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Title:
REFRIGERATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/093538
Kind Code:
A1
Abstract:
When a refrigeration device (20) performs cooling operation, the device is provided with heat source-side opening degree control means (53) that controls the degree of opening of a heat source-side expansion valve (36) so that the pressure of refrigerant flowing into a utilization-side expansion valve (51) during cooling operation is lower than or equal to a predetermined standard pressure value. When the refrigeration (20) performs heating operation, the device is provided with utilization-side opening degree control means (38, 54) that, when multiple utilization units (61) includes, during heating operation, an utilization unit (61) using a small flow amount of refrigerant that is less than an amount required for the refrigerant to exhibit its ability, reduces the degree of opening of the utilization-side expansion valves (51) of the utilization units (61) other than the utilization unit (61) using the small flow amount of the refrigerant.

Inventors:
KAWANO SATOSHI (JP)
MATSUOKA SHINYA (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/050418
Publication Date:
August 07, 2008
Filing Date:
January 16, 2008
Export Citation:
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Assignee:
DAIKIN IND LTD (JP)
KAWANO SATOSHI (JP)
MATSUOKA SHINYA (JP)
International Classes:
F25B1/00; F25B6/02; F25B13/00; F25B39/00; F25B49/02
Foreign References:
JPS62129660A1987-06-11
JPH10300255A1998-11-13
JP2002147878A2002-05-22
JP2002147878A2002-05-22
Other References:
See also references of EP 2144018A4
Attorney, Agent or Firm:
MAEDA, Hiroshi et al. (5-7 Hommachi 2-chome,Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 53, JP)
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Claims:
 圧縮機(26)と熱源側熱交換器(44)と熱源側膨張弁(36)とが接続された熱源側回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、
 上記熱源ユニット(64)よりも下方に設置されると共に、利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用側回路(11)を有する利用ユニット(61)とを備え、
 上記熱源側回路(14)と上記利用側回路(11)とが接続された冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が凝縮器となって上記利用側熱交換器(41)が蒸発器となるように冷媒を循環させる冷却運転を行う冷凍装置において、
 上記冷媒回路(10)では、上記熱源側膨張弁(36)と上記利用側膨張弁(51)とが液側連絡配管(15)を介して接続される一方、
 上記冷却運転中に上記利用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が所定の圧力基準値以下になるように上記熱源側膨張弁(36)の開度を制御する熱源側開度制御手段(53)を備えていることを特徴とする冷凍装置。
 請求項1において、
 上記熱源側開度制御手段(53)は、上記利用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が所定の圧力基準値以下になるように上記熱源ユニット(64)の設置位置と利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基づいて設定された冷却運転時の制御目標値を用いて上記熱源側膨張弁(36)の冷却運転中の開度を制御することを特徴とする冷凍装置。
 請求項2において、
 上記熱源側開度制御手段(53)は、上記熱源側膨張弁(36)における冷媒の圧力損失が該圧力損失の冷却運転時の制御目標値として設定された損失目標値に保たれるように上記熱源側膨張弁(36)の冷却運転中の開度を制御することを特徴とする冷凍装置。
 請求項2において、
 上記利用ユニット(61)は、複数台設けられて、上記熱源ユニット(64)に対して並列に接続されており、
 上記冷却運転時の制御目標値は、上記熱源ユニット(64)の設置位置と最も下方に設置された最下設置の利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基づいて設定されることを特徴とする冷凍装置。
 請求項4において、
 上記冷却運転と、上記冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となって上記利用側熱交換器(41)が凝縮器となるように冷媒を循環させる加熱運転とを選択的に行うように構成される一方、
 上記加熱運転中に複数台の利用ユニット(61)の中に、冷媒流量が能力を発揮させるために必要な流量を下回る少流量の利用ユニット(61)が存在していれば、該少流量の利用ユニット(61)以外の利用ユニット(61)の利用側膨張弁(51)の開度を縮小する開度縮小動作を行う利用側開度制御手段(38,54)を備えていることを特徴とする冷凍装置。
 圧縮機(26)と熱源側熱交換器(44)とが接続された熱源側回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、
 それぞれが利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用側回路(11)を有する複数台の利用ユニット(61)とを備え、
 上記熱源側回路(14)に対して上記複数の利用側回路(11)が並列に接続された冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となって上記利用側熱交換器(41)が凝縮器となるように冷媒を循環させる加熱運転を行う冷凍装置において、
 上記加熱運転中に複数台の利用ユニット(61)の中に、冷媒流量が能力を発揮させるために必要な流量を下回る少流量の利用ユニット(61)が存在していれば、該少流量の利用ユニット(61)以外の利用ユニット(61)の利用側膨張弁(51)の開度を縮小する開度縮小動作を行う利用側開度制御手段(38,54)を備えていることを特徴とする冷凍装置。
 請求項5又は6において、
 上記加熱運転中の利用側開度制御手段(38,54)は、上記利用側膨張弁(51)の開度が所定値以上になっている利用ユニット(61)を上記少流量の利用ユニット(61)であると判断することを特徴とする冷凍装置。
 請求項5又は6において、
 上記加熱運転中に利用側開度制御手段(38,54)が上記開度縮小動作を実行する際に上記圧縮機(26)の運転容量を増加させる運転容量制御手段(52)を備えていることを特徴とする冷凍装置。
 請求項5又は6において、
 上記加熱運転中の利用側開度制御手段(38,54)は、各利用ユニット(61)について利用側熱交換器(41)から流出した冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように利用側膨張弁(51)の開度を制御する一方、上記開度縮小動作では該開度縮小動作を行う該利用ユニット(61)の目標過冷却度を大きな値に変更することを特徴とする冷凍装置。
 圧縮機(26)と熱源側熱交換器(44)と熱源側膨張弁(36)とが接続された熱源側回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、
 上記熱源ユニット(64)よりも下方に設置されると共に、利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用側回路(11)を有する利用ユニット(61)とを備え、
 上記熱源側回路(14)と上記利用側回路(11)とが接続された冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が凝縮器となって上記利用側熱交換器(41)が蒸発器となるように冷媒を循環させる冷却運転を行う冷凍装置において、
 上記冷媒回路(10)では、上記熱源側膨張弁(36)と上記利用側膨張弁(51)とが液側連絡配管(15)を介して接続される一方、
 上記熱源ユニット(64)の設置位置と利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基づいて上記熱源側膨張弁(36)の冷却運転中の開度の上限値を設定する熱源側上限設定手段(58)を備えていることを特徴とする冷凍装置。
 請求項10において、
 上記利用ユニット(61)は、複数台設けられて、上記熱源ユニット(64)に対して並列に接続されており、
 上記熱源側上限設定手段(58)は、上記熱源ユニット(64)の設置位置と最も下方に設置された最下設置の利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基づいて上記熱源側膨張弁(36)の冷却運転中の開度の上限値を設定することを特徴とする冷凍装置。
 請求項11において、
 上記冷却運転と、上記冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となって上記利用側熱交換器(41)が凝縮器となるように冷媒を循環させる加熱運転とを選択的に行うように構成される一方、
 複数台の利用ユニット(61)のうち相対的に冷媒が流れにくい配置の利用ユニット(61)以外の利用ユニット(61)に対して、上記利用側膨張弁(51)の加熱運転中の開度の上限値を設定する利用側上限設定手段(59)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
 圧縮機(26)と熱源側熱交換器(44)とが接続された熱源側回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、
 それぞれが利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用側回路(11)を有する複数台の利用ユニット(61)とを備え、
 上記熱源側回路(14)に対して上記複数の利用側回路(11)が並列に接続された冷媒回路(10)において上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となって上記利用側熱交換器(41)が凝縮器となるように冷媒を循環させる加熱運転を行う冷凍装置において、
 複数台の利用ユニット(61)のうち相対的に冷媒が流れにくい配置の利用ユニット(61)以外の利用ユニット(61)に対して、上記利用側膨張弁(51)の加熱運転中の開度の上限値を設定する利用側上限設定手段(59)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
Description:
冷凍装置

 本発明は、熱源ユニットと利用ユニット を備える冷凍装置に関するものである。

 従来より、熱源ユニットと利用ユニット を備える冷凍装置が知られている。熱源ユ ットと利用ユニットとは連絡配管を介して 続されている。この種の冷凍装置の一例が 許文献1に開示されている。

 具体的に、特許文献1には、室外機と第1室 機と第2室内機とを備える空調機が開示され いる。この空調機では、室外機が建物の屋 に配置され、第1室内機が室外機よりも下方 に配置され、第2室内機が第1室内機よりも下 に配置されている。室外機には室外回路が 容され、各室内機には室内回路がそれぞれ 容されている。各室内回路は、液側連絡管 びガス側連絡管を介して室外回路に対して 列に接続されている。室外回路には、圧縮 、室外熱交換器、室外膨張弁、及びレシー 等が設けられている。各室内回路には、室 膨張弁及び室内熱交換器が設けられている

特開2002-147878号公報

 ところで、この種の冷凍装置では、例え 熱源ユニットの設置位置と利用ユニットの 置位置との高低差や、熱源ユニットから利 ユニットまでの配管長などの制約によって 熱源ユニットに対して利用ユニットを設置 ることができない場合がある。つまり、設 状態による制約を受けて利用ユニットを設 することができない場合がある。

 例えば、熱源ユニットの設置位置と利用 ニットの設置位置との高低差が比較的大き 場合には、液側の連絡配管における液冷媒 ヘッド差が大きくなり、利用側回路の液側 作用する液冷媒のヘッド差による圧力(以下 、液ヘッド圧という。)が大きくなる。

 このため、冷却運転を行う冷凍装置では 液ヘッド圧が作用するのが高圧冷媒が流れ 利用側回路の入口側であるため、熱源ユニ トの設置位置と利用ユニットの設置位置と 高低差が大きいほど、利用側回路の入口側 位置する利用側膨張弁に作用する圧力が高 なる。従って、冷却運転を行う冷凍装置で 、利用側膨張弁に作用する圧力が高くなり ぎて利用側膨張弁が破損しないように、熱 ユニットの設置位置と利用ユニットの設置 置との高低差の上限値を制限している。

 また、加熱運転を行う冷凍装置では、液 ッド圧が作用するのが利用側回路の出口側 あるため、熱源ユニットの設置位置と利用 ニットの設置位置との高低差が比較的大き ほど、利用側回路の出入口の圧力差が小さ なる。そして、利用側回路の出入口の圧力 が小さい状態では、利用ユニットが複数台 る場合に、相対的に冷媒が流れにくい配置 利用ユニットで冷媒流量が不足し、その利 ユニットで能力を十分に発揮できないおそ がある。なお、相対的に冷媒が流れにくい 置とは、例えば、複数台の利用ユニットの でも大きな液ヘッド圧が作用する下方の利 ユニットであったり、圧力損失が大きくな 熱源ユニットまでの配管長が長い利用ユニ トである。

 従って、加熱運転を行う冷凍装置では、 力を発揮できない利用ユニットが生じない うに、熱源ユニットの設置位置と利用ユニ トの設置位置との高低差の上限値を制限し いる。

 本発明は、かかる点に鑑みてなされたも であり、その目的とするところは、熱源ユ ットと利用ユニットとを備える冷凍装置に いて、利用ユニットの設置に関して設置状 による制約を緩和させることにある。

 第1の発明は、圧縮機(26)と熱源側熱交換 (44)と熱源側膨張弁(36)とが接続された熱源側 回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、上記熱 ユニット(64)よりも下方に設置されると共に 、利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが 続された利用側回路(11)を有する利用ユニッ ト(61)とを備え、上記熱源側回路(14)と上記利 側回路(11)とが接続された冷媒回路(10)にお て上記熱源側熱交換器(44)が凝縮器となって 記利用側熱交換器(41)が蒸発器となるように 冷媒を循環させる冷却運転を行う冷凍装置(20 )を対象とする。そして、この冷凍装置(20)は 上記冷媒回路(10)では、上記熱源側膨張弁(36 )と上記利用側膨張弁(51)とが液側連絡配管(15) を介して接続される一方、上記冷却運転中に 上記利用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力 所定の圧力基準値以下になるように上記熱 側膨張弁(36)の開度を制御する熱源側開度制 手段(53)を備えている。

 第2の発明は、上記第1の発明において、 記熱源側開度制御手段(53)が、上記利用側膨 弁(51)に流入する冷媒の圧力が所定の圧力基 準値以下になるように上記熱源ユニット(64) 設置位置と利用ユニット(61)の設置位置との 低差に基づいて設定された冷却運転時の制 目標値を用いて上記熱源側膨張弁(36)の冷却 運転中の開度を制御する。

 第3の発明は、上記第2の発明において、 記熱源側開度制御手段(53)が、上記熱源側膨 弁(36)における冷媒の圧力損失が該圧力損失 の冷却運転時の制御目標値として設定された 損失目標値に保たれるように上記熱源側膨張 弁(36)の冷却運転中の開度を制御する。

 第4の発明は、上記第2又は第3の発明にお て、上記利用ユニット(61)が、複数台設けら れて、上記熱源ユニット(64)に対して並列に 続されており、上記冷却運転時の制御目標 は、上記熱源ユニット(64)の設置位置と最も 方に設置された最下設置の利用ユニット(61) の設置位置との高低差に基づいて設定される 。

 第5の発明は、上記第4の発明において、 記冷却運転と、上記冷媒回路(10)において上 熱源側熱交換器(44)が蒸発器となって上記利 用側熱交換器(41)が凝縮器となるように冷媒 循環させる加熱運転とを選択的に行うよう 構成される一方、上記加熱運転中に複数台 利用ユニット(61)の中に、冷媒流量が能力を 揮させるために必要な流量を下回る少流量 利用ユニット(61)が存在していれば、該少流 量の利用ユニット(61)以外の利用ユニット(61) 利用側膨張弁(51)の開度を縮小する開度縮小 動作を行う利用側開度制御手段(38,54)を備え いる。

 第6の発明は、圧縮機(26)と熱源側熱交換 (44)とが接続された熱源側回路(14)を有する熱 源ユニット(64)と、それぞれが利用側熱交換 (41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用側 回路(11)を有する複数台の利用ユニット(61)と 備え、上記熱源側回路(14)に対して上記複数 の利用側回路(11)が並列に接続された冷媒回 (10)において上記熱源側熱交換器(44)が蒸発器 となって上記利用側熱交換器(41)が凝縮器と るように冷媒を循環させる加熱運転を行う 凍装置(20)を対象とする。そして、この冷凍 置(20)は、上記加熱運転中に複数台の利用ユ ニット(61)の中に、冷媒流量が能力を発揮さ るために必要な流量を下回る少流量の利用 ニット(61)が存在していれば、該少流量の利 ユニット(61)以外の利用ユニット(61)の利用 膨張弁(51)の開度を縮小する開度縮小動作を う利用側開度制御手段(38,54)を備えている。

 第7の発明は、上記第5又は第6の発明にお て、上記加熱運転中の利用側開度制御手段( 38,54)が、上記利用側膨張弁(51)の開度が所定 以上になっている利用ユニット(61)を上記少 量の利用ユニット(61)であると判断する。

 第8の発明は、上記第5乃至第7の何れか1つ の発明において、上記加熱運転中に利用側開 度制御手段(38,54)が上記開度縮小動作を実行 る際に上記圧縮機(26)の運転容量を増加させ 運転容量制御手段(52)を備えている。

 第9の発明は、上記第5乃至第8の何れか1つ の発明において、上記加熱運転中の利用側開 度制御手段(38,54)が、各利用ユニット(61)につ て利用側熱交換器(41)から流出した冷媒の過 冷却度が目標過冷却度になるように利用側膨 張弁(51)の開度を制御する一方、上記開度縮 動作では該開度縮小動作を行う該利用ユニ ト(61)の目標過冷却度を大きな値に変更する

 第10の発明は、圧縮機(26)と熱源側熱交換 (44)と熱源側膨張弁(36)とが接続された熱源 回路(14)を有する熱源ユニット(64)と、上記熱 源ユニット(64)よりも下方に設置されると共 、利用側熱交換器(41)と利用側膨張弁(51)とが 接続された利用側回路(11)を有する利用ユニ ト(61)とを備え、上記熱源側回路(14)と上記利 用側回路(11)とが接続された冷媒回路(10)にお て上記熱源側熱交換器(44)が凝縮器となって 上記利用側熱交換器(41)が蒸発器となるよう 冷媒を循環させる冷却運転を行う冷凍装置(2 0)を対象とする。そして、この冷凍装置(20)は 、上記冷媒回路(10)では、上記熱源側膨張弁(3 6)と上記利用側膨張弁(51)とが液側連絡配管(15 )を介して接続される一方、上記熱源ユニッ (64)の設置位置と利用ユニット(61)の設置位置 との高低差に基づいて上記熱源側膨張弁(36) 冷却運転中の開度の上限値を設定する熱源 上限設定手段(58)を備えている。

 第11の発明は、上記第10の発明において、 上記利用ユニット(61)が、複数台設けられて 上記熱源ユニット(64)に対して並列に接続さ ており、上記熱源側上限設定手段(58)が、上 記熱源ユニット(64)の設置位置と最も下方に 置された最下設置の利用ユニット(61)の設置 置との高低差に基づいて上記熱源側膨張弁( 36)の冷却運転中の開度の上限値を設定する。

 第12の発明は、上記第11の発明において、 上記冷却運転と、上記冷媒回路(10)において 記熱源側熱交換器(44)が蒸発器となって上記 用側熱交換器(41)が凝縮器となるように冷媒 を循環させる加熱運転とを選択的に行うよう に構成される一方、複数台の利用ユニット(61 )のうち相対的に冷媒が流れにくい配置の利 ユニット(61)以外の利用ユニット(61)に対して 、上記利用側膨張弁(51)の加熱運転中の開度 上限値を設定する利用側上限設定手段(59)と 備えている。

 第13の発明は、圧縮機(26)と熱源側熱交換 (44)とが接続された熱源側回路(14)を有する 源ユニット(64)と、それぞれが利用側熱交換 (41)と利用側膨張弁(51)とが接続された利用 回路(11)を有する複数台の利用ユニット(61)と を備え、上記熱源側回路(14)に対して上記複 の利用側回路(11)が並列に接続された冷媒回 (10)において上記熱源側熱交換器(44)が蒸発 となって上記利用側熱交換器(41)が凝縮器と るように冷媒を循環させる加熱運転を行う 凍装置(20)を対象とする。そして、この冷凍 装置(20)は、複数台の利用ユニット(61)のうち 対的に冷媒が流れにくい配置の利用ユニッ (61)以外の利用ユニット(61)に対して、上記 用側膨張弁(51)の加熱運転中の開度の上限値 設定する利用側上限設定手段(59)とを備えて いる。

   -作用-
 第1の発明では、冷却運転中に利用側膨張弁 (51)に流入する冷媒の圧力が所定の圧力基準 以下になるように、熱源側膨張弁(36)の開度 制御される。例えば、熱源ユニット(64)の設 置位置と利用ユニット(61)の設置位置との高 差が比較的大きい場合には、利用側膨張弁(5 1)に流入する冷媒の圧力のうち上記液ヘッド が大きくなる。このような場合には、上記 低差が小さい場合に比べて利用側膨張弁(51) に作用する冷媒の圧力が大きくなりやすく、 利用側膨張弁(51)が破損するおそれが大きく る。このような場合に、この第1の発明では 例えば利用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧 力が所定の圧力基準値に近づくと、該圧力が 所定の基準値を上回ることがないように、熱 源側膨張弁(36)の開度を小さくして熱源側膨 弁(36)における冷媒の圧力損失を大きくする すなわち、この第1の発明では、上記高低差 が大きい場合に冷却運転中に利用側膨張弁(51 )に作用する圧力が大きくなる状態に対応で るように、利用側膨張弁(51)に作用する圧力 調節するための熱源側膨張弁(36)の開度の調 節が行われる。

 第2の発明では、冷却運転時の制御目標値 が、熱源ユニット(64)の設置位置と利用ユニ ト(61)の設置位置との高低差(以下、設置高低 差という。)に基づいて設定されている。つ り、設置高低差からは利用ユニット(61)の利 側回路(11)の液側に作用する液ヘッド圧の大 きさが分かるので、該液ヘッド圧の大きさに 基づいて冷却運転時の制御目標値が設定され る。そして、熱源側膨張弁(36)の冷却運転中 開度がその制御目標値を用いて調節される

 第3の発明では、熱源側膨張弁(36)におけ 冷媒の圧力損失が損失目標値に保たれるよ に熱源側膨張弁(36)の開度が調節される。こ で、熱源側膨張弁(36)における冷媒の圧力損 失が大きい状態は、利用側膨張弁(51)に流入 る冷媒の圧力が低下するので、利用側膨張 (51)を保護する点では望ましい。しかし、圧 損失が大きい分、冷媒の循環量が減少する で冷凍装置(20)の能力や効率が低下してしま う。この第3の発明では、利用側膨張弁(51)を 護するために熱源側膨張弁(36)における冷媒 の圧力損失が必要以上に大きくならないよう に、熱源側膨張弁(36)における冷媒の圧力損 を損失目標値に保つようにしている。

 第4の発明では、冷却運転時の制御目標値 が、熱源ユニット(64)の設置位置と最下設置 利用ユニット(61)の設置位置との高低差に基 いて設定される。つまり、最も液ヘッド圧 大きくなる最下設置の利用ユニット(61)と熱 源ユニット(64)との高低差に基づいて冷却運 時の制御目標値が設定される。

 第5、第6の各発明では、利用側開度制御 段(38,54)が、加熱運転中に複数台の利用ユニ ト(61)の中に、冷媒流量が能力を発揮させる ために必要な流量を下回っていると判断した 少流量の利用ユニット(61)が存在していれば 開度縮小動作を行う。開度縮小動作では、 用側開度制御手段(38,54)が、少流量の利用ユ ット(61)以外の利用ユニット(61)の利用側膨 弁(51)の開度を縮小する。

 例えば、最も下方に設置された最下設置 利用ユニット(61)の設置位置と、熱源ユニッ ト(64)の設置位置との高低差が比較的大きい 態では、上述したように、相対的に冷媒が れにくい配置の利用ユニット(61)で冷媒流量 不足するおそれがあり、その相対的に冷媒 流れにくい配置の利用ユニット(61)が少流量 の利用ユニットとなる場合がでてくる。また 、利用ユニット(61)の設置位置と熱源ユニッ (64)の設置位置との高低差がそれほど大きく い場合、又は、利用ユニット(61)と熱源ユニ ット(64)とが同じ高さに設置されている場合 あっても、熱源ユニット(64)までの配管長が の利用ユニット(61)に比べてかなり長い利用 ユニット(61)が存在している場合は、その配 長が長い利用ユニット(61)で冷媒流量が不足 るおそれがあり、少流量の利用ユニットと る場合がでてくる。

 このような場合に、この第5、第6の各発 では、少流量の利用ユニットの利用ユニッ (61)以外の利用ユニット(61)の利用側膨張弁(51 )の開度を縮小する開度縮小動作が行われる 開度縮小動作が行われると、開度縮小動作 行った利用ユニット(61)に冷媒が流れにくく るので、その分、少流量の利用ユニット(61) に冷媒が流れやすくなる。

 第7の発明では、加熱運転中に利用側開度 制御手段(38,54)が、利用側膨張弁(51)の開度が 定値以上の利用ユニット(61)を、少流量の利 用ユニットであると判断する。利用側開度制 御手段(38,54)は、加熱運転中に複数台の利用 ニット(61)の中に利用側膨張弁(51)の開度が所 定値を上回る少流量の利用ユニットが存在し ていれば、開度縮小動作を行う。

 第8の発明では、加熱運転中に利用側開度 制御手段(38,54)が開度縮小動作を実行する際 、運転容量制御手段(52)が圧縮機(26)の運転容 量を増加させる。圧縮機(26)の運転容量が増 すると、冷媒回路(10)の冷媒の循環量が増加 る。従って、各利用ユニット(61)に分配され る冷媒流量が増加するので、開度縮小動作を 行った利用ユニット(61)での冷媒流量の減少 抑えられると共に、少流量の利用ユニット(6 1)での冷媒流量が確保される。

 第9の発明では、開度縮小動作を行う利用 ユニット(61)の目標過冷却度が大きな値に変 される。そして、開度縮小動作を行う利用 ニット(61)の利用側膨張弁(51)は、利用側熱交 換器(41)から流出した冷媒の過冷却度が変更 の目標過冷却度になるように制御されるの 、その開度が縮小される。

 第10の発明では、熱源側上限設定手段(58) 、熱源側膨張弁(36)の冷却運転中の開度の上 限値を設定する。熱源側膨張弁(36)の開度の 限値は、熱源ユニット(64)の設置位置と利用 ニット(61)の設置位置との高低差に基づいて 設定される。つまり、利用ユニット(61)の利 側膨張弁(51)に作用する液ヘッド圧の大きさ 応じて、熱源側膨張弁(36)の開度の上限値が 設定される。

 第11の発明では、熱源側膨張弁(36)の冷却 転中の開度の上限値が、熱源ユニット(64)の 設置位置と最下設置の利用ユニット(61)の設 位置との高低差に基づいて設定される。つ り、最も液ヘッド圧が大きくなる利用ユニ ト(61)と熱源ユニット(64)との高低差に基づい て熱源側膨張弁(36)の冷却運転中の開度の上 値が設定される。

 第12、第13の各発明では、複数台の利用ユ ニット(61)のうち相対的に冷媒が流れにくい 置の利用ユニット(61)以外の利用ユニット(61) に対して、利用側膨張弁(51)の加熱運転中の 度の上限値が設定される。

 例えば、最も下方に設置された最下設置 利用ユニット(61)の設置位置と、熱源ユニッ ト(64)の設置位置との高低差が比較的大きい 態では、上述したように、複数台の利用ユ ット(61)の中でも大きな液ヘッド圧が作用す 下方の利用ユニット(61)であったり、圧力損 失が大きくなる熱源ユニット(64)までの配管 が長い利用ユニット(61)が、相対的に冷媒が れにくい配置の利用ユニット(61)になる。ま た、利用ユニット(61)の設置位置と熱源ユニ ト(64)の設置位置との高低差がそれほど大き ない状態、又は、利用ユニット(61)と熱源ユ ニット(64)とが同じ高さに設置されている状 において、熱源ユニット(64)までの配管長が の利用ユニット(61)に比べてかなり長い利用 ユニット(61)が存在している場合では、その 管長が長い利用ユニット(61)が相対的に冷媒 流れにくい配置の利用ユニット(61)になる。

 この第12、第13の各発明では、相対的に冷 媒が流れにくい配置の利用ユニット(61)以外 利用ユニット(61)に対して、利用側膨張弁(51) の加熱運転中の開度の上限値が設定される。 つまり、相対的に冷媒が流れにくい配置の利 用ユニット(61)以外の利用ユニット(61)の利用 膨張弁(51)の加熱運転中の開度が、全開より も小さな所定の上限値以下に制限される。従 って、その上限値が設定された利用ユニット (61)に冷媒が流れにくくなるので、相対的に 媒が流れにくい配置の利用ユニット(61)に冷 が流れやすくなる。

 第1乃至第5の各発明では、熱源ユニット(6 4)の設置位置と利用ユニット(61)の設置位置と の高低差が大きい場合に冷却運転中に利用側 膨張弁(51)に作用する圧力が大きくなる状態 対応できるように、利用側膨張弁(51)に作用 る圧力を調節するための熱源側膨張弁(36)の 開度の調節が行われる。このため、上記高低 差に対応して利用側膨張弁(51)に作用する圧 を調節できない従来の冷凍装置に比べて液 ッド圧を大きくすることができるので、熱 ユニット(64)の設置位置と利用ユニット(61)の 設置位置との高低差を従来よりも拡大するこ とができる。従って、利用ユニット(61)の設 に関して設置状態による制約を緩和させる とができる。

 また、上記第2の発明では、冷却運転中に 利用ユニット(61)の利用側回路(11)の液側に作 する液ヘッド圧の大きさを設置高低差から 断して、該液ヘッド圧の大きさに基づいて 熱源側膨張弁(36)の冷却運転中の開度を制御 するための冷却運転時の制御目標値が設定さ れている。つまり、利用ユニット(61)の利用 膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が該利用側 張弁(51)が破損するような高い値になるおそ れがあるかどうかを、該設置高低差によって 判断している。従って、利用ユニット(61)の 用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力を検出 るための圧力センサを該利用ユニット(61)に 設けなくても利用側膨張弁(51)に作用する冷 の圧力を所定の圧力基準値以下に保つこと でき、冷凍装置(20)の構成を簡素化すること できる。

 また、上記第3の発明では、利用側膨張弁 (51)を保護するために熱源側膨張弁(36)におけ 冷媒の圧力損失が必要以上に大きくならな ように、熱源側膨張弁(36)における冷媒の圧 力損失を損失目標値に保つようにしている。 従って、利用側膨張弁(51)を確実に保護しつ 、冷凍装置(20)の能力や効率が無駄に低下す ことを防止することができる。

 また、上記第5乃至第9の各発明では、加 運転中に複数台の利用ユニット(61)の中に少 量の利用ユニット(61)が存在していれば開度 縮小動作が行われるので、開度縮小動作を行 った利用ユニット(61)に冷媒が流れにくくな 分、少流量の利用ユニット(61)に冷媒が流れ すくなる。

 従って、例えば、最も下方に設置された 下設置の利用ユニット(61)の設置位置と、熱 源ユニット(64)の設置位置との高低差が比較 大きい状態でも、相対的に冷媒が流れにく 配置の利用ユニット(61)において冷媒流量が 足することを回避できる。よって、相対的 冷媒が流れにくい配置の利用ユニット(61)の 冷媒の流れやすさを調節できない従来の冷凍 装置に比べて、熱源ユニット(64)の設置位置 利用ユニット(61)の設置位置との高低差を拡 することができる。

 また、利用ユニット(61)の設置位置と熱源 ユニット(64)の設置位置との高低差がそれほ 大きくない状態、又は、利用ユニット(61)と 源ユニット(64)とが同じ高さに設置されてい る状態で、熱源ユニット(64)までの配管長が の利用ユニット(61)に比べてかなり長い利用 ニット(61)が存在している場合であっても、 その配管長が長い利用ユニット(61)において 媒流量が不足することを回避できる。よっ 、冷媒が流れにくくなる配管長が長い利用 ニット(61)の冷媒の流れやすさを調節できな 従来の冷凍装置に比べて、熱源ユニット(64) から利用ユニット(61)までの配管長を長くす ことができる。

 以上より、利用ユニット(61)の設置に関し て設置状態による制約を緩和させることがで きる。

 また、上記第8の発明では、加熱運転中に 開度縮小動作に伴って圧縮機(26)の運転容量 増加させることで、開度縮小動作を行った 用ユニット(61)での冷媒流量の減少が抑えら ると共に、少流量の利用ユニット(61)での冷 媒流量が確保されるようにしている。従って 、各利用ユニット(61)において十分な冷媒流 を確保しやすくなるので、各利用ユニット(6 1)において十分な能力を発揮しやすくなる。

 また、上記第10乃至第12の各発明では、利 用ユニット(61)の利用側膨張弁(51)に作用する ヘッド圧の大きさに応じて、熱源側膨張弁( 36)の開度の上限値が設定されるようにしてい る。ここで、液ヘッド圧の大きさに応じて熱 源側膨張弁(36)の開度の上限値を設定できな 従来の冷凍装置では、例えば冷却運転時に 源側膨張弁(36)の開度が全開である状態でも 利用側膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が大 きくなりすぎて利用側膨張弁(51)が破損しな ように、熱源ユニット(64)の設置位置と利用 ニット(61)の設置位置との高低差の上限値が 決定される。これに対して、この第10乃至第1 2の各発明では、冷却運転時に熱源側膨張弁(3 6)の開度が上限値になる状態、つまり従来よ も熱源側膨張弁(36)における冷媒の圧力損失 が大きい状態を想定して、熱源ユニット(64) 設置位置と利用ユニット(61)の設置位置との 低差の上限値が決定される。このため、液 ッド圧を従来よりも大きくすることができ ので、熱源ユニット(64)の設置位置と利用ユ ニット(61)の設置位置との高低差を従来より 拡大することができる。従って、利用ユニ ト(61)の設置に関して設置状態による制約を 和させることができる。

 また、上記第12、第13の各発明では、相対 的に冷媒が流れにくい配置の利用ユニット(61 )以外の利用ユニット(61)に対して、利用側膨 弁(51)の加熱運転中の開度の上限値を設定し て冷媒が流れにくくすることで、相対的に冷 媒が流れにくい配置の利用ユニット(61)に冷 が流れやすくなるようにしている。

 従って、最も下方に設置された最下設置 利用ユニット(61)の設置位置と、熱源ユニッ ト(64)の設置位置との高低差が比較的大きい 態でも、相対的に冷媒が流れにくい配置の 用ユニット(61)において冷媒流量が不足する とを回避できる。従って、相対的に冷媒が れにくい配置の利用ユニット(61)の冷媒の流 れやすさを調節できない従来の冷凍装置に比 べて、熱源ユニット(64)の設置位置と利用ユ ット(61)の設置位置との高低差を拡大するこ ができる。

 また、利用ユニット(61)の設置位置と熱源 ユニット(64)の設置位置との高低差がそれほ 大きくない状態、又は、利用ユニット(61)と 源ユニット(64)とが同じ高さに設置されてい る状態で、熱源ユニット(64)までの配管長が の利用ユニット(61)に比べてかなり長い利用 ニット(61)が存在している場合であっても、 相対的に冷媒が流れにくい配置の配管長が長 い利用ユニット(61)において冷媒流量が不足 ることを回避できる。従って、配管長が長 利用ユニット(61)の冷媒の流れやすさを調節 きない従来の冷凍装置に比べて、熱源ユニ ト(64)から利用ユニット(61)までの配管長を くすることができる。

 以上より、利用ユニット(61)の設置に関し て設置状態による制約を緩和させることがで きる。

図1は、実施形態1に係る空調機の概略 成図である。 図2は、実施形態1に係る空調機の室外 御部の概略構成図である。 図3は、実施形態1に係る空調機の室内 張弁の開度と高圧目標値との関係を表す図 である。 図4は、実施形態1に係る空調機の室外 御部の冷房運転中の動作を表すフローチャ トである。 図5は、実施形態1に係る空調機の室外 御部及び室内制御部の暖房運転中の動作を すフローチャートである。 図6は、実施形態2に係る空調機の室外 御部の概略構成図である。

符号の説明

 10 冷媒回路
 11 室内回路(利用側回路)
 14 室外回路(熱源側回路)
 20 空調機(冷凍装置)
 26 圧縮機
 36 室外膨張弁(熱源側膨張弁)
 38 室内制御部(利用側開度制御手段)
 41 室内熱交換器(利用側熱交換器)
 44 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
 51 室内膨張弁(利用側膨張弁)
 52 運転容量制御部(運転容量制御手段)
 53 室外側開度制御部(熱源側開度制御手段)
 54 室内指令部(利用側開度制御手段)
 58 室外側上限設定部(熱源側上限設定手段)
 59 室内側上限設定部(利用側上限設定手段)
 61 室内ユニット(利用ユニット)
 64 室外ユニット(熱源ユニット)

 以下、本発明の実施形態を図面に基づい 詳細に説明する。

 《発明の実施形態1》
 本発明の実施形態1について説明する。本実 施形態1は、本発明に係る冷凍装置によって 成された空調機(20)である。この空調機(20)は 、冷房運転(冷却運転)と暖房運転(加熱運転) を選択可能に構成されている。

  〈空調機の全体構成〉
 本実施形態1の空調機(20)は、図1に示すよう 、1台の室外ユニット(64)と4台の室内ユニッ (61a,61b,61c,61d)とを備えている。熱源ユニッ である室外ユニット(64)は、建物の屋上に設 されている。第1室内ユニット(61a)、第2室内 ユニット(61b)、第3室内ユニット(61c)、及び第4 室内ユニット(61d)は、共に室外ユニット(64)よ りも下方に設置されている。第1室内ユニッ (61a)及び第2室内ユニット(61b)は同じ階に設置 され、第3室内ユニット(61c)及び第4室内ユニ ト(61d)は同じ階に設置されている。第1室内 ニット(61a)及び第2室内ユニット(61b)は、第3 内ユニット(61c)及び第4室内ユニット(61d)より 下の階に設置されている。第1室内ユニット(6 1a)及び第2室内ユニット(61b)は、最下設置の利 用ユニットを構成している。なお、室内ユニ ット(61)の台数は単なる例示である。

 この空調機(20)は、冷媒が充填された冷媒 回路(10)を備えている。冷媒回路(10)は、室外 ニット(64)に収容された室外回路(14)と、各 内ユニット(61a,61b,61c,61d)に収容された室内回 路(11a,11b,11c,11d)とが、液側連絡配管(15)及びガ ス側連絡配管(16)によって接続されて構成さ ている。室外回路(14)は熱源側回路を構成し 各室内回路(11)はそれぞれ利用側回路を構成 している。

 具体的に、これらの室内回路(11)は室外回 路(14)に対して並列に接続されている。液側 絡配管(15)は、一端が室外回路(14)の液側閉鎖 弁(17)に接続され、他端が4つに分岐して各室 回路(11)の液側端に接続されている。ガス側 連絡配管(16)は、一端が室外回路(14)のガス側 鎖弁(18)に接続され、他端が4つに分岐して 室内回路(11)のガス側端に接続されている。 の冷媒回路(10)では、冷媒を循環させること によって蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

  《室外回路の構成》
 室外回路(14)には、圧縮機(26)、室外熱交換 (44)、室外膨張弁(36)、及び四路切換弁(25)が 続されている。また、室外ユニット(64)には 室外熱交換器(44)に室外空気を送るための室 外ファンが設けられている(図示省略)。

 圧縮機(26)は、例えば全密閉の高圧ドーム 型のスクロール圧縮機として構成されている 。圧縮機(26)には、インバータを介して電力 供給される。この圧縮機(26)は、インバータ 出力周波数を変化させて電動機の回転速度 変更することによって運転容量を複数段階 変更することができるように構成されてい 。圧縮機(26)は、吐出側が四路切換弁(25)の 1のポートに接続され、吸入側が四路切換弁( 25)の第3のポートに接続されている。

 熱源側熱交換器である室外熱交換器(44)は 、クロスフィン型のフィン・アンド・チュー ブ熱交換器として構成されている。室外熱交 換器(44)では、室外ファンによって送られる 外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。 外熱交換器(44)は、一端が四路切換弁(25)の第 2のポートに接続され、他端が液側閉鎖弁(17) 接続されている。また、四路切換弁(25)の第 4のポートはガス側閉鎖弁(18)に接続されてい 。

 液側閉鎖弁(17)と室外熱交換器(44)との間 は、熱源側膨張弁である室外膨張弁(36)が設 られている。室外膨張弁(36)は、パルスモー タで弁体を駆動する電動膨張弁である。室外 膨張弁(36)は、入力パルス数が0パルスで全閉 なり500パルスで全開になる。

 四路切換弁(25)は、第1のポートと第2のポ トとが連通して第3のポートと第4のポート が連通する状態(図1に実線で示す第1状態)と 第1のポートと第4のポートとが連通して第2 ポートと第3のポートとが連通する状態(図1 破線で示す第2状態)とが切り換え自在に構 されている。

 圧縮機(26)の吐出側と四路切換弁(25)の第1 ートとの間には、圧縮機(26)の吐出冷媒の圧 力を検出する吐出圧力センサ(23)と、圧縮機(2 6)の吐出冷媒の温度を検出する吐出温度セン (22)とが設けられている。圧縮機(26)の吸入 と四路切換弁(25)の第3ポートとの間には、圧 縮機(26)の吸入冷媒の圧力を検出する吸入圧 センサ(33)と、圧縮機(26)の吸入冷媒の温度を 検出する吸入温度センサ(32)とが設けられて る。

  《室内回路の構成》
 各室内回路(11a,11b,11c,11d)は、そのガス側端 ら順に室内熱交換器(41a,41b,41c,41d)と室内膨張 弁(51a,51b,51c,51d)とが設けられている。各室内 ニット(61)には、各室内熱交換器(41)に室内 気を送るための室内ファンがそれぞれ設け れている(図示省略)。

 利用側熱交換器である室内熱交換器(41)は 、クロスフィン型のフィン・アンド・チュー ブ熱交換器として構成されている。室内熱交 換器(41)では、室内ファンによって送られる 内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。 た、利用側膨張弁である室内膨張弁(51)は、 ルスモータで弁体を駆動する電動膨張弁で る。室内膨張弁(51)は、入力パルス数が0パ スで全閉になり500パルスで全開になる。

 各室内ユニット(61)には、冷媒の温度を検 出するための温度センサが2つずつ設けられ いる。室内回路(11)のガス側には、室内回路( 11)のガス側端と室内熱交換器(41)との間を流 する冷媒の温度を検出するガス側温度セン (45a,45b,45c,45d)が設けられている。室内回路(11 )の液側には、室内膨張弁(51)と室内熱交換器( 41)との間を流通する冷媒の温度を検出する液 側温度センサ(46a,46b,46c,46d)が設けられている

  《制御部の構成》
 本実施形態1の空調機(20)は、高低差入力部(6 0)と室外制御部(37)と室内制御部(38a,38b,38c,38d) を備えている。高低差入力部(60)と室外制御 部(37)とは、室外ユニット(64)に設けられてい 。室内制御部(38)は、各室内ユニット(61)に れぞれ設けられている。各室内制御部(38)は 室外制御部(37)に接続されている。

 室外制御部(37)には、図2に示すように、 転容量制御部(52)と室外側開度制御部(53)と室 内指令部(54)とが設けられている。運転容量 御部(52)は、運転容量制御手段を構成してい 。室外側開度制御部(53)は、熱源側開度制御 手段を構成している。室内指令部(54)と室内 御部(38)とは、利用側開度制御手段を構成し いる。

 高低差入力部(60)は、室外ユニット(64)の 置位置と最下階の室内ユニット(61a,61b)の設 位置との高低差である最大高低差(δH)を入力 することができるように構成されている。最 大高低差(δH)は、例えば空調機(20)を設置した 作業者によって入力される。高低差入力部(60 )は、入力された最大高低差(δH)を室外制御部 (37)へ出力する。なお、室外制御部(37)には、 大高低差(δH)の他に、吐出圧力センサ(23)、 入圧力センサ(33)、吐出温度センサ(22)、及 吸入温度センサ(32)の検出値が入力される。

 運転容量制御部(52)は、圧縮機(26)の運転 量を制御するように構成されている。具体 に、運転容量制御部(52)には、冷房運転中に ける圧縮機(26)の吸入冷媒の圧力の目標値で ある低圧目標値の初期値と、暖房運転中にお ける圧縮機(26)の吐出冷媒の圧力の目標値で る高圧目標値の初期値とが設定されている 運転容量制御部(52)は、冷房運転中には吸入 力センサ(33)の検出値が低圧目標値となるよ うに、暖房運転中には吐出圧力センサ(23)の 出値が高圧目標値となるように圧縮機(26)の 転容量を制御する。

 室外側開度制御部(53)は、冷房運転中の室 外膨張弁(36)における冷媒の圧力損失の目標 である損失目標値(L)を、最大高低差(δH)に基 づいて設定するように構成されている。また 、室外側開度制御部(53)は、冷房運転中に室 膨張弁(36)における冷媒の圧力損失が損失目 値(L)に保たれるように室外膨張弁(36)の開度 を制御するように構成されている。損失目標 値(L)は、例えば以下に示す式1によって設定 れる。

  式1:L=(δH-X)×γ
 上記式1において、Xは、冷房運転中に室外 張弁(36)を常時全開しても室内膨張弁(51)に作 用する冷媒の圧力が室内膨張弁(51)の設計圧 は設計使用範囲の上限圧力を上回らない室 ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61)の 設置位置との高低差を表している(例えばX=50m )。室内膨張弁(51)の設計圧又は設計使用範囲 上限圧力は、所定の圧力基準値を意味して る。損失目標値(L)は、最大高低差(δH)が大 いほど大きな値に設定される。なお、最大 低差(δH)がXmよりも小さい場合は、損失目標 L=0に設定される。γは液単相の冷媒の密度 表している。

 ここで、損失目標値(L)は、室外ユニット( 64)の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置 の高低差がXmである状態を基準にして定めら れている。損失目標値(L)は、上記高低差がXm 状態に対して最下階の室内ユニット(61a,61b) 作用する液ヘッド圧が大きくなる分に等し 。従って、室外ユニット(64)の設置位置と最 下階の室内ユニット(61a,61b)の設置位置との高 低差がXmより大きい場合でも、冷房運転中に 外膨張弁(36)における冷媒の圧力損失が損失 目標値(L)に保たれると、室内膨張弁(51a,51b)に 作用する冷媒の圧力は、該高低差がXmの状態 室内膨張弁(51)に作用する冷媒の圧力と概ね 等しくなる。よって、室内膨張弁(51a,51b)に作 用する冷媒の圧力は、所定の圧力基準値、つ まり室内膨張弁(51a,51b)の設計圧又は設計使用 範囲の上限圧力以下に保たれる。

 室内指令部(54)は、暖房運転中に少流量ユ ニット検出動作と室内指令動作とを行うよう に構成されている。少流量ユニット検出動作 は、4台の室内ユニット(61)の中から、冷媒流 が暖房能力を発揮させるために必要な流量 下回る少流量の室内ユニット(61)を見つけ出 す動作である。少流量の室内ユニット(61)は 室内温度や設定温度に対して必要となる暖 能力を発揮することができない状態になっ いる。

 室内指令部(54)には、各室内ユニット(61) 室内制御部(38)から、室内膨張弁(51)の開度の 情報が入力される。室内膨張弁(51)の開度の 報は、各室内ユニット(61)において室内膨張 (51)の開度が変更される度に入力される。室 内指令部(54)は、室内膨張弁(51)の開度の情報 基づいて各室内ユニット(61)の室内膨張弁(51 )の開度を監視し、室内膨張弁(51)が全開状態( 開度が500パルスの状態)の室内ユニット(61)が てくると、その室内ユニット(61)を少流量の 室内ユニット(61)と判断する。なお、室内指 部(54)は、全開時の開度よりも小さい所定値( 例えば450パルス)以上となる室内ユニット(61) 少流量の室内ユニットと判断するように構 してもよい。

 室内指令部(54)は、少流量の室内ユニット (61)を見つけ出すと、室内指令動作を行う。 内指令動作では、室内指令部(54)が、少流量 室内ユニット(61)以外の室内ユニット(61)に して、目標過冷却度を大きな値に変更する とを指令する過冷却変更信号を送信する。 た、室内指令部(54)は、少流量の室内ユニッ (61)が存在しなくなると、過冷却変更信号を 送信した室内ユニット(61)に対して、目標過 却度を初期値に戻すことを指令する過冷却 し信号を送信する。

 室内制御部(38)は、室内膨張弁(51)の開度 調節を行うように構成されている。具体的 、室内制御部(38)には、予め冷房運転中の目 過熱度(例えば5℃)及び、暖房運転中の目標 冷却度(例えば5℃)の初期値がそれぞれ設定 れている。また、室内制御部(38)には、ガス 側温度センサ(45)の検出値及び液側温度セン (46)の検出値が入力され、さらに室外ユニッ (64)から吐出圧力センサ(23)の検出値が入力 れる。冷房運転時の室内制御部(38)は、ガス 温度センサ(45)の検出値及び液側温度センサ (46)の検出値に基づいて室内熱交換器(41)から 出した冷媒の過熱度を算出する。そして、 内制御部(38)は、算出した過熱度が目標過熱 度に近づくように、例えばPID制御によって室 内膨張弁(51)の開度を調節する。暖房運転時 室内制御部(38)は、吐出圧力センサ(23)の検出 値及び液側温度センサ(46)の検出値に基づい 室内熱交換器(41)から流出した冷媒の過冷却 を算出する。そして、室内制御部(38)は、算 出した過冷却度が目標過冷却度に近づくよう に、例えばPID制御によって室内膨張弁(51)の 度を調節する。

 また、室内制御部(38)は、室内指令部(54) ら過冷却変更信号を受信すると、過冷却変 動作を行うように構成されている。過冷却 更動作では、目標過冷却度が初期値より大 な値(例えば8℃)に変更される。室内制御部(3 8)が、室内熱交換器(41)から流出した冷媒の過 冷却度が変更後の目標過冷却度に近づくよう に室内膨張弁(51)の開度を調節すると、室内 張弁(51)の開度は徐々に小さくなる。室内指 部(54)の室内指令動作、及び室内制御部(38) 過冷却変更動作は、開度縮小動作を構成し いる。また、室内制御部(38)は、室内指令部( 54)から過冷却戻し信号を受信すると、目標過 冷却度を初期値に戻す動作を行うように構成 されている。

 また、この空調機(20)では、開度縮小動作 の際に、運転容量制御部(52)が圧縮機(26)の運 容量を増大させる。具体的に、室内指令部( 54)は、少流量の室内ユニット(61)以外の室内 ニット(61)へ過冷却変更信号を送信すると同 に、運転容量制御部(52)へ高圧増大信号を送 信する。高圧増大信号を受信した運転容量制 御部(52)は、目標過冷却度を変更した室内ユ ット(61)の室内制御部(38)から室内膨張弁(51) 開度の情報を受け取る。そして、室内膨張 (51)の開度と高圧目標値の関係を表す図3の図 表を数式化した計算式に基づいて、高圧目標 値を変更する。この計算式では、目標過冷却 度を変更する直前の室内膨張弁(51)の開度と 圧目標値の初期値とを基準にして、目標目 過冷却度を変更した後の室内膨張弁(51)の開 から、変更後の高圧目標値が決定される。 標過冷却度を変更した室内ユニット(61)では 、室内膨張弁(51)の開度が縮小されるので、 圧目標値は大きな値に変更され、圧縮機(26) 運転容量が増加される。なお、目標過冷却 を変更した室内ユニット(61)が複数台ある場 合には、室内膨張弁(51)の開度の平均値を上 計算式で用いる。

 ここで、最下設置の第1室内ユニット(61a) び第2室内ユニット(61b)の設置位置と、熱源 ニット(64)の設置位置との高低差が比較的大 きい場合には、第1室内ユニット(61a)及び第2 内ユニット(61b)の出口に作用する液ヘッド圧 が大きくなり、第1室内ユニット(61a)及び第2 内ユニット(61b)の出入口の圧力差が小さくな る。このため、第1室内ユニット(61a)や第2室 ユニット(61b)は、冷媒が流れにくい状態にな るので、冷媒流量が暖房能力を発揮させるた めに必要な流量を下回る場合がでてくる。つ まり、第1室内ユニット(61a)や第2室内ユニッ (61b)は、少流量の室内ユニットになる場合が でてくる。

 そして、例えば、第1室内ユニット(61a)及 第2室内ユニット(61b)の両方が少流量の室内 ニット(61a,61b)と判断される場合は、開度縮 動作の結果、第3室内ユニット(61c)及び第4室 内ユニット(61d)の室内膨張弁(51)の開度が縮小 される。従って、第3室内ユニット(61c)及び第 4室内ユニット(61d)に冷媒が流れにくくなる分 、第1室内ユニット(61a)及び第2室内ユニット(6 1b)に冷媒が流れやすくなる。

 また、第1室内ユニット(61a)及び第2室内ユ ニット(61b)の一方、例えば第1室内ユニット(61 a)が少流量の室内ユニット(61a,61b)と判断され 場合は、開度縮小動作の結果、第2室内ユニ ット(61b)、第3室内ユニット(61c)、及び第4室内 ユニット(61d)の室内膨張弁(51)の開度が縮小さ れる。従って、第2室内ユニット(61b)、第3室 ユニット(61c)、及び第4室内ユニット(61d)に冷 媒が流れにくくなる分、第1室内ユニット(61a) に冷媒が流れやすくなる。

 なお、この場合は、第2室内ユニット(61b) 少流量の室内ユニットと判断されなくても 冷媒流量が不足する状態に陥りやすいので 第2室内ユニット(61b)の室内膨張弁(51)の開度 が縮小されないように開度縮小動作を行って もよい。この開度縮小動作では、室内指令部 (54)が、第3室内ユニット(61c)及び第4室内ユニ ト(61d)に対してのみ過冷却変更信号を送信 る。

  -運転動作-
 本実施形態1の空調機(20)の運転動作につい 説明する。この空調機(20)では、四路切換弁( 25)によって冷房運転と暖房運転とが切り換え が行われる。

 《冷房運転》
 冷房運転では、四路切換弁(25)が図1に実線 示す第1状態に設定される。この状態で圧縮 (26)を運転させると、冷媒回路(10)では室外 交換器(44)が凝縮器となって各室内熱交換器( 41a,41b)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われ 。

 具体的に、圧縮機(26)を運転させると、圧 縮機(26)から吐出された冷媒は、室外熱交換 (44)へ流入し、室外空気へ放熱して凝縮する 室外熱交換器(44)で凝縮した冷媒は、室外膨 張弁(36)で減圧されて各室内回路(11a,11b)へ分 される。各室内回路(11a,11b)に流入した冷媒 、室内膨張弁(51a,51b)で減圧されて室内熱交 器(41a,41b)へ流入する。室内熱交換器(41a,41b) は、流入した冷媒が室内空気から吸熱して 発する。その際、冷媒により冷却された室 空気が室内へ供給される。室内熱交換器(41a, 41b)で蒸発した冷媒は、ガス側連絡配管(16)で 流して室外回路(14)へ流入し、圧縮機(26)へ 入されて再び吐出される。

 本実施形態1の空調機(20)では、冷房運転 に室外側開度制御部(53)が、所定の時間間隔 室外膨張弁(36)における冷媒の圧力損失を確 認する。そして、室外側開度制御部(53)は、 外膨張弁(36)における冷媒の圧力損失が上記 失目標値(L)と等しくない場合は、室外膨張 (36)における冷媒の圧力損失が損失目標値(L) となるように室外膨張弁(36)の開度を調節す 。

 具体的に、室外側開度制御部(53)は、図4 示すように、ステップ1(ST1)において冷媒回 (10)の冷媒の循環量を算定する。冷媒回路(10) における冷媒の循環量は、例えば圧縮機(26) 単位時間当たりの入力電力を、吐出圧力セ サ(23)と吐出温度センサ(22)とから算出される 吐出冷媒のエンタルピと吸入圧力センサ(33) 吸入温度センサ(32)とから算出される吸入冷 のエンタルピとの差で除することによって 出される。

 続いて、室外側開度制御部(53)は、ステッ プ2(ST2)において、ステップ1(ST1)で算定した冷 媒回路(10)の冷媒の循環量と、その時点にお る室外膨張弁(36)の開度とを用いて、その時 における室外膨張弁(36)における冷媒の圧力 損失を算出する。冷媒の圧力損失は、冷媒回 路(10)の冷媒の循環量が多いほど大きくなり 室外膨張弁(36)の開度が小さいほど大きくな 。

 室外側開度制御部(53)は、ステップ3(ST3)に おいて、上記式1を用いて算定した損失目標 (L)と、ステップ2(ST2)で算定した圧力損失と 比較する。そして、室外側開度制御部(53)は ステップ4(ST4)において、ステップ2(ST2)で算 した冷媒の圧力損失が損失目標値(L)よりも きい場合には、室外膨張弁(36)における冷媒 の圧力損失が損失目標値(L)になるように室外 膨張弁(36)の開度を縮小する。ステップ2(ST2) 算出した冷媒の圧力損失が損失目標値(L)よ も小さい場合には、室外膨張弁(36)における 媒の圧力損失が損失目標値(L)になるように 外膨張弁(36)の開度を拡大する。

 なお、この空調機(20)では、室外膨張弁(36 )の開度が変更されても、室内回路(11)の出口 冷媒の過熱度が一定になるように室内膨張 (51)の開度が調節されるので、冷媒回路(10) 冷媒流量はそれほど変化しない。例えば室 膨張弁(36)の開度が縮小されると、冷媒回路( 10)の冷媒流量が一時的に減少して、室内回路 (11)の出口の冷媒の過熱度が増加する。室内 路(11)の出口の冷媒の過熱度が増加すると、 内膨張弁(51)の開度が拡大される。これによ り、冷媒回路(10)の冷媒流量が増加するので 冷媒回路(10)の冷媒流量は室外膨張弁(36)の開 度の変更前からそれほど変化しない。

 《暖房運転》
 暖房運転では、四路切換弁(25)が図1に破線 示す第2状態に設定される。この状態で圧縮 (26)を運転させると、冷媒回路(10)では各室 熱交換器(41a,41b)が凝縮器となって室外熱交 器(44)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われ 。

 具体的に、圧縮機(26)を運転させると、圧 縮機(26)から吐出された冷媒は、各室内熱交 器(41a,41b)へ流入し、室内空気へ放熱して凝 する。その際、冷媒により加熱された室内 気が室内へ供給される。各室内熱交換器(41a, 41b)で凝縮した冷媒は、液側連絡配管(15)で合 して室外回路(14)へ流入する。室外回路(14) 流入した冷媒は、室外膨張弁(36)で減圧され から室外熱交換器(44)に流入する。室外熱交 換器(44)では、流入した冷媒が室外空気から 熱して蒸発する。室外熱交換器(44)で蒸発し 冷媒は、圧縮機(26)へ吸入されて再び吐出さ れる。

 本実施形態1の空調機(20)では、暖房運転 に少流量の室内ユニット(61)が検出されると 少流量の室内ユニット(61)以外の室内ユニッ ト(61)の利用側膨張弁(51)の開度が縮小される 共に、圧縮機(26)の運転容量が増加される。

 具体的に、室内指令部(54)は、図5に示す うに、ステップ1(ST1)において少流量ユニッ 検出動作を行う。少流量ユニット検出動作 、各室内ユニット(61)の室内制御部(38)から室 内膨張弁(51)の開度の情報が入力される度に われる。少流量ユニット検出動作では、室 指令部(54)が、入力された室内膨張弁(51)の開 度の情報に基づいて室内膨張弁(51)が全開状 になっている少流量の室内ユニット(61)が存 しているか否かを確認する。室内指令部(54) は、少流量の室内ユニット(61)が存在してい ば、ステップ2(ST2)において、少流量の室内 ニット(61)以外の室内ユニット(61)に対して過 冷却変更信号を送信すると共に、運転容量制 御部(52)に対して高圧増大信号を送信する。

 過冷却変更信号を受信した室内制御部(38) は、ステップ3(ST3)において過冷却変更動作を 実行する。過冷却変更動作では、室内制御部 (38)が、目標過冷却度を大きな値(例えば8℃) 変更する。室内制御部(38)が目標過冷却度の 更後に室内膨張弁(51)の開度を調節すると、 室内膨張弁(51)の開度は目標過冷却度の変更 比べて小さくなる。つまり、過冷却変更動 によって、少流量の室内ユニット(61)以外の 内ユニット(61)の室内膨張弁(51)の開度が縮 される。

 また、高圧増大信号を受信した運転容量制 部(52)は、ステップ4(ST4)において高圧目標値 を変更する。高圧目標値は、図3を数式化し 計算式に基づいて変更される。
目標過冷却度を変更した室内ユニット(61)で 、目標過冷却度を変更する前に比べて室内 張弁(51)の開度が小さくなるので、高圧目標 は高圧増大信号を受信する前に比べて大き 値になる。従って、運転容量制御部(52)が、 変更後の高圧目標値に基づいて圧縮機(26)の 転容量を調節すると、圧縮機(26)の運転容量 増加する。

 これにより、冷媒回路(10)の冷媒の循環量 が増加するので、各室内ユニット(61)に分配 れる冷媒流量が増加する。従って、過冷却 更信号によって室内膨張弁(51)の開度が縮小 れる室内ユニット(61)の冷媒流量の減少が抑 えられると共に、少流量の室内ユニット(61) の冷媒流量が確保される。

  -実施形態1の効果-
 この実施形態1では、室外ユニット(64)の設 位置と室内ユニット(61)の設置位置との高低 が大きい場合に冷房運転中に室内膨張弁(51) に作用する圧力が大きくなる状態に対応でき るように、室内膨張弁(51)に作用する圧力を 節するための室外膨張弁(36)の開度の調節が われる。このため、上記高低差に対応して 内膨張弁(51)に作用する圧力を調節できない 従来の冷凍装置に比べて液ヘッド圧を大きく することができるので、室外ユニット(64)の 置位置と室内ユニット(61)の設置位置との高 差を従来よりも拡大することができる。

  また、この実施形態1では、冷房運転中 最下階の室内ユニット(61)の室内回路(11)の 側に作用する液ヘッド圧の大きさを最大高 差から判断して、該液ヘッド圧の大きさに づいて、室外膨張弁(36)の冷房運転中の開度 制御するための損失目標値が設定されてい 。つまり、最下階の室内ユニット(61)の室内 膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力が該室内膨 弁(51)が破損するような高い値になるおそれ あるかどうかを、該最大高低差によって判 している。従って、室内ユニット(61)の室内 膨張弁(51)に流入する冷媒の圧力を検出する めの圧力センサを該室内ユニット(61)に設け くても室内膨張弁(51)に作用する冷媒の圧力 を所定の圧力基準値以下に保つことができ、 空調機(20)の構成を簡素化することができる

  また、この実施形態1では、室内膨張弁( 51)を保護するために室外膨張弁(36)における 媒の圧力損失が必要以上に大きくならない うに、室外膨張弁(36)における冷媒の圧力損 を損失目標値に保つようにしている。従っ 、室内膨張弁(51)を確実に保護しつつ、冷房 運転時に空調機(20)の能力や効率が無駄に低 することを防止することができる。

 また、この実施形態1では、暖房運転中に 複数台の室内ユニット(61)の中に少流量の室 ユニット(61)が存在していれば開度縮小動作 行われるので、開度縮小動作を行った室内 ニット(61)に冷媒が流れにくくなる分、少流 量の室内ユニット(61)に冷媒が流れやすくな 。従って、最も下方に設置された最下設置 室内ユニット(61)の設置位置と、熱源ユニッ (64)の設置位置との高低差が比較的大きい状 態でも、少流量の室内ユニットとなる場合が ある最下設置の室内ユニット(61)において冷 流量が不足することを回避できる。よって 最下設置の室内ユニット(61)の冷媒の流れや さを調節できない従来の冷凍装置に比べて 室外ユニット(64)の設置位置と室内ユニット (61)の設置位置との高低差を拡大することが きる。

 また、この実施形態1では、加熱運転中に 開度縮小動作に伴って圧縮機(26)の運転容量 増加させることで、開度縮小動作を行った 内ユニット(61)での冷媒流量の減少が抑えら ると共に、少流量の室内ユニット(61)での冷 媒流量が確保されるようにしている。従って 、各室内ユニット(61)において十分な冷媒流 を確保しやすくなるので、各室内ユニット(6 1)において十分な能力を発揮しやすくなる。

  -実施形態1の変形例-
 実施形態1の変形例について説明する。この 変形例では、室外側開度制御部(53)が、冷房 転時における室外ユニット(64)の出口の冷媒 圧力を監視しながら室外膨張弁(36)の開度を 調節するように構成されている。なお、図示 しないが、液側閉鎖弁(17)と室外膨張弁(36)と 間には、その間を流れる液冷媒の圧力を検 する液側圧力センサが設けられている。

 具体的に、室外側開度制御部(53)には、室 外ユニット(64)の出口の目標値である圧力目 値(P)が設定されている。圧力目標値(P)は、 えば以下に示す式3によって設定される。

  式3:P=A-δH×γ
 上記式3において、Aは、室内膨張弁(51)の設 圧又は設計使用範囲の上限圧力よりも若干 さな値である。室外側開度制御部(53)は、液 側圧力センサの検出値を室外ユニット(64)の 口の圧力として検出し、液側圧力センサの 出値と圧力目標値(P)と比較する。そして、 側圧力センサの検出値が圧力目標値(P)より きい場合には、液側圧力センサの検出値が 力目標値(P)になるに室外膨張弁(36)の開度を 小する。液側圧力センサの検出値が圧力目 値(P)より小さい場合には、液側圧力センサ 検出値が圧力目標値(P)になるに室外膨張弁( 36)の開度を拡大する。

 なお、最大高低差(δH)が大きい場合は、 側圧力センサの代わりに温度センサを設け 、温度センサの検出値から暖房運転時の室 ユニット(64)の出口の圧力を検出してもよい 最大高低差(δH)が大きい場合は、冷房運転 の室外膨張弁(36)の開度が比較的小さくなり 室外膨張弁(36)を通過した冷媒は過冷却状態 から気液二相状態になるまで減圧されるので 、冷媒の温度から圧力を検出することが可能 である。

 《発明の実施形態2》
 本発明の実施形態2について説明する。本実 施形態2の空調機(20)では、図6に示すように、 室外制御部(37)に、室外側開度制御部(53)の代 りに室外側上限設定部(58)が、室内指令部(54 )の代わりに室内側上限設定部(59)が設けられ いる。室外側上限設定部(58)は熱源側上限設 定手段を構成している。また、室内側上限設 定部(59)は、利用側上限設定手段を構成して る。

 具体的に、室外側上限設定部(58)は、室外 ユニット(64)の設置位置と最下階の第1及び第2 室内ユニット(61a,61b)の設置位置との高低差で ある最大高低差(δH)に基づいて、冷房運転中 室外膨張弁(36)の開度の上限値を設定するよ うに構成されている。室外膨張弁(36)の開度 上限値は、全開時の開度よりも小さな値で り、例えば圧縮機(26)の運転容量が最大とな 状態でも第1及び第2室内ユニット(61a,61b)の 内膨張弁(51a,51b)に作用する圧力が設計圧又 設計使用範囲の上限圧力を超えないように 最大高低差(δH)が大きいほど小さな値に設定 される。

 例えば、最大高低差(δH)が70mである場合 は、室外側上限設定部(58)は室外膨張弁(36)の 開度の上限値を400パルスに設定し、最大高低 差(δH)が90mである場合には室外膨張弁(36)の開 度の上限値を300パルスに設定する。上限値が 設定された室外膨張弁(36)の冷房運転中の開 は、上限値以下の範囲で開度制御される。

 また、室内側上限設定部(59)は、室外ユニ ット(64)と室内ユニット(61)との最大高低差が 較的大きい場合に、複数台の室内ユニット( 61)のうち相対的に冷媒が流れにくい配置の室 内ユニット(61)以外の室内ユニット(61)に対し 、室内膨張弁(51)の加熱運転中の開度の上限 値を設定するように構成されている。

 具体的に、室内側上限設定部(59)は、図1 示すように複数台の室内ユニット(61)が異な 高さに設置されている場合には、最下階の 内ユニット(61)を相対的に冷媒が流れにくい 配置の室内ユニットとする。また、複数台の 室内ユニット(61)が全て同じ高さに設置され いる場合には、最下階の室内ユニット(61)の でも室外ユニット(64)までの配管長が長い室 内ユニット(61)を、相対的に冷媒が流れにく 配置の室内ユニットとする。

 そして、室内側上限設定部(59)は、相対的 に冷媒が流れにくい配置の室内ユニット(61) 外の室内ユニット(61)の室内膨張弁(51)の加熱 運転中の開度の上限値を、例えば最大高低差 に応じて設定する。上限値は、全開時の開度 よりも小さな値になる。

 例えば、最大高低差(δH)が70mである場合 は、室内側上限設定部(59)は開度の上限値を4 00パルスに設定し、最大高低差(δH)が90mであ 場合には開度の上限値を300パルスに設定す 。上限値が設定された室内膨張弁(51)の加熱 転中の開度は、上限値以下の範囲で開度制 される。

  -実施形態2の効果-
 この実施形態2では、最下階の室内ユニット (61)の室内膨張弁(51)に作用する液ヘッド圧の きさに応じて、室外膨張弁(36)の開度の上限 値が設定されるようにしている。ここで、液 ヘッド圧の大きさに応じて室外膨張弁(36)の 度の上限値を設定できない従来の空調機で 、例えば冷房運転時に室外膨張弁(36)の開度 全開である状態でも、室内膨張弁(51)に流入 する冷媒の圧力が大きくなりすぎて室内膨張 弁(51)が破損しないように、室外ユニット(64) 設置位置と室内ユニット(61)の設置位置との 高低差の上限値が決定される。これに対して 、この実施形態2では、冷房運転時に室外膨 弁(36)の開度が上限値になる状態、つまり従 よりも室外膨張弁(36)における冷媒の圧力損 失が大きい状態を想定して、室外ユニット(64 )の設置位置と室内ユニット(61)の設置位置と 高低差の上限値が決定される。従って、液 ッド圧を従来よりも大きくすることができ ので、室外ユニット(64)の設置位置と室内ユ ニット(61)の設置位置との高低差を従来より 拡大することができる。

 また、この実施形態2では、最下階の室内 ユニット(61)の設置位置と、室外ユニット(64) 設置位置との高低差が比較的大きい場合に 相対的に冷媒が流れにくい配置の室内ユニ ト(61)以外の室内ユニット(61)に対して、室 膨張弁(51)の加熱運転中の開度の上限値を設 する。このため、上限値が設定された室内 ニット(61)に冷媒が流れにくくなり、相対的 に冷媒が流れにくい配置の室内ユニット(61) 冷媒が流れやすくなる。従って、最下階の 内ユニット(61)の設置位置と、室外ユニット( 64)の設置位置との高低差が比較的大きい状態 でも、最下設置の室内ユニット(61)において 媒流量が不足することを回避できるので、 下階の室内ユニット(61)の冷媒の流れやすさ 調節できない従来の冷凍装置に比べて、室 ユニット(64)の設置位置と室内ユニット(61) 設置位置との高低差を拡大することができ 。

 《その他の実施形態》
 上記実施形態については、以下のような構 としてもよい。

 上記実施形態では、室外ユニット(64)の設 置位置と最下階の室内ユニット(61)の設置位 との高低差である最大高低差(δH)を作業者等 が入力するように空調機(20)が構成されてい が、空調機(20)が最大高低差(δH)を自動認識 るように構成されていてもよい。

 また、上記実施形態について、室外ユニ ト(64)が複数台であってもよい。各室外ユニ ット(64)の室外膨張弁(36)の冷房運転中の開度 、実施形態1の空調機(20)の場合は各室外膨 弁(36)における冷媒の圧力損失が損失目標値( L)に保たれるように制御され、実施形態2の空 調機(20)の場合は最大高低差(δH)に基づいて上 限値が設定される。

 また、上記実施形態1について、室内指令 部(54)が、室内膨張弁(51)の開度の情報に加え 、室内ユニット(61)から流出した冷媒の過冷 却度に基づいて、室内ユニット(61)が少流量 室内ユニットであるか否かを判断してもよ 。例えば、室内指令部(54)は、各室内ユニッ (61)について、室内膨張弁(51)の開度が所定 以上であっても過冷却度が目標過冷却度以 であれば少流量の室内ユニットとは判断せ 、室内膨張弁(51)の開度が所定値以上で、且 過冷却度が目標過冷却度を下回る場合に少 量の室内ユニットとは判断と判断する。

 なお、以上の実施形態は、本質的に好ま い例示であって、本発明、その適用物、あ いはその用途の範囲を制限することを意図 るものではない。

 以上説明したように、本発明は、熱源ユ ットと利用ユニットとを備える冷凍装置に いて有用である。




 
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