(57)【要約】  圧縮機と熱源側熱交換器と第１絞り装置と負荷側熱交換器とを備え、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路を制御する制御装置と、圧縮機から第１絞り装置に至る高圧配管から分岐して圧縮機の吸入側の低圧配管に接続されたバイパス配管と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管にバイパスされた冷媒を冷却する予冷熱交換器と、バイパス配管に設けられ、予冷熱交換器で冷却された冷媒を減圧する第２絞り装置と、バイパス配管に設けられ、第２絞り装置で減圧された冷媒を用いて制御装置を冷却する冷媒冷却器とを備えた。
2017130319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と熱源側熱交換器と第１絞り装置と負荷側熱交換器とを備え、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路を制御する制御装置と、
前記圧縮機から前記第１絞り装置に至る高圧配管から分岐して前記圧縮機の吸入側の低圧配管に接続されたバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管にバイパスされた冷媒を冷却する予冷熱交換器と、
前記バイパス配管に設けられ、前記予冷熱交換器で冷却された冷媒を減圧する第２絞り装置と、
前記バイパス配管に設けられ、前記第２絞り装置で減圧された冷媒を用いて前記制御装置を冷却する冷媒冷却器と
を備えた冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御装置の温度を検知する制御装置温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記制御装置温度センサの検知温度が予め設定した開始温度以上になると、前記第２絞り装置の開度を開く
請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が前記開始温度よりも低い温度に設定された終了温度以下になると、前記第２絞り装置の開度を閉じる
請求項２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
外気温度を検知する外気温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が前記外気温度センサの検知温度以下になると、前記第２絞り装置の開度を閉じる
請求項２又は請求項３記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が前記外気温度センサの検知温度よりも高く、且つ、予め設定した目標温度以下の場合、前記第２絞り装置の開度を絞る
請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒冷却器の出口の過熱度を検知する過熱度検知装置を備え、
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記過熱度検知装置で検知された過熱度に応じて前記第２絞り装置の開度を制御する
請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が予め設定した目標温度よりも高く、且つ、前記過熱度検知装置で検知された過熱度が予め設定した設定値より高い場合、前記第２絞り装置の開度を開く
請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記過熱度検知装置で検知された過熱度が予め設定した設定値以下となると、前記第２絞り装置の開度を絞る
請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記圧縮機から吐出された冷媒の流れ方向を前記熱源側熱交換器又は前記負荷側熱交換器に切替える流路切替え装置を更に備え、
前記バイパス配管の両端のうちの高圧側の一端が、前記圧縮機と前記流路切替え装置との間の配管に接続されている
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記圧縮機と前記熱源側熱交換器とを有する熱源側ユニットと、
前記第１絞り装置と前記負荷側熱交換器とを有する複数の負荷側ユニットと、
前記熱源側ユニットと複数の前記負荷側ユニットとの間に接続され、冷房運転を実施する前記負荷側ユニットには低温冷媒を分配し、暖房運転を実施する前記負荷側ユニットには高温冷媒を分配する中継ユニットと
を備えた請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記圧縮機から吐出された冷媒の流れ方向を前記熱源側熱交換器又は前記負荷側熱交換器に切替える流路切替え装置と、
前記熱源側ユニットと前記中継ユニットとを接続する２本の配管のそれぞれにおける冷媒の流れ方向を、冷房運転及び暖房運転にかかわらず一方向にする整流装置とを備え、
前記バイパス配管の両端のうちの高圧側の一端が、前記２本の配管のうち高圧側の配管において前記整流装置の下流側に接続されている
請求項１０記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置の冷却機構を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御装置の冷却について、冷媒回路の高圧側の主流から冷媒を一部バイパスし、予冷熱交換器において放熱させた後、放熱した冷媒を冷媒冷却器に流して制御装置と熱交換を行わせることにより、制御装置を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。高圧側の主流から一部バイパスされた冷媒は、冷媒冷却器で制御装置を冷却した後、冷媒冷却器の冷媒流量を制御する絞り装置を経て低圧側へ流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７５２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、冷媒冷却器の冷媒流量の制御を冷媒冷却器の下流の絞り装置で行っている。しかし、この手法では、冷媒冷却器における冷媒は高圧となり蒸発温度が高くなることから、制御装置の温度と冷媒の温度との温度差が取れない。このため、大きな冷却能力を必要とする場合、その必要冷却能力を達成できない。必要冷却能力を達成するためには多量の冷媒をバイパスする必要が生じ、冷凍サイクル装置自体の能力が低下することとなる。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御装置の冷却性能を向上することが可能な冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と熱源側熱交換器と第１絞り装置と負荷側熱交換器とを備え、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路を制御する制御装置と、圧縮機から第１絞り装置に至る高圧配管から分岐して圧縮機の吸入側の低圧配管に接続されたバイパス配管と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管にバイパスされた冷媒を冷却する予冷熱交換器と、バイパス配管に設けられ、予冷熱交換器で冷却された冷媒を減圧する第２絞り装置と、バイパス配管に設けられ、第２絞り装置で減圧された冷媒を用いて制御装置を冷却する冷媒冷却器とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、予冷熱交換器と冷媒冷却器との間に第２絞り装置を設けたので、予冷熱交換器で冷却された冷媒を第２絞り装置で減圧して更に冷媒温度を下げた上で冷媒冷却器に流すことができ、制御装置の冷却性能を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の暖房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷房運転モード時の冷媒冷却制御における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷媒冷却制御時の絞り装置６０２の制御を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに基づく絞り装置６０２の動作をまとめた図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの全冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの冷房主体運転モード時の冷媒の流れを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの全暖房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの暖房主体運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの全冷房運転モード時の冷媒冷却制御における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。冷媒冷却の説明の前に、冷凍サイクルでの冷媒の流れについて説明する。本説明では、図１に基づいて、空気調和装置５００の冷媒回路構成について説明する。この空気調和装置５００は、例えばビル、マンション等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転又は暖房運転を実行できるものである。
【００１１】
空気調和装置５００は、熱源側ユニット１００と、複数台（図１では２台）の負荷側ユニット３００（負荷側ユニット３００ａ、３００ｂ）とを有している。ここで、空気調和装置５００では、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００（負荷側ユニット３００ａ、３００ｂ）とがガス延長配管４０１と液延長配管４０２とで接続され、冷凍サイクルを形成している。ガス延長配管４０１は、ガス主管４０１Ａ、ガス枝管４０１ａ、ガス枝管４０１ｂで構成されている。液延長配管４０２は、液主管４０２Ａ、液枝管４０２ａ、液枝管４０２ｂで構成されている。
【００１２】
［熱源側ユニット１００］
熱源側ユニット１００は、負荷側ユニット３００に冷熱又は温熱を供給する機能を有している。
【００１３】
熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１、流路切替え装置である四方切替え弁１０２、熱源側熱交換器１０３及びアキュムレータ１０４を搭載する。これらの機器を直列に接続し、メインの冷媒回路の一部を構成する。また、熱源側ユニット１００には熱源側ファン１０６が搭載されている。
【００１４】
圧縮機１０１は、低温低圧のガス冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒にして吐出し、冷媒回路内に冷媒を循環させることによって空気調和に係る運転をさせるものである。圧縮機１０１は、例えば容量制御可能なインバータタイプの圧縮機等で構成するとよい。ただし、圧縮機１０１を容量制御可能なインバータタイプの圧縮機に限定するものではない。例えば一定速のタイプの圧縮機、インバータタイプと一定速タイプと組み合わせた圧縮機等で構成してもよい。圧縮機１０１は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。例えば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリュー等の各種タイプを利用して圧縮機１０１を構成することができる。
【００１５】
四方切替え弁１０２は、圧縮機１０１の吐出側に設けられ、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流路を切替える。そして、熱源側熱交換器１０３が運転モードに応じて蒸発器又は凝縮器として機能するように冷媒の流れを制御する。
【００１６】
熱源側熱交換器１０３は、熱媒体（例えば、周囲空気、水等）と冷媒との間で熱交換を行う。暖房運転時には熱源側熱交換器１０３は蒸発器として機能し、冷媒を蒸発してガス化する。また、冷房運転時には熱源側熱交換器１０３は凝縮器（放熱器）として機能し、冷媒を凝縮して液化する。
【００１７】
本実施の形態１のように、熱源側熱交換器１０３が空冷式熱交換器であれば、熱源側ユニット１００は熱源側ファン１０６等の送風機を有している。熱源側熱交換器１０３の凝縮能力又は蒸発能力を制御するには、例えば、後述する制御装置１１８が熱源側ファン１０６の回転数を制御することにより行う。また、熱源側熱交換器１０３が水冷式熱交換器であれば、水循環ポンプ（図示せず）の回転数を制御して熱源側熱交換器１０３の凝縮能力又は蒸発能力を制御する。
【００１８】
アキュムレータ１０４は、圧縮機１０１の吸入側に設けられ、液冷媒とガス冷媒とを分離する機能と余剰冷媒を貯留する機能とを有している。
【００１９】
また、熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１から吐出された冷媒の圧力（高圧圧力）を検知する高圧センサ１４１を有している。また、熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１に吸入される冷媒の圧力（低圧圧力）を検知する低圧センサ１４２を有している。熱源側ユニット１００は更に、外気温度を検知する外気温度センサ６０４と、制御装置１１８の温度を検知する制御装置温度センサ６０５と、冷媒冷却器６０３の下流の配管温度を検知する温度センサ６０６とを備えている。これらの各センサは、検知した圧力に係る信号、検知した温度に係る信号を、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８に送る。
【００２０】
制御装置１１８は、高圧圧力及び低圧圧力に基づいて、圧縮機１０１の駆動周波数、熱源側ファン１０６の回転数、四方切替え弁１０２の切替え制御等を行う。また、制御装置１１８は、各センサからの検知圧力及び検知温度に基づいて後述の絞り装置６０２の制御を行う。なお、温度センサ６０６と低圧センサ１４２とで本発明の過熱度検知装置が構成されている。過熱度検知装置は、冷媒冷却器６０３の出口の過熱度を検知できればよく、低圧センサ１４２に代えて、冷媒冷却器６０３の入口の冷媒温度を検知する温度センサを用いてもよい。
【００２１】
制御装置１１８は、熱源側ユニット１００が有する機器を中心に、空気調和装置５００の制御を行う。ここで、制御装置１１８は、例えばマイクロコンピュータ等で構成されている。例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の制御演算処理手段を有する。また、記憶手段（図示せず）を有しており、制御等に係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理手段がプログラムのデータに基づく処理を実行して熱源側ユニット１００を構成する機器等の制御を実現する。ここで、本実施の形態１では、熱源側ユニット１００内に制御装置１１８を設置しているが、機器等の制御を行うことができれば、設置場所は問わない。
【００２２】
熱源側ユニット１００は更に、圧縮機１０１から吐出された高圧ガス冷媒が通過する高圧配管６１１から分岐して、圧縮機１０１の吸入側の低圧配管６１０に接続されるバイパス配管６０８を有している。バイパス配管６０８により、主流の高圧ガス冷媒をバイパスする。バイパス配管６０８には、バイパス配管６０８に流入した高圧ガス冷媒を冷却する予冷熱交換器６０１を設け、予冷熱交換器６０１の下流に、バイパス流量を調整する絞り装置６０２と、制御装置１１８を冷却する冷媒冷却器６０３とを設けている。なお、この絞り装置６０２は、本発明の第２絞り装置に相当する。
【００２３】
絞り装置６０２は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置６０２は、予冷熱交換器６０１で冷却された高圧冷媒を減圧し、冷媒温度を更に下げた上で冷媒冷却器６０３に流入させる役割を有するものである。この絞り装置６０２は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁で構成される。
【００２４】
予冷熱交換器６０１は、熱源側熱交換器１０３と共に一体の熱交換器として構成されており、一体の熱交換器の一部を予冷熱交換器６０１として構成している。なお、予冷熱交換器６０１は熱源側熱交換器１０３と別体で構成してもよい。
【００２５】
冷媒冷却器６０３は、冷媒が通過する冷媒配管を有し、冷媒配管を制御装置１１８に接触させることによって構成されている。バイパス配管６０８に流入した冷媒は、予冷熱交換器６０１で冷却されて液冷媒となり、絞り装置６０２で流量が調整されて冷媒冷却器６０３に流入する。冷媒冷却器６０３に流入した液冷媒は、制御装置１１８の発熱を吸熱し、ガス冷媒となる。ガス冷媒となった冷媒は、下流の冷媒冷却器下流配管６０９を通り、低圧配管６１０を通過し、アキュムレータ１０４へと流れる。
【００２６】
［負荷側ユニット３００］
負荷側ユニット３００は、冷房負荷又は暖房負荷に対し、熱源側ユニット１００からの冷熱又は温熱を供給する。例えば、図１では、「負荷側ユニット３００ａ」に備えられている各機器の符号の後に「ａ」を付加し、「負荷側ユニット３００ｂ」に備えられている各機器の符号の後に「ｂ」を付加して図示している。そして、以下の説明においては、符号の後の「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、負荷側ユニット３００ａ、負荷側ユニット３００ｂの何れにも各機器が備えられている。
【００２７】
負荷側ユニット３００には、負荷側熱交換器３１２（負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂ）と、絞り装置３１１（絞り装置３１１ａ、３１１ｂ）とが、直列に接続されて搭載されており、熱源側ユニット１００と共に冷媒回路を構成している。なお、この絞り装置３１１は、本発明の第１絞り装置に相当する。また、負荷側熱交換器３１２に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、負荷側熱交換器３１２が、冷媒と水等の冷媒とは異なる熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。
【００２８】
負荷側熱交換器３１２は、熱媒体（例えば、周囲空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行い、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として冷媒を凝縮して液化し、冷房運転時には蒸発器として冷媒を蒸発してガス化させるものである。負荷側熱交換器３１２は、一般的には、図では省略されている送風機を合わせて構成され、送風機の回転数によって凝縮能力又は蒸発能力が制御される。
【００２９】
絞り装置３１１は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この絞り装置３１１は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による緻密な流量制御装置や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。
【００３０】
負荷側ユニット３００には、絞り装置３１１と負荷側熱交換器３１２との間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１４（温度センサ３１４ａ及び３１４ｂ）、負荷側熱交換器３１２と四方切替え弁１０２との間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１３（温度センサ３１３ａ及び３１３ｂ）、が少なくとも設けられている。これらの各種検知手段で検知された情報（温度情報）は、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８に送られて、各種アクチュエーターの制御に利用される。つまり、温度センサ３１３及び温度センサ３１４からの情報は、負荷側ユニット３００に設けられている絞り装置３１１の開度、図示省略の送風機の回転数等の制御に利用されることになる。
【００３１】
ここで、空気調和装置５００に使用する冷媒の種類は、特に限定するものではなく、例えば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウム等の自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａ等の塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａ等のフロン系冷媒の何れを使用してもよい。
【００３２】
図１では、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８を熱源側ユニット１００に搭載した場合を例に示しているが、負荷側ユニット３００に設けるようにしてもよい。また、制御装置１１８を、熱源側ユニット１００及び負荷側ユニット３００の外部に設けるようにしてもよい。また、制御装置１１８を機能に応じて複数に分けて、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００とのそれぞれに設けるようにしてもよい。この場合、各制御装置を無線又は有線で接続し、通信可能にしておくとよい。
【００３３】
次に空気調和装置５００が実行する運転動作について説明する。
空気調和装置５００においては、例えば室内等に設置されたリモートコントローラ等からの冷房要求、暖房要求を受信する。空気調和装置５００は、要求に応じて２つの運転モードのうち、何れかの空気調和動作を行う。２つの運転モードとして、冷房運転モードと暖房運転モードとがある。
【００３４】
［冷房運転モード］
図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。図２に基づいて、冷房運転モード時における空気調和装置５００の運転動作について説明する。
【００３５】
圧縮機１０１は低温低圧の冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を通り、熱源側熱交換器１０３へ流れる。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。熱源側熱交換器１０３から流出した液冷媒は、液主管４０２Ａを通って熱源側ユニット１００から流出する。
【００３６】
熱源側ユニット１００から流出した高圧液冷媒は、液枝管４０２ａ、４０２ｂを通って負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入する。負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入した液冷媒は、絞り装置３１１ａ、３１１ｂにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂに流入する。負荷側熱交換器３１２ａ及び３１２ｂは蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発、ガス化する。このとき冷媒が周囲から吸熱することによって室内は冷房される。その後、負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂから流出した冷媒は、ガス枝管４０１ａ、４０１ｂを通って負荷側ユニット３００ａ、３００ｂから流出する。
【００３７】
負荷側ユニット３００ａ及び３００ｂから流出した冷媒は、ガス主管４０１Ａを通って熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置５００は冷房運転モードを実行する。
【００３８】
［全暖房運転モード］
図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の暖房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図３に基づいて、空気調和装置５００の暖房運転モード時の運転動作について説明する。
【００３９】
低温低圧の冷媒が圧縮機１０１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を通り、高圧配管４０４へ流れる。この冷媒は、その後、熱源側ユニット１００から流出する。熱源側ユニット１００から流出した高温高圧のガス冷媒は、ガス枝管４０１ａ、４０１ｂを通って負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入する。
【００４０】
負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入したガス冷媒は、負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂに流入する。負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂは凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。このとき冷媒が周囲に放熱することによって室内等の空調対象空間は暖房される。その後、負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂから流出した液冷媒は、絞り装置３１１ａ、３１１ｂで減圧され、液枝管４０２ａ、４０２ｂを通って負荷側ユニット３００ａ、３００ｂから流出する。
【００４１】
負荷側ユニット３００ａ、３００ｂから流出した冷媒は、液主管４０２Ａを通って熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、熱源側熱交換器１０３に流入する。熱源側熱交換器１０３は蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して冷媒は蒸発、ガス化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した冷媒は、四方切替え弁１０２を経由してアキュムレータ１０４へ流入される。そして、アキュムレータ１０４内の冷媒を圧縮機１０１が吸入し、冷媒回路内を循環させることで冷凍サイクルが成り立っている。以上の流れで、空気調和装置５００は暖房運転モードを実行する。
【００４２】
[冷媒冷却制御]
次に、本実施の形態１の特徴部分である冷媒冷却制御について説明する。
【００４３】
制御装置１１８を冷媒で冷却する制御である冷媒冷却制御は、冷房運転モード及び暖房運転モードのどちらの運転モードにおいても同様の制御となる。このため、以下では、冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図を用いて、冷媒冷却制御を説明する。
【００４４】
図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷房運転モード時の冷媒冷却制御における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
冷媒冷却制御では、高圧配管６１１を通る高圧ガス冷媒の一部がバイパス配管６０８へバイパスされ、予冷熱交換器６０１に流入する。予冷熱交換器６０１に流入した液冷媒は、熱源側ファン１０６からの空気と熱交換して冷却される。予冷熱交換器６０１で冷却されて低圧となった液冷媒は、絞り装置６０２で減圧されて更に低圧となった後、冷媒冷却器６０３に流入する。冷媒冷却器６０３において冷媒は制御装置１１８と熱交換して蒸発する。このとき、冷媒は制御装置１１８から吸熱することによって制御装置１１８を冷却する。制御装置１１８を冷却した冷媒はガス冷媒又は二相冷媒となり、低圧配管６１０を流れ、アキュムレータ１０４へ流入する。
【００４５】
冷媒冷却器６０３を流れる冷媒流量は、絞り装置６０２によって調整される。絞り装置６０２の制御は、低圧センサ１４２、制御装置温度センサ６０５、温度センサ６０６、外気温度センサ６０４から得られる情報を基に、制御装置１１８によって行われる。以下、絞り装置６０２の具体的な制御について説明する。
【００４６】
図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷媒冷却制御時の絞り装置６０２の制御を示すフローチャートである。図６は、図５のフローチャートに基づく絞り装置６０２の動作をまとめた図である。以下の説明において、温度を示す（Ａ）〜（Ｅ）は、（Ｂ）＜（Ｄ）＜（Ｃ）＜（Ｅ）＜（Ａ）の関係にあるものとする。
【００４７】
初期状態では、絞り装置６０２は閉じた状態にある。そして、制御装置１１８は、空気調和装置５００の運転開始後、制御装置温度センサ６０５の検知温度が予め設定した開始温度（Ａ）（例えば、７５℃）以上かを判断する（Ｓ１）。検知温度が開始温度（Ａ）未満の場合には、制御装置１１８を冷却する必要がないため、絞り装置６０２の開度を現状維持、つまり閉じた状態とし（Ｓ２）、冷媒冷却器６０３に冷媒を流さないようにする。一方、制御装置温度センサ６０５の検知温度が開始温度（Ａ）以上の場合、制御装置１１８は絞り装置６０２を予め設定した固定開度に開く（Ｓ３）。これにより、冷媒冷却器６０３に冷媒が流れて制御装置１１８の冷却が開始され、制御装置１１８の温度が下がっていくことになる。
【００４８】
そして、制御装置１１８は、制御装置温度センサ６０５の検知温度をチェックし、制御装置温度センサ６０５の検知温度が、予め設定された終了温度（Ｂ）（例えば、４５℃）以下かを判断する（Ｓ４）。制御装置温度センサ６０５の検知温度が終了温度（Ｂ）以下の場合、制御装置１１８は絞り装置６０２を閉じて制御装置１１８の冷却を終了し（Ｓ５）、ステップＳ１に戻る。一方、制御装置温度センサ６０５の検知温度が終了温度（Ｂ）よりも高い場合は、まだ冷却を続ける必要があるため、続いて、制御装置温度センサ６０５の検知温度が外気温度（Ｄ）以下かを判断する（Ｓ６）。この判断は、制御装置１１８の結露を防止するために行われる。
【００４９】
制御装置温度センサ６０５の検知温度が外気温度（Ｄ）以下に下がると、制御装置１１８に結露が生じるため、制御装置１１８は絞り装置６０２を閉じて制御装置１１８の冷却を終了し（Ｓ５）、ステップＳ１に戻る。一方、制御装置温度センサ６０５の検知温度が外気温度（Ｄ）よりも高い場合、続いて、制御装置温度センサ６０５の検知温度が、予め設定した目標温度（Ｃ）（例えば、６０℃）以下かを判断する（Ｓ７）。
【００５０】
制御装置温度センサ６０５の検知温度が目標温度（Ｃ）以下の場合、制御装置１１８は制御装置１１８の温度が目標温度（Ｃ）となるように絞り装置６０２の開度を絞って（Ｓ８）、ステップＳ４の判断に戻る。なお、制御装置温度センサ６０５の検知温度が目標温度（Ｃ）に一致するときは、現状の開度を維持するようにしてもよい。一方、制御装置温度センサ６０５の検知温度が目標温度（Ｃ）よりも高い場合、制御装置１１８は、以下の（１）と（２）の両方の条件を満たすかを判断する（Ｓ９）。
（１）温度センサ６０６と低圧センサ１４２とのそれぞれの検知値から算出される、冷媒冷却器６０３出口の過熱度が予め設定した設定値（例えば、２℃）以下
（２）制御装置温度センサ６０５の検知温度が一定値（Ｅ）（例えば、７０℃）以下
【００５１】
ステップＳ９の判断は、以下を目的としたものである。すなわち、制御装置温度センサ６０５の検知温度を目標温度（Ｃ）以下に下げることを目的として絞り装置６０２の開度制御を行っているなか、例えば、制御装置１１８の温度に対して、バイパス配管６０８の通過冷媒量が多い場合、冷媒冷却器６０３出口の過熱度が低下し、液バックに至る可能性がある。つまり制御装置１１８の温度がそれほど高くないなか、バイパス配管６０８を通過する冷媒量が多いと、冷却能力過多気味となり、液バックが生じる可能性がある。ステップＳ９の（１）の判断はこの液バックを防止することを目的としたものである。
【００５２】
このように基本的には、（１）の条件を満たし、液バックの可能性が高い場合、絞り装置６０２の開度を落とすように制御を行う。しかし、制御装置１１８の温度が高い場合には、開度を落とすと冷却不足で制御装置１１８の温度が過昇となる恐れがある。このため、（１）の条件に加えて更に（２）の条件を設け、制御装置温度センサ６０５の検知温度が高くない場合において、過熱度が目標となるように制御を行うようにしている。なお、（２）の条件は省略可能である。
【００５３】
つまり、（１）、（２）の両方の条件を満たす場合、このまま冷却を続けると液バックを生じる可能性がある。よって、制御装置１１８は、（１）、（２）の両方の条件を満たすと判断した場合、冷媒冷却器６０３出口の過熱度が目標過熱度となるように絞り装置６０２を絞る（Ｓ１０）。このように絞り装置６０２を絞ることでバイパス配管６０８の通過冷媒量が減少し、冷媒冷却器６０３出口の過熱度が上昇して液バックを防止することができる。一方、（１）、（２）の一方又は両方の条件を満たさない場合は、液バックが生じる冷却状態ではないため、引き続き冷却を続けるべく、制御装置１１８は、制御装置温度センサ６０５の検知温度が目標温度（Ｃ）となるように絞り装置６０２の開度を開く（Ｓ１１）。そして、ステップＳ４に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００５４】
なお、ここでは、制御装置温度センサ６０５の検知温度が目標温度（Ｃ）よりも高く、開始温度（Ａ）よりも低い場合にステップＳ９の液バック防止判断を行うフローとした。これは、これ以外の温度状態のときには過熱度が設定値以下となることは無いか、又は、図６より明らかなように絞り装置６０２が絞られる制御となるため、この温度状態のときに行えば十分であるためである。
【００５５】
以上の冷媒冷却制御により制御装置１１８の冷却を行う。なお、上記の説明における各温度の具体的数値は一例を示したに過ぎず、それらは実使用条件等に応じて適宜設定すれば良い。
【００５６】
以上説明したように本実施の形態１によれば、冷媒冷却器６０３の上流に絞り装置６０２を設けており、絞り装置６０２で冷媒を減圧して温度を下げた上で、冷媒冷却器６０３に流すようにしている。このため、冷媒冷却器６０３を通過する冷媒は、絞り装置６０２で減圧された分、低圧となり、蒸発温度が低くなる。よって、冷媒冷却器の下流に絞り装置を設けた従来構成に比べて、冷媒冷却器における蒸発温度を低くできる。従って、本実施の形態１では、従来構成に比べて制御装置１１８の温度と冷媒冷却器６０３を通過する冷媒の温度との温度差を大きくすることができ、熱交換効率が上昇する。その結果、少量の冷媒で必要冷却能力を達成することを可能となる。
【００５７】
また、従来構成では、必要冷却能力を達成するには多量の冷媒をパイパスする必要があったが、本実施の形態１では冷媒冷却器６０３の熱交換効率が上昇する分、バイパス流量を少なくすることができる。よって、冷媒回路に流す冷媒流量を確保できるため、空気調和装置自体の冷房、暖房性能を維持することができる。
【００５８】
また、絞り装置６０２を冷媒冷却器６０３の上流に設け、下流には絞り装置６０２を設けないため、冷媒回路構成を簡素なものとすることができる。
【００５９】
なお、本実施の形態１では、熱源側ユニット１００Ａを１台、負荷側ユニット３００を２台とした空気調和装置５００の例を示したが、各ユニットの台数を特に限定するものではない。また、本実施の形態１では、負荷側ユニット３００が冷房又は暖房のどちらか一方に切替えて運転可能な空気調和装置５００Ａに本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明が適用される装置は、この装置に限定するものではない。本発明を適用可能な他の装置としては例えば、能力供給により負荷を加熱する冷凍サイクル装置、冷凍システム等、冷凍サイクルを利用して冷媒回路を構成する他の装置等にも本発明を適用することができる。
【００６０】
次の実施の形態２では、本発明を適用できる他の装置の一例として、冷暖房混在運転可能な空気調和装置について説明する。
【００６１】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。以下、本実施の形態２の空気調和装置５００Ａが、図１に示した実施の形態１の空気調和装置５００と相違する部分を中心に説明する。
本実施の形態２の空気調和装置５００Ａは、図１に示した実施の形態１の空気調和装置５００の熱源側ユニット１００と複数の負荷側ユニット３００との間に、中継ユニット２００が更に接続された構成を有する。負荷側ユニット３００の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６２】
本実施の形態２の熱源側ユニット１００Ａと中継ユニット２００とは、２本の配管（低圧配管４０３、高圧配管４０４）で接続され、中継ユニット２００と負荷側ユニット３００ａ及び３００ｂとは、ガス枝管４０１ａ、液枝管４０２ａ、ガス枝管４０１ｂ、液枝管４０２ｂで接続されている。
【００６３】
本実施の形態２の熱源側ユニット１００Ａは、実施の形態１の熱源側ユニット１００に加えて更に、逆止弁１１２、逆止弁１１３、逆止弁１１４、逆止弁１１５、第１接続配管１２０、第２接続配管１２１が搭載されている。これら逆止弁１１２、逆止弁１１３、逆止弁１１４、逆止弁１１５、第１接続配管１２０、第２接続配管１２１により、本発明の整流装置が構成されている。
【００６４】
第１接続配管１２０は、逆止弁１１３の下流側における高圧配管４０４と逆止弁１１２の下流側における低圧配管４０３とを接続する配管である。第２接続配管１２１は逆止弁１１３の上流側における高圧配管４０４と逆止弁１１２の上流側における低圧配管４０３とを接続する配管である。
【００６５】
ここで、図７に示すように、第２接続配管１２１と高圧配管４０４との合流部を合流部ａとする。また、第１接続配管１２０と高圧配管４０４との合流部を合流部ｂ（合流部ａより下流側）とする。第２接続配管１２１と低圧配管４０３との合流部を合流部ｃとする。そして、第１接続配管１２０と低圧配管４０３との合流部を合流部ｄ（合流部ｃより下流側）とする。
【００６６】
逆止弁１１２は、合流部ｃと合流部ｄとの間に設けられており、中継ユニット２００から熱源側ユニット１００Ａへの方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１３は、合流部ａと合流部ｂとの間に設けられており、熱源側ユニット１００Ａから中継ユニット２００への方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１５は、第１接続配管１２０に設けられており、合流部ｄから合流部ｂの方向へのみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１４は、第２接続配管１２１に設けられており、合流部ｃから合流部ａの方向へのみに冷媒の流れを許容する。
【００６７】
この構成により、負荷側ユニット３００の要求が暖房又は冷房のどちらであっても、熱源側ユニット１００Ａと中継ユニット２００との間の冷媒の流れを一方向にすることができる。つまり、高圧配管４０４では熱源側ユニット１００Ａから中継ユニット２００に向かう流れとなり、低圧配管４０３では中継ユニット２００から熱源側ユニット１００Ａに向かう流れとなる。
【００６８】
また、熱源側ユニット１００Ａは、実施の形態１のバイパス配管６０８に代えてバイパス配管６０８Ａを備えている。バイパス配管６０８Ａは、高圧側の一端の接続位置が実施の形態１のバイパス配管６０８と異なり、実施の形態１のバイパス配管６０８では圧縮機１０１から吐出された高圧冷媒が通過する高圧配管６１１に接続されていたのに対し、本実施の形態２のバイパス配管６０８Ａでは、熱源側熱交換器１０３から絞り装置３１１に至る高圧配管４０４において合流部ｂの下流に接続されている。それ以外のバイパス配管６０８Ａの通過経路及びバイパス配管６０８Ａに設けられる各機器等については実施の形態１のバイパス配管６０８と同様である。
【００６９】
次に、中継ユニット２００について説明する。
【００７０】
［中継ユニット２００］
中継ユニット２００は、冷房運転を実施する負荷側ユニット３００には低温冷媒を分配し、暖房運転を実施する負荷側ユニット３００には高温冷媒を分配するように、負荷側ユニット３００の運転状況に応じて冷媒の流れを切替えるものである。ここで、図７では、中継ユニット２００が有するいくつかの機器の符号の後に「ａ」又は「ｂ」を付加している。これは、「負荷側ユニット３００ａ」に接続しているか、「負荷側ユニット３００ｂ」に接続しているかを表している。そして、以下の説明においては、符号の後に付加した添字「ａ」又は「ｂ」を省略する場合がある。省略した場合は「負荷側ユニット３００ａ」又は「負荷側ユニット３００ｂ」に接続されている何れの機器の場合も含んで説明している。
【００７１】
中継ユニット２００には、気液分離器２１１と、第１開閉弁２１２（第１開閉弁２１２ａ、２１２ｂ）と、第２開閉弁２１３（第２開閉弁２１３ａ、２１３ｂ）と、第１絞り装置２１４と、第２絞り装置２１５と、第１冷媒熱交換器２１６と、第２冷媒熱交換器２１７と、が搭載されている。また、中継ユニット２００には、第２冷媒熱交換器２１７の一次側（第１絞り装置２１４を経由した冷媒が流れる側）の下流側における配管を分岐し、低圧配管４０３に接続させた接続配管２２０が設けられている。
【００７２】
気液分離器２１１は、高圧配管４０４に設けられ、高圧配管４０４を流れてくる二相冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する機能を有している。気液分離器２１１で分離されたガス冷媒は接続配管２２１を介して第１開閉弁２１２に、液冷媒は第１冷媒熱交換器２１６に、それぞれ供給される。
【００７３】
第１開閉弁２１２は、運転モードごとに負荷側ユニット３００への冷媒の供給を制御するためのものであり、接続配管２２１とガス枝管４０１ａ、４０１ｂとの間に設けられている。つまり、第１開閉弁２１２は、一方が気液分離器２１１に、他方が負荷側ユニット３００の負荷側熱交換器３１２にそれぞれ接続されており、開閉により、冷媒を通過させるか否かを制御する。
【００７４】
第２開閉弁２１３も、運転モードごとに負荷側ユニット３００への冷媒の供給を制御するためのものであり、ガス枝管４０１ａ、４０１ｂと低圧配管４０３との間に設けられている。つまり、第２開閉弁２１３は、一方が低圧配管４０３に、他方が負荷側ユニット３００の負荷側熱交換器３１２に、それぞれ接続されており、開閉が制御されることで、冷媒を導通したりしなかったりするものである。
【００７５】
第１絞り装置２１４は、気液分離器２１１と液枝管４０２ａ、４０２ｂとを接続する配管、つまり第１冷媒熱交換器２１６と第２冷媒熱交換器２１７との間に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１絞り装置２１４は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による緻密な流量制御装置や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。
【００７６】
第２絞り装置２１５は、接続配管２２０において第２冷媒熱交換器２１７と第２開閉弁２１３との間に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２絞り装置２１５は、第１絞り装置２１４と同様に、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による緻密な流量制御装置や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。
【００７７】
第１冷媒熱交換器２１６は、一次側（気液分離器２１１で分離された液冷媒が流れる側）を流れる冷媒と、二次側（接続配管２２０において第２絞り装置２１５を経由した後に第２冷媒熱交換器２１７から流出した冷媒が流れる側）を流れる冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。
【００７８】
第２冷媒熱交換器２１７は、一次側（第１絞り装置２１４の下流側）を流れる冷媒と、二次側（第２絞り装置２１５の下流側）を流れる冷媒の間で熱交換を実行するものである。
【００７９】
第１絞り装置２１４、第２絞り装置２１５、第１冷媒熱交換器２１６及び第２冷媒熱交換器２１７を中継ユニット２００に搭載することによって、第１冷媒熱交換器２１６及び第２冷媒熱交換器２１７によってメイン回路（一次側）を流れる冷媒と接続配管２２０（二次側）を流れる冷媒との間で熱交換を行い、メイン回路を流れる冷媒の過冷却をとれるようになっている。第２絞り装置２１５の開度によって、第２冷媒熱交換器２１７の一次側出口において適正な過冷却がとれるようバイパス量を制御するようになっている。
【００８０】
図７では、空気調和装置５００Ａの動作を制御する制御装置１１８を熱源側ユニット１００Ａに搭載した場合を例に示しているが、中継ユニット２００、又は、負荷側ユニット３００の何れかに設けるようにしてもよい。また、制御装置１１８を、熱源側ユニット１００Ａ、中継ユニット２００、及び、負荷側ユニット３００の外部に設けるようにしてもよい。また、制御装置１１８を機能に応じて複数に分けて、熱源側ユニット１００Ａ、中継ユニット２００、負荷側ユニット３００のそれぞれに設けるようにしてもよい。この場合、各制御装置を無線又は有線で接続し、通信可能にしておくとよい。
【００８１】
次に空気調和装置５００Ａが実行する運転動作について説明する。
空気調和装置５００Ａにおいては、例えば室内等に設置されたリモートコントローラ等からの冷房要求、暖房要求を受信する。空気調和装置５００Ａは、要求に応じて４つの運転モードのうち、何れかの空気調和動作を行う。４つの運転モードは以下の通りである。
（１）負荷側ユニット３００が全て冷房運転要求である全冷房運転モード
（２）冷房運転要求と暖房運転要求とが混在しており、かつ冷房運転により処理すべき負荷が多いと判断される冷房主体運転モード
（３）冷房運転要求と暖房運転要求とが混在しており、かつ暖房負荷が多いと判断される暖房主体運転モード
（４）全ての負荷側ユニット３００が全て暖房運転要求である全暖房運転モード
【００８２】
以下、各運転モードについて説明する。
【００８３】
［全冷房運転モード］
図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの全冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。図８に基づいて、全冷房運転モード時における空気調和装置５００Ａの運転動作について説明する。図８の第１開閉弁２１２及び第２開閉弁２１３において黒塗りは閉、白塗りは開を示している。この点は、後述の各図においても同様である。
【００８４】
圧縮機１０１は低温低圧の冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を通り、熱源側熱交換器１０３へ流れる。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。熱源側熱交換器１０３から流出した液冷媒は、高圧配管４０４を通って、逆止弁１１３を経て、熱源側ユニット１００Ａから流出する。
【００８５】
熱源側ユニット１００Ａから流出した高圧液冷媒は、中継ユニット２００の気液分離器２１１を経由し、第１冷媒熱交換器２１６の一次側（冷媒流入側）に流入する。第１冷媒熱交換器２１６の一次側に流入した液冷媒は、第１冷媒熱交換器２１６の二次側（冷媒流出側）を冷媒によって過冷却をつけられる。この過冷却度が大きくなった液冷媒は、第１絞り装置２１４にて中間圧まで絞られる。その後、この液冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７に流れ、更に過冷却度を大きくする。それからこの液冷媒は分流して、一部が逆止弁２１８ａ、２１８ｂを通過して中継ユニット２００から流出し、残りが第２絞り装置２１５に向かう。
【００８６】
中継ユニット２００から流出した液冷媒は、負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入する。負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入した液冷媒は、絞り装置３１１ａ、３１１ｂにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂに流入する。負荷側熱交換器３１２ａ及び３１２ｂは蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発、ガス化する。このとき冷媒が周囲から吸熱することによって室内は冷房される。その後、負荷側熱交換器３１２ａ、３１２ｂから流出した冷媒は、ガス枝管４０１ａ、４０１ｂを流れて負荷側ユニット３００ａから流出した後、中継ユニット２００に流入する。
【００８７】
中継ユニット２００に流入した冷媒は、第２開閉弁２１３ａ、２１３ｂを介し、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０３に至る。
【００８８】
低圧配管４０３を流れる冷媒は、中継ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００Ａに戻る。熱源側ユニット１００Ａに戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置５００Ａは全冷房運転モードを実行する。
【００８９】
［冷房主体運転モード］
図９は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの冷房主体運転モード時の冷媒の流れを示す図である。冷房を行う負荷側ユニット３００と暖房を行う負荷側ユニット３００とが混在しており、かつ冷房に係る負荷の方が暖房に係る負荷よりも大きい場合、冷房主体運転モードによる運転を行う。図９に基づいて、冷房主体運転モード時における空気調和装置５００Ａの運転動作について説明する。ここでは、負荷側ユニット３００ａが冷房を行い、負荷側ユニット３００ｂが暖房を行う場合の冷房主体運転モードの運転について説明する。
【００９０】
圧縮機１０１は低温低圧の冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を介して熱源側熱交換器１０３に流入する。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、二相化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した気液二相冷媒は、高圧配管４０４を通って、逆止弁１１３を経て、熱源側ユニット１００Ａから流出する。
【００９１】
熱源側ユニット１００Ａから流出した気液二相冷媒は、中継ユニット２００の気液分離器２１１に流入する。気液分離器２１１に流入した気液二相冷媒は、気液分離器２１１でガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は、気液分離器２１１から流出した後、接続配管２２１に流入する。接続配管２２１に流入したガス冷媒は、第１開閉弁２１２ｂを介して、ガス枝管４０１ｂを流れ、負荷側ユニット３００ｂに流入する。負荷側ユニット３００ｂに流入したガス冷媒は、負荷側熱交換器３１２ｂで周囲に放熱することで空調空間を暖房すると共に、自身は凝縮して液化し、負荷側熱交換器３１２ｂから流出する。負荷側熱交換器３１２ｂから流出した液冷媒は、絞り装置３１１ｂで中間圧力まで絞られる。
【００９２】
絞り装置３１１ｂで絞られた中間圧力の液冷媒は、液枝管４０２ｂを流れ、逆止弁２１９ｂを通過する。逆止弁２１９ｂを通過した液冷媒は、気液分離器２１１で分離されて第１冷媒熱交換器２１６、第１絞り装置２１４を経由してきた液冷媒と合流してから、第２冷媒熱交換器２１７に流入する。第２冷媒熱交換器２１７に流入した液冷媒は更に過冷却度を大きくして第２冷媒熱交換器２１７から流出する。第２冷媒熱交換器２１７から流出した冷媒は、２つに分流し、一方は、逆止弁２１８ａを通過し、液枝管４０２ａを流れ、中継ユニット２００から流出し、他方は第２絞り装置２１５に向かう。中継ユニット２００から流出した液冷媒は、負荷側ユニット３００ａに流入する。負荷側ユニット３００ａに流入した液冷媒は、絞り装置３１１ａにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、負荷側熱交換器３１２ａに流入し、周囲から熱を奪うことで空調空間を冷房すると共に、自身は蒸発して気化し、負荷側熱交換器３１２ａから流出する。
【００９３】
負荷側熱交換器３１２ａから流出したガス冷媒は、ガス枝管４０１ａを流れて負荷側ユニット３００ａから流出した後、中継ユニット２００に流入する。中継ユニット２００に流入した冷媒は、第２開閉弁２１３ａを通過する。第２開閉弁２１３ａを通過した冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０３に至る。
【００９４】
低圧配管４０３を流れる冷媒は、中継ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００Ａに戻る。熱源側ユニット１００Ａに戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置５００Ａは冷房主体運転モードを実行する。
【００９５】
［全暖房運転モード］
図１０は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの全暖房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図１０に基づいて、空気調和装置５００Ａの全暖房運転モード時の運転動作について説明する。
【００９６】
低温低圧の冷媒が圧縮機１０１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を通り、逆止弁１１５を介して高圧配管４０４へ流れる。この冷媒は、その後、熱源側ユニット１００Ａから流出する。熱源側ユニット１００Ａから流出した高温高圧のガス冷媒は、中継ユニット２００の気液分離器２１１を経由し、接続配管２２１を通って第１開閉弁２１２ａ、２１２ｂを通過する。第１開閉弁２１２ａ、２１２ｂを通過した高温高圧のガス冷媒はガス枝管４０１ａ、４０１ｂを通って負荷側ユニット３００ａ、３００ｂへ至る。
【００９７】
負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入したガス冷媒は、負荷側熱交換器３１２、３１２ｂに流入する。負荷側熱交換器３１２及び３１２ｂは凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。このとき冷媒が周囲に放熱することによって室内等の空調対象空間は暖房される。その後、負荷側熱交換器３１２、３１２ｂから流出した液冷媒は、絞り装置３１１ａ、３１１ｂで減圧される。
【００９８】
絞り装置３１１ａ、３１１ｂで減圧された液冷媒は、液枝管４０２ａ、４０２ｂを流れて負荷側ユニット３００ａ、３００ｂから流出した後、中継ユニット２００に流入する。中継ユニット２００に流入した液冷媒は、逆止弁２１９ａ、２１９ｂを通過して第１絞り装置２１４と第２冷媒熱交換器２１７との間の配管に流入し、第２冷媒熱交換器２１７を通過後、第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を経由して低圧配管４０３に至る。
【００９９】
低圧配管４０３を流れる冷媒は、中継ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００Ａに戻る。熱源側ユニット１００Ａに戻った冷媒は、第２接続配管１２１を通り、逆止弁１１４を介して熱源側熱交換器１０３に至る。熱源側熱交換器１０３は蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して冷媒は蒸発、ガス化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した冷媒は、四方切替え弁１０２を経由してアキュムレータ１０４へ流入する。そして、アキュムレータ１０４内の冷媒を圧縮機１０１が吸入し、冷媒回路内を循環させることで冷凍サイクルが成り立っている。以上の流れで、空気調和装置５００Ａは全暖房運転モードを実行する。
【０１００】
［暖房主体運転モード］
図１１は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの暖房主体運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図１１に基づいて、空気調和装置５００Ａの暖房主体運転モード時の運転動作について説明する。ここでは、負荷側ユニット３００ａから暖房要求、負荷側ユニット３００ｂから冷房要求があったときの暖房主体運転モードを説明する。なお、熱源側ユニット１００Ａの圧縮機１０１から暖房要求のある負荷側ユニット３００ａまでの冷媒の流れは全暖房運転モード時と同じであるため説明を省略する。
【０１０１】
暖房要求のある負荷側ユニット３００ａを通過して液枝管４０２ａを経由した液冷媒は、逆止弁２１９ａを通過後、第２冷媒熱交換器２１７によって過冷却をつけられて、第２冷媒熱交換器２１７から流出する。第２冷媒熱交換器２１７から流出した液冷媒は２つに分流し、一方は、逆止弁２１８ｂを通過し、液枝管４０２ｂを経由して冷房要求のある負荷側ユニット３００ｂに至り、他方は第２絞り装置２１５に向かう。負荷側ユニット３００ｂに流入した冷媒は、絞り装置３１１ｂで減圧される。絞り装置３１１ｂで減圧された冷媒は、負荷側熱交換器３１２ｂに流入する。
【０１０２】
負荷側熱交換器３１２ｂは蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発、ガス化する。このとき冷媒が周囲から吸熱することによって室内は冷房される。その後、負荷側熱交換器３１２ｂから流出したガス冷媒は、ガス枝管４０１ｂを流れて負荷側ユニット３００ｂから流出した後、中継ユニット２００に流入する。中継ユニット２００に流入した冷媒は、第２開閉弁２１３ｂを通過する。第２開閉弁２１３ｂを通過した冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０３に至る。
【０１０３】
低圧配管４０３を流れる冷媒は、中継ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００Ａに戻る。熱源側ユニット１００Ａに戻った冷媒は、逆止弁１１４を介して熱源側熱交換器１０３に至る。熱源側熱交換器１０３は蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して冷媒は蒸発、ガス化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した冷媒は、四方切替え弁１０２を経由してアキュムレータ１０４へ流入する。そして、アキュムレータ１０４内の冷媒を圧縮機１０１が吸入し、系内を循環させることで冷凍サイクルが成り立っている。以上の流れで、空気調和装置５００Ａは暖房主体運転モードを実行する。
【０１０４】
以上に説明した運転モードが行われる空気調和装置５００Ａにおいても、本発明を適用できる。つまり、空気調和装置５００Ａにおいても、上記図５のフローチャートに示した冷媒冷却制御を適用することができる。これにより、本実施の形態２の空気調和装置５００Ａにおいても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、上述したように、実施の形態１ではバイパス配管６０８の両端のうち、高圧側の一端の接続位置が高圧配管６１１であったのに対し、実施の形態２のバイパス配管６０８Ａでは、高圧配管４０４において合流部ｂの下流である。よって、冷媒冷却制御における冷媒の流れが多少異なる。以下、冷媒冷却制御における冷媒の流れについて説明する。なお、冷媒冷却制御における冷媒の流れは、何れの運転モードでも同様となるため、ここでは、冷房主体運転モード時の冷媒の流れを示す図を用いて説明する。
【０１０６】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置５００Ａの全冷房運転モード時の冷媒冷却制御における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
本実施の形態２では、絞り装置６０２が開かれた場合、高圧配管４０４において合流部ｂから中継ユニット２００に向かう冷媒の一部が、バイパス配管６０８Ａへバイパスされる。バイパス配管６０８Ａへバイパスされた後の冷媒の流れは実施の形態１のバイパス配管６０８と同様である。すなわち、バイパス配管６０８Ａへバイパスされた冷媒は、予冷熱交換器６０１に流入する。予冷熱交換器６０１に流入した液冷媒は、熱源側ファン１０６からの空気と熱交換して冷却される。予冷熱交換器６０１で冷却されて低圧となった液冷媒は、絞り装置６０２で減圧されて更に低圧となった後、冷媒冷却器６０３に流入する。冷媒冷却器６０３において冷媒は制御装置１１８と熱交換して蒸発する。このとき、冷媒は制御装置１１８から吸熱することによって制御装置１１８を冷却する。制御装置１１８を冷却した冷媒はガス冷媒又は二相冷媒となり、低圧配管６１０を流れ、アキュムレータ１０４へ流入する。
【０１０７】
なお、本実施の形態２では、熱源側ユニット１００Ａを１台、中継ユニット２００を１台及び負荷側ユニット３００を２台とした空気調和装置５００Ａの例を示したが、各ユニットの台数を特に限定するものではない。
【０１０８】
また、上記実施の形態１、２では、冷凍サイクル装置が空気調和装置であるものとして説明したが、冷蔵冷凍倉庫等を冷却する冷却装置としてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１００  熱源側ユニット、１００Ａ  熱源側ユニット、１０１  圧縮機、１０２  四方切替え弁、１０３  熱源側熱交換器、１０４  アキュムレータ、１０６  熱源側ファン、１１２  逆止弁、１１３  逆止弁、１１４  逆止弁、１１５  逆止弁、１１８  制御装置、１２０  第１接続配管、１２１  第２接続配管、１４１  高圧センサ、１４２  低圧センサ、２００  中継ユニット、２１１  気液分離器、２１２（２１２ａ、２１２ｂ）  第１開閉弁、２１３（２１３ａ、２１３ｂ）  第２開閉弁、２１４  第１絞り装置、２１５  第２絞り装置、２１６  第１冷媒熱交換器、２１７  第２冷媒熱交換器、２１８ａ  逆止弁、２１８ｂ  逆止弁、２１９ａ  逆止弁、２１９ｂ  逆止弁、２２０  接続配管、２２１  接続配管、３００（３００ａ、３００ｂ）  負荷側ユニット、３１１（３１１ａ、３１１ｂ）  絞り装置（第１絞り装置）、３１２（３１２ａ、３１２ｂ）  負荷側熱交換器、３１３（３１３ａ、３１３ｂ）  温度センサ、３１４（３１４ａ、３１４ｂ）  温度センサ、４０１  ガス延長配管、４０１Ａ  ガス主管、４０１ａ  ガス枝管、４０１ｂ  ガス枝管、４０２  液延長配管、４０２Ａ  液主管、４０２ａ  液枝管、４０２ｂ  液枝管、４０３  低圧配管、４０４  高圧配管、５００  空気調和装置、５００Ａ  空気調和装置、６０１  予冷熱交換器、６０２  絞り装置（第２絞り装置）、６０３  冷媒冷却器、６０４  外気温度センサ、６０５  制御装置温度センサ、６０６  温度センサ、６０８  バイパス配管、６０８Ａ  バイパス配管、６０９  冷媒冷却器下流配管、６１０  低圧配管、６１１  高圧配管、ａ  合流部、ｂ  合流部、ｃ  合流部、ｄ  合流部。
【図１】
2017130319.tif 000003
【図２】
2017130319.tif 000004
【図３】
2017130319.tif 000005
【図４】
2017130319.tif 000006
【図５】
2017130319.tif 000007
【図６】
2017130319.tif 000008
【図７】
2017130319.tif 000009
【図８】
2017130319.tif 000010
【図９】
2017130319.tif 000011
【図１０】
2017130319.tif 000012
【図１１】
2017130319.tif 000013
【図１２】
2017130319.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月2日(2018.5.2)
【手続補正１】
【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】
圧縮機と熱源側熱交換器と第１絞り装置と負荷側熱交換器とを備え、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路を制御する制御装置と、
前記圧縮機から前記第１絞り装置に至る高圧配管から分岐して前記圧縮機の吸入側の低圧配管に接続されたバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管にバイパスされた冷媒を冷却する予冷熱交換器と、
前記バイパス配管に設けられ、前記予冷熱交換器で冷却された冷媒を減圧する第２絞り装置と、
前記バイパス配管に設けられ、前記第２絞り装置で減圧された冷媒を用いて前記制御装置を冷却する冷媒冷却器と
を備えた冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御装置の温度を検知する制御装置温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記制御装置温度センサの検知温度が予め設定した開始温度以上になると、前記第２絞り装置の開度を開く
請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が前記開始温度よりも低い温度に設定された終了温度以下になると、前記第２絞り装置の開度を閉じる
請求項２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
外気温度を検知する外気温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が前記外気温度センサの検知温度以下になると、前記第２絞り装置の開度を閉じる
請求項２又は請求項３記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が前記外気温度センサの検知温度よりも高く、且つ、予め設定した目標温度以下の場合、前記第２絞り装置の開度を絞る
請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒冷却器の出口の過熱度を検知する過熱度検知装置を備え、
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記過熱度検知装置で検知された過熱度に応じて前記第２絞り装置の開度を制御する
請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記制御装置温度センサの検知温度が予め設定した目標温度よりも高く、且つ、前記過熱度検知装置で検知された過熱度が予め設定した設定値より高い場合、前記第２絞り装置の開度を開く
請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記過熱度検知装置で検知された過熱度が予め設定した設定値以下となると、前記第２絞り装置の開度を絞る
請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第２絞り装置が開いている状態で、前記過熱度検知装置で検知された過熱度が予め設定した設定値以下、且つ前記制御装置温度センサの検知温度が一定値以下となると、前記第２絞り装置の開度を絞る
請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記圧縮機から吐出された冷媒の流れ方向を前記熱源側熱交換器又は前記負荷側熱交換器に切替える流路切替え装置を更に備え、
前記バイパス配管の両端のうちの高圧側の一端が、前記圧縮機と前記流路切替え装置との間の配管に接続されている
請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記圧縮機と前記熱源側熱交換器とを有する熱源側ユニットと、
前記第１絞り装置と前記負荷側熱交換器とを有する複数の負荷側ユニットと、
前記熱源側ユニットと複数の前記負荷側ユニットとの間に接続され、冷房運転を実施する前記負荷側ユニットには低温冷媒を分配し、暖房運転を実施する前記負荷側ユニットには高温冷媒を分配する中継ユニットとを備えた
請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記圧縮機から吐出された冷媒の流れ方向を前記熱源側熱交換器又は前記負荷側熱交換器に切替える流路切替え装置と、
前記熱源側ユニットと前記中継ユニットとを接続する２本の配管のそれぞれにおける冷媒の流れ方向を、冷房運転及び暖房運転にかかわらず一方向にする整流装置とを備え、
前記バイパス配管の両端のうちの高圧側の一端が、前記２本の配管のうち高圧側の配管において前記整流装置の下流側に接続されている
請求項１１記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
2017130319.tif 000015
2017130319.tif 000016
2017130319.tif 000017
2017130319.tif 000018