(57)【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、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、及び前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、を含んだ室外機と、
暖房運転時に前記圧縮機から吐出された前記冷媒を凝縮する凝縮器として作用する室内熱交換器、及び暖房運転時に前記室内熱交換器から出る前記冷媒の流量を調整する室内機膨張弁を含んだ室内機と、
前記室外機の前記第１流路切換器と前記室内機の前記室内熱交換器とを連絡する流路を構成するガス延長配管と、
前記室内機の前記室内機膨張弁と前記室外機の前記室外熱交換器とを連絡する流路を構成する液延長配管と、を備え
前記室外機と前記室内機とが、前記ガス延長配管及び前記液延長配管を介して冷凍サイクルの冷媒回路を形成しており、
前記第１流路切換器と前記圧縮機の吸入側との間の流路に設けられた逆止弁と、
前記液延長配管の途中に設けられ前記冷媒の通過量を調整可能な液管膨張弁と、
前記室内機と前記液管膨張弁との間の流路から分岐し、前記逆止弁と前記圧縮機の吸入側との間の流路に連絡する第１バイパス及び第２バイパスとを有した付加ユニットと、
を備え、
前記第１バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第１バイパス膨張弁と、前記冷媒とは別の暖房熱源を持つ補助熱交換器とを有し、前記補助熱交換器は前記第１バイパスを流れる前記冷媒を加熱する蒸発器として作用するものであり、
前記第２バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第２バイパス膨張弁を有するものであり、
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合であって、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度より高い場合、
前記液管膨張弁の開度を前記室外熱交換器から出た前記冷媒の過熱度を基に制御して、前記室内機からの前記冷媒を、前記室外熱交換器、前記第１バイパス及び前記第２バイパスへ流す、
空気調和装置。
【請求項２】
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合であって、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度以下の場合、
前記液管膨張弁を閉じて、前記室内機からの前記冷媒を、前記第１バイパス及び前記第２バイパスへ流す、
請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記第１バイパス膨張弁と前記第２バイパス膨張弁は、前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度が所定の範囲となるように制御される、
請求項２記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記冷媒がＲ３２冷媒である、
請求項１記載の空気調和装置。
【請求項５】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を外部へ吐出する吐出ポート、前記圧縮機と前記吐出ポートの間の流路から分岐した流路に接続され前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、及び前記圧縮機と前記第１流路切換器との間の流路を開閉する開閉器、を含んだ室外機と、
暖房運転時に前記圧縮機から吐出された前記冷媒を凝縮する凝縮器として作用する室内熱交換器、及び暖房運転時に前記室内熱交換器から出る前記冷媒の流量を調整する室内機膨張弁を含んだ室内機と、
前記室外機の前記吐出ポートと前記室内機の前記室内熱交換器とを連絡する流路を構成するガス延長配管と、
前記室内機の前記室内機膨張弁と前記室外機の前記室外熱交換器とを連絡する流路を構成する液延長配管と、
前記室外機と前記室内機とが、前記ガス延長配管及び前記液延長配管を介して冷凍サイクルの冷媒回路を形成しており、
前記ガス延長配管の途中に設けられ、前記室内熱交換器を、暖房運転時には前記圧縮機の吐出側に連絡させ、冷房運転時には前記圧縮機の吸入側に連絡させる第２流路切換器と、
前記液延長配管の途中に設けられ前記冷媒の通過量を調整可能な液管膨張弁と、
前記室内機と前記液管膨張弁との間の流路から分岐し、前記第１流路切換器と前記圧縮機の吸入側との間の流路に連絡する第１バイパス及び第２バイパスとを有した付加ユニットと、
を備え、
前記第１バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第１バイパス膨張弁と、前記冷媒とは別の暖房熱源を持つ補助熱交換器とを有し、前記補助熱交換器は前記第１バイパスを流れる前記冷媒を加熱する蒸発器として作用するものであり、
前記第２バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第２バイパス膨張弁を有する、
空気調和装置。
【請求項６】
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合で、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度以下の場合、
前記液管膨張弁を閉じて、前記室内機からの前記冷媒を、前記第１バイパス及び前記第２バイパスへ流す、
請求項５記載の空気調和装置。
【請求項７】
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合で、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度より高い場合、
前記液管膨張弁の開度を前記室外熱交換器から出た前記冷媒の過熱度を基に制御して、前記室内機からの前記冷媒を、前記室外熱交換器、前記第１バイパス及び前記第２バイパスへ流す、
請求項５記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記第１バイパス膨張弁と前記第２バイパス膨張弁は、前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度が所定の範囲となるように制御される
請求項６記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記補助熱交換器は前記冷媒と水との間で熱交換を行うものであり、
前記ガス延長配管の途中に設けられて、前記第１バイパスを、冷房運転時には前記圧縮機の吐出側に連絡させ、暖房運転時には前記圧縮機の吸入側に連絡させる第３流路切換器と、
外部暖房熱源、給湯タンク又は暖房用ラジエター、及びポンプを含んだ前記補助熱交換器の水側循環路と、
を備えた
請求項５記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記冷媒がＲ３２冷媒である、
請求項５記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記室外熱交換器を利用した暖房運転時に前記室外熱交換器が着霜したと判断すると、
前記第１流路切換器を冷房運転側に切換え、
前記開閉器を開いてホットガス除霜を実施する
請求項５記載の空気調和装置。
【請求項１２】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を外部へ吐出する吐出ポート、前記圧縮機と前記吐出ポートの間の流路から分岐した流路に接続され前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、前記圧縮機と前記第１流路切換器との間の流路を開閉する開閉器、暖房運転時における前記室外熱交換器の上流側に設けられた室外膨張弁及び前記冷媒を蓄えるレシーバ、及び前記室外熱交換器と前記レシーバの間の流路から分岐した流路に設けられた中間圧ポート、を含んだ室外機と、
暖房運転時に前記圧縮機から吐出された前記冷媒を凝縮する凝縮器として作用する室内熱交換器、及び暖房運転時に前記室内熱交換器から出る前記冷媒の流量を調整する室内機膨張弁を含んだ室内機と、
前記室外機の前記吐出ポートと前記室内機の前記室内熱交換器とを連絡する流路を構成するガス延長配管と、
前記室内機の前記室内機膨張弁と前記室外機の前記レシーバとを連絡する流路を構成する液延長配管と、
前記室外機と前記室内機とが、前記ガス延長配管及び前記液延長配管を介して冷凍サイクルの冷媒回路を形成しており、
前記ガス延長配管の途中に設けられ、前記室内熱交換器を、暖房運転時には前記圧縮機の吐出側に連絡させ、冷房運転時には前記圧縮機の吸入側に連絡させる第２流路切換器と、
一端が前記室外機の前記中間圧ポートに連絡し、他端が室外機の前記第１流路切換器と前記圧縮機の吸入側との間の流路に連絡する第１バイパス及び第２バイパスとを有した付加ユニットと、
を備え、
前記第１バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第１バイパス膨張弁と、前記冷媒とは別の暖房熱源を持つ補助熱交換器とを有し、前記補助熱交換器は前記第１バイパスを流れる前記冷媒を加熱する蒸発器として作用するものであり、
前記第２バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第２バイパス膨張弁を有する、
空気調和装置。
【請求項１３】
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合で、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度以下の場合、
前記室外膨張弁を閉じて、前記室内機からの前記冷媒を、前記第１バイパス及び前記第２バイパスへ流す、
請求項１２記載の空気調和装置。
【請求項１４】
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合で、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度より高い場合、
前記室外膨張弁の開度を前記室外熱交換器から出た前記冷媒の過熱度を基に制御して、前記室内機からの前記冷媒を、前記室外熱交換器、前記第１バイパス及び前記第２バイパスへ流す、
請求項１２記載の空気調和装置。
【請求項１５】
前記第１バイパス膨張弁と前記第２バイパス膨張弁は、前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度が所定の範囲となるように制御される
請求項１３記載の空気調和装置。
【請求項１６】
前記補助熱交換器は前記冷媒と水との間で熱交換を行うものであり、
前記ガス延長配管の途中に設けられて、前記第１バイパスを、冷房運転時には前記圧縮機の吐出側に連絡させ、暖房運転時には前記圧縮機の吸入側に連絡させる第３流路切換器と、
外部暖房熱源、給湯タンク又は暖房用ラジエター、及びポンプを含んだ前記補助熱交換器の水側循環路と、
を備えた
請求項１２記載の空気調和装置。
【請求項１７】
前記冷媒がＲ３２冷媒である、
請求項１２記載の空気調和装置。
【請求項１８】
前記室外熱交換器を利用した暖房運転時に前記室外熱交換器が着霜したと判断すると、
前記第１流路切換器を冷房運転側に切換え、
前記開閉器を解放してホットガス除霜を実施する
請求項１２記載の空気調和装置。
【請求項１９】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、及び前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、を含んだ室外機と、
前記室外機に高圧側配管と低圧側配管とにより接続された分流コントローラと、前記分流コントローラは、前記室外機から送られてきた冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離する気液分離器と、前記気液分離器で分離されたガス冷媒を流すガス配管と、前記気液分離器で分離された液冷媒を流す液配管と、前記低圧側配管につながる戻り配管とを有し、前記液配管には前記液配管を流れる冷媒の流量を調整する分流コントローラ膨張弁が設けられ、前記液配管の前記分流コントローラ膨張弁より下流側と前記戻り配管とは戻りバイパスで連絡されており、前記戻りバイパスの途中に前記冷媒の通過量を調整可能な戻りバイパス膨張弁が設けられており、
室内熱交換器及び室内機膨張弁をそれぞれ含んだ複数の室内機と、各室内機は前記分流コントローラの前記ガス配管、前記液配管、及び前記戻り配管に連絡され、前記分流コントローラに対して並列に接続されており、
前記冷媒と該冷媒とは別の暖房熱源で加熱された熱媒体との間で熱交換する補助熱交換器と、前記冷媒の通過量が調整可能で前記補助熱交換器の熱交換量を制御する第１バイパス膨張弁とを有した付加ユニットと、前記付加ユニットは前記分流コントローラの前記ガス配管、前記液配管、及び前記戻り配管に連絡され、前記分流コントローラに対して前記複数の室内機と並列に接続されており、
前記室外機、前記分流コントローラ、前記複数の室内機、及び前記付加ユニットとの間で冷凍サイクルの冷媒回路が形成され、前記複数の室内機を利用して暖房運転と冷房運転とが同時に運転可能とされている、
空気調和装置。
【請求項２０】
前記液配管の前記分流コントローラ膨張弁の前後に、前記冷媒の圧力を検出する圧力センサをそれぞれ備え、
前記複数の室内熱交換器の少なくとも１台が暖房運転をする時、前記戻りバイパス膨張弁は、前記２つの圧力センサの圧力差が所定の範囲となるように制御される
請求項１９記載の空気調和装置。
【請求項２１】
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低いか、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合で、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度以下の場合、
前記分流コントローラから戻った前記冷媒を、前記室外熱交換器を経ないで前記圧縮機吸入側に流入させる、
請求項１９記載の空気調和装置。
【請求項２２】
暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合で、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度より高い場合、
前記分流コントローラから戻った前記冷媒を、前記室外熱交換器を経由して前記圧縮機の吸入側に流入させる、
請求項１９記載の空気調和装置。
【請求項２３】
前記第１バイパス膨張弁は、前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度が所定の範囲となるように制御される
請求項２１記載の空気調和装置。
【請求項２４】
前記冷媒はＲ３２冷媒である、
請求項１９記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気調和装置、特に寒冷地での利用に適した暖房能力増強用付加ユニット付きの空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
−１０℃程度の低外気温の環境で暖房を行うための空気調和装置として、圧縮機にガス冷媒や二相冷媒をインジェクションするタイプのものが知られている。しかしながら、外気温度がさらに低下すると、インジェクションタイプの空気調和装置でも、暖房能力比（実際の発揮能力／本来有する能力）が低下する。
また、低外気温がさらに低くなると、冷凍サイクルの蒸発温度が低くなり圧縮機の吐出温度が上昇するので、圧縮機保護のため通常の運転ができなくなる。
【０００３】
一方、冷凍サイクルの冷媒回路を流れる冷媒以外の熱源（外部熱源）を利用して暖房能力を高めた空気調和機も知られている。たとえば、ボイラーの温水を利用して、ヒートポンプ式空気調和機の暖房能力を確保し、連続して暖房運転が行えるようにしたものがある（特許文献１）。また、低外気温時に、空冷式熱交換器とボイラーの温水を利用した水冷式熱交換器とを同時に利用して、暖房を行うことも知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平７−２２３７５号公報（図１）
【特許文献２】特許第２９８９４９１号公報（図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１は、ボイラーの温水によって暖められた空気と、冷凍サイクルの冷媒回路を流れる冷媒とを空気熱交換器を介して熱交換させる構成のため、その熱交換効率が低い。
また、上記特許文献２は、圧縮機を２台用いる構成であり、外気温度が低い場合には、一方の圧縮機（特許文献２の図２の符号２２）が運転できない状態になる。加えて、上記特許文献２の場合、圧縮機吸入部に逆止弁が設けられているので、それが低圧の圧力損失要因となり性能が低下する。
【０００６】
この発明は、上記の課題に対応したもので、低外気環境、たとえば外気温度が−１５℃度を下回る寒冷地でも、所望の暖房能力を効率よく確保できる空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に対応するため、本願では以下の空気調和装置を提案する。
（１）冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、及び前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、を含んだ室外機と、暖房運転時に前記圧縮機から吐出された前記冷媒を凝縮する凝縮器として作用する室内熱交換器、及び暖房運転時に前記室内熱交換器から出る前記冷媒の流量を調整する室内機膨張弁を含んだ室内機と、前記室外機の前記第１流路切換器と前記室内機の前記室内熱交換器とを連絡する流路を構成するガス延長配管と、前記室内機の前記室内機膨張弁と前記室外機の前記室外熱交換器とを連絡する流路を構成する液延長配管と、を備え、前記室外機と前記室内機とが、前記ガス延長配管及び前記液延長配管を介して冷凍サイクルの冷媒回路を形成しており、前記第１流路切換器と前記圧縮機の吸入側との間の流路に設けられた逆止弁と、前記液延長配管の途中に設けられ前記冷媒の通過量を調整可能な液管膨張弁と、前記室内機と前記液管膨張弁との間の流路から分岐し、前記逆止弁と前記圧縮機の吸入側との間の流路に連絡する第１バイパス及び第２バイパスとを有した付加ユニットと、を備え、前記第１バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第１バイパス膨張弁と、前記冷媒とは別の暖房熱源を持つ補助熱交換器とを有し、前記補助熱交換器は前記第１バイパスを流れる前記冷媒を加熱する蒸発器として作用するものであり、前記第２バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第２バイパス膨張弁を有するものであり、暖房運転時、外気温度が予め定めた下限温度より低い、又は前記圧縮機の運転周波数が予め定めた値より高い場合であって、前記外気温度が前記圧縮機の吸入側の冷媒蒸発温度より高い場合、前記液管膨張弁の開度を前記室外熱交換器から出た前記冷媒の過熱度を基に制御して、前記室内機からの前記冷媒を、前記室外熱交換器、前記第１バイパス及び前記第２バイパスへ流す、空気調和装置。
（２）冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を外部へ吐出する吐出ポート、前記圧縮機と前記吐出ポートの間の流路から分岐した流路に接続され前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、及び前記圧縮機と前記第１流路切換器との間の流路を開閉する開閉器、を含んだ室外機と、暖房運転時に前記圧縮機から吐出された前記冷媒を凝縮する凝縮器として作用する室内熱交換器、及び暖房運転時に前記室内熱交換器から出る前記冷媒の流量を調整する室内機膨張弁を含んだ室内機と、前記室外機の前記吐出ポートと前記室内機の前記室内熱交換器とを連絡する流路を構成するガス延長配管と、前記室内機の前記室内機膨張弁と前記室外機の前記室外熱交換器とを連絡する流路を構成する液延長配管と、前記室外機と前記室内機とが、前記ガス延長配管及び前記液延長配管を介して冷凍サイクルの冷媒回路を形成しており、前記ガス延長配管の途中に設けられ、前記室内熱交換器を、暖房運転時には前記圧縮機の吐出側に連絡させ、冷房運転時には前記圧縮機の吸入側に連絡させる第２流路切換器と、前記液延長配管の途中に設けられ前記冷媒の通過量を調整可能な液管膨張弁と、前記室内機と前記液管膨張弁との間の流路から分岐し、前記第１流路切換器と前記圧縮機の吸入側との間の流路に連絡する第１バイパス及び第２バイパスとを有した付加ユニットと、を備え、前記第１バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第１バイパス膨張弁と、前記冷媒とは別の暖房熱源を持つ補助熱交換器とを有し、前記補助熱交換器は前記第１バイパスを流れる前記冷媒を加熱する蒸発器として作用するものであり、前記第２バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第２バイパス膨張弁を有する、空気調和装置。
（３）冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を外部へ吐出する吐出ポート、前記圧縮機と前記吐出ポートの間の流路から分岐した流路に接続され前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、前記圧縮機と前記第１流路切換器との間の流路を開閉する開閉器、暖房運転時における前記室外熱交換器の上流側に設けられた室外膨張弁及び前記冷媒を蓄えるレシーバ、及び前記室外熱交換器と前記
レシーバの間の流路から分岐した流路に設けられた中間圧ポート、を含んだ室外機と、暖房運転時に前記圧縮機から吐出された前記冷媒を凝縮する凝縮器として作用する室内熱交換器、及び暖房運転時に前記室内熱交換器から出る前記冷媒の流量を調整する室内機膨張弁を含んだ室内機と、前記室外機の前記吐出ポートと前記室内機の前記室内熱交換器とを連絡する流路を構成するガス延長配管と、前記室内機の前記室内機膨張弁と前記室外機の前記レシーバとを連絡する流路を構成する液延長配管と、前記室外機と前記室内機とが、前記ガス延長配管及び前記液延長配管を介して冷凍サイクルの冷媒回路を形成しており、前記ガス延長配管の途中に設けられ、前記室内熱交換器を、暖房運転時には前記圧縮機の吐出側に連絡させ、冷房運転時には前記圧縮機の吸入側に連絡させる第２流路切換器と、一端が前記室外機の前記中間圧ポートに連絡し、他端が室外機の前記第１流路切換器と前記圧縮機の吸入側との間の流路に連絡する第１バイパス及び第２バイパスとを有した付加ユニットと、を備え、前記第１バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第１バイパス膨張弁と、前記冷媒とは別の暖房熱源を持つ補助熱交換器とを有し、前記補助熱交換器は前記第１バイパスを流れる前記冷媒を加熱する蒸発器として作用するものであり、前記第２バイパスは、途中に、前記冷媒の通過量を調整可能な第２バイパス膨張弁を有する、空気調和装置。
（４）冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流路を切換える第１流路切換器、及び前記第１流路切換器に配管接続され前記冷媒の蒸発又は凝縮に供される室外熱交換器、を含んだ室外機と、前記室外機に高圧側配管と低圧側配管とにより接続された分流コントローラと、前記分流コントローラは、前記室外機から送られてきた冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離する気液分離器と、前記気液分離器で分離されたガス冷媒を流すガス配管と、前記気液分離器で分離された液冷媒を流す液配管と、前記低圧側配管につながる戻り配管とを有し、前記液配管には前記液配管を流れる冷媒の流量を調整する分流コントローラ膨張弁が設けられ、前記液配管の前記分流コントローラ膨張弁より下流側と前記戻り配管とは戻りバイパスで連絡されており、前記戻りバイパスの途中に前記冷媒の通過量を調整可能な戻りバイパス膨張弁が設けられており、室内熱交換器及び室内機膨張弁をそれぞれ含んだ複数の室内機と、各室内機は前記分流コントローラの前記ガス配管、前記液配管、及び前記戻り配管に連絡され、前記分流コントローラに対して並列に接続されており、前記冷媒と該冷媒とは別の暖房熱源で加熱された熱媒体との間で熱交換する補助熱交換器と、前記冷媒の通過量が調整可能で前記補助熱交換器の熱交換量を制御する第１バイパス膨張弁とを有した付加ユニットと、前記付加ユニットは前記分流コントローラの前記ガス配管、前記液配管、及び前記戻り配管に連絡され、前記分流コントローラに対して前記複数の室内機と並列に接続されており、前記室外機、前記分流コントローラ、前記複数の室内機、及び前記付加ユニットとの間で冷凍サイクルの冷媒回路が形成され、前記複数の室内機を利用して暖房運転と冷房運転とが同時に運転可能とされている、空気調和装置。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成の空気調和装置は、補助熱交換器で外部熱源により冷媒へ熱が付加されるため、冷凍サイクルの冷媒蒸発温度が高くなり圧縮機の吐出温度の上昇が抑制される。このため、低外気温環境下での連続暖房運転が可能となる。また、冷凍サイクルの冷媒蒸発温度が高くなるため、冷媒循環量が増加し、暖房能力が増加する。さらに、低外気温環境の暖房運転時に室外熱交換器を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１を示す空気調和装置の構成図。
【図２】この発明の実施の形態２を示す空気調和装置の構成図。
【図３】この発明の実施の形態３を示す空気調和装置の構成図。
【図４】この発明の実施の形態４を示す空気調和装置の構成図。
【図５】第１バイパス膨張弁LEV1aと第２バイパス膨張弁LEV1bの開度と補助熱交換器24の熱交換量との関係を示すグラフ。
【図６】図１の空気調和装置の暖房運転の制御を示すフローチャート。
【図７】図２の空気調和装置の暖房運転の制御を示すフローチャート。
【図８】図３の空気調和装置の暖房運転の制御を示すフローチャート。
【図９】図４の空気調和装置の暖房運転の制御を示すフローチャート。
【図１０】図２に係る空気調和装置の除霜運転の制御を示すフローチャート。
【図１１】この発明の実施の形態５を示す空気調和装置の構成図。
【図１２】この発明の実施の形態６を示す空気調和装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の空気調和装置を、図１を参照しながら説明する。図１は暖房運転と冷房運転とが切換え可能な空気調和装置である。図１に示す様に、圧縮機1、流路切換器である四方弁3、室内熱交換器5a，5b、室内膨張弁7a，7b、液管膨張弁LEV2、室外熱交換器12により冷凍サイクルの冷媒循環回路が形成されている。なお、図１中の矢印は、暖房運転において、室外熱交換器12を使用しない場合の冷媒の流れを示している。
【００１１】
圧縮機1、四方弁3、及び、室外熱交換器12は、室外機100に配置されている。室外機100は、圧縮機1から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサTH4、圧縮機1から吐出された冷媒の圧力を検出する高圧センサ63HS、四方弁3と圧縮機1との間の流路に設けられた逆止弁CV1、逆止弁CV1の入力側又は出力側の冷媒の温度を検出する温度センサTH5、圧縮機1の入口側の冷媒の圧力を検出する低圧センサ63LSを備える。また、室外機100は、室外熱交換器12に送風する室外ファン14、室外熱交換器12で熱交換される空気(外気)の温度を検出する温度センサTH7、暖房運転時における室外熱交換器12への流入冷媒温度（又は冷房運転時における室外熱交換器12からの流出冷媒温度）を検出する温度センサTH9を備えている。
さらに、室外機100は、逆止弁CV1と圧縮機1の入口との間から分岐して吸入ポート32に至る吸入バイパス29を備えている。この吸入バイパス29は、吸入ポート32に接続されたバイパス延長配管19を介して、後述する付加ユニット300と接続される。
【００１２】
室内熱交換器5a，5b、及び室内膨張弁7a，7bは室内機200を構成している。室内機200は、室内熱交換器5a，5bで熱交換される吸込空気の温度を検出する温度センサTH1a，TH1b、室内熱交換器5a，5bの前後の冷媒の温度を検出する温度センサTH2a，TH2b，TH3a，TH3bを備える。なお、室内熱交換器は２台に限られず、適宜の台数としてよい。各室内熱交換器は、異なる空間を空調するようにしても、同じ空間を空調するようにしてもよい。なお、室内熱交換器5a，5bと室内膨張弁7a，7bは、必ずしも同じ筐体内にある必要はない（これは他の実施の形態でも同様）。
【００１３】
室外機100と室内機200とは、ガス延長配管18及び液延長配管20を介して接続されている。なお、ガス延長配管18は室外機100の吐出／吸入ポート30に、液延長配管20は室外機100の吸入／吐出ポート34に接続されている。
【００１４】
室外機100と室内機200との間には付加ユニット300が設けられている。付加ユニット300は、液延長配管20の一部を構成するユニット液管21、ユニット液管21に設けられた液管膨張弁LEV2、液管膨張弁LEV2と室内機200との間の流路から分岐した並列の流路である第１バイパス22a及び第２バイパス22b、各バイパスに設けられた第１バイパス膨張弁LEV1aと第２バイパス膨張弁LEV1b、第１バイパス22aにおいて膨張弁LEV1aと直列に設置された補助熱交換器24を備える。補助熱交換器24は、第１バイパス22aを流れる冷媒とボイラー51などの外部熱源（冷媒と異なる熱源）により加熱された水などの熱媒体（以下、水と記す）との間で熱交換を行うもので、たとえばプレート式熱交換器からなる。第１バイパス22aにおける補助熱交換器24の冷媒の出入口には冷媒の温度を検出する温度センサTH22，TH23が設けられている。また、補助熱交換器24の水の出入口にも、それぞれの位置で水の温度を検出する温度センサTH6，TH8が設けられている。なお、第１バイパス22aと第２バイパス22bは、合流バイパス23、バイパス延長配管19を介して、室外機100の吸入ポート32に接続されている。
なお、この明細書では明細書中に出てくる各種の膨張弁を単に膨張弁と称する場合がある。
【００１５】
次に、図６のフローチャートに基づいて、図１の空気調和装置の暖房運転時の動作を説明する。なお、以下の動作の制御は、空気調和装置が備える制御装置50によって行われる。また、以下では室内熱交換器5a，5bがともに暖房に使用される場合を例に説明する。
【００１６】
室内熱交換器5a，5bに対して暖房運転が設定されると、四方弁3を暖房側に切換える（S1）。
【００１７】
次に、温度センサTH7から外気温度ATを、低圧センサ63LSの検出値から換算した圧縮機吸入蒸発温度Teを、それぞれ読み込むとともに、圧縮機１の運転周波数fzを読み込む（S2）。
【００１８】
読み込んだ外気温度ATを、予め定めた温度ATminと比較する（S3）。ATminは、低圧低下により吐出温度が上昇し、空気調和装置の通常運転制御を行うことができなくなる外気温度以上の予め定めた温度である。ATがATminより低ければ、第１バイパス22a及び第２バイパス22bの膨張弁LEV1a，LEV1bの開度を制御して、圧縮機吸入蒸発温度Teが一定範囲内（たとえば２〜１１℃）となるようにする（S4）。
これにより、室内機200からの冷媒が、膨張弁LEV1a，LEV1bの開度に応じて、第１バイパス22aと第２バイパス22bを通過することになる。その際、第１バイパス22aを通過する冷媒は、補助熱交換器24にて、ボイラー51で加熱された水と熱交換して加熱される。補助熱交換器24の熱交換量は、図５に示した様に、膨張弁LEV1aの開度の増大に応じて増加し、膨張弁LEV1bの開度の増加とともに減少する。なお、第１バイパス22aと第２バイパス22bを通過した冷媒は、合流バイパス23、バイパス延長配管19、及び室外機100の吸入バイパス29を経由して、圧縮機1に戻る。
【００１９】
次に、室外熱交換器12の利用の有無を判断する。すなわち、外気温度ATと圧縮機吸入蒸発温度Teとを比較し(S5)、ATがTeより高ければ、液管膨張弁LEV2を開いて、室外熱交換器12にも冷媒を流して室外熱交換器12を蒸発器として利用する。この場合、液管膨張弁LEV2の開度は、室外熱交換器12の出口の冷媒過熱度SH（温度センサTH5により検出）に応じて調整され（S6）、室外ファン14も動作させる(S7)。室外熱交換器12から出た冷媒は、四方弁3、逆止弁CV1を介して圧縮機1に戻る。
【００２０】
一方、ステップS5にて、ATがTe以下であれば、液管膨張弁LEV2を全閉として、室外熱交換器12に冷媒を流さないようにするとともに(S8)、室外ファン14を停止する(S9)。つまり、外気温度ATが圧縮機吸入蒸発温度Te以下の場合には、室外熱交換器12を使用せずに、補助熱交換器24のみを蒸発器として利用し、ボイラー51の熱源を利用する暖房運転を行う。このとき、逆止弁CV1は、室外熱交換器12に冷媒が寝込むのを防止する作用を果たす。
【００２１】
また、ステップS3にて、外気温度ATがATmin以上のときは、圧縮機1の運転周波数fzから圧縮機1の運転容量の余裕の程度を判断する(S10)。すなわち、圧縮機1の運転周波数fzを、圧縮機1の最大運転周波数fzMaxに、外部熱源利用比率として定めた閾値FRをかけた値と比較して、fz＞fzMax×FRであれば、圧縮機の回転容量に余裕がないとして、補助熱交換器24を利用するステップS4に移行する。一方、fzがfzMax×FR以下であれば圧縮機1の回転容量に余裕があるため、補助熱交換器24を利用しない暖房運転を行う。つまり、第１バイパス22a及び第２バイパス22bの各膨張弁LEV1a，LEV1bを全閉にし（S11)、液管膨張弁LEV2を全開にして(S12)、室外熱交換器12及び室外ファン14を動作させて(S13)、暖房運転を実施する。
なお、閾値FRは適宜設定してよいが、ここでは「0.9」とする。この閾値FRは、他の実施の形態の場合でも同様に適用する。
【００２２】
実施の形態１の空気調和装置は、以下のような効果を奏する。冷凍サイクルの冷媒熱源とは別の熱源を利用した補助熱交換器を設けたことで、空気調和装置として運転できない低外気温度環境下でも、連続して暖房運転が可能となる。また、冷凍サイクルにおける冷媒蒸発温度が高くなるため、冷媒循環量が増加し、暖房能力が増加する。さらに、外気温度ATと蒸発温度Teを比較することで、低外気温環境の暖房運転時に室外熱交換器12を有効に利用することができる。
【００２３】
なお、実施の形態１の空気調和装置の冷房運転では、各バイパス膨張弁LEV1a，LEV1bが全閉とされて、四方弁3が冷房側に接続された冷媒回路を冷媒が循環する。すなわち、圧縮機1、室外熱交換器12、液管膨張弁LEV2、室内膨張弁7a，7b、室内熱交換器5a，5b、四方弁3、逆止弁CV1、圧縮機1の順に冷媒が循環する。これにより、室内熱交換器5a，5bにより空調対象空間が冷房される。
【００２４】
実施の形態２．
続いて、この発明の実施の形態２の空気調和装置を、図２を参照しながら説明する。図２は暖房運転と冷房運転とが切換え可能な空気調和装置である。図２に示す様に、圧縮機1、室内機の冷房／暖房の流路切換器である四方弁41、室内熱交換器5a，5b、室内膨張弁7a，7b、液管膨張弁LEV2、室外熱交換器12、四方弁3により冷凍サイクルの冷媒循環回路が形成されている。なお、図２中の矢印は、暖房運転において、室外熱交換器12を使用しない場合の冷媒の流れを示している。
【００２５】
圧縮機1、四方弁3、及び、室外熱交換器12は、室外機100に配置されている。室外機100は、圧縮機1から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサTH4、圧縮機1から吐出された冷媒の圧力を検出する高圧センサ63HS、圧縮機1の吐出側と四方弁3との間の流路に設けられた開閉弁である電磁弁SV1、四方弁3から出て圧縮機１の入口に向かう冷媒の温度を検出する温度センサTH5、圧縮機1の吸入側冷媒の圧力を検出する低圧センサ63LSを備える。また、室外機100は、室外熱交換器12に送風する室外ファン14、室外熱交換器12で熱交換される空気（外気）の温度を検出する温度センサTH7、暖房運転時における室外熱交換器12への流入冷媒温度（又は冷房運転時における室外熱交換器12からの流出冷媒温度）を検出する温度センサTH9を備えている。
さらに、室外機100は、四方弁3と圧縮機１の入口との間から分岐して吸入ポート32に至る吸入バイパス29を備えている。この吸入バイパス29は、吸入ポート32に接続されたバイパス延長配管19を介して、後述する付加ユニット300と接続される。
【００２６】
室内熱交換器5a，5b、及び室内膨張弁7a，7bは室内機200を構成している。室内機200は、室内熱交換器5a，5bで熱交換される吸込空気の温度を検出する温度センサTH1a，TH1b、室内熱交換器5a，5bの前後の冷媒の温度を検出する温度センサTH2a，TH2b，TH3a，TH3bを備える。なお、室内熱交換器は２台に限られず、適宜の台数としてよい。各室内熱交換器は、異なる空間を空調するようにしても、同じ空間を空調するようにしてもよい。
【００２７】
室外機100と室内機200とは、ガス延長配管18及び液延長配管20を介して接続されている。なお、ガス延長配管18は室外機100の吐出ポート36に、液延長配管20は室外機100の吸入／吐出ポート34に接続されている。
【００２８】
室外機100と室内機200との間には付加ユニット300が設けられている。付加ユニット300は、液延長配管20の一部を構成するユニット液管21、ユニット液管21に設けられた液管膨張弁LEV2、液管膨張弁LEV2と室内機200との間の流路から分岐した並列の流路である第１バイパス22a及び第２バイパス22b、各バイパスに設けられた第１バイパス膨張弁LEV1aと第２バイパス膨張弁LEV1b、第１バイパス22aにおいて膨張弁LEV1aと直列に設置された補助熱交換器24を備える。補助熱交換器24は、第１バイパス22ａを流れる冷媒とボイラー51などの外部熱源（冷媒と異なる熱源）により加熱された水などの熱媒体（以下、水と記す）との間で熱交換を行うもので、たとえばプレート式熱交換器からなる。第１バイパス22aにおける補助熱交換器24の冷媒の出入口には冷媒の温度を検出する温度センサTH22，TH23が設けられている。また、補助熱交換器24の水の出入口にも、それぞれの位置で水の温度を検出する温度センサTH6，TH8が設けられている。第１バイパス22aと第２バイパス22bは、合流バイパス23、バイパス延長配管19を介して、室外機100の吸入ポート32に接続されている。
付加ユニット300はさらに、室内機200の冷房運転時と暖房運転時における流路の切換器として四方弁41を備えている。四方弁41は、ガス延長配管18に繋がっているユニットガス管25と、室内機200に繋がっているガス延長配管18と、バイパス延長配管19に繋がっている合流バイパス23との間で流路を切換える。
【００２９】
次に、図７のフローチャートに基づいて、図２の空気調和装置の暖房運転時の動作を説明する。なお、以下の動作の制御は、空気調和装置が備える制御装置50によって行われる。また、以下では室内熱交換器5a，5bがともに暖房に使用される場合を例に説明する。
【００３０】
室内熱交換器5a，5bに対して暖房運転が設定されると、まず、四方弁3及び四方弁41を暖房側に切換える。
【００３１】
次に、温度センサTH7から外気温度ATを、低圧センサ63LSの検出値から換算した圧縮機吸入蒸発温度Teを、それぞれ読み込むとともに、圧縮機１の運転周波数fzを読み込む（S21）。
【００３２】
読み込んだ外気温度ATを、予め定めた温度ATminと比較する（S22）。ATminは、低圧低下により吐出温度が上昇し、空気調和装置の通常運転制御を行うことができなくなる外気温度以上の予め定めた温度である。ATがATminより低ければ、第１バイパス22a及び第２バイパス22bの膨張弁LEV1a，LEV1bの開度を制御して、圧縮機吸入蒸発温度Teが一定範囲内（たとえば２〜１１℃）となるようにする（S23）。
これにより、室内機200からの冷媒が、膨張弁LEV1a，LEV1bの開度に応じて、第１バイパス22aと第２バイパス22bを通過することになる。その際、第１バイパス22aを通過する冷媒は、補助熱交換器24にて、ボイラー51で加熱された水と熱交換して加熱される。補助熱交換器24の熱交換量は、図５に示した様に、膨張弁LEV1aの開度の増大に応じて増加し、膨張弁LEV1bの開度の増加とともに減少する。なお、第１バイパス22aと第２バイパス22bを通過した冷媒は、合流バイパス23、バイパス延長配管19及び室外機100の吸入バイパス29を経由して、圧縮機1に戻る。
【００３３】
次に、室外熱交換器12の利用の有無を判断する。外気温度ATと圧縮機吸入蒸発温度Teとを比較し(S24)、ATがTeより高ければ、電磁弁SV1を開き、四方弁3を暖房側に切換える(S25)。すなわち、室外熱交換器12にも冷媒を流して室外熱交換器12を蒸発器として利用する。この場合、液管膨張弁LEV2の開度は、室外熱交換器12の出口の冷媒過熱度SH（温度センサTH5により検出）に応じて調整され（S26）、室外ファン14も動作させる(S27)。室外熱交換器12から出た冷媒は、四方弁3を介して圧縮機1に戻る。
【００３４】
一方、ステップS24にて、ATがTe以下であれば、電磁弁SV1を閉じ、四方弁3を冷房側に切換え(S28)、液管膨張弁LEV2を全閉として(S29)、室外熱交換器12に冷媒を流さないようにするとともに、室外ファン14を停止する(S30)。つまり、外気温度ATが圧縮機吸入蒸発温度Te以下の場合には、室外熱交換器12を使用せずに、補助熱交換器24のみを蒸発器として利用し、ボイラー51の熱源を利用する暖房運転を行う。このとき、電磁弁SV1は、室外熱交換器12に冷媒が寝込むのを防止する作用を果たす。
【００３５】
また、ステップS22にて、ATがATmin以上のときは、圧縮機1の運転周波数fzから圧縮機1の運転容量の余裕の程度を判断する(S31)。すなわち、圧縮機1の運転周波数fzを、圧縮機1の最大運転周波数fzMaxに、外部熱源利用比率として定めた閾値FRをかけた値と比較して、fz＞fzMax×FRであれば、圧縮機1の回転容量に余裕がないとして、補助熱交換器24を利用するステップS23に移行する。一方、fzがfzMax×FR以下であれば圧縮機1の回転容量に余裕があるとして、補助熱交換器24を利用しない暖房運転を行う。つまり、第１バイパス22a及び第２バイパス22bの各膨張弁LEV1a，LEV1bを全閉にし（S32)、電磁弁SV1を開き、四方弁3を暖房側に切換え(S33)、液管膨張弁LEV2を全開にして(S34)、室外熱交換器12及び室外ファン14を動作させて(S35)、暖房運転を実施する。
【００３６】
実施の形態２の空気調和装置は、実施の形態１で説明したのと同様の効果を奏する。それに加えて、実施の形態２では、実施の形態１にあった低圧圧損要因である逆止弁CV1がないため、その分実施の形態１より性能が向上する。
【００３７】
なお、実施の形態２の空気調和装置の冷房運転では、各バイパス膨張弁LEV1a，LEV1bが全閉とされて、四方弁3及び四方弁41が冷房側に接続された冷媒回路を冷媒が循環する。すなわち、圧縮機1、電磁弁SV1、室外熱交換器12、液管膨張弁LEV2、室内膨張弁7a，7b、室内熱交換器5a，5b、四方弁41、合流バイパス23、バイパス延長配管19、吸入バイパス29、圧縮機1の順に冷媒が循環する。これにより、室内熱交換器5a，5bにより空調対象空間が冷房される。
【００３８】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３の空気調和装置を、図３を参照しながら説明する。図３は暖房運転と冷房運転とが切換え可能な空気調和装置である。図３に示す様に、圧縮機1、室内機200の冷房／暖房の流路切換器である四方弁41、室内熱交換器5a，5b、室内膨張弁7a，7b、レシーバ15、室外膨張弁LEV2'、室外熱交換器12、四方弁3により冷凍サイクルの冷媒循環回路が形成されている。なお、図３中の矢印は、暖房運転において、室外熱交換器12を使用しない場合の冷媒の流れを示している。
【００３９】
圧縮機1、四方弁3、室外熱交換器12、室外膨張弁LEV2'、及び、レシーバ15は、室外機100に配置されている。室外機100は、圧縮機1から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサTH4、圧縮機1から吐出された冷媒の圧力を検出する高圧センサ63HS、圧縮機1の吐出側と四方弁3との間の流路に設けられた開閉弁である電磁弁SV1、四方弁3から出て圧縮機1の吸入側に向かう冷媒の温度を検出する温度センサTH5、圧縮機1の吸入側冷媒の圧力を検出する低圧センサ63LSを備える。また、室外機100は、室外熱交換器12に送風する室外ファン14、室外熱交換器12で熱交換される空気（外気）の温度を検出する温度センサTH7、暖房運転時における室外熱交換器12への流入冷媒温度（又は冷房運転時における室外熱交換器12からの流出冷媒温度）を検出する温度センサTH9を備えている。
さらに、室外機100は、四方弁3と圧縮機１の吸入側との間の流路から分岐して吸入ポート32に至る吸入バイパス29と、レシーバ15と室外熱交換器12との間の流路から分岐して中間圧ポート38に至る中間圧バイパス9を備えている。吸入ポート32及び中間圧ポート38は、それぞれバイパス延長配管19、中間圧延長配管17を介して、後述する付加ユニット300に接続される。
【００４０】
室内熱交換器5a，5b、及び室内膨張弁7a，7bは室内機200を構成している。室内機200は、室内熱交換器5a，5bで熱交換される吸込空気の温度を検出する温度センサTH1a，TH1b、室内熱交換器5a，5bの前後の冷媒の温度を検出する温度センサTH2a，TH2b，TH3a，TH3bを備える。なお、室内熱交換器は２台に限られず、適宜の台数としてよい。各室内熱交換器は、異なる空間を空調するようにしても、同じ空間を空調するようにしてもよい。
【００４１】
室外機100と室内機200とは、ガス延長配管18及び液延長配管20を介して接続されている。なお、ガス延長配管18は室外機100の吐出ポート36に、液延長配管20は室外機100の吸入／吐出ポート34に接続されている。
【００４２】
室外機100と室内機200との間には付加ユニット300が設けられている。付加ユニット300は、中間圧延長配管17を介して室外機100の中間圧ポート38に接続される第１バイパス22a及び第２バイパス22bを備える。また、付加ユニット300は、各バイパスに設けられた第１バイパス膨張弁LEV1aと第２バイパス膨張弁LEV1b、第１バイパス22aにおいて膨張弁LEV1aと直列に設置された補助熱交換器24を備える。補助熱交換器24は、第１バイパス22aを流れる冷媒とボイラー51などの外部熱源（冷媒と異なる熱源）により加熱された水などの熱媒体（以下、水と記す）との間で熱交換を行うもので、たとえばプレート式熱交換器からなる。第１バイパス22aにおける補助熱交換器24の冷媒の出入口には冷媒の温度を検出する温度センサTH22，TH23が設けられている。また、補助熱交換器24の水の出入口にも、それぞれの位置で水の温度を検出する温度センサTH6，TH8が設けられている。第１バイパス22aと第２バイパス22bとは、合流バイパス23、バイパス延長配管19を介して室外機100の吸入ポート32に接続される。
付加ユニット300はさらに、室内機200の冷房運転と暖房運転時における流路の切換器として四方弁41を備えている。四方弁41は、ガス延長配管18に繋がっているユニットガス管25と、室内機200に繋がっているガス延長配管18と、バイパス延長配管19に繋がっている合流バイパス23との間で流路を切換える。
【００４３】
次に、図８のフローチャートに基づいて、図３の空気調和装置の暖房運転時の動作を説明する。なお、以下の動作の制御は、空気調和装置が備える制御装置50によって行われる。また、以下では室内熱交換器5a，5bがともに暖房に使用される場合を例に説明する。
【００４４】
室内熱交換器5a，5bに対して暖房運転が設定されると、まず、四方弁3及び四方弁41を暖房側に切換える。
【００４５】
次に、温度センサTH7から外気温度ATを、低圧センサ63LSの検出値から換算した圧縮機吸入蒸発温度Teを、それぞれ読み込むとともに、圧縮機１の運転周波数fzを読み込む（S41）。
【００４６】
読み込んだ外気温度ATを、予め定めた温度ATminと比較する（S42）。ATminは、低圧低下により吐出温度が上昇し、空気調和装置の通常運転制御を行うことができなくなる外気温度以上の予め定めた温度である。ATがATminより低ければ、第１バイパス22a及び第２バイパス22bの膨張弁LEV1a，LEV1bの開度を制御して、圧縮機吸入蒸発温度Teが一定範囲内（たとえば２〜１１℃）となるようにする（S43）。
これにより、レシーバ15を出た冷媒が、膨張弁LEV1a，LEV1bの開度に応じて、第１バイパス22aと第２バイパス22bを通過することになる。その際、第１バイパス22aを通過する冷媒は、補助熱交換器24にて、ボイラー51で加熱された水と熱交換して加熱される。補助熱交換器24の熱交換量は、図５に示した様に、膨張弁LEV1aの開度の増大に応じて増加し、LEV1bの開度の増加とともに減少する。なお、第１バイパス22aと第２バイパス22bを通過した冷媒は、合流バイパス23、バイパス延長配管19及び室外機100の吸入バイパス29を経由して、圧縮機1に戻る。
【００４７】
次に、室外熱交換器12の利用の有無を判断する。すなわち、外気温度ATと圧縮機吸入蒸発温度Teとを比較し(S44)、ATがTeより高ければ、電磁弁SV1を開き、四方弁3を暖房側に切換える(S45)。すなわち、室外熱交換器12にも冷媒を流して室外熱交換器12を蒸発器として利用する。この場合、室外膨張弁LEV2'の開度は、室外熱交換器12の出口の冷媒過熱度SH（温度センサTH5により検出）に応じて調整され（S46）、室外ファン14も動作させる(S47)。室外熱交換器12から出た冷媒は、四方弁3を介して、その後、圧縮機1に戻る。
【００４８】
一方、ステップS44にて、ATがTe以下であれば、電磁弁SV1を閉じ、四方弁3を冷房側に切換え(S48)、室外膨張弁LEV2'を全閉として(S49)、室外熱交換器12に冷媒を流さないようにするとともに、室外ファン14を停止する(S50)。つまり、外気温度ATが圧縮機吸入蒸発温度Te以下の場合には、室外熱交換器12を使用せずに、補助熱交換器24のみを蒸発器として利用し、ボイラー51の熱源を利用する暖房運転を行う。このとき、電磁弁SV1は、室外熱交換器12に冷媒が寝込むのを防止する作用を果たす。
【００４９】
また、ステップS42にて、ATがATmin以上のときは、圧縮機1の運転周波数fzから圧縮機1の運転用容量の余裕の程度を判断する(S51)。すなわち、圧縮機1の運転周波数fzを、圧縮機1の最大運転周波数fzMaxに、外部熱源利用比率として定めた閾値FRをかけた値と比較して、fz＞fzMax×FRであれば、圧縮機1の回転容量に余裕がないとして、補助熱交換器24を利用するステップS43に移行する。一方、fzがfzMax×FR以下であれば圧縮機1の回転容量に余裕があるとして、補助熱交換器24を利用しない暖房運転を行う。つまり、第１バイパス22a及び第２バイパス22bの各膨張弁LEV1a，LEV1bを全閉にし（S52)、電磁弁SV1を開き、四方弁3を暖房側に切換え(S53)、室外膨張弁LEV2'を全開にして(S54)、室外熱交換器12及び室外ファン14を動作させて(S55)、暖房運転を実施する。
【００５０】
実施の形態３の空気調和装置は、実施の形態１で説明したのと同様の効果を奏する。それに加えて、実施の形態３では、実施の形態１で設置した低圧圧損要因である逆止弁CV1がないため、その分実施の形態１より性能が向上する。さらに、運転状態に応じて異なる余剰冷媒をレシーバ15に貯留することができるため、実施の形態２よりも性能が向上する。
【００５１】
なお、実施の形態３の空気調和装置の冷房運転では、各バイパス膨張弁LEV1a，LEV1bが全閉とされて、四方弁3及び四方弁41が冷房側に接続された冷媒回路を冷媒が循環する。すなわち、圧縮機1、電磁弁SV1、室外熱交換器12、室外膨張弁LEV2'、室内膨張弁7a，7b、室内熱交換器5a，5b、四方弁41、合流バイパス23、バイパス延長配管19、吸入バイパス29、圧縮機1の順に冷媒が循環する。これにより、室内熱交換器5a，5bにより空調対象空間が冷房される。
【００５２】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４の空気調和装置を、図４を参照しながら説明する。図４の空気調和機は、室外機100A、室内機200A、分流コントローラ400A、及び付加ユニット300Aを有し、暖房運転と冷房運転とを同時に行えるタイプの空気調和装置である。この空気調和機は、室外機100Aと分流コントローラ400Aとが高圧側配管60と低圧側配管61の２管で、分流コントローラ400Aと室内機200Aの各室内熱交換器5a，5b とがガス枝管67と液枝管68の２管で、それぞれ接続されている。
図４の空気調和機は、運転モードとして、駆動している室内熱交換器の全てが暖房運転を行う全暖房運転モード、駆動している室内熱交換器の全てが冷房運転を行う全冷房運転モード、暖房運転と冷房運転が混在し暖房負荷が冷房負荷より大きい暖房主体運転モード、暖房運転と冷房運転が混在し冷房負荷が暖房負荷より大きい冷房主体運転モードとを備える。図４中の矢印は、暖房主体運転において、室外熱交換器12を使用しない場合の冷媒の流れを示している。
【００５３】
室外機100Aは、圧縮機1、流路切換器としての四方弁3、室外熱交換器12を備えている。室外機100Aは、また、冷媒を一方方向にのみ流す逆止弁CV2a，CV3a，CV4a，CV5a，CV6a，CV7a，CV8aと、冷媒を室外熱交換器12に流すか又は室外熱交換器12をバイパスさせる電磁弁（開閉弁）SV2，SV3とを備えている。室外機100Aは、さらに圧縮機1から吐出された冷媒の温度を検出する温度センサTH4、圧縮機1から吐出された冷媒の圧力を検出する高圧センサPd、圧縮機１に入る冷媒の圧力を検出する圧力センサPs、室外熱交換器12で冷媒と熱交換する空気(外気)の温度を検出する温度センサTH7、室外熱交換器12に入る冷媒の温度を検出する温度センサTH10、室外機100Aを出る冷媒の温度を検出する温度センサTH11を備える。
【００５４】
室内熱交換器5a，5b、及び室内膨張弁7a，7bは、室内機200Aを構成している。なお、１つの室内熱交換機と１つの室内膨張弁で１台の室内機を構成するものとし、したがって、この例では、室内熱交換器5aと室内膨張弁7aからなる室内機と、室内熱交換器5bと室内膨張弁7bからなる室内機とがある。
室内機 200Aは、室内熱交換器5a，5bで熱交換される吸込空気の温度を検出する温度センサTH1a，TH1b、室内熱交換器5a，5bの入出口の冷媒の温度を検出する温度センサTH2a，TH2b，TH3a，TH3bを備える。なお、室内熱交換器は２台に限られず、適宜の台数としてよい。各室内熱交換器は、異なる空間を空調するようにしても、同じ空間を空調するようにしてもよい。
【００５５】
分流コントローラ400Aは、室外機100Aと室内機200Aの間にあって、各運転モードに対応して、室外機100Aと室内機200Aとの間を循環する冷媒の流れを切換える。
【００５６】
分流コントローラ400Aは、高圧側配管60と接続された気液分離器62と、気液分離器62で分離されたガス冷媒が流れるガス配管63と、気液分離器62で分離された液冷媒が流れる液配管64と、冷媒が室外機100Aに戻る戻り配管65とを有する。また、分流コントローラ400Aは、液配管64と戻り配管65とを接続する戻りバイパス66と、戻りバイパス66の途中に設けられた戻りバイパス膨張弁LEV3とを有する。さらに、気液分離器62と戻りバイパス66の分岐部との間の液配管64には、分流コントローラ膨張弁LEV1と、その前後の冷媒圧力を検出する圧力センサPS1，PS3が設けられている。
【００５７】
分流コントローラ400Aは、室内機200Aを構成している各室内熱交換器5a，5bの運転モードに応じて、室内熱交換器5a，5bに暖房用冷媒を流すか、冷房用冷媒を流すかを切り替えるために、開閉弁としての電磁弁SV11〜SV14、及び逆止弁CV11〜CV14を備えている。そして、これらの電磁弁SV11〜SV14、及び逆止弁CV11〜CV14を介して、分流コントローラ400Aと各室内機が接続されている。
【００５８】
分流コントローラ400Aには、室内機200Aと並列に、付加ユニット300Aが接続されている。付加ユニット300Aは、冷媒流路を備え、その流路に設けられた膨張弁（第１バイパス膨張弁）LEV1aと、膨張弁LEV1aを通過した後の冷媒とボイラーなど冷媒以外の熱源で加熱された水などの熱媒体（以下、水と記す）との間で熱交換を行う補助熱交換器24とを備えている。補助熱交換器24はたとえばプレート式熱交換器である。補助熱交換器24により熱交換される熱交換量は、付加ユニット300Aの膨張弁LEV1aと戻りバイパス66に設けた戻りバイパス膨張弁LEV3により、図５に準じて調整することができる（図５のLEV1bをLEV3に置換えたのと同じ）。なお、付加ユニット300Aは、室内機200Aを構成している室内熱交換器5a，5bの全てが暖房運転をしているとき（全暖房運転時）、又は室内熱交換器に暖房運転と冷房運転が混在する場合であって暖房負荷が大きいとき（暖房主体運転時）に利用され、その際に冷房運転する室内熱交換器のように作用する。
【００５９】
次に、図９のフローチャートに基づいて、図４の空気調和装置の動作を説明する。なお、以下の動作の制御は、空気調和装置が備える制御装置50によって行われる。また、以下では室内熱交換器5aが暖房運転に、室内熱交換器5bが冷房運転に使用される場合で、暖房負荷が冷房負荷より大きい暖房主体運転を例に説明する。
【００６０】
室内機200Aに全暖房運転や暖房主体運転が設定されると、まず、室外機100Aの四方弁3を暖房側に切換え(S61)、分流コントローラ400Aの分流コントローラ膨張弁LEV1を閉じる(S62)。また、電磁弁SV11〜SV14、及び逆止弁CV11〜CV14を制御して、冷媒が、気液分離器62、電磁弁SV13、室内熱交換器5a、室内膨張弁7a、逆止弁CV13、逆止弁CV12、室内膨張弁7b、室内熱交換器5b、電磁弁SV12、戻り配管65の順に流れるようにする。
【００６１】
次に、温度センサTH7から外気温度ATを、低圧センサPsの検出値から換算した圧縮機吸入蒸発温度Teを、それぞれ読み込むとともに、圧縮機１の運転周波数fzを読み込む（S63）。
【００６２】
読み込んだ外気温度ATを、予め定めた温度ATminと比較する（S64）。ATminは、空気調和装置が低圧低下により吐出温度が上昇し、空気調和装置の通常運転制御を行うことができなくなる外気温度以上の予め定めた温度である。ATがATminより低ければ、付加ユニット300Aの膨張弁LEV1aと戻りバイパス66の戻りバイパス膨張弁LEV3の開度を制御して、圧縮機吸入蒸発温度Teが一定範囲内（たとえば２〜１１℃）となるようにする（S65）。なお、戻りバイパス膨張弁LEV3は、暖房運転をしている室内熱交換器に、流路抵抗により冷媒を流すため、分流コントローラ膨張弁LEV1の前後の圧力(PS1−PS3)が一定ΔPの範囲内に収まるように制御する。
【００６３】
次に、室外熱交換器12の利用の有無を判断する。外気温度ATと圧縮機吸入蒸発温度Teとを比較し(S66)、ATがTeより高ければ、電磁弁SV2を開き、電磁弁SV3を閉じて、室外機100Aに戻った冷媒が室外熱交換器12を通るようにする(S67)。すなわち、室外熱交換器12にも冷媒を流して室外熱交換器12を蒸発器として利用し、室外ファン14も動作させる(S68)。従って、室外機100Aに入った冷媒は、逆止弁CV3a、電磁弁SV2、室外熱交換器12、逆止弁CV8a、逆止弁CV4a、四方弁3を介して、圧縮機1に戻る。
【００６４】
一方、ステップS66にて、ATがTe以下であれば、電磁弁SV2を閉じ、電磁弁SV3を開いて、室外機100Aに戻った冷媒が室外熱交換器12を通らないようにする(S69)。また室外ファン14も停止する(S70)。つまり、外気温度ATが圧縮機吸入蒸発温度Te以下の場合には、室外熱交換器12を使用せずに、補助熱交換器24のみを蒸発器として、ボイラー51の熱源を利用する暖房運転を行う。この場合、室外機100Aに入った冷媒は、逆止弁CV3a、電磁弁SV3、逆止弁CV4a、四方弁3、圧縮機1に戻る。このとき、電磁弁SV2は、室外熱交換器12に冷媒が寝込むのを防止する作用を果たす。
【００６５】
また、ステップS64で、ATがATmin以上のときは、圧縮機1の運転周波数から運転容量の余裕の程度を判断する(S71)。すなわち、圧縮機1の運転周波数fzを、圧縮機1の最大運転周波数fzMaxに、外部熱源利用比率として定めた閾値FRをかけた値と比較して、fz＞fzMax×FRであれば、圧縮機1の回転容量に余裕がないとして、補助熱交換器24を利用するステップS65に移行する。一方、fzがfzMax×FR以下であれば圧縮機1の回転容量に余裕があるとして、補助熱交換器24を利用しない暖房運転を行う。つまり、付加ユニット300Aの膨張弁LEV1aを全閉し（S72)、電磁弁SV2を開き、電磁弁SV3を閉じて(S73)、暖房主体運転を実施する。このとき、室外ファン14を動作させる(S74)。
【００６６】
実施の形態４の空気調和装置は、冷房運転と暖房運転を同時に行える空気調和装置においても、付加ユニット300Aを設けることで、実施の形態１〜３で示したのと同様の効果を奏する。すなわち、冷凍サイクルの冷媒熱源とは別の熱源による補助熱交換器を設けたことで、空気調和装置として運転できない低外気温度でも、連続して暖房運転が可能となる。また、冷凍サイクルにおける蒸発温度が高くなるため、冷媒循環量が増加し、暖房能力が増加する。さらに、外気温度ATと圧縮機吸入蒸発温度Teを比較することで、低外気温環境の暖房運転時に室外熱交換器12を有効に利用することができる。
【００６７】
なお、実施の形態４の上記説明では、暖房主体運転を例に説明したが、全暖房運転でも同様に対応することができる。すなわち、全暖房運転でも、分流コントローラ400Aの分流コントローラ膨張弁LEV1は全閉とされる。そして、分流コントローラ400Aのガス配管63から、駆動している全ての室内熱交換器5a，5bに冷媒が流入し、室内熱交換器5a，5bを出た冷媒は室内膨張弁7a，7bを経由して、液配管64に流れる。液配管64に入った冷媒は、膨張弁LEV1aと膨張弁LEV3の開度に応じて、付加ユニット300Aを通る冷媒と、戻りバイパス66を通る冷媒とに分かれて、その後戻り配管65で合流する。従って、全暖房運転の場合も、付加ユニット300Aの膨張弁LEV1aと戻りバイパス66の膨張弁LEV3を暖房主体運転の場合と同様に制御することで、暖房主体運転と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
一方、図４の空気調和装置で全冷房運転又は冷房主体運転をするときは、四方弁3を冷房側に切換え、圧縮機1から吐出された冷媒を室外熱交換器12を介して室外機から流出させる。全冷房運転では、分流コントローラ膨張弁LEV1を全開とし、他の膨張弁LEV3，LEV1aを全閉として、冷房用の冷媒を室内熱交換器に流す。また、冷房主体運転では、分流コントローラ膨張弁LEV1は、(PS1−PS3）の圧力が一定ΔPとなる制御を行い、他の膨張弁LEV3，LEV1aを全閉として、冷房用の冷媒を冷房用室内熱交換器に、暖房用の冷媒を暖房用室内熱交換器にそれぞれ流す。
【００６９】
次に、実施の形態１〜４の空気調和装置の除霜運転について説明する。実施の形態１〜４のいずれの空気調和装置でも、室外熱交換器12を使用せずに、補助熱交換器24のみを蒸発器として利用する場合には、除霜運転が不要であり、ノンストップ暖房運転が可能である。
【００７０】
一方、実施の形態１と４において、室外熱交換器12を蒸発器として利用していた場合は、通常のリバースデフロスト運転によるホットガス除霜により、室外熱交換器12に付いた霜を除去する。
【００７１】
また、実施の形態２と３において、室外熱交換器12を蒸発器として利用していた場合は、暖房運転と並行して、たとえば、図１０のフローチャートに示すような除霜運転を実施する。すなわち、室外熱交換器12に着霜があったと判断した場合、電磁弁SV1を開き、四方弁3を冷房側に切換える(S81)。これにより、圧縮機1から吐出された冷媒（ホットガス）の一部を、電磁弁SV1及び四方弁3を介して、室外熱交換器12へ流して、室外熱交換器12の除霜に使用する。
【００７２】
室外熱交換器12から出た冷媒は、付加ユニット300において、室内機200の暖房に使用された冷媒と合流した後、第１バイパス22a及び第２バイパス22bを経由して室外機100に戻る。この状態で、外気温度AT、圧縮機１の吸入冷媒蒸発温度Te、圧縮機1の運転周波数を読み込む(S82）。なお、除霜運転の制御には、圧縮機１の吸入冷媒蒸発温度Teだけが用いられる。この場合、各バイパス膨張弁LEV1a，LEV1bは圧縮機吸入蒸発温度Teが一定の範囲内に収まるように制御し(S83)、液管膨張弁LEV2（図３の場合は、室外膨張弁LEV2'）は微開に制御する(S84)。液管膨張弁LEV2を微開に制御するのは、暖房運転をしている室内熱交換器へ流れる冷媒の流量を確保するためである。なお、除霜運転中、室外ファン14は停止される(S85)。
このようにすることで、ノンストップ暖房運転及びノンストップ除霜運転が可能となり、室内熱交換器で空調される室内の快適性が向上する。
【００７３】
実施の形態５．
次に、実施の形態２の空気調和装置の冷房運転を利用した給湯（又は暖房）運転について説明する。図１１はこの発明の実施の形態５を示す空気調和装置の構成図である。まず、実施の形態５の空気調和装置と実施の形態２の空気調和装置との相違点を説明する。
ここでは、付加ユニット300の付加ユニットガス管25に対して、四方弁41（室内熱交換器5a，5bの冷暖切換用）と並列に、四方弁43（補助熱交換器24の冷暖切換用）を設けている。四方弁43は、冷房運転時、圧縮機1から吐出された冷媒を補助熱交換器24に流す、又は暖房運転時、補助熱交換器24を出た冷媒を合流バイパス23に流すかの切換えを行う。
【００７４】
また、冷媒と水との間で熱交換を行う補助熱交換器24の水回路には、水が出入可能で温水を蓄えるタンク52、ポンプ55、ボイラー51を備えた水循環回路が形成されている。また、この例では、タンク52と並列に暖房用のラジエター53を設けている。タンク52とラジエター53の間の流路の切換えは、三方弁54を利用して行う。
【００７５】
冷房運転時、圧縮機1から出た冷媒は、電磁弁SV1、四方弁3を介して室外熱交換器12に入る。室外熱交換器12を出た冷媒は、液管膨張弁LEV2を経由して、室内機200に入る。室内機200に入った冷媒は、室内膨張弁7a，7b介して室内熱交換器5a，5bに入り、そこで室内の冷房に供される。室内熱交換器5a，5bを出た冷媒は、四方弁41を介して合流バイパス23に入り、その後、バイパス延長配管19を経由して室外機100に入り、吸入バイパス29を経由して、圧縮機1に戻る。
【００７６】
一方、圧縮機1から吐出された冷媒の一部は、ガス延長配管18を介して、付加ユニット300の付加ユニットガス管25に入る。冷媒は、その後、四方弁43、第１バイパス22aを経由して補助熱交換器24に入り、水回路の水に放熱する。補助熱交換器24を出た冷媒は、室外熱交換器12を通過してきた冷媒と合流して室内機200に入る。なお、この運転では、第1バイパス膨張弁LEV1aは、温度センサTH22を利用して、補助熱交換器24の出口冷媒の過冷却制御(SC制御)を行い、第２バイパス膨張弁LEV1bは閉じる。
【００７７】
以上のような、冷房運転と水加熱運転の組み合わせによって、ボイラー51による水の加熱が圧縮機1からの高温冷媒によってアシストされ、省エネルギーの向上が実現できる。また、これを既設の空気調和装置、又は既設の給湯回路を用いて実現できるという優位性もある。
【００７８】
実施の形態６．
次に、実施の形態３の空気調和装置の冷房運転を利用した給湯（又は暖房）運転について説明する。図１２はこの発明の実施の形態６を示す空気調和装置の構成図である。まず、実施の形態６の空気調和装置と実施の形態３の空気調和装置との相違点を説明する。
ここでは、付加ユニット300のユニットガス管25に対して、四方弁41（室内熱交換器5a，5bの冷暖切換用）と並列に、四方弁43（補助熱交換器24の冷暖切換用）を設けている。四方弁43は、冷房運転時、圧縮機1から吐出された冷媒を補助熱交換器24に流す、又は暖房運転時、補助熱交換器24を出た冷媒を合流バイパス23に流すかの切換えを行う。
【００７９】
また、冷媒と水との間で熱交換を行う補助熱交換器24の水回路には、水が出入可能で温水を蓄えるタンク52、ポンプ55、ボイラー51を備えた水循環回路が形成されている。また、この例では、タンク52と並列に暖房用のラジエター53を設けている。なお、タンク52とラジエター53の間の流路の切換えは、三方弁54を利用して行う。
【００８０】
冷房運転時、圧縮機1から出た冷媒は、電磁弁SV1、四方弁3を介して室外熱交換器12に入る。室外熱交換器12を出た冷媒は、室外膨張弁LEV2'、レシーバ15、液延長配管20を経由して、室内機200に入る。室内機200に入った冷媒は、室内膨張弁7a，7b介して室内熱交換器5a，5bに入り、そこで室内の冷房に供される。室内熱交換器5a，5bを出た冷媒は、四方弁41を介して合流バイパス23に入り、その後、バイパス延長配管19、吸入バイパス29を経由して室外機100に入り、その後、圧縮機1に戻る。
【００８１】
一方、圧縮機1から吐出された冷媒の一部は、ガス延長配管18を介して、付加ユニット300のユニットガス管25に入る。冷媒は、その後、四方弁43、第１バイパス22aを経由して補助熱交換器24に入り、水回路の水に放熱する。補助熱交換器24を出た冷媒は、室外熱交換器12及びレシーバ15を通過してきた冷媒と合流して室内機200に入る。なお、この運転では、第1バイパス膨張弁LEV1aは、温度センサTH22を利用して、補助熱交換器24の出口冷媒の過冷却制御(SC制御)を行い、第２バイパス膨張弁LEV1bは閉じる。
【００８２】
以上のような、冷房運転と水加熱運転の組み合わせによって、ボイラー51での水の加熱が圧縮機1からの高温冷媒によってアシストされ、省エネルギーの向上が実現できる。また、この効果を、既設の空気調和装置、又は既設の給湯回路を用いて実現できるという優位性もある。
【００８３】
なお、実施の形態２、３、５、６において使用されている四方弁41，43に代えて、三方弁を使用してもよい。
また各実施の形態では、補助熱交換器の熱源として、ボイラーを示したが、ボイラーに限られず他の熱源、たとえば電気ヒータ、地熱などを利用しても良い。
【００８４】
また、各実施の形態で使用する冷媒は特定のものに限定されず、公知の空調器用冷媒が使用できる。なお、Ｒ３２冷媒は、暖房運転の低温が、Ｒ４１０Ａ冷媒に対して３０Ｋ程度上昇する。しかし、上記実施の形態の空気調和装置にＲ３２冷媒を使用すると、蒸発温度が上昇し吐出温度が低下するため、Ｒ３２冷媒の暖房運転可能範囲は拡大する。
【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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