(57)【要約】  空気調和装置は、熱源機と、複数の室内機と、熱源機と複数の室内機との間に冷媒配管を介して接続された中継機とを有する。熱源側熱交換器は、圧縮機に互いに並列に接続され、上下方向に並んで配置された上段側熱交換部と下段側熱交換部とを含む。熱源機は、上段側熱交換部及び下段側熱交換部への冷媒の流入を制御して熱源側熱交換器の容量を制御する容量制御弁と、中継機から流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する熱源側気液分離器と、熱源側気液分離器に流入した冷媒を容量制御弁へ流入させる第１分岐配管と、熱源側気液分離器に流入した冷媒を下段側熱交換部に流入させる第２分岐配管と、第２分岐配管に設けられ、第２分岐配管を介して下段側熱交換部に流入する冷媒流量を調整する流量制御装置とを備える。
2016207993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒と熱源媒体とを熱交換する熱源側熱交換器を有する熱源機と、
冷媒と利用媒体との間の熱交換を行う利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器に接続された熱源側流量調整器とを有する複数の室内機と、
前記熱源機と複数の前記室内機との間に冷媒配管を介して接続され、前記熱源側熱交換器から流出する冷媒を複数の前記室内機に分配する中継機と
を備え、
前記熱源側熱交換器は、前記圧縮機に互いに並列に接続され、上下方向に並んで配置された上段側熱交換部と下段側熱交換部とを含み、
前記熱源機は、
前記上段側熱交換部及び前記下段側熱交換部への冷媒の流入を制御して前記熱源側熱交換器の容量を制御する容量制御弁と、
前記中継機から流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する熱源側気液分離器と、
前記熱源側気液分離器に流入した冷媒を前記容量制御弁へ流入させる第１分岐配管と、
前記熱源側気液分離器に流入した冷媒を前記下段側熱交換部に流入させる第２分岐配管と、
前記第２分岐配管に設けられ、前記第２分岐配管を介して前記下段側熱交換部に流入する冷媒流量を調整する流量制御装置と
を備えた空気調和装置。
【請求項２】
冷房運転と暖房運転とが同時に行われる冷暖房同時運転を行うように、前記熱源機及び前記中継機の動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、運転モードに応じて前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、暖房運転時に前記上段側熱交換部と前記下段側熱交換部とに流れる冷媒流量の比が設定比になるように、前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記熱源機に設けられ、外気温度を検知する外気温度検知部と
前記圧縮機の吸入側に設けられ、前記圧縮機に吸入側へ流れる冷媒の吸入側圧力を検知する圧力検知部と
をさらに備え、
前記制御装置は、複数の前記室内機の冷暖同時運転時における冷房運転と暖房運転との運転比率と、前記外気温度検知部において検知された前記外気温度と、前記圧力検知部において検知された前記吸入側圧力とに基づいて、前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項２又は３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御装置は、冷暖同時運転の開始時において前記流量制御装置の開度を設定開度に固定し、暖房負荷が冷房負荷よりも大きく、前記外気温度が外気温度閾値よりも低く、前記吸入側圧力が圧力閾値より小さい場合、前記流量制御装置における開度の固定を解除し、前記流量制御装置の開度を可変に制御するものである請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記流量制御装置における開度の固定が解除された際、前記利用側熱交換器の蒸発温度が設定蒸発温度以上になるように、前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記熱源機は、
前記熱源側気液分離器により分離されたガス冷媒を前記圧縮機の吸入側に流入させる第３分岐配管と、
前記第３分岐配管に設けられ、前記熱源側気液分離器から前記圧縮機の吸入側へのガス冷媒の流入を制御する開閉弁と
をさらに備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記開閉弁の開閉動作を制御する制御装置をさらに有し、
前記制御装置は、冷房運転時に前記熱源側熱交換器の容量及び圧縮機出口過熱度に基づき、前記開閉弁の動作を制御するものである請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記容量制御弁のうち前記下段側熱交換部側の制御弁が開放しており、前記圧縮機出口過熱度が設定出口過熱度以上である場合、前記開閉弁を開放するものである請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記熱源側熱交換器は、
断面形状がアスペクト比の大きい長方形を角取りした形状を有し、
冷媒が流通する扁平管と、前記扁平管が挿入され、前記扁平管に対し直角方向に接合される複数の板状のフィンとを有する単列扁平管熱交換器が、厚み方向に２列以下で結合されたものからなる請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源側熱交換器が複数の熱交換部を有する空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用した空気調和装置では、圧縮機、熱源側熱交換器を有する熱源機側ユニットと流量制御装置、室内機側熱交換器を有する負荷側ユニット（室内機）とを冷媒配管により接続し、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。そして、室内機側熱交換器において、冷媒が蒸発、凝縮する際に、熱交換対象になる空調対象空間の空気から吸熱、放熱することを利用し、冷媒回路における冷媒に係る圧力、温度等を変化させながら空気調和を行う。このような空気調和装置に使用される冷媒としては、たとえばＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒が多く使われている。また、二酸化炭素（ＣＯ２）等の自然冷媒を使うものも提案されている。【０００３】
また、従来から、熱源側熱交換器には、伝熱管とフィンとを備えるフィンチューブ式の熱交換器が使用されている。この伝熱管として、特許文献１に示す断面形状が円形状の伝熱管の他に、特許文献２に示す断面形状がアスペクト比の大きい長方形を角取りした形状の扁平管が知られている。また、特許文献２においては、室外熱交換器が上下に３つの熱交換部に分割されており、各熱交換部に液側接続部材及びガス側ヘッダが接続されており、液側接続部材又はガス側ヘッダから冷媒が各熱交換部へ分流される構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−０３３５９５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６３３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２のように、熱源側熱交換器が複数の熱交換部を有する場合、各熱交換部における風速分布が異なる場合があり、この風速分布に合わせた冷媒の分配が行う必要がある。特に、特許文献２のような伝熱管が扁平管からなる場合、上段側熱交換器への冷媒流量を増加させなければ、熱交換器全体としての性能が低下してしまう場合がある。一方、熱交換器の構造として、各熱交換部への適切な冷媒分配を図る場合、熱交換器の構造が複雑になってしまうという課題がある。【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に対応してなされたもので、熱源側熱交換器を複数の熱交換部に分割したときに、熱源側熱交換器に特別な構造を採用することなく、複数の熱交換部へ最適な冷媒分配を行うことができる空気調和装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と熱源媒体とを熱交換する熱源側熱交換器を有する熱源機と、冷媒と利用媒体との間の熱交換を行う利用側熱交換器と、利用側熱交換器に接続された熱源側流量調整器とを有する複数の室内機と、熱源機と複数の室内機との間に冷媒配管を介して接続され、熱源側熱交換器から流出する冷媒を複数の室内機に分配する中継機とを備え、熱源側熱交換器は、圧縮機に互いに並列に接続され、上下方向に並んで配置された上段側熱交換部と下段側熱交換部とを含み、熱源機は、上段側熱交換部及び下段側熱交換部への冷媒の流入を制御して熱源側熱交換器の容量を制御する容量制御弁と、中継機から流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する熱源側気液分離器と、熱源側気液分離器に流入した冷媒を容量制御弁へ流入させる第１分岐配管と、熱源側気液分離器に流入した冷媒を下段側熱交換部に流入させる第２分岐配管と、第２分岐配管に設けられ、第２分岐配管を介して下段側熱交換部に流入する冷媒流量を調整する流量制御装置とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気調和装置によれば、熱源側熱交換器内の冷媒量を調整する流量制御装置を設けることにより、熱源側熱交換器自体に特別な冷媒分配を設けることなく、簡単な構造で各熱交換部へ最適な冷媒分配を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図２】図１の空気調和装置において、冷房主体の冷暖房同時運転が行われた際の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図３】図１の空気調和装置において、暖房主体の冷暖房同時運転が行われた際の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図４】図１の空気調和装置において全暖房運転が行われた場合の流量調整器と暖房性能との関係を示すグラフである。
【図５】図２及び図３の空気調和装置の冷暖房同時運転時における流量制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図６】図１の空気調和装置が冷房運転を行っている際の開閉弁の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の空気調和装置の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。図１の空気調和装置１は、冷媒循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。特に本実施の形態の空気調和装置１は、複数の室内機において、それぞれ冷房と暖房とを同時に混在して行う冷暖房同時運転を行うことができる。
【００１１】
空気調和装置１は、熱源機１０、中継機２０、並びに複数の室内機３０Ａ、３０Ｂを備え、これらの機器は冷媒配管により配管接続されている。すなわち、熱源機１０と室内機３０Ａ、３０Ｂとの間には冷媒の流れを制御するための中継機２０が設けられており、複数の室内機３０Ａ、３０Ｂは、互いに並列になるように中継機２０に接続される。
【００１２】
熱源機１０と中継機２０とは、第１主管２と、第１主管２よりも管径が細い第２主管３とにより接続されている。第１主管２には、熱源機１０側から中継機２０側へ高圧の冷媒が流れる。第２主管３には、中継機２０側から熱源機１０側へ第１主管２を流れる冷媒に比べて低圧の冷媒が流れる。ここで、圧力の高低については、基準になる圧力（数値）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、各流量制御装置の開閉状態（開度）の制御等により、冷媒回路内において、相対的な高低（中間を含む）に基づいて表すものであるとする。なお、圧縮機１１から吐出した冷媒の圧力が最も高く、流量制御装置等により圧力が低下していくため、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力が最も低くなる。
【００１３】
中継機２０と室内機３０Ａ、３０Ｂとは、第１枝管４と第２枝管５とにより接続されている。第１主管２、第２主管３、第１枝管４及び第２枝管５による配管接続により、熱源機１０、中継機２０並びに室内機３０Ａ、３０Ｂの間を冷媒が循環する冷媒回路が構成される。
【００１４】
［熱源機１０］
熱源機１０は、圧縮機１１、流路切替器１２、熱源側熱交換器１３、アキュムレータ１４、流路形成部１５を有している。圧縮機１１は、吸入した冷媒に圧力を加えて吐出する。圧縮機１１は、例えば、全体として時間あたりの冷媒の吐出量である吐出容量と、吐出容量に伴って能力を変化させることができるインバータ圧縮機からなっている。そして、圧縮機１１は、インバータ回路（図示せず）により、制御装置６０の指示に基づいて駆動周波数を任意に変化することができる。
【００１５】
流路切替器１２は、圧縮機１１の吐出側に接続され、制御装置６０の指示に基づいて、冷暖房の形態（モード）に対応した流路の切り替えを行うものであり、例えば四方弁からなっている。流路切替器１２は、４つのポートを備え、各ポートは、圧縮機１１の吐出側と、熱源側熱交換器１３と、アキュムレータ１４と、逆止弁１５ｂの出口側及び逆止弁１５ｃの入口側とにそれぞれ接続されている。流路切替器１２は、すべての室内機３０Ａ、３０Ｂが冷房運転をしている全冷房運転時及び冷暖房同時運転のうち冷房が主になる冷房主体運転時と、すべての室内機３０Ａ、３０Ｂが暖房をしている全暖房運転時及び冷暖房同時運転のうち暖房が主になる暖房主体運転時とによって冷媒流路が切り替わるようになっている。
【００１６】
熱源側熱交換器１３は、冷媒を通過させる伝熱管及びその伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィン（図示せず）を有し、冷媒と空気（外気）との熱交換を行う。例えば、全暖房運転時及び暖房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、全冷房運転時及び冷房主体運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。熱源側熱交換器１３は、熱源側熱交換器１３内を流れる冷媒と、熱源側熱交換器１３内を流れる冷媒とで熱交換する。なお、熱源側熱交換器１３内を流れる冷媒は、水もしくはブラインでもよい。また、熱源機１０には、熱源側熱交換器１３へ送風を行い、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための熱源機側送風機（図示せず）が設けられてもよい。
【００１７】
ここで、上述した熱源側熱交換器１３は、上下方向に並んで配置されているとともに、互いに並列に接続された上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂを有している。上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂは、一方が流路切替器１２に接続されており、他方が第１主管２に接続されている。なお、熱源側熱交換器１３は、２つに分割された上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂを有する場合について例示しているが、２つ以上に分割されてもよい。
【００１８】
特に、熱源側熱交換器１３は、断面形状がアスペクト比の大きい長方形を角取りした形状を有し、１つの熱交換器を上下の領域に分割することにより、上段側熱交換部１３ａと下段側熱交換部１３ｂとが形成された構造を有している。また、熱源側熱交換器１３は、冷媒が流通する扁平管と、扁平管が挿入され、扁平管に対し直角方向に接合される複数の板状のフィンとを有する単列扁平管熱交換器が、厚み方向に２列以下で結合されたものからなる。これにより、熱交換器の両側からロウ付け等を行うことができるため加工性が改善される。なお、２列以下に結合した場合に限られず、２列以上結合した熱交換器であってもよい。
【００１９】
アキュムレータ１４は、圧縮機１１の吸入側に接続されており、液冷媒を分離し、ガス冷媒を圧縮機１１へ供給する。流路形成部１５は、流路切替器１２による流路の切替に拘わらず、冷媒を循環経路を第１主管２から流出させ第２主管３から流入させるものであり、各逆止弁１５ａ〜１５ｃを有している。逆止弁１５ａは、熱源側熱交換器１３と第１主管２との間の配管上に位置し、熱源側熱交換器１３から第１主管２の方向への冷媒流通を許容する。逆止弁１５ｂは、流路切替器１２と第２主管３との間の配管上に位置し、第２主管３から流路切替器１２の方向への冷媒流通を許容する。逆止弁１５ｃは、流路切替器１２と第１主管２との間の配管上に位置し、流路切替器１２から第２主管３の方向への冷媒流通を許容する。
【００２０】
さらに、熱源機１０は、容量制御弁４１、熱源側気液分離器４２、第１分岐配管４３ａ、第２分岐配管４３ｂ、第３分岐配管４３ｃ、流量制御装置４４を備える。容量制御弁４１は、上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂへの冷媒の流入を制御して熱源側熱交換器１３の容量を制御するものである。容量制御弁４１は、上段側熱交換部１３ａに接続された上段側制御弁４１ａと、下段側熱交換部１３ｂに接続された下段側制御弁４１ｂとを有し、上段側制御弁４１ａ及び下段側熱交換部１３ｂは例えば電磁弁からなっている。なお、容量制御弁４１と流路切替器１２との間には逆止弁４１ｘが設けられている。逆止弁４１ｘは、暖房流路において流路切替器１２からの冷媒の流通を許容し、冷房流路において熱源側気液分離器４２からの冷媒の流通を防ぐものである。なお、熱源側熱交換器１３が３つ以上に分割されている場合、容量制御弁４１にはそれに対応する数の電磁弁が設けられる。
【００２１】
熱源側気液分離器４２は、中継機２０から流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものである。すなわち、熱源側気液分離器４２には、複数の室内機３０Ａ、３０Ｂを流通した冷媒が中継機を介して流入することになる。熱源側気液分離器４２には、第１分岐配管４３ａ、第２分岐配管４３ｂ、第３分岐配管４３ｃがそれぞれ接続されている。第１分岐配管４３ａは、熱源側気液分離器４２において分離された液冷媒を容量制御弁４１へ流入させるものである。なお、第１分岐配管４３ａには逆止弁１６が設けられており、逆止弁１６は、第１分岐配管４３ａにおいて熱源側気液分離器４２から容量制御弁４１への冷媒の流れを許容する。
【００２２】
第２分岐配管４３ｂは、第２熱源側気液分離器において分離された液冷媒を下段側熱交換部１３ｂに流入させるものである。第２分岐配管４３ｂには例えば電子膨張弁等からなる流量制御装置４４が設けられており、流量制御装置４４の開度が調整されることにより、下段側熱交換部１３ｂに流入する冷媒量が調整される。
【００２３】
第３分岐配管４３ｃは、流路切替器１２とアキュムレータ１４との間に接続されており、熱源側気液分離器４２において分離されたガス冷媒を圧縮機１１の吸入側に流入させるものである。第３分岐配管４３ｃには、熱源側気液分離器４２から圧縮機１１の吸入側への冷媒の流入を制御する開閉弁４５が設けられている。
【００２４】
熱源側熱交換器１３が凝縮器になるような冷房流路が形成されているとき、開閉弁４５が開放した場合、熱源側気液分離器４２により分離されたガス冷媒が第３分岐配管４３ｃを介してアキュムレータ１４に流入する。なお、開閉弁４５が閉止した場合、中継機２０から流入した冷媒は、第１分岐配管４３ａには流れず、第１分岐配管４３ａ及び第２分岐配管４３ｂ側へ流れる。一方、熱源側熱交換器１３が蒸発器になるような暖房流路が形成されているとき、開閉弁４５が開放した場合には流路切替器１２からアキュムレータ１４へ流れる冷媒が第３分岐配管４３ｃを介して熱源側気液分離器４２へ流入する。
【００２５】
さらに、熱源機１０は、流路切替器１２と逆止弁１５ａ（第２主管３）との間を接続する接続配管４６が設けられており、接続配管４６には逆止弁４７が設けられている。そして、冷房流路が形成されているとき、熱源側熱交換器１３から流出した冷媒が接続配管４６及び逆止弁４７を介してアキュムレータ１４に流入され、暖房流路が形成されているとき、逆止弁４７により冷媒が接続配管４６には流れないようになっている。
【００２６】
［中継機２０］
中継機２０は、中継機側気液分離器２１、第１冷媒間熱交換器２２、第１中継機側流量調整器２３、第２冷媒間熱交換器２４、第２中継機側流量調整器２５、第１分配部２６、第２分配部２７を有する。中継機側気液分離器２１は、第２主管３から流れる冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。中継機側気液分離器２１は、ガス冷媒が流れ出る気相配管２１ａと、液冷媒が流れ出る液相配管２１ｂとに接続されている。気相配管２１ａは第１分配部２６に接続されており、液相配管２１ｂは、第１冷媒間熱交換器２２に接続されている。
【００２７】
第１冷媒間熱交換器２２は、全冷房運転時に液冷媒を過冷却して室内機３０Ａ、３０Ｂ側に供給するものである。第１冷媒間熱交換器２２は、中継機側気液分離器２１から第１中継機側流量調整器２３へ流れる冷媒と、第２冷媒間熱交換器２４から第２主管３へ流れる冷媒との間で熱交換を行う。
【００２８】
第１中継機側流量調整器２３は、例えば電子膨張弁等からなり、第１冷媒間熱交換器２２と第２冷媒間熱交換器２４との間に設けられている。第１中継機側流量調整器２３は、第１冷媒間熱交換器２２から第２冷媒間熱交換器２４へ流れる冷媒流量及び冷媒の圧力を調整するものであり、制御装置６０により開度が制御されている。
【００２９】
第２冷媒間熱交換器２４は、第１中継機側流量調整器２３から第２分配部２７へ流れる冷媒と、第１中継機側バイパス配管２８を流れる第２中継機側流量調整器２５の下流部分の冷媒（第２中継機側流量調整器２５を通過した冷媒）との間で熱交換を行う。ここで、第１中継機側バイパス配管２８は、第２冷媒間熱交換器２４と第２分配部２７との間を接続するものであり、第２冷媒間熱交換器２４と第２分配部２７との間を流れる冷媒の一部が第１中継機側バイパス配管２８を介して第２冷媒間熱交換器２４へ流入するようになっている。また、第１中継機側バイパス配管２８から第２冷媒間熱交換器２４を介して流出した冷媒は、第１冷媒間熱交換器２２へ流入する。このように、第１冷媒間熱交換器２２及び第２冷媒間熱交換器２４は、冷房運転時に液冷媒を過冷却して室内機３０Ａ、３０Ｂ側に供給する。
【００３０】
第２中継機側流量調整器２５は、例えば電子膨張弁等からなり、第１中継機側バイパス配管２８を通過する冷媒の冷媒流量及び冷媒の圧力を調整する。第２中継機側流量調整器２５の開度は、制御装置６０により制御されている。
【００３１】
全冷房運転又は冷房主体運転の場合、中継機側気液分離器２１から流出した冷媒は、第１冷媒間熱交換器２２、第１中継機側流量調整器２３、第２冷媒間熱交換器２４を介して第２分配部２７に流入する。一方、第２中継機側流量調整器２５及び第１中継機側バイパス配管２８を通過した冷媒は、第２冷媒間熱交換器２４及び第１冷媒間熱交換器２２において冷媒を過冷却し、第２主管３へ流れる。
【００３２】
第１分配部２６及び第２分配部２７は、熱源機１０から供給される冷媒を複数の室内機３０Ａ、３０Ｂに分配するものである。第１分配部２６は、室内機３０Ａ及び室内機３０Ｂ毎にそれぞれ接続された暖房用開閉弁２６ａ及び冷房用開閉弁２６ｂを有している。暖房用開閉弁２６ａは気相配管２１ａに接続されており、冷房用開閉弁２６ｂは第２主管３に接続されている。そして、室内機３０Ａ、３０Ｂが冷房運転を行う場合、冷房用開閉弁２６ｂが開放されて、室内機３０Ａ、３０Ｂから第２主管３を介して熱源機１０へ冷媒が流れる。このとき、暖房用開閉弁２６ａは閉止される。一方、室内機３０Ａ、３０Ｂが暖房運転を行う場合、暖房用開閉弁２６ａが開放されて、気相配管２１ａから室内機３０Ａ、３０Ｂへ冷媒が流れる。このとき、冷房用開閉弁２６ｂは閉止される。
【００３３】
なお、第１分配部２６は、暖房用開閉弁２６ａ及び冷房用開閉弁２６ｂを有する場合について例示しているが、例えば室内機３０Ａ、３０Ｂ毎にそれぞれ三方切替弁を設け、第２主管３もしくは気相配管２１ａとの接続を切り替えるようにしてもよい。
【００３４】
第２分配部２７は、室内機３０Ａ及び室内機３０Ｂ毎にそれぞれ接続された暖房用逆止弁２７ａ及び冷房用逆止弁２７ｂを有している。室内機３０Ａ、３０Ｂが冷房運転を行う場合、第２冷媒間熱交換器２４において過冷却された冷媒が冷房用逆止弁２７ｂを介して室内機３０Ａ、３０Ｂに流れる。一方、室内機３０Ａ、３０Ｂが暖房運転を行う場合、室内機３０Ａ、３０Ｂから流出した冷媒が暖房用逆止弁２７ａを介して第２中継機側バイパス配管２９に流れる。ここで、第２中継機側バイパス配管２９は、暖房用逆止弁２７ａと第１中継機側流量調整器２３と第２冷媒間熱交換器２４とを接続するものである。なお、第２分配部２７は複数の逆止弁からなる場合について例示しているが、第１分配部２６と同様、開閉弁からなっていてもよい。
【００３５】
さらに、冷房主体運転もしくは暖房主体運転時には、第２中継機側バイパス配管２９には、暖房運転を行っている室内機３０Ａ、３０Ｂから第２分配部２７を介して流出した冷媒が流れる。そして、第２中継機側バイパス配管２９を通過した一部又はすべての冷媒は、第２冷媒間熱交換器２４及び第２分配部２７を通過した後に、冷房運転を行っている室内機３０Ａ、３０Ｂに流れる。一方、全暖房運転時には、暖房運転を行っている室内機３０Ａ、３０Ｂから第２分配部２７を介して流出した冷媒のすべてが第２中継機側流量調整器２５、第１中継機側バイパス配管２８を通過して第２主管３に流れる。
【００３６】
なお、第１分配部２６及び第２分配部２７は、２台の室内機３０Ａ、３０Ｂが接続されているため、第１分配部２６は２組の開閉弁及び逆止弁が設置されているが、室内機３０Ａ、３０Ｂの設置台数に対応した数だけ設置されることになる。
【００３７】
［室内機３０Ａ、３０Ｂ］
各室内機３０Ａ、３０Ｂは、中継機２０に互いに並列に接続されており、それぞれ利用側熱交換器３１と、利用側熱交換器３１に直列に接続された利用側流量調整器３２とを有している。なお、図１において、各室内機３０Ａ、３０Ｂは、利用側熱交換器３１及び利用側流量調整器３２が複数並列に接続されている場合について例示するが、各室内機３０Ａ、３０Ｂは、１組以上の利用側熱交換器３１及び利用側流量調整器３２を有するものであればよい。
【００３８】
利用側熱交換器３１は、図示しないファン等の室内送風機から送風される空気と中継機２０から供給される冷媒との間で熱交換を行ない、室内空間に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成する。利用側流量調整器３２は、たとえば電子式膨張弁等の開度が可変に制御できるものからなり、冷房運転時に中継機２０から供給される冷媒を減圧して膨張させて利用側熱交換器３１に供給する。この利用側流量調整器３２の開度は制御装置６０により制御される。
【００３９】
［制御装置６０］
上述した空気調和装置１の動作は制御装置６０により制御されている。制御装置６０は、例えばマイコンやコンピュータ等からなっており、例えば空気調和装置内外に設けられた各種検出器（センサ）、空気調和装置１の各機器（手段）から送信される信号に基づく判断処理等を行う。そして、制御装置６０は、判断結果に基づいて各機器を動作させ、熱源機１０、中継機２０及び複数の室内機３０Ａ、３０Ｂ等の空気調和装置１の全体の動作を統括制御する。なお、図１において、１つの制御装置６０が熱源機１０等とは別個独立して設けられている場合について例示しているが、これに限定されず、例えば熱源機１０、中継機２０もしくは複数の室内機３０Ａ、３０Ｂ内に内蔵されたものでもよいし、制御装置６０の機能が各機器に分散して設けられていてもよい。
【００４０】
制御装置６０は、各種センサにおいて検知された情報に基づいて空気調和装置１全体の動作を制御する。すなわち、熱源機１０は、圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知するサーミスタ等からなる圧縮機出口温度検知部５１と、圧縮機１１と流路切替器１２との間に設けられ冷媒の圧力を検知する高圧圧力検知部５２と、熱源機１０に設けられ外気を検知する外気温度検知部５３と、アキュムレータ１４（圧縮機１１の吸入側）に流入する冷媒の吸入側圧力（低圧圧力）を検知する吸入側圧力検知部５４とを有する。そして、制御装置６０は、後述するように各種センサからの情報に基づき、各種機器の制御を行う。
【００４１】
また、中継機２０は、第１冷媒間熱交換器２２と第１中継機側流量調整器２３との間を流れる冷媒の圧力を検知する第１中継機側圧力検出器５５と、第１中継機側流量調整器２３と第２冷媒間熱交換器２４の間を流れる冷媒の圧力を検知する第２中継機側圧力検出器５６と、第１冷媒間熱交換器２２から第１主管２へ流れる冷媒の温度を検知する温度検知部５７と、第２冷媒間熱交換器２４との出口、すなわち、第２冷媒間熱交換器２４の下流側を流れる冷媒の中間温度を検知する例えばサーミスタからなる中間温度検知部５８とを有する。そして、制御装置６０は、第１中継機側圧力検出器５５において検知された第１中継機側圧力と、第２中継機側圧力検出器５６において検知された第２中継機側圧力との差が目標中継機側圧力になるように制御する。
【００４２】
なお、圧縮機出口温度検知部５１、高圧圧力検知部５２、外気温度検知部５３、吸入側圧力検知部５４、第１中継機側圧力検出器５５、第２中継機側圧力検出器５６、温度検知部５７、中間温度検知部５８等の各種センサは、測定結果をそのまま制御装置６０に伝送してもよいし、一定期間測定結果を蓄積後に蓄積した測定結果を所定の周期間隔で制御装置６０に伝送してもよい。
【００４３】
上述のように、空気調和装置１は、流路切替器１２及び第１分配部２６の開閉により、全冷房運転、全暖房運転、冷暖同時運転（冷房主体運転及び暖房主体運転）の４つの形態（モード）のいずれかによる運転を行うことができる。熱源側熱交換器１３は、全冷房運転時及び冷房主体運転時には凝縮器として機能し、全暖房運転時及び暖房主体運転時には蒸発器として機能する。以下に、冷暖同時運転時（冷房主体運転及び暖房主体運転）における空気調和装置１の動作例及び冷媒の流れについて説明する。
【００４４】
［冷房主体運転］
図２は、図１の空気調和装置において、冷房主体の冷暖房同時運転が行われた際の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図２において、室内機３０Ａが暖房運転を行い、室内機３０Ｂが冷房運転を行う冷暖房同時運転であって、冷房負荷が暖房負荷よりも高い冷房主体運転が行われる場合について例示する。また、図２において、冷媒の流れを矢印で示し、逆止弁及び開閉弁のうち、冷媒が流通しない部位を黒塗りで示し、冷媒が流通する部位を白塗りで示す。図２の冷房主体運転の場合、制御装置６０は、暖房運転を行う室内機３０Ａ側の暖房用開閉弁２６ａを開放し冷房用開閉弁２６ｂを閉止する。また、制御装置６０は、冷房運転を行う室内機３０Ｂの暖房用開閉弁２６ａを閉止し冷房用開閉弁２６ｂを開放する。
【００４５】
圧縮機１１において圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替器１２を経て、熱源側熱交換器１３へ流入する。高温高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器１３において空気等の熱源媒体と熱交換し、熱交換した高温高圧のガス冷媒は、気液二相状態の高温高圧の冷媒になる。気液二相状態の高温高圧の冷媒は、逆止弁１５ａを経て、第２主管３を通過し、中継機２０の中継機側気液分離器２１へ供給される。なお、第１主管２は低圧であり、第２主管３は高圧であるため、両者の圧力差により、冷媒は逆止弁１５ａと逆止弁１５ｂとへ流通し、逆止弁１５ｃへ冷媒は流通しない。
【００４６】
中継機側気液分離器２１において、気液二相の高温高圧の冷媒は、ガス状冷媒と液冷媒とに分離され、分離されたガス状冷媒は第１分配部２６へ流入する。第１分配部２６へ流入したガス状冷媒は、暖房用開閉弁２６ａを経て、暖房運転が設定されている室内機３０Ｂへ供給される。室内機３０Ｂの利用側熱交換器３１において、冷媒は空気等の利用媒体と熱交換を行い暖房が行われるとともに、供給されたガス状冷媒が凝縮して液化する。その後、利用側熱交換器３１で凝縮液化された液冷媒は利用側流量調整器３２により減圧され、高圧と低圧との中間の圧力である中間圧の冷媒になる。中間圧になった冷媒は、第２分配部２７に流入する。第２分配部２７に流入した冷媒は暖房用逆止弁２７ａ側を通り、第２中継バイパス配管を介して第２冷媒間熱交換器２４に流入する。
【００４７】
一方、中継機側気液分離器２１で分離された液冷媒は、第１冷媒間熱交換器２２、第１中継機側流量調整器２３を流れ、室内機３０Ａから流出した冷媒と合流する。合流した冷媒は、第２分配部２７に流入し、室内機３０Ｂ側の冷房用逆止弁２７ｂから室内機３０Ｂへ流入する。室内機３０Ｂに流入した液冷媒は、利用側流量調整器３２を用いて低圧まで減圧された状態で、室内機３０Ａの利用側熱交換器３１に供給される。利用側熱交換器３１に供給された液冷媒は、空気等の利用媒体と熱交換することで、蒸発してガス化する。
【００４８】
ガス化した冷媒は、第２枝管５を介して第１分配部２６へ流入し、冷房用開閉弁２６ｂから第２主管３を介して熱源機１０内に流入する。ガス冷媒は、逆止弁１６よりも低圧の逆止弁１５ｂ側へ流入し、流路切替器１２、アキュムレータ１４を経て、圧縮機１１へ吸入される。このような動作で、冷凍サイクルが形成され、冷房主体運転が行われる。
【００４９】
ここで、第１冷媒間熱交換器２２及び第２冷媒間熱交換器２４における冷媒の流れについて説明する。第２冷媒間熱交換器２４から第１中継機側バイパス配管２８に分岐した冷媒は、第２中継機側流量調整器２５を通過し、第２冷媒間熱交換器２４、第１冷媒間熱交換器２２において、中継機側気液分離器２１から流れる冷媒を過冷却し、第１主管２に流れる。このとき、第２中継機側流量調整器２５に流入した液冷媒は低圧まで減圧されて、蒸発温度が下げられる。蒸発温度が下がった液冷媒は、第１中継機側バイパス配管２８を介して第２冷媒間熱交換器２４に流入する。第２冷媒間熱交換器２４において、第１中継機側流量調整器２３から供給される液冷媒と熱交換され気液二相状態の冷媒になり、第１冷媒間熱交換器２２へ流入する。
【００５０】
第１冷媒間熱交換器２２においては、中継機側気液分離器２１から供給される高温高圧の液冷媒と熱交換することで、ガス冷媒となって、第１主管２へ流入する。第２中継機側流量調整器２５の開度が大きく、第１中継機側バイパス配管２８を流れる冷媒（過冷却に用いる冷媒）の量が多くなると、蒸発されない冷媒が多くなり過ぎる。このため、制御装置６０は、第１中継機側圧力検出器５５と第２中継機側圧力検出器５６との圧力差が所定値になるように、第１中継機側流量調整器２３の出口での冷媒の過熱度を第２中継機側流量調整器２５で制御する。このように、過冷却された冷媒が第２分配部２７側に流れることにより、冷媒入口側（ここでは、第１枝管４側）のエンタルピを小さくし、利用側熱交換器３１において、空気との熱交換量を大きくすることができる。
【００５１】
［暖房主体運転］
図３は、図１の空気調和装置において、暖房主体の冷暖房同時運転が行われた際の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図３において、室内機３０Ａが暖房運転を行い、室内機３０Ｂが冷房運転を行う冷暖房同時運転であって、冷房負荷が暖房負荷よりも高い冷房主体運転が行われる場合について例示する。また、図２において、逆止弁及び開閉弁のうち、冷媒が流通しない部位を黒塗りで示し、冷媒が流通する部位を白塗りで示す。図２の冷房主体運転の場合、制御装置６０は、室内機３０Ａ側において暖房用開閉弁２６ａを開放し冷房用開閉弁２６ｂを閉止する。また、制御装置６０は、室内機３０Ｂ側の暖房用開閉弁２６ａを閉止し冷房用開閉弁２６ｂを開放する。さらに、図３において、容量制御弁４１のうち、上段側制御弁４１ａが閉止し下段側制御弁４１ｂが開放された状態になっており、上段側熱交換部１３ａには冷媒が流通しないようになっている。
【００５２】
まず、圧縮機１１において圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替器１２及び逆止弁１５ｃを経て、第２主管３を通過し、中継機２０の中継機側気液分離器２１へ供給される。このとき、第１主管２は低圧であり、第２主管３は高圧である。よって、両者の圧力差のため、逆止弁１５ｃへ冷媒は流通し、逆止弁１５ａと、逆止弁１５ｂへ冷媒は流通しない。
【００５３】
中継機側気液分離器２１に流入した高温高圧のガス冷媒は、気相配管２１ａを介して第１分配部２６へ供給される。第１分配部２６へ供給されたガス冷媒は、室内機３０Ａ側の暖房用開閉弁２６ａに流入し、第２枝管５を経て、暖房運転が設定されている室内機３０Ａへ供給される。
【００５４】
室内機３０Ａにおいて、冷媒は利用側熱交換器３１により空気等の利用媒体と熱交換を行い、供給されたガス冷媒が凝縮して液化する。この際、利用側流量調整器３２の開度は利用側熱交換器３１の出口の過冷却度に基づいて制御される。利用側熱交換器３１において凝縮液化された液冷媒は、利用側流量調整器３２において減圧され、高圧と低圧との中間の圧力である中間圧の液冷媒になる。中間圧の液冷媒は、第２分配部２７に流入される。
【００５５】
第２分配部２７に流入した液冷媒は、第２中継機側バイパス配管２９を通り中継機側気液分離器２１において分離された液冷媒と合流する。その後、液冷媒は、第２冷媒間熱交換器２４を通過し、第２分配部２７に流入する。このとき、液冷媒は、第２冷媒間熱交換器２４を通過した後に、第１中継機側バイパス配管２８へ分岐し、再び第２冷媒間熱交換器２４に流入する。第２冷媒間熱交換器２４では、中間圧の液冷媒と、低圧の液冷媒とが熱交換され、低圧の液冷媒は蒸発温度が低いので、ガス冷媒となって第１主管２へ流入する。
【００５６】
第２分配部２７に流入した中間圧の液冷媒は、室内機３０Ｂに接続されている冷房用逆止弁２７ｂを経て室内機３０Ｂに流入する。室内機３０Ｂに流入した液冷媒は、室内機３０Ｂの利用側熱交換器３１の出口の過熱度に応じて制御される利用側流量調整器３２を用いて低圧まで減圧されて蒸発温度が低い状態で、利用側熱交換器３１に供給される。利用側熱交換器３１では、供給された蒸発温度の低い液冷媒は、空気等の利用媒体と熱交換することで、蒸発してガス化する。ガス冷媒となった冷媒は、第１主管２を通過し、第１分配部２６へ流入する。第１分配部２６に流入したガス冷媒は、室内機３０Ｂと接続された冷房用開閉弁２６ｂを通過し、第１主管２へ流入する。
【００５７】
第１主管２へ流入したガス冷媒は、逆止弁１５ｂよりも低圧の熱源側気液分離器４２へ流入する。そして、ガス冷媒は、熱源側気液分離器４２において第１分岐配管４３ａ、第２分岐配管４３ｂ及び第３分岐配管４３ｃのそれぞれに分岐する。第１分岐配管４３ａへ分岐した冷媒は、逆止弁１６及び下段側制御弁４１ｂを通り、下段側熱交換部１３ｂに流入して熱交換が行われる。第２分岐配管４３ｂへ分岐した冷媒は、流量制御装置４４を経て下段側熱交換部１３ｂへ流入して熱交換が行われる。開閉弁４５が開放されている場合、第３分岐配管４３ｃへ分岐したガス冷媒はアキュムレータ１４へ流入する。その後、熱交換された冷媒は、逆止弁４７及び流路切替器１２を介してアキュムレータ１４へ流入する。次に、アキュムレータ１４を経て、圧縮機１１へ吸入される。このような動作で、冷凍サイクルが形成され、暖房主体運転が行われる。
【００５８】
なお、空気調和装置１の運転モードとして、図２の冷房主体運転と図３の暖房主体運転について例示しているが、すべての室内機３０Ａ、３０Ｂが冷房運転を行う全冷房運転及び全ての室内機３０Ｂが暖房運転を行う全暖房運転も行うことができる。全冷房運転の場合、熱源機１０における冷媒流路は図２の冷媒流路と同様である。但し、中継機２０において、図２のように冷媒が暖房運転を行う室内機３０Ａ側から冷房運転を行う室内機３０Ｂ側へ流れるのではなく、中継機側気液分離器２１から流れる液冷媒が室内機３０Ａ、３０Ｂの双方へ流れることになる。また、全暖房運転の場合、熱源機１０における冷媒流路は図３の冷媒流路と同様である。但し、中継機２０において、図３のように冷媒が暖房運転を行う室内機３０Ａ側から冷房運転を行う室内機３０Ｂ側へ流れるのではなく、中継機側気液分離器２１から流れるガス冷媒が室内機３０Ａ、３０Ｂの双方へ流れる。
【００５９】
ここで、制御装置６０は、運転モードに応じて、熱源機１０の容量制御弁４１、流量制御装置４４及び開閉弁４５の動作を制御する機能を有する。具体的には、制御装置６０は、全暖房運転時において、上段側熱交換部１３ａと下段側熱交換部１３ｂとに流れる冷媒流量の比が設定比になるように、流量制御装置４４の開度を制御する。例えば上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂの設定された冷媒流量比とは、上段側熱交換部１３ａ：下段側熱交換部１３ｂ＝８．５〜９．５：５である。このとき、制御装置６０には、設定比になるような設定開度が予め記憶されており、制御装置６０は、全暖房運転が行われる場合には、流量制御装置４４の開度を設定開度に固定する。これにより、空気調和装置１全体として高い暖房性能を維持することができる。
【００６０】
図４は、図１の空気調和装置において全暖房運転が行われた場合の流量調整器と暖房性能との関係を示すグラフである。図４に示すように、熱源側熱交換器１３が蒸発器として機能する全暖房運転時において、流量制御装置４４が所定の開度ＶＰｐ以上にした場合、下段側熱交換部１３ｂに流入する冷媒量が多くなる。このため、下段側熱交換部１３ｂの熱交換量が不足し、アキュムレータ１４へ液バックがなされることにより圧縮機１１の吸入側圧力が低下し、暖房性能が低下してしまう。そこで、全暖房運転時には、下段側熱交換部１３ｂに流れる冷媒量が上述した設定比を満たすように、流量制御装置４４の開度が設定開度に固定される。すると、下段側熱交換部１３ｂに流れる冷媒流量が制限され、その結果上段側熱交換部１３ａへの冷媒流量が増加する。これにより、上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂに最適な冷媒分配を行うことができる。
【００６１】
また、制御装置６０は、図２及び図３に示す冷暖同時運転時において、複数の室内機における冷房運転と暖房運転との運転比率と、外気温度検知部５３において検知された外気温度と、吸入側圧力検知部５４において検知された吸入側圧力とに基づいて、流量制御装置４４の開度を制御する機能を有する。
【００６２】
図５は図２及び図３の空気調和装置の冷暖房同時運転時における流量制御装置の動作例を示すフローチャートである。図５に示すように、具体的には、制御装置６０は、冷暖同時運転の開始時において流量制御装置４４の開度を予め設定された初期開度に固定するように制御する（ステップＳＴ１）。その後、制御装置６０は、暖房負荷が冷房負荷以上であるか、外気温度検知部５３により検知された外気温度が外気温度閾値（例えば５ｄｅｇ）よりも低いか、吸入側圧力検知部５４により検知された吸入側圧力が圧力閾値（例えば０．７ＭＰａ）より小さいかを判定する（ステップＳＴ２〜ＳＴ４）。さらに、中間温度検知部５８により検知された中間温度が中間温度閾値（例えば４ｄｅｇ）より小さいかを判定する（ステップＳＴ５）。なお、ステップＳＴ２〜ＳＴ５の判定の順序は図５に示す順序で行う必要はなく、どのような順序で行ってもよい。
【００６３】
そして、ステップＳＴ２〜ＳＴ５のすべての条件が満たされている場合、冷房運転している室内機３０Ｂの蒸発温度が所定値以下となり、冷房運転を継続できなくなる。そこで、制御装置６０は、各流量制御装置４４の開度の固定を解除し、流量制御装置４４の開度を可変に制御する。この際、冷房運転を行っている室内機３０Ｂの蒸発温度が所定値以下とならないように流量制御装置４４を調整する。なお、蒸発温度は利用側熱交換器３１に流れる冷媒の温度を検知する蒸発温度検知部５９により検知される。これにより、室内機３０Ａ、３０Ｂの冷暖房同時運転を維持することができる。すなわち、冷房主体運転（暖房負荷＜冷房負荷）が行われている場合には流量制御装置４４の開度は設定開度に固定され、暖房主体運転（暖房負荷＞冷房負荷）が行われる場合には上記所定の条件を満たしたときに、流量制御装置４４の開度は可変に制御される。
【００６４】
さらに、図１〜図３の制御装置６０は、全冷房運転時において、熱源側熱交換器１３の容量及び圧縮機出口過熱度に基づき、開閉弁４５の動作を制御する機能を有している。具体的には、制御装置６０は、圧縮機出口温度検知部５１において検知された圧縮機出口温度と、高圧圧力検知部５２において検知された高圧圧力とに基づき、圧縮機出口過熱度を算出する。そして、制御装置６０は、容量制御弁４１のうち下段側制御弁４１ｂが開放しており、圧縮機の出口過熱度ＴｄＳＨが設定出口過熱度ＳＨｒｅｆ（例えば２０ｄｅｇ）以上である場合、開閉弁４５を開放する。
【００６５】
図６は、図１の空気調和装置が冷房運転を行っている際の開閉弁の動作例を示すフローチャートである。なお、全冷房運転開始時において、開閉弁４５は閉止しているものとする。図６に示すように、全冷房運転開始時において、制御装置６０は、下段側制御弁４１ｂが閉止しているか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。下段側制御弁４１ｂが閉止している場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、流量制御装置４４が所定開度に固定されるように制御する（ステップＳＴ１２）。すると、第１分岐配管側から下段側熱交換部１３ｂに所定量の冷媒が流入し、下段側熱交換部１３ｂ内に存在する冷媒がアキュムレータ１４に戻される。
【００６６】
一方、下段側制御弁４１ｂが開放している場合（ステップＳＴ１１のＮＯ）、圧縮機１１の出口過熱度ＴｄＳＨが設定出口過熱度ＳＨｒｅｆ以上であるかが判定される（ステップＳＴ１４）。出口過熱度ＴｄＳＨが設定出口過熱度ＳＨｒｅｆ以上である場合（ステップＳＴ１４のＹＥＳ）、開閉弁４５が開放される（ステップＳＴ１５）。すると、中継機２０からアキュムレータ１４へ向かって流れる冷媒の一部が、第３分岐配管４３ｃ、熱源側気液分離器４２、第２分岐配管４３ｂ及び流量制御装置４４を経て下段側熱交換部１３ｂに流入する。これにより、配管による低圧圧力損失を低下させることができ、室内機３０Ａ、３０Ｂ（蒸発器）の蒸発温度が上昇し、冷房性能を高く維持できる。一方、出口過熱度ＴｄＳＨが設定出口過熱度ＳＨｒｅｆ未満である場合、開閉弁４５が閉止される（ステップＳＴ１６）。これにより、下段側制御弁４１ｂが開いたとき、下段側熱交換部１３ｂにガス冷媒が流入しても冷媒が液膨張することを防止できる。
【００６７】
上記実施の形態によれば、熱源側熱交換器１３を上段側熱交換部１３ａ、下段側熱交換部１３ｂに複数に分割し、下段側熱交換部１３ｂに流入する冷媒量を調整可能な流量制御装置４４を設け、流量制御装置４４を絞ることにより、上段側熱交換部１３ａに冷媒を多く流すことができる。
【００６８】
例えば空気と熱交換を行う熱交換器が上方へ風を吹き出す構造（いわゆるトップフロー）である場合、上段側熱交換部１３ａ内を通過する風速が下段側熱交換部１３ｂを通過する風速よりも大きい。そこで、流量制御装置４４の開度を小さくすることにより、下段側熱交換部１３ｂへ流入する冷媒量が規制され、結果として上段側熱交換部１３ａに流入する冷媒量を増加させることができる。このように、上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂに冷媒量を風速に合わせ適度に流すことで熱源側熱交換器１３が均等に熱交換が可能となり、熱源側熱交換器１３の性能を向上させることができる。
【００６９】
特に、流量制御装置４４が上段側熱交換部１３ａに接続されるのではなく、下段側熱交換部１３ｂに接続されることにより、確実に上段側熱交換部１３ａへの冷媒流量を増加させることができる。すなわち、流量制御装置４４が上段側熱交換部１３ａに接続されている場合、重力により冷媒が下側に偏る傾向があるため、流量制御装置４４の開度を小さくすることにより上段側熱交換部１３ａへの冷媒流量は減らせても、流量制御装置４４の開度を大きくすることにより、上段側熱交換部１３ａへの冷媒流量を増やすことは難しい。特に、熱源側熱交換器１３が蒸発器になるような暖房流路の場合、熱源側熱交換器１３には液冷媒が流入されるため、その傾向は顕著になる。そこで、流量制御装置４４が上段側熱交換部１３ａに接続されることにより、流量制御装置４４の開度を小さくすれば確実に上段側熱交換部１３ａへの冷媒流量を増加させることができる。
【００７０】
すなわち、一般的に、扁平管を用いた熱交換器は、伝熱管の流路断面積が円管熱交換器よりも小さくなる。このため、円管熱交換器よりも伝熱管内部の流速が増加し、それに伴って圧力損失が増加する。圧力損失の増加は圧縮機の吸入密度を低下させ、能力の低下、効率の悪化を招くことになる。よって、扁平管を用いた熱交換器においては、熱交換器のパス数を増加させる必要がある。
【００７１】
一方、限られたユニットスペースで伝熱面積を増加させるために、熱交換器が複数列で構成されている場合、熱交換器に必要な積長を確保すれば圧力損失は低減する。よって、伝熱管の積長は極力短くする方がよいため、列間からリードパイプを接続することが考えられる。しかしながら、リードパイプを用いた場合、リードパイプ間の干渉を防止するためにパス形状が複雑化する。例えばリードパイプに接続されるヘッダ配管が熱交換器の奥行幅よりも大きくなる等のロウ付けなど設備の制約で自動化できない問題が生じ、熱交換器の生産性が悪くなり、コストも増加する。
【００７２】
また、熱源側熱交換器が、上下に並んだ扁平管の一端が第１ヘッダ集合管に接続され、他端が第２ヘッダ集合管７０に接続された構成の場合、熱源側熱交換器が凝縮器として機能する際に、複数の熱交換部での冷媒流量の差を小さくするため、第２ヘッダ集合管内の各連通空間へは、一部の熱交換器部へ供給された冷媒のみ流入させる。さらに蒸発器での圧力損失を小さくするため、第２ヘッダ集合管内の流れの向きを変更する回数を１回のみとすることが考えられる。
【００７３】
しかしながら、熱源側熱交換器が凝縮器として機能する際、冷媒は複数の空間へ流入するため、液冷媒で満たさせる部分は小さくなる。冷媒量が小さいとヘッダの影響を受けやすくなり、冷媒が円滑に流れなくなり、熱交換器の性能が悪化する。さらに、扁平管熱交換器のヘッダ集合管を仕切る複数の仕切り板による連通空間が必要になり、接続される配管本数も多くなる。このため、配管の取り回しが困難になるとともに構造が複雑となり、ロウ付け箇所が多くなることで生産性も悪化し、コストが増加する。
【００７４】
一方、上記実施の形態のように、下段側熱交換部１３ｂに接続された流量制御装置４４が設けられていることにより、従来のように熱源側熱交換器の構造を複雑化することなく、上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂに最適な冷媒分配を行うことができ、結果として、生産性を向上させコストの削減を図ることができる。
【００７５】
また、制御装置６０が、各種運転モードに応じて流量制御装置４４の動作を制御することにより、冷暖房同時運転中、冷房運転もしくは暖房運転を行っている利用側熱交換器３１が複数存在する場合であっても、低コストで、性能低下することなく、安定した制御をすることができる。したがって、快適性と生産性とを同時に保つことができる。
【００７６】
さらに、制御装置６０が、暖房運転時に上段側熱交換部１３ａと下段側熱交換部１３ｂとに流れる冷媒流量の比が設定比になるように、流量制御装置４４の開度を制御するとき、下段側熱交換部１３ｂへ流入される冷媒流量を規制し、上段側熱交換部１３ａへ流入する冷媒流量を増加させることができるため、最適な冷媒分配を行うことができる。
【００７７】
また、図５に示すように、制御装置６０が、複数の室内機３０Ａ、３０Ｂの冷暖同時運転時における冷房運転と暖房運転との運転比率と、外気温度と、吸入側圧力とに基づいて、流量制御装置４４の開度を制御し、さらに流量制御装置４４における開度の固定が解除された際、利用側熱交換器３１の蒸発温度が設定蒸発温度以上になるように、流量制御装置４４の開度を制御する場合、冷暖同時運転時に冷房運転を行っている室内機３０Ｂの蒸発温度が所定値以下となるのを抑制し、冷房能力が低下するのを防止することができる。
【００７８】
さらに、図６に示すように、制御装置６０は、冷房運転時に熱源側熱交換器１３の容量及び出口過熱度ＴｄＳＨに基づき、開閉弁４５の動作を制御するとき、上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂに冷媒量を風速に合わせ適度に流すことで熱源側熱交換器１３が均等に熱交換が可能となり、熱源側熱交換器１３の性能を向上させることができる。
【００７９】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施の形態において、熱源機１０が１台、室内機３０Ａ、３０Ｂが２台の場合の一例について説明するが、これに限定されず、例えば、室内機が２台以上の複数台の場合であってもよい。また、例えば、熱源機１０が複数台の場合であってもよいし、中継機２０が複数台であってもよい。
【００８０】
さらに、図４において、流量制御装置４４の開度が設定開度に固定される場合について例示しているが、上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂにおける風速に合わせて開度を可変に制御してもよい。この場合、例えば上段側熱交換部１３ａ及び下段側熱交換部１３ｂを流れる冷媒の温度を検知する上段温度センサ及び下段温度センサが設けられ、制御装置６０は上段温度センサ及び下段温度センサにより検知された温度に基づいて風速（熱交換量）を検知し、流量制御装置４４の開度を制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１  空気調和装置、２  第１主管、３  第２主管、４  第１枝管、５  第２枝管、１０  熱源機、１１  圧縮機、１２  流路切替器、１３  熱源側熱交換器、１３ａ  上段側熱交換部、１３ｂ  下段側熱交換部、１４  アキュムレータ、１５  流路形成部、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１６  逆止弁、２０  中継機、２１  中継機側気液分離器、２１ａ  気相配管、２１ｂ  液相配管、２２  第１冷媒間熱交換器、２３  第２中継機側流量調整器、２４  第２冷媒間熱交換器、２５  第２中継機側流量調整器、２６  第１分配部、２６ａ  暖房用開閉弁、２６ｂ  冷房用開閉弁、２７  第２分配部、２７ａ  暖房用逆止弁、２７ｂ  冷房用逆止弁、２８  第１中継機側バイパス配管、２９  第２中継機側バイパス配管、３０Ａ、３０Ｂ  室内機、３１  利用側熱交換器、３２  利用側流量調整器、４１  容量制御弁、４１ａ  上段側制御弁、４１ｂ  下段側制御弁、４１ｘ  逆止弁、４２  熱源側気液分離器、４３ａ  第１分岐配管、４３ｂ  第２分岐配管、４３ｃ  第３分岐配管、４４  流量制御装置、４５  開閉弁、４６  接続配管、４７  逆止弁、５１  圧縮機出口温度検知部、５２  高圧圧力検知部、５３  外気温度検知部、５４  吸入側圧力検知部、５５  第１中継機側圧力検出器、５６  第２中継機側圧力検出器、５７  温度検知部、５８  中間温度検知部、５９  蒸発温度検知部、６０  制御装置、ＳＨｒｅｆ  設定出口過熱度、ＴｄＳＨ  出口過熱度、ＶＰｐ  所定の開度。
【図１】
2016207993.tif 000003
【図２】
2016207993.tif 000004
【図３】
2016207993.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2016207993.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月29日(2017.9.29)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、熱源側熱交換器が複数の熱交換部を有する空気調和装置及び熱源機に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に対応してなされたもので、熱源側熱交換器を複数の熱交換部に分割したときに、熱源側熱交換器に特別な構造を採用することなく、複数の熱交換部へ最適な冷媒分配を行うことができる空気調和装置及び熱源機を提供することを目的としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と熱源媒体とを熱交換する熱源側熱交換器を有する熱源機と、冷媒と利用媒体との間の熱交換を行う利用側熱交換器と、利用側熱交換器に接続された利用側流量調整器とを有する複数の室内機と、熱源機と複数の室内機との間に冷媒配管を介して接続され、熱源側熱交換器から流出する冷媒を複数の室内機に分配する中継機とを備え、熱源側熱交換器は、圧縮機に互いに並列に接続され、上下方向に並んで配置された上段側熱交換部と下段側熱交換部とを含み、熱源機は、上段側熱交換部及び下段側熱交換部への冷媒の流入を制御して熱源側熱交換器の容量を制御する容量制御弁と、中継機から流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する熱源側気液分離器と、熱源側気液分離器に流入した冷媒を容量制御弁へ流入させる第１分岐配管と、熱源側気液分離器に流入した冷媒を下段側熱交換部に流入させる第２分岐配管と、第２分岐配管に設けられ、第２分岐配管を介して下段側熱交換部に流入する冷媒流量を調整する流量制御装置とを備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒と熱源媒体とを熱交換する熱源側熱交換器を有する熱源機と、
冷媒と利用媒体との間の熱交換を行う利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器に接続された利用側流量調整器とを有する複数の室内機と、
前記熱源機と複数の前記室内機との間に冷媒配管を介して接続され、前記熱源側熱交換器から流出する冷媒を複数の前記室内機に分配する中継機と
を備え、
前記熱源側熱交換器は、前記圧縮機に互いに並列に接続され、上下方向に並んで配置された上段側熱交換部と下段側熱交換部とを含み、
前記熱源機は、
前記上段側熱交換部及び前記下段側熱交換部への冷媒の流入を制御して前記熱源側熱交換器の容量を制御する容量制御弁と、
前記中継機から流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する熱源側気液分離器と、
前記熱源側気液分離器に流入した冷媒を前記容量制御弁へ流入させる第１分岐配管と、
前記熱源側気液分離器に流入した冷媒を前記下段側熱交換部に流入させる第２分岐配管と、
前記第２分岐配管に設けられ、前記第２分岐配管を介して前記下段側熱交換部に流入する冷媒流量を調整する流量制御装置と
を備えた空気調和装置。
【請求項２】
冷房運転と暖房運転とが同時に行われる冷暖房同時運転を行うように、前記熱源機及び前記中継機の動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、運転モードに応じて前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、暖房運転時に前記上段側熱交換部と前記下段側熱交換部とに流れる冷媒流量の比が設定比になるように、前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記熱源機に設けられ、外気温度を検知する外気温度検知部と
前記圧縮機の吸入側に設けられ、前記圧縮機に吸入側へ流れる冷媒の吸入側圧力を検知する圧力検知部と
をさらに備え、
前記制御装置は、複数の前記室内機の冷暖同時運転時における冷房運転と暖房運転との運転比率と、前記外気温度検知部において検知された前記外気温度と、前記圧力検知部において検知された前記吸入側圧力とに基づいて、前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項２又は３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御装置は、冷暖同時運転の開始時において前記流量制御装置の開度を設定開度に固定し、暖房負荷が冷房負荷よりも大きく、前記外気温度が外気温度閾値よりも低く、前記吸入側圧力が圧力閾値より小さい場合、前記流量制御装置における開度の固定を解除し、前記流量制御装置の開度を可変に制御するものである請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記流量制御装置における開度の固定が解除された際、前記利用側熱交換器の蒸発温度が設定蒸発温度以上になるように、前記流量制御装置の開度を制御するものである請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記熱源機は、
前記熱源側気液分離器により分離されたガス冷媒を前記圧縮機の吸入側に流入させる第３分岐配管と、
前記第３分岐配管に設けられ、前記熱源側気液分離器から前記圧縮機の吸入側へのガス冷媒の流入を制御する開閉弁と
をさらに備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記開閉弁の開閉動作を制御する制御装置をさらに有し、
前記制御装置は、冷房運転時に前記熱源側熱交換器の容量及び圧縮機出口過熱度に基づき、前記開閉弁の動作を制御するものである請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記容量制御弁のうち前記下段側熱交換部側の制御弁が開放しており、前記圧縮機出口過熱度が設定出口過熱度以上である場合、前記開閉弁を開放するものである請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記熱源側熱交換器は、
断面形状がアスペクト比の大きい長方形を角取りした形状を有し、
冷媒が流通する扁平管と、前記扁平管が挿入され、前記扁平管に対し直角方向に接合される複数の板状のフィンとを有する単列扁平管熱交換器が、厚み方向に２列以下で結合されたものからなる請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機に互いに並列に接続され、上下方向に並んで配置された上段側熱交換部と下段側熱交換部とを含み、前記圧縮機から吐出された冷媒と熱源媒体とを熱交換する熱源側熱交換器と、
前記上段側熱交換部及び前記下段側熱交換部への冷媒の流入を制御して前記熱源側熱交換器の容量を制御する容量制御弁と、
流入する冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する熱源側気液分離器と、
前記熱源側気液分離器に流入した冷媒を前記容量制御弁へ流入させる第１分岐配管と、
前記熱源側気液分離器に流入した冷媒を前記下段側熱交換部に流入させる第２分岐配管と、
前記第２分岐配管に設けられ、前記第２分岐配管を介して前記下段側熱交換部に流入する冷媒流量を調整する流量制御装置と
を備えた熱源機。
【国際調査報告】
2016207993.tif 000009
2016207993.tif 000010
2016207993.tif 000011