各流量制御装置の開閉状態(開度)の制御等により、冷媒回路内において、相対的な高低(中間を含む)に基づいて表すものであるとする。なお、圧縮機11から吐出した冷媒の圧力が最も高く、流量制御装置等により圧力が低下していくため、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力が最も低くなる。
 中継機20と室内機30A、30Bとは、第1枝管4A、4Bと第2枝管5A、5Bとにより接続されている。第1主管2、第2主管3、第1枝管4A、4B及び第2枝管5A、5Bによる配管接続により、熱源機10、中継機20並びに室内機30A、30Bの間を冷媒が循環する冷媒回路が構成される。
[熱源機10]
 熱源機10は、圧縮機11、流路切替器12、室外側熱交換ユニット13、アキュムレータ15、流路形成部16を有している。圧縮機11は、吸入した冷媒に圧力を加えて吐出する。圧縮機11は、例えば、全体として時間あたりの冷媒の吐出量である吐出容量と、吐出容量に伴って能力を変化させることができるインバータ圧縮機からなっている。そして、圧縮機11は、インバータ回路(図示せず)により、制御部60の指示に基づいて駆動周波数を任意に変化することができる。
 流路切替器12は、圧縮機11の吐出側に接続され、制御部60の指示に基づいて、冷暖房の形態(モード)に対応した流路の切り替えを行うものであり、例えば四方弁からなっている。流路切替器12は、すべての室内機が冷房運転をしている全冷房運転時及び冷暖房同時運転のうち冷房が主になる冷房主体運転時と、すべての室内機が暖房をしている全暖房運転時及び冷暖房同時運転のうち暖房が主になる暖房主体運転時とによって、流路が切り替わるようにする。
 室外側熱交換ユニット13は、冷媒を通過させる伝熱管及びその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(図示せず)を有し、冷媒と空気(外気)との熱交換を行う。例えば、全暖房運転時及び暖房主体運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。一方、全冷房運転時及び冷房主体運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。なお、室外側熱交換ユニット13は、例えば冷房主体運転時のように、完全に冷媒のガス化もしくは液化するのではなく、液体とガス(気体)との二相混合(気液二相冷媒)の状態まで凝縮する等の調整が行われることもある。
 熱源機10には、室外側熱交換ユニット13へ送風を行い、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための熱源機側送風機14が設けられている。熱源機側送風機14は、制御部60からの指示に基づいて風量を変化させることができ、この風量変化によっても室外側熱交換ユニット13における熱交換容量を変化させることができる。
 アキュムレータ15は、圧縮機11の吸入側に接続されており、冷媒回路中の過剰な冷媒を貯留する。流路形成部16は、流路切替器12による流路の切替に拘わらず、冷媒を循環経路を第1主管2から流出させ第2主管3から流入させるものであり、各逆止弁16a~16dを有している。逆止弁16aは、室外側熱交換ユニット13と第1主管2との間の配管上に位置し、室外側熱交換ユニット13から第1主管2の方向への冷媒流通を許容する。逆止弁16bは、流路切替器12と第2主管3との間の配管上に位置し、第2主管3から流路切替器12の方向への冷媒流通を許容する。逆止弁16cは、流路切替器12と第1主管2との間の配管上に位置し、流路切替器12から第2主管3の方向への冷媒流通を許容する。逆止弁16dは、室外側熱交換ユニット13と第2主管3との間の配管上に位置し、第2主管3から室外側熱交換ユニット13の方向への冷媒流通を許容する。
 ここで、室外側熱交換ユニット13は、互いに並列に接続された複数の室外側熱交換器13A、13Bを有している。すなわち、複数の室外側熱交換器13A、13Bは、一方が流路切替器12に互いに並列に接続されており、他方が第1主管2に互いに並列に接続されている。なお、複数の室外側熱交換器13A、13Bは、1つの熱交換器を複数の領域に分割されて形成されたものであってもよいし、複数の熱交換器からなるものであってもよい。このように、熱源機10は、複数の室外側熱交換器13A、13Bのうち、一部の室外側熱交換器を圧縮機11から吐出された冷媒を用いて除霜しながら、一部の室外側熱交換器を蒸発器として機能させて暖房運転を継続させることができる回路構成を有している。
 熱源機10は、第1熱源側バイパス配管41、第1減圧装置42、バイパス開閉部43、第2熱源側バイパス配管44、第2減圧装置45を備えている。第1熱源側バイパス配管41は、一方が圧縮機11の吐出側に接続され、他方が複数の室外側熱交換器13A、13Bのそれぞれに接続されている。第1熱源側バイパス配管41は、圧縮機11から吐出された冷媒を各室外側熱交換器13A、13Bに流入させる流路を形成する。
 第1減圧装置42は、第1熱源側バイパス配管41に設けられており、圧縮機11から吐出された冷媒を減圧して各室外側熱交換器13A、13Bに流入させるものである。第1減圧装置42は、例えばキャピラリーチューブからなっていてもよいし、制御部60により開度が制御される電子膨張弁からなっていてもよい。
 バイパス開閉部43は、第1熱源側バイパス配管41に設けられており、各室外側熱交換器13A、131Bへの圧縮機11から吐出された冷媒の通過又は遮断を行うものである。バイパス開閉部43は、除霜対象の室外側熱交換器に圧縮機11から吐出された冷媒を流入させ、蒸発器として機能する室外側熱交換器に圧縮機11から吐出された冷媒を遮断する。バイパス開閉部43は、各室外側熱交換器13A、13Bに対応した複数のバイパス開閉弁43A、43Bを備えている。バイパス開閉弁43Aは、室外側熱交換器13A側への冷媒の流入を制御するものであり、バイパス開閉弁43Bは、室外側熱交換器13B側への冷媒の流入を制御するものである。バイパス開閉部43の動作は制御部60により制御されている。例えば室外側熱交換器13Aについて除霜が行われる場合、バイパス開閉弁43Aが開放されバイパス開閉弁43Bが閉止される。一方、除霜対象が室外側熱交換器13Bである場合、バイパス開閉弁43Bが開放され、バイパス開閉弁43Aが閉止される。
 第2熱源側バイパス配管44は、第2主管3側において複数の室外側熱交換器13A、13B同士を接続するものであり、除霜対象の室外側熱交換器から流出した冷媒を、蒸発器として機能している室外側熱交換器に流入させるものである。例えば室外側熱交換器13Aについて除霜が行われる場合、第2熱源側バイパス配管44は、室外側熱交換器13Aから流出した冷媒を室外側熱交換器13Bへ流入させる。一方、除霜対象が室外側熱交換器13Bである場合、第2熱源側バイパス配管44は、室外側熱交換器13Bから流出した冷媒を室外側熱交換器13Aへ流入させる。
 第2減圧装置45は、第2熱源側バイパス配管44に設けられており、第2熱源側バイパス配管44を通る冷媒を減圧するものである。第2減圧装置45は、除霜対象の室外側熱交換器を流出した気液二相または液冷媒を減圧して室外側熱交換器13Bに流入させるものである。第2減圧装置45は、例えば電子膨張弁等からなっており、開度が制御部60により制御される。
 さらに、熱源機10は、室内機30A、30Bから流出した冷媒が除霜対象の室外側熱交換器へ流入するのを防止する第1流通規制部46及び第2流通規制部47を有する。第1流通規制部46は、第1主管2と複数の室外側熱交換器13A、13Bとの間に設けられた第1開閉弁46A、46Bとを有し、第2流通規制部47は、複数の室外側熱交換器13A、13Bと流路切替器12との間に設けられた第2開閉弁47A、47Bとを備える。第1開閉弁46A、46B及び第2開閉弁47A、47Bの動作は制御部60により制御されている。除霜対象が室外側熱交換器13Aである場合、室外側熱交換器13B側に接続された第1開閉弁46A及び第2開閉弁47Aが閉止され、室外側熱交換器13B側に接続された第1開閉弁46B及び第2開閉弁47Bが開放される。一方、除霜対象が室外側熱交換器13Bである場合、室外側熱交換器13B側に接続された第1開閉弁46B及び第2開閉弁47Bが閉止され、室外側熱交換器13A側に接続された第1開閉弁46A及び第2開閉弁47Aが開放される。
[中継機20]
 中継機20は、気液分離装置21、第1冷媒間熱交換器22、第1中継側流量制御装置23、第2冷媒間熱交換器24、第2中継側流量制御装置25、第1分配部26、第2分配部27を有する。気液分離装置21は、第1主管2から流れる冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。気液分離装置21は、ガス冷媒が流れ出る気相配管21aと、液冷媒が流れ出る液相配管21bとに接続されている。気相配管21aは第1分配部26に接続されており、液相配管21bは、第1冷媒間熱交換器22に接続されている。
 第1冷媒間熱交換器22は、全冷房運転時に液冷媒を過冷却して室内機30A、30B側に供給する冷媒間熱交換器である。第1冷媒間熱交換器22は、気液分離装置21から第1中継側流量制御装置23へ流れる冷媒と、第2冷媒間熱交換器24から第2主管3へ流れる冷媒との間で熱交換を行う。
 第1中継側流量制御装置23は、例えば電子膨張弁等からなり、第1冷媒間熱交換器22と第2冷媒間熱交換器24との間に設けられている。第1中継側流量制御装置23は、第1冷媒間熱交換器22から第2冷媒間熱交換器24へ流れる冷媒流量及び冷媒の圧力を調整するものであり、制御部60により開度を制御されている。
 第2冷媒間熱交換器24は、第1中継側流量制御装置23から第2分配部27へ流れる冷媒と、第1中継側バイパス配管28を流れる第2中継側流量制御装置25の下流部分の冷媒(第2中継側流量制御装置25を通過した冷媒)との間で熱交換を行う。ここで、第1中継側バイパス配管28は、第2冷媒間熱交換器24と第2分配部27との間を接続するものであり、第2冷媒間熱交換器24と第2分配部27との間を流れる冷媒の一部が第1中継側バイパス配管28を介して第2冷媒間熱交換器24へ流入するようになっている。また、第1中継側バイパス配管28から第2冷媒間熱交換器24を介して流出した冷媒は、第1冷媒間熱交換器22へ流入する。このように、第1冷媒間熱交換器22及び第2冷媒間熱交換器24は、全冷房運転時に液冷媒を過冷却して室内機30A、30B側に供給する。
 第2中継側流量制御装置25は、例えば電子膨張弁等からなり、第1中継側バイパス配管28を通過する冷媒の冷媒流量及び冷媒の圧力を調整する。第2中継側流量制御装置25の開度は、制御部60により制御されている。
 全冷房運転又は冷房主体運転の場合、気液分離装置21から流出した冷媒は、第1冷媒間熱交換器22、第1中継側流量制御装置23、第2冷媒間熱交換器24を介して第2分配部27に流入する。一方、第2中継側流量制御装置25及び第1中継側バイパス配管28を通過した冷媒は、第2冷媒間熱交換器24及び第1冷媒間熱交換器22において冷媒を過冷却し、第2主管3へ流れる。
 第1分配部26及び第2分配部27は、熱源機10から供給される冷媒を複数の室内機30A、30Bに分配するものである。第1分配部26は、室内機30Aに接続された暖房用開閉弁26a及び冷房用開閉弁26bと、室内機30B側に接続された暖房用開閉弁26c及び冷房用開閉弁26dとを有している。暖房用開閉弁26a、26cは気相配管21aに接続されており、冷房用開閉弁26b、26dは第2主管3に接続されている。そして、室内機30A、30Bが冷房運転を行う場合、冷房用開閉弁26b、26dが開放されて、室内機30A、30Bから第2主管3を介して熱源機10へ冷媒が流れる。このとき、暖房用開閉弁26a、26cは閉止される。一方、室内機30A、30Bが暖房運転を行う場合、暖房用開閉弁26a、26cが開放されて、気相配管21aから室内機30A、30Bへ冷媒が流れる。このとき、冷房用開閉弁26b、26dは閉止される。
 なお、第1分配部26は、暖房用開閉弁26a、26c及び冷房用開閉弁26b、26dを有する場合について例示しているが、例えば室内機30A、30B毎にそれぞれ三方切替弁を設け、第2主管3もしくは気相配管との接続を切り替えるようにしてもよい。
 第2分配部27は、室内機30Aに接続された暖房用逆止弁27a及び冷房用逆止弁27bと、室内機30B側に接続された暖房用逆止弁27c及び冷房用逆止弁27dとを有している。室内機30A、30Bが冷房運転を行う場合、第2冷媒間熱交換器24において過冷却された冷媒が冷房用逆止弁27b、27dを介して室内機30A、30Bに流れる。一方、室内機30A、30Bが暖房運転を行う場合、室内機30A、30Bから流出した冷媒が暖房用逆止弁27a、27cを介して第2中継側バイパス配管29に流れる。ここで、第2中継側バイパス配管29は、暖房用逆止弁27a、27cと第1中継側流量制御装置23と第2冷媒間熱交換器24とを接続するものである。
 さらに、冷房主体運転もしくは暖房主体運転時には、第2中継側バイパス配管29には、暖房運転を行っている室内機30A、30Bから第2分配部27を介して流出した冷媒が流れる。そして、第2中継側バイパス配管29を通過した一部又はすべての冷媒は、第2冷媒間熱交換器24及び第2分配部27を通過した後に、冷房運転を行っている室内機30A、30Bに流れる。一方、全暖房運転時には、暖房運転を行っている室内機30A、30Bから第2分配部27を介して流出した冷媒のすべてが第2中継側流量制御装置25、第1中継側バイパス配管28を通過して第2主管3に流れる。
 なお、第1分配部26及び第2分配部27は、2台の室内機30A、30Bが接続されているため、第1分配部26は2組の開閉弁及び逆止弁が設置されているが、室内機30A、30Bの設置台数に対応した数だけ設置されることになる。
[室内機30A、30B]
 複数の室内機30A、30Bは、第1枝管4A、4B及び第2枝管5A、5Bを介して中継機20に互いに並列に接続されている。複数の室内機30A、30Bは、それぞれ室内側絞り装置31と、室内側絞り装置31に直列に接続された室内側熱交換器32とを有している。室内側絞り装置31は、たとえば電子式膨張弁等の開度が可変に制御できるものからなり、冷房運転時に中継機20から供給される冷媒を減圧して膨張させて室内側熱交換器32に供給する。なお、室内側絞り装置31の開度は制御部60により制御される。室内側熱交換器32は、ファン等の室内送風機33から送風される空気と中継機20から供給される冷媒との間で熱交換を行ない、室内空間に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成する。
[制御部60]
 上述した空気調和装置1の動作は制御部60により制御されている。制御部60は、例えばマイコンやコンピュータ等からなっており、例えば空気調和装置内外に設けられた各種検出器(センサ)、空気調和装置の各機器(手段)から送信される信号に基づく判断処理等を行う。そして、制御部60は、判断結果に基づいて各機器を動作させ、空気調和装置の全体の動作を統括制御する。例えば制御部60は、圧縮機11の駆動周波数制御、第1減圧装置42及び第2減圧装置45等の流量制御装置の開度制御、流路切替器12、第1分配部26の制御等を行う。
 具体的には、空気調和装置1は、圧縮機11の吐出側と接続した配管上に設けられ、吐出に係る冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出部51と、外気の温度(外気温)を検出するための外気温度センサ52とを有する。そして、制御部60は、例えば吐出圧力検出部51からの信号に基づいて、例えば圧縮機11が吐出した冷媒圧力及び冷媒温度等の検知及び圧力Pdに基づく凝縮温度Tc等の演算を行う。また、空気調和装置1は、除霜運転時に室外側熱交換器13A、13Bから流出もしくは流入する冷媒の温度を検知する冷媒温度検知部53A、53Bと、除霜運転時に室外側熱交換器13A、13Bの冷媒圧力を検知する圧力検出部54を有する。なお、圧力検出部54は、冷媒圧力を直接検知する圧力検知センサからなっていてもよいし、室外側熱交換器13A、13Bに流入する冷媒温度を検知する温度センサからなり、検知された冷媒温度に基づいて冷媒圧力を演算するものであってもよい。
 また、第2中継側流量制御装置25の流入側には第1中継側圧力検出器55が設けられ、第2中継側流量制御装置25の流出側には第2中継側圧力検出器56が設けられている。そして、制御部60は、第1中継側圧力検出器55において検知された第1中継側圧力と、第2中継側圧力検出器56において検知された第2中継側圧力との差が目標中継側圧力になるように制御する。
 記憶部61は、制御部60が処理を行うために必要になる各種データ、プログラム等を一時的又は長期的に記憶しておく。なお、図1において、制御部60及び記憶部61は、熱源機10と独立して設けるものとするが、例えば熱源機10内に設けられていてもよい。また、制御部60及び記憶部61を装置近辺に設けるものとするが、例えば、公衆電気通信網等を介した信号通信を行うことにより、遠隔制御できるようにしてもよい。
 上述のように、空気調和装置1は、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転及び暖房主体運転の4つの形態(モード)のいずれかによる運転を行うことができる。熱源機10の室外側熱交換ユニット13は、全冷房運転時及び冷房主体運転時には凝縮器として機能し、全暖房運転時及び暖房主体運転時には蒸発器として機能する。次に、各運転モード時における空気調和装置1の動作例及び冷媒の流れについて説明する。
[全冷房運転]
 図1を参照して全冷房運転における空気調和装置1の動作例及び冷媒の流れについて説明する。なお、図1において、すべての室内機30A、30B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。また、図1中の逆止弁及び開閉弁において、開放されている状態を黒塗りで示し、閉止されている状態を白塗りで示している。全冷房運転の場合、バイパス開閉部43は閉止状態、第1流通規制部46及び第2流通規制部47はいずれも開放状態、第1分配部26の暖房用開閉弁26a、26cは閉止状態、冷房用開閉弁26b、26dは開放状態になるように制御部60により制御される。
 はじめに、アキュムレータ15から吸入した冷媒が圧縮機11において圧縮され、高圧のガス冷媒が吐出される。圧縮機11から吐出した冷媒は、流路切替器12を経て、室外側熱交換ユニット13に流れる。この際、各室外側熱交換器13A、13Bのそれぞれに冷媒が流入する。高圧のガス冷媒は室外側熱交換ユニット13内を通過する間に外気との熱交換により凝縮し、高圧の液冷媒となり逆止弁16aを流れる。なお、冷媒の圧力の関係で逆止弁16c、16d側には流れない。そして、高圧の液冷媒は第1主管2を通って中継機20に流入する。
 中継機20に流入した冷媒は、気液分離装置21がガス冷媒と液冷媒とに分離される。全冷房運転時に中継機20へ流入する冷媒は液冷媒であり、気液分離装置21から室内機30A、30B側にはガス冷媒は流れない。液冷媒は、第1冷媒間熱交換器22、第1中継側流量制御装置23、第2冷媒間熱交換器24を通過して、第2分配部27と第1中継側バイパス配管28とに分岐する。第2分配部27へ流入した冷媒は冷房用逆止弁27b、27d及び第1枝管4A、4Bを介して室内機30A、30Bに流入する。
 室内機30A、30Bに流入した液冷媒は、室内側絞り装置31において圧力が調整される。ここで、前述したように、室内側絞り装置31の開度調整は、各室内側熱交換器32の冷媒出口側の過熱度に基づいて行われる。室内側絞り装置31の開度調整により、低圧の液冷媒又は気液二相冷媒となった冷媒は、それぞれ室内側熱交換器32に流れる。
 低圧の液冷媒又は気液二相冷媒は、室内側熱交換器32をそれぞれ通過する間に空調対象空間になる室内空気との熱交換により蒸発し、低圧のガス冷媒になる。このとき、熱交換により室内空気を冷却して室内の冷房を行う。なお、例えば、室内機30Bにおける空調負荷(室内機が必要とする熱量。以下、負荷という)が小さい場合、開始直後等過渡的な状態の場合等には、室内側熱交換器32において完全に気化せず、気液二相冷媒が流れる場合がある。
 低圧のガス冷媒又は気液二相冷媒(低圧の冷媒)は、それぞれ第2枝管5A、5Bを流れ、第1分配部26の冷房用開閉弁26b、26dを介して第2主管3に流れる。第2主管3を通過して熱源機10に流れた冷媒は、逆止弁16b、流路切替器12、アキュムレータ15を経て、再び圧縮機11に戻ることで循環する。
 ここで、第1冷媒間熱交換器22及び第2冷媒間熱交換器24における冷媒の流れについて説明する。第2冷媒間熱交換器24から第1中継側バイパス配管28に分岐した冷媒は、第2中継側流量制御装置25を通過し、第2冷媒間熱交換器24、第1冷媒間熱交換器22において、気液分離装置21から流れる冷媒を過冷却し、第2主管3に流れる。このとき、第2中継側流量制御装置25の開度が大きく、第1中継側バイパス配管28を流れる冷媒(過冷却に用いる冷媒)の量が多くなると、蒸発されない冷媒が多くなり過ぎる。このため、制御部60は、第1中継側圧力検出器55と第2中継側圧力検出器56との圧力差が所定値になるように、第1中継側流量制御装置23の出口での冷媒の過熱度を第2中継側流量制御装置25で制御する。このように、過冷却された冷媒が第2分配部27側に流れることにより、冷媒入口側(ここでは、第1枝管4B側)のエンタルピを小さくし、室内側熱交換器32において、空気との熱交換量を大きくすることができる。
[全暖房運転]
 図2は図1の空気調和装置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1の動作例及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30A、30Bが停止することなく暖房を行っている場合について説明する。全暖房運転の場合、バイパス開閉部43は閉止状態、第1流通規制部46及び第2流通規制部47はいずれも開放状態、第1分配部26の暖房用開閉弁26a、26cは開放状態、冷房用開閉弁26b、26dは閉止状態になるように制御部60により制御される。
 アキュムレータ15から吸入された冷媒は圧縮機11において圧縮されて高圧のガス冷媒になり吐出される。圧縮機11から吐出された冷媒は、流路切替器12及び逆止弁16cを流れ、第1主管2を通って中継機20に流入する。なお、冷媒は圧力の関係で逆止弁16b、16a側には流れない。
 中継機20へ流入した冷媒は、気液分離装置21においてガス冷媒と液冷媒とに分離され、気相配管21aを通り第1分配部26に流れる。そして、ガス冷媒は、第1分配部26の暖房用開閉弁26a、26cから第2枝管5A、5Bを介して複数の室内機30A、30Bに流れる。
 室内機30A、30Bにおいて、高圧のガス冷媒は、室内側熱交換器32内を通過する間に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内側絞り装置31を通過する。このとき、熱交換により室内空気を加熱して空調対象空間(室内)の暖房を行う。ここで、各室内側絞り装置31の開度調整は、制御部60により各室内側熱交換器32の冷媒出口側の過冷却度に基づいて制御される。具体的には、制御部60は、室内機30A、30Bの室内側熱交換器32の冷媒の凝縮温度が予め定めた目標温度になるように制御するとともに、室外側熱交換ユニット13における冷媒の蒸発温度が予め定めた目標温度になるように制御する。そのため、制御部60は、圧縮機11の吐出容量及び熱源機側送風機14の風量を制御し、室内機30A、30Bのそれぞれの負荷に対応した能力供給を行う。
 室内側絞り装置31を通過した冷媒は低圧の液冷媒又は気液二相冷媒になり、第1枝管4A、4Bを介して中継機20の第2分配部27に流入する。その後、冷媒は、第2分配部27の暖房用逆止弁27a、27cを介して第2中継側バイパス配管29を流れる。そして、第2中継側流量制御装置25、第1中継側バイパス配管28を通過して第2主管3に流れる。このとき、制御部60により、低圧の気液二相冷媒が第2主管3に流れるように、第2中継側流量制御装置25の開度が制御される。
 第2主管3から熱源機10に流入した冷媒は、熱源機10の逆止弁16dを通過し、室外側熱交換ユニット13に流入する。室外側熱交換ユニット13を通過する間に空気との熱交換により蒸発してガス冷媒になる。そして、ガス冷媒は、流路切替器12及びアキュムレータ15を経て、再び圧縮機11に戻る。
[暖房主体運転]
 図3は図1の空気調和装置における暖房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図であり、図3を参照して暖房主体運転について説明する。なお、図3において、室内機30Aが暖房運転を行い、室内機30Bが冷房運転を行う場合について例示する。この場合、バイパス開閉部43は閉止状態、第1流通規制部46及び第2流通規制部47はいずれも開放状態になるように制御部60により制御される。また、第1分配部26における室内機30A側の暖房用開閉弁26aは開放し、冷房用開閉弁26bは閉止される。一方、室内機30B側の冷房用開閉弁26dは開放され、暖房用開閉弁26cは閉止される。さらに、制御部60は、第1中継側流量制御装置23を閉止させるようにして気液分離装置21との間の冷媒の流れを遮断する。
 なお、図3における熱源機10の各機器の動作及び冷媒の流れは、図2の全暖房運転時と同一であり、室内機30Aの暖房運転における冷媒の流れについては、図2の全暖房運転時の流れと同一である。一方、図3の暖房主体運転おいては、冷房運転を行っている室内機30Bには、室内機30Aにおいて熱交換された冷媒が流入される。
 すなわち、室内機30Aの室内側熱交換器32内を通過する間に熱交換により凝縮された冷媒は、室内側絞り装置31、暖房用逆止弁27cを通過して第2中継側バイパス配管29に流れる。その後、凝縮された冷媒は第2冷媒間熱交換器24を通り、第2分配部27に流入する。そして、冷媒は、冷房用逆止弁27d及び第1枝管4Bを通過して室内機30Bに流入し、冷房に用いる冷媒になる。このとき、制御部60は、第2中継側流量制御装置25を調整し、第1冷媒間熱交換器22における熱交換を制御して、室内機30Bに必要な冷媒供給を行いつつ、残りの冷媒を第1中継側バイパス配管28を介して第2主管3に流す。
 このように、暖房主体運転において、暖房運転を行っている室内機30Aから流出した冷媒が冷房運転を行う室内機30Bに流れる。そのため、冷房運転を行う室内機30Bが停止すると、第1中継側バイパス配管28を流れる気液二相冷媒の量が増加する。逆に、冷房運転を行う室内機30Bにおける負荷が増えると、第1中継側バイパス配管28を流れる気液二相冷媒の量が減少する。そのため、暖房運転を行う室内機30Aに必要な冷媒の量は変わらないまま、冷房運転を行う室内機30Bにおける室内側熱交換器32(蒸発器)の負荷が変化する。このような暖房主体運転についても、制御部60は、圧縮機11の吐出容量及び熱源機側送風機14の風量を制御し、室内機30A、30Bのそれぞれの負荷に対応した能力供給を行う。
[冷房主体運転]
 図4は図1の空気調和装置における冷房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図であり、図4を参照して冷房主体運転における各種機器の動作について説明する。なお、図4において、室内機30Aが冷房運転を行い、室内機30Bが暖房運転を行っている場合について説明する。この場合、バイパス開閉部43は閉止状態、第1流通規制部46及び第2流通規制部47はいずれも開放状態になるように制御部60により制御される。また、第1分配部26の室内機30Aに接続された暖房用開閉弁26aは閉止し、冷房用開閉弁26bは開放される。一方、第1分配部26の室内機30Bに接続された冷房用開閉弁26dは閉止され、暖房用開閉弁26cは開放される。
 なお、図4における熱源機10の動作及び冷媒の流れは、図1の全冷房運転と同一である。ただし、室外側熱交換ユニット13における冷媒の凝縮が制御されることにより、第1主管2を通って中継機20に流入する冷媒が気液二相冷媒になるものとする。また、冷房運転が行われる室内機30Aに至り、第2主管3を通過し、熱源機10に流入するまでの冷媒の流れは、図1の全冷房運転時における流れと同様である。一方、図4の冷房主体運転において、暖房を行う室内機30Bに係る冷媒の流れについては、冷房を行っている室内機30Aとは異なる。
 すなわち、中継機20へ流入した気液二相冷媒は、気液分離装置21においてガス冷媒と液冷媒とに分離される。室内機30Bにおいて、室内側絞り装置31の開度が調整されるにより、第1枝管4Bから室内側熱交換器32内へ流れる冷媒の流量が調整される。そして、高圧のガス冷媒は、室内機30B側の室内側熱交換器32内を通過する間に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内側絞り装置31を通過する。このとき、熱交換により室内空気を加熱して室内の暖房を行う。室内側絞り装置31を通過した冷媒は、若干圧力が減少した液冷媒となり、第1枝管4Bと暖房用逆止弁27cとを介して第2中継側バイパス配管29を流れる。そして、第2中継側バイパス配管29を流れる冷媒は、気液分離装置21から流れてきた液冷媒と合流し、第2冷媒間熱交換器24及び冷房用逆止弁27bを介して室内機30Aに流れ、室内機30Aの冷房運転のための冷媒として利用される。
 このように、冷房主体運転においては熱源機10の室外側熱交換ユニット13は、凝縮器として機能する。また、暖房を行う室内機30Bを通過した冷媒は、冷房を行う室内機30Aの冷媒として用いられる。ここで、室内機30Aにおける負荷が小さく、室内機30Aに流れる冷媒を抑制する等の場合、制御部60は第2中継側流量制御装置25の開度を大きくさせる。これにより、冷房を行っている室内機30Aに必要以上の冷媒を供給しなくても、第1中継側バイパス配管28を介して第2主管3に流すことができる。このような冷房主体運転についても、制御部60は、圧縮機11の吐出容量及び熱源機側送風機14の風量を制御し、室内機30A、30Bのそれぞれの負荷に対応した能力供給を行う。
[除霜運転]
 図5は図1の空気調和装置における除霜運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図であり、空気調和装置1の除霜運転時の動作について説明する。なお、図5において、すべての室内機30A、30Bが停止することなく暖房を行う全暖房運転時について例示する。また、室外側熱交換ユニット13のうち、室外側熱交換器13A側の除霜を行う場合について説明する。
 この際、制御部60により下記のような開閉操作が行われる。第1熱源側バイパス配管41上のバイパス開閉部43において、室外側熱交換器13A側に接続されたバイパス開閉弁43Aが開放され、室外側熱交換器13B側に接続されたバイパス開閉弁43Bが閉止される。また、第1流通規制部46において、室外側熱交換器13A側に接続された第1開閉弁46Aが閉止され、室外側熱交換器13B側に接続された第1開閉弁46Bが開放される。さらに、第2流通規制部47において、室外側熱交換器13A側に接続された第2開閉弁47Aが閉止され、室外側熱交換器13B側に接続された第2開閉弁47Bが開放される。
 熱源機10において、圧縮機11において吸入した冷媒が圧縮され、高圧のガス冷媒になり吐出される。圧縮機11が吐出した冷媒の一部は流路切替器12、逆止弁16cを流れる。なお、冷媒の圧力の関係で逆止弁16b、逆止弁16a側には流れない。その後、冷媒は第1主管2を通って中継機20に流入する。以降、図2の全暖房運転時の冷媒の流れと同様に、室内機30A、30Bを通り、再度中継機20を通った後、熱源機10に戻ってくる。この冷媒の流れを除霜運転時の主流とする。
 一方で、圧縮機11が吐出した冷媒の一部は、第1熱源側バイパス配管41を通り、第1減圧装置42において減圧された後に、室外側熱交換器13Aに流入する。室外側熱交換器13Aに流入した冷媒は高温中圧のガス冷媒の状態で室外側熱交換器13Aを通過する。これにより、室外側熱交換器13Aに付着した霜が除去される。除霜により熱を奪われた冷媒は、気液二相状態の冷媒または過冷却状態の液冷媒になって室外側熱交換器13Aを流出する。
 室外側熱交換器13Aを流出した気液二相の冷媒または液冷媒は、第2熱源側バイパス配管44を通り、第2減圧装置45において減圧される。その後、減圧された冷媒は、熱源機10に戻ってきた冷媒と合流し、室外側熱交換器13Bに流入する。室外側熱交換器13Bにおいて、室内機30A、30Bを通過した冷媒及び室外側熱交換器13Aを通過した冷媒は、蒸発してガス冷媒になる。そして、ガス冷媒は流路切替器12及びアキュムレータ15を経て、再び圧縮機11に戻る。
 なお、図5において、全暖房運転時における除霜運転について例示しているが、この除霜運転は暖房主体運転時においても実施することができる。また、室外側熱交換器13Aの除霜運転について例示しているが、室外側熱交換器13Bについても除霜を行うことができる。室外側熱交換器13Bの除霜運転の場合、バイパス開閉部43において、室外側熱交換器13A側に接続されたバイパス開閉弁43Aが閉止され、室外側熱交換器13B側に接続されたバイパス開閉弁43Bが開放される。また、第1流通規制部46において、室外側熱交換器13A側に接続された第1開閉弁46Aが開放され、室外側熱交換器13B側に接続された第1開閉弁46Bが閉止される。さらに、第2流通規制部47において、室外側熱交換器13A側に接続された第2開閉弁47Aが開放され、室外側熱交換器13B側に接続された第2開閉弁47Bが閉止される。
 除霜運転時において、制御部60は、第1減圧装置42が電子膨張弁からなる場合には、圧縮機11から吐出されたガス冷媒を減圧して中圧の冷媒になるように第1減圧装置42の動作を制御する。また、制御部60は、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力が目標冷媒圧力になるように、第2減圧装置の開度を制御する。なお、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力は、第1熱源側バイパス配管41に設けられた圧力検出部54により検知される。
 この除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力は、除霜運転中の除霜能力及び暖房能力に影響する。除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力が低いと、除霜時の冷媒飽和温度は外気温度と比較して低くなり、冷媒の潜熱を利用できず除霜能力が小さくなってしまう。一方、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力が高くなるほど、除霜対象の熱交換器での冷媒飽和温度が高くなり、除霜に冷媒潜熱を利用でき除霜能力は上がる。しかしながら、除霜対象の室外側熱交換器13Aでより多くの冷媒が凝縮して冷媒不足となり、暖房能力が発揮できなくなってしまう。つまり、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力は、系内の冷媒を過不足無く使用できる圧力とするのが最も除霜能力及び暖房能力の観点で効率の良い運転状態になる。この系内の冷媒を過不足無く使用できる冷媒圧力とは、冷媒回路内の余剰冷媒が、除霜対象の室外側熱交換器13A内に溜まる状態である。
 全暖房運転時もしくは暖房主体運転時に除霜運転を行う場合において、余剰冷媒量に関係する因子として、室内機30A、30Bの運転構成がある。全暖房運転時において、暖房運転が行われている室内機30A、30Bが少なくなる程、凝縮器として働く室内側熱交換器が少なくなり、冷媒回路内の余剰冷媒量は多くなる。また、暖房主体運転時においては、複数の室内機30A、30Bの冷房運転の比率が高くなるほど、第2主管3における冷媒のガス比率が増え、第2主管3内の冷媒量は少なくなる。このため、冷媒回路内の余剰冷媒量は多くなる。
 そこで、制御部60は、上述のような余剰冷媒が多くなる条件において、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力が高くなるように制御する。すると、除霜対象の室外側熱交換器13Aでの冷媒の潜熱変化が促進されることにより、除霜能力を高めることができる。一方、制御部60は、余剰冷媒量が少なくなる運転条件において、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力が低くなるように制御する。すると、除霜熱交換器において過度の冷媒が凝縮することが防止されることにより、冷媒不足による暖房能力の低下を防止することができる。
 具体的には、制御部60は、目標冷媒圧力を複数の室内機30A、30Bの運転構成に応じて変更させる機能を有している。記憶部61には、中間圧力の基準値Pdm0と、暖房運転の運転比率に対する補正値Aと、室内機30A、30Bの構成比による補正値Bとが記憶されている。補正値Aは、全暖房運転時における室内機30A、30Bの暖房運転の運転比率が大きくなるほど小さくなる関係を有し、暖房主体運転時にはA=1とする。また、補正値Bは、暖房主体運転時における室内機30A、30Bの冷房運転の構成比率が大きくなるほど大きくなる関係を有し、全暖房運転時にはB=1とする。
 そして、制御部60は、下記式(1)に基づき、目標冷媒圧力Pdmを算出する。
 目標冷媒圧力Pdm=Pdm0×A×B    ・・・(1)
 上記(1)において、全暖房運転時の運転比率が小さく余剰冷媒が多くなる条件の場合には補正値Aは大きくなり、目標冷媒圧力Pdmが高く設定される。一方、全暖房運転時の運転比率が大きく余剰冷媒が少なくなる条件の場合には補正値Aは小さくなり、目標冷媒圧力Pdmが低く設定される。
 また、暖房主体運転時の運転構成において、複数の室内機30A、30Bの冷房運転の比率が高く余剰冷媒が多くなる条件の場合には補正値Bは大きくなり、目標冷媒圧力Pdmが高く設定される。一方、暖房主体運転時の冷房運転の比率が小さく余剰冷媒が少なくなる条件の場合には補正値Bは小さくなり、目標冷媒圧力Pdmが低く設定される。
 上記実施形態によれば、バイパス開閉部43が、除霜運転時において、除霜対象の室外側熱交換器13Aに圧縮機から吐出された冷媒を第1熱源側バイパス配管41を介して第1減圧装置42により減圧させて通過させ、第2熱源側バイパス配管44が、除霜対象の室外側熱交換器13Aから流出した冷媒を蒸発器として機能する室外側熱交換器13Bへ流入させることにより、室外側熱交換ユニット13の一部の除霜を行ったときに、除霜能力を維持しながら暖房能力が低下することを防止することができる。
 また、制御部60が、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力が目標冷媒圧力Pdmになるように、第2減圧装置45の開度を制御する場合、第2熱源側バイパス配管44及び第2減圧装置45により、除霜対象の室外側熱交換器13Aの冷媒圧力を目標冷媒圧力に制御することができるため、冷媒圧力が低く除霜能力が低下する、もしくは冷媒圧力が高く暖房能力を十分に発揮することができないという事態を確実に防止することができる。
 さらに、制御部60が、複数の室内機30A、30Bの運転状態に応じて目標冷媒圧力Pdmを変更する機能を有するとき、運転状態に応じて冷媒回路内の余剰冷媒が変化したとき、余剰冷媒量に合わせて除霜に用いる冷媒量を調整し、除霜能力及び暖房能力の低下を抑制することができる。
 特に、制御部60が、運転しているすべての室内機30A、30Bが暖房運転を行う全暖房運転時において、複数の室内機30A、30Bのうちの運転している室内機の運転比率に応じて目標冷媒圧力Pdmを変更するとき、冷媒回路内の余剰冷媒を有効的に活用して除霜を行いながら、暖房能力の低下を抑制することができる。
 また、制御部60が、冷房運転を行う室内機30Bと暖房運転を行う室内機30Aとが混在しており、暖房負荷が高い暖房主体運転時において、運転している複数の室内機30A、30Bのうち暖房運転している室内機30Aの構成比率に応じて目標冷媒圧力を変更する場合、冷媒回路内の余剰冷媒を有効的に活用して除霜を行いながら、暖房能力の低下を抑制することができる。
 本発明の実施形態は、上記各実施形態に限定されない。例えば、前述した全冷房運転及び全暖房運転において、すべての室内機30A、30Bが運転しているものとして説明したが、例えば一部の室内機が停止していてもよい。
 1 空気調和装置、2 第1主管(冷媒配管)、3 第2主管(冷媒配管)、4A、4B 第1枝管、5A、5B 第2枝管、10 熱源機、11 圧縮機、12 流路切替器、13 室外側熱交換ユニット、13A、13B 室外側熱交換器、14 熱源機側送風機、15 アキュムレータ、16 流路形成部、16a~16d 逆止弁、20 中継機、21 気液分離装置、21a 気相配管、21b 液相配管、22 第1冷媒間熱交換器、23 第1中継側流量制御装置、24 第2冷媒間熱交換器、25 第2中継側流量制御装置、26 第1分配部、26a、26c 暖房用開閉弁、26b、26d 冷房用開閉弁、27 第2分配部、27a、27c 暖房用逆止弁、27b、27d 冷房用逆止弁、28 第1中継側バイパス配管、29 第2中継側バイパス配管、30A、30B 室内機、31 室内側絞り装置、32 室内側熱交換器、33 室内送風機、41 第1熱源側バイパス配管、42 第1減圧装置、43 バイパス開閉部、43A、43B バイパス開閉弁、44 第2熱源側バイパス配管、45 第2減圧装置、46 第1流通規制部、46A、46B 第1開閉弁、47 第2流通規制部、47A、47B 第2開閉弁、51 吐出圧力検出部、52 外気温度センサ、53A、53B 冷媒温度検知部、54 圧力検出部、55 第1中継側圧力検出器、56 第2中継側圧力検出器、60 制御部、61 記憶部、A 補正値、B 補正値、Pd 圧力、Pdm 目標冷媒圧力、Pdm0 基準値。

Claims (7)

  1.  熱源機と、室内側流量制御装置及び室内側熱交換器とを有する室内機とを冷媒配管を介して接続した空気調和装置であって、
     前記熱源機は、
     冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
     前記圧縮機に互いに並列に接続された複数の室外側熱交換器を有する室外側熱交換ユニットと、
     一方が前記圧縮機の吐出側に接続され、他方が複数の前記室外側熱交換器のそれぞれに接続された第1熱源側バイパス配管と、
     前記第1熱源側バイパス配管に設けられ、前記圧縮機から吐出された冷媒を減圧する第1減圧装置と、
     前記第1熱源側バイパス配管に設けられ、前記各室外側熱交換器への前記圧縮機から吐出された冷媒の通過又は遮断を行うバイパス開閉部と、
     複数の前記室外側熱交換器同士を接続するものであり、前記室外側熱交換器から流出した冷媒を、他の前記室外側熱交換器に流入させる第2熱源側バイパス配管と、
     前記第2熱源側バイパス配管に設けられ、前記第2熱源側バイパス配管を通る冷媒を減圧する第2減圧装置と
     を備えた空気調和装置。
  2.  前記室外側熱交換ユニットは、除霜運転時において、複数の前記室外側熱交換器のうち、除霜対象の前記室外側熱交換器の除霜が行われ、他の前記室外側熱交換器を蒸発器として機能するものであり、
     前記バイパス開閉部は、除霜運転時において、除霜対象の前記室外側熱交換器に前記圧縮機から吐出された冷媒を通過させ、蒸発器として機能する前記室外側熱交換器への前記圧縮機から吐出された冷媒の流入を遮断させるものであり、
     前記第2熱源側バイパス配管は、除霜対象の前記室外側熱交換器から流出した冷媒を蒸発器として機能する前記室外側熱交換器へ流入させるものである請求項1に記載の空気調和装置。
  3.  前記熱源機は、
     前記室内機と複数の前記室外側熱交換器との間に設けられ、除霜運転時に前記室内機から流出した冷媒が蒸発器として機能する前記室外側熱交換器に流入するのを規制する第1流通規制部と、
     前記圧縮機と複数の前記室外側熱交換器との間に設けられ、除霜運転時に蒸発器として機能する前記室外側熱交換器から流出した冷媒が、除霜対象の前記室外側熱交換器へ流入するのを規制する第2流通規制部と
     をさらに備えた請求項2に記載の空気調和装置。
  4.  除霜対象の前記室外側熱交換器の冷媒圧力が目標冷媒圧力になるように、前記第2減圧装置の開度を制御する制御部をさらに備えた請求項2又は3に記載の空気調和装置。
  5.  前記室内機は、複数設置されており、
     前記熱源機と複数の前記室内機との間に設けられ、前記各室内機が独立して冷房運転もしくは暖房運転を行うように、前記熱源機から供給される冷媒を複数の前記室内機に分配する中継機をさらに備え、
     前記制御部は、複数の前記室内機の運転状態に応じて前記目標冷媒圧力を変更する機能を有する請求項4に記載の空気調和装置。
  6.  前記制御部は、運転しているすべての前記室内機が暖房運転を行う全暖房運転時において、複数の前記室内機のうちの運転している前記室内機の運転比率に応じて前記目標冷媒圧力を変更する請求項5に記載の空気調和装置。
  7.  前記制御部は、冷房運転を行う前記室内機と暖房運転を行う前記室内機とが混在しており、暖房負荷が高い暖房主体運転時において、運転している複数の前記室内機のうち暖房運転している前記室内機の構成比率に応じて前記目標冷媒圧力を変更する請求項5に記載の空気調和装置。
PCT/JP2015/065438 2015-05-28 2015-05-28 空気調和装置 WO2016189739A1 (ja)

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