WO2022054584A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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supercooling
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宏幸 永井
賢 三浦
イルヴァン ブラタ タリガン
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東芝キヤリア株式会社
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to an air conditioner in which an outdoor unit and a plurality of indoor units are connected.
  • Patent Document 1 discloses a technique for storing excess refrigerant in an accumulator of an operating outdoor unit and an accumulator of a stopped outdoor unit as a method of storing liquid in an accumulator when excess refrigerant is detected. ing.
  • the refrigerant stored in the accumulator of the outdoor unit during operation may be discharged immediately even if it is stored. Further, the refrigerant stored in the accumulator of the stopped outdoor unit may not be recovered until the stopped outdoor unit is restarted. Therefore, when the operating state of the air conditioner changes and the appropriate amount of refrigerant is changed, the stop outdoor unit is restarted to solve the problem of insufficient amount of refrigerant, deterioration of heating performance due to excessive amount of refrigerant, and elimination of insufficient amount of refrigerant. There is a risk of problems such as unnecessary power consumption associated with operation.
  • An embodiment of the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of optimizing the amount of refrigerant in a refrigerant circuit during heating operation and ensuring good heating performance. ..
  • an outdoor unit provided with a compressor, an outdoor heat exchanger, an accumulator and a supercooling heat exchanger, and a plurality of indoor units equipped with an indoor heat exchanger are connected by a connecting pipe.
  • the accumulator is connected to the suction side of the compressor, and the bottom of the accumulator is connected via a return bypass pipe provided with a valve mechanism.
  • the outdoor heat exchanger and the supercooling heat exchanger are sequentially connected to the suction side of the compressor and the discharge side of the compressor, and the cooling source of the supercooling heat exchanger is an expansion mechanism for supercooling.
  • this overcooling bypass circuit expands the refrigerant on the downstream side of the outdoor heat exchanger by the overcooling expansion mechanism and guides it to the overcooling heat exchanger, and then to the accumulator.
  • the control unit determines that the amount of refrigerant in the refrigerant circuit is excessive during the heating operation, the control unit fully closes the valve mechanism of the return bypass pipe and the overcooling pipe pass circuit. It is characterized in that the opening degree of the overcooling expansion mechanism is controlled so as to gradually open from a fully closed state.
  • the amount of refrigerant in the refrigerant circuit can be optimized during the heating operation to ensure good heating performance.
  • the system diagram which shows the structure of the air conditioner which concerns on one Embodiment.
  • the block diagram which shows the control part in the air conditioner of FIG.
  • the flowchart which shows the determination and control when the amount of a refrigerant is excessive at the time of heating operation of the air conditioner of FIG.
  • the outdoor unit 11 and a plurality of indoor units 12 are connected by a liquid refrigerant connecting pipe 13 and a gas refrigerant connecting pipe 14 as connecting pipes to form a refrigerant circuit 15. It also has a control unit 16 (FIG. 2).
  • the outdoor unit 11 has an outdoor refrigerant circuit 15A that constitutes a part of the refrigerant circuit 15.
  • the outdoor refrigerant circuit 15A includes a compressor 18, a four-way valve 19, an outdoor heat exchanger 20, an outdoor expansion valve 21 as an outdoor expansion mechanism, an outdoor fan 22, an accumulator 23, an overcooling heat exchanger 24, and a liquid-side packed valve. 25 and a gas side packed valve 26 are provided.
  • the compressor 18 is a compressor with a variable operating capacity, and is driven by a motor whose rotation speed is controlled by an inverter 46 described later.
  • the four-way valve 19 is a valve for switching the flow of the refrigerant, and the outdoor heat exchanger 20 serves as a condenser and the indoor heat exchanger 40 (described later) functions as an evaporator during the cooling operation.
  • the four-way valve 19 connects the discharge side of the compressor 18 and the gas side of the outdoor heat exchanger 20 and the suction side of the compressor 18 (that is, the accumulator 23) during the cooling operation.
  • the gas side packed valve 26 that is, the gas refrigerant connecting pipe 14
  • the four-way valve 19 makes the indoor heat exchanger 40 function as a condenser and the outdoor heat exchanger 20 functions as an evaporator during the heating operation.
  • the four-way valve 19 connects the discharge side of the compressor 18 and the gas side packed valve 26 (that is, the gas refrigerant connecting pipe 14) and sucks the compressor 18 as shown by the broken line in FIG.
  • the side is connected to the gas side of the outdoor heat exchanger 20.
  • the outdoor heat exchanger 20 is composed of a heat transfer tube and a large number of fins, and functions as a condenser during the cooling operation and as an evaporator during the heating operation as described above.
  • the outdoor heat exchanger 20 is connected to the four-way valve 19 on the gas side and to the liquid side packed valve 25 (that is, the liquid refrigerant connecting pipe 13) on the liquid side.
  • the outdoor expansion valve 21 adjusts the amount of refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 20 in order to adjust the pressure and flow rate of the refrigerant flowing in the outdoor refrigerant circuit 15A, and is located on the liquid side of the outdoor heat exchanger 20. Be connected.
  • the outdoor expansion valve 21 is preferably an electronic expansion valve whose valve opening degree can be easily adjusted.
  • the outdoor fan 22 sucks the outside air into the outdoor unit 11, exchanges heat with the refrigerant in the outdoor heat exchanger 20, and then discharges the outside air to the outside of the outdoor unit 11.
  • the outdoor fan 22 is a fan capable of changing the air volume of the outside air supplied to the outdoor heat exchanger 20.
  • the accumulator 23 is connected between the four-way valve 19 and the compressor 18 on the suction side of the compressor 18, and is a container for storing excess refrigerant generated in the refrigerant circuit 15.
  • the accumulator 23 separates the liquid refrigerant and the gas refrigerant, and causes only the gas refrigerant to be sucked into the compressor 18.
  • the bottom of the accumulator 23 is connected to the suction side of the compressor 18 via a return bypass pipe 27 provided with a solenoid valve 28 as a valve mechanism.
  • the mixed liquid of the refrigerant and the oil stored in the bottom of the accumulator 23 is sucked into the compressor 18 through the return bypass pipe 27, and the flow of the mixed liquid is controlled by opening and closing the solenoid valve 28.
  • a four-way valve 19 an outdoor heat exchanger 20, an outdoor expansion valve 21, and a supercooling heat exchanger 24 are sequentially connected to the discharge side of the compressor 18.
  • the supercooling heat exchanger 24 cools the condensed refrigerant in the outdoor heat exchanger 20, and the cooling source of the supercooling heat exchanger 24 is the supercooling bypass circuit 30.
  • the supercooling bypass circuit 30 includes a supercooling expansion valve 31 as a supercooling expansion mechanism. Then, the overcooling bypass circuit 30 transfers a part of the refrigerant flowing from the outdoor heat exchanger 20 to the indoor expansion valve 41 via the overcooling heat exchanger 24, for example, on the downstream side of the outdoor heat exchanger 20.
  • the flow is split on the downstream side of 24, expanded by the overcooling expansion valve 31, and depressurized, and the decompressed refrigerant is guided to the supercooling heat exchanger 24 and then to the accumulator 23.
  • the refrigerant flowing from the outdoor heat exchanger 20 toward the indoor expansion valve 41 of the indoor unit 12 in the overcooling heat exchanger 24 flows through the overcooling bypass circuit 30 and is decompressed by the overcooling expansion valve 31 to exchange overcooling heat. It is cooled by heat exchange by the refrigerant guided to the vessel 24.
  • the liquid side packed valve 25 is a valve provided at the connection port with the liquid refrigerant connecting pipe 13 which is an external pipe of the outdoor unit 11, and is connected to the supercooling heat exchanger 24.
  • the gas side packed valve 26 is a valve provided at a connection port with the gas refrigerant connecting pipe 14 which is an external pipe of the outdoor unit 11, and is connected to the four-way valve 19.
  • a discharge pressure sensor 32 for measuring the discharge pressure PD and a discharge temperature sensor 34 for measuring the discharge temperature TD are provided, respectively.
  • an suction pressure sensor 33 for measuring the suction pressure PS and a suction temperature sensor 35 for measuring the suction temperature TS1 are provided upstream of the accumulator 23 on the suction side of the compressor 18.
  • a liquid side temperature sensor 36 for measuring the liquid refrigerant temperature TL1 flowing in and out of the outdoor heat exchanger 20 is provided on the liquid side of the outdoor heat exchanger 20. Further, the supercooling bypass circuit 30 is provided with a supercooling bypass temperature sensor 37 that measures the refrigerant temperature TS2 on the outlet side of the supercooling heat exchanger 24. Further, a liquid pipe temperature sensor 38 for measuring the liquid pipe temperature TL2 is provided between the supercooled heat exchanger 24 and the liquid side packed valve 25. Further, an outside air temperature sensor 39 for measuring the outside air temperature TG is provided on the intake side of the outside air in the outdoor heat exchanger 20.
  • Each of the plurality of indoor units 12 has an indoor refrigerant circuit 15B that constitutes a part of the refrigerant circuit 15.
  • the indoor refrigerant circuit 15B includes an indoor heat exchanger 40, an indoor expansion valve 41 as an indoor expansion mechanism, and an indoor fan 42.
  • the indoor heat exchanger 40 is a heat exchanger composed of a heat transfer tube and a large number of fins, and functions as an evaporator during cooling operation to cool the indoor air, and functions as a condenser during heating operation to provide indoor air. Heat.
  • the indoor expansion valve 41 adjusts the amount of refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 40 in order to adjust the flow rate of the refrigerant flowing in the indoor refrigerant circuit 15B, and is connected to the liquid side of the indoor heat exchanger 40. Will be done.
  • the adjustment of the amount of refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 40 by the indoor expansion valve 41 controls the opening degree of the indoor expansion valve 41 based on the difference between the indoor supercooling degree SC and the target indoor supercooling degree SCO, which will be described later. It is done by doing.
  • the indoor expansion valve 41 is preferably an electronic expansion valve whose valve opening degree can be easily adjusted.
  • the indoor fan 42 sucks indoor air into the indoor unit 12, exchanges heat with the refrigerant in the indoor heat exchanger 40, and then supplies the intake air to the room. Further, the indoor unit 12 is provided with various sensors.
  • an indoor gas side temperature sensor 43 for measuring the gas refrigerant temperature TC1 of the indoor heat exchanger 40 is provided on the gas side of the indoor heat exchanger 40.
  • an indoor liquid side temperature sensor 44 for measuring the liquid refrigerant temperature TC2 of the indoor heat exchanger 40 is provided on the suction side of the indoor air in the indoor heat exchanger 40.
  • an indoor air temperature sensor 45 for measuring the temperature (indoor air temperature) TA of the indoor air flowing into the indoor unit 12 is provided.
  • the compressor 18, the four-way valve 19, the outdoor heat exchanger 20, the outdoor expansion valve 21, the overcooling heat exchanger 24 of the outdoor unit 11, the indoor expansion valve 41 of the indoor unit 12, and the indoor unit 12 The indoor heat exchanger 40 and the accumulator 23 of the outdoor unit 11 are sequentially connected by a refrigerant pipe to form a refrigeration cycle.
  • the outdoor unit 11 has an outdoor control unit 16A (FIG. 2) that controls the operation of each unit constituting the outdoor unit 11, and the indoor unit 12 controls the operation of each unit constituting the indoor unit 12. It has a portion 16B (FIG. 2).
  • the outdoor control unit 16A transmits a command signal to the inverter 46 that frequency-controls the operation of the compressor 18.
  • the inverter 46 rectifies the voltage of the commercial AC power supply 47, converts the rectified voltage into a frequency corresponding to the DC signal from the outdoor control unit 16A, outputs the voltage to the motor of the compressor 18, and outputs the rectified voltage to the motor of the compressor 18. Frequency control of capacitance.
  • the outdoor control unit 16A of the outdoor unit 11 transmits and receives control signals and the like via the transmission line 48 and the indoor control units 16B of each of the plurality of indoor units 12. That is, the outdoor control unit 16A and the indoor control unit 16B constitute a control unit 16 that controls the operation of the entire air conditioner 10.
  • the control unit 16 receives the measurement signals of the pressure sensors 32 and 33 and various temperature sensors 35 to 39 and 43 to 45, and based on these measurement signals, the compressor 18, the four-way valve 19, and the outdoor expansion valve. 21. Controls the outdoor fan 22, the solenoid valve 28, the overcooling expansion valve 31, the indoor expansion valve 41, the indoor fan 42, and the like. As a result, the control unit 16 performs the cooling operation, the heating operation, the excess refrigerant control operation, and the like of the air conditioning device 10 described below.
  • (A) Cooling operation During the cooling operation, the four-way valve 19 is in the state shown by the solid line in FIG. 1, that is, the discharge side of the compressor 18 is connected to the gas side of the outdoor heat exchanger 20, and the suction side of the compressor 18 is. It is controlled by the control unit 16 so as to be connected to the gas side of the indoor heat exchanger 40 via the gas side packed valve 26 and the gas refrigerant connecting pipe 14.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has been supercooled by the supercooled heat exchanger 24 is sent to the indoor unit 12 via the liquid refrigerant connecting pipe 13.
  • the high-pressure liquid refrigerant sent to the indoor unit 12 is depressurized to near the suction pressure of the compressor 18 by the indoor expansion valve 41, becomes a low-pressure gas-liquid two-phase state refrigerant, and is sent to the indoor heat exchanger 40.
  • this indoor heat exchanger 40 heat is exchanged with the indoor air to cool the indoor air and evaporate to become a low-pressure gas refrigerant.
  • This low-pressure gas refrigerant is sent to the outdoor unit 11 via the gas refrigerant connecting pipe 14, and flows into the accumulator 23 via the four-way valve 19.
  • the low-pressure gas refrigerant flowing into the accumulator 23 is sucked into the compressor 18 again.
  • (B) Heating operation During the heating operation, the four-way valve 19 is in the state shown by the broken line in FIG. 1, that is, the discharge side of the compressor 18 is the indoor heat exchanger 40 via the gas side packed valve 26 and the gas refrigerant connecting pipe 14.
  • the control unit 16 controls the state in which the suction side of the compressor 18 is connected to the gas side of the outdoor heat exchanger 20 and is connected to the gas side of the outdoor heat exchanger 20.
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the indoor unit 12 exchanges heat with the indoor air in the indoor heat exchanger 40 to heat and condense the indoor air to become a high-pressure liquid refrigerant, and then the indoor expansion valve.
  • the pressure is reduced according to the valve opening degree of the indoor expansion valve 41.
  • the refrigerant that has passed through the indoor expansion valve 41 is sent to the outdoor unit 11 via the liquid refrigerant connecting pipe 13, and is further depressurized via the supercooling heat exchanger 24 and the outdoor expansion valve 21, and then the outdoor heat is generated. It flows into the exchanger 20.
  • the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 20 exchanges heat with the outside air supplied by the outdoor fan 22 and evaporates to become a low-pressure gas refrigerant, which is passed through the four-way valve 19. It flows into the accumulator 23.
  • the low-pressure gas refrigerant flowing into the accumulator 23 is sucked into the compressor 18 again.
  • the control unit 16 first converts and obtains the condensation temperature from the discharge pressure PD measured by the discharge pressure sensor 32 during the heating operation of the air conditioner 10. Next, the control unit 16 obtains the indoor supercooling degree SC from the difference between the liquid refrigerant temperature TC2 measured by the indoor liquid side temperature sensor 44 during the heating operation of the air conditioner 10 and the above-mentioned condensation temperature. Then, the control unit 16 determines whether or not the amount of the refrigerant in the refrigerant circuit 15 is excessive during the heating operation of the air conditioner 10 as described above, and the indoor supercooling degree SC is actually detected. At least one of the opening degree PLS of the expansion valve 41 is determined as a determination index.
  • the control unit 16 detects the opening degree PLS of the indoor expansion valve 41 after the air conditioner 10 is heated (S1). Next, the control unit 16 determines whether or not the opening degree PLS of the indoor expansion valve 41 is larger than the predetermined opening degree A (S3). When the opening degree PLS of the indoor expansion valve 41 is equal to or less than the predetermined opening degree A, the control unit 16 continues the current operating state (S4).
  • the control unit 16 calculates the indoor supercooling degree SC from the discharge pressure PD of the compressor 18 and the liquid refrigerant temperature TC2 of the indoor heat exchanger 40. (S5). Next, the control unit 16 determines whether or not the difference between the indoor supercooling degree SC (actual indoor supercooling degree SC) detected in step S5 and the target indoor supercooling degree SCO is larger than the predetermined value B. (S6).
  • the control unit 16 continues the current operating state when the difference between the indoor supercooling degree SC detected in step S6 and the target indoor supercooling degree SCO is a predetermined value B or less (S4).
  • the control unit 16 performs a liquid storage operation in the accumulator 23 described later and the accumulator 23.
  • the solenoid valve 28 in the bottom return bypass pipe 27 is closed (S7).
  • step S3 there are two determinations in step S3 (PLS> A) and step S6 (actual SC-target SCO> B) that the amount of refrigerant in the refrigerant circuit 15 is excessive during the heating operation of the air conditioner 10. Not only when both conditions are satisfied, only (PLS> A) in step S3 continues for a certain period of time, or only (actual SC-target SCO> B) in step S6 continues for a certain period of time or longer. It is also carried out when it is.
  • the bottom of the accumulator 23 is as shown in step S7 of FIG.
  • the electromagnetic valve 28 of the return bypass pipe 27 that connects the compressor 18 and the suction side of the compressor 18 is fully closed (closed), and the overcooling bypass circuit 30 that is the cooling source of the overcooling heat exchanger 24 is expanded for overcooling.
  • the opening PLS of the valve 31 is gradually opened from the fully closed state to store excess refrigerant in the accumulator 23.
  • the opening PLS of the supercooling expansion valve 31 of the supercooling bypass circuit 30 is gradually opened from the fully closed state to open the refrigerant.
  • the excess refrigerant in the circuit 15 can be stored in the accumulator 23. Further, by fully closing the solenoid valve 28 of the return bypass pipe 27, the refrigerant stored in the accumulator 23 can be retained in the accumulator 23 for a long time.

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Abstract

暖房運転時に冷媒回路における冷媒量を適正化して暖房性能を良好に確保できること。　圧縮機（１８）、室外熱交換器（２０）、アキュムレータ（２３）及び過冷却熱交換器（２４）を備えた室外ユニット（１１）と、室内熱交換器（４０）を備えた複数台の室内ユニット（１２）とが連絡配管により接続されて冷媒回路（１５）を構成すると共に、制御部を有する空気調和装置（１０）において、アキュムレータ（２３）の底部が、電磁弁（２８）を備えた戻しバイパス配管（２７）を介して圧縮機（１８）の吸入側に接続され、過冷却熱交換器（２４）の冷却源が、過冷却用膨張弁（３１）を備えた過冷却バイパス回路（３０）であり、制御部は、暖房運転時に冷媒回路（１５）内の冷媒量が過剰であると判断したときに、戻しバイパス配管（２７）の電磁弁（２８）を全閉動作させ、且つ過冷却バイパス回路（３０）の過冷却用膨張弁（３１）の開度を全閉状態から徐々に開動作させるよう制御するものである。

Description

空気調和装置
　本発明の実施形態は、室外ユニットと複数台の室内ユニットとが接続された空気調和装置に関する。
　特許文献１に記載の空気調和装置では、冷媒過剰検出時のアキュムレータへの液溜め方法として、運転中の室外ユニットのアキュムレータ及び停止中の室外ユニットのアキュムレータに過剰な冷媒を貯溜する技術が開示されている。
特開２００７－２１８５５８号公報
　ところが、運転中の室外ユニットのアキュムレータに貯溜された冷媒は、貯溜してもすぐに排出される可能性がある。また、停止中の室外ユニットのアキュムレータに貯溜された冷媒は、この停止中の室外ユニットが再運転されるまで回収できない場合がある。従って、空気調和装置の運転状態が変化して適正冷媒量が変更された場合に、冷媒量不足や、冷媒量過剰による暖房性能の低下や、冷媒量不足解消のために行なう停止室外ユニットの再運転に伴う不必要な消費電力量などの不具合が生ずる恐れがある。
　本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、暖房運転時に冷媒回路における冷媒量を適正化して暖房性能を良好に確保できる空気調和装置を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態における空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、アキュムレータ及び過冷却熱交換器を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとが連結配管により接続されて冷媒回路を構成すると共に、制御部を有する空気調和装置において、前記アキュムレータは前記圧縮機の吸入側に接続され、このアキュムレータの底部が、弁機構を備えた戻しバイパス配管を介して前記圧縮機の吸入側に接続され、前記圧縮機の吐出側に前記室外熱交換器及び前記過冷却熱交換器が順次接続され、前記過冷却熱交換器の冷却源が、過冷却用膨張機構を備えた過冷却バイパス回路であり、この過冷却バイパス回路は、前記室外熱交換器の下流側の冷媒を前記過冷却用膨張機構により膨張させて前記過冷却熱交換器へ導いた後に前記アキュムレータへ導くものであり、前記制御部は、暖房運転時に前記冷媒回路内の冷媒量が過剰であると判断したときに、前記戻しバイパス配管の前記弁機構を全閉動作させ、且つ前記過冷却パイパス回路の前記過冷却用膨張機構の開度を全閉状態から徐々に開動作させるよう制御することを特徴とするものである。
　本発明の実施形態によれば、暖房運転時に冷媒回路における冷媒量を適正化して暖房性能を良好に確保できる。
一実施形態に係る空気調和装置の構成を示す系統図。 図１の空気調和装置における制御部を示すブロック図。 図１の空気調和装置の暖房運転時に冷媒量が過剰である場合の判断と制御を示すフローチャート。
　以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
　図１に示す空気調和装置１０は、室外ユニット１１と複数台の室内ユニット１２とが、連結配管としての液冷媒連絡配管１３及びガス冷媒連絡配管１４により接続されて冷媒回路１５を構成するものであり、更に制御部１６（図２）を有する。
　室外ユニット１１は、冷媒回路１５の一部を構成する室外側冷媒回路１５Ａを有する。この室外側冷媒回路１５Ａは、圧縮機１８、四方弁１９、室外熱交換器２０、室外膨張機構としての室外膨張弁２１、室外ファン２２、アキュムレータ２３、過冷却熱交換器２４、液側パックドバルブ２５及びガス側パックドバルブ２６を備えて構成される。
　圧縮機１８は、運転容量可変型の圧縮機であり、後述のインバータ４６により回転数が制御されるモータによって駆動される。
　四方弁１９は、冷媒の流れを切り換える弁であり、冷房運転時に室外熱交換器２０を凝縮器とし、且つ室内熱交換器４０（後述）を蒸発器として機能させる。四方弁１９は、冷房運転時に、図１の実線に示すように、圧縮機１８の吐出側と室外熱交換器２０のガス側とを接続させると共に、圧縮機１８の吸入側（つまりアキュムレータ２３）とガス側パックドバルブ２６(つまりガス冷媒連絡配管１４)とを接続させる。また、四方弁１９は、暖房運転時に室内熱交換器４０を凝縮器とし、且つ室外熱交換器２０を蒸発器として機能させる。四方弁１９は、この暖房運転時に、図１の破線に示すように、圧縮機１８の吐出側とガス側パックドバルブ２６(つまりガス冷媒連絡配管１４)とを接続させると共に、圧縮機１８の吸入側と室外熱交換器２０のガス側とを接続させる。
　室外熱交換器２０は、伝熱管と多数のフィンにより構成され、上述の如く冷房運転時に凝縮器として、暖房運転時に蒸発器としてそれぞれ機能する。この室外熱交換器２０は、ガス側が四方弁１９に、液側が液側パックドバルブ２５(つまり液冷媒連絡配管１３)に接続されている。
　室外膨張弁２１は、室外側冷媒回路１５Ａ内を流れる冷媒の圧力や流量を調整するために室外熱交換器２０に流入する冷媒量を調整するものであり、室外熱交換器２０の液側に接続される。この室外膨張弁２１は、弁開度の調整が容易な電子膨張弁が好ましい。
　室外ファン２２は、室外ユニット１１内に外気を吸入して、室外熱交換器２０において外気を冷媒と熱交換させた後に室外ユニット１１外へ排出する。この室外ファン２２は、室外熱交換器２０に供給する外気の風量を変更可能なファンである。
　アキュムレータ２３は、四方弁１９と圧縮機１８との間で圧縮機１８の吸入側に接続されており、冷媒回路１５内に発生した過剰な冷媒を貯溜する容器である。このアキュムレータ２３は、液冷媒とガス冷媒とを分離して、ガス冷媒のみを圧縮機１８に吸入させる。また、アキュムレータ２３の底部は、弁機構としての電磁弁２８を備えた戻しバイパス配管２７を介して圧縮機１８の吸入側に接続される。アキュムレータ２３の底部に貯溜された冷媒と油の混合液は、戻しバイパス配管２７を経て圧縮機１８に吸入されるが、その混合液の流れが電磁弁２８の開閉により制御される。
　室外ユニット１１では、圧縮機１８の吐出側に四方弁１９、室外熱交換器２０、室外膨張弁２１及び過冷却熱交換器２４が順次接続されている。このうちの過冷却熱交換器２４は、室外熱交換器２０において凝縮された冷媒を冷却するものであり、この過冷却熱交換器２４の冷却源が過冷却バイパス回路３０である。この過冷却バイパス回路３０は、過冷却用膨張機構としての過冷却用膨張弁３１を備える。そして、過冷却バイパス回路３０は、室外熱交換器２０から過冷却熱交換器２４を経て室内膨張弁４１へ流れる冷媒の一部を、室外熱交換器２０の下流側の例えば過冷却熱交換器２４の下流側で分流し、過冷却用膨張弁３１により膨張させて減圧し、この減圧された冷媒を過冷却熱交換器２４に導いた後にアキュムレータ２３に導く。室外熱交換器２０から過冷却熱交換器２４内を室内ユニット１２の室内膨張弁４１へ向かって流れる冷媒は、過冷却バイパス回路３０を流れ過冷却用膨張弁３１により減圧されて過冷却熱交換器２４に導かれた冷媒により熱交換されて冷却される。
　液側パックドバルブ２５は、室外ユニット１１の外部の配管である液冷媒連絡配管１３との接続口に設けられた弁であり、過冷却熱交換器２４に接続される。また、ガス側パックドバルブ２６は、室外ユニット１１の外部の配管であるガス冷媒連絡配管１４との接続口に設けられた弁であり、四方弁１９に接続される。
　室外ユニット１１には各種のセンサが設けられている。つまり、圧縮機１８の吐出側に、吐出圧力ＰＤの測定する吐出圧力センサ３２と、吐出温度ＴＤを測定する吐出温度センサ３４がそれぞれ設けられる。また、圧縮機１８の吸入側のアキュムレータ２３の上流に、吸入圧力ＰＳを測定する吸入圧力センサ３３と、吸入温度ＴＳ１を測定する吸入温度センサ３５がそれぞれ設けられる。
　室外熱交換器２０の液側に、室外熱交換器２０に流出入する液冷媒温度ＴＬ１を測定する液側温度センサ３６が設けられる。また、過冷却バイパス回路３０には、過冷却熱交換器２４の出口側の冷媒温度ＴＳ２を測定する過冷却バイパス温度センサ３７が設けられる。また、過冷却熱交換器２４と液側パックドバルブ２５との間に、液管温度ＴＬ２を測定する液管温度センサ３８が設けられる。更に、室外熱交換器２０における外気の吸入側に、外気温度ＴＧを測定する外気温度センサ３９が設けられる。
　複数台のそれぞれの室内ユニット１２は、冷媒回路１５の一部を構成する室内側冷媒回路１５Ｂを有する。この室内側冷媒回路１５Ｂは、室内熱交換器４０、室内膨張機構としての室内膨張弁４１、及び室内ファン４２を備えて構成される。
　室内熱交換器４０は、伝熱管と多数のフィンにより構成された熱交換器であり、冷房運転時に蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時に凝縮器として機能して室内空気を加熱する。
　室内膨張弁４１は、室内側冷媒回路１５Ｂ内を流れる冷媒の流量等を調整するために室内熱交換器４０に流入する冷媒量を調整するものであり、室内熱交換器４０の液側に接続される。この室内膨張弁４１による室内熱交換器４０への流入冷媒量の調整は、後述の室内過冷却度ＳＣと目標室内過冷却度ＳＣＯとの差に基づいて室内膨張弁４１の開度が制御されることでなされる。この室内膨張弁４１は、弁開度の調整が容易な電子膨張弁が好ましい。
　室内ファン４２は、室内ユニット１２内に室内空気を吸入し、この吸入空気を室内熱交換器４０において冷媒と熱交換させた後に室内に供給する。また、室内ユニット１２には、各種のセンサが設けられている。
　つまり、室内熱交換器４０のガス側には、室内熱交換器４０のガス冷媒温度ＴＣ１を測定する室内ガス側温度センサ４３が設けられる。室内熱交換器４０の液側には、室内熱交換器４０の液冷媒温度ＴＣ２を測定する室内液側温度センサ４４が設けられる。また、室内熱交換器４０における室内空気の吸入側に、室内ユニット１２内に流入する室内空気の温度（室内空気温度）ＴＡを測定する室内空気温度センサ４５が設けられる。
　上述の室外ユニット１１及び室内ユニット１２では、室外ユニット１１の圧縮機１８、四方弁１９、室外熱交換器２０、室外膨張弁２１及び過冷却熱交換器２４、室内ユニット１２の室内膨張弁４１及び室内熱交換器４０、並びに室外ユニット１１のアキュムレータ２３は、冷媒配管により順次接続されて冷凍サイクルを構成する。
　また、室外ユニット１１は、室外ユニット１１を構成する各部の動作を制御する室外制御部１６Ａ（図２）を有し、室内ユニット１２は、室内ユニット１２を構成する各部の動作を制御する室内制御部１６Ｂ（図２）を有する。特に室外制御部１６Ａは、圧縮機１８の運転を周波数制御するインバータ４６に指令信号を送信する。インバータ４６は、商用交流電源４７の電圧を整流し、整流後の電圧を、室外制御部１６Ａからの直流信号に応じた周波数に変換して圧縮機１８のモータへ出力し、この圧縮機１８の容量を周波数制御する。
　室外ユニット１１の室外制御部１６Ａは、複数台の室内ユニット１２のそれぞれの室内制御部１６Ｂと伝送線４８を介して制御信号等の送受信がなされる。即ち、室外制御部１６Ａと室内制御部１６Ｂとによって、空気調和装置１０全体の運転制御を行なう制御部１６が構成される。
　この制御部１６は、圧力センサ３２及び３３、並びに各種の温度センサ３５～３９、４３～４５の測定信号を受信すると共に、これらの測定信号に基づいて圧縮機１８、四方弁１９、室外膨張弁２１、室外ファン２２、電磁弁２８、過冷却用膨張弁３１、室内膨張弁４１及び室内ファン４２等を制御する。これにより、制御部１６は、次に述べる空気調和装置１０の冷房運転、暖房運転、及び過剰冷媒制御運転等を実施する。
　（Ａ）冷房運転
　冷房運転時には、四方弁１９が図１の実線に示される状態、つまり、圧縮機１８の吐出側が室外熱交換器２０のガス側に接続され、且つ圧縮機１８の吸入側が、ガス側パックドバルブ２６及びガス冷媒連絡配管１４を介して室内熱交換器４０のガス側に接続される状態に、制御部１６により制御される。
　この状態で、制御部１６により圧縮機１８、室外ファン２２及び室内ファン４２が起動制御されると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１８に吸入されて圧縮され、高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四方弁１９を経由して室外熱交換器２０に送られ、室外ファン２２によって供給される外気と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒になる。この高圧の液冷媒は、室外膨張弁２１を通過して過冷却熱交換器２４に流入し、過冷却バイパス回路３０を流れる冷媒と熱交換を行って更に冷却されて過冷却状態になる。
　このとき、室外熱交換器２０にて凝縮され且つ過冷却熱交換器２４で冷却された冷媒の一部は、分流されて過冷却バイパス回路３０に流れ、過冷却用膨張弁３１により減圧された後に、圧縮機１８の吸入側のアキュムレータ２３の上部に戻される。
　過冷却熱交換器２４により過冷却状態になった高圧の液冷媒は、液冷媒連絡配管１３を経由して室内ユニット１２に送られる。この室内ユニット１２に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１により圧縮機１８の吸入圧力近くまで減圧され、低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器４０に送られ、この室内熱交換器４０において室内空気と熱交換を行って室内空気を冷却すると共に蒸発し、低圧のガス冷媒となる。
　この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管１４を経由して室外ユニット１１に送られ、四方弁１９を経由してアキュムレータ２３に流入する。このアキュムレータ２３に流入した低圧のガス冷媒は、再び圧縮機１８に吸入される。
　（Ｂ）暖房運転
　暖房運転時には、四方弁１９が図１の破線に示された状態、つまり圧縮機１８の吐出側が、ガス側パックドバルブ２６及びガス冷媒連絡配管１４を介して室内熱交換器４０のガス側に接続され、且つ圧縮機１８の吸入側が室外熱交換器２０のガス側に接続される状態に、制御部１６により制御される。
　この状態で、制御部１６により圧縮機１８、室外ファン２２及び室内ファン４２が起動制御されると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１８に吸入されて圧縮され、高圧のガス冷媒となり、四方弁１９及びガス冷媒連絡配管１４を経由して室内ユニット１２に送られる。
　この室内ユニット１２に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４０において、室内空気と熱交換を行って室内空気を加熱すると共に凝縮し、高圧の液冷媒となった後、室内膨張弁４１を通過する際に、室内膨張弁４１の弁開度に応じて減圧される。
　この室内膨張弁４１を通過した冷媒は、液冷媒連絡配管１３を経由して室外ユニット１１に送られ、過冷却熱交換器２４及び室外膨張弁２１を経由して更に減圧された後に、室外熱交換器２０に流入する。この室外熱交換器２０に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン２２により供給される外気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、四方弁１９を経由してアキュムレータ２３に流入する。このアキュムレータ２３に流入した低圧のガス冷媒は、再び圧縮機１８に吸入される。
　（Ｃ）過剰冷媒制御運転
　複数台の室内ユニット１２を有するマルチタイプの空気調和装置１０では、冷房運転を基準にして冷媒回路１５内に封入する冷媒量を決定した場合、室外熱交換器２０の容量に対して室内熱交換器４０の容量が小さくなるような接続条件では、暖房運転時に冷媒回路１５内の冷媒量が過剰になる場合がある。このように暖房運転時に冷媒量が過剰になると、圧縮機１８の吐出圧力の上昇や、室内ユニット１２の室内過冷却度の増大により暖房性能が低下してしまう恐れがある。
　そこで、制御部１６は、まず、空気調和装置１０の暖房運転時に吐出圧力センサ３２により測定された吐出圧力ＰＤから凝縮温度を換算して求める。次に、制御部１６は、空気調和装置１０の暖房運転時に室内液側温度センサ４４により測定された液冷媒温度ＴＣ２と上述の凝縮温度との差から室内過冷却度ＳＣを求める。そして、制御部１６は、空気調和装置１０の暖房運転時に冷媒回路１５内の冷媒量が過剰であるか否かを、上述のようにして求めた室内過冷却度ＳＣと実際に検出された室内膨張弁４１の開度ＰＬＳとの少なくとも一方を判断指標として判断する。
　具体的には、制御部１６は、図３に示すように、空気調和装置１０を暖房運転させた後（Ｓ１）、室内膨張弁４１の開度ＰＬＳを検出する（Ｓ２）。次に、制御部１６は、室内膨張弁４１の開度ＰＬＳが所定開度Ａよりも大きいか否かを判断する（Ｓ３）。室内膨張弁４１の開度ＰＬＳが所定開度Ａ以下である場合に、制御部１６は現在の運転状態を継続させる（Ｓ４）。
　室内膨張弁４１の開度ＰＬＳが所定開度Ａよりも大きい場合に、制御部１６は、圧縮機１８の吐出圧力ＰＤ及び室内熱交換器４０の液冷媒温度ＴＣ２から室内過冷却度ＳＣを算出して求め検出する（Ｓ５）。次に制御部１６は、ステップＳ５にて検出した室内過冷却度ＳＣ（実際の室内過冷却度ＳＣ）と目標室内過冷却度ＳＣＯとの差が所定値Ｂよりも大きいか否かを判断する（Ｓ６）。
　制御部１６は、ステップＳ６において検出した室内過冷却度ＳＣと目標室内過冷却度ＳＣＯとの差が所定値Ｂ以下である場合に、現在の運転状態を継続させる（Ｓ４）。制御部１６は、ステップＳ６において検出した室内過冷却度ＳＣと目標室内過冷却のＳＣＯとの差が所定値Ｂを超えている場合には、後述のアキュムレータ２３への液溜め運転と、アキュムレータ２３底部の戻しバイパス配管２７における電磁弁２８の閉止を実施する（Ｓ７）。
　ここで、空気調和装置１０の暖房運転時に冷媒回路１５内の冷媒量が過剰であるとの判断は、ステップＳ３（ＰＬＳ＞Ａ）とステップＳ６（実ＳＣ－目標ＳＣＯ＞Ｂ）との２つの条件が共に満たされている場合に限らず、ステップＳ３の（ＰＬＳ＞Ａ）のみが一定時間継続している場合、またはステップＳ６の（実ＳＣ－目標ＳＣＯ＞Ｂ）のみが一定時間以上継続している場合にも実施される。
　制御部１６は、上述のようにして、空気調和装置１０の暖房運転時に冷媒回路１５内の冷媒量が過剰であると判断したとき、図３のステップＳ７に示したように、アキュムレータ２３の底部と圧縮機１８の吸入側とを接続する戻しバイパス配管２７の電磁弁２８を全閉動作（閉止）させ、且つ過冷却熱交換器２４の冷却源である過冷却バイパス回路３０の過冷却用膨張弁３１の開度ＰＬＳを、全閉状態から徐々に開動作させて過剰な冷媒をアキュムレータ２３に貯溜させる。
　以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果を奏する。
　空気調和装置１０の暖房運転時に冷媒回路１５内の冷媒が過剰であるとき、過冷却バイパス回路３０の過冷却用膨張弁３１の開度ＰＬＳを全閉状態から徐々に開動作させることで、冷媒回路１５内の過剰な冷媒をアキュムレータ２３に貯溜することができる。更に、戻しバイパス配管２７の電磁弁２８を全閉動作させることで、アキュムレータ２３に貯溜された冷媒をアキュムレータ２３内に長時間留めることができる。これらのことから、圧縮機１８の吐出側の吐出圧力ＰＤと室内ユニット１２の室内過冷却度ＳＣを共に適正状態に維持できるので、室内熱交換器４０の凝縮性能の低下を防止して、空気調和装置１０の暖房性能を良好に確保できる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…空気調和装置、１１…室外ユニット、１２…室内ユニット、１３…液冷媒連絡配管、１４…ガス冷媒連絡配管、１５…冷媒回路、１６…制御部、１８…圧縮機、２０…室外熱交換器、２３…アキュムレータ、２４…過冷却熱交換器、２７…戻しバイパス配管、２８…電磁弁（弁機構）、３０…過冷却バイパス回路、３１…過冷却用膨張弁（過冷却用膨張機構）、３２…吐出圧力センサ、４０…室内熱交換器、４１…室内膨張弁（室内膨張機構）、４４…室内液側温度センサ、ＰＤ…吐出圧力、ＳＣ…室内過冷却度、ＴＣ２…液冷媒温度、ＰＬＳ…室内膨張弁の開度
 

Claims (2)

  1. 　圧縮機、室外熱交換器、アキュムレータ及び過冷却熱交換器を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとが連結配管により接続されて冷媒回路を構成すると共に、制御部を有する空気調和装置において、
    　前記アキュムレータは前記圧縮機の吸入側に接続され、このアキュムレータの底部が、弁機構を備えた戻しバイパス配管を介して前記圧縮機の吸入側に接続され、
    　前記圧縮機の吐出側に前記室外熱交換器及び前記過冷却熱交換器が順次接続され、前記過冷却熱交換器の冷却源が、過冷却用膨張機構を備えた過冷却バイパス回路であり、この過冷却バイパス回路は、前記室外熱交換器の下流側の冷媒を前記過冷却用膨張機構により膨張させて前記過冷却熱交換器へ導いた後に前記アキュムレータへ導くものであり、
    　前記制御部は、暖房運転時に前記冷媒回路内の冷媒量が過剰であると判断したときに、前記戻しバイパス配管の前記弁機構を全閉動作させ、且つ前記過冷却バイパス回路の前記過冷却用膨張機構の開度を全閉状態から徐々に開動作させるよう制御することを特徴とする空気調和装置。
  2. 　前記室外ユニットは、前記圧縮機の吐出側に吐出圧力を測定する吐出圧力センサを備え、前記室内ユニットは、前記室内熱交換器の液冷媒温度を測定する室内液側温度センサと、前記室内熱交換器に流入する冷媒量を調整する室内膨張機構とを備え、
    　前記制御部は、暖房運転時に前記吐出圧力センサにより測定された前記吐出圧力から凝縮温度を求め、この凝縮温度と、暖房運転中に前記室内液側温度センサにより測定された前記室内熱交換器の前記液冷媒温度との差から室内過冷却度を求め、暖房運転時に冷媒回路内の冷媒量が過剰であるか否かを、前記室内過冷却度と前記室内膨張機構の開度との少なくとも一方を判断指標として判断するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
     
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