以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図2は、空気調和装置100の各種センサー情報の処理及び制御機器の対象を概略化して示した概略図である。図1及び図2に基づいて、空気調和装置100の構成及び動作について説明する。この空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、各室内機において選択的に冷房運転又は暖房運転が可能であり、かつ、各室内機において選択された冷房運転、暖房運転を同時に処理することができる2管式の多室型マルチシステム空気調和装置である。
なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、符号の後に「a」が付くものは利用ユニット303aに、符号の後に「b」が付くものは利用ユニット303bに、それぞれ配設されるものである。さらに、符号の後に「a」及び「b」のいずれも付していないときは、「a」及び「b」のいずれも含むものとして説明しているものとする。
[装置構成]
空気調和装置100は、熱源ユニット301と、中継ユニット302と、利用ユニット303(利用ユニット303a、利用ユニット303b)と、を有している。そして、熱源ユニット301と中継ユニット302とは、高圧接続配管(第2冷媒配管)6及び低圧接続配管(第1冷媒配管)20で接続されている。詳細には、第1逆止弁5の出口側と気液分離器7とが高圧接続配管6を介して、第4逆止弁21の入口と第1電磁弁8(第1電磁弁8a、第1電磁弁8b)とが低圧接続配管20を介して接続されている。
また、中継ユニット302と利用ユニット303とは、各利用ユニット303に並列に設けられている第1電磁弁8及び第2電磁弁9(第2電磁弁9a、第2電磁弁9b)と室内熱交換器10(室内熱交換器10a、室内熱交換器10b)とが冷媒配管である接続配管35(接続配管35a、接続配管35b)を介して接続され、各利用ユニット303に並列に設けられている第2逆止弁13(第2逆止弁13a、第2逆止弁13b)及び第3逆止弁14(第3逆止弁14a、第3逆止弁14b)と室内減圧機構12(室内減圧機構12a、室内減圧機構12b)とが冷媒配管である接続配管36(接続配管36a、接続配管36b)を介して接続されている。
第1電磁弁8及び第2電磁弁9が、利用ユニット303の室内熱交換器10の一方(紙面上側)を低圧接続配管20、又は、気液分離器7を介して高圧接続配管6に選択的に接続する第1分岐部として機能する。また、第2逆止弁13及び第3逆止弁14が、利用ユニット303の室内熱交換器10の他方(紙面下側)が冷媒入口となるとき第1減圧機構16を介して気液分離器7に接続し、利用ユニット303の室内熱交換器10の他方が冷媒出口となるとき第1減圧機構16の下流側に接続する第2分岐部として機能する。
なお、実施の形態1では、熱源ユニット1台に利用ユニット2台が接続された場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、それぞれ図示している以上の台数を備えていてもよい。また、空気調和装置100に用いられる冷媒には、たとえばR410AやR407C、R404AなどのHFC(ハイドロフルオロカーボン)冷媒、R22やR134aなどのHCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)冷媒、もしくは、炭化水素やヘリウムのような自然冷媒などがある。
<熱源ユニット301の運転モード>
空気調和装置100が実行する運転モードについて簡単に説明しておく。空気調和装置100では、接続されている利用ユニット303(ここでは利用ユニット303a、利用ユニット303b)の冷房負荷及び暖房負荷の割合によって、熱源ユニット301の運転モードが決定されるようになっている。空気調和装置100は、以下の4つの運転モードを実行するようになっている。
暖房負荷がなく、利用ユニット303の全てが冷房運転を実行する場合における熱源ユニット301の運転モード(以下、全冷運転モードと称する)。利用ユニット303が冷房運転及び暖房運転いずれも実行する冷暖房同時運転において、冷房負荷が大きい場合における熱源ユニット301の運転モード(以下、冷主運転モードと称する)。利用ユニット303が冷房運転及び暖房運転いずれも実行する冷暖房同時運転において、暖房負荷が大きい場合における熱源ユニット301の運転モード(以下、暖主運転モードと称する)。冷房負荷がなく、利用ユニット303の全てが暖房運転を実行する場合における熱源ユニット301の運転モード(以下、全暖運転モードと称する)。
<利用ユニット303>
利用ユニット303a及び利用ユニット303bは、空調対象域に調和空気を吹き出すことができる場所(たとえば、屋内の天井への埋め込みや吊り下げ等、壁面への壁掛け等)に設置されている。利用ユニット303a及び利用ユニット303bは、中継ユニット302と高圧接続配管6及び低圧接続配管20とを介して熱源ユニット301に対して並列に接続されており、空気調和装置100における冷媒回路の一部を構成している。
利用ユニット303a及び利用ユニット303bは、冷媒回路の一部を構成する室内側冷媒回路を備えている。この室内側冷媒回路は、利用側熱交換器としての室内熱交換器10(室内熱交換器10a、室内熱交換器10b)と、室内熱交換器10に直列に接続されている室内減圧機構12(室内減圧機構12a、室内減圧機構12b)と、で構成されている。また、利用ユニット303には、室内熱交換器10の冷媒と熱交換した後の調和空気を室内等の空調対象域に供給するための室内送風機11(室内送風機11a、室内送風機11b)が設けられている。
室内熱交換器10は、たとえば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。また、室内熱交換器10は、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、あるいは、二重管式熱交換器等で構成してもよい。室内熱交換器10は、空気調和装置100が実行する運転モードが冷房運転モード(全冷運転モード及び冷主運転モード)の場合では、冷媒の蒸発器として機能して空調対象域の空気を冷却し、暖房運転モード(全暖運転モード及び暖主運転モード)では冷媒の凝縮器(あるいは放熱器)として機能して空調対象域の空気を加熱するものである。
室内送風機11は、利用ユニット303内に室内空気を吸入して、室内空気を室内熱交換器10と熱交換させた後に、調和空気として空調対象域に供給する機能を有している。つまり、利用ユニット303では、室内送風機11により取り込まれる室内空気と室内熱交換器10を流れる冷媒とで熱交換させることが可能となっている。室内送風機11は、室内熱交換器10に供給する調和空気の流量を可変することが可能なもので構成され、たとえば遠心ファンや多翼ファン等のファンと、このファンを駆動する、たとえばDCファンモーターからなるモーターとを備えている。
室内減圧機構12は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この室内減圧機構12は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。なお、室内減圧機構12、及び、室内送風機11の動作は、空気調和装置100の各種運転モードを実行する通常運転制御手段として機能する制御部103によって制御される(図2参照)。
また、利用ユニット303には、以下に示す各種センサーが設けられている。つまり、利用ユニット303には、室内熱交換器10のガス側に設けられ、ガス冷媒の温度を検出する室内ガス温度センサー205(室内ガス温度センサー205a、室内ガス温度センサー205b)、利用ユニット303の室内空気の吸入口側に設けられ、利用ユニット303内に流入する室内空気の温度を検出する室内吸込温度センサー206(室内吸込温度センサー206a、室内吸込温度センサー206b)、及び、室内熱交換器10の液側に設けられ、液冷媒の温度を検出する室内液温度センサー207(室内液温度センサー207a、室内液温度センサー207b)が設けられている。
<熱源ユニット301>
熱源ユニット301は、たとえば屋外に設置されており、高圧接続配管6と低圧接続配管20及び中継ユニット302を介して利用ユニット303に接続されており、空気調和装置100における冷媒回路の一部を構成している。なお、熱源ユニット301では、中継ユニット302に出入りする冷媒の流れ方向を一定にするために、高圧接続配管6と低圧接続配管20と接続する2つの接続配管(第1接続配管30、第2接続配管31)が設けられている。
熱源ユニット301は、冷媒回路の一部を構成する室外側冷媒回路を備えている。この室外側冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機1と、冷媒の流れる方向を切り換えるための四方弁2と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器3と、冷媒の流れ方向を一方にのみ許容することで冷媒の流れを制御する4つの逆止弁(第1逆止弁5、第4逆止弁21、第5逆止弁22、第6逆止弁23)と、で構成されている。また、熱源ユニット301には、室外熱交換器3に空気を供給するための室外送風機4が設けられている。
圧縮機1は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。空気調和装置100に搭載される圧縮機1は、運転容量を可変することが可能なものであり、たとえばインバーターにより制御される図示省略のモーターによって駆動される容積式圧縮機で構成されている。なお、実施の形態1では、圧縮機1が1台のみである場合を例に示しているが、これに限定されず、利用ユニット303の接続台数等に応じて、2台以上の圧縮機1を利用ユニット303に対して並列に接続するようにしてもよい。
四方弁2は、熱源ユニット301の運転モードによって冷媒の流れの方向を切り換える流路切替装置としての機能を有している。四方弁2は、全冷運転モード又は冷主運転モードの場合では、室外熱交換器3を圧縮機1において圧縮される冷媒の凝縮器として機能させるために、圧縮機1の吐出側と室外熱交換器3のガス側とを接続するとともに圧縮機1の吸入側を第4逆止弁21を経由して低圧接続配管20側と接続する(四方弁2の実線を参照)。また、四方弁2は、全暖運転モード又は暖主運転モードの場合では、室外熱交換器3を冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機1の吐出側と第5逆止弁22を経由して高圧接続配管6側とを接続するとともに圧縮機1の吸入側を室外熱交換器3のガス側とを接続する(四方弁2の破線を参照)。
第1逆止弁5は、高圧接続配管6と第1接続配管30との接続部分aと、高圧接続配管6と第2接続配管31との接続部分b(接続部分aよりも上流側)と、の間に設けられ、熱源ユニット301から中継ユニット302の方向のみに冷媒の流通を許容するようになっている。第4逆止弁21は、低圧接続配管20と第1接続配管30との接続部分cと、低圧接続配管20と第2接続配管31との接続部分d(接続部分cよりも上流側)と、の間に設けられ、中継ユニット302から熱源ユニット301の方向のみに冷媒の流通を許容するようになっている。
第5逆止弁22は、第1接続配管30に設けられ、低圧接続配管20から高圧接続配管6の方向のみに冷媒の流通を許容するようになっている。第6逆止弁23は、第2接続配管31に設けられ、低圧接続配管20から高圧接続配管6の方向のみに冷媒の流通を許容するようになっている。このように4つの逆止弁を配置することで、四方弁2が切り換わった場合における冷媒の流れ方向を決定している。
室外熱交換器3は、たとえば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。また、室外熱交換器3は、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、あるいは、二重管式熱交換器等で構成してもよい。室外熱交換器3は、空気調和装置100が実行する運転モードが冷房運転モードの場合では、冷媒の凝縮器(あるいは放熱器)として機能して冷媒を加熱し、暖房運転モードでは冷媒の蒸発器として機能して冷媒を冷却するものである。また、室外熱交換器3は、ガス側が四方弁2に接続され、液側が第1逆止弁5及び第6逆止弁23に接続されている。
室外送風機4は、熱源ユニット301内に室外空気を吸入して、室外空気を室外熱交換器3にて熱交換させた後に、室外に排出する機能を有している。つまり、熱源ユニット301では、室外送風機4により取り込まれる室外空気と室外熱交換器3を流れる冷媒とで熱交換させることが可能になっている。室外送風機4は、室外熱交換器3に供給する室外空気の流量を可変することが可能なもので構成され、たとえばプロペラファン等のファンと、このファンを駆動する、たとえばDCファンモーターからなるモーターとを備えている。
また、熱源ユニット301には、以下に示す各種センサーが設けられている。つまり、熱源ユニット301には、圧縮機1の吐出側に設けられ、吐出圧力を検出する吐出圧力センサー201(高圧検出装置)、室外熱交換器3のガス側に設けられ、ガス冷媒の温度を検出する室外ガス温度センサー202、熱源ユニット301の室外空気の吸入口側に設けられ、熱源ユニット301内に流入する室外空気の温度を検出する外気温度センサー203、室外熱交換器3の液側に設けられ、液冷媒温度を検出する室外液温度センサー204、及び、圧縮機1の吸入側に設けられ、吸入圧力を検出する吸入圧力センサー213(低圧検出装置)が設けられている。なお、圧縮機1、四方弁2、室外送風機4の動作は、空気調和装置100の各種運転モードを実行する通常運転制御手段として機能する制御部103によって制御される(図2参照)。
<中継ユニット302>
中継ユニット302は、たとえば屋内に設置され、低圧接続配管20と高圧接続配管6を介して熱源ユニット301と接続され、接続配管35と接続配管36を介して利用ユニット303と接続されており、空気調和装置100における冷媒回路の一部を構成している。中継ユニット302は、熱源ユニット301と利用ユニット303との間に介在し、各利用ユニット303に要求されている運転に応じて冷媒の流れを制御する機能を有している。
中継ユニット302は、冷媒回路の一部を構成する中継冷媒回路を備えている。この中継冷媒回路は、液冷媒及びガス冷媒を分離するための気液分離器7と、利用ユニット303の運転切換えを行なう第1電磁弁8及び第2電磁弁9と、冷媒の流れ方向を決定するための第2逆止弁13及び第3逆止弁14と、冷媒の流量を制御するための第1熱交換部15及び第2熱交換部18と、冷媒の分配流量を制御するための第1減圧機構16及び第2減圧機構19と、余剰冷媒を貯留するためのレシーバー17と、で構成されている。
気液分離器7は、高圧接続配管6を介して流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する機能を有している。気液分離器7は、高圧接続配管6を介して熱源ユニット301と接続し、ガス側配管40を介して第2電磁弁9と接続し、液側配管41を介して第1熱交換部15と接続している。つまり、気液分離器7によって高圧接続配管6が2つに分岐され(ガス側配管40、液側配管41)、第2電磁弁9と第1熱交換部15とに接続するようになっている。
第1電磁弁8及び第2電磁弁9は、接続されている利用ユニット303に要求されている運転に応じてどちらか一方が択一的に開閉制御されることにより、利用ユニット303の運転に応じて冷媒の流れを制御する機能を有している。第1電磁弁8は、たとえば二方弁などで構成されており、低圧接続配管20に分岐して接続する接続配管35のそれぞれに設けられている。第2電磁弁9は、たとえば二方弁などで構成されており、高圧接続配管6に分岐して接続する接続配管35のそれぞれに設けられている。
第2逆止弁13及び第3逆止弁14は、接続されている利用ユニット303に要求されている運転に応じて冷媒を一方に流通させる機能を有している。第2逆止弁13は、液側配管41に分岐して接続する接続配管36のそれぞれに設けられている。第3逆止弁14は、液側配管41に分岐して接続する接続配管36のそれぞれに設けられている。
第1熱交換部15は、気液分離器7と第1減圧機構16との間における液側配管41を導通している冷媒と、第2熱交換部18と低圧接続配管20とを接続している接続配管45を導通している冷媒と、の間で熱交換を行なうものである。第2熱交換部18は、第2減圧機構19と第1熱交換部15との間における接続配管45を導通している冷媒とレシーバー17と第2減圧機構19、第2逆止弁13及び第3逆止弁14との間に液側配管41を導通している冷媒と、の間で熱交換を行なうものである。なお、接続配管45は、一端が第2熱交換部19の高圧側出口に、他端が低圧接続配管20に、接続している。
第1減圧機構16は、第1熱交換部15とレシーバー17、第2逆止弁13及び第3逆止弁14との間における液側配管41に設けられており、冷媒を減圧して膨張させる機能を有している。この第1減圧機構16は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。第2減圧機構19は、第2熱交換部18と第2逆止弁13及び第3逆止弁14とを接続している液側配管41に設けられており、冷媒を減圧して膨張させる機能を有している。この第2減圧機構19は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。
レシーバー17は、第1減圧機構16の下流側であって、第2熱交換部18の上流側に設けられており、中間圧又は高圧の余剰冷媒を貯留する受液器としての機能を有している。つまり、レシーバー17は、第1減圧機構16の出口側と接続配管45の接続部分との間に設けられている。なお、第1減圧機構16及び第2減圧機構19は、各利用ユニット303による冷房負荷及び暖房負荷によって開度が調節され、同時にレシーバー17の余剰冷媒を制御する機能を備えている。
また、中継ユニット302には、以下に示す各種センサーが設けられている。つまり、中継ユニット302には、第1熱交換部15の高圧側下流に設けられ、高圧側の圧力を検出する高圧圧力センサー208、レシーバー17の下流側に設けられ、中間圧の飽和温度を検出する中間圧飽和温度センサー209、第2熱交換部18の高圧側下流に設けられ、中間圧側の液冷媒温度を検出する中間圧液温度センサー210、第2熱交換部18の低圧上流側に設けられ、低圧側の飽和温度を検出する低圧飽和温度センサー211、及び、第1熱交換部15の低圧下流側に設けられ、低圧側のガス冷媒温度を検出する低圧ガス温度センサー212が設けられている。
図2に示すように、各種温度センサー及び各種圧力センサーによって検知された各諸量は、測定部101に入力され、演算部102にて処理される。そして、空気調和装置100は、演算部102の処理結果に基づき、制御部103によって、圧縮機1と、四方弁2と、室外送風機4と、室内送風機11と、室内減圧機構12と、第1減圧機構16と、第2減圧機構19と、第1電磁弁8と、第3電磁弁9と、を制御するようになっている。つまり、測定部101、演算部102、及び、制御部103によって空気調和装置100の運転動作が統括制御される。なお、これらは、マイコン等で構成するとよい。
具体的には、入力・演算されたリモコン等を介しての指示及び各種センサーでの検出情報に基づいて、制御部103は、圧縮機1の駆動周波数、四方弁2の切り替え、室外送風機4の回転数(ON/OFF含む)、室内送風機11の回転数(ON/OFF含む)、室内減圧機構12の開度、第1減圧機構16の開度、第2減圧機構19の開度、第1電磁弁8の開閉、及び、第2電磁弁9の開閉を制御し、各運転モードを実行するようになっている。なお、測定部101、演算部102及び制御部103は、一体的に設けられていてもよく、別々に設けられていてもよい。また、測定部101、演算部102及び制御部103は、いずれのユニットに設けるようにしてもよい。さらに、測定部101、演算部102及び制御部103は、ユニット毎に設けるようにしてもよい。
[動作]
空気調和装置100は、利用ユニット303に要求されるそれぞれの運転負荷に応じて熱源ユニット301、中継ユニット302及び利用ユニット303a、利用ユニット303bに搭載されている各機器の制御を行ない、全冷運転モード、冷主運転モード、全暖運転モード、あるいは、暖主運転モードを実行する。
<全冷運転モード>
全冷運転モードでは、四方弁2が実線で示される状態、すなわち圧縮機1の吐出側が室外熱交換器3のガス側に接続され、かつ、圧縮機1の吸入側が第4逆止弁21を経由して低圧接続配管20に接続された状態となっている。また、利用ユニット303a、利用ユニット303bは、全て冷房運転モードであり、第1電磁弁8a及び第1電磁弁8bは開、第2電磁弁9a及び第2電磁弁9bは閉に制御されている。
この冷媒回路の状態で、圧縮機1、室外送風機4、室内送風機11a、及び、室内送風機11bを起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁2を経由して室外熱交換器3に送られて、室外送風機4によって供給される室外空気と熱交換を行なって凝縮されて高圧の液冷媒となる。
この高圧の液冷媒は、第1逆止弁5を経由して高圧接続配管6を通過し、中継ユニット302の気液分離器7に送られる。その後、高圧の液冷媒は、気液分離器7から流出して液側配管41を通過し、第1熱交換部15の高圧側に流入する。第1熱交換部15に流入した冷媒は、第1熱交換部15の低圧側を流れる冷媒に熱を放出する。この冷媒は、第1熱交換部15の高圧側から流出し、開度が全開となっている第1減圧機構16に流れる。第1減圧機構16を通った冷媒は、その後、レシーバー17を通過し、第2熱交換部18の高圧側に流入し、第2熱交換部18の低圧側を流れる冷媒に熱を放出する。この冷媒は、第2熱交換部18から流出し、その後、第2減圧機構19又は第3逆止弁14に流れるように分配される。
第2減圧機構19に流入した冷媒は、第2減圧機構19で減圧され、低圧の気液二相状態となり、第2熱交換部18の低圧側に流入する。第2熱交換部18の低圧側に流入した気液二相冷媒は、第2熱交換部18の高圧側を流れる冷媒によって加熱される。この冷媒は、第2熱交換部18の低圧側から流出して、第1熱交換部15の低圧側に流入する。第1熱交換部15の低圧側に流入した冷媒は、第1熱交換部15の高圧側を流れる冷媒によって加熱されてから、接続配管45を介して低圧接続配管20へと流入する。
なお、第2減圧機構19は、第1熱交換部15の低圧側下流の過熱度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。第1熱交換部15の低圧側下流の過熱度は、低圧ガス温度センサー212より検出される温度から、低圧飽和温度センサー211より検出される温度を差し引くことによって求められる。第2減圧機構19は、第1熱交換部15の低圧下流側における冷媒の過熱度が所定値になるように冷媒流量を制御しているため、第1熱交換部15の低圧下流側において蒸発された低圧のガス冷媒は、所定の過熱度を有する状態となる。このように、空調空間において要求される冷房運転負荷に応じた流量の冷媒が利用ユニット303a、利用ユニット303bに流れるように、第2減圧機構19が制御されている。
一方、第3逆止弁14に流入した冷媒は、利用ユニット303に流入する。利用ユニット303に流入した冷媒は、まず室内減圧機構12により減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器10に流入する。室内熱交換器10に流入した冷媒は、室内送風機11によって供給される室内空気と熱交換を行なって蒸発して低圧のガス冷媒となる。
ここで、利用ユニット303の全部が冷房運転であるため、室内減圧機構12は、室内熱交換器10のガス側における冷媒の過熱度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。室内熱交換器10のガス側における冷媒の過熱度は、まず、室内ガス温度センサー205により温度から室内液温度センサー207により検出される温度を差し引くことによって求められる。室内減圧機構12は、室内熱交換器10のガス側における冷媒の過熱度が所定値になるように冷媒流量を制御しているため、室内熱交換器10において蒸発された低圧のガス冷媒は、所定の過熱度を有する状態となる。このように、室内熱交換器10には、利用ユニット303が設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れている。
室内熱交換器10で室内空気を冷却した低圧のガス冷媒は、室内熱交換器10から流出して接続配管35を流れ、利用ユニット303から流出する。この冷媒は、第1電磁弁8を経由して、低圧接続配管20へと流入し、第2減圧機構19に流入し、接続配管45を流れてきた冷媒と合流する。合流した冷媒は、熱源ユニット301に流入し、第4逆止弁21を経由して、四方弁2を通過し、再び圧縮機1に吸入される。
<冷主運転モード>
ここで説明する冷主運転モードとは、利用ユニット303aが冷房運転モード、利用ユニット303bが暖房運転モードであるが、冷房運転負荷が暖房運転負荷よりも大きい状態における運転動作モードである。この冷主運転モードでは、四方弁2が全冷運転モードと同様に制御されている。また、第1電磁弁8aが開、第1電磁弁8bが閉、第2電磁弁9aが閉、第2電磁弁9bが開に制御されている。
この冷媒回路の状態で、圧縮機1、室外送風機4、室内送風機11a、及び、室内送風機11bを起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁2を経由して室外熱交換器3に送られて、室外送風機4によって供給される室外空気と熱交換を行なって凝縮されて高圧の液冷媒となる。
この高圧の液冷媒は、第1逆止弁5を経由して高圧接続配管6を通過し、中継ユニット302の気液分離器7に送られる。気液分離器7に流入した冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。気液分離器7で分離されたガス冷媒は、ガス側配管40を通って第2電磁弁9bに流入する。一方、気液分離器7で分離された液冷媒は、液側配管41を通って第1熱交換部15の高圧側に流入する。
第2電磁弁9bに流入したガス冷媒は、利用ユニット303bの室内熱交換器10bに流入する。室内熱交換器10bに流入したガス冷媒は、室内熱交換器10bにて室内送風機11bによって供給される室内空気と熱交換を行なって凝縮して高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、その後、室内減圧機構12bにより減圧されて中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。
ここで、利用ユニット303bが暖房運転であるため、室内減圧機構12bは、室内熱交換器10bの液側における冷媒の過冷却度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。室内熱交換器10bの液側における冷媒の過冷却度は、まず、高圧圧力センサー208により検出される圧力から室内熱交換器10bの凝縮温度を算出し、室内液温度センサー207bにより検出される温度を差し引くことによって求められる。
室内減圧機構12bは、室内熱交換器10bの液側における冷媒の過冷却度が所定値になるように冷媒流量を制御しているため、室内熱交換器10bにおいて凝縮された高圧の液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。このように、室内熱交換器10bには、利用ユニット303bが設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れている。
室内減圧機構12bを通った冷媒は、利用ユニット303bから流出し、第2逆止弁13bを経由してから第1減圧機構16を通ってきた冷媒と合流し、レシーバー17へと流入する。
一方、気液分離器7で分離され、液側配管41を通って第1熱交換部15の高圧側に流入した液冷媒は、第1熱交換部15にて低圧側を流れる冷媒に熱を放出し、第1熱交換部15から流出する。第1熱交換部15から流出した冷媒は、第1減圧機構16にて減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。
ここで、第1減圧機構16は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。高圧及び中間圧の差圧は、高圧圧力センサー208より検出される圧力から中間圧飽和温度センサー209により検出される温度により算出される圧力を差し引くことによって求められる。第1減圧機構16は、高圧側及び中間圧側の差圧が所定値になるような開度で冷媒流量を制御しているため、高圧側及び中間圧側の差圧は、所定の値を有する状態となる。このように、第1減圧機構16は、空調空間において要求される暖房運転負荷に応じた流量の冷媒が利用ユニット303bに流れるように制御されている。
第1減圧機構16を通った冷媒は、利用ユニット303bから流出して第2逆止弁13bを通ってきた冷媒と合流し、レシーバー17へと流入する。
合流された冷媒は、その後、レシーバー17から流出して第2熱交換部18の高圧側に流入する。第2熱交換部18の高圧側に流入した冷媒は、第2熱交換部18の低圧側に流入した冷媒に熱を放出してから第2熱交換部18から流出する。第2熱交換部18の高圧側から流出した冷媒は、その後、第2減圧機構19又は第3逆止弁14aに流れるように分配される。
第2減圧機構19に流入した冷媒は、第2減圧機構19で減圧され、低圧の気液二相状態となり、第2熱交換部18の低圧側に流入する。第2熱交換部18の低圧側に流入した気液二相冷媒は、第2熱交換部18の高圧側を流れる冷媒によって加熱される。第2熱交換部18の低圧側から流出した冷媒は、その後、第1熱交換部15の低圧側に流入する。第1熱交換部15の低圧側に流入した冷媒は、第1熱交換部15の高圧側を流れる冷媒によって加熱される。第1熱交換部15の低圧側から流出した冷媒は、その後、接続配管45を介して低圧接続配管20へと流入する。なお、第2減圧機構19は、第1熱交換部15の低圧側下流の過熱度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。
一方、第3逆止弁14aに流入した冷媒は、利用ユニット303aに流入し、室内減圧機構12aに送られる。室内減圧機構12aに送られた冷媒は、室内減圧機構12aで減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器10aに流入する。室内熱交換器10aに流入した冷媒は、室内送風機11aによって供給される室内空気と熱交換を行なって蒸発して低圧のガス冷媒となる。
ここで、利用ユニット303aが冷房運転であるため、室内減圧機構12aは、室内熱交換器10aのガス側における冷媒の過熱度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。
室内熱交換器10aから流出した冷媒は、その後、利用ユニット303aから流出する。利用ユニット303aから流出した冷媒は、接続配管35aを流れ、第1電磁弁8aを経由してから低圧接続配管20へと流入する。低圧接続配管20へ流入して冷媒は、第2減圧機構19に流入し、接続配管45を介して低圧接続配管20に流入した冷媒と合流する。合流した冷媒は、その後、熱源ユニット301に流入し、第4逆止弁21を経由して、四方弁2を通過し、再び圧縮機1に吸入される。
<全暖運転モード>
全暖運転モードでは、四方弁2が破線で示される状態、すなわち圧縮機1の吐出側が第5逆止弁22を経由して高圧接続配管6に接続され、かつ、圧縮機1の吸入側が室外熱交換器3のガス側に接続された状態となっている。また、利用ユニット303a、利用ユニット303bは、全て暖房運転モードであり、第1電磁弁8a及び第1電磁弁8bは閉、第2電磁弁9a及び第2電磁弁9bは開に制御されている。
この冷媒回路の状態で、圧縮機1、室外送風機4、室内送風機11a、及び、室内送風機11bを起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁2及び第5逆止弁22を経由してから中継ユニット302の気液分離器7へ流入する。その後、高圧のガス冷媒は、気液分離器7から流出してガス側配管40を通過し、第2電磁弁9を経由してから利用ユニット303に流入する。
利用ユニット303に流入した冷媒は、室内熱交換器10に流入する。室内熱交換器10に流入した冷媒は、室内熱交換器10で室内送風機11によって供給される室内空気と熱交換を行なって凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器10から流出する。室内熱交換器10から流出した冷媒は、室内減圧機構12で減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。
ここで、利用ユニット303の全部が暖房運転であるため、室内減圧機構12は、室内熱交換器10の液側における冷媒の過冷却度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。
室内減圧機構12を通った冷媒は、利用ユニット303から流出し、第2逆止弁13bを経由してからレシーバー17へと流入する。なお、第1減圧機構16は、全閉状態に制御されている。
レシーバー17から流出した冷媒は、その後、第2熱交換部18の高圧側に流入する。第2熱交換部18の高圧側に流入した冷媒は、第2熱交換部18の低圧側を流れる冷媒に熱を放出してから第2熱交換部18から流出する。第2熱交換部18の高圧側から流出した冷媒は、第2減圧機構19に流入後、減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。
ここで、第2減圧機構19は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。高圧及び中間圧の差圧は、高圧圧力センサー208より検出される圧力から中間圧飽和温度センサー209により検出される温度から算出される圧力を差し引くことによって求められる。第2減圧機構19は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度で冷媒流量を制御しているため、高圧及び中間圧の差圧は、所定の値を有する状態となる。このように、空調空間において要求される暖房運転負荷に応じた流量の冷媒が利用ユニット303に流れるように、第2減圧機構19は制御されている。
第2減圧機構19を通った冷媒は、その後、第2熱交換部18の低圧側に流入する。第2熱交換部18の低圧側に流入した冷媒は、第2熱交換部18の高圧側を流れる冷媒により加熱されてから第2熱交換部18から流出する。第2熱交換部18の低圧側から流出した冷媒は、第1熱交換部15の低圧側を通過後、接続配管45を介して低圧接続配管20に流入する。
低圧接続配管20に流入した冷媒は、その後、熱源ユニット301に流入し、第6逆止弁23を経由してから室外熱交換器3に流入する。室外熱交換器3に流入した冷媒は、室外送風機4によって供給される室外空気と熱交換を行なって蒸発されて低圧のガス冷媒となる。この冷媒は、その後、四方弁2を経由して、再び圧縮機1に吸入される。
<暖主運転モード>
ここで説明する暖主運転モードとは、利用ユニット303aが冷房運転モード、利用ユニット303bが暖房運転モードであるが、暖房運転負荷が冷房運転負荷よりも大きい状態における運転動作モードである。この暖主運転モードでは、四方弁2が全暖運転モードと同様に制御されている。また、第1電磁弁8aが開、第1電磁弁8bが閉、第2電磁弁9aが閉、第2電磁弁9bが開に制御されている。
この冷媒回路の状態で、圧縮機1、室外送風機4、室内送風機11a、及び、室内送風機11bを起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁2及び第5逆止弁22を経由してから中継ユニット302の気液分離器7へ流入する。気液分離器7に流入した冷媒は、その後、ガス側配管40を通って第2電磁弁9bを経由してから利用ユニット303bに流入する。
利用ユニット303bに流入した冷媒は、室内熱交換器10bに流入し、室内熱交換器10bにて室内送風機11bによって供給される室内空気と熱交換を行なって凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器10bから流出する。室内熱交換器10bから流出した冷媒は、その後、室内減圧機構12bにより減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。
ここで、利用ユニット303bが暖房運転であるため、室内減圧機構12bは、室内熱交換器10bの液側における冷媒の過冷却度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。
室内減圧機構12bを通った冷媒は、その後、利用ユニット303bから流出する。利用ユニット303bから流出した冷媒は、接続配管36bを流れ、第2逆止弁13bを経由してからレシーバー17へと流入する。なお、第1減圧機構16は、全閉状態に制御されている。
レシーバー17から流出した冷媒は、その後、第2熱交換部18の高圧側に流入する。第2熱交換部18の高圧側に流入した冷媒は、第2熱交換部18の低圧側を流れる冷媒に熱を放出してから第2熱交換部18から流出する。第2熱交換部18の高圧側から流出した冷媒は、その後、第2減圧機構19又は第3逆止弁14aに流れるように分配される。
第2減圧機構19に流入した冷媒は、第2減圧機構19で減圧され、低圧の気液二相状態となり、第2熱交換部18の低圧側に流入する。第2熱交換部18の低圧側に流入した気液二相冷媒は、第2熱交換部18の高圧側を流れる冷媒によって加熱される。第2熱交換部18の低圧側から流出した冷媒は、その後、第1熱交換部15を通過して接続配管45を介して低圧接続配管20へと流入する。なお、第2減圧機構19は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。
一方、第3逆止弁14aに流入した冷媒は、利用ユニット303aに流入する。利用ユニット303aに流入した冷媒は、まず室内減圧機構12aにより減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器10aに流入する。室内熱交換器10aに流入した冷媒は、室内送風機11aによって供給される室内空気と熱交換を行なって蒸発して低圧のガス冷媒となる。
ここで、利用ユニット303aが冷房運転であるため、室内減圧機構12aは、室内熱交換器10aのガス側における冷媒の過熱度が所定値になるような開度に、制御部103により制御される。
室内熱交換器10aで室内空気を冷却した低圧のガス冷媒は、室内熱交換器10aから流出して接続配管35aを流れ、利用ユニット303aから流出する。この冷媒は、第1電磁弁8aを経由して、低圧接続配管20へと流入し、第2減圧機構19に流入し、接続配管45を流れてきた冷媒と合流する。合流した冷媒は、熱源ユニット301に流入し、第6逆止弁23を経由して、室外熱交換器3に流入する。室外熱交換器3に流入した冷媒は、室外送風機4によって供給される室外空気と熱交換を行なって蒸発されて低圧のガス冷媒となる。この冷媒は、その後、四方弁2を通過し、再び圧縮機1に吸入される。
<レシーバー17の設置位置の利点>
低圧側(たとえば圧縮機の吸入側)に受液器を設置するよりも、空気調和装置100のように中間圧側(又は高圧側)に受液器としての機能を有するレシーバー17を設置した方が以下に示す利点を得ることができる。
ガス冷媒は圧力が高くなるほど、密度が高くなるため、低圧側よりも中間圧側に受液器を設置した方が容積を小さくすることができる。したがって、空気調和装置100を異常なく運転するのに必要なレシーバー17の容積を小さくすることができる。また、起動時に、受液器に液冷媒が存在していても、冷媒が必要となる中間圧側に受液器が設置されていることになるため、移動させる冷媒量が少なくなり、短時間で冷媒を移動させることができる。
そこで、空気調和装置100におけるレシーバー17の設置位置は、全冷運転モード、冷主運転モード、全暖運転モード、及び、暖主運転モードのいずれにおいても、液冷媒が存在する位置としている。加えて、レシーバー17の設置位置は、冷媒の流れ方向に沿った位置としている。このような位置にレシーバー17を設置したことによって、運転状態が変化したときにおいても、レシーバー17へのガス冷媒及び液冷媒の流入流出をスムーズに行なうことができるようになっている。
また、運転状態変化時に余剰冷媒が発生する場合、レシーバー17の上流側に暖房運転モードの利用ユニット303における室内熱交換器10、又は、冷房運転モードの熱源ユニット301における室外熱交換器3が設置されることになるため、空気に熱を放出して液化した余剰冷媒は、その後レシーバー17に流入する。したがって、短時間で余剰冷媒を移動させることができることになる。
さらに、冷媒を多く必要とする運転状態となり、レシーバー17に貯留されている液冷媒を流出させる場合、レシーバー17の下流側に冷房運転モードの利用ユニット303における室内熱交換器10、又は、暖房運転モードの熱源ユニット301における室外熱交換器3が設置されることになるため、液冷媒は、レシーバー17を流出後に空気から熱を得ることができ、ガス化させるまでの時間を短時間にすることができる。
以上から、低圧側に受液器であるアキュムレーターを設置するよりも、中間圧側にレシーバー17を設置した方が、起動時あるいは運転状態変化時に余剰冷媒が発生した場合、もしくは、冷媒を多く必要とした場合に、冷媒の移動時間を短くすることが可能となる。したがって、このような位置にレシーバー17を設置したことによって、空気調和装置100は、効率のよい運転を行なうことができる。
また、低圧側に受液器であるアキュムレーターを設置するよりも、中間圧側にレシーバー17を設置した方が、起動時あるいは運転状態変化時に、運転状態を速やかに行なうことができるようになるため、空調空間にて空調負荷に対応した熱をより早く供給することが可能となる。したがって、このような位置にレシーバー17を設置したことによって、空気調和装置100は、快適性がより向上することになる。さらに、空気調和装置100は、利用ユニット303での冷房負荷又は暖房負荷が変化した場合においても、第1減圧機構16と第2減圧機構19の開度を制御することによって、レシーバー17への冷媒の移動時間をさらに短くすることができる。
なお、利用ユニット303の冷房負荷又は暖房負荷の変化を検出する方法の一例として、利用ユニット303の冷房運転台数、暖房運転台数を検出する方法がある。
図3は、利用ユニット303の冷房運転台数、暖房運転台数が変化した場合における具体的な処理の流れを示したフローチャートである。図3に基づいて、利用ユニット303の冷房運転台数、暖房運転台数が変化した場合における具体的な制御の処理の流れについて説明する。
利用ユニット303の冷房運転台数、暖房運転台数が変化したことを検出する(ステップS11)。たとえば、制御部103が、それぞれの利用ユニット303に要求される運転モードに応じて利用ユニット303の冷房運転台数、暖房運転台数が変化したことを検出すればよい。
冷房運転を実行する利用ユニット303の台数が減少し、暖房運転を実行する利用ユニット303の台数が増加した場合、各運転モードに応じて第1減圧機構16、第2減圧機構19の開度を増加させる(ステップS12:(1))。全冷運転モードの場合であれば、第2減圧機構19の開度を増加させる。冷主運転モードの場合であれは、第1減圧機構16の開度を増加させる、又は、第2減圧機構19の開度を増加させる。全暖運転モードの場合であれば、第2減圧機構19の開度を増加させる。暖主運転モードの場合であれは、第2減圧機構19の開度を増加させる。
利用ユニット303が冷房運転から暖房運転になると、室内熱交換器10が蒸発器使用から凝縮器使用となるため、低圧側で作動する熱交換器台数が減少して高圧側で作動する熱交換器台数が増加することになる。したがって、運転を行なうために必要となる冷媒量が多くなる。そこで、第1減圧機構16又は第2減圧機構19の開度を増加させることによって、短時間で運転状態に必要な冷媒量をレシーバー17から取り出すことが可能となり、運転状態が安定となるまでの時間を短くしている。そのため、運転状態変化の時間が短くなり、高効率な運転を持続できる。
一方、冷房運転を実行する利用ユニット303の台数が増加し、暖房運転を実行する利用ユニット303の台数が減少した場合、各運転モードに応じて第1減圧機構16、第2減圧機構19の開度を減少させる(ステップS12:(2))。全冷運転モードの場合であれば、第2減圧機構19の開度を減少させる。冷主運転モードの場合であれは、第1減圧機構16の開度を減少させる、又は、第2減圧機構19の開度を減少させる。全暖運転モードの場合であれば、第2減圧機構19の開度を減少させる。暖主運転モードの場合であれは、第2減圧機構19の開度を減少させる。
利用ユニット303が暖房運転から冷房運転になると、室内熱交換器10が凝縮器使用から蒸発器使用となるため、高圧側で作動する熱交換器台数が減少して低圧側で作動する熱交換器台数が増加することになる。したがって、運転を行なうために必要となる冷媒量が少なくなる。そこで、第1減圧機構16又は第2減圧機構19の開度を減少させることによって、短時間で運転状態に必要な冷媒量を余剰冷媒としてレシーバー17に移動させることが可能となり、運転状態が安定となるまでの時間を短くしている。そのため、運転状態変化の時間が短くなり、高効率な運転を持続できる。最後に、所定時間経過後、第1減圧機構16、第2減圧機構19の開度を通常運転の制御に戻す(ステップS13)。
また、運転モードが変化する場合、熱源ユニット301の室外熱交換器3が凝縮器使用もしくは蒸発器使用と変化するため、第1減圧機構16、第2減圧機構19の開度を制御することによって、レシーバー17への冷媒の移動時間をさらに短くすることができる。
図4は、空気調和装置100が実行している運転モードが変化した場合における具体的な処理の流れを示したフローチャートである。図4に基づいて、空気調和装置100が実行している運転モードが変化した場合における具体的な制御の処理の流れについて説明する。
実行している運転モードが変化したことを検出する(ステップS21)。たとえば、制御部103が、それぞれの利用ユニット303に要求される運転モードに応じて運転モードが変化したことを検出すればよい。
運転モードが全冷運転モード又は冷主運転モードから全暖運転モード又は暖主運転モードに変化した場合、全暖運転モード、暖主運転モードともに第2減圧機構19の開度を減少させる(ステップS22:(1))。
熱源ユニット301の室外熱交換器3は、運転モードが全冷運転モード又は冷主運転モードでは凝縮器仕様であり、全暖運転モード又は暖主運転モードでは蒸発器仕様であるため、運転モードの変化によって、室外熱交換器3に必要となる冷媒量は少なくなる。したがって、第2減圧機構19の開度を減少させて、運転に必要のない冷媒をレシーバー17に移動させやすくすることで、運転状態が安定となるまでの時間を短くしている。そのため、運転モード変化の時間が短くなり、高効率な運転を持続できる。
一方、運転モードが全暖運転モード又は暖主運転モードから全冷運転モード又は冷主運転モードに変化した場合、全冷運転モードに変化した場合においては第2減圧機構19の開度を増加させ、冷主運転モードに変化した場合においては第1減圧機構16又は第2減圧機構19の開度を増加させる(ステップS22:(2))。
第1減圧機構16又は第2減圧機構19の開度を増加させることによって、運転に必要となる冷媒をレシーバー17から移動させやすくなり、運転状態が安定となるまでの時間が短くできる。そのため、運転モード変化の時間が短くなり、高効率な運転を持続できる。最後に、所定時間経過後、第1減圧機構16、第2減圧機構19の開度を通常運転の制御に戻す(ステップS23)。
図3及び図4で説明した第1減圧機構16及び第2減圧機構19の開度は、運転状態変化前の第1減圧機構16及び第2減圧機構19の開度を図示省略の記憶手段に記憶しておき、開度変化量を足すことによって決定する。この開度変化量は、運転状態変化前後における利用ユニット303の暖房運転ユニットの容量と冷房運転ユニットの容量、及び、熱源ユニット301の容量から冷媒の移動に適切な量として演算することで決定する。
熱源ユニット301の容量とは、室外熱交換器3における外気と冷媒の交換熱量に関係する値であり、運転モードが全冷運転モード又は冷主運転モードの場合は冷媒が外気へ放熱する熱量、全暖運転モード又は暖主運転モードの場合は冷媒が外気から吸熱する熱量に関係した値となる。熱源ユニット301の容量が大きくなるほど、冷媒が外気へ放熱する熱量又は冷媒が外気から吸熱する熱量も大きくなり、室外熱交換器3の伝熱面積及び容積も大きくなる。
また、利用ユニット303の容量とは室内熱交換器10における空調空間の空気(室内空気)と冷媒の交換熱量に関する値であり、冷房運転モードの場合は冷媒が室内空気から吸熱する熱量、暖房運転モードの場合は冷媒が室内空気へ放熱する熱量に関係した値となる。熱源ユニット301の場合と同様に、利用ユニット303の容量が大きくなるほど、冷媒が室内空気から吸熱する熱量又は冷媒が外気へ放熱する熱量も大きくなり、室内熱交換器10の伝熱面積及び容積も大きくなる。
図5は、冷房負荷と暖房負荷が変化した場合又は運転モードが変化した場合の減圧機構(第1減圧機構16、第2減圧機構19)の開度変化量の決定方法を説明するための説明図である。図5に基づいて、冷房負荷と暖房負荷が変化した場合又は運転モードが変化した場合における減圧機構の開度変化量の演算方法について説明する。図5では、横軸が変化後から変化前の(1)もしくは(2)の差分を、縦軸が減圧機構の開度変化量[pulse]を、それぞれ示している。
図5に示す実線で、利用ユニット303において冷房運転台数が減少し、暖房運転台数が増加した場合、又は運転モードが全暖運転モード又は暖主運転モードから全冷運転モード又は冷主運転モードに変化した場合の減圧機構の開度変化量を示している。図5に示す破線で、利用ユニット303において暖房運転台数が減少し、冷房運転台数が増加した場合、又は運転モードが全冷運転モード又は冷主運転モードから全暖運転モード又は暖主運転モードに変化した場合の減圧機構の開度変化量を示している。
図5の実線に示すような場合、暖房運転を実行している利用ユニット303及び熱源ユニット301(全冷運転モード又は冷主運転モード時のみ)の合計容量を、冷房運転を実行している利用ユニット303及び熱源ユニット301(全暖運転モード又は暖主運転モード時のみ)の合計容量にて除算した値を変化前後ともに演算し、変化後の値から変化前の値の差を演算することで、減圧機構の開度変化量を決定する。つまり、レシーバー17から運転に必要な冷媒を取り出しやすくするために、減圧機構を開ける(開度変化量は正)動作となる。そして、決定した開度変化量を運転状態変化前の減圧機構開度に足す。
一方、図5の破線に示すような場合、冷房運転を実行している利用ユニット303及び熱源ユニット301(全暖運転モード又は暖主運転モード時のみ)の合計容量を、暖房運転を実行している利用ユニット303及び熱源ユニット301(全冷運転モード又は冷主運転モード時のみ)の合計容量にて除算した値を変化前後ともに演算し、変化後の値から変化前の値の差を演算することで、減圧機構の開度変化量を決定する。つまり、レシーバー17に余剰冷媒を貯留させやすくするために、減圧機構を閉める(開度変化量は負)動作となる。そして、決定した開度変化量を運転状態変化前の減圧機構開度に足す。
熱源ユニット301及び利用ユニット303の容量の大きさは、それぞれ室外熱交換器3及び室内熱交換器10の容積の大きさに関係しているため、上記のような方法をとることで、運転に必要な冷媒量の変化を適切に把握することが可能となる。したがって、減圧機構の過度な開口や絞りによる低圧側圧力及び高圧側圧力の上昇又は低下がないように減圧機構の開度変化量を決定することができる。
実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図6に基づいて、空気調和装置200の特徴部分について説明する。この空気調和装置200は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、各室内機において選択的に冷房運転又は暖房運転が可能であり、かつ、各室内機において選択された冷房運転、暖房運転を同時に処理することができる2管式の多室型マルチシステム空気調和装置である。なお、この実施の形態2では上述した実施の形態1との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態1と同一作用である部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
空気調和装置200の冷媒回路は、実施の形態1に係る空気調和装置100の冷媒回路に対して、レシーバー17をパワーレシーバー24とし、第1熱交換部15を設置しない代わりに、パワーレシーバー24にて気液分離器7から第1減圧機構16の間の配管を冷却するように構成されている。こうすることで、冷房運転モードにおいて、気液分離器7から第1減圧機構16へ流入する高圧の液冷媒は、途中のパワーレシーバー24にて、パワーレシーバー24内に貯留されている中間圧の液冷媒により冷却されることになる。
したがって、空気調和装置200では、第1減圧機構16の上流側において、過冷却液を確保でき、冷媒音やハンチングを抑制することができる。このような回路構成にすることで、空気調和装置200は、第1熱交換部15を設置せずとも、各種運転モードを実行可能になっている。
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置300の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図7に基づいて、空気調和装置300の構成及び動作について説明する。この空気調和装置300は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、各室内機において選択的に冷房運転又は暖房運転が可能であり、かつ、各室内機において選択された冷房運転、暖房運転を同時に処理することができる2管式の多室型マルチシステム空気調和装置である。なお、この実施の形態3では上述した実施の形態1及び実施の形態2との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態1及び実施の形態2と同一作用である部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
[装置構成]
空気調和装置300の冷媒回路は、実施の形態2に係る空気調和装置200の冷媒回路に対して、パワーレシーバー24を第1減圧機構16の上流側に配置し、気液分離器7を設置しない代わりに、第1三方弁(第1切換装置)25を設置するように構成されている。また、空気調和装置300では、パワーレシーバー24にU字管(バイパス管)46を挿入し、このU字管46の途中に第7逆止弁(逆止弁)26を設置している。さらに、第2逆止弁13と第2熱交換部18との間の配管に第2三方弁(第2切換装置)27を設置し、第2三方弁27の一つをパワーレシーバー24と第1三方弁25の間に接続した構成となっている。
第1三方弁25は、三方のうちの一つが高圧接続配管6に、三方のうちの一つがパワーレシーバー24に、三方のうちの一つがガス側配管40に、それぞれ接続されている。第2三方弁27は、三方のうちの一つがパワーレシーバー24と第1三方弁25の間に、三方のうちの一つが第2逆止弁13に、三方のうちの一つがパワーレシーバー24と第2熱交換部18との間に、それぞれ接続されている。
[動作]
空気調和装置300は、利用ユニット303に要求されるそれぞれの運転負荷に応じて熱源ユニット301、中継ユニット302及び利用ユニット303a、利用ユニット303bに搭載されている各機器の制御を行ない、全冷運転モード、冷主運転モード、全暖運転モード、あるいは、暖主運転モードを実行する。なお、空気調和装置300が実行する各種運転モードは、基本的に実施の形態1に係る空気調和装置100が実行する各種運転モードと同様である。
<全冷運転モード>
全冷運転モードでは、第1三方弁25は、高圧接続配管6とパワーレシーバー24を接続するように制御され、高圧接続配管6を通過した冷媒がパワーレシーバー24へ流入するようになる。パワーレシーバー24に流入する冷媒は、全て液冷媒であるため、その後、開度が全開となっている第1減圧機構16へと進行し、第2熱交換部18の高圧側に流入する。第2三方弁27は、第2逆止弁13と第2熱交換部18の高圧側を接続しており、冷媒の流れ方向に影響を及ぼさない。
<冷主運転モード>
冷主運転モードでは、第1三方弁25は、高圧接続配管6とパワーレシーバー24を接続するように制御され、高圧接続配管6を通過した冷媒がパワーレシーバー24へ流入するようになる。ガス冷媒は、第7逆止弁26を経由して第2電磁弁9へと流れ、液冷媒は第1減圧機構16へと流れ、減圧される。第2三方弁27は、第2逆止弁13と第2熱交換部18を接続しており、第2電磁弁9へと流れた冷媒と第1減圧機構16へと流れた冷媒が第2熱交換部18にて合流することになる。
<全暖運転モード>
全暖運転モードでは、第1三方弁25は、高圧接続配管6と第2電磁弁9を接続するように制御され、高圧接続配管6を通過した冷媒が第2電磁弁9へと流れるようになる。第2三方弁27は、第2逆止弁13とパワーレシーバー24を接続し、第2逆止弁13を流れた冷媒がパワーレシーバー24に流入し、その後、開度が全開の第1減圧機構16を流れることになる。
<暖主運転モード>
暖主運転モードでは、第1三方弁25は、高圧接続配管6と第2電磁弁9を接続するように制御され、高圧接続配管6を通過した冷媒が第2電磁弁9へと流れるようになる。第2三方弁27は、第2逆止弁13とパワーレシーバー24を接続し、第2逆止弁13を流れた冷媒がパワーレシーバー24に流入し、その後、開度が全開の第1減圧機構16を流れることになる。
このような構成にすることで、空気調和装置300は、パワーレシーバー24と三方弁(第1三方弁25、第2三方弁27)及び第7逆止弁26を設置することによって気液分離器7がなくても各種運転モードを実行可能になっている。なお、三方弁は、制御部103により制御されるようになっている。
また、空気調和装置300では、全冷運転モード及び冷主運転モードではパワーレシーバー24に高圧の液冷媒が貯留され、全暖運転モード及び暖主運転モードではパワーレシーバー24に中間圧の液冷媒が貯留されることになる。したがって、全冷運転モード及び冷主運転モードでは、パワーレシーバー24内のガス冷媒の密度が高くなるため、全暖運転モード及び暖主運転モードの場合よりも貯留できる冷媒量が多くなる。
そのため、空気調和装置300では、全暖運転モード及び暖主運転モードの方が全冷運転モード及び冷主運転モードよりも必要となる冷媒量が多くなる場合に実施の形態1及び実施の形態2の場合よりもレシーバー(実施の形態1ではレシーバー17、実施の形態2ではパワーレシーバー24)の容積を小さくすることができる。