(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機（１００）内に配置されるアキュムレータ（１０５）、周波数制御により容量制御が可能な圧縮機（１０１）、四路切換弁（１０２）、室外熱交換器（１０３）とを含む室外機側冷媒回路と、室内機（２００）内に配置される室内熱交換器（２０１）とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する空気調和機の冷媒回路であって、
前記圧縮機の吐出管と前記アキュムレータの吸入管との間に設けられ減圧機能と開閉機能とを有する吐出−吸入電動弁（１４２）と、前記圧縮機の吐出管と前記吐出−吸入電動弁との間に設けられた吐出バイパス熱交換器（１９５、１９６）とを有する吐出バイパス回路（１９４）を備え、
前記吐出−吸入電動弁は、前記圧縮機の運転周波数が下限周波数になっている際に開けられて開度制御がなされるようになっており、
前記吐出バイパス熱交換器は、前記アキュムレータ内の底部に設置されている、
空気調和機の冷媒回路。
【請求項２】
前記吐出−吸入電動弁（１４２）は、外気温度が所定温度よりも低くなったときに開度が大きくなるように制御される、請求項１に記載の空気調和機の冷媒回路。
【請求項３】
前記吐出バイパス熱交換器は、前記アキュムレータ（１０５）内部に挿入された吐出バイパス配管（１９６）である、請求項１又は２に記載の空気調和機の冷媒回路。
【請求項４】
前記圧縮機（１０１）の吐出管と前記四路切換弁（１０２）との間にオイルセパレータ（１０７）がさらに設けられ、前記オイルセパレータ（１０７）の油戻し管（１９７）と前記吐出バイパス回路（１９４）の一部とが共通である、請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機の冷媒回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の冷媒回路を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の冷媒回路、特に、室外機内に配置されるアキュムレータ、圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器とを含む室外機側冷媒回路と、室内機内に配置される室内熱交換器とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する空気調和機の冷媒回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機の冷媒回路は、室外機内に配置されるアキュムレータ、圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器と、室内機内に配置される室内熱交換器とが冷媒配管によって接続されており、冷媒の循環経路を構成する。
このような空気調和機の冷媒回路において、冷房時には室外熱交換器が凝縮器として機能し、室内熱交換器が蒸発器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。また、暖房時には室外熱交換器が蒸発器として機能し、室内熱交換器が凝縮器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。
【０００３】
１つの室外機に対して複数の室内機を接続するようなマルチ型空気調和機の場合、接続されている室内機のうち１台のみを運転するような場合や運転中の室内機が小容量である場合には、圧縮機の能力が接続されている室内熱交換器の能力よりも大きくなり、高圧部における暖房時の圧力上昇、室内熱交換器における冷房時の凍結などが問題となる。
【０００４】
高圧部における圧力上昇を抑えるために、圧縮機の吐出管とアキュムレータの吸入側との間に吐出バイパス回路を設けることが考えられる。この吐出バイパス回路は、容量制御用の電磁弁およびキャピラリによって構成することが可能である。この場合、運転中の室内機の容量が小さいときには、圧縮機から吐出される冷媒の一部を電磁弁およびキャピラリを介してアキュムレータ側に戻すことにより、容量制御を行うことが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような電磁弁を備えた吐出管バイパス回路により容量制御を行う場合には、電磁弁の開度調整を行うことができないために任意の値に圧力を収束させることが困難であり、電磁弁の開閉の際に圧力変動を生じることが避けられない。このような圧力変動を防止するために、特公平9-2685463号公報に記載されているような方法が提案されている。ここでは、暖房運転時に冷媒吐出圧力または圧縮機入力電流が所定値を超えた場合、圧縮機運転周波数を所定値まで低下させるとともに吐出バイパス回路の電磁弁を開状態とし、圧縮機入力電流または冷媒吐出圧力が所定値を超えた時点で圧縮機運転周波数が予め設定された所定値より低い場合は圧縮機入力電流または冷媒吐出圧力が正常値に復帰した後も、吐出バイパス回路の電磁弁を開状態に保持して制御を続行するように構成しています。
【０００６】
このような方法による場合には、機種毎に各パラメータを予め設定して、複雑な制御を行う必要がある。また、このような制御を行ったとしても電磁弁の開閉に伴う圧力変動を完全になくすことはできない。また、電磁弁を用いているために、コストダウンが困難であるという問題点はなんら解決されていない。
本発明は、室内熱交換器の能力より圧縮機定格運転時の能力のほうが大きい場合における暖房運転時の高圧部の温度上昇、冷房運転時の低圧部の温度低下を防止するために、圧力変動を生じることなく確実な制御を可能とし、コストダウンを図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機の冷媒回路は、室外機内に配置されるアキュムレータ、周波数制御により容量制御が可能な圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器とを含む室外機側冷媒回路と、室内機内に配置される室内熱交換器とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する空気調和機の冷媒回路であって、圧縮機の吐出管とアキュムレータの吸入管との間に設けられ減圧機能と開閉機能とを有する吐出−吸入電動弁と、圧縮機の吐出管と吐出−吸入電動弁との間に設けられた吐出バイパス熱交換器とを有する吐出バイパス回路を備えている。吐出−吸入電動弁は、圧縮機の運転周波数が下限周波数になっている際に開けられて開度制御がなされるようになっている。吐出バイパス熱交換器は、アキュムレータ内の底部に設置されている。
【０００８】
吐出−吸入電動弁は、外気温度が所定温度よりも低くなったときに開度が大きくなるように制御される。
また、この吐出バイパス熱交換器は、アキュムレータ内部に挿入された吐出バイパス配管とすることが可能である。
また、圧縮機の吐出管と四路切換弁との間にオイルセパレータがさらに設けられ、オイルセパレータの油戻し管と吐出バイパス回路の一部とを共通とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔発明の概要構成〕
本発明の目的を達成するために各観点から考察される実施形態を以下に示す。
〈本発明の前提となる構成１：吐出バイパス回路に電動弁を設ける〉
図１に示すように、室外機１００に、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂを介して複数の室内機２００Ａ，２００Ｂ・・・を接続する場合について考える。
【００１０】
室外機１００は、圧縮機１０１、四路切換弁１０２、室外熱交換器１０３、アキュムレータ１０５などを備えている。圧縮機１０１の吐出側には、吐出圧力の異常上昇を検出するための吐出側圧力保護スイッチ１０８、吐出管温度を検出するための吐出管サーミスタ１０９が設けられている。また、圧縮機１０１の吸入側には、吸入圧力を検出するための吸入側圧力センサ１１０が設けられている。
【００１１】
また、この室外機１００には、外気温度を検出するための外気サーミスタ１１１と、室外熱交換器１０３の温度を検出するための室外熱交サーミスタ１１２とが設けられている。また、外気を吸入して、吸入した外気と室外熱交換器１０３内部に流れる冷媒との間で熱交換を行うためのファン１０６と、ファン１０６を回転駆動するためのファンモータ１０４とが設けられている。
【００１２】
室外機１００から室内機側に導出される冷媒配管は、室外熱交換器１０３から導出される液管接続ポート１１４と、四路切換弁１０２を介して導出されるガス管接続ポート１１５とを備えており、各接続ポート内方に設けられる液管閉鎖弁１１６およびガス管閉鎖弁１１７を備えている。
さらに、室外機１００において、室外熱交換器１０３と液管閉鎖弁１１６との間に位置する冷媒配管を液管側配管部１３１とし、四路切換弁１０２とガス管閉鎖弁１１７との間に位置する冷媒配管をガス管側配管部１３２とすると、この液管側配管部１３１には、余剰冷媒を一時的に蓄えるレシーバ１２１が設けられている。レシーバ１２１には、四路切換弁１０２とアキュムレータ１０５との間に接続されるガス抜き回路１９１を備えている。このガス抜き回路１９１は、ガス抜き用電磁弁１９２とガス抜きキャピラリ１９３とを備えている。このレシーバ１２１は、液閉鎖弁１１６とガス閉鎖弁１１７とをバイパスするバイパス回路を設けて、このバイパス回路上に構成することも可能である。
【００１３】
圧縮機１０１の吐出側とアキュムレータ１０５の吸入側との間には吐出バイパス回路１９４が設けられている。この吐出バイパス回路１９４には、減圧機能と開閉機能とを備える吐出−吸入電動弁１４２が設けられている。圧縮機１０１の吐出圧力が高くなった場合に、この吐出−吸入電動弁１４２の開度制御を行うことによって、容量制御を行うことが可能となっている。
【００１４】
室外機１００の液管接続ポート１１４とガス管接続ポート１１５には、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂが接続されている。分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂはそれぞれ同様の構成であり、一方の分岐ユニット３００Ａについてのみ説明する。室外機１００の液管接続ポート１１４に接続される室外側液管接続ポート３０１と、室外機１００のガス管接続ポート１１５に接続される室外側ガス管接続ポート３０３とを備えている。分岐ユニット３００Ａは、室外側液管接続ポート３０１の内部で分岐する液管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側液管接続ポート３０２を構成している。また、室外側ガス管接続ポート３０３の内部で分岐するガス管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側ガス管接続ポート３０４を構成している。ここでは、接続される室内機を３台とし、室内側液管接続ポート３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃおよび室内側ガス管接続ポート３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃが設けられるものとする。
【００１５】
分岐ユニット３００Ａ内の室外側液管接続ポート３０１から各室内側液管接続ポート３０２Ａ〜３０２Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒圧力を減圧するための電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃと、内部を通過する冷媒温度を検出するための液管サーミスタ３０６Ａ〜３０６Ｃがそれぞれ設けられている。また、分岐ユニット３００Ａ中の室外側ガス管接続ポート３０３から各室内側ガス管接続ポート３０４Ａ〜３０４Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管サーミスタ３０７Ａ〜３０７Ｃがそれぞれ設けられている。
【００１６】
各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂには、複数の室内機２００が接続される。ここでは、分岐ユニット３００に接続可能な室内機数は３台であり、分岐ユニット３００Ａには室内機２００Ａ〜２００Ｃが接続され、分岐ユニット３００Ｂには室内機２００Ｄ〜２００Ｆが接続されるものとする。各室内機２００Ａ〜２００Ｆは、それぞれマルチ機用室内機、ペア機用室内機のいずれも使用可能であり、ここではペア機用室内機を用いる場合について説明する。
【００１７】
室内機２００Ａは、室内熱交換器２０１を備えており、この室内熱交換器２０１に接続される冷媒配管は、液管接続ポート２０４およびガス管接続ポート２０５を介して室外機側に導出される。また、この室内機２００Ａには、室内温度を検出するための室温サーミスタ２０２と、室内熱交換器２０１の温度を検出するための室内熱交サーミスタ２０３とを備えている。
【００１８】
なお、分岐ユニット３００に接続される室内機として、マルチ機用室内機を用いる場合には、液管側配管部に内部を流れる冷媒の温度を検出するための液管サーミスタが設けられている場合があり、この場合には、分岐ユニット３００内の液管サーミスタを省略することも可能である。
この構成では、圧縮機１０１の定格運転時の能力よりも、運転中の室内熱交換器２０１の能力が小さい場合、吐出−吸入電動弁１４２を開くことによって、暖房時における高圧上昇、冷房時における低圧低下を防止することができる。たとえば、圧縮機１０１の運転周波数が下限周波数となっても吐出圧力が所定値以上であるような場合、吐出−吸入電動弁１４２の開度を大きくし、冷媒のバイパス循環量を上げる。環境条件変化により高圧が低下した場合には、吐出−吸入電動弁１４２の開度を小さくしていき、開度が所定値以下となった場合には吐出−吸入電動弁１４２を全閉状態とする。それでもなお高圧が低い場合には、圧縮機１０１の運転周波数を上げることにより必要高圧に制御する。このとき、吐出管サーミスタ１０９、吸入側圧力センサ１１０などの検出する値に応じて吐出−吸入電動弁１４２の開度を調整することができ、任意の圧力を維持するように制御することが可能となる。
【００１９】
〈本発明の前提となる構成２：吐出バイパス回路に熱交換器を設ける〉
図２に示すように、吐出バイパス回路１９４において、吐出−吸入電動弁１４２の圧縮機１０１側に吐出バイパス熱交換器１９５を設けることが考えられる。この吐出バイパス熱交換器１９５は、吐出バイパス回路１９４を通過する冷媒に対して凝縮器として機能し、圧縮機１０１から吐出されるホットガスの温度を低下させる。したがって、この吐出バイパス熱交換器１９５によってある程度凝縮した冷媒をアキュムレータ１０５に戻すこととなる。
【００２０】
圧縮機１０１から吐出される冷媒は高温であるため、これを直接吐出−吸入電動弁１４２に流入させる場合には耐熱温度の高い電動弁を使用する必要があり、コストアップになるとともに耐久性、信頼性の問題が発生する。上述したように、吐出−吸入電動弁１４２の圧縮機１０１側に吐出バイパス熱交換器１９５を設けることにより、通過する冷媒温度を吐出−吸入電動弁１４２の耐熱温度以下にすることが可能となる。したがって、吐出−吸入電動弁１４２として安価な電動弁を使用することができるとともに、耐久性、信頼性の問題をクリアすることが可能となる。
【００２１】
〈第１実施形態：吐出バイパス熱交換器をアキュムレータ内に設ける〉
図３に示すように、吐出バイパス回路１９４に設けられる吐出バイパス熱交換器１９５をアキュムレータ１０５内部に設けることが考えられる。
この場合には、吐出バイパス熱交換器１９５内を通過する高温冷媒が、アキュムレータ１０５内の低温冷媒と熱交換することにより凝縮効率が高くなり、容量制御を効率的に行うことが可能となる。
【００２２】
また、アキュムレータ１０５内に液冷媒が溜まった状態である場合には、冷媒回路内の冷媒が不足していわゆるガス欠状態となることが考えられるが、アキュムレータ１０５内に溜まった液冷媒を吐出バイパス熱交換器１９５内の高温冷媒と熱交換させることによって速やかに蒸発させ系内に戻すことが可能となる。
〈第２実施形態：吐出バイパス配管をアキュムレータ内に挿入する〉
図４に示すように、吐出バイパス回路１９４の配管の一部をアキュムレータ１０５内に挿入する構成とすることが考えられる。本発明の前提となる構成２および第１実施形態では、配管部に板状部材でなる放熱フィンを多数取り付けた吐出バイパス熱交換器１９５を用いるのに対し、この第２実施形態では、吐出バイパス回路１９４の配管の一部を折曲してアキュムレータ１０５内部に導入された熱交配管部１９６を吐出バイパス熱交換器として用いる。
【００２３】
この第２実施形態では、第１実施形態のように放熱フィンを多数設けた熱交換器を用いる場合に比して効率が低下するものの、熱交配管部１９６がアキュムレータ１０５内に導入されていることによって、冷媒温度を吐出−吸入電動弁１４２の耐熱温度以下に下げるという目的を達成することができる。また、多数の放熱フィンを設けた場合に比して、安価な吐出バイパス熱交換器を構成することが可能であり、コストダウンを図ることが可能となる。
【００２４】
なお、第１実施形態および第２実施形態において、吐出バイパス熱交換器１９５および熱交配管部１９６は、アキュムレータ１０５の底部に到達するように設けることが好ましい。この場合には、アキュムレータ１０５内の底部に溜まった液冷媒との熱交換が可能となり、吐出バイパス熱交換器１９５または熱交配管部１９６内を通過する高温冷媒の凝縮、アキュムレータ１０５内の低温冷媒の蒸発効率が向上する。
【００２５】
〈第３実施形態：オイルセパレータの油戻し管を吐出バイパス回路の配管の一部と共有する〉
図５に示すように、圧縮機１０１の吐出管と四路切換弁１０２との間にオイルセパレータ１０７が設けられる場合には、このオイルセパレータ１０７の油戻し管１９７と吐出バイパス回路１９４の一部とを共通とすることができる。
【００２６】
オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７は、吐出バイパス回路１９４の熱交配管部１９６と分岐してアキュムレータ１０５の吸入側に接続されており、その途中にキャピラリ１４１が設けられている。
このような構成とすることにより、オイルセパレータ１０７が設けられた冷媒回路であっても、オイルセパレータ１０７を介してオイルと分離された冷媒をアキュムレータ１０５内の低温冷媒と熱交換させることができる。
【００２７】
〔好適な実施例〕
前述の本発明の前提となる構成１、本発明の前提となる構成２、及び、第１実施形態〜第３実施形態を適宜組み合わせることによって、大きな効果を得ることが期待されるものであって、これらの構成及び実施形態を組み合わせた好適な実施例について以下に説明する。
【００２８】
本発明の好適な実施例を図６に示す。
室外機１００は、圧縮機１０１、四路切換弁１０２、室外熱交換器１０３、アキュムレータ１０５などを備える室外機側冷媒回路を備えている。圧縮機１０１の吐出側には、吐出圧力の異常上昇を検出するための吐出側圧力保護スイッチ１０８が設けられ、圧縮機１０１の吸入側には、吸入圧力を検出するための吸入側圧力センサ１１０が設けられている。
【００２９】
また、圧縮機１０１の吐出側には冷媒中に含まれる潤滑油を分離してアキュムレータ１０５側に返すためのオイルセパレータ１０７が設けられている。このオイルセパレータ１０７には、圧縮機１０１の吐出側の温度を検出するための吐出管サーミスタ１０９が取り付けられている。
オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７には、油戻し管１９７から分岐してアキュムレータ１０５の入口側に接続される吐出バイパス回路１９４が設けられている。この吐出バイパス回路１９４には、アキュムレータ１０５内部に導入される熱交配管部１９６と容量制御用の吐出−吸入電動弁（ＥＶＰ）１４２が設けられている。また、オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７には、キャピラリ１４１が設けられており、このキャピラリ１４１の他端側はアキュムレータ１０５の吸入側に接続されている。
【００３０】
また、室外機１００には外気温度を検出するための外気サーミスタ１１１と、室外熱交換器１０３の温度を検出するための室外熱交サーミスタ１１２とを備えている。また、外気を吸入して、吸入した外気と室外熱交換器１０３内部に流れる冷媒との間で熱交換を行うためのファン１０６と、ファン１０６を回転駆動するためのファンモータ１０４とが設けられている。
【００３１】
室外機１００から室内機側に導出される冷媒配管は、室外熱交換器１０３から導出される液管接続ポート１１４と、四路切換弁１０２を介して導出されるガス管接続ポート１１５とを備えており、各接続ポート内方に設けられる液管閉鎖弁１１６およびガス管閉鎖弁１１７を備えている。
この室外機１００には、冷房運転時に凝縮器として機能する室外熱交換器１０３からの余剰冷媒液を一時的に蓄えるレシーバ１２１が設けられている。レシーバ１２１は液管側接続管１２２とガス管側接続管１２３とを備えており、液管側接続管１２２は室外熱交換器１０３と液管閉鎖弁１１６との間の液管側配管部１３１に接続され、ガス管側接続管１２３は四路切換弁１０２とガス管閉鎖弁１１７との間のガス管側配管部１３２に接続されている。
【００３２】
レシーバ１２１の液管側接続管１２２には、減圧機能と冷媒遮断機能とを有する液管電動弁（ＥＶＬ）１２８が設けられ、ガス管側接続管１２３にはガス管電動弁（ＥＶＧ）１２９が設けられている。
ガス管電動弁１２９と、ガス管側配管部１３２への接続部との間には、補助熱交換器１３３が設けられている。室外熱交換器１０３の液管側出口にはサブクール熱交換器１３４が配置されている。
【００３３】
四路切換弁１０２とガス閉鎖弁１１７との間のガス管側配管部１３２に向けて、レシーバ１２１からガス状の冷媒を回収するためのガス抜きキャピラリ１３０が設けられる。
室外機１００の液管接続ポート１１４とガス管接続ポート１１５には、複数の分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・が接続されている。各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・はそれぞれ同様の構成であるため、分岐ユニット３００Ａについて説明を行い、他のものについての説明を省略する。
【００３４】
分岐ユニット３００Ａは、室外機１００の液管接続ポート１１４に接続される室外側液管接続ポート３０１と、室外機１００のガス管接続ポート１１５に接続される室外側ガス管接続ポート３０３とを備えている。分岐ユニット３００Ａは、室外側液管接続ポート３０１の内部で分岐する液管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側液管接続ポート３０２を構成している。また、室外側ガス管接続ポート３０３の内部で分岐するガス管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側ガス管接続ポート３０４を構成している。ここでは、接続される室内機を３台とし、室内側液管接続ポート３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃおよび室内側ガス管接続ポート３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃが設けられるものとする。また、  室外側液管接続ポート３０１と室外側ガス管接続ポート３０３との間には、圧力調整用の電動弁３０８が設けられている。
【００３５】
分岐ユニット３００Ａ内の室外側液管接続ポート３０１から各室内側液管接続ポート３０２Ａ〜３０２Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒圧力を減圧するための電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃと、内部を通過する冷媒温度を検出するための液管サーミスタ３０６Ａ〜３０６Ｃがそれぞれ設けられている。また、分岐ユニット３００Ａ中の室外側ガス管接続ポート３０３から各室内側ガス管接続ポート３０４Ａ〜３０４Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管サーミスタ３０７Ａ〜３０７Ｃがそれぞれ設けられている。
【００３６】
各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・には、それぞれ複数の室内機２００が接続される。図示したものは、各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・・に接続可能な室内機数は３台であり、分岐ユニット３００Ａには室内機２００Ａ〜２００Ｃが接続され、分岐ユニット３００Ｂには室内機２００Ｄ〜２００Ｆが接続されるものとする。各室内機２００Ａ〜２００Ｆは、それぞれマルチ機用室内機、ペア機用室内機のいずれも使用可能であり、ここでは室内機２００Ａとしてペア機用室内機を用いる場合について説明する。
【００３７】
室内機２００Ａは、室内熱交換器２０１を備えており、この室内熱交換器２０１に接続される冷媒配管は、液管接続ポート２０４およびガス管接続ポート２０５を介して室外機側に導出される。また、この室内機２００Ａには、室内温度を検出するための室温サーミスタ２０２と、室内熱交換器２０１の温度を検出するための室内熱交サーミスタ２０３とを備えている。
【００３８】
なお、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに接続される室内機として、マルチ機用室内機を用いる場合には、液管側配管部に内部を流れる冷媒の温度を検出するための液管サーミスタが設けられている場合があり、この場合には、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内の液管サーミスタを省略することも可能である。
〔冷媒回路の制御方式〕
前述した冷媒回路において、吐出−吸入バイパス電動弁１４２は、室内機側の冷媒容量が少ない場合（運転台数が少ない場合や運転している室内機の室内熱交換器の容量が小さい場合など）に開度を大きくして、暖房運転時には吐出圧力が上昇することを防止し、冷房運転時には低圧側配管が凍結することを防止する。
【００３９】
また、液管電動弁１２８は、暖房運転時には、ガス管電動弁１２９が開いている状態でレシーバ１２１に余剰冷媒がある場合に開閉制御されることでシステム全体の制御を行い、冷房運転時には、余剰冷媒の有無を判別して室外機ＳＣ制御における余剰冷媒の制御を行う。
さらに、ガス管電動弁１２９は、暖房運転時には、余剰冷媒処理が必要な場合に所定開度で開くことによってレシーバ１２１内に余剰冷媒を貯め、冷房運転時には、液管電動弁１２８が開いている状態でレシーバ１２１内に余剰冷媒がある場合に、開閉制御されることでシステム全体の制御を行う。
【００４０】
〈暖房運転時の制御〉
暖房運転時における動作例を図７に示す。
図７において、ステップＳ１では冷媒回路上に余剰冷媒が無く、かつ容量制御を行う必要がない状態であるか否かを判別する。冷媒回路上に余剰冷媒が無く、かつ容量制御を行う必要がないと判断した場合にはステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態、液管電動弁１２８を全開状態、ガス管電動弁１２９を全閉状態とする。
【００４１】
このような冷媒回路上に余剰冷媒がなく、容量制御の必要もない状態は、図８に示すように、接続された室内機２００Ａ〜２００Ｆが全て運転中である場合が考えられる。
この場合、室外熱交換器１０３は蒸発器として機能しており、各室内機の室内熱交換器２０１が凝縮器として機能している。分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内にある電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆは、それぞれ各室内機の設定に応じた開度で制御され、各室内熱交換器２０１への冷媒分配を行うように構成されている。圧力調整用の電動弁３０５はここでは全閉状態となっている。
【００４２】
したがって、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内に配置されている電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆにより、各室内熱交換器２０１への冷媒分配が適切に行われる。また、回路上に余剰冷媒が発生しないため、レシーバ１２１は機能していない状態となっており、吐出−吸入バイパス電動弁１４２、液管電動弁１２８、ガス管電動弁１２９は、いずれも制御に用いられない。
【００４３】
ステップＳ３では、冷媒回路上に余剰冷媒が有り、かつ容量制御を行う必要がない状態であるか否かを判別する。冷媒回路上に余剰冷媒が有り、かつ容量制御を行う必要がない状態であると判断した場合には、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態、ガス管電動弁１２９を固定開度とし、液管電動弁１２８を目標吐出管温度に対応して制御する。
【００４４】
たとえば、図９に示すように、分岐ユニット３００Ａに接続されている室内機２００Ａ〜２００Ｃのみ運転を行っているような場合、室外機１００の能力による余剰冷媒が発生することが考えられる。この場合、ガス管電動弁１２９を固定開度で開くことによって補助熱交換器１３３で凝縮された冷媒をレシーバ１２１に導入して溜めることができる。ガス管電動弁１２９を通過する冷媒は補助熱交換器１３３で凝縮されているために、その温度は一般的な電動弁の耐熱温度を超えることがなく、ガス管電動弁１２９として安価なものを選択することが可能となる。また、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応して制御することにより、レシーバ１２１内の余剰冷媒を調整して吸入過熱度制御することでシステム全体の制御とすることができる。
【００４５】
ステップＳ５では、冷媒回路上に余剰冷媒が有り、かつ容量制御を行う必要がある状態であるか否かを判別する。たとえば、冷媒回路上に余剰冷媒が存在し、かつ圧縮機１０１の運転周波数が下限周波数になってもピークカット制御が垂下ゾーンであるような場合には、余剰冷媒がありかつ容量制御を行う必要があると判断してステップＳ６に移行する。
【００４６】
ステップＳ６では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態のままで、ピークカット制御における無変化域で安定するようにガス管電動弁１２９の開度制御を行う。また、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応して制御する。
たとえば、図１０に示すように、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに接続されている室内機２００のうち、室内機２００Ｃのみ運転されており、かつこの室内機２００Ｃが大容量の室内機であるような場合に、このような運転状態となる可能性がある。
【００４７】
この場合に、ガス管電動弁１２９を開くことによって補助熱交換器１３３の凝縮能力を高め、ピークカット制御の無変化域で安定するようにガス管電動弁１２９の開度制御を行う。このことにより、補助熱交換器１３３を介して凝縮された冷媒をレシーバ１２１に導入し、余剰冷媒をレシーバ１２１内に溜めるとともに、高圧側の冷媒容量を安定させて、圧縮機１０１の周波数制御をピークカット制御の無変化域で安定させる。また、ガス管電動弁１２９が開いているため、システム全体の制御（吸入過熱度制御）は、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応した制御とすることによりレシーバ１２１内の余剰冷媒を調整することで行われる。
【００４８】
ステップＳ７では、ガス管電動弁１２９が全開であってもなおピークカット制御の垂下ゾーンであるか否かを判別する。圧縮機１０１の運転周波数が下限周波数になってもピークカット制御が垂下ゾーンである場合であって、ガス管電動弁１２９が全開であってもなおピークカット制御の垂下ゾーンである場合にはステップＳ８に移行する。
【００４９】
ステップＳ８では、圧縮機１０１の周波数制御がピークカット制御の無変化域で安定するように、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度を制御する。このとき、ガス管電動弁１２９は全開状態であり、液管電動弁１２８は目標吐出管温度に対応して開度制御を行う。
たとえば、図１１に示すように、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに接続されている室内機２００のうち、室内機２００Ｃのみ運転されており、かつこの室内機２００Ｃの容量が小さい場合に、ガス管電動弁１２９を全開にしているにもかかわらず、ピークカット制御の垂下ゾーンであるような運転状況となる可能性がでてくる。この場合に、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を制御することにより容量制御を行い、圧縮機１０１の周波数制御をピークカット制御の無変化域で安定させる。また、ガス管電動弁１２９が開いているため、システム全体の制御（吸入過熱度制御）は、液管電動弁１２８の開度を目標吐出管温度に対応した制御とすることによりレシーバ１２１内の余剰冷媒を調整することで行われる。
【００５０】
〈冷房運転時の制御〉
冷房運転時における動作例を図１２に示す。
図１２において、ステップＳ１１では冷媒回路上に余剰冷媒があり、かつ容量制御が不要の状態であるか否かを判別する。冷媒回路上に余剰冷媒がなく、容量制御を行う必要がないと判断した場合にはステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態、ガス管電動弁１２９を全開状態とし、サブクール熱交換器１３４によるＳＣ制御を行うために液管電動弁１２８を全閉状態とする。
【００５１】
このような冷媒回路上に余剰冷媒がなく、容量制御の必要もない状態は、図１３に示すように、接続された室内機２００Ａ〜２００Ｆが全て運転中である場合が考えられる。
この場合、室外熱交換器１０３は凝縮器として機能しており、各室内機の室内熱交換器２０１が蒸発器として機能している。分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内にある電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆは、それぞれ各室内機の設定に応じた開度で制御され、各室内熱交換器２０１への冷媒分配を行うように構成されている。圧力調整用の電動弁３０５はここでは全閉状態となっている。
【００５２】
したがって、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内に配置されている電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃ，３０５Ｄ〜３０５Ｆにより、各室内熱交換器２０１への冷媒分配を適切に行うことができる。また、回路上に余剰冷媒が発生しないため、レシーバ１２１は機能していない状態となっており、吐出−吸入バイパス電動弁１４２、液管電動弁１２８、ガス管電動弁１２９は、いずれも制御に用いられない。
【００５３】
ステップＳ１３では、冷媒回路上に余剰冷媒があり、かつ容量制御を行う必要がない状態であるか否かを判別する。余剰冷媒がありかつ容量制御を行う必要がないと判断した場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、吐出−吸入バイパス電動弁１４２を全閉状態とした上で、サブクール熱交換器１３４によるＳＣ制御が可能な程度に液管電動弁１２８を開く（全開とはしない）。また、圧縮機１０１の吐出管温度が目標温度となるように、ガス管電動弁１２９の開度を制御して、システム全体の制御（吸入過熱度制御）を行う。
【００５４】
たとえば、図１４に示すように、分岐ユニット３００Ａに接続されている室内機２００Ａ〜２００Ｃのみ運転を行っているような場合、室外機１００の能力による余剰冷媒が発生することが考えられる。この場合、液管電動弁１２８を開くことによって液冷媒をレシーバ１２１に導入して溜めることができる。また、ガス管電動弁１２９の開度を目標吐出管温度に対応して制御することにより、レシーバ１２１内の余剰冷媒を調整して吸入過熱度制御することでシステム全体の制御とすることができる。
【００５５】
図１５に示すように、接続されている室内機２００のうち分岐ユニット３００Ａに接続される室内機２００Ｃのみが運転状態であり、かつこの室内機２００Ｃが大容量である場合に同様の運転状態となることが考えられる。この場合にも、図１４の場合と同様の制御を行うことで、適切な余剰冷媒処理およびシステム制御を行うことが可能となる。
【００５６】
ステップＳ１５では、冷媒回路上に余剰冷媒があり、かつ容量制御を行う必要がある状態か否かを判別する。余剰冷媒がありかつ容量制御を行う必要があると判断した場合にはステップＳ１６に移行する。たとえば、室内機の運転台数が少なく余剰冷媒がある状態で、圧縮機１０１の運転周波数が下限周波数になっても凍結防止制御が垂下ゾーンであるような場合には、容量制御を行う必要があると判断してステップＳ１６に移行する。
【００５７】
ステップＳ１６では、圧縮機１０１の周波数制御において凍結防止制御の無変化域で安定するように、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度制御を行う。このとき、液管配管部１３１からの余剰冷媒処理を行うために液管電動弁１２８の開度制御を行い（全開ではない）、液冷媒をレシーバ１２１に溜める。また、液管電動弁１２８が開いているため、ガス管電動弁１２９の開度を目標吐出管温度に対応して制御することでレシーバ１２１内の冷媒量を調整し、システム全体の制御を行う。
【００５８】
このような運転状態は、たとえば、図１６に示すように、接続されている室内機２００のうち室内機２００Ｃだけが運転状態であり、かつこの室内機２００Ｃが小容量であるような場合に起こり得る。運転中の室内機の室内熱交換器２０１に対応する電動弁３０５Ｃは、室内温度設定などに応じた開度制御が行われ、他の電動弁３０５Ａ，３０５Ｂおよび分岐ユニット３００Ｂ内の電動弁３０５Ｄ〜３０５Ｆについては閉止状態となっている。この状態で、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度制御を行って圧縮機１０１の周波数制御を安定させ、液管電動弁１２８の開度調整を行うことで余剰冷媒処理を行い、さらにガス管電動弁１２９の開度調整を行うことでシステム全体の制御を行うことができる。
【００５９】
ステップＳ１７では、外気温度が所定温度よりも低いか否かを判別する。外気温度が所定温度以下である場合に、液管電動弁１２８を全閉状態にしていると、圧縮機１０１の吸入側圧力よりレシーバ１２１内の圧力が低くなり、レシーバ１２１内に溜まり込んだ液冷媒が抜けないおそれがある。この場合には、冷媒回路内の冷媒不足を生じるおそれがある。したがって、このような状態になると想定される所定温度よりも外気温度が低いと判断した場合には、ステップＳ１８に移行する。
【００６０】
ステップＳ１８では、液管電動弁１２８を所定開度開くことによってレシーバ１２１内の圧力をガス管配管部１３２内の圧力よりも高くし、レシーバ１２１内の液冷媒を補助熱交換器１３３側に排出する。また、液管電動弁１２８が開いているため、ガス管電動弁１２９の開度を制御することによって、目標吐出管温度制御を行い、システム全体の制御を行うことが可能となる。さらに、吐出−吸入バイパス電動弁１４２に開度を凍結防止のための制御とすることにより、アキュムレータ１０５内の液冷媒を蒸発させて圧縮機１０１の吸入温度を高めることができる。
【００６１】
図１７に示すように、接続された室内機２００のうち小容量の室内機２００Ｃのみが運転されているようなときであっても、外気温度が低い場合には、余剰冷媒が発生しないことがある。このような場合には、液管電動弁１２８を全閉状態としてレシーバ１２１に液冷媒が導入されないような構成とすることが考えられるが、液管電動弁１２８を全閉状態としてしまうと、一旦溜まった液冷媒を抜くことができなくなる。したがって、液管電動弁１２８を所定開度で開き、ガス管電動弁１２９の開度を制御することによって、補助熱交換器１３３側に液冷媒を排出するとともに、システム全体の制御を行うように構成できる。
【００６２】
凍結防止制御については、吐出−吸入バイパス電動弁１４２の開度を制御することによって、アキュムレータ１０５内の液冷媒を蒸発させて、圧縮機１０１の周波数制御の無変化域での安定的な制御を行うように構成する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和機の冷媒回路では、室内熱交換器の能力より圧縮機定格運転時の能力のほうが大きい場合における暖房運転時の高圧部の温度上昇、冷房運転時の低圧部の温度低下を防止するために、圧力変動を生じることなく確実な制御を可能とし、コストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提となる構成１の概要構成図。
【図２】  本発明の前提となる構成２の概要構成図。
【図３】  本発明の第１実施形態の概要構成図。
【図４】  本発明の第２実施形態の概要構成図。
【図５】  本発明の第３実施形態の概要構成図。
【図６】  実施例の構成図。
【図７】  暖房運転時の制御フローチャート。
【図８】  暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図９】  暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図１０】  暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図１１】  暖房運転時の動作例を示す説明図。
【図１２】  冷房運転時の制御フローチャート。
【図１３】  冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１４】  冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１５】  冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１６】  冷房運転時の動作例を示す説明図。
【図１７】  冷房運転時の動作例を示す説明図。
【符号の説明】
１００  室外機
１０１  圧縮機
１０２  四路切換弁
１０３  室外熱交換器
１０５  アキュムレータ
１２１  レシーバ
１２８  液管電動弁
１２９  ガス管電動弁
１３０  ガス抜きキャピラリ
１３１  液管配管部
１３２  ガス管配管部
１３３  補助熱交換器
１３４  サブクール熱交換器
１４１  キャピラリ
１４２  吐出−吸入バイパス電動弁
１９４  吐出バイパス回路
１９５  吐出バイパス熱交換器
１９６  熱交配管部
１９７  油戻し管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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