(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、開閉弁、及び送風機が備えられた室外熱交換器が直列に配管接続され、冷媒を介して熱を供給する熱源側ユニットと、
室内熱交換器と室内絞り装置とが直列に配管接続され、前記熱源側ユニットから前記冷媒を介して熱が供給される複数の負荷側ユニットと、
運転状況に応じて前記冷媒の流れを切り替える冷媒制御ユニットと、を有し、
前記熱源側ユニットと前記冷媒制御ユニットとは直列に配管接続され、前記冷媒制御ユニットと前記負荷側ユニットとは直列に配管接続され、前記負荷側ユニット同士はそれぞれ並列に配管接続され、
前記負荷側ユニットのそれぞれで冷房運転又は暖房運転を実行する空気調和装置であって、
前記熱源側ユニットは、前記冷媒の凝縮温度及び蒸発温度を求めるために用いられる温度検知手段を有し、
前記負荷側ユニットは、運転時の負荷を求めるために用いられる負荷検知手段を有し、
前記負荷検知手段を用いて求めた前記負荷側ユニットの負荷に応じて前記冷媒の目標凝縮温度と目標蒸発温度とを変更し、
前記温度検知手段を用いて求めた凝縮温度が前記目標凝縮温度と一致するように、かつ、
前記温度検知手段を用いて求めた蒸発温度が前記目標蒸発温度と一致するように、
前記圧縮機の運転周波数と、前記送風機の回転数とを制御し、
前記負荷側ユニットの負荷が所定の値よりも小さい場合に、前記開閉弁を開状態として前記室外熱交換器の容積を大きくするとともに、前記送風機の回転数を最小とする
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記温度検知手段は、
前記熱源側ユニットに設けられた、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出圧力を検知する高圧センサと、前記圧縮機に吸入される前記冷媒の吸入圧力を検知する低圧センサと、から構成され、
前記高圧センサで検知された吐出圧力から前記凝縮温度を演算し、
前記低圧センサで検知された吸入圧力から前記蒸発温度を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記負荷検知手段は、
前記負荷側ユニットに設けられた、負荷側吸込み温度を検知する温度センサで構成され、
前記負荷側吸込み温度と設定温度との差とから前記負荷側ユニットの負荷を検知する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
全ての前記負荷側ユニットが暖房運転を実行する全暖房運転モード、及び、
暖房運転を実行する前記負荷側ユニットと冷房運転を実行する前記負荷側ユニットとが混在し、暖房運転を実行する前記負荷側ユニットの各負荷の和が冷房運転を実行する前記負荷側ユニットの各負荷の和よりも大きい暖房主体運転モードにおいて、
前記高圧センサで検知する前記吐出圧力から前記凝縮温度を演算し、前記目標凝縮温度と一致するように前記圧縮機の運転周波数を制御し、
前記低圧センサで検知する前記吸入圧力から前記蒸発温度を演算し、前記目標蒸発温度と一致するように前記送風機の回転数を制御する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
全ての前記負荷側ユニットが冷房運転を実行する全冷房運転モード、及び、
暖房運転を実行する前記負荷側ユニットと冷房運転を実行する前記負荷側ユニットとが混在し、冷房運転を実行する前記負荷側ユニットの各負荷の和が暖房運転を実行する前記負荷側ユニットの各負荷の和よりも大きい冷房主体運転モードにおいて、
前記低圧センサで検知する前記吸入圧力から前記蒸発温度を演算し、前記目標蒸発温度と一致するように前記圧縮機の運転周波数を制御し、
前記高圧センサで検知する前記吐出圧力から前記凝縮温度を演算し、前記目標凝縮温度と一致するように前記送風機の回転数を制御する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記全暖房運転モード及び前記暖房主体運転モードにおいて、
前記負荷側ユニットの負荷が前記所定の値よりも小さい場合に暖房負荷が小さいと判断し、設定されている前記冷媒の目標凝縮温度を該目標凝縮温度よりも値の小さい目標凝縮温度に変更する
ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記全冷房運転モード及び前記冷房主体運転モードにおいて、
前記負荷側ユニットの負荷が前記所定の値よりも小さい場合に冷房負荷が小さいと判断し、設定されている前記冷媒の目標蒸発温度を該目標蒸発温度よりも値の大きい目標蒸発温度に変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記熱源側ユニットは、
前記開閉弁、及び前記送風機が備えられた前記室外熱交換器を複数有し、
前記開閉弁、及び前記送風機が備えられた前記室外熱交換器が直列に配管接続された室外熱交換器ユニット同士は並列に配管接続され、
前記全暖房運転モード、及び暖房主体運転モードにおいて、
前記目標凝縮温度に応じて前記開閉弁を制御する
ことを特徴とする請求項４又は６に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記熱源側ユニットは、
前記開閉弁、及び前記送風機が備えられた前記室外熱交換器を複数有し、
前記開閉弁、及び前記送風機が備えられた前記室外熱交換器が直列に配管接続された室外熱交換器ユニット同士は並列に配管接続され、
前記全冷房運転モード、及び冷房主体運転モードにおいて、
前記目標蒸発温度に応じて前記開閉弁を制御する
ことを特徴とする請求項５又は７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、複数台の室内ユニット（負荷側ユニット）のそれぞれで冷房運転又は暖房運転を実行する運転（以下、冷暖房混在運転と称する）が可能なマルチ型の空気調和装置に関し、特に消費電力を低減する制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルにおける制御目標の温度である蒸発温度、凝縮温度を負荷に応じて可変とする空気調和装置が存在する（特許文献１参照）。この空気調和装置は、運転モードと、設定温度と吸込み温度との差とから推定される空調の負荷に応じて、制御目標の温度である蒸発温度、凝縮温度を可変の値とすることで、低負荷時に低圧縮比の運転を行い、消費電力を低減している。【０００３】
また、マルチ型であるため複数台の室内ユニットがそれぞれの負荷条件の中で同時に運転をしており、個別の室内機に対して冷媒の吹き出し温度を制御するような方式ではなく、冷媒の凝縮温度、蒸発温度を一定に制御する方式である。
この方式では、吸込み温度と設定温度との差をモニタし、「吸込み温度−設定温度」が所定の値以下になった場合には空調の負荷が小さいと判断し、冷房であれば制御目標の蒸発温度を上げることで圧縮機の周波数を低下させ、消費電力を低減できる。また、暖房運転であれば、制御目標の凝縮温度を下げることで周波数を低下させ、消費電力を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０７８４０号公報（たとえば、［００１４］〜［００６９］、図１〜図１０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の冷暖房混在運転が可能なマルチ型の空気調和装置のように、負荷に応じて熱源側熱交換器の容量を制御し、目標の蒸発温度、凝縮温度と一致するように制御する場合、それらのうち一方の温度だけを制御するのでは効果としては充分でない。
また、制御目標の凝縮温度、蒸発温度に沿うよう制御するために、凝縮器・蒸発器それぞれにおける送風機回転数が高い状態で運転することになれば、圧縮機の消費電力に比べて相対的に送風機の消費電力が増加してしまい、その結果、省エネ効果が低減するという課題があった。【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、冷暖房混在運転が可能なマルチ型において、蒸発温度、凝縮温度の両方の温度を制御して省エネ効果を高め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、圧縮機、開閉弁、及び送風機が備えられた室外熱交換器が直列に配管接続され、冷媒を介して熱を供給する熱源側ユニットと、室内熱交換器と室内絞り装置とが直列に配管接続され、前記熱源側ユニットから前記冷媒を介して熱が供給される複数の負荷側ユニットと、運転状況に応じて前記冷媒の流れを切り替える冷媒制御ユニットと、を有し、前記熱源側ユニットと前記冷媒制御ユニットとは直列に配管接続され、前記冷媒制御ユニットと前記負荷側ユニットとは直列に配管接続され、前記負荷側ユニット同士はそれぞれ並列に配管接続され、前記負荷側ユニットのそれぞれで冷房運転又は暖房運転を実行する空気調和装置であって、前記熱源側ユニットは、前記冷媒の凝縮温度及び蒸発温度を求めるために用いられる温度検知手段を有し、前記負荷側ユニットは、運転時の負荷を求めるために用いられる負荷検知手段を有し、前記負荷検知手段を用いて求めた前記負荷側ユニットの負荷に応じて前記冷媒の目標凝縮温度と目標蒸発温度とを変更し、前記温度検知手段を用いて求めた凝縮温度が前記目標凝縮温度と一致するように、かつ、前記温度検知手段を用いて求めた蒸発温度が前記目標蒸発温度と一致するように、前記圧縮機の運転周波数と、前記送風機の回転数とを制御し、前記負荷側ユニットの負荷が所定の値よりも小さい場合に、前記開閉弁を開状態として前記室外熱交換器の容積を大きくするとともに、前記送風機の回転数を最小とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置によれば、蒸発温度、凝縮温度の両方の温度を制御して省エネ効果を高めることができる。
【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に係る空気調和装置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３】本発明の実施の形態に係る空気調和装置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４】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷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５】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷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６】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の送風機制御を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態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。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
この空気調和装置５００は、ビルや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）を利用することで、冷暖混在運転を実行できるものである。空気調和装置５００は、熱源側ユニット１００と、冷媒制御ユニット２００と、複数台（図１では２台）の負荷側ユニット３００（３００ａ、３００ｂ）とで構成されている。
【００１２】
また、熱源側ユニット１００と冷媒制御ユニット２００とが低圧配管４０１、及び高圧配管４０２で接続され、冷媒制御ユニット２００と負荷側ユニット３００とがガス管４０５ａ、４０５ｂ、及び液管４０６ａ、４０６ｂで接続され、冷凍サイクルを形成している。
【００１３】
［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。
なお、図１では、「熱源側ユニット１００」に備えられているいくつかの機器の符号の後に「ａ」又は「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、符号の後に付加した「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、その場合は「ａ」、「ｂ」のいずれの機器も含んで説明していることは言うまでもない。
熱源側ユニット１００には、圧縮機１０１と、流路切替え手段である四方切替え弁１０２と、開閉弁１０５と、送風機１０６が設けられた室外熱交換器１０３と、アキュムレータ１０４と、が直列に接続されてメインの冷媒回路を構成するように搭載されている。
なお、開閉弁１０５ａと室外熱交換器１０３ａとが直列に接続されている箇所、及び開閉弁１０５ｂと室外熱交換器１０３ｂとが直列に接続されている箇所、をそれぞれ室外熱交換器ユニットと称する。
【００１４】
また、熱源側ユニット１００では、冷媒の流れを一定方向にすることができるように、逆止弁１０７〜１１５が設けられている。
冷媒制御ユニット２００と四方切替え弁１０２との間における低圧配管４０１に逆止弁１１２が、四方切替え弁１０２と開閉弁１０５との間における接続配管４０３に逆止弁１０８が、室外熱交換器１０３ａと２つの室外熱交換器１０３ａ、１０３ｂの合流部との間における接続配管４０４に逆止弁１０７ａ、１０７ｂが、それぞれ設けられている。
さらに、２つの室外熱交換器１０３ａ、１０３ｂの合流部と冷媒制御ユニット２００との間における接続配管４０４に逆止弁１０９が、２つの室外熱交換器１０３ａ、１０３ｂの合流部と冷媒制御ユニット２００との間における高圧配管４０２に逆止弁１１３が、それぞれ設けられている。
【００１５】
そして、低圧配管４０１と高圧配管４０２とは、逆止弁１１２の下流側と逆止弁１１３の下流側とを接続する第１接続配管１２０と、逆止弁１１２の上流側と逆止弁１１３の上流側とを接続する第２接続配管１２１とで接続されている。
また、接続配管４０３と接続配管４０４とは、逆止弁１０８の下流側と逆止弁１０９の下流側とを接続する第３接続配管１２２と、逆止弁１０８の上流側と逆止弁１０９の上流側とを接続する第４接続配管１２３とで接続されている。
【００１６】
第１接続配管１２０には、低圧配管４０１から高圧配管４０２の方向のみに冷媒の流通を許容する逆止弁１１５が設けられており、第２接続配管１２１にも、低圧配管４０１から高圧配管４０２の方向のみに冷媒の流通を許容する逆止弁１１４が設けられている。
また、第３接続配管１２２には、接続配管４０４から接続配管４０３の方向のみに冷媒の流通を許容する逆止弁１１０が設けられており、第４接続配管１２３にも、接続配管４０４から接続配管４０３の方向のみに冷媒の流通を許容する逆止弁１１１が設けられている。
【００１７】
また、熱源側ユニット１００には、圧縮機１０１と四方切替え弁１０２との間に高圧センサ１４１が設けられている。また、四方切替え弁１０２とアキュムレータ１０４との間に低圧センサ１４２が設けられている。
【００１８】
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・高圧のガス冷媒とし、系内に冷媒を循環させることによって空調運転させるものである。圧縮機１０１は、たと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く、一定速のタイプの圧縮機や、また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であってもよい。
【００１９】
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ものであり、室外熱交換器１０３が運転モードに応じて蒸発器もしくは凝縮器として機能するよう、冷媒の流れを制御している。
【００２０】
室外熱交換器１０３は、熱媒体（たとえば、周囲空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行ない、暖房運転時には蒸発器として冷媒を蒸発・ガス化し、冷房運転時には凝縮器（放熱器）として冷媒を凝縮・液化させるものである。室外熱交換器１０３は、空冷式熱交換器であれば一般的に送風機１０６が合わせて設けられ、送風機１０６の回転数、送風機１０６に与える指令周波数、送風機１０６の消費電力、送風機１０６に流れる電流値等によって凝縮能力又は蒸発能力が制御される。
なお、本実施の形態では２つの室外熱交換器１０３ａ、１０３ｂに対して１つの送風機１０６が設けられているが、室外熱交換器１０３毎に送風機１０６を設けてもよい。
また、本実施の形態では、凝縮能力又は蒸発能力を送風機１０６の回転数によって制御するものとする。
【００２１】
アキュムレータ１０４は、圧縮機１０１の吸入側に設けられ、余剰冷媒を貯留する機能と液冷媒とガス冷媒とを分離する機能とを有している。なお、アキュムレータ１０４は、過剰な冷媒を貯留できる容器であればよい。
【００２２】
開閉弁１０５ａは室外熱交換器１０３ａの上流部に、開閉弁１０５ｂは室外熱交換器１０３ａの上流部にそれぞれ設けられており、開閉が制御されることで冷媒を同通したりしなかったりするものである。すなわち、開閉弁１０５ａ、１０５ｂは、開閉が制御されることで室外熱交換器１０３への冷媒流れを調整する。
【００２３】
第１接続配管１２０は、逆止弁１１３の下流側における高圧配管４０２と逆止弁１１２の下流側における低圧配管４０１とを接続するものである。
第２接続配管１２１は、逆止弁１１３の上流側における高圧配管４０２と逆止弁１１２の上流側における低圧配管４０１とを接続するものである。
なお、第２接続配管１２１と高圧配管４０２との合流部を合流部ａ、第１接続配管１２０と高圧配管４０２との合流部を合流部ｂ（合流部ａより下流）、第２接続配管１２１と低圧配管４０１との合流部を合流部ｃ、第１接続配管１２０と低圧配管４０１との合流部を合流部ｄ（合流部ｃより下流）として図示している。
【００２４】
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、合流部ｃから合流部ｄ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、合流部ａから合流部ｂ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。
【００２５】
第３接続配管１２２は、逆止弁１０９の下流側における高圧配管４０２と逆止弁１０８の下流側における接続配管４０３とを接続するものである。
第４接続配管１２３は、逆止弁１０９の上流側における接続配管４０４と逆止弁１０８の上流側における接続配管４０３とを接続するものである。
なお、第４接続配管１２３と接続配管４０４との合流部を合流部ｅ、第４接続配管１２３と高圧配管４０２との合流部を合流部ｆ（合流部ｅより下流）、第４接続配管１２３と接続配管４０３との合流部を合流部ｇ、第３接続配管１２２と接続配管４０３との合流部を合流部ｈ（合流部ｇより下流）として図示している。
【００２６】
逆止弁１０８は、合流部ｇと合流部ｈとの間に設けられており、合流部ｇから合流部ｈへの方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１０９は、合流部ｅと合流部ｆとの間に設けられており、合流部ｅから合流部ｆへの方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１０は、第３接続配管１２２に設けられており、合流部ｆから合流部ｈの方向へのみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１１は、第４接続配管１２３に設けられており、合流部ｅから合流部ｇの方向へのみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１０７は、室外熱交換器１０３と合流部との間に設けられており、室外熱交換器１０３から合流部ｅの方向のみに冷媒の流れを許容する。
【００２７】
高圧センサ１４１は圧縮機１０１の吐出側に設けられ、圧縮機１０１から吐出された冷媒の圧力を検知するものであり、低圧センサ１４２は圧縮機１０１の吸入側に設けられ、圧縮機１０１に吸入される冷媒の圧力を検知するものである。
これら高圧センサ１４１及び低圧センサ１４２は、後述する冷媒の凝縮温度Ｔｃ及び蒸発温度Ｔｅを求めるための温度検知手段として用いられる。
これら温度検知手段で検知された圧力情報は、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１２４に送られ、圧縮機１０１の運転周波数や、送風機１０６の回転数、四方切替え弁１０２の切り替えの制御に利用されることになる。
【００２８】
［冷媒制御ユニット２００］
冷媒制御ユニット２００は、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００との間に介在し、負荷側ユニット３００の運転状況に応じて冷媒の流れを切り替えるものである。
なお、図１では、「冷媒制御ユニット２００」に備えられているいくつかの機器の符号の後に「ａ」又は「ｂ」を付加して図示している。これは、後に説明する「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「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、その場合は「負荷側ユニット３００ａ」又は「負荷側ユニット３００ｂ」に接続されているいずれの機器も含んで説明していることは言うまでもない。
【００２９】
冷媒制御ユニット２００は、高圧配管４０２と低圧配管４０１とで熱源側ユニット１００に接続され、液管４０６とガス管４０５とで負荷側ユニット３００に接続されている。  冷媒制御ユニット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、第１冷媒熱交換器２１６及び第２冷媒熱交換器２１７の一次側には接続配管２２１が、二次側には接続配管２２０がそれぞれ設けられている。なお、第１冷媒熱交換器２１６と第２冷媒熱交換器２１７とにおける一次側は、気液分離器２１１で分離された液冷媒が流れる側であり、二次側は、一次側を流れる冷媒の過冷却をとるための冷媒が第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５とを介して流れる側である。
【００３０】
気液分離器２１１は、高圧配管４０２と接続配管２２１との接続部に設けられ、高圧配管４０２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。
【００３１】
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とガス管４０５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の室内熱交換器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。
【００３２】
第２開閉弁２１３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２２０とガス管４０５との間に設けられている。つまり、第２開閉弁２１３は、一方が第１冷媒熱交換器２１６に、他方が負荷側ユニット３００の室内熱交換器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。
【００３３】
第１絞り装置２１４は、接続配管２２１の、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、たと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。
【００３４】
第２絞り装置２１５は、接続配管２２０の、第２冷媒熱交換器２１７の二次側における上流側に設けられており、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、たと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。
【００３５】
第１冷媒熱交換器２１６は、一次側を流れる冷媒と、二次側を流れる冷媒との間で熱交換を実行するものである。
【００３６】
第２冷媒熱交換器２１７は、一次側を流れる冷媒と、二次側を流れる冷媒との間で熱交換を実行するものである。
【００３７】
冷媒制御ユニット２００は、第１冷媒熱交換器２１６と第２冷媒熱交換器２１７とによって一次側を流れる冷媒と二次側を流れる冷媒との間で熱交換を行い、一次側を流れる冷媒の過冷却をとれるようになっている。
また、第１絞り装置２１４の開度によって第１冷媒熱交換器２１６の一次側出口において適正な過冷却がとれるように、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に、それぞれバイパス量を制御するようになっている。
【００３８】
［負荷側ユニット３００］
負荷側ユニット３００は、熱源側ユニット１００からの冷熱又は温熱の供給を受けて冷房負荷又は暖房負荷を担当するものである。
なお、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のいずれにも各機器が備えられていることは言うまでもない。
【００３９】
負荷側ユニット３００には、室内熱交換器３１２（室内熱交換器３１２ａ、３１２ｂ）と、室内絞り装置３１１（室内絞り装置３１１ａ、３１１ｂ）とが、直列に接続されて搭載されている。
また、室内熱交換器３１２と第１開閉弁２１２、第２開閉弁２１３との間には温度センサ３１３（温度センサ３１３ａ、３１３ｂ）が設けられており、室内絞り装置３１１と室内熱交換器３１２との間には温度センサ３１４（温度センサ３１４ａ、３１４ｂ）が設けられており、室内熱交換器３１２、又はその近傍には温度センサ３１５（温度センサ３１５ａ、３１５ｂ）が設けられている。
なお、室内熱交換器３１２の近傍に、室内熱交換器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。
【００４０】
室内絞り装置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。この室内絞り装置３１１は、開度が可変に制御可能なもの、たと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。
【００４１】
室内熱交換器３１２は、熱媒体（たとえば、周囲空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行ない、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として冷媒を凝縮・液化し、冷房運転時には蒸発器として冷媒を蒸発・ガス化させるものである。室内熱交換器３１２は、一般的に図示省略の送風機が合わせて設けられ、送風機の回転数、送風機に与える指令周波数、送風機の消費電力、送風機に流れる電流値等によって凝縮能力又は蒸発能力が制御される。
なお、本実施の形態では、凝縮能力又は蒸発能力を送風機の回転数によって制御するものとする。
【００４２】
温度センサ３１３は、室内熱交換器３１２と第１開閉弁２１２、第２開閉弁２１３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は、室内絞り装置３１１と室内熱交換器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３１５は、後述する室内熱交換器３１２における室内空気の負荷側吸込み温度Ｔａを検知する。
また、これら負荷検知手段である温度センサ３１３〜３１５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１２４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３１３〜３１５からの情報は、負荷側ユニット３００に設けられている室内絞り装置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。
【００４３】
なお、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。たとえば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリューなど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。さらに、空気調和装置５００に使用する冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなど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などのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。
【００４４】
また、図１では、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１２４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、冷媒制御ユニット２００、又は、負荷側ユニット３００のいずれかに設けるようにしてもよい。また、制御装置１２４を、熱源側ユニット１００、冷媒制御ユニット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１２４を機能に応じて複数に分けて、熱源側ユニット１００、冷媒制御ユニット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。
【００４５】
ここでは、空気調和装置５００が実行する各モードの運転動作について説明する。
空気調和装置５００においては、例えば室内に設置されたリモートコントローラなどからの冷房運転要求、暖房運転要求を受信し空調運転するが、それらの要求に応じて４つの運転モードが存在する。４つの運転モードとしては、全ての負荷側ユニット３００が全て冷房運転要求である全冷房運転モード、冷房運転要求と暖房運転要求が混在しており、かつ冷房運転により処理すべき負荷が多い（冷房運転を実行する負荷側ユニット３００の各負荷の和が暖房運転を実行する負荷側ユニット３００の各負荷の和より大きい）と判断される冷房主体運転モード、冷房運転要求と暖房運転要求が混在しており、かつ暖房運転により処理すべき負荷が多い（暖房運転を実行する負荷側ユニット３００の各負荷の和が冷房運転を実行する負荷側ユニット３００の各負荷の和より大きい）と判断される暖房主体運転モード、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がある。
【００４６】
［全暖房運転モード］
図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置５００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２に基づいて、空気調和装置５００の全暖房運転モード時の運転動作について説明する。
【００４７】
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を経由し、逆止弁１１５を導通し、高圧配管４０２を流れて熱源側ユニット１００から流出し、冷媒制御ユニット２００へ至る。
【００４８】
冷媒制御ユニット２００へ流入したガス冷媒は、気液分離器２１１へ流入し、接続配管２２１を流れて第１開閉弁２１２へ至る。このとき、第１開閉弁２１２は開放されており、第２開閉弁２１３は閉止されている。そして、第１開閉弁２１２を導通した高温・高圧のガス冷媒は、ガス管４０５を流れて冷媒制御ユニット２００から流出し、負荷側ユニット３００へ至る。
【００４９】
負荷側ユニット３００へ流入したガス冷媒は、室内熱交換器３１２（室内熱交換器３１２ａ及び室内熱交換器３１２ｂ）へ流入する。室内熱交換器３１２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し、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、室内熱交換器３１２から流出した液冷媒は、室内絞り装置３１１（室内絞り装置３１１ａ及び室内絞り装置３１１ｂ）で減圧され、液管４０６（液管４０６ａ及び液管４０６ｂ）を流れて負荷側ユニット３００から流出し、冷媒制御ユニット２００へ至る。
【００５０】
冷媒制御ユニット２００へ流入した液冷媒は、第２絞り装置２１５を導通して接続配管２２０を流れて低圧配管４０１へ至る。そして、液冷媒は低圧配管４０１を流れて冷媒制御ユニット２００から流出し、熱源側ユニット１００へ戻る。
【００５１】
熱源側ユニット１００に戻った冷媒は、逆止弁１１４、逆止弁１１０を導通して室外熱交換器１０３（室外熱交換器１０３ａ及び室外熱交換器１０３ｂ）へ至る。このとき、開閉弁１０５は開閉されている。室外熱交換器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し、ガス化する。その後、室外熱交換器１０３から流出したガス冷媒は、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内のガス冷媒を圧縮機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５００は全暖房運転モードを実行する。
【００５２】
全暖房運転モード時において、圧縮機１０１の運転周波数は、温度検知手段である高圧センサ１４１で検知する（圧縮機１０１が吐出した冷媒の）吐出圧力から演算される凝縮温度Ｔｃが、目標凝縮温度Ｔｃｍと一致するように制御される。また、送風機１０６の回転数は、温度検知手段である低圧センサ１４２で検知する（圧縮機１０１が吸入した冷媒の）吸入圧力から演算される蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｍと一致するように制御されている。
そのため、圧縮機１０１の運転周波数を一定として暖房負荷が大きくなると、凝縮温度Ｔｃが下がる。そこで、目標凝縮温度Ｔｃｍを上げて、凝縮温度ＴｃがそのＴｃｍと一致するように圧縮機１０１の運転周波数を増加させることで、暖房能力を上げる動作となる。
反対に、圧縮機１０１の運転周波数を一定として暖房負荷が小さくなると、凝縮温度Ｔｃが上がる。そこで、目標凝縮温度Ｔｃｍを下げて、凝縮温度ＴｃがそのＴｃｍと一致するように圧縮機１０１の運転周波数を低下させることで、暖房能力を下げる動作となり、消費電力を低減できる。
【００５３】
また、負荷検知手段である温度センサ３１５で検知した室内熱交換器３１２における室内空気の負荷側吸込み温度Ｔａと設定温度Ｔｏとの差ΔＴｈで負荷側ユニット３００の負荷を求められるが、暖房負荷が小さくなると、負荷側吸込み温度Ｔａと設定温度Ｔｏとが近接する。そこで、暖房運転時における温度差ΔＴｈ＝Ｔｏ−Ｔａが所定の値ΔＴｈｏよりも小さい（ΔＴｈ＜ΔＴｈｏ）場合に負荷が小さいと判断し、目標凝縮温度初期値Ｔｃｍ０を目標凝縮温度変更値Ｔｃｍ１に変更する。このとき、Ｔｃｍ１は固定の値であってもよいし、温度差ΔＴｈの関数となっていてもよいが、Ｔｃｍ０＞Ｔｃｍ１となる。ここで、Ｔａは複数の負荷側ユニット３００が運転している場合には算術平均としてもよいし、能力に応じた加重平均としてもよい。また、接続された負荷側ユニット３００のうち、最大の温度差ΔＴｈをとる負荷側ユニット３００を代表とすることもできる。
いずれの場合においても、Ｔｃｍ０がＴｃｍ１（＜Ｔｃｍ０）となり、圧縮機１０１の運転周波数は目標に従って低下するため、消費電力を低減できる。
【００５４】
なお、室外熱交換器１０３は、開閉弁１０５の開閉動作によって室外熱交換器１０３に流れる冷媒の流れを制御可能なように構成されている。本実施の形態では、図２に示すように室外熱交換器１０３を室外熱交換器１０３ａ、１０３ｂの２つの分割構成としているが、室外熱交換器１０３の前後に開閉弁１０５と逆止弁１０７とを設けることで、２分割以上の構成とすることもできる。
つまり、負荷側ユニット３００の負荷に応じて各開閉弁１０５の開閉を制御し、熱交換を行う室外熱交換器１０３の容積（冷媒を流入させる室外熱交換器１０３の数）を選択するが、分割数が増えると、その選択できる数も増える。
【００５５】
また、暖房負荷が小さいときは、室外熱交換器１０３の容積は最大を選択しておくとよい。つまり、図２において、開閉弁１０５ａ、及び１０５ｂを開状態として、熱交換容積を大きくする。こうすることで、暖房負荷が小さいときは送風機１０６の回転数を最小としても蒸発温度Ｔｅを目標蒸発温度Ｔｅｍと一致させることができるため、送風機１０６の消費電力を低減できる。
【００５６】
以上より、圧縮機１０１の運転周波数は、凝縮温度Ｔｃが目標凝縮温度Ｔｃｍと一致するように制御され、送風機１０６の回転数は、蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｍと一致するように制御されている。
そのため、圧縮機１０１の運転周波数を一定として暖房負荷が小さくなると、凝縮温度Ｔｃが上がる。そこで、目標凝縮温度Ｔｃｍを下げて、凝縮温度ＴｃがそのＴｃｍと一致するように圧縮機１０１の運転周波数を低下させることで、暖房能力を下げる動作となり、消費電力を低減できる。
また、暖房負荷が小さいとき、負荷側吸込み温度Ｔａと設定温度Ｔｏが近接するため、暖房運転における温度差ΔＴｈ＝Ｔｏ−Ｔａが所定の値ΔＴｈｏよりも小さい場合に負荷が小さいと判断し、目標凝縮温度初期値Ｔｃｍ０を目標凝縮温度変更値Ｔｃｍ１（＜Ｔｃｍ０）に変更する。そうすることで、圧縮機１０１の運転周波数は目標に従って低下するため、消費電力を低減できる。
また、暖房負荷が小さいときは、室外熱交換器１０３の容積は最大を選択しておくことで、暖房負荷が小さいときは送風機１０６の回転数を最小としても蒸発温度Ｔｅを目標蒸発温度Ｔｅｍと一致させることができるため、送風機１０６の消費電力を低減できる。
なお、暖房負荷が大きいときでも、圧縮機１０１の運転周波数を低下させることで消費電力を低減できるが、同時に暖房能力も下がってしまうため、暖房負荷が小さく暖房能力が必要ない場合を判断し、その際に効率的な運転を実施するようにしている。
また、本実施の形態では、空冷式を例にとって送風機１０６の回転数としたが、水冷式で水ポンプ制御値（周波数、消費電力、電流）をモニタして開閉弁１０５ａ、１０５ｂを制御することとしてもよい。
以上のように制御することで、省エネ効果の高い空気調和装置５００を得ることができる。
【００５７】
また、空気調和装置５００に与えられた運転要求として、冷房運転と暖房運転とが混在しており、かつ暖房運転により処理すべき負荷の方が大きいと判断される場合、暖房主体運転モードによる運転モードとなる。
【００５８】
［暖房主体運転モード］
図３は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置５００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３に基づいて、空気調和装置５００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時の暖房主体運転モードを説明する。
なお、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。
【００５９】
液管４０６ａを流れる液冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７によって過冷却をつけられ、その後、液管４０６ｂを流れて冷房要求のある負荷側ユニット３００ｂへ至る。負荷側ユニット３００ｂに流入した液冷媒は、室内絞り装置３１１ｂで減圧される。室内絞り装置３１１ｂで減圧された液冷媒は、室内熱交換器３１２ｂに流入する。室内熱交換器３１２ｂは蒸発器として働いているので、液冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発し、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、負荷側ユニット３００ｂから流出したガス冷媒は、第２開閉弁２１３ｂを導通し、接続配管２２０を流れる。このガス冷媒は、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とを導通して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流して気液二相となった後、低圧配管４０１を流れて冷媒制御ユニット２００から流出し、熱源側ユニット１００へ戻る。
【００６０】
熱源側ユニット１００に戻った気液二相冷媒は、逆止弁１１４、逆止弁１１０を導通して室外熱交換器１０３（室外熱交換器１０３ａ及び室外熱交換器１０３ｂ）へ至る。このとき、開閉弁１０５ａは開放されている。室外熱交換器３は蒸発器として働いているので、気液二相冷媒は、周囲の空気と熱交換して冷媒は蒸発し、ガス化する。その後、室外熱交換器１０３から流出したガス冷媒は、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内のガス冷媒を圧縮機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５００は暖主房運転モードを実行する。
【００６１】
暖房主体運転モードにおいても全暖房運転モードと同様に、暖房負荷に応じて目標凝縮温度Ｔｃｍと目標蒸発温度Ｔｅｍとを変更することで、消費電力を低減できる。
以上のように制御することで、省エネ効果の高い空気調和装置５００を得ることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、熱源側ユニット１００が１台、冷媒制御ユニット２００が１台、負荷側ユニット３００が２台の例を示したが、各ユニットの台数を特に限定するものではない。また、本実施の形態では、本発明を空気調和装置５００に適用した場合を例に説明したが、冷凍システムをはじめとする冷凍サイクルを用いて冷媒回路を構成する他のシステムにも本発明を適用することができる。
【００６３】
［全冷房運転モード］
図４は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置５００の全冷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に基づいて、空気調和装置５００の全冷房運転モード時の運転動作について簡単に説明する。
【００６４】
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を経由し、逆止弁１０８を導通して開閉弁１０５へ至る。このとき、開閉弁１０５は開放されている。そして、開閉弁１０５を導通したガス冷媒は、室外熱交換器１０３へ流れる。室外熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、ガス冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮し、液化する。その後、室外熱交換器１０３から流出した高圧の液冷媒は、接続配管４０４を流れて、逆止弁１０９と逆止弁１１３とを導通し、高圧配管４０２を流れて熱源側ユニット１００から流出し、冷媒制御ユニット２００へ至る。
【００６５】
冷媒制御ユニット２００へ流入した液冷媒は、気液分離器２１１へ流入し、第１冷媒熱交換器２１６の一次側に流入する。そこで液冷媒は、第１冷媒熱交換器２１６の二次側を流れる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。そして、この液冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７に流れ、さらに過冷却をつけられる。その後、液冷媒は分流して、一部が液管４０６（液管４０６ａ及び液管４０６ｂ）を流れて冷媒制御ユニット２００から流出し、負荷側ユニット３００へ至る。
【００６６】
負荷側ユニット３００へ流入した液冷媒は、室内絞り装置３１１（室内絞り装置３１１ａ及び室内絞り装置３１１ｂ）で減圧され、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器３１２（室内熱交換器３１２ａ及び室内熱交換器３１２ｂ）へ流入する。室内熱交換器３１２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し、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、室内熱交換器３１２から流出したガス冷媒は、ガス管４０５（ガス管４０５ａ及びガス管４０５ｂ）を流れて負荷側ユニット３００を流出し、冷媒制御ユニット２００へ至る。
【００６７】
冷媒制御ユニット２００へ流入したガス冷媒は、第２開閉弁２１３へ至る。このとき、第２開閉弁２１３は開放されており、第１開閉弁２１２は閉止されている。そして、第２開閉弁２１３を導通したガス冷媒は、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とを導通して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流した後、低圧配管４０１を流れて冷媒制御ユニット２００から流出し、熱源側ユニット１００へ戻る。
【００６８】
熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２を導通し、四方切替え弁１０２を経由し、アキュムレータ１０４へ流入する。そして、アキュムレータ１０４内のガス冷媒を圧縮機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５００は全冷房運転モードを実行する。
【００６９】
全冷房運転モード時において、圧縮機１０１の運転周波数は、温度検知手段である低圧センサ１４２で検知する（圧縮機１０１が吸入した冷媒の）吸入圧力から演算される蒸発温度Ｔｅが、目標蒸発温度Ｔｅｍと一致するように制御される。また、送風機１０６の回転数は、温度検知手段である高圧センサ１４１で検知する（圧縮機１０１が吐出した冷媒の）吐出圧力から演算される凝縮温度Ｔｃが目標凝縮温度Ｔｃｍと一致するように制御されている。
そのため、圧縮機１０１の運転周波数を一定として冷房負荷が大きくなると、蒸発温度Ｔｅが上がる。そこで、目標蒸発温度Ｔｅｍを下げて、蒸発温度ＴｅがそのＴｅｍと一致するように圧縮機１０１の運転周波数を増加させることで、冷房能力を上げる動作となる。
反対に、圧縮機１０１の運転周波数を一定として冷房負荷が小さくなると、蒸発温度Ｔｅが下がる。そこで、目標蒸発温度Ｔｅｍを上げて、蒸発温度ＴｅがそのＴｅｍと一致するように圧縮機１０１の運転周波数を低下させることで、冷房能力を下げる動作となり、消費電力を低減できる。
【００７０】
負荷検知手段である温度センサ３１５で検知した室内空気の負荷側吸込み温度Ｔａと設定温度Ｔｏとの差ΔＴｃで負荷側ユニット３００の負荷を求められるが、暖房負荷が小さくなると、負荷側吸込み温度Ｔａと設定温度Ｔｏとが近接する。そこで、冷房運転における温度差ΔＴｒ＝Ｔａ−Ｔｏが所定の値ΔＴｒｏよりも小さい（ΔＴｒ＜ΔＴｒｏ）場合に負荷が小さいと判断し、目標蒸発温度初期値Ｔｅｍ０を目標蒸発温度変更値Ｔｅｍ１に変更する。このとき、Ｔｅｍ１は固定の値であってもよいし、温度差ΔＴｒの関数となっていてもよいが、Ｔｅｍ０＜Ｔｅｍ１となる。ここで、Ｔａは複数の負荷側ユニット３００が運転している場合には算術平均としてもよいし、能力に応じた加重平均としてもよい。また、接続された負荷側ユニット３００のうち、最大の温度差ΔＴｒをとる負荷側ユニット３００を代表とすることもできる。いずれの場合においても、Ｔｅｍ０がＴｅｍ１（＞Ｔｅｍ０）となり、圧縮機１０１の運転周波数は目標に従って低下するため、消費電力を低減できる。
【００７１】
また、冷房負荷が小さいときは、室外熱交換器１０３の容積は最大を選択しておくとよい。つまり、図４において、開閉弁１０５ａ、及び１０５ｂを開状態として、熱交換容積を大きくする。こうすることで、冷房負荷が小さいときは送風機１０６の回転数を最小としても凝縮温度Ｔｃを目標凝縮温度Ｔｃｍと一致させることができるため、送風機１０６の消費電力を低減することができる。
【００７２】
以上より、圧縮機１０１の運転周波数は、蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｍと一致するように制御され、送風機１０６の回転数は、凝縮温度Ｔｃが目標凝縮温度Ｔｃｍと一致するように制御されている。
そのため、圧縮機１０１の運転周波数を一定として冷房負荷が小さくなると、蒸発温度Ｔｅが下がる。そこで、目標蒸発温度Ｔｅｍを上げて、蒸発温度ＴｅがそのＴｅｍと一致するように圧縮機１０１の運転周波数を低下させることで、冷房能力を下げる動作となり、消費電力を低減できる。
また、冷房負荷が小さいとき、負荷側吸込み温度Ｔａと設定温度Ｔｏが近接するため、冷房運転における温度差ΔＴｒ＝Ｔｏ−Ｔａが所定の値ΔＴｒｏよりも小さい場合に負荷が小さいと判断し、目標蒸発温度初期値Ｔｅｍ０を目標蒸発温度変更値Ｔｅｍ１（＞Ｔｅｍ０）に変更する。そうすることで、圧縮機１０１の運転周波数は目標に従って低下するため、消費電力を低減できる。
また、冷房負荷が小さいときは、室外熱交換器１０３の容積は最大を選択しておくことで、冷房負荷が小さいときは送風機１０６の回転数を最小としても凝縮温度Ｔｃを目標凝縮温度Ｔｃｍと一致させることができるため、送風機１０６の消費電力を低減することができる。
なお、冷房負荷が大きいときでも、圧縮機１０１の運転周波数を低下させることで消費電力を低減できるが、同時に冷房能力も下がってしまうため、冷房負荷が小さく冷房能力が必要ない場合を判断し、その際に効率的な運転を実施するようにしている。
以上のように制御することで、省エネ効果の高い空気調和装置５００を得ることができる。
【００７３】
［冷房主体運転モード］
図５は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置５００の冷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５に基づいて、空気調和装置５００の冷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から冷房要求、負荷側ユニット３００ｂから暖房要求があった時の冷房主体運転モードを説明する。
【００７４】
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を経由し、逆止弁１０８を導通して開閉弁１０５へ至る。このとき、開閉弁１０５は開放されている。そして、開閉弁１０５を導通したガス冷媒は、室外熱交換器１０３へ流れる。室外熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、ガス冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮し、液化する。その後、室外熱交換器１０３から流出した高圧の気液二相冷媒は、接続配管４０４を流れて、逆止弁１０９と逆止弁１１３とを導通し、高圧配管４０２を流れて熱源側ユニット１００から流出し、冷媒制御ユニット２００へ至る。
【００７５】
冷媒制御ユニット２００へ流入した気液二相冷媒は、気液分離器２１１へ流入し、気液分離器２１１でガス冷媒と液冷媒とに分離される。分離後、ガス冷媒は気液分離器２１１から流出し、接続配管２２１を流れて第１開閉弁２１２へ至る。このとき、第１開閉弁２１２ａは閉止されており、第１開閉弁２１２ｂは開放されている。そして、第１開閉弁２１２ｂを導通したガス冷媒は、ガス管４０５ｂ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、室内熱交換器３１２ｂで周囲に放熱することで空調空間を暖房するとともに、自身は凝縮し、液化する。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、室内熱交換器３１２ｂから流出した液冷媒は、室内絞り装置３１１ｂで中間圧力まで絞られる。
【００７６】
室内絞り装置３１１ｂで絞られた中間圧力の液冷媒は、液管４０６ｂを流れて第２冷媒熱交換器２１７へ流入する。そこで、気液分離器２１１で分離され、第１冷媒熱交換器２１６を流れ、第１絞り装置２１４を導通し、第２冷媒熱交換器２１７へ流入してきた液冷媒と合流する。そして、第２冷媒熱交換器２１７でさらに過冷却度が大きくなった液冷媒は、液管４０６ａを流れて冷媒制御ユニット２００から流出し、負荷側ユニット３００ａへ至る。
【００７７】
負荷側ユニット３００へ流入した液冷媒は、室内絞り装置３１１ａで減圧され、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器３１２ａへ流入する。室内熱交換器３１２ａ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し、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、室内熱交換器３１２ａから流出したガス冷媒は、ガス管４０５ａを流れて負荷側ユニット３００から流出し、冷媒制御ユニット２００へ至る。
【００７８】
冷媒制御ユニット２００へ流入したガス冷媒は、第２開閉弁２１３へ至る。このとき、第２開閉弁２１３ａは開放されており、第２開閉弁２１３ｂは閉止されている。そして、第２開閉弁２１３ａを導通したガス冷媒は、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とを導通して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流した後、低圧配管４０１を流れて冷媒制御ユニット２００から流出し、熱源側ユニット１００へ戻る。
【００７９】
熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２を導通し、四方切替え弁１０２を経由し、アキュムレータ１０４へ流入する。そして、アキュムレータ１０４内のガス冷媒を圧縮機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５００は冷房主体運転モードを実行する。
【００８０】
冷主モード時、送風機１０６の回転数は目標凝縮温度Ｔｃｍに向けて制御される。
暖房負荷が小さいとき、暖房運転中の負荷側吸込み温度Ｔａと設定温度Ｔｏとが近接する。従って、全暖房運転モード同様に温度差ΔＴｈ＝Ｔｏ−Ｔａが所定の値ΔＴｈｏよりも小さい場合に負荷が小さいと判断して、目標凝縮温度初期値Ｔｃｍ０を目標凝縮温度変更値Ｔｃｍ１に変更する。このとき、Ｔｃｍ１は固定の値であってもよいし、温度差ΔＴの関数となっていてもよいが、Ｔｃｍ０＞Ｔｃｍ１となる。ここで、Ｔａは複数の負荷側ユニット３００が運転している場合には算術平均としてもよいし、能力に応じた加重平均としてもよい。また接続された負荷側ユニット３００のうち、最大の温度差ΔＴｃをとる負荷側ユニット３００を代表とすることもできる。いずれにしてもＴｃｍ０はＴｃｍ１（＜Ｔｃｍ０）となる。
【００８１】
このとき、室外熱交換器１０３の容積は、目標凝縮温度Ｔｃｍに応じて開閉弁１０５ｂの制御を実施する。室外熱交換器１０３の伝熱面積を小さくすることで凝縮温度Ｔｃは高く維持されるが、負荷が小さい場合には送風機１０６の回転数を増加する必要があるため、室外熱交換器１０３の伝熱面積は大きくする方が望ましい。
【００８２】
図６は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の送風機制御を示す説明図である。
例えば図６に示すように、暖房負荷が大きいと判断される場合には開閉弁１０５ｂを閉止し、室外熱交換器１０３の伝熱面積を小さくして送風機１０６の回転数を低下させ、暖房負荷が小さいと判断される場合には開閉弁１０５ｂを開放し、室外熱交換器１０３の伝熱面積を大きくして送風機の１０６回転数を低下させるように制御する。
なお、開閉弁１０５ａはいずれの場合も開放されているものとする。
以上のように制御することで、省エネ効果の高い空気調和装置５００を得ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００  熱源側ユニット、１０１  圧縮機、１０２  四方切替え弁、１０３  室外熱交換器、１０３ａ  室外熱交換器、１０３ｂ  室外熱交換器、１０４  アキュムレータ、１０５  開閉弁、１０５ａ  開閉弁、１０５ｂ  開閉弁、１０６  送風機、１０７  逆止弁、１０７ａ  逆止弁、１０７ｂ  逆止弁、１０８  逆止弁、１０９  逆止弁、１１０  逆止弁、１１１  逆止弁、１１２  逆止弁、１１３  逆止弁、１１４  逆止弁、１１５  逆止弁、１２０  第１接続配管、１２１  第２接続配管、１２２  第３接続配管、１２３  第４接続配管、１２４  制御装置、１４１  高圧センサ、１４２  低圧センサ、２００  冷媒制御ユニット、２１１  気液分離器、２１２  第１開閉弁、２１２ａ  第１開閉弁、２１２ｂ  第１開閉弁、２１３  第２開閉弁、２１３ａ  第２開閉弁、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、２２０  接続配管、２２１  接続配管、３００  負荷側ユニット、３００ａ  負荷側ユニット、３００ｂ  負荷側ユニット、３１１  室内絞り装置、３１１ａ  室内絞り装置、３１１ｂ  室内絞り装置、３１２  室内熱交換器、３１２ａ  室内熱交換器、３１２ｂ  室内熱交換器、３１３  温度センサ、３１３ａ  温度センサ、３１３ｂ  温度センサ、３１４  温度センサ、３１４ａ  温度センサ、３１４ｂ  温度センサ、３１５  温度センサ、３１５ａ  温度センサ、３１５ｂ  温度センサ、３００  負荷側ユニット、３００ａ  負荷側ユニット、３００ｂ  負荷側ユニット、４０１  低圧配管、４０２  高圧配管、４０３  接続配管、４０４  接続配管、４０５  ガス管、４０５ａ  ガス管、４０５ｂ  ガス管、４０６  液管、４０６ａ  液管、４０６ｂ  液管、５００  空気調和装置、ａ  合流部、ｂ  合流部、ｃ  合流部、ｄ  合流部、ｅ  合流部、ｆ  合流部、ｇ  合流部、ｈ  合流部。
【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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