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Patent Searching and Data


Title:
AIR CONDITIONER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/028043
Kind Code:
A1
Abstract:
An air conditioner performing operation with good energy efficiency by making it possible to condense refrigerant efficiently while ensuring safety operation and protection of the air conditioner. The air conditioner (100) capable of cooling/heating mixed operation and constituting a refrigerant circuit by connecting a heat source side unit (10) having a heat source side heat exchanger (15) and a compressor (11), a plurality of load side units (50) having a load side throttle unit (51) and a load side heat exchanger (52), and a cooling/heating branch unit (30) having a gas/liquid separator (31) through piping is further provided with a bypath pipe (21) forming a bypath for shunting refrigerant delivered from a compressor, a valve (22) for controlling shunt of refrigerant to the bypath pipe by opening/closing, and a control means (40) for opening the valve (22) to shunt the refrigerant if a decision is made that abnormal pressure rise of refrigerant may possibly occur on the delivery side of the compressor (11) when such an operation as the heat source side heat exchanger (15) functions as an evaporator is performed.

Inventors:
KAWAGOE TOMOKAZU (JP)
SHINOZAKI KAZUYOSHI (JP)
KOGE HIROFUMI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/066593
Publication Date:
March 05, 2009
Filing Date:
August 28, 2007
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORP (JP)
KAWAGOE TOMOKAZU (JP)
SHINOZAKI KAZUYOSHI (JP)
KOGE HIROFUMI (JP)
International Classes:
F24F11/02; F25B13/00
Foreign References:
JP2004085179A2004-03-18
JP2001330332A2001-11-30
JP2006090683A2006-04-06
JP2006300373A2006-11-02
JPH0599519A1993-04-20
JPH0599519A1993-04-20
Other References:
See also references of EP 2182306A4
Attorney, Agent or Firm:
KOBAYASHI, Hisao et al. (The 6th Central Bldg.19-10, Toranomon 1-chom, Minato-ku Tokyo, JP)
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Claims:
 熱源側熱交換器及び圧縮機を有する熱源側ユニットと、
 負荷側絞り装置及び負荷側熱交換器を有する複数の負荷側ユニットと、
 暖房運転を行う前記負荷側ユニットに気体の冷媒を供給し、冷房運転を行う前記負荷側ユニットに液体の冷媒を供給するための気液分離器を有する冷暖分岐ユニットと
を配管接続して冷媒回路を構成し、冷媒を循環させて運転を行う冷暖房混在運転可能な空気調和装置であって、
 前記圧縮機が吐出した冷媒が分流するバイパスを形成するバイパス管と、
 開閉により前記バイパス管への冷媒の分流を制御するバイパス用開閉弁と、
 前記熱源側熱交換器を蒸発器とし、前記負荷側熱交換器の少なくとも1つが凝縮器として機能する運転を行う際、前記圧縮機の吐出側における冷媒圧力の異常上昇又は異常上昇のおそれがあるかどうかを判断し、異常上昇又は異常上昇のおそれがあると判断すると、前記バイパス用開閉弁を開放させて前記バイパス管に冷媒を分流をさせる処理を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする空気調和装置。
 前記冷暖分岐ユニットは、前記複数の負荷側ユニットのうち少なくとも2つを直列又は並列に切り換え可能に接続し、
 前記制御手段は、前記複数の負荷側ユニットが直列接続に切り換えられた場合に、前記バイパス用開閉弁を開状態に制御することを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
 前記複数の負荷側ユニットは、高能力ユニットと低能力ユニットとにより構成され、
 前記制御手段は、前記低能力ユニットが暖房運転、前記高能力ユニットが冷房運転を行う冷暖同時運転時に、前記バイパス用開閉弁を開状態に制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和装置。
 前記制御手段は、前記圧縮機の吐出側における冷媒の圧力を検知する圧力検知手段からの信号に基づいて、前記吐出側における冷媒の圧力が所定の圧力を越えたかどうかを判断して、前記異常上昇を判断することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の空気調和装置。
 前記制御手段は、前記熱源側ユニットの周辺温度を検知する温度検知手段からの信号に基づいて、前記周辺温度が所定の温度を越えたかどうかを判断して、前記異常上昇のおそれを判断することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の空気調和装置。
 前記熱源側熱交換器は、複数の熱交換器を冷媒回路に対して並列に配管接続して構成しており、
 前記バイパス管を通過した冷媒が、前記複数の熱交換器のうちのいずれかの熱交換器を通過して前記圧縮機の吸入側に戻るように、前記バイパス管の一端と、前記いずれかの熱交換器に通じる配管とを連通させることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の空気調和装置。
 前記圧縮機は、駆動周波数を変化させるインバータ回路を有する容量可変の圧縮機であり、
 前記制御手段は、前記異常上昇又は異常上昇のおそれがあるかどうかの判断に加え、前記圧縮機が所定の駆動周波数以下で駆動しているものと判断したときに前記バイパス用開閉弁を開放させて前記バイパス管に冷媒を分流をさせる処理を行うことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の空気調和装置。
 前記分流する冷媒の量を制御するためのバイパス用絞り装置をさらに前記バイパスに備え、
 前記制御手段は、前記圧縮機の吐出側における冷媒の圧力に基づいて、前記バイパス用絞り装置の開度を制御することを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の空気調和装置。
 前記分流する冷媒の量を一定に制御するためのキャピラリチューブをさらに前記バイパスに備えることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の空気調和装置。
Description:
空気調和装置

 本発明は、冷凍サイクル(ヒートポンプサ イクル)を利用して冷暖房運転を行い、空気 和を行う空気調和装置に関するものである 特に室内などに設けられる負荷側ユニット おいて、熱交換できる熱量が小さい場合に 生しやすくなる、圧縮機の吐出側における 媒圧力の異常な上昇を抑えるための機器(手 )構成に関するものである。

 冷暖房運転を行って室内などの空気調和( 室温調整)を行う空気調和装置において、夏 のような外気の温度が高い場合でも暖房運 を行う場合がある。例えば、複数の負荷側 ニットが、ユニットごとに冷房運転、暖房 転を行う冷暖混在運転が可能な空気調和装 では、空気調和装置に供え付けられたリモ ンの設定温度と負荷側ユニット周辺の気温 に応じて、それぞれ冷房運転、暖房運転を 動的に判断して運転を行うようにできるこ が多い。ただ、外気の温度が高い場合に暖 運転を行っている負荷側ユニットの数は一 的には少ない。また、暖房運転を行ってい 負荷側ユニットにおける空調負荷(その負荷 ユニットが必要とする熱量。以下、負荷と う)も小さく、負荷側ユニットが有する熱交 換器(以下、負荷側熱交換器という)において 交換される熱量も少なくなる。さらに、上 のような冷暖混在運転が可能な空気調和装 においては、負荷側ユニットの小型化、多 化などを図るため、負荷側熱交換器が熱交 できる熱量(以下、これを熱交換容量という )も小さくなる傾向にある。

 一方、空気調和装置において暖房運転を うと、室外などに設けられた熱源側ユニッ が有する熱交換器(以下、熱源側熱交換器と いう)は蒸発器として機能する。外気の温度 高い場合には、熱源側熱交換器内を通過す 冷媒が外気から吸収する熱量(吸熱量)が大き くなる。これにより、熱源側熱交換器の二次 側(蒸発器として機能する場合には冷媒の出 側となる)におけるガス(気体)冷媒の過熱度 増大して過熱蒸気となり、圧縮機は温度の いガス冷媒を吸入する。そのため、圧縮機 過熱される。また、ガス冷媒の温度が高い め吐出する冷媒の圧力も上昇しやすい。

 このように、熱交換容量が小さい、吸入す 冷媒の温度が高いなどの状態では、圧縮機 吐出する冷媒の圧力が異常に上昇し、これ よっても圧縮機がさらに過熱される。これ より、圧縮機の異常停止などがおこり、エ ルギ消費効率など、運転効率が悪くなる。 た、異常な圧力上昇は、機器、配管に悪影 を与える。そこで、インバータ回路を有す 圧縮機を用いて、圧縮機の駆動周波数を低 させ、冷凍サイクルを循環する(単位時間あ たりの)冷媒量を減少させる。そして、負荷 合わせた冷暖房能力(負荷側ユニット側に供 する時間当たりの熱量。以下、これらを能 という)を供給するようにし、吐出側の圧力 の上昇を抑えるようにする方法が提案されて いる(たとえば、特許文献1参照)。

特開平5-99519号公報(第1図)

 しかし、一般的に、たとえ、インバータ 路により圧縮機の駆動周波数を低減させた しても限界があり、例えば、圧縮機が駆動 維持するために必要な最低駆動周波数があ 。最低駆動周波数で駆動させたときの能力 負荷側ユニットにおいて処理しきれなけれ 、能力以上の冷媒が供給されて能力過多に り、吐出側の圧力の上昇を招くことになる また、負荷側ユニットにおいては、要求以 の熱量がすぐに供給されることになる。そ ため、例えば運転の開始、一時停止などが 繁に行われ、これが消費電力を高め、エネ ギ消費効率を下げる原因となる。

 本発明は、以上のような問題を解決する めになされたものである。例えば冷暖混在 転可能な空気調和装置において、暖房運転 る熱源側ユニットの数が少ない、熱交換容 が小さいなどの場合でも、適量の冷媒量を 環させるなどして、負荷に見合った能力を 給する。そして、安全運転、装置の保護を り、冷媒を効率よく凝縮できるようにして ネルギ効率のよい運転を行うことができる 気調和装置を得ることを目的とする。

 本発明に係る空気調和装置は、熱源側熱 換器及び圧縮機を有する熱源側ユニットと 負荷側絞り装置及び負荷側熱交換器を有す 複数の負荷側ユニットと、暖房運転を行う 荷側ユニットに気体の冷媒を供給し、冷房 転を行う負荷側ユニットに液体の冷媒を供 するための気液分離器を有する冷暖分岐ユ ットとを配管接続して冷媒回路を構成し、 媒を循環させて運転を行う冷暖房混在運転 能な空気調和装置であって、圧縮機が吐出 た冷媒が分流するバイパスを形成するバイ ス管と、開閉によりバイパス管への冷媒の 流を制御するバイパス用開閉弁と、熱源側 交換器を蒸発器とし、負荷側熱交換器の少 くとも1つが凝縮器として機能する運転を行 う際、圧縮機の吐出側における冷媒圧力の異 常上昇又は異常上昇のおそれがあるかどうか を判断し、異常上昇又は異常上昇のおそれが あると判断すると、バイパス用開閉弁を開放 させてバイパス管に冷媒を分流をさせる処理 を行う制御手段と、を備える。

 以上のように、熱源側ユニットにバイパ 管、バイパス用開閉弁を設け、圧縮機が吐 した冷媒を分流させることができるように イパスを形成しておき、制御手段において 例えば、暖房運転、暖房主体運転時のよう 、負荷側熱交換器の少なくとも1つが凝縮器 として機能する運転を行う際、圧縮機の吐出 側における冷媒の圧力上昇又は上昇のおそれ があればバイパス管に冷媒を分流させるよう にしたので、負荷側熱交換器の熱交換容量に 合った能力(冷媒量)を供給することができ、 出側の冷媒圧力の異常な上昇を抑え、過熱 よる圧縮機の温度上昇、異常停止などを抑 或いは防止することができる。また、圧縮 11、負荷側ユニット50における運転の開始、 停止回数を少なくするなど、エネルギ消費効 率などを改善し、省エネルギを図ることがで きる。特に冷暖混在運転が可能な空気調和装 置において効果を発揮することができる。

この発明の実施の形態1における空気調 和装置の構成図である。 この発明のモリエル線図(p-h線図)であ 。 実施の形態1における高圧抑制制御に係 るフローチャートを表す図である。 この発明の制御に用いる閾値を示した である。 実施の形態2における高圧抑制制御に係 るフローチャートを表す図である。 実施の形態3における高圧抑制制御に係 るフローチャートを表す図である。 この発明の実施の形態4における空気調 和装置の構成図である。 実施の形態4における高圧抑制制御に係 るフローチャートを表す図である。 この発明の制御で変移するモリエル線 (p-h線図)である。

符号の説明

 1 高圧管、2 低圧管、3a,3b 液枝管、4a,4b ガス枝管、10 熱源側ユニット、11 圧縮機、 12 流路切換弁、13a,13b,13c,13d,13e,13f 逆止弁、1 4a,14b,14c 熱源側開閉弁、15a,15b,15c 熱源側熱 換器、16a,16b,16c 逆止弁、17 アキュームレー タ、18 熱源側ファン、19 油分離器、20 毛細 管、21 バイパス管、22 バイパス用開閉弁、2 3 バイパス用絞り装置、24 キャピラリチュ ブ、30 冷暖分岐ユニット、31 気液分離器、 32,33 冷暖分岐ユニット側絞り装置、34 冷暖 岐ユニット側開閉弁、40 制御装置、40a 制 開始判断処理部、40b 制御開始時処理部、40 c 制御中処理部、40d 制御終了時処理部、41  記憶装置、50 負荷側ユニット、51 負荷側絞 装置、52 負荷側熱交換器、54 負荷側制御 置、61 圧力センサ、62 温度センサ、100、100 A 空気調和装置。

 以下、本発明の実施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 装置100の構成を示す図である。図1に基づい 、空気調和装置100を構成する手段などにつ て説明する。この空気調和装置100は、冷媒 環による冷凍サイクル(ヒートポンプサイク ル)を利用して冷暖房運転を行うものである 特に空気調和装置100は冷暖房混在運転を行 ことができる装置であるものとする。

 本実施の形態の空気調和装置100は、大き 分けて熱源側ユニット(室外ユニット)10と、 冷暖分岐ユニット30と、負荷側ユニット(室内 ユニット)50a、50bとで構成されている。熱源 ユニット10と冷暖分岐ユニット30とは冷媒配 である高圧管1及び低圧管2により接続され いる。また、冷暖分岐ユニット30と負荷側ユ ニット50aとは冷媒配管である液枝管3aと冷媒 管であるガス枝管4aとにより接続され、冷 分岐ユニット30と負荷側ユニット50bとは冷媒 配管である液枝管3bと冷媒配管であるガス枝 4bとにより接続されている。高圧管1、低圧 2、液枝管3a及び3b並びにガス枝管4a及び4bに る配管接続により、熱源側ユニット10、冷 分岐ユニット30、負荷側ユニット50の間を冷 が循環し、冷媒回路を構成する。そして、 暖分岐ユニット30は、複数の負荷側ユニッ 50a、50bを直列又は並列に切り換え可能に接 する。ここで、液枝管3a、3bと、ガス枝管4a 4bと、負荷側ユニット50a、50bとを特に区別す る必要がない場合には、液枝管3、ガス枝管4 負荷側ユニット50として説明する(同じ手段 複数示されている場合には、以下同じであ ものとする)。また、本実施の形態における 圧力の高低については、基準となる圧力との 関係により定められているものではなく、圧 縮機11の加圧、各絞り装置の冷媒通過制御な により相対的な圧力として表されているも とする。

 本実施の形態の熱源側ユニット10は、圧 機11、四方弁12、逆止弁13(13a、13b、13c、13d、1 3e、13f)、熱源側開閉弁14(14a、14b、14c)、熱源 熱交換器15(15a、15b、15c)、逆止弁16(16a、16b、1 6c)、アキュームレータ17、熱源側ファン18、 分離器19、毛細管20、バイパス管21、バイパ 用開閉弁22及びバイパス用絞り装置23で構成 る。

 圧縮機11は、吸入した冷媒に圧力を加え 吐出する(送り出す)。特に限定するものでは ないが、本実施の形態の圧縮機11は、例えば 動周波数を最低駆動周波数以上で任意に変 させることにより、容量(単位時間あたりの 冷媒吐出量)、それに伴う能力を変化させる とができる、インバータ回路(図示せず)を備 えた容量可変のインバータ圧縮機とする。ま た、油分離器18は、圧縮機11から吐出された 媒に混入した冷凍機油を分離する。分離し 冷凍機油は、毛細管19により流量を制御され つつ圧縮機11に戻る。四方弁13は、制御装置40 からの指示に基づいて、弁を切り換え、冷房 運転(ここでは、運転しているすべての熱源 ユニットが冷房運転をしていることをいう) 冷房主体運転(冷暖房混在運転のうち、冷房 運転が主体となる運転)時と暖房運転(ここで 、運転しているすべての熱源側ユニットが 房運転をしていることをいう)、暖房主体運 転(冷暖房混在運転のうち、暖房運転が主体 なる運転)時とによって冷媒の経路が切り換 るようにする。

 熱源側熱交換器15(15a、15b、15c)は、例えば 冷媒を通過させる管及びその管を流れる冷媒 と空気(室外の空気)との伝熱面積を大きくす ためのフィンを有し、冷媒と空気との熱交 を行うものである。例えば、暖房運転、暖 主体運転時においては蒸発器として機能し 冷媒を蒸発させて気化させる。一方、冷房 転、冷房主体運転時においては凝縮器とし 機能し、冷媒を凝縮して液化させる。例え 冷房主体運転時には、液体とガス(気体)と 二相域(気液二相冷媒)の状態まで凝縮するよ う調整する。また、熱源側熱交換器15の近辺 、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うた の熱源側ファン20を設けている。

 ここで、本実施の形態では、冷媒回路に して並列に配管接続した3つの熱源側熱交換 器15a、15b、15cに分割した形で熱源側熱交換器 15を構成する。熱源側熱交換器15a、15b、15cは それぞれ独立して冷媒を通過させて凝縮又 蒸発させることができるものとする。そし 、特に限定するものではないが、本実施の 態では、熱源側熱交換器15a、15b、15cのそれ れの熱交換容量を異ならせている。そのた には、例えば、熱源側熱交換器15a、15b、15c それぞれのフィンの大きさやフィンの形状( 伝熱面積)、熱源側熱交換器15a、15b、15cから ヘッダが占めるパス数(分割した際の各熱交 器における伝熱面積の比率)、管における冷 媒通過の距離などを変化させるようにする。 また、空気との熱交換のしやすさ(例えば熱 側ファン20と距離を異ならせ、熱交換のため に送り込む空気の量を変化させるなど)など 変化させるようにする。また、特に熱源側 交換器15bについては、熱源側熱交換器15bの 次側(蒸発器として機能する場合には冷媒が 入する入口側となる)に通じる配管(熱源側 閉弁14よりも熱源側熱交換器15b側)と、後述 るバイパス管21の一端とが連通しており、バ イパス管21を通過した冷媒を熱源側熱交換器1 5bに流入させることができるものとする。

 熱源側開閉弁14(14a、14b、14c)は、熱源側熱 交換器15への冷媒の通過の可否を制御するた 、制御装置40からの指示に基づいてそれぞ 独立して開閉動作を行う。また、逆止弁13(13 a、13b、13c、13d、13e、13f)及び逆止弁16(16a、16b 16c)は、例えば冷房運転又は暖房運転により 変化する冷媒の循環経路を、それぞれの運転 に合わせて一定にし、逆流を防止するもので ある。また、アキュームレータ17は冷媒回路 の過剰な冷媒を貯留するものである。

 さらに、本実施の形態の熱源側ユニット1 0は、バイパス管21、バイパス用開閉弁22、バ パス用絞り装置23を有している。バイパス 21は、圧縮機11の吐出側(高圧側)から熱源側 閉弁14bと熱源側熱交換器15bとの間に至るバ パス(経路)を形成している。前述したように 一端は熱源側熱交換器15bの一次側に通じる配 管と連通している。バイパス用開閉弁22は、 イパス上の、圧縮機11の吐出側における配 と分岐した部分に設けられ、制御装置40から の指示に基づいて開閉動作を行う。バイパス 用開閉弁22が弁を開いている間、圧縮機11か 吐出した冷媒の一部を分岐させて分流する うにし、バイパス管21を通過させる。バイパ ス用絞り装置23は例えば開度を変化させるこ ができる電子式膨張弁などで構成されてい 。バイパス用絞り装置23もバイパス上に設 られ、制御装置40からの指示に基づく開度で 開き、分流してバイパス管21を通過する冷媒 を制御する。通常の循環経路(以下、冷媒主 回路という)に対して、バイパスを通過した 媒は、熱源側熱交換器15b内を通過してアキ ームレータ17を経て圧縮機11に至る別の循環 路の回路(以下、バイパス回路という)を構 する。

 また、本実施の形態の冷暖分岐ユニット3 0は、気液分離器31、冷暖分岐ユニット側絞り 装置32及び33並びに冷暖分岐ユニット用開閉 34(34a、34b)で構成する。気液分離器31は、例 ば気液二相で流入する冷媒を気体の冷媒と 体の冷媒とに分離するものである。また、 暖分岐ユニット側絞り装置32及び33も、電子 膨張弁などで構成され、制御装置40からの 示に基づく開度で開き、液冷媒の流れ及び 媒量を制御する。

 本実施の形態の負荷側ユニット50(50a、50b) は、負荷側絞り装置51(51a、51b)、負荷側熱交 器52(52a、52b)、負荷側ファン53(53a、53b)及び負 荷側制御装置54(54a、54b)で構成する。負荷側 り装置51は、減圧弁や膨張弁として機能し、 負荷側熱交換器52を通過する冷媒の圧力を調 する。本実施の形態の負荷側絞り装置51も 例えば開度を変化させることができる電子 膨張弁などで構成されているものとする。 荷側熱交換器52は、冷房運転時には蒸発器、 暖房運転時には凝縮器として機能し、冷媒と 空気(室内の空気)との間で熱交換を行ない、 媒を蒸発させてガス化または凝縮させて液 するものである。また、負荷側ファン53も 熱源側ファン18と同様に、熱交換を行う空気 の流れを調整するものである。ここで、負荷 側ファン53の回転速度については、例えば、 源側ファン18のように、冷媒回路を循環す 冷媒の状態により変化させるものではなく 室内の利用者の設定で決定するものとする 本実施の形態では利用者の設定変更がなく 回転速度は一定であるものとする。ここで 負荷側熱交換器52は、一般的に熱源側熱交換 器15よりもファンも大きくないため伝熱面積 少なく、また、管が短く冷媒が流れる距離 短い。また、負荷側ファン53についても一 的に熱源側ファン20よりも風量が少ない。そ のため1台の負荷側熱交換器52の熱交換容量は 、熱源側熱交換器15よりもかなり小さいもの なる。

 負荷側制御装置54は、例えば室内の利用 の室温設定、制御装置40からの指示に基づい て、負荷側ユニット50を構成する各機器(手段 )の動作を制御する。また、負荷側ユニット50 の運転状態、各機器(手段)の状態、負荷側ユ ット50などに設けられた各種センサが検知 た物理量(物理的パラメータ)など、負荷側ユ ニット50に係る各種データを含む信号を通信 (図示せず)などを介して制御手段に送信す 。なお、本実施の形態では、負荷側ユニッ 50を2台有する場合を例に示しているが、こ に限定するものではなく、3台以上の負荷側 ニット50を有するようにしてもよい。

 制御装置40は、例えば空気調和装置100内 に設けられた各種センサ(検知手段)、空気調 和装置100の各機器から送信される信号に基づ く判断処理などを行う。そして、その判断に 基づいて各機器を動作させ、空気調和装置100 の全体の動作を統括制御する機能を有する。 具体的には、圧縮機11の駆動周波数制御、負 側絞り装置51、冷暖分岐ユニット30の冷暖分 岐ユニット側絞り装置32、33などの開度制御 開閉弁14、冷暖分岐ユニット用開閉弁34など 開閉制御などがある。ここで、本実施の形 における制御装置40は、特に、後述するバ パスを利用した高圧抑制制御を行うための 制御開始判断処理部40a、制御開始時処理部40 b、制御中処理部40c及び制御終了時処理部40d 有しているものとする。これらの処理部が う処理内容については後述する。また、記 装置41は、制御装置40が処理を行うために必 となるデータ、プログラムなどを一時的又 長期的に記憶しておく。

 さらに、本実施の形態においては、制御 置40が高圧抑制制御を行うための物理量を 知する検知手段として、特に圧力センサ61、 温度センサ62を設けるものとする。圧力セン 61は、圧縮機11の吐出側(高圧側)における配 内の冷媒の圧力PS(以下、高圧圧力PSという) 監視し、検知に基づく信号を送信するため 熱源側ユニット10内の吐出側の配管に設け 。また、温度センサ62は、熱源側ユニット10 周辺の温度(熱源側ユニット10は室外に置か ることが多いため室外気の温度となる。以 、周辺温度Tという)を監視し、検知に基づ 信号を送信するために設ける。また、ここ は図示及び説明は省略するが、他にも、圧 機11から吐出した冷媒の温度、圧縮機11の吸 側(低圧側)における配管内の冷媒の圧力な を監視、検知するための各種センサ(検知手 )を空気調和装置100内外に設けるようにして もよい。

 ここで、空気調和装置100に用いられて冷 回路を循環する冷媒について説明する。空 調和装置100に用いる冷媒としては、非共沸 合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒など ある。非共沸混合冷媒には、HFC(ハイドロフ ルオロカーボン)冷媒であるR407C(R32/R125/R134a) どがある。この非共沸混合冷媒は、沸点が なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と 相冷媒との組成比率が異なるという特性を している。擬似共沸混合冷媒には、HFC冷媒 あるR410A(R32/R125)やR404A(R125/R143a/R134a)などがあ る。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷 媒と同様の特性の他、R22の約1.6倍の動作圧力 という特性を有している。

 また、単一冷媒としては、HCFC(ハイドロ ロロフルオロカーボン)冷媒であるR22やHFC冷 であるR134aなどがある。この単一冷媒は、 合物ではないので、取り扱いが容易である いう特性を有している。そのほか、自然冷 である二酸化炭素やプロパン、イソブタン アンモニアなどを使用することもできる。 お、R22はクロロジフルオロメタン、R32はジ ルオロメタン、R125はペンタフルオロメタン R134aは1,1,1,2-テトラフルオロメタンを、R143a 1,1,1-トリフルオロエタンをそれぞれ示して る。以上の冷媒の中から、空気調和装置100 用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい

 本実施の形態の空気調和装置100では、暖 運転、暖房主体運転時において、例えば圧 機11が最低駆動周波数で駆動しているとき 、高圧圧力PSがあらかじめ定めた閾値以上の 圧力になったものと判断すると、制御装置40 バイパス用開閉弁22を開放させる。そして バイパス用絞り装置23によって冷媒量の調整 を行いつつ、圧縮機11から吐出したガス冷媒 一部を分流し、バイパスを通過するように る。冷媒を分流することにより、負荷側ユ ット50側に流れる冷媒量を少なくし、圧縮 11が負荷側ユニット50側に供給する能力を抑 る。これにより、負荷側熱交換器52の熱交 容量の範囲内で能力を供給し、負荷側ユニ ト50が要求する負荷に見合った凝縮を行える ようにする。

 一方、バイパスを通過した冷媒について 、さらに熱源側熱交換器15bを通過させて圧 機11の吸入側(低圧側)に戻るようにする。バ イパス用絞り装置23による圧力調整(減圧)及 熱源側熱交換器15b内で熱交換による顕熱除 (比エンタルピー低減)を行うことにより、圧 縮機11の吸入側の圧力が上昇しないようにし つ、冷媒を戻すようにする。ここで、本実 の形態では分流した冷媒の顕熱除去を、熱 側熱交換器15bが行っているが、専用の熱交 器を用いて行ってもよい。しかしながら、 イパスを利用する空気調和装置100の運転状 においては、熱源側ユニット50が要求する 荷も小さく、熱源側熱交換器15a、15b、15cの べてを凝縮器として機能させる必要がない 考えられる。そこで、いずれかの熱源側熱 換器15(複数でもよい。本実施の形態では熱 側熱交換器15bとする)を、例えば伝熱面積な により顕熱除去を行える熱交換器を選定し 冷媒主回路における熱交換器と兼用するも とする。

 次に空気調和装置100における各運転によ 、冷媒主回路における冷媒の流れとその流 に基づく各機器の動作内容とについて説明 る。まず、運転しているすべての負荷側ユ ット50が冷房運転を行う場合について説明 る。熱源側ユニット10においては、圧縮機11 、吸入した冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒 吐出する。圧縮機11を吐出した冷媒は、四 弁12、逆止弁13a、開閉弁14を経て、熱源側熱 換器15へ流れる。そして、高圧のガス冷媒 熱源側熱交換器15内を通過する間に熱交換に より凝縮して高圧の液冷媒となり、逆止弁16 逆止弁13eを経て、高圧管1へ流れ、冷暖分岐 ユニット30に流入する。冷暖分岐ユニット30 おいては、高圧管1から流れてきた高圧の液 媒は、気液分離器31、絞り装置32を経て、液 枝管3a及び3bに流れ、負荷側ユニット50aと50b 流入する。

 負荷側ユニット50aと50bにおいては、液枝 3a、3bからそれぞれ流れてきた液冷媒は、負 荷側絞り装置51aと51bとが開度調整により圧力 調整することで、低圧の気液二相冷媒又は低 圧の液冷媒となり、負荷側熱交換器52aと52bと に流れる。低圧の気液二相冷媒又は低圧の液 冷媒は、負荷側熱交換器52aと52bとを通過する 間に熱交換により蒸発して低圧のガス冷媒と なり、ガス枝管4a及び4bに流れる。ガス枝管4a 及び4bから流れてきた低圧のガス冷媒は、冷 分岐ユニット30の開閉弁34を経て、低圧管2 流れる。低圧管2から流れてきた低圧のガス 媒は、熱源側ユニット10の逆止弁13b、流路 換弁としての四方弁12、アキュームレータ17 経て、再び圧縮機11へ吸入され、前述した うに吐出することで循環する。これが冷媒 回路における冷房運転時の循環経路となる

 次に、冷房主体運転について説明する。 こでは、負荷側ユニット50aが冷房運転、負 側ユニット50bが暖房運転を行うものとして 明する。まず、熱源側ユニット10において 圧縮機11が、吸入した冷媒を圧縮し、高圧の ガス冷媒を吐出する。吐出した冷媒は、四方 弁12、逆止弁13a、開閉弁14を経て、熱源側熱 換器15へ流れる。そして、高圧のガス冷媒は 熱源側熱交換器15内を通過する間に熱交換に り凝縮して高圧の気液二相冷媒となり、逆 弁16、逆止弁13eを経て、高圧管1へ流れ、冷 分岐ユニット30に流入する。

 冷暖分岐ユニット30において、気液分離 31は、高圧管1から流れてきた高圧の気液二 冷媒を高圧のガス冷媒と高圧の液冷媒に分 する。高圧のガス冷媒は、開閉弁34bを経て ス枝管4bへ流れる。そして、高圧のガス冷媒 は負荷側熱交換器52b内を通過する間に熱交換 により凝縮して高圧の液冷媒となり、負荷側 絞り装置51bに流れる。そして、負荷側絞り装 置51bが開度調整により圧力調整することで、 中間圧の気液二相冷媒又は中間圧の液冷媒と なり、液枝管3bに流れる。

 一方、気液分離器31が分離した高圧の液 媒及び液枝管3bから流れてきた中間圧の気液 二相冷媒又は中間圧の液冷媒は、負荷側絞り 装置51aが開度調整により圧力調整することで 、低圧の気液二相冷媒又は低圧の液冷媒とな り、負荷側熱交換器52aに流れる。低圧の気液 二相冷媒又は低圧の液冷媒は、負荷側熱交換 器52aを通過する間に熱交換により蒸発して低 圧のガス冷媒となり、ガス枝管4aに流れる。 ス枝管4aから流れてきた低圧のガス冷媒は 冷暖分岐ユニット30の開閉弁34を経て、低圧 2に流れる。

 ここで、例えば、流れてくる液冷媒が多 ったり、負荷側絞り装置51aの開度が小さか たりすると、負荷側絞り装置51a及び51b、液 管3a及び3b並びに冷暖分岐ユニット側絞り装 置32及び33における区間(以下、液管ラインと う)に溜まる液冷媒の量が多くなっていく。 液冷媒の量が多くなるにつれて液管ラインに おける冷媒の圧力が上昇する。このとき、負 荷側ユニット50b(負荷側熱交換器52b)において 、液管ライン側(二次側、液枝管3b側)とガス 枝管4b側(一次側)との差圧が小さくなる。そ ため、負荷側ユニット50bに流れる冷媒量が なくなり、暖房能力が低下する。そこで、 置制御装置40は、冷暖分岐ユニット側絞り装 置33の開度を調整して液管ラインに溜まった を低圧管2に流し、液管ラインにおける圧力 調整を行う。

 以上のようにして、ガス枝管4aから流れ きた低圧のガス冷媒と冷暖分岐ユニット側 り装置33から流れる低圧の液冷媒又は低圧の ガスと液の二相冷媒とが入り混じった低圧の 気液二相冷媒が低圧管2を流れる。熱源側ユ ット10において、低圧管2から流れてきた低 の気液二相冷媒は、熱源側ユニット10の逆止 弁13b、四方弁12、アキュームレータ17を流れ 。そして、ガス冷媒は再び圧縮機11へ吸入さ れ、前述したように吐出することで循環する 。これが冷媒主回路における冷房主体運転時 の循環経路となる。

 次に、運転しているすべての負荷側ユニ ト50が暖房運転を行う場合について説明す 。熱源側ユニット10において、圧縮機11が、 入した冷媒を圧縮して加圧し、高圧のガス 媒を吐出する。吐出した冷媒は、四方弁12 逆止弁13dを経て、高圧管1へ流れ、冷暖分岐 ニット30に流入する。冷暖分岐ユニット30に おいて、高圧管1から流れてきた高圧のガス 媒は、気液分離器31、開閉弁34を経て、ガス 管4a及び4bに流れる。そして、高圧のガス冷 媒は負荷側熱交換器52aと52b内を通過する間に 熱交換により凝縮して高圧の液冷媒となり、 負荷側絞り装置51aと51bとに流れる。そして、 負荷側絞り装置51aと51bとが開度調整により圧 力調整することで、低圧の気液二相冷媒又は 低圧の液冷媒となり、液枝管3a及び3bに流れ 。液枝管3aと3bから流れてきた低圧の気液二 冷媒又は低圧の液冷媒は冷暖分岐ユニット3 0の絞り装置33を経て、低圧管2へ流れる。そ て、さらに熱源側ユニット10の逆止弁13c、開 閉弁14、負荷側熱交換器15、逆止弁16、逆止弁 13f、四方弁12、アキュームレータ17を経て、 び圧縮機11へ吸入され、前述したように加圧 され吐出することで循環する。これが冷媒主 回路における暖房運転時の循環経路となる。

 また、暖房主体運転について説明する。 こでも、負荷側ユニット50aが冷房運転、負 側ユニット50bが暖房運転を行うものとして 明する。熱源側ユニット10において、圧縮 11が、吸入した冷媒を圧縮して加圧し、高圧 のガス冷媒を吐出する。吐出した冷媒は、四 方弁12、逆止弁13dを経て、高圧管1へ流れる。 冷暖分岐ユニット30において、高圧管1から流 れてきた高圧のガス冷媒は、気液分離器31、 閉弁34を経て、ガス枝管4bに流れる。ガス枝 管4bから流れてきた高圧のガス冷媒は負荷側 交換器52b内を通過する間に熱交換により凝 して高圧の液冷媒となり、負荷側絞り装置5 1bに流れる。そして、負荷側絞り装置51bが開 調整により圧力調整することで、中間圧の 液二相冷媒又は中間圧の液冷媒となり、液 管3bに流れる。

 液枝管3bから流れてきた中間圧の気液二 冷媒又は中間圧の液冷媒は液枝管3aへ流れる 。負荷側絞り装置51aが開度調整により圧力調 整することで、低圧の気液二相冷媒又は低圧 の液冷媒となり、負荷側熱交換器52aに流れる 。低圧の気液二相冷媒又は低圧の液冷媒は、 負荷側熱交換器52aを通過する間に熱交換によ り蒸発して低圧のガス冷媒となり、ガス枝管 4aに流れる。ガス枝管4aから流れてきた低圧 ガス冷媒は、冷暖分岐ユニット30の開閉弁34 経て、低圧管2に流れる。ここで、暖房主体 運転においても、液管ラインに液冷媒が溜ま ることがあるため、冷暖分岐ユニット側絞り 装置33の開度を調整して液管ラインに溜まっ 液を低圧管2に流し、液管ラインにおける圧 力調整を行う。

 以上のようにして、ガス枝管4aから流れ きた低圧のガス冷媒と冷暖分岐ユニット側 り装置33から流れる低圧の液冷媒又は低圧の ガスと液の二相冷媒とが入り混じった低圧の 気液二相冷媒が低圧管2を流れる。そして、 らに熱源側ユニット10の逆止弁13c、開閉弁14 負荷側熱交換器15、逆止弁16、逆止弁13f、四 方弁12、アキュームレータ17を経て、再び圧 機11へ吸入され、前述したように加圧され吐 出することで循環する。これが冷媒主回路に おける暖房主体運転時の循環経路となる。

 次に、バイパス回路を利用して冷媒を循 させる場合について説明する。本実施の形 においては、暖房運転又は暖房主体運転時 、熱交換容量(負荷)が小さい負荷側熱交換 52aを有する負荷側ユニット50aのみ暖房運転 行っている場合について説明する。そのた 、圧縮機11から吐出したガス冷媒を負荷側熱 交換器52aのみで凝縮することになる。

 図2は、本実施の形態に係る空気調和装置 100の冷媒の状態を示すためのモリエル線図(p- h線図)を表す図である。例えば、圧縮機11の 動周波数を最低にしても、圧縮機11が供給す る能力が負荷側ユニット50aにおける熱交換容 量を上回る場合、負荷側ユニット50aの負荷側 熱交換器52aでは冷媒を凝縮しきれなくなる。 このため、負荷側ユニット50aの一次側(暖房 転においては冷媒入口側となる)と液管ライ との比エンタルピー差δhは小さくなり、負 側熱交換器52aの二次側(負荷側熱交換器52aと 負荷側絞り装置51aとの間。暖房運転において は冷媒出口側となる)では気液二相冷媒が流 する傾向が強くなる(図2の点線で表すモリエ ル線図)。

 一方、負荷側ユニット50aの負荷側絞り装 51aの開度は、負荷側ユニット50aにおいて、 荷側熱交換器52aを流出する液冷媒の過冷却 (サブクール)SCに基づいて制御装置40が制御 行うことになっている。ここで、負荷側熱 換器52aの二次側において気液二相冷媒が流 するということは過冷却度SCが0より小さい いうことである。そのため、制御装置40は 冷却度SCを大きくするために負荷側絞り装置 51aの開度を小さくする。

 その結果、負荷側絞り装置51aを通過する 媒が少なくなり、一方で圧縮機11からは冷 供給が行われるので、負荷側絞り装置51a-圧 機11間の冷媒密度が大きくなる。また、高 のガス冷媒が負荷側ユニット50aの負荷側熱 換器52a内部で閉じ込められている時間も長 なる。そして、負荷側ユニット50aにおける 冷却度SCが、0以上の目標とする過冷却度SCに なったものと判断するまで、負荷側絞り装置 51aの開度も小さくなっていく。以上のことか ら、目標とする過冷却度SCに到達するまで、 縮機11の吐出側(高圧側)における冷媒の圧力 が異常に上昇し続ける現象(以下、高圧圧力 昇現象という)が発生する。通常、制御装置4 0は、圧縮機11の駆動周波数を下げて高圧圧力 PSを下げるようにするが、圧縮機11の駆動周 数が限界であれば、圧縮機11の制御により圧 力を下げることができない。

 前述した現象を避けるには2つの方法が考 えられる。まず1つは、負荷側ユニット50aの 交換器の面積を増加させるか又は負荷側ユ ット50aに流れる風量を増加させて、負荷側 ニット50aの熱交換容量を増加させる(能力に 応させる)方法である。もう1つは、負荷側 ニット50aに流れる冷媒量を少なくする(熱交 容量(負荷)に対応させる)方法である。

 どちらかの方法を用いれば、能力と熱交 容量(負荷)とのバランスがとれ、熱交換容 の範囲内に収まるため、負荷側熱交換器52a 冷媒を凝縮することができる。そして、負 側ユニット50a(負荷側熱交換器52a)の一次側( 房運転における入口側)と液管ライン(負荷側 熱交換器52aの二次側)との比エンタルピー差δ hを大きくすることができ、負荷側ユニット50 a(負荷側熱交換器52aの二次側)における過冷却 度SCを目標とすることができる。結果として 絞り装置51a-圧縮機11間の冷媒密度が低くな ていくため、高圧圧力PSを低下させること 可能となる。

 ここで、負荷側熱交換器52aの伝熱面積は 定されており、また、前述したように負荷 ファン53aの回転速度も利用者により変化す ものであるため、熱交換容量は一定である したがって、前述した2つの方法の前者の方 法のように、冷媒の状態を制御するために負 荷を変化させることはできない。そのため、 後者の方法のように、負荷に対応した能力を 供給するようにして冷媒の状態を制御し、高 圧圧力PSを低下させる必要がある。

 本実施の形態では、バイパス管21、バイ ス用開閉弁22およびバイパス用絞り装置23に り、冷媒を分流するためのバイパスを圧縮 11の吐出側の配管に分岐させて設ける。圧 センサ61からの検知信号に基づいて、高圧圧 力PSが所定の圧力以上であると判断すると、 縮機11が吐出した冷媒を分流させて、バイ ス用絞り装置23により圧力を低下させ、圧縮 機11の吸入側に戻るバイパス回路を構成して れば、冷凍サイクルのバランスを壊すこと く、負荷側ユニット50に流れる冷媒量(冷媒 回路を流れる冷媒量)を少なくすることがで きる。また、バイパスを通過した冷媒を圧縮 機11の吸入側にそのまま戻すこともできるが 熱源側熱交換器15により顕熱を除去するこ により、圧縮機11の吸入側(低圧側)の圧力を 昇させずにすむ。

 前述したように、本実施の形態ではバイ スを通過した冷媒について、熱源側熱交換 15b内を通過させるようにしている。ここで 分流した冷媒の顕熱を除去するための熱源 熱交換器15の選定について説明する。図2で すように、(圧縮機11の吸入側の圧力を上昇 せることなく、)バイパスを通過した過熱蒸 気の冷媒について、(圧縮機11の吐出側におけ る冷媒と吸入側における冷媒との)比エンタ ピーの差分の顕熱を冷媒から除去できる熱 換容量を有するものを熱源側熱交換器15a、 源側熱交換器15b、熱源側熱交換器15cの中か 選定する。比エンタルピーの差分は、例え 、暖房運転、暖房主体運転時における目標 する高圧圧力PS、吸入側の圧力、圧縮機11の 度、熱源側熱交換器15の二次側(蒸発器とし 機能する場合は出口側)の温度の値を物理的 パラメータとして用いて算出することができ 、さらにバイパスを通過する冷媒の想定量に 基づけば熱交換する熱量を算出することがで きる。そして、算出した熱量を熱交換するこ とができる熱交換容量を有する熱源側熱交換 器15からあらかじめ選定し、連通するように 管接続を行えばよい。ここで、例えばバイ スを通過する冷媒を熱源側熱交換器15bだけ 流すようにしているが、例えば、1台だけで 充分な顕熱除去を行えないなどの場合には、 複数の熱源側熱交換器15を組み合わせるよう してもよい。

 図3は実施の形態1における制御装置40が行 う高圧抑制制御に係るフローチャートを表す 図である。制御装置40は、前述したように、 御開始判断処理部40a、制御開始時処理部40b 制御中処理部40c及び制御終了時処理部40dを している。図3に基づいて各部が行う処理に ついて説明する。

 制御開始判断処理部40aは高圧抑制制御を 始するか否かの開始条件判断処理を行う(S10 )。本実施の形態では、開始判断において不 欠となる、制御有効時の運転モード、高圧 昇判断をするための物理的なパラメータの 、圧縮機11の駆動周波数及びバイパス回路用 開閉弁21の状態の4項目に基づいて判断を行う 。

 まず、運転モードについて、熱交換容量 大きく変化させることができる熱源側熱交 器15が凝縮器として機能する場合は上記の うな問題が発生しないことから、暖房運転 は暖房主体運転で運転しているかどうかを 断する(S11)。次に、高圧圧力上昇現象が発生 しているかどうかの判断を行う。本実施の形 態では、高圧圧力上昇現象に係る判断をする ための物理的パラメータは、圧力センサ61か 送信される信号に基づいて判断した高圧圧 PSとする。圧力センサ61からの信号に基づい て判断した高圧圧力PSの値が、あらかじめ設 した閾値P1よりも大きいかどうかを判断す (S12)。閾値P1よりも大きいと判断すると、前 した高圧圧力上昇現象が発生したものとす 。

 図4は高圧抑制制御における閾値の設定条 件を表す図である。ここで、高圧圧力PSの過 の上昇は、空気調和装置100(熱源側ユニット 10)の故障原因となるため、設計においてその 上限(高圧設計圧力)が定められる。そして、 圧設計圧力を越えるような圧力では、制御 置40は、空気調和装置100(熱源側ユニット10) 保護するための制御を行う。高圧抑制制御 、それより小さい圧力において処理を行え よいので、閾値P1は、高圧設計圧力よりも 方にマージンを設けた値に設定するように る。

 また、圧縮機11が最低駆動周波数で駆動 ているかどうかを判断する(S15)。これは、圧 縮機11が最低駆動周波数で駆動を行っても、 お、負荷に対して多くの冷媒が流れて能力 多となってしまう場合において高圧抑制制 を行うようにするためである。最低駆動周 数に基づいて判断を行うことは、エネルギ 率の面からは都合がよい。ただ、必ずしも 低駆動周波数に限定するものではなく、上 にマージンを持たせるようにしてもよい。 こで、高圧抑制制御は強制的に負荷側ユニ ト50に供給する能力(冷媒量)を抑えるもので ある。マージンを持たせすぎると、最もエネ ルギ消費が大きい圧縮機11を、供給する能力 対して過剰に駆動させてしまうことがある め、注意する必要がある。さらに、バイパ 用開閉弁22が開放された状態は、既に高圧 制制御が開始されているので、バイパス用 閉弁22が閉じられた状態であるかどうかを判 断し(S16)、閉じられた状態であると判断する 、制御開始時処理部40bによる制御開始時処 に移行させる。

 制御開始時処理部40bは、制御開始判断処 部40aが高圧抑制制御を行うものと判断する 、バイパス用開閉弁22-バイパス用絞り装置2 3-バイパス管21-熱源側熱交換器15bを通過して 縮機11の吸入側に至るバイパス回路を形成 る制御開始時処理を行う(S20)。まず、熱源側 開閉弁14bを閉止させる処理を行う(S21)。次に イパス用開閉弁22を開放させる処理を行う(S 22)。バイパス用開閉弁22を先に開放すると、 源側開閉弁14bを通過している液冷媒とバイ ス管21を通過したガス冷媒とが入り混じり 冷媒回路の流れを乱すため、熱源側開閉弁14 bを閉止させてから、バイパス用開閉弁22を開 放し、バイパスに冷媒を通過させる必要があ る。ここで、前述したように選定した熱源側 熱交換器15によっては、閉止させる熱源側開 弁14は、熱源側開閉弁14bでなく、熱源側開 弁14a又は14cになる場合もある。

 制御中処理部40cは、制御開始時処理部40b より制御開始時処理が行われると高圧抑制 御中処理を行う(S30)。高圧抑制制御中処理 は、開度調整制御処理及び制御終了判断処 を行う。まず、バイパス用絞り装置23の開度 調整制御処理については、圧力センサ61から 信号に基づいて判断した高圧側圧力PSが閾 P1以上であると判断すると(S31)、バイパス用 り装置23の開度を変更して大きくさせる(開 )処理を行い、バイパスに分流する冷媒の量 を増やす(S32)。ここで、バイパス用絞り装置2 3の開度について説明する。制御開始処理時 バイパス用開閉弁22を開放させた際のバイパ ス用絞り装置23の初期開度はあらかじめ定め おく。この初期開度については、最低周波 において圧縮機11が供給する能力などのパ メータに基づいて、目標とする高圧圧力PSを 閾値P2の圧力以下にするため、バイパスに流 べき冷媒量より決定する。また、バイパス 絞り装置23の開度変更幅については、あら じめ任意に設定してもよい。本実施の形態 は、圧力を低下させるために急激に多くの 媒を分流させるのではなく、空気調和装置10 0の定常運転時における冷凍サイクルのバラ スが維持できるように、10%~20%増し程度の変 を行うようにする。ここで、閾値P2は、図4 示しているように、暖房運転、暖房主体運 時において、凝縮器として機能する負荷側 交換器52aにおいて目標とする凝縮温度に近 温度における高圧圧力PSとなるように設定 る。

 次に行う制御終了判断処理は、高圧抑制 御を行わなくてもよい物理的パラメータの 、圧縮機11の駆動周波数、運転モード及び 縮機11の状態の4項目に基づいて判断する。 実施の形態では、判断のための物理的パラ ータは制御開始判断と同様に高圧側圧力PSを 用いる。圧力センサ61からの信号に基づいて 高圧側の圧力PSが閾値P2以下であるかどうか を判断する(S33)。

 また、制御装置40は、各種センサからの 号に基づいて、負荷側ユニット10が要求する 負荷を判断し、インバータ回路により圧縮機 11の駆動周波数を変更し、負荷に合わせた能 供給を行う。そこで、例えば暖房運転を行 負荷側ユニット50が増えるなどにより、閾 F1以上の駆動周波数で圧縮機11を駆動させて るかどうかを判断する(S34)。ここで、図4に すように、例えば閾値F1としては、冷媒を 流しなかったときに最低駆動周波数により 出する冷媒量を、冷媒を分流したときに熱 側ユニット50側に供給することができる圧縮 機11の駆動周波数を設定する。つまり、S34に いては圧縮機11が、最低駆動周波数で吐出 る冷媒量を越える冷媒量を負荷側ユニット50 に供給しているかどうかを判断することにな る。

 また、負荷側熱交換器52が凝縮器ではな 蒸発器として機能する冷房運転又は冷房主 運転で運転しているかどうかを判断する(S35) 。そして、圧縮機11が停止しているかどうか 判断する(S36)。制御中処理部40cは、S33~S36の 断のうち、1つでも条件を満たしていると判 断すると、制御終了時処理部40dによる制御終 了時処理に移行させる。一方、すべての条件 を満たしていないと判断すると、所定の時間 待機した後(S37)、S31に戻って開度調整制御処 及び制御終了判断処理を行う。所定の時間 ついては、例えば、制御中処理部40c(制御装 置40)が記憶手段45に記憶された制御プログラ などにより、その処理を行っている場合は 制御ソフトウェアにおける次のサンプリン までの時間となる。

 ここで、制御中処理部40cが行う2つの制御 処理は、制御プロセスとして、それぞれ互い に干渉しない処理であるため、どちらの処理 を先に行ってもよいと考えられる。ただ、制 御終了判断処理を開度調整制御処理より先に 処理してしまうと、制御開始時処理部40bが処 理を行った後、高圧抑制制御を行う前に制御 終了を判断する可能性があることから、開度 調整制御処理、制御終了判断処理の順に行う ことが望ましい。

 制御終了時処理部40dは、制御中処理部40c 制御終了判断処理において制御終了と判断 ると、冷媒がバイパスを通過しないように 、制御開始時処理前における冷媒の流れに すための制御終了時処理を行う(S40)。まず バイパス用開閉弁22を閉止させるための処理 を行う(S41)。次に、熱源側開閉弁14bを開放さ るための処理を行う(S42)。ここで、熱源側 閉弁14bを先に開放させると、熱源側開閉弁14 bを流れてくる液冷媒とバイパス管21を通過し たガス冷媒とが入り混じり、冷媒回路の流れ を乱すため、バイパス用開閉弁22を先に閉止 せ、バイパスを通過する冷媒の流れを遮断 た後、熱源側開閉弁14bを開放させるように る。

 以上のように、実施の形態1の空気調和装 置100によれば、暖房運転、暖房主体運転時に おいて、圧縮機11が最低駆動周波数で駆動し いるときに、圧力センサ61からの信号に基 いて、高圧圧力PSがあらかじめ定めた閾値P1 上の圧力になったものと制御装置40が判断 ると、バイパス用開閉弁22を開放して、バイ パス管21によるバイパスに冷媒の一部を分流 て負荷側ユニット50側に流れる冷媒量を少 くするようにしたので、熱源側ユニット10側 から、負荷側熱交換器52の熱交換容量に合っ 能力(冷媒量)を供給することができ、高圧 力上昇現象を抑え、過熱による圧縮機11の温 度上昇、異常停止などを防止することができ る。また、圧縮機11、負荷側ユニット50にお る運転の開始、停止回数を少なくするなど より、例えば、COP(Coefficient of Performance :エ ネルギ消費効率)、APF(Annual Performance Factor:通 年エネルギ消費効率)などを改善し、省エネ ギを図ることができる。夏季でも暖房運転 行うことがあり、負荷側熱交換器52の熱交換 容量が小さいことがある、冷暖混在運転が可 能な空気調和装置100において、圧力上昇現象 が発生する可能性が高いので、特に上記の効 果を発揮することができる。

 図9は、制御により変移するモリエル線図 (p-h線図)を表す図である。実施の形態1で説明 した方法を用いた場合、モリエル線図(p-h線 )は、図9の様に移行するが、この際、バイパ ス回路として利用している負荷側ユニット50 凝縮器(負荷側熱交換器52)による能力損失Qlo ssに対し、圧縮機11における入力低下幅(W1-W2) 大きい特性を持つ場合、上記の効果に加え COP、APFは向上する。また、Qlossで発生した 熱を再利用すれば、COP、APFはさらに向上さ ることができる。

 さらに、冷暖分岐ユニット30は、複数の 荷側ユニット50a、50bを直列又は並列に切り え可能に接続することができる。この場合 おいて、複数の負荷側ユニット50a、50bが並 接続から直列接続に切り換えられ、冷媒の れに対して上流側の負荷側ユニット50の負荷 側熱交換器52のみが、例えば凝縮器として使 されることにより、高圧圧力が上昇した場 でも、バイパス用開閉弁22を開状態に制御 、冷媒を分流させるため、高圧の過上昇を 果的に抑制できる。特に、熱交換容量(負荷) が小さい負荷側熱交換器52aを有する負荷側ユ ニット50a(低能力ユニット)と、熱交換容量が きい負荷側ユニット50b(高能力ユニット)と 混在する場合には、低能力ユニットが暖房 転、高能力ユニットが冷房運転を行う冷暖 時運転中に、高圧圧力が上昇する可能性が る。しかし、この実施の形態の空気調和装 では、制御装置40がバイパス用開閉弁22を開 態に制御して冷媒を分流させるため、高圧 過上昇を効果的に抑制できる。このとき、 御装置40が暖房運転している負荷側ユニッ 50を特定し、その熱交換能力、室内温度等か ら高圧の異常上昇のおそれがあることを圧力 検出値によらず或いは圧力検出値を併用して 判断することも可能である。

 また、制御装置40が、圧力センサ61からの 信号に基づいて圧力を判断するので、直接的 に高圧圧力PSの上昇に基づいて高圧抑制制御 開始判断を行うことができる。そして、バ パスを通過した冷媒については、熱源側熱 換器15bを通過させて顕熱を除去して圧縮機1 1の吸入側に戻し、バイパス回路を構成する うにしたので、必要以上に温度が高い過熱 気の冷媒が、圧縮機11の吸入側に流入して、 吸入側冷媒の温度を上昇させずにすむ。この ため、さらに高圧圧力上昇現象を抑えること ができる。このとき、バイパス管21の一端を 数の熱源側熱交換器15への配管のいずれか 連通させて冷媒の顕熱除去を行うようにし ので、専用の熱交換器を用いることなく、 ペース及びコストの削減を図ることができ 。さらに、制御装置40の指示に基づいて、高 圧圧力PSの圧力状態に基づいて、バイパス用 り装置23により分流する冷媒量を調整でき ようにしたので、高圧圧力の上昇を効果的 抑えていくことができる。

実施の形態2.
 図5は実施の形態2における制御装置40が行う 高圧抑制制御に係るフローチャートを表す図 である。ここで、空気調和装置100の装置構成 は図1と同じであり、実施の形態1で説明を行 ているため説明を省略する。実施の形態1で は、制御開始判断処理部40aが、圧力センサ61 らの信号により判断した高圧圧力PSに基づ て、開始条件判断処理を行った。

 前述したように、暖房運転、暖房主体運 時においては、熱源側熱交換器15が蒸発器 機能を果たすことになる。ここで、気温が いほど空気が有する熱量が多くなるため、 えば夏季など外気温が20℃以上の場合には、 熱源側熱交換器15において、冷媒と空気との 交換がされやすくなる。この結果、外気温 高いときには冷媒の蒸発温度が上昇する傾 にある。これが圧縮機11の吸入側の圧力、 圧圧力PSの上昇につながり、高圧圧力上昇現 象を引き起こす要因の一つとなる。そこで、 本実施の形態では、制御開始判断処理部40aは 、温度センサ62からの信号により判断した周 温度Tに基づいて、高圧抑制制御を開始する か否かの開始条件判断処理を行うものとする 。圧力上昇現象の要因が発生した段階で判断 することで、例えば、系が安定する間に高圧 設計圧力以上の圧力になってしまうような急 激な圧力上昇になる前に、冷媒を分流し、高 圧圧力PSを下げるなど、早期の対応を行うこ ができ、空気調和装置100(熱源側ユニット10) を保護するための制御を行うなどの事態を防 ぐことができる。

 図5において、図3と同じステップ番号を しているものは、実施の形態1において説明 た処理と同様の処理を行うので説明を省略 る。前述したように、S11において、運転モ ドを判断した後、高圧圧力上昇現象の判断 行うが、本実施の形態では、この判断をす ための物理的パラメータは、温度センサ62 ら送信される信号に基づいて判断した周辺 度Tとする。温度センサ62からの信号に基づ て判断した周辺温度Tの値が、あらかじめ設 した閾値T1よりも大きいかどうかを判断す (S13)。大きいと判断すると、前述した高圧圧 力上昇現象発生の前触れがあるものとする。 ここで、図4に示すように、閾値T1は夏季にお ける外気温度に基づいて設定するものとする 。

 また、周辺温度Tだけで判断することも可 能であるが、例えば、熱源側ユニット50にお る負荷と圧縮機11から供給する能力とのバ ンスがよければ高圧圧力上昇現象は発生し いため、周辺温度Tだけを判断条件とすると 高圧圧力上昇現象が発生しえないような運 状態であっても、高圧抑制制御を開始する のと判断してしまうことがある。そのため 他の判断条件(特に負荷側ユニット50の負荷 関する条件)を付することが望ましい。そこ で、例えば暖房運転している負荷側ユニット 50の台数を判断するなどの処理を行う。本実 の形態では、暖房運転している負荷側ユニ ト50の熱交換容量に関するパラメータの総 を算出し、その総和が閾値Q1以下であるかど うかを判断する(S14)。図4で示すように、閾値 Q1は、例えば圧縮機11を最低駆動周波数で駆 したときに熱源側ユニット50に供給できる能 力に基づいて設定するものとする。例えば、 各負荷側ユニット50における熱交換容量に関 るパラメータについては、そのデータを記 装置41に記憶しておくようにする。制御開 判断処理部40aは、各熱源側ユニット50の負荷 側制御装置54から送信された信号に基づいて 各熱源側ユニット50の運転状態を判断し、 房運転を行っている熱源側ユニットの熱交 容量に関するパラメータのデータを記憶装 41から読み込み、総和を算出するようにする 。

 そして、閾値Q1以下であると判断すれば 高圧圧力上昇現象が発生する可能性がある のとする。ここで、前述したように、実際 高圧圧力上昇現象が発生する前の段階で高 抑制制御の開始を判断する。そのため、実 の形態1と同じ閾値P2とすると、バイパス用 閉弁22を開放した段階で既に閾値P2以下の条 を満たしていることがある。そこで、周辺 度Tに基づいて開始判断処理を行う場合、閾 値P2については、実施の形態1の場合よりも低 めに設定するとよい。

 以上のように、実施の形態2の空気調和装 置によれば、実施の形態1のように、高圧圧 上昇現象を抑え、過熱による圧縮機11の温度 上昇、異常停止などの防止、省エネルギを図 る。また、制御装置40が、温度センサ62から 信号に基づいて周辺温度Tを判断するように たので、高圧圧力上昇現象が発生しやすく る夏季など外気温が高い場合にその要因が 生した段階で判断することができ、早期の 応を行うことができる。

実施の形態3.
 図6は実施の形態3における制御装置40が行う 高圧抑制制御に係るフローチャートを表す図 である。本実施の形態においても、空気調和 装置100の装置構成は図1と同じであるため説 を省略する。図6において、図3、図5と同じ テップ番号を付しているものは、実施の形 1、2において説明した処理と同様の処理を行 うので説明を省略する。本実施の形態は、圧 力センサ61からの信号に基づいて判断した高 圧力PSと、温度センサ62からの信号に基づい て判断した周辺温度Tとの両方に基づいて、 御開始判断処理部40aが開始条件判断処理を うようにしたものである。高圧圧力PS及び周 辺温度Tにより高圧抑制制御を行うか否かの 断材料を多くし、空気調和装置100の状態に じた判断を行うことができる。

実施の形態4.
 図7は実施の形態4に係る空気調和装置100Aの 成図である。例えば、分流しようとする(単 位時間あたりの)冷媒量があらかじめ決まっ いる場合には、バイパス絞り装置22による開 度調整を必要とせずにすむ。そこで、本実施 の形態では、バイパス絞り装置22の代わりに 一定量の冷媒を通過させるキャピラリチュ ブ24を用いるものとする。

 図8は実施の形態4における制御装置40が行 う高圧抑制制御に係るフローチャートを表す 図である。図8において、図3とおなじステッ 番号を付しているものは、実施の形態1にお いて説明した処理と同様の処理を行うので説 明を省略する。図8に示すように、制御装置40 の制御中処理部40cが行う高圧抑制制御中処理 において、前述した開度調整制御処理となる S31、S32の処理を行わなくてもよい。そのため 、制御装置40における制御中処理部40cが行う 理負担を減らすことができる。

 上述した実施の形態では、冷暖混在運転 可能な空気調和装置への適用について説明 たが、本発明は、冷暖房切換運転が可能な の空気調和装置についても適用することが きる。また、例えばヒートポンプ装置等、 媒回路を構成する他の冷凍サイクル装置に 適用することができる。