WO2021117231A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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WO2021117231A1
WO2021117231A1 PCT/JP2019/048979 JP2019048979W WO2021117231A1 WO 2021117231 A1 WO2021117231 A1 WO 2021117231A1 JP 2019048979 W JP2019048979 W JP 2019048979W WO 2021117231 A1 WO2021117231 A1 WO 2021117231A1
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WO
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heat exchanger
temperature
outdoor heat
cooling operation
refrigerant
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PCT/JP2019/048979
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English (en)
French (fr)
Inventor
和久 岩▲崎▼
博幸 岡野
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三菱電機株式会社
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    • F25B41/24Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
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    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2507Flow-diverting valves

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner including a plurality of outdoor heat exchangers.
  • the air conditioner may be required to perform cooling operation under low outside air temperature conditions.
  • the low outside air temperature condition is, for example, a condition in which the outside air temperature is 0 ° C. or lower.
  • an air conditioner in which a plurality of outdoor heat exchangers are connected in parallel to a compressor has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • An air conditioner in which a plurality of outdoor heat exchangers are connected in parallel to a compressor may operate with some outdoor heat exchangers suspended depending on the operating conditions.
  • the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is sent to the idle outdoor heat exchanger. A part of may flow in.
  • the refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger during hibernation is deprived of heat from the outside air and liquefied, and is stored in the outdoor heat exchanger during hibernation. That is, the refrigerant is in a so-called laid-down state in the outdoor heat exchanger that is inactive.
  • the amount of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit decreases. For this reason, if the amount of refrigerant lying in the outdoor heat exchanger during hibernation increases, a sufficient amount of refrigerant cannot be circulated in the refrigerant circuit, and the air conditioner cannot exhibit the desired cooling capacity. It ends up.
  • the laid-down refrigerant can be evaporated by the high-temperature gaseous refrigerant discharged from the compressor, and the laid-down refrigerant can be returned to the flow path in which the refrigerant circulates.
  • bypass pipe As described above is newly provided in the air conditioner, the outdoor unit must be enlarged in order to secure the installation space for the bypass pipe. For this reason, when a conventional air conditioner in which a plurality of outdoor heat exchangers are connected in parallel to a compressor is used as an air conditioner that performs cooling operation in a low outside air temperature condition, the manufacturing cost of the air conditioner is high. There was a problem that it would increase.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an air conditioner in which a plurality of outdoor heat exchangers are connected in parallel to a compressor, and performs cooling operation under a low outside temperature condition. It is an object of the present invention to provide an air conditioner that does not require a new bypass pipe even when used as an air conditioner.
  • the air conditioner according to the present invention includes a first outdoor heat exchanger and a second outdoor heat exchanger connected in parallel between a compressor, an indoor heat exchanger, and the compressor and the indoor heat exchanger. And the open state in which the flow path between the second outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger is opened, which is provided between the second outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger.
  • a valve that switches the flow path between the second outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger to a closed state, and a temperature at which the temperature of the refrigerant flowing into the second outdoor heat exchanger and liquefied is detected.
  • a sensor and a condensation temperature detector for detecting the condensation temperature of the refrigerant are provided, the first outdoor heat exchanger functions as a condenser, the indoor heat exchanger functions as an evaporator, and the valve closes.
  • the valve closes.
  • the valve is in the open state. It is configured to switch to cooling operation.
  • the refrigerant when the refrigerant falls into the second outdoor heat exchanger that is inactive in the first cooling operation, the refrigerant is circulated by switching the valve from the closed state to the open state.
  • the refrigerant that has fallen in the second outdoor heat exchanger 20 can be returned to the road. Therefore, in the air conditioner according to the present invention, it is not necessary to newly provide a bypass pipe for returning the refrigerant lying in the outdoor heat exchanger, which is inactive, to the flow path in which the refrigerant circulates.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner according to the first embodiment.
  • the air conditioner 100 is an air conditioner capable of at least cooling operation.
  • the air conditioner 100 includes a first outdoor heat exchanger 10 and a second outdoor heat exchanger connected in parallel between the compressor 1, the indoor heat exchanger 3, and the compressor 1 and the indoor heat exchanger 3.
  • the 20th, the valve 22, the temperature sensor 51, and the condensation temperature detecting device 30 are provided.
  • Compressor 1 compresses the refrigerant.
  • the compressor 1 includes a suction port 1b for sucking in the compressed refrigerant and a discharge port 1a for discharging the compressed refrigerant.
  • the compressor 1 can be composed of, for example, a rotary compressor, a scroll compressor, a screw compressor, a reciprocating compressor, and the like.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment includes a check valve 2 for preventing the refrigerant from flowing back into the compressor 1 from the discharge port 1a. Further, the air conditioner 100 according to the first embodiment includes an accumulator 7 for storing excess refrigerant on the suction side of the refrigerant of the compressor 1.
  • the compressor 1 is configured to suck the refrigerant once flowing into the accumulator 7 from the suction port 1b. Further, among the parts constituting the air conditioner 100, the parts communicating with the suction port 1b of the compressor 1 communicate with the suction port 1b of the compressor 1 via the accumulator 7.
  • the indoor heat exchanger 3 functions as an evaporator during the cooling operation.
  • the indoor heat exchanger 3 includes, for example, a fin-and-tube heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a shell-and-tube heat exchanger, a heat pipe heat exchanger, a double-tube heat exchanger, and a plate heat exchanger. It can be composed of vessels and the like. Further, when the indoor heat exchanger 3 functions as an evaporator, the flow rate of the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 3 is adjusted in the piping portion located on the upstream side of the indoor heat exchanger 3 in the flow direction of the refrigerant. A flow rate adjusting valve 4 is provided.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment has a configuration capable of heating operation.
  • the indoor heat exchanger 3 functions as a condenser during the heating operation.
  • the air conditioner 100 may include a plurality of indoor heat exchangers 3. In this case, for example, a set of the indoor heat exchanger 3 and the flow rate adjusting valve 4 will be provided in parallel.
  • the first outdoor heat exchanger 10 communicates with the discharge port 1a of the compressor 1 and functions as a condenser during the cooling operation.
  • the first outdoor heat exchanger 10 includes, for example, a fin-and-tube heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a shell-and-tube heat exchanger, a heat pipe heat exchanger, a double-tube heat exchanger, and a plate. It can be composed of a heat exchanger or the like.
  • the air conditioner 100 includes a flow path switching device 11 between the discharge port 1a of the compressor 1 and the first outdoor heat exchanger 10.
  • the flow path switching device 11 switches the communication destination of the discharge port 1a of the compressor 1 to the indoor heat exchanger 3 or the first outdoor heat exchanger 10.
  • the flow path switching device 11 communicates the discharge port 1a of the compressor 1 with the first outdoor heat exchanger 10 during the cooling operation, and communicates the suction port 1b of the compressor 1 with the indoor heat exchanger 3. Let me.
  • the flow path switching device 11 communicates the discharge port 1a of the compressor 1 with the indoor heat exchanger 3 during the heating operation, and communicates the suction port 1b of the compressor 1 with the first outdoor heat exchanger 10. ..
  • the flow path switching device 11 is configured by a four-way valve in the first embodiment, the flow path switching device 11 may be configured by using a two-way valve or the like. Further, when the air conditioner 100 is configured to perform only the cooling operation, the flow path switching device 11 is not required.
  • a valve 12 is provided between the first outdoor heat exchanger 10 and the indoor heat exchanger 3.
  • the valve 12 is an on-off valve.
  • the valve 12 has an open state in which the flow path between the first outdoor heat exchanger 10 and the indoor heat exchanger 3 is open, and a flow path between the first outdoor heat exchanger 10 and the indoor heat exchanger 3. Switches to the closed state.
  • the first outdoor heat exchanger 10 is put into a dormant state.
  • the second outdoor heat exchanger 20 communicates with the discharge port 1a of the compressor 1 and functions as a condenser during the cooling operation.
  • the second outdoor heat exchanger 20 includes, for example, a fin-and-tube heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a shell-and-tube heat exchanger, a heat pipe heat exchanger, a double-tube heat exchanger, and a plate. It can be composed of a heat exchanger or the like.
  • the air conditioner 100 has a configuration capable of heating operation. Therefore, the air conditioner 100 includes a flow path switching device 21 between the discharge port 1a of the compressor 1 and the second outdoor heat exchanger 20.
  • the flow path switching device 21 has a first flow path state in which the discharge port 1a of the compressor 1 and the second outdoor heat exchanger 20 communicate with each other, and the discharge port 1a of the compressor 1 and the second outdoor heat exchanger 20. It switches to the second flow path state where there is no communication.
  • the state of the flow path shown by the broken line is the first flow path state.
  • the state in which the flow path is shown by the solid line is the second flow path state.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment has a configuration capable of heating operation.
  • the flow path switching device 21 has a compressor 1 in the second flow path state so that the second outdoor heat exchanger 20 functions as an evaporator in the second flow path state.
  • the suction port 1b and the second outdoor heat exchanger 20 are in a state of communicating with each other.
  • the flow path switching device 21 when the flow path switching device 21 is in the first flow path state, the flow path switching device 21 communicates the discharge port 1a of the compressor 1 with the second outdoor heat exchanger 20 so that the compressor 1 The suction port 1b and the indoor heat exchanger 3 are communicated with each other. As a result, the flow path switching device 21 is in the first flow path state during the cooling operation, so that the second outdoor heat exchanger 20 functions as a condenser.
  • the flow path switching device 21 When the flow path switching device 21 is in the second flow path state, the flow path switching device 21 communicates the discharge port 1a of the compressor 1 with the indoor heat exchanger 3 and causes the suction port of the compressor 1 to communicate with each other. The 1b and the second outdoor heat exchanger 20 are communicated with each other.
  • the flow path switching device 21 is in the second flow path state during the heating operation, so that the second outdoor heat exchanger 20 functions as an evaporator.
  • the flow path switching device 21 is configured by a four-way valve in the first embodiment, the flow path switching device 21 may be configured by using a two-way valve or the like. Further, when the air conditioner 100 is configured to perform only the cooling operation, the flow path switching device 21 is not required.
  • the valve 22 is an on-off valve.
  • the valve 22 has an open state in which the flow path between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3 is open, and a flow path between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3. Switches to the closed state.
  • the second outdoor heat exchanger 20 is put into a dormant state.
  • the flow path switching device 21 is in the second flow path state.
  • the first outdoor heat exchanger 10 is located in the piping portion between the first outdoor heat exchanger 10 and the indoor heat exchanger 3 and between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3.
  • a flow rate adjusting valve 5 for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the second outdoor heat exchanger 20 is provided.
  • the refrigerant flowing through the first outdoor heat exchanger 10 and the second outdoor heat exchanger 20 by adjusting the flow rate of the refrigerant with the flow rate adjusting valve 4 or the flow rate adjusting valve 5.
  • the flow rate of the refrigerant can be adjusted, and the flow rate of the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 3 can also be adjusted. Therefore, when there is one indoor heat exchanger 3, only one of the flow rate adjusting valve 4 and the flow rate adjusting valve 5 may be provided.
  • the air conditioner 100 includes an outdoor fan 6 that supplies outside air to the first outdoor heat exchanger 10 and the second outdoor heat exchanger 20.
  • the outdoor fan 6 is composed of one fan that supplies outside air to both the first outdoor heat exchanger 10 and the second outdoor heat exchanger 20.
  • the outdoor fan 6 may be composed of a fan that supplies outside air to the first outdoor heat exchanger 10 and a fan that supplies outside air to the second outdoor heat exchanger 20. That is, the outdoor fan 6 may be composed of a plurality of fans.
  • the air volume of the outdoor fan 6 shall indicate the total of the air volumes of the plurality of fans.
  • the air conditioner 100 includes a subcool heat exchanger 41, a bypass pipe 42, and a flow rate adjusting valve 43.
  • the subcool heat exchanger 41 is provided in a piping portion between the first outdoor heat exchanger 10 and the flow rate adjusting valve 5 and between the second outdoor heat exchanger 20 and the flow rate adjusting valve 5.
  • One end of the bypass pipe 42 is connected to a pipe portion between the subcool heat exchanger 41 and the flow rate adjusting valve 5.
  • the other end of the bypass pipe 42 is connected to the inflow side pipe of the accumulator 7.
  • an intermediate portion of the bypass pipe 42 is arranged inside the subcool heat exchanger 41.
  • the flow rate adjusting valve 43 is provided in the bypass pipe 42 at a position on the upstream side of the subcool heat exchanger 41 in the flow direction of the refrigerant in the bypass pipe 42.
  • the liquid refrigerant flowing out of the heat exchanger functioning as the condenser among the first outdoor heat exchanger 10 and the second outdoor heat exchanger 20 passes through the subcool heat exchanger 41.
  • the liquid refrigerant flowing out of the heat exchanger functioning as the condenser among the first outdoor heat exchanger 10 and the second outdoor heat exchanger 20 during the cooling operation is cooled by the refrigerant flowing into the bypass pipe 42. Will be done. Therefore, during the cooling operation, the degree of supercooling of the refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 3 can be increased, and the cooling performance of the air conditioner 100 can be improved.
  • the temperature sensor 51 is a temperature sensor that detects the temperature of the liquefied refrigerant that has flowed into the second outdoor heat exchanger 20. Specifically, when the air conditioner 100 performs the first cooling operation described later in a low outside air temperature condition, the air conditioner 100 circulates in the refrigerant circuit to the second outdoor heat exchanger 20 which is in a dormant state. Some of the refrigerant may flow in.
  • the low outside air temperature condition is, for example, a condition in which the outside air temperature is 0 ° C. or lower.
  • the refrigerant that has flowed into the second outdoor heat exchanger 20 that is in a dormant state is deprived of heat from the outside air and liquefied, and is stored in the dormant second outdoor heat exchanger 20. That is, the refrigerant is in a so-called laid-down state in the second outdoor heat exchanger 20 which is in a dormant state.
  • the temperature sensor 51 detects the temperature of the laid-down refrigerant.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment has a configuration in which the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 flows toward the valve 22. Therefore, in the first embodiment, the temperature sensor 51 is provided in the piping portion between the second outdoor heat exchanger 20 and the valve 22. However, this installation position of the temperature sensor 51 is only an example. If the temperature of the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 can be detected, the installation position of the temperature sensor 51 is arbitrary. For example, the temperature sensor 51 may be provided below the second outdoor heat exchanger 20. Further, the air conditioner 100 according to the first embodiment is also provided with a temperature sensor 52 for detecting the outside air temperature.
  • the condensation temperature detection device 30 detects the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit of the air conditioner 100.
  • the condensation temperature detection device 30 circulates in the refrigerant circuit of the air conditioner 100 from the pressure sensor 31 that detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 1 and the detection pressure of the pressure sensor 31. It is provided with a calculation unit 61 for calculating the condensation temperature of the refrigerant.
  • the calculation unit 61 is configured as a functional unit of the control device 60 described later.
  • This configuration of the condensation temperature detection device 30 is merely an example. Conventionally, various configurations have been proposed as configurations for obtaining the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit. These conventionally proposed configurations may be adopted as the condensation temperature detecting device 30.
  • the air conditioner is provided with sensors such as a temperature sensor and a pressure sensor at various positions in order to control the operating state.
  • sensors such as a temperature sensor and a pressure sensor at various positions in order to control the operating state.
  • a sensor other than the above-mentioned sensor may be provided in order to control the operating state.
  • the air conditioner 100 includes a control device 60.
  • the control device 60 is based on detection signals from various sensors provided in the air conditioner 100, the rotation speed of the compressor 1, the opening degree of the flow rate adjusting valve 4, the opening degree of the flow rate adjusting valve 5, and the outdoor fan 6. It controls the rotation speed, the flow path of the flow path switching device 11, the opening / closing of the valve 12, the flow path of the flow path switching device 21, the opening / closing of the valve 22, the opening / closing of the flow rate adjusting valve 43, and the like.
  • the control device 60 is composed of dedicated hardware or a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in a memory.
  • the CPU is also referred to as a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, or a processor.
  • control device 60 When the control device 60 is dedicated hardware, the control device 60 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. Applicable. Each of the functional units realized by the control device 60 may be realized by individual hardware, or each functional unit may be realized by one hardware.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • each function executed by the control device 60 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are written as programs and stored in memory.
  • the CPU realizes each function of the control device 60 by reading and executing a program stored in the memory.
  • the memory is a non-volatile or volatile semiconductor memory such as, for example, RAM, ROM, flash memory, EPROM, or EEPROM.
  • control device 60 may be realized by dedicated hardware, and some may be realized by software or firmware.
  • the control device 60 includes a calculation unit 61, a control unit 62, a fan air volume determination unit 63, and a storage unit 65 as functional units.
  • the calculation unit 61 is a functional unit that calculates various numerical values used for controlling the control unit 62. For example, as described above, the calculation unit 61 calculates the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit of the air conditioner 100 from the detection pressure of the pressure sensor 31. Further, for example, the calculation unit 61 calculates a comparison temperature which is a value obtained by subtracting the detection temperature of the temperature sensor 51 from the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit.
  • the control unit 62 includes the rotation speed of the compressor 1, the opening degree of the flow rate adjusting valve 4, the opening degree of the flow rate adjusting valve 5, the rotation speed of the outdoor fan 6, the flow path of the flow path switching device 11, the opening / closing of the valve 12, and the flow. It is a functional unit that controls the flow path of the path switching device 21, the opening and closing of the valve 22, the opening and closing of the flow rate adjusting valve 43, and the like.
  • the fan air volume determining unit 63 is a functional unit that determines the air volume of the outdoor fan 6.
  • the storage unit 65 is a functional unit that stores various data necessary for controlling the air conditioner 100.
  • the outdoor unit 101 includes a compressor 1, a check valve 2, a flow rate adjusting valve 5, an outdoor fan 6, an accumulator 7, a first outdoor heat exchanger 10, a flow path switching device 11, and a valve 12.
  • the indoor unit 102 houses the indoor heat exchanger 3 and the flow rate adjusting valve 4.
  • the air conditioner 100 includes an on-off valve 8 and an on-off valve 9.
  • the portion of the refrigerant circuit arranged in the outdoor unit 101 and the portion of the refrigerant circuit arranged in the indoor unit 102 can be connected and separated by the on-off valve 8 and the on-off valve 9.
  • the outdoor unit 101 is installed at the installation location in a state where the refrigerant is sealed in the portion of the refrigerant circuit arranged in the outdoor unit 101 and the on-off valve 8 and the on-off valve 9 are closed.
  • the indoor unit 102 is installed at the installation location.
  • the portion of the refrigerant circuit arranged in the outdoor unit 101 and the portion of the refrigerant circuit arranged in the indoor unit 102 are connected by an on-off valve 8 and an on-off valve 9, and the on-off valve 8 and the on-off valve 9 are connected. open.
  • the refrigerant can be circulated in the refrigerant circuit of the air conditioner 100.
  • the air conditioner 100 performs the first cooling operation in order to keep the condensation temperature of the refrigerant above the specified temperature.
  • the air conditioner 100 performs the first cooling operation when the outside air temperature detected by the temperature sensor 52 becomes 0 ° C. or lower.
  • the first outdoor heat exchanger 10 functions as a condenser
  • the indoor heat exchanger 3 functions as an evaporator.
  • the valve 22 is closed. That is, the second outdoor heat exchanger 20 goes into hibernation.
  • the refrigerant circulates in the refrigerant circuit of the air conditioner 100 as follows.
  • the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor 1 and discharged from the discharge port 1a of the compressor 1 flows into the first outdoor heat exchanger 10 through the flow path switching device 11.
  • the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant that has flowed into the first outdoor heat exchanger 10 is cooled to the outside air supplied by the outdoor fan 6 to become a high-pressure liquid refrigerant, and flows out of the first outdoor heat exchanger 10.
  • the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the first outdoor heat exchanger 10 flows into the subcool heat exchanger 41 through the valve 12.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the subcool heat exchanger 41 is cooled by the refrigerant that flows through the bypass pipe 42, increases the degree of supercooling, and flows out of the subcool heat exchanger 41.
  • the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the subcool heat exchanger 41 is decompressed at at least one of the flow rate adjusting valve 5 and the flow rate adjusting valve 4 to become a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and flows into the indoor heat exchanger 3. ..
  • the low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 3 cools the indoor air and evaporates to become a low-pressure gaseous refrigerant that flows out of the indoor heat exchanger 3.
  • the low-pressure gaseous refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 3 passes through the flow path switching device 11 and the accumulator 7, is sucked into the compressor 1 from the suction port 1b of the compressor 1, and is compressed again by the compressor 1.
  • the air conditioner 100 When the air conditioner 100 is performing the above-mentioned first cooling operation under the condition of low outside air temperature, a part of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit flows into the second outdoor heat exchanger 20 in the hibernation state. In some cases.
  • the low-pressure gaseous refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 3 may flow into the second outdoor heat exchanger 20 in a dormant state through the flow path switching device 21. If the flow path switching device 21 is configured to be in the first flow path state when the second outdoor heat exchanger 20 is put into hibernation state during the cooling operation, the gas is discharged from the discharge port 1a of the compressor 1.
  • High-temperature and high-pressure gaseous refrigerant may flow into the second outdoor heat exchanger 20 in a dormant state. Further, when the air conditioner 100 is configured to perform only the cooling operation and the flow path switching device 21 is not provided, the high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port 1a of the compressor 1 is in a dormant state. It may flow into the second outdoor heat exchanger 20 of the above. Here, it is conceivable to provide an on-off valve for opening and closing the flow path between the discharge port 1a of the compressor 1 and the second outdoor heat exchanger 20 at the position of the flow path switching device 21.
  • the second outdoor heat exchanger 20 when the second outdoor heat exchanger 20 is put into a dormant state during the cooling operation, it is conceivable that the flow path between the discharge port 1a of the compressor 1 and the second outdoor heat exchanger 20 is closed by an on-off valve. ..
  • the second outdoor heat exchanger 20 in which the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port 1a of the compressor 1 is in a dormant state through a slight gap of the on-off valve. May flow into.
  • the refrigerant that has flowed into the second outdoor heat exchanger 20 that is in a dormant state is deprived of heat from the outside air and liquefies, and falls asleep in the dormant second outdoor heat exchanger 20.
  • the amount of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit decreases. Therefore, if the amount of the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 in the hibernation state becomes large, a sufficient amount of the refrigerant cannot be circulated in the refrigerant circuit, and the air conditioner 100 obtains a desired cooling capacity. You will not be able to demonstrate it. Therefore, the air conditioner 100 according to the first embodiment operates as follows during the cooling operation in order to prevent the amount of the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 in the hibernation state from becoming excessive. I do.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation during the cooling operation in the air conditioner according to the first embodiment.
  • the control device 60 starts the operation shown in FIG. 2 in step S1. Further, the control device 60 continues the operation shown in FIG. 2 until the cooling operation of the air conditioner 100 is stopped.
  • the control device 60 determines whether or not the second outdoor heat exchanger 20 is inactive. That is, in step S2, the control device 60 determines whether or not the air conditioner 100 is in the first cooling operation.
  • step S2 If it is determined in step S2 that the second outdoor heat exchanger 20 is not inactive, the control device 60 repeats the operation of step S2 until the second outdoor heat exchanger 20 is inactive.
  • step S2 the second outdoor heat exchanger 20 is inactive
  • the calculation unit 61 of the control device 60 calculates the comparison temperature in step S3.
  • the comparative temperature is a value obtained by subtracting the detection temperature of the temperature sensor 51 from the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit. Further, the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is detected by the condensation temperature detecting device 30.
  • step S4 the control unit 62 of the control device 60 determines whether or not the comparison temperature is equal to or higher than the specified temperature.
  • the specified temperature is stored in advance in the storage unit 65 of the control device 60.
  • Judgment as to whether or not the comparative temperature is equal to or higher than the specified temperature is performed in order to estimate the amount of refrigerant that has fallen into the second outdoor heat exchanger 20 that is inactive. Specifically, when the air conditioner 100 performs the cooling operation under the condition of low outside air temperature, the temperature of the refrigerant flowing into the second outdoor heat exchanger 20 during suspension becomes higher than the outside air temperature. Then, the refrigerant that has flowed into the second outdoor heat exchanger 20 that is inactive is cooled by the outside air, and the temperature drops with the passage of time. That is, the temperature of the refrigerant detected by the temperature sensor 51 decreases with the passage of time. Therefore, the comparative temperature, which is the value obtained by subtracting the detection temperature of the temperature sensor 51 from the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit, increases with the passage of time.
  • the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is stable during the first cooling operation.
  • the evaporation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is stable during the first cooling operation. That is, while a sufficient amount of refrigerant is circulated in the refrigerant circuit, the pressure on the high pressure side and the pressure on the low pressure side of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit are stable during the first cooling operation.
  • the temperature of the refrigerant flowing into the second outdoor heat exchanger 20 during the first cooling operation is stable.
  • the amount of refrigerant flowing into the second outdoor heat exchanger 20 during hibernation per unit time is also stable. Therefore, the amount of the refrigerant that has fallen into the second outdoor heat exchanger 20 that is inactive can be estimated from the comparative temperature.
  • the control device 60 repeats steps S3 and S4 until the comparative temperature becomes equal to or higher than the specified temperature in step S4.
  • the comparative temperature is equal to or higher than the specified temperature, it can be determined that a certain amount or more of the refrigerant in the second outdoor heat exchanger 20 that is inactive has fallen asleep.
  • the refrigerant circulates in the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 by the operations of steps S5 to S7. Return to the current flow path. That is, the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 is recovered.
  • step S5 the control unit 62 opens the valve 22.
  • the air conditioner 100 switches to the second cooling operation in which the valve 22 is opened when the comparative temperature becomes equal to or higher than the specified temperature during the first cooling operation.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment includes a flow path switching device 21. Therefore, in the first embodiment, in step S5, the control unit 62 puts the flow path switching device 21 in the first flow path state. As a result, the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port 1a of the compressor 1 flows into the second outdoor heat exchanger 20.
  • the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 is heated by the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant flowing into the second outdoor heat exchanger 20 and evaporates, and flows out from the second outdoor heat exchanger 20. ..
  • the refrigerant that has laid down in the second outdoor heat exchanger 20 can be returned to the flow path through which the refrigerant circulates.
  • step S5 the calculation unit 61 calculates the comparison temperature.
  • step S7 the control unit 62 determines whether or not the comparison temperature is lower than the specified temperature.
  • the control device 60 repeats steps S6 and S7 until the comparison temperature becomes lower than the specified temperature.
  • the control unit 62 closes the valve 22 in step S8. That is, the control unit 62 returns the air conditioner 100 to the first cooling operation.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment includes a flow path switching device 21. Therefore, in the first embodiment, in step S8, the control unit 62 puts the flow path switching device 21 in the second flow path state. After that, the control device 60 returns to step S2.
  • the air conditioner 100 When the air conditioner 100 performs the cooling operation under the condition of low outside air temperature, the air conditioner 100 operates in this way, so that the refrigerant does not need to be newly provided with the bypass piping required by the conventional air conditioner.
  • the refrigerant that has laid down in the second outdoor heat exchanger 20 can be returned to the flow path through which the air is circulated. Therefore, even when the air conditioner 100 is used as an air conditioner that performs cooling operation under a low outside air temperature condition, an increase in manufacturing cost can be suppressed as compared with the conventional case.
  • the air conditioner 100 When the air conditioner 100 performs the cooling operation under the condition of low outside air temperature, the air conditioner 100 may operate as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating another operation during the cooling operation in the air conditioner according to the first embodiment.
  • the air conditioner 100 performs the operations of steps S11 and S12 instead of the operation of step S5 shown in FIG.
  • the fan air volume determining unit 63 determines the air volume of the outdoor fan 6 in step S11.
  • the fan air volume determination unit 63 determines the air volume of the outdoor fan 6 to be smaller than the current air volume of the outdoor fan 6.
  • step S12 the control unit 62 opens the valve 22 and switches from the first cooling operation to the second cooling operation in the same manner as in step S5 of FIG. Further, in step S12, the control unit 62 puts the flow path switching device 21 in the first flow path state as in step S5 of FIG.
  • the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port 1a of the compressor 1 flows into the second outdoor heat exchanger 20.
  • the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 is heated by the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant flowing into the second outdoor heat exchanger 20 and evaporates, and flows out from the second outdoor heat exchanger 20. ..
  • the refrigerant that has laid down in the second outdoor heat exchanger 20 can be returned to the flow path through which the refrigerant circulates.
  • step S12 the control unit 62 reduces the air volume of the outdoor fan 6. That is, the air volume of the outdoor fan 6 during the second cooling operation is smaller than the air volume of the outdoor fan 6 during the first cooling operation.
  • the heat exchange capacity of the condenser of the air conditioner 100 becomes the heat exchange capacity of the first outdoor heat exchanger 10.
  • both the first outdoor heat exchanger 10 and the second outdoor heat exchanger 20 function as condensers. Therefore, during the second cooling operation, the heat exchange capacity of the condenser of the air conditioner 100 is the sum of the heat exchange capacity of the first outdoor heat exchanger 10 and the heat exchange capacity of the second outdoor heat exchanger 20. ..
  • the first cooling operation to the second are performed in order to recover the refrigerant that has fallen into the second outdoor heat exchanger 20.
  • the cooling operation is switched to, the heat exchange capacity of the condenser of the air conditioner 100 is greatly increased. Therefore, when the first cooling operation is switched to the second cooling operation in order to recover the refrigerant that has fallen into the second outdoor heat exchanger 20, the pressure on the high pressure side and the low pressure side of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit The fluctuation of the pressure becomes large.
  • the first cooling operation is switched to the second cooling operation in order to recover the refrigerant that has fallen into the second outdoor heat exchanger 20, the temperature of the air blown from the indoor unit 102 to the air-conditioned space changes. growing.
  • the air volume of the outdoor fan 6 when the first cooling operation is switched to the second cooling operation is determined as follows in step S11.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of determining the air volume of the outdoor fan in the air conditioner according to the first embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 4 shows the heat exchange capacity of the condenser.
  • the horizontal axis of FIG. 4 shows that the heat exchange capacity of the condenser increases toward the right side.
  • the vertical axis of FIG. 4 shows the air volume of the outdoor fan 6.
  • the vertical axis of FIG. 4 shows that the air volume of the outdoor fan 6 increases toward the upper side.
  • the solid line A shown in FIG. 4 shows the relationship between the heat exchange capacity of the condenser and the air volume of the outdoor fan 6 when the air conditioner 100 is performing the first cooling operation. That is, the solid line A shown in FIG.
  • the solid line B shown in FIG. 4 shows the relationship between the heat exchange capacity of the condenser and the air volume of the outdoor fan 6 when the air conditioner 100 is performing the second cooling operation. That is, the solid line B shown in FIG. 4 shows the relationship between the total of the heat exchange capacity of the first outdoor heat exchanger 10 and the heat exchange capacity of the second outdoor heat exchanger 20 and the air volume of the outdoor fan 6. There is.
  • the fan air volume determining unit 63 determines the air volume of the outdoor fan 6 during the second cooling operation to E in step S11.
  • the fan air volume determining unit 63 determines the air volume of the outdoor fan 6 based on the relationship between the heat exchange capacity of the condenser shown in FIG. 4 and the air volume of the outdoor fan 6. decide.
  • the first cooling operation is switched to the second cooling operation.
  • the fluctuation of the temperature of the air blown from the indoor unit 102 to the air-conditioned space can be further suppressed as compared with the case where the air volume of the outdoor fan 6 is simply reduced.
  • the relationship between the heat exchange capacity of the condenser shown in FIG. 4 and the air volume of the outdoor fan 6 is stored in the storage unit 65 as, for example, a map or a function.
  • the air conditioner 100 performs the operations of steps S13 and S14 instead of the operation of step S8 shown in FIG.
  • the fan air volume determining unit 63 in step S13 determines the air volume of the outdoor fan 6 when the second cooling operation is switched to the first cooling operation.
  • the fan air volume determination unit 63 determines the air volume of the outdoor fan 6 to be larger than the current air volume of the outdoor fan 6.
  • the fan air volume determining unit 63 determines the relationship between the heat exchange capacity of the condenser and the air volume of the outdoor fan 6 shown in FIG. 4 during the first cooling operation and the second cooling operation. The air volume of the outdoor fan 6 is determined so that the heat exchange capacity of the condenser is equal.
  • step S14 the control unit 62 closes the valve 22 and switches from the second cooling operation to the first cooling operation, as in step S8 of FIG. Further, in step S14, the control unit 62 puts the flow path switching device 21 in the second flow path state in the same manner as in step S5 of FIG. Further, in step S14, the control unit 62 increases the air volume of the outdoor fan 6. That is, the air volume of the outdoor fan 6 during the first cooling operation is larger than the air volume of the outdoor fan 6 during the second cooling operation. As a result, it is possible to suppress fluctuations in the temperature of the air blown from the indoor unit 102 to the air-conditioned space when the second cooling operation is switched to the first cooling operation.
  • the air conditioner 100 includes the compressor 1, the indoor heat exchanger 3, the first outdoor heat exchanger 10, the second outdoor heat exchanger 20, the valve 22, and the temperature. It includes a sensor 51 and a condensation temperature detecting device 30.
  • the first outdoor heat exchanger 10 and the second outdoor heat exchanger 20 are connected in parallel between the compressor 1 and the indoor heat exchanger 3.
  • the valve 22 is provided between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3.
  • the valve 22 has an open state in which the flow path between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3 is open, and a flow path between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3. Switches to the closed state.
  • the temperature sensor 51 detects the temperature of the liquefied refrigerant that has flowed into the second outdoor heat exchanger 20.
  • the condensation temperature detecting device 30 detects the condensation temperature of the refrigerant. Then, in the air conditioner 100 according to the first embodiment, when the comparative temperature becomes equal to or higher than the specified temperature during the first cooling operation, the air conditioning device 100 is switched to the second cooling operation.
  • the first cooling operation is a cooling operation in which the first outdoor heat exchanger 10 functions as a condenser, the indoor heat exchanger 3 functions as an evaporator, and the valve 22 is in a closed state.
  • the comparative temperature is a value obtained by subtracting the detection temperature of the temperature sensor 51 from the condensation temperature detected by the condensation temperature detection device 30.
  • the second cooling operation is a cooling operation in which the valve 22 is opened from the state of the first cooling operation.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment is a refrigerant by switching the valve 22 from the closed state to the open state when the refrigerant falls into the second outdoor heat exchanger 20 which is inactive in the first cooling operation.
  • the refrigerant that has laid down in the second outdoor heat exchanger 20 can be returned to the flow path through which the air is circulated. Therefore, in the air conditioner 100 according to the first embodiment, it is necessary to newly provide a bypass pipe for returning the refrigerant that has fallen into the dormant second outdoor heat exchanger 20 to the flow path in which the refrigerant circulates. Absent. Therefore, even when the air conditioner 100 according to the first embodiment is used as an air conditioner that performs a cooling operation under a low outside air temperature condition, an increase in manufacturing cost can be suppressed as compared with the conventional case.
  • Embodiment 2 In the first embodiment, an on-off valve was used as the valve 22. Not limited to this, as shown in the second embodiment, the valve 22 has a plurality of openings in an open state in which the flow path between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3 is opened. A configurable valve may be used. In the second embodiment, items not particularly described are the same as those in the first embodiment, and the same functions and configurations as those in the first embodiment are described by using the same reference numerals as those in the first embodiment. ..
  • FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner according to the second embodiment.
  • the valve 22 according to the second embodiment is a valve that can be set to a plurality of openings in an open state in which the flow path between the second outdoor heat exchanger 20 and the indoor heat exchanger 3 is open.
  • the valve 22 is a flow rate adjusting valve whose opening degree can be continuously changed.
  • the valve 22 may be a flow rate adjusting valve whose opening degree can be changed stepwise.
  • the valve 12 is also opened so that the flow path between the first outdoor heat exchanger 10 and the indoor heat exchanger 3 is opened, similarly to the valve 22. In the state, it is a valve that can be set to a plurality of openings.
  • the flow rate of the refrigerant flowing through the first outdoor heat exchanger 10 can be adjusted by the valve 12, and the flow rate of the refrigerant flows through the second outdoor heat exchanger 20 by the valve 22.
  • the flow rate of the refrigerant can be adjusted. Therefore, the air conditioner 100 according to the second embodiment does not include the flow rate adjusting valve 5 provided in the air conditioner 100 shown in the first embodiment.
  • control device 60 of the air conditioner 100 includes an opening degree determining unit 64 as a functional unit.
  • the opening degree determining unit 64 is a functional unit that determines the opening degree of the valve 22.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation during the cooling operation in the air conditioner according to the second embodiment.
  • the air conditioner 100 according to the second embodiment performs the operations of steps S21 and S22 instead of the operations of step S5 shown in FIG.
  • the control unit 62 opens the valve 22 and switches from the first cooling operation to the second cooling operation in the same manner as in step S5 of FIG.
  • the control unit 62 puts the flow path switching device 21 in the first flow path state in the same manner as in step S5 of FIG.
  • the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port 1a of the compressor 1 flows into the second outdoor heat exchanger 20.
  • the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 is heated by the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant flowing into the second outdoor heat exchanger 20 and evaporates, and flows out from the second outdoor heat exchanger 20. ..
  • the refrigerant that has laid down in the second outdoor heat exchanger 20 can be returned to the flow path through which the refrigerant circulates.
  • step S22 the control unit 62 opens the valve 22 at the opening degree of the valve 22 determined by the opening degree determining unit 64 in step S21. Further, in step S21, the opening degree determination unit 64 increases the opening degree of the valve 22 as the comparison temperature, which is a value obtained by subtracting the detection temperature of the temperature sensor 51 from the condensation temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit, increases. Determine the opening. That is, the opening degree determining unit 64 determines the opening degree of the valve 22 to be larger as the amount of the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20 is larger. Specifically, the state in which the comparison temperature at the time of switching from the first cooling operation to the second cooling operation is the first comparison temperature is defined as the first state.
  • the state in which the comparison temperature at the time of switching from the first cooling operation to the second cooling operation is the second comparison temperature higher than the first comparison temperature is defined as the second state.
  • the opening degree of the valve 22 when the second cooling operation is performed in the second state is the opening of the valve 22 when the second cooling operation is performed in the first state. Greater than degree.
  • the first cooling operation is performed in order to keep the condensation temperature of the refrigerant above the specified temperature. That is, when comparing the first cooling operation and the second cooling operation, when the air conditioner 100 performs the cooling operation under the condition of low outside air temperature, the first cooling operation enables more stable operation. Become. Therefore, focusing on the stable operation of the air conditioner 100 under low outside air temperature conditions, the second cooling operation for recovering the refrigerant that has fallen into the second outdoor heat exchanger 20 should be completed as soon as possible, and as much as possible. It is desirable to return to the first cooling operation at an early stage.
  • the recovery of the refrigerant that has fallen into the second outdoor heat exchanger 20 can be made faster as the opening degree of the valve 22 is increased. Therefore, paying attention to the stable operation of the air conditioner 100 under the low outside air temperature condition, it is preferable that the opening degree of the valve 22 during the second cooling operation is as large as possible.
  • the opening degree of the valve 22 during the second cooling operation is increased, the difference in heat exchange capacity of the condenser of the air conditioner 100 becomes larger between the first cooling operation and the second cooling operation, and the indoor unit The fluctuation in the temperature of the air blown from the 102 to the air-conditioned space becomes large. Therefore, when focusing on suppressing fluctuations in the temperature of the air blown from the indoor unit 102 into the air-conditioned space, it is preferable that the opening degree of the valve 22 during the second cooling operation is as small as possible.
  • the opening degree of the valve 22 is adjusted according to the amount of the refrigerant lying in the second outdoor heat exchanger 20. I'm adjusting.
  • the air conditioner 100 can be returned from the second cooling operation to the first cooling operation at an early stage, and the indoor unit. It is also possible to suppress fluctuations in the temperature of the air blown from the 102 to the air-conditioned space.
  • the air volume of the outdoor fan 6 is changed between the first cooling operation and the second cooling operation as in the first embodiment, and the heat exchange amount of the condenser is changed. May be adjusted.
  • 1 Compressor 1a discharge port, 1b suction port, 2 check valve, 3 indoor heat exchanger, 4 flow control valve, 5 flow control valve, 6 outdoor fan, 7 accumulator, 8 on-off valve, 9 on-off valve, 10th 1 outdoor heat exchanger, 11 flow path switching device, 12 valve, 20 second outdoor heat exchanger, 21 flow path switching device, 22 valve, 30 condensation temperature detector, 31 pressure sensor, 41 subcool heat exchanger, 42 bypass Piping, 43 flow control valve, 51 temperature sensor, 52 temperature sensor, 60 control device, 61 calculation unit, 62 control unit, 63 fan air volume determination unit, 64 opening degree determination unit, 65 storage unit, 100 air conditioner, 101 outdoor Machine, 102 indoor unit.

Abstract

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、室内熱交換器と、前記圧縮機と前記室内熱交換器との間に並列に接続される第1室外熱交換器及び第2室外熱交換器と、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられ、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の流路が開かれた開状態と、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の流路が閉じられた閉状態とに切り替わる弁と、前記第2室外熱交換器に流入して液化した冷媒の温度を検出する温度センサと、冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出装置と、を備え、前記第1室外熱交換器が凝縮器として機能し、前記室内熱交換器が蒸発器として機能し、前記弁が前記閉状態となっている第1冷房運転のときに、前記凝縮温度から前記温度センサの検出温度を減算した値である比較温度が規定温度以上となった際、前記弁が前記開状態となる第2冷房運転に切り替わる構成となっている。

Description

空気調和装置
 本発明は、複数の室外熱交換器を備えた空気調和装置に関する。
 従来、例えばコンピュータルームに室内機が設置された場合等、空気調和装置には、低外気温の状況下で冷房運転が求められる場合がある。低外気温の状況下とは、例えば、外気温が0℃以下となっている状況下である。また、従来の空気調和装置には、圧縮機に複数の室外熱交換器が並列に接続される空気調和装置も提案されている(例えば特許文献1参照)。圧縮機に複数の室外熱交換器が並列に接続される空気調和装置は、運転状況によって、一部の室外熱交換器を休止して運転する場合がある。例えば、圧縮機に複数の室外熱交換器が並列に接続される空気調和装置が低外気温の状況下で冷房運転を行う場合、冷媒の凝縮温度を規定の温度以上に保つため、一部の室外熱交換器を休止させ、残りの室外熱交換器を凝縮器として用いる。
特開2011-052883号公報
 圧縮機に複数の室外熱交換器が並列に接続される空気調和装置が低外気温の状況下で冷房運転を行う場合、休止中の室外熱交換器に、冷媒回路中を循環している冷媒の一部が流れ込む場合がある。休止中の室外熱交換器に流れ込んだ冷媒は、外気に熱を奪われて液化し、休止中の室外熱交換器に貯留されてしまう。すなわち、休止中の室外熱交換器に、冷媒が所謂寝こんだ状態となる。休止中の室外熱交換器に冷媒が寝こむと、冷媒回路中を循環する冷媒の量が減少する。このため、休止中の室外熱交換器に寝こむ冷媒の量が多くなると、十分な量の冷媒を冷媒回路中に循環させることができなくなり、空気調和装置が所望の冷房能力を発揮できなくなってしまう。
 このため、低外気温の状況下で冷房運転を行う空気調和装置として、圧縮機に複数の室外熱交換器が並列に接続される空気調和装置を用いる場合、休止中の室外熱交換器に寝こんだ冷媒を冷媒が循環している流路に戻す機構が必要となる。例えば、冷媒が寝こんでいる箇所と冷媒が循環している流路とを接続するバイパス配管を、空気調和装置に新たに設ける必要がある。これにより、寝こんでいる冷媒を冷媒が循環している流路に戻すことができる。また例えば、圧縮機の吐出側と冷媒が寝こんでいる箇所とを接続するバイパス配管を、空気調和装置に新たに設ける必要がある。これにより、圧縮機から吐出された高温のガス状冷媒で寝こんでいる冷媒を蒸発させることができ、冷媒が循環している流路に寝こんでいる冷媒を戻すことができる。
 しかしながら、上述のようなバイパス配管を空気調和装置に新たに設けると、冷媒回路が複雑になってしまう。また、上述のようなバイパス配管を空気調和装置に新たに設けると、バイパス配管の設置スペースを確保するために、室外機を大型化しなければならない。このため、低外気温の状況下で冷房運転を行う空気調和装置として、圧縮機に複数の室外熱交換器が並列に接続される従来の空気調和装置を用いる場合、空気調和装置の製造コストが増加してしまうという課題があった。
 本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、圧縮機に複数の室外熱交換器が並列に接続される空気調和装置であって、低外気温の状況下で冷房運転を行う空気調和装置として用いられる場合であっても、バイパス配管を新たに設けることが不要な空気調和装置を提供することを目的とする。
 本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、室内熱交換器と、前記圧縮機と前記室内熱交換器との間に並列に接続される第1室外熱交換器及び第2室外熱交換器と、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられ、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の流路が開かれた開状態と、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の流路が閉じられた閉状態とに切り替わる弁と、前記第2室外熱交換器に流入して液化した冷媒の温度を検出する温度センサと、冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出装置と、を備え、前記第1室外熱交換器が凝縮器として機能し、前記室内熱交換器が蒸発器として機能し、前記弁が前記閉状態となっている第1冷房運転のときに、前記凝縮温度から前記温度センサの検出温度を減算した値である比較温度が規定温度以上となった際、前記弁が前記開状態となる第2冷房運転に切り替わる構成となっている。
 本発明に係る空気調和装置は、第1冷房運転において休止中の第2室外熱交換器に冷媒が寝こんだ場合、弁を閉状態から開状態に切り替えることにより、冷媒が循環している流路に、第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒を戻すことができる。このため、本発明に係る空気調和装置は、休止中の室外熱交換器に寝こんだ冷媒を冷媒が循環している流路に戻すバイパス配管を新たに設ける必要がない。
本実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本実施の形態1に係る空気調和装置における冷房運転中の動作を説明するフローチャートである。 本実施の形態1に係る空気調和装置における冷房運転中の別の動作を説明するフローチャートである。 本実施の形態1に係る空気調和装置における室外ファンの風量の決定方法を説明するための図である。 本実施の形態2に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本実施の形態2に係る空気調和装置における冷房運転中の動作を説明するフローチャートである。
実施の形態1.
 図1は、本実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
 空気調和装置100は、少なくとも冷房運転が可能な空気調和装置である。空気調和装置100は、圧縮機1と、室内熱交換器3と、圧縮機1と室内熱交換器3との間に並列に接続される第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20と、弁22と、温度センサ51と、凝縮温度検出装置30とを備えている。
 圧縮機1は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機1は、圧縮される冷媒を吸入する吸入口1bと、圧縮された冷媒を吐出する吐出口1aとを備えている。圧縮機1は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、及び往復圧縮機等で構成することができる。なお、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、吐出口1aから圧縮機1内へ冷媒が逆流することを防止する逆止弁2を備えている。また、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、圧縮機1の冷媒の吸入側に、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ7を備えている。このため、圧縮機1は、アキュムレータ7に一旦流入した冷媒を、吸入口1bから吸入する構成となっている。また、空気調和装置100を構成する部品のうち、圧縮機1の吸入口1bに連通する部品は、アキュムレータ7を介して圧縮機1の吸入口1bに連通することとなる。
 室内熱交換器3は、冷房運転時、蒸発器として機能するものである。室内熱交換器3は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、及びプレート熱交換器等で構成することができる。また、室内熱交換器3が蒸発器として機能する際、冷媒の流れ方向において該室内熱交換器3の上流側となる位置の配管部分には、室内熱交換器3を流れる冷媒の流量を調整する流量調整弁4が設けられている。ここで、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、暖房運転も可能な構成となっている。室内熱交換器3は、暖房運転時、凝縮器として機能する。なお、空気調和装置100は、複数の室内熱交換器3を備えていてもよい。この場合、例えば、室内熱交換器3及び流量調整弁4の組が並列に設けられることとなる。
 第1室外熱交換器10は、圧縮機1の吐出口1aと連通し、冷房運転時、凝縮器として機能するものである。第1室外熱交換器10は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、及びプレート熱交換器等で構成することができる。
 なお、上述のように、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、暖房運転も可能な構成となっている。このため、空気調和装置100は、圧縮機1の吐出口1aと第1室外熱交換器10との間に、流路切替装置11を備えている。流路切替装置11は、圧縮機1の吐出口1aの連通先を室内熱交換器3又は第1室外熱交換器10に切り替えるものである。詳しくは、流路切替装置11は、冷房運転時、圧縮機1の吐出口1aと第1室外熱交換器10とを連通させ、圧縮機1の吸入口1bと室内熱交換器3とを連通させる。また、流路切替装置11は、暖房運転時、圧縮機1の吐出口1aと室内熱交換器3とを連通させ、圧縮機1の吸入口1bと第1室外熱交換器10とを連通させる。なお、本実施の形態1では流路切替装置11を四方弁で構成しているが、二方弁等を用いて流路切替装置11を構成してもよい。また、空気調和装置100が冷房運転のみを行う構成の場合、流路切替装置11は必要ない。
 また、本実施の形態1に係る空気調和装置100では、第1室外熱交換器10を常に凝縮器又は蒸発器として機能させるだけではなく、第1室外熱交換器10を休止させて運転することも想定している。このため、第1室外熱交換器10と室内熱交換器3との間には、弁12が設けられている。本実施の形態1では、弁12は、開閉弁となっている。弁12は、第1室外熱交換器10と室内熱交換器3との間の流路が開かれた開状態と、第1室外熱交換器10と室内熱交換器3との間の流路が閉じられた閉状態とに切り替わる。弁12が閉状態となることにより、第1室外熱交換器10は休止状態となる。
 第2室外熱交換器20は、圧縮機1の吐出口1aと連通し、冷房運転時、凝縮器として機能するものである。第2室外熱交換器20は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、及びプレート熱交換器等で構成することができる。
 なお、上述のように、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、暖房運転も可能な構成となっている。このため、空気調和装置100は、圧縮機1の吐出口1aと第2室外熱交換器20との間に、流路切替装置21を備えている。流路切替装置21は、圧縮機1の吐出口1aと第2室外熱交換器20とが連通する第1流路状態と、圧縮機1の吐出口1aと第2室外熱交換器20とが連通しない第2流路状態とに切り替わる。図1では、破線で示す流路になった状態が、第1流路状態となる。また、実線で示す流路になった状態が、第2流路状態となる。上述のように、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、暖房運転も可能な構成となっている。このため、本実施の形態1に係る流路切替装置21は、第2流路状態の際に第2室外熱交換器20が蒸発器として機能するように、第2流路状態において圧縮機1の吸入口1bと第2室外熱交換器20とを連通させる状態となる。
 詳しくは、流路切替装置21が第1流路状態となっている場合、流路切替装置21は、圧縮機1の吐出口1aと第2室外熱交換器20とを連通させ、圧縮機1の吸入口1bと室内熱交換器3とを連通させる。これにより、冷房運転時に流路切替装置21が第1流路状態になることで、第2室外熱交換器20が凝縮器として機能する。また、流路切替装置21が第2流路状態となっている場合、流路切替装置21は、圧縮機1の吐出口1aと室内熱交換器3とを連通させ、圧縮機1の吸入口1bと第2室外熱交換器20とを連通させる。これにより、暖房運転時に流路切替装置21が第2流路状態になることで、第2室外熱交換器20が蒸発器として機能する。なお、本実施の形態1では流路切替装置21を四方弁で構成しているが、二方弁等を用いて流路切替装置21を構成してもよい。また、空気調和装置100が冷房運転のみを行う構成の場合、流路切替装置21は必要ない。
 本実施の形態1では、弁22は、開閉弁となっている。弁22は、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間の流路が開かれた開状態と、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間の流路が閉じられた閉状態とに切り替わる。冷房運転時に弁22が閉状態となることにより、第2室外熱交換器20は休止状態となる。なお、本実施の形態1では、冷房運転時に第2室外熱交換器20を休止状態とした際、流路切替装置21が第2流路状態になる構成となっている。
 なお、第1室外熱交換器10と室内熱交換器3との間となり、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間となる配管部分には、第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20を流れる冷媒の流量を調整する流量調整弁5が設けられている。ここで、室内熱交換器3が1つの場合、流量調整弁4又は流量調整弁5で冷媒の流量を調整することにより、第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20を流れる冷媒の流量を調整することができるし、室内熱交換器3を流れる冷媒の流量を調整することもできる。このため、室内熱交換器3が1つの場合、流量調整弁4及び流量調整弁5の一方のみが設けられていてもよい。
 また、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20に外気を供給する室外ファン6を備えている。なお、本実施の形態1では、第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20の双方に外気を供給する1つのファンで室外ファン6を構成している。これに限らず、第1室外熱交換器10に外気を供給するファンと、第2室外熱交換器20に外気を供給するファンとで、室外ファン6を構成してもよい。すなわち、室外ファン6は、複数のファンで構成されていてもよい。この場合、室外ファン6の風量とは、複数のファンの風量の合計を示すものとする。
 また、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、サブクール熱交換器41、バイパス配管42及び流量調整弁43を備えている。サブクール熱交換器41は、第1室外熱交換器10と流量調整弁5との間となり、第2室外熱交換器20と流量調整弁5との間となる配管部分に設けられている。バイパス配管42の一方の端部は、サブクール熱交換器41と流量調整弁5との間となる配管部分に接続されている。バイパス配管42の他方の端部は、アキュムレータ7の流入側配管に接続されている。また、バイパス配管42の途中部は、サブクール熱交換器41の内部に配置されている。流量調整弁43は、バイパス配管42のうち、該バイパス配管42内の冷媒の流れ方向においてサブクール熱交換器41の上流側となる位置に設けられている。
 冷房運転時、第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20のうちで凝縮器として機能している熱交換器から流出した液状冷媒は、サブクール熱交換器41を通過する。サブクール熱交換器41を通過した液状冷媒の一部は、バイパス配管42に流入し、流量調整弁43で減圧されて温度低下し、サブクール熱交換器41を再び通過する。これにより、冷房運転時に第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20のうちで凝縮器として機能している熱交換器から流出した液状冷媒は、バイパス配管42に流入した冷媒によって冷却される。したがって、冷房運転時、室内熱交換器3へ流入する冷媒の過冷却度を大きくすることができ、空気調和装置100の冷房性能を向上させることができる。
 温度センサ51は、第2室外熱交換器20に流入して液化した冷媒の温度を検出する温度センサである。具体的には、低外気温の状況下で、空気調和装置100が後述する第1冷房運転を行った場合、休止状態となっている第2室外熱交換器20に、冷媒回路中を循環している冷媒の一部が流れ込む場合がある。低外気温の状況下とは、例えば、外気温が0℃以下となっている状況下である。休止状態となっている第2室外熱交換器20に流れ込んだ冷媒は、外気に熱を奪われて液化し、休止中の第2室外熱交換器20に貯留されてしまう。すなわち、休止状態となっている第2室外熱交換器20に、冷媒が所謂寝こんだ状態となる。温度センサ51は、この寝こんだ冷媒の温度を検出する。
 なお、本実施の形態1に係る空気調和装置100においては、第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒が弁22の方へ流れる構成となっている。このため、本実施の形態1では、温度センサ51は、第2室外熱交換器20と弁22との間となる配管部分に設けられている。しかしながら、温度センサ51のこの設置位置はあくまでも一例である。第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒の温度を検出できれば、温度センサ51の設置位置は、任意である。例えば、第2室外熱交換器20の下部に、温度センサ51を設けてもよい。また、本実施の形態1に係る空気調和装置100には、外気温を検出する温度センサ52も設けられている。
 凝縮温度検出装置30は、空気調和装置100の冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度を検出するものである。本実施の形態1では、凝縮温度検出装置30は、圧縮機1から吐出された冷媒の圧力を検出する圧力センサ31と、該圧力センサ31の検出圧力から空気調和装置100の冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度を演算する演算部61と、を備えている。本実施の形態1では、演算部61は、後述する制御装置60の機能部として構成されている。なお、凝縮温度検出装置30のこの構成は、あくまでも一例である。冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度を求める構成として、従来、種々の構成が提案されている。従来から提案されているこれらの構成を凝縮温度検出装置30として採用してもよい。
 なお、従来、空気調和装置には、運転状態を制御するために、種々の位置に、温度センサ及び圧力センサ等のセンサが設けられている。本実施の形態1に係る空気調和装置100においても、運転状態を制御するために、上述したセンサ以外のセンサを設けても勿論よい。
 上述のように、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、制御装置60を備えている。制御装置60は、空気調和装置100に設けられた各種センサからの検出信号等に基づき、圧縮機1の回転数、流量調整弁4の開度、流量調整弁5の開度、室外ファン6の回転数、流路切替装置11の流路、弁12の開閉、流路切替装置21の流路、弁22の開閉、及び流量調整弁43の開度等を制御する。制御装置60は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)で構成されている。なお、CPUは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はプロセッサともいう。
 制御装置60が専用のハードウェアである場合、制御装置60は、例えば、単一回路、複合回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置60が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。
 制御装置60がCPUの場合、制御装置60が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。CPUは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置60の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、又はEEPROM等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。
 なお、制御装置60の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
 制御装置60は、機能部として、演算部61、制御部62、ファン風量決定部63及び記憶部65を備えている。演算部61は、制御部62の制御に用いられる各種の数値を演算する機能部である。例えば、演算部61は、上述のように、空気調和装置100の冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度を、圧力センサ31の検出圧力から演算する。また例えば、演算部61は、冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度から温度センサ51の検出温度を減算した値である比較温度を演算する。制御部62は、圧縮機1の回転数、流量調整弁4の開度、流量調整弁5の開度、室外ファン6の回転数、流路切替装置11の流路、弁12の開閉、流路切替装置21の流路、弁22の開閉、及び流量調整弁43の開度等を制御する機能部である。ファン風量決定部63は、室外ファン6の風量を決定する機能部である。記憶部65は、空気調和装置100の制御に必要な各種のデータを記憶する機能部である。
 空気調和装置100の上述した各構成は、室外機101又は室内機102に収納されている。本実施の形態1では、室外機101には、圧縮機1、逆止弁2、流量調整弁5、室外ファン6、アキュムレータ7、第1室外熱交換器10、流路切替装置11、弁12、第2室外熱交換器20、流路切替装置21、弁22、圧力センサ31、サブクール熱交換器41、バイパス配管42、流量調整弁43、温度センサ51、温度センサ52、及び制御装置60が収納されている。また、室内機102には、室内熱交換器3及び流量調整弁4が収納されている。
 また、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、開閉弁8及び開閉弁9を備えている。冷媒回路のうちで室外機101に配置された部分と冷媒回路のうちで室内機102に配置された部分とは、開閉弁8及び開閉弁9によって接続及び分離が可能になっている。例えば、冷媒回路のうちで室外機101に配置された部分に冷媒を封入し、開閉弁8及び開閉弁9を閉じた状態で、室外機101を設置箇所に設置する。また、室内機102を設置箇所に設置する。その後、冷媒回路のうちで室外機101に配置された部分と冷媒回路のうちで室内機102に配置された部分とを開閉弁8及び開閉弁9によって接続し、開閉弁8及び開閉弁9を開く。これにより、空気調和装置100の冷媒回路内を冷媒が循環できるようになる。
 続いて、空気調和装置100の動作について説明する。なお、以下では、低外気温の状況下で空気調和装置100が冷房運転を行う際の動作について説明する。低外気温の状況下で空気調和装置100が冷房運転を行う際、空気調和装置100は、冷媒の凝縮温度を規定の温度以上に保つため、第1冷房運転を行う。例えば、空気調和装置100は、温度センサ52が検出する外気温が0℃以下となった場合、第1冷房運転を行う。第1冷房運転では、第1室外熱交換器10が凝縮器として機能し、室内熱交換器3が蒸発器として機能する。また、第1冷房運転では、弁22が閉状態となる。すなわち、第2室外熱交換器20が休止状態となる。そして、第1冷房運転では、冷媒は、次のように空気調和装置100の冷媒回路内を循環する。
 圧縮機1で圧縮され、圧縮機1の吐出口1aから吐出された高温高圧のガス状冷媒は、流路切替装置11を通って、第1室外熱交換器10に流入する。第1室外熱交換器10に流入した高温高圧のガス状冷媒は、室外ファン6によって供給される外気に冷却されて高圧の液状冷媒となり、第1室外熱交換器10から流出する。第1室外熱交換器10から流出した高圧の液状冷媒は、弁12を通って、サブクール熱交換器41に流入する。サブクール熱交換器41に流入した高圧の液状冷媒は、バイパス配管42を流れる冷媒によって冷却され、過冷却度を増してサブクール熱交換器41から流出する。
 サブクール熱交換器41から流出した高圧の液状冷媒は、流量調整弁5及び流量調整弁4のうちの少なくとも一方で減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器3に流入する。室内熱交換器3に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内空気を冷却して蒸発し、低圧のガス状冷媒となって室内熱交換器3から流出する。室内熱交換器3から流出した低圧のガス状冷媒は、流路切替装置11及びアキュムレータ7を通り、圧縮機1の吸入口1bから圧縮機1に吸入され、圧縮機1で再び圧縮される。
 低外気温の状況下で空気調和装置100が上述の第1冷房運転を行っていると、休止状態の第2室外熱交換器20に、冷媒回路中を循環している冷媒の一部が流れ込む場合がある。本実施の形態1の場合、室内熱交換器3から流出した低圧のガス状冷媒が、流路切替装置21を通って、休止状態の第2室外熱交換器20に流れ込む場合がある。なお、冷房運転時に第2室外熱交換器20を休止状態とした際に、流路切替装置21が第1流路状態になる構成となっている場合、圧縮機1の吐出口1aから吐出された高温高圧のガス状冷媒が休止状態の第2室外熱交換器20に流れ込む場合がある。また、空気調和装置100が冷房運転のみを行う構成となっており、流路切替装置21が設けられていない場合、圧縮機1の吐出口1aから吐出された高温高圧のガス状冷媒が休止状態の第2室外熱交換器20に流れ込む場合がある。ここで、流路切替装置21の位置に、圧縮機1の吐出口1aと第2室外熱交換器20との間の流路を開閉する開閉弁を設けることも考えられる。そして、冷房運転時に第2室外熱交換器20を休止状態とした際、圧縮機1の吐出口1aと第2室外熱交換器20との間の流路を開閉弁で閉止することも考えられる。しかしながら、このような構成にした場合でも、当該開閉弁の僅かな隙間を通って、圧縮機1の吐出口1aから吐出された高温高圧のガス状冷媒が休止状態の第2室外熱交換器20に流れ込む場合がある。
 休止状態となっている第2室外熱交換器20に流れ込んだ冷媒は、外気に熱を奪われて液化し、休止中の第2室外熱交換器20に寝こんでしまう。休止状態の第2室外熱交換器20に冷媒が寝こむと、冷媒回路中を循環する冷媒の量が減少する。このため、休止状態の第2室外熱交換器20に寝こむ冷媒の量が多くなると、十分な量の冷媒を冷媒回路中に循環させることができなくなり、空気調和装置100が所望の冷房能力を発揮できなくなってしまう。そこで、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、休止状態の第2室外熱交換器20に寝こむ冷媒の量が過剰になることを抑制するため、冷房運転中に次のような動作を行う。
 図2は、本実施の形態1に係る空気調和装置における冷房運転中の動作を説明するフローチャートである。空気調和装置100の冷房運転が開始されると、制御装置60は、ステップS1において、図2に示す動作を開始する。また、制御装置60は、空気調和装置100の冷房運転が停止されるまで、図2に示す動作を継続する。ステップS1の後、ステップS2において制御装置60は、第2室外熱交換器20が休止中であるか否かを判断する。すなわち、ステップS2において制御装置60は、空気調和装置100が第1冷房運転であるか否かを判断する。
 ステップS2において第2室外熱交換器20が休止中でないと判断された場合、制御装置60は、第2室外熱交換器20が休止中となるまで、ステップS2の動作を繰り返す。一方、ステップS2において第2室外熱交換器20が休止中と判断された場合、ステップS3において制御装置60の演算部61は、比較温度を演算する。上述のように、比較温度とは、冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度から温度センサ51の検出温度を減算した値である。また、冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度は、凝縮温度検出装置30によって検出される。
 ステップS3の後、ステップS4において制御装置60の制御部62は、比較温度が規定温度以上であるか否かを判断する。規定温度は、制御装置60の記憶部65に予め記憶されている。
 比較温度が規定温度以上であるか否かの判断は、休止中の第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒の量を推定するために行われている。詳しくは、低外気温の状況下で空気調和装置100が冷房運転を行う際、休止中の第2室外熱交換器20へ流入する冷媒の温度は、外気温よりも高くなる。そして、休止中の第2室外熱交換器20へ流入した冷媒は、外気によって冷やされて、時間の経過と共に温度が低下していく。すなわち、温度センサ51で検出される冷媒の温度は、時間の経過と共に低下していく。したがって、冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度から温度センサ51の検出温度を減算した値である比較温度は、時間の経過と共に大きくなっていく。
 ここで、十分な量の冷媒が冷媒回路中に循環している間は、第1冷房運転時、冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度は安定している。また、十分な量の冷媒が冷媒回路中に循環している間は、第1冷房運転時、冷媒回路中を循環している冷媒の蒸発温度も安定している。すなわち、十分な量の冷媒が冷媒回路中に循環している間は、第1冷房運転時、冷媒回路中を循環している冷媒の高圧側の圧力及び低圧側の圧力は安定している。このため、十分な量の冷媒が冷媒回路中に循環している間は、第1冷房運転時、休止中の第2室外熱交換器20へ流入する冷媒の温度も安定している。また、休止中の第2室外熱交換器20への単位時間当たりの冷媒の流入量も安定している。このため、比較温度により、休止中の第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒の量を推定することができる。
 このような考えのもと、比較温度が規定温度以上となっていない場合、休止中の第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒の量は未だ少ないと判断できる。このため、ステップS4において比較温度が規定温度以上となっていない場合、制御装置60は、ステップS4において比較温度が規定温度以上となるまで、ステップS3及びステップS4を繰り返す。一方、比較温度が規定温度以上となっている場合、休止中の第2室外熱交換器20にある一定量以上の冷媒が寝こんだと判断することができる。このため、制御装置60は、ステップS4において比較温度が規定温度以上となっている場合、ステップS5からステップS7の動作により、第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒を冷媒が循環している流路に戻す。すなわち、第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒を回収する。
 ステップS5では、制御部62は、弁22を開状態とする。換言すると、空気調和装置100は、第1冷房運転時に比較温度が規定温度以上となった際、弁22が開状態となる第2冷房運転に切り替わる。なお、上述のように、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、流路切替装置21を備えている。このため、本実施の形態1では、ステップS5において制御部62は、流路切替装置21を第1流路状態とする。これにより、圧縮機1の吐出口1aから吐出された高温高圧のガス状冷媒が、第2室外熱交換器20に流れ込む。そして、第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒は、第2室外熱交換器20に流れ込んだ高温高圧のガス状冷媒によって加熱されて蒸発し、第2室外熱交換器20から流出する。これにより、冷媒が循環している流路に、第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒を戻すことができる。
 ステップS5の後、ステップS6において演算部61は、比較温度を演算する。そして、ステップS7において制御部62は、比較温度が規定温度より低いか否かを判断する。比較温度が規定温度よりも低くなっていない場合、冷媒が循環している流路に第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒が十分に戻っていないと判断できる。このため、比較温度が規定温度よりも低くなっていない場合、制御装置60は、比較温度が規定温度よりも低くなるまで、ステップS6及びステップS7を繰り返す。
 一方、比較温度が規定温度よりも低くなっている場合、冷媒が循環している流路に第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒が十分に戻ったと判断できる。このため、ステップS7において比較温度が規定温度よりも低くなっている場合、ステップS8において制御部62は、弁22を閉状態とする。すなわち、制御部62は、空気調和装置100を第1冷房運転に戻す。なお、上述のように、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、流路切替装置21を備えている。このため、本実施の形態1では、ステップS8において制御部62は、流路切替装置21を第2流路状態とする。その後、制御装置60は、ステップS2に戻る。
 低外気温の状況下で空気調和装置100が冷房運転を行う際、空気調和装置100は、このように動作するので、従来の空気調和装置が必要としていたバイパス配管を新たに設けることなく、冷媒が循環している流路に第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒を戻すことができる。このため、空気調和装置100は、低外気温の状況下で冷房運転を行う空気調和装置として用いられる場合であっても、製造コストの増加を従来よりも抑制できる。
 なお、低外気温の状況下で空気調和装置100が冷房運転を行う際、空気調和装置100は、図3に示すように動作してもよい。
 図3は、本実施の形態1に係る空気調和装置における冷房運転中の別の動作を説明するフローチャートである。
 図3に示す動作では、空気調和装置100は、図2で示したステップS5の動作に換えて、ステップS11及びステップS12の動作を行う。具体的には、ステップS4において比較温度が規定温度以上となっている場合、ステップS11においてファン風量決定部63は、室外ファン6の風量を決定する。詳しくは、ファン風量決定部63は、室外ファン6の風量を、現在の室外ファン6の風量よりも小さい風量に決定する。
 ステップS11の後、ステップS12において制御部62は、図2のステップS5と同様に、弁22を開状態とし、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替える。また、ステップS12において制御部62は、図2のステップS5と同様に、流路切替装置21を第1流路状態とする。これにより、圧縮機1の吐出口1aから吐出された高温高圧のガス状冷媒が、第2室外熱交換器20に流れ込む。そして、第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒は、第2室外熱交換器20に流れ込んだ高温高圧のガス状冷媒によって加熱されて蒸発し、第2室外熱交換器20から流出する。これにより、冷媒が循環している流路に、第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒を戻すことができる。
 さらに、ステップS12において制御部62は、室外ファン6の風量を低下させる。すなわち、第2冷房運転時における室外ファン6の風量が、第1冷房運転時における室外ファン6の風量よりも小さくなる。
 第1冷房運転時には、第1室外熱交換器10のみが凝縮器として機能する。このため、第1冷房運転時、空気調和装置100の凝縮器の熱交換能力は、第1室外熱交換器10の熱交換能力となる。一方、第2冷房運転時には、第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20の双方が凝縮器として機能する。このため、第2冷房運転時、空気調和装置100の凝縮器の熱交換能力は、第1室外熱交換器10の熱交換能力と第2室外熱交換器20の熱交換能力との合計となる。したがって、第1冷房運転時と第2冷房運転時とで室外ファン6の風量を同じにした場合、第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒を回収するために第1冷房運転から第2冷房運転に切り替えると、空気調和装置100の凝縮器の熱交換能力が大きく増加する。このため、第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒を回収するために第1冷房運転から第2冷房運転に切り替えると、冷媒回路中を循環している冷媒の高圧側の圧力及び低圧側の圧力の変動が大きくなる。この結果、第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒を回収するために第1冷房運転から第2冷房運転に切り替えると、室内機102から空調対象空間へ吹き出される空気の温度の変動が大きくなる。
 一方、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替わった際に室外ファン6の風量を小さくすることにより、第1冷房運転と第2冷房運転とにおいて空気調和装置100の凝縮器の熱交換能力の変動が小さくなる。このため、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替わった際に室外ファン6の風量を小さくすることにより、第1冷房運転と第2冷房運転とにおいて、冷媒回路中を循環している冷媒の高圧側の圧力及び低圧側の圧力の変動を抑制できる。この結果、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替わった際に室外ファン6の風量を小さくすることにより、第1冷房運転と第2冷房運転とにおいて、室内機102から空調対象空間へ吹き出される空気の温度の変動を抑制することができる。
 なお、本実施の形態1では、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替わった際の室外ファン6の風量を、ステップS11において次の様に決定している。
 図4は、本実施の形態1に係る空気調和装置における室外ファンの風量の決定方法を説明するための図である。図4の横軸は、凝縮器の熱交換能力を示している。この図4の横軸は、右側へ向かうほど、凝縮器の熱交換能力が大きくなることを示している。また、図4の縦軸は、室外ファン6の風量を示している。この図4の縦軸は、上側へ向かうほど、室外ファン6の風量が大きくなることを示している。また、図4に示す実線Aは、空気調和装置100が第1冷房運転を行っているときの凝縮器の熱交換能力と室外ファン6の風量との関係を示している。すなわち、図4に示す実線Aは、第1室外熱交換器10の熱交換能力と室外ファン6の風量との関係を示している。また、図4に示す実線Bは、空気調和装置100が第2冷房運転を行っているときの凝縮器の熱交換能力と室外ファン6の風量との関係を示している。すなわち、図4に示す実線Bは、第1室外熱交換器10の熱交換能力と第2室外熱交換器20の熱交換能力のとの合計と、室外ファン6の風量との関係を示している。
 例えば、第1冷房運転時の室外ファン6の風量がCであったとする。この場合、第1冷房運転時の凝縮器の熱交換能力はDとなる。第2冷房運転時に凝縮器の熱交換能力がDとなる室外ファン6の風量は、Eとなる。このため、第1冷房運転時の室外ファン6の風量がCとなっている場合、ステップS11においてファン風量決定部63は、第2冷房運転時の室外ファン6の風量をEに決定する。このように、本実施の形態1では、ステップS11においてファン風量決定部63は、図4に示す凝縮器の熱交換能力と室外ファン6の風量との関係に基づいて、室外ファン6の風量を決定する。このように第1冷房運転時と第2冷房運転時とで凝縮器の熱交換能力が同等になるように室外ファン6の風量を決定することにより、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替わる際に単に室外ファン6の風量を小さくする場合と比べ、室内機102から空調対象空間へ吹き出される空気の温度の変動をより抑制することができる。なお、図4に示す凝縮器の熱交換能力と室外ファン6の風量との関係は、例えばマップ又は関数として、記憶部65に記憶されている。
 また、図3に示す動作では、空気調和装置100は、図2で示したステップS8の動作に換えて、ステップS13及びステップS14の動作を行う。具体的には、ステップS7において比較温度が規定温度よりも低くなっている場合、ステップS13においてファン風量決定部63は、第2冷房運転から第1冷房運転に切り替わった際の室外ファン6の風量を決定する。詳しくは、ファン風量決定部63は、室外ファン6の風量を、現在の室外ファン6の風量よりも大きい風量に決定する。本実施の形態1では、ファン風量決定部63は、図4に示す凝縮器の熱交換能力と室外ファン6の風量との関係に基づいて、第1冷房運転時と第2冷房運転時とで凝縮器の熱交換能力が同等になるように室外ファン6の風量を決定する。
 ステップS13の後、ステップS14において制御部62は、図2のステップS8と同様に、弁22を閉状態とし、第2冷房運転から第1冷房運転に切り替える。また、ステップS14において制御部62は、図2のステップS5と同様に、流路切替装置21を第2流路状態とする。さらに、ステップS14において制御部62は、室外ファン6の風量を増加させる。すなわち、第1冷房運転時における室外ファン6の風量が、第2冷房運転時における室外ファン6の風量よりも大きくなる。これにより、第2冷房運転から第1冷房運転に切り替わった際、室内機102から空調対象空間へ吹き出される空気の温度の変動を抑制することができる。
 以上、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、圧縮機1と、室内熱交換器3と、第1室外熱交換器10と、第2室外熱交換器20と、弁22と、温度センサ51と、凝縮温度検出装置30とを備えている。第1室外熱交換器10及び第2室外熱交換器20は、圧縮機1と室内熱交換器3との間に並列に接続されている。弁22は、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間に設けられている。弁22は、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間の流路が開かれた開状態と、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間の流路が閉じられた閉状態とに切り替わる。温度センサ51は、第2室外熱交換器20に流入して液化した冷媒の温度を検出する。凝縮温度検出装置30は、冷媒の凝縮温度を検出する。そして、本実施の形態1に係る空気調和装置100においては、第1冷房運転のときに比較温度が規定温度以上となった際、第2冷房運転に切り替わる。第1冷房運転とは、第1室外熱交換器10が凝縮器として機能し、室内熱交換器3が蒸発器として機能し、弁22が閉状態となっている冷房運転である。比較温度とは、凝縮温度検出装置30の検出した凝縮温度から温度センサ51の検出温度を減算した値である。第2冷房運転とは、第1冷房運転の状態から弁22が開状態となった冷房運転である。
 本実施の形態1に係る空気調和装置100は、第1冷房運転において休止中の第2室外熱交換器20に冷媒が寝こんだ場合、弁22を閉状態から開状態に切り替えることにより、冷媒が循環している流路に、第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒を戻すことができる。このため、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、休止中の第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒を冷媒が循環している流路に戻すバイパス配管を新たに設ける必要がない。したがって、本実施の形態1に係る空気調和装置100は、低外気温の状況下で冷房運転を行う空気調和装置として用いられる場合であっても、製造コストの増加を従来よりも抑制できる。
実施の形態2.
 実施の形態1では、弁22として開閉弁を用いた。これに限らず、本実施の形態2で示すように、弁22として、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間の流路が開かれた開状態において複数の開度に設定可能な弁を用いてもよい。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、実施の形態1と同一の機能及び構成については実施の形態1と同一の符号を用いて述べることとする。
 図5は、本実施の形態2に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
 本実施の形態2に係る弁22は、第2室外熱交換器20と室内熱交換器3との間の流路が開かれた開状態において、複数の開度に設定可能な弁となっている。詳しくは、弁22は、連続的に開度を変更可能な流量調整弁となっている。なお、弁22は、段階的に開度を変更可能な流量調整弁でもよい。また、本実施の形態2に係る空気調和装置100においては、弁12も、弁22と同様に、第1室外熱交換器10と室内熱交換器3との間の流路が開かれた開状態において、複数の開度に設定可能な弁となっている。すなわち、本実施の形態2に係る空気調和装置100においては、弁12によって第1室外熱交換器10を流れる冷媒の流量を調整することができ、弁22によって第2室外熱交換器20を流れる冷媒の流量を調整することができる。このため、本実施の形態2に係る空気調和装置100は、実施の形態1で示した空気調和装置100が備えていた流量調整弁5を備えていない構成となっている。
 また、本実施の形態2に係る空気調和装置100の制御装置60は、機能部として、開度決定部64を備えている。開度決定部64は、弁22の開度を決定する機能部である。
 図6は、本実施の形態2に係る空気調和装置における冷房運転中の動作を説明するフローチャートである。
 本実施の形態2に係る空気調和装置100は、図2で示したステップS5の動作に換えて、ステップS21及びステップS22の動作を行う。ステップS22において制御部62は、図2のステップS5と同様に、弁22を開状態とし、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替える。また、ステップS22において制御部62は、図2のステップS5と同様に、流路切替装置21を第1流路状態とする。これにより、圧縮機1の吐出口1aから吐出された高温高圧のガス状冷媒が、第2室外熱交換器20に流れ込む。そして、第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒は、第2室外熱交換器20に流れ込んだ高温高圧のガス状冷媒によって加熱されて蒸発し、第2室外熱交換器20から流出する。これにより、冷媒が循環している流路に、第2室外熱交換器20に寝こんでいた冷媒を戻すことができる。
 ここで、ステップS22において制御部62は、ステップS21において開度決定部64が決定した弁22の開度に、弁22を開く。また、ステップS21において開度決定部64は、冷媒回路中を循環している冷媒の凝縮温度から温度センサ51の検出温度を減算した値である比較温度が大きいほど、弁22の開度を大きな開度に決定する。すなわち、開度決定部64は、第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒の量が多いほど、弁22の開度を大きな開度に決定する。具体的には、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替わる際の比較温度が第1比較温度となっている状態を、第1状態とする。また、第1冷房運転から第2冷房運転に切り替わる際の比較温度が第1比較温度よりも大きい第2比較温度となっている状態を、第2状態とする。このように第1状態及び第2状態を定義した場合、第2状態で第2冷房運転を行うときの弁22の開度が、第1状態で第2冷房運転を行うときの弁22の開度よりも大きくなる。
 上述のように、低外気温の状況下で空気調和装置100が冷房運転を行う際、冷媒の凝縮温度を規定の温度以上に保つため、第1冷房運転を行う。すなわち、第1冷房運転と第2冷房運転とを比べた場合、低外気温の状況下で空気調和装置100が冷房運転を行う際には、第1冷房運転の方が安定した動作が可能となる。このため、低外気温状況下での空気調和装置100の安定した動作に着目すると、第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒の回収を行う第2冷房運転をなるべく早期に終了し、なるべく早期に第1冷房運転に復帰することが望ましい。また、第2室外熱交換器20に寝こんだ冷媒の回収は、弁22の開度を大きくするほど、早くできる。このため、低外気温状況下での空気調和装置100の安定した動作に着目すると、第2冷房運転時の弁22の開度は、なるべく大きい方が好ましい。
 一方、第2冷房運転時の弁22の開度を大きくするほど、第1冷房運転と第2冷房運転との間で空気調和装置100の凝縮器の熱交換能力の差が大きくなり、室内機102から空調対象空間へ吹き出される空気の温度の変動が大きくなる。このため、室内機102から空調対象空間へ吹き出される空気の温度の変動の抑制に着目すると、第2冷房運転時の弁22の開度は、なるべく小さい方が好ましい。
 そこで、本実施の形態2に係る空気調和装置100では、上述のように、第2冷房運転時、弁22の開度を第2室外熱交換器20に寝こんでいる冷媒の量に応じて調整している。本実施の形態2のように第2冷房運転時の弁22の開度を調整することにより、第2冷房運転から第1冷房運転へ空気調和装置100を早期に復帰させることができ、室内機102から空調対象空間へ吹き出される空気の温度の変動を抑制することもできる。
 なお、本実施の形態2に係る空気調和装置100においても、実施の形態1と同様に、第1冷房運転と第2冷房運転とで室外ファン6の風量を変更し、凝縮器の熱交換量力の調整を行ってもよい。
 1 圧縮機、1a 吐出口、1b 吸入口、2 逆止弁、3 室内熱交換器、4 流量調整弁、5 流量調整弁、6 室外ファン、7 アキュムレータ、8 開閉弁、9 開閉弁、10 第1室外熱交換器、11 流路切替装置、12 弁、20 第2室外熱交換器、21 流路切替装置、22 弁、30 凝縮温度検出装置、31 圧力センサ、41 サブクール熱交換器、42 バイパス配管、43 流量調整弁、51 温度センサ、52 温度センサ、60 制御装置、61 演算部、62 制御部、63 ファン風量決定部、64 開度決定部、65 記憶部、100 空気調和装置、101 室外機、102 室内機。

Claims (3)

  1.  圧縮機と、
     室内熱交換器と、
     前記圧縮機と前記室内熱交換器との間に並列に接続される第1室外熱交換器及び第2室外熱交換器と、
     前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられ、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の流路が開かれた開状態と、前記第2室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の流路が閉じられた閉状態とに切り替わる弁と、
     前記第2室外熱交換器に流入して液化した冷媒の温度を検出する温度センサと、
     冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出装置と、
     を備え、
     前記第1室外熱交換器が凝縮器として機能し、前記室内熱交換器が蒸発器として機能し、前記弁が前記閉状態となっている第1冷房運転のときに、前記凝縮温度から前記温度センサの検出温度を減算した値である比較温度が規定温度以上となった際、前記弁が前記開状態となる第2冷房運転に切り替わる構成である空気調和装置。
  2.  前記第1室外熱交換器及び前記第2室外熱交換器に外気を供給する室外ファンを備え、
     前記第2冷房運転時における前記室外ファンの風量が、前記第1冷房運転時における前記室外ファンの風量よりも小さくなる構成である請求項1に記載の空気調和装置。
  3.  前記弁は、前記開状態において複数の大きさの開度に設定可能な構成であり、
     前記第1冷房運転から前記第2冷房運転に切り替わる際の前記比較温度が第1比較温度となっている状態を第1状態とし、
     前記第1冷房運転から前記第2冷房運転に切り替わる際の前記比較温度が前記第1比較温度よりも大きい第2比較温度となっている状態を第2状態とした場合、
     前記第2状態で前記第2冷房運転を行うときの前記弁の開度が、前記第1状態で前記第2冷房運転を行うときの前記弁の開度よりも大きくなる構成である請求項1又は請求項2に記載の空気調和装置。
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