(57)【要約】  空気調和機１００は、圧縮機１１１と、蒸発器として機能する室外熱交換器１１３と、圧縮機１１１の吸入側に接続されたアキュムレーター１１５と、室外熱交換器１１３に冷媒の熱交換対象である空気を供給する室外送風機１２７及び室外熱交換器１１３を流れる冷媒の流量を調節する流量調節手段（バイパス回路１２６及びバイパス回路用絞り装置１２５）のうちの少なくとも一方とを有する２台の熱源ユニット１１０を備え、制御手段４００は、上方に設置された上部熱源ユニットの圧縮機１１１の吸入乾き度と、下方に設置された下部熱源ユニットの圧縮機１１１の吸入乾き度とが同じになるように、室外送風機１２７及び流量調節手段のうちの少なくとも一方を制御する。
2015181980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内熱交換器と、室内側絞り装置とを有する少なくとも１台の室内ユニット、
圧縮機と、少なくとも蒸発器として機能する室外熱交換器と、前記圧縮機の吸入側に接続されたアキュムレーターと、前記室外熱交換器に冷媒の熱交換対象を供給する熱交換対象供給手段及び前記室外熱交換器を流れる冷媒の流量を調節する流量調節手段のうちの少なくとも一方とを有し、前記室内ユニットに並列接続された複数の熱源ユニット、
並びに、前記熱交換対象供給手段及び前記流量調節手段のうちの少なくとも一方を制御する制御手段、
を備え、
前記熱源ユニットのうちの２台は、一方が上側に設置された上部熱源ユニットで、他方が該上部熱源ユニットよりも下側に設置された下部熱源ユニットであり、
前記室外熱交換器が蒸発器として機能している状態において、
前記制御手段は、
前記上部熱源ユニットの前記圧縮機の吸入乾き度と、前記下部熱源ユニットの前記圧縮機の吸入乾き度とが同じになるように、前記熱交換対象供給手段及び前記流量調節手段のうちの少なくとも一方を制御する空気調和機。
【請求項２】
前記上部熱源ユニット及び前記下部熱源ユニットは、
前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段と、
前記圧縮機から吐出された冷媒の凝縮温度を直接的又は間接的に検出する凝縮温度検出手段と、
蒸発器として機能している前記室外熱交換器を流れる冷媒の蒸発温度を直接的又は間接的に検出する蒸発温度検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記上部熱源ユニット及び前記下部熱源ユニットのそれぞれに対して、前記吐出冷媒温度検出手段の検出値から前記凝縮温度検出手段の検出値を減算した前記圧縮機の吐出過熱度を算出し、
前記下部熱源ユニットの前記室外熱交換器を流れる冷媒の蒸発温度から前記上部熱源ユニットの前記室外熱交換器を流れる冷媒の蒸発温度を減算した蒸発温度差ｄＴｅを算出し、
前記上部熱源ユニットの前記圧縮機の吐出過熱度をＳＨｓ、前記下部熱源ユニットの前記圧縮機の吐出過熱度をＳＨｍ、補正値をα、制御の不感帯をｄと定義した場合、
ＳＨｓ＝ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄとなるように、前記熱交換対象供給手段及び前記流量調節手段のうちの少なくとも一方を制御する請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記上部熱源ユニット及び前記下部熱源ユニットのそれぞれの前記流量調節手段は、
前記室外熱交換器の冷媒流入側及び冷媒流出側に接続され、該室外熱交換器をバイパスするバイパス回路と、
該バイパス回路に設けられ、該バイパス回路を流れる冷媒の流量を調節するバイパス回路用絞り装置と、
を備え、
前記制御手段は、
ＳＨｓ＜ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合、前記下部熱源ユニットの前記バイパス回路用絞り装置の開度を、前記上部熱源ユニットの前記バイパス回路用絞り装置の開度よりも相対的に増加させ、
ＳＨｓ＞ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合、前記上部熱源ユニットの前記バイパス回路用絞り装置の開度を、前記下部熱源ユニットの前記バイパス回路用絞り装置の開度よりも相対的に増加させる請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記上部熱源ユニット及び前記下部熱源ユニットのそれぞれの前記流量調節手段は、前記室外熱交換器が蒸発器として機能する際に該室外熱交換器の冷媒流入側となる配管に設けられた流量調節用絞り装置を備え、
前記制御手段は、
ＳＨｓ＜ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合、前記下部熱源ユニットの前記流量調節用絞り装置の開度を、前記上部熱源ユニットの前記流量調節用絞り装置の開度よりも相対的に増加させ、
ＳＨｓ＞ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合、前記上部熱源ユニットの前記流量調節用絞り装置の開度を、前記下部熱源ユニットの前記流量調節用絞り装置の開度よりも相対的に増加させる請求項２に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記制御手段は、
ＳＨｓ＜ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合、前記下部熱源ユニットの前記熱交換対象供給手段における熱交換対象の供給量を、前記上部熱源ユニットの前記熱交換対象供給手段における熱交換対象の供給量よりも相対的に低下させ、
ＳＨｓ＞ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合、前記上部熱源ユニットの前記熱交換対象供給手段における熱交換対象の供給量を、前記下部熱源ユニットの前記熱交換対象供給手段における熱交換対象の供給量よりも相対的に低下させる請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記凝縮温度検出手段は、
前記圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検出する第１圧力検出手段と、
該第１圧力検出手段の検出値から、前記圧縮機から吐出された冷媒の凝縮温度を算出する前記制御手段と、
である請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記蒸発温度検出手段は、
蒸発器として機能する前記室外熱交換器を流れる冷媒の圧力を検出する第２圧力検出手段と、
該第２圧力検出手段の検出値から、前記室外熱交換器を流れる冷媒の蒸発温度を算出する前記制御手段と、
である請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記室内ユニットを複数備え、
複数の前記室内ユニットを複数の前記熱源ユニットに並列接続する分岐ユニットを備えた請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクルを搭載し、空調空間を空気調和する（空調負荷を担う）空調調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートポンプサイクルを搭載し、空調空間を空気調和する（空調負荷を担う）空気調和機が提案されている。このような従来の空気調和機においては、大容量を実現するシステムを構成するため、複数の熱源ユニットを並列接続した空気調和機も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００９／０４０８８９号（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている空調調和機は、複数の室内ユニットを備え、各室内機において冷房運転及び暖房運転を独立して選択できる冷暖同時式の空気調和機である。この特許文献１に記載の空気調和機は、上述のように、複数の熱源ユニットを冷媒配管で並列接続することで、大容量を実現するシステムを構成している。【０００５】
このような熱源ユニットを複数備えた従来の空気調和機は、各々の熱源ユニットがほぼ横一列になるように据付されることが多い。しかしながら、据付の設置スペースが少ない環境において、上下に熱源ユニットを設置せざるを得ない状況がある。（特に水冷式の熱源ユニットに多い傾向がある。）【０００６】
一方、熱源ユニットとしては、製品設置制約として、熱源ユニット間にて許容できる設置高低差が存在する。熱源ユニット間の高低差で生じる液ヘッドにより、お互いの熱源ユニットに戻ってくる冷媒量に偏りが生じるため、運転に支障がきたさない高低差としてこの許容高低差を設定している。【０００７】
ここで、『熱源ユニット間の許容高低差＞熱源ユニット間の上下設置に必要な高低差』であれば、問題なく空気調和機を使用することができる。しかしながら、『熱源ユニット間の許容高低差＜熱源ユニット間の上下設置に必要な高低差』となった場合、お互いの熱源ユニットに戻ってくる冷媒量に偏りが生じ、空気調和機の運転に支障をきたしてしまうという課題があった。【０００８】
なお、２管式の冷暖同時式の空気調和機の場合、熱源ユニットに冷媒を戻す戻り配管（低圧管）の直径が、熱源ユニットから冷媒を流出させる行き配管（高圧管）の直径よりも大きいシステムとなる（冷暖切替式の空気調和機では径は細い）。このため、低圧管に存在する冷媒量も多いため、上述した液ヘッドの影響を大きく受けることが懸念される。また冷暖切替式の空気調和機においても、製品仕様として液主管の径を圧損緩和の理由で大きくしている場合にはおいては同じことが言える。【０００９】
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、熱源ユニットを上下方向に高さが異なるように設置しても、冷媒量の偏りを抑制することができる空気調和機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る空気調和機は、室内熱交換器と、室内側絞り装置とを有する少なくとも１台の室内ユニット、圧縮機と、少なくとも蒸発器として機能する室外熱交換器と、前記圧縮機の吸入側に接続されたアキュムレーターと、前記室外熱交換器に冷媒の熱交換対象を供給する熱交換対象供給手段及び前記室外熱交換器を流れる冷媒の流量を調節する流量調節手段のうちの少なくとも一方とを有し、前記室内ユニットに並列接続された複数の熱源ユニット、並びに、前記熱交換対象供給手段及び前記流量調節手段のうちの少なくとも一方を制御する制御手段、を備え、前記熱源ユニットのうちの２台は、一方が上側に設置された上部熱源ユニットで、他方が該上部熱源ユニットよりも下側に設置された下部熱源ユニットであり、前記室外熱交換器が蒸発器として機能している状態において、前記制御手段は、前記上部熱源ユニットの前記圧縮機の吸入乾き度と、前記下部熱源ユニットの前記圧縮機の吸入乾き度とが同じになるように、前記熱交換対象供給手段及び前記流量調節手段のうちの少なくとも一方を制御するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る空調調和機によれば、２台の熱源ユニットが上下方向に高さが異なるように配置された場合でも、両熱源ユニットにおいて冷媒量の偏りが発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和機の冷媒回路構成を概略的に示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空気調和機の電気的な構成を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空気調和機の均液制御の原理を説明するためのＰ―Ｈ線図（冷媒圧力と比エンタルピとの関係図）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御手段が行う均液制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る空気調和機の別の一例の冷媒回路構成を概略的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の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機の冷媒回路構成を概略的に示す回路図である。図１に基づいて、空気調和機１００の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。
【００１４】
空気調和機１００は、ビルやマンション、ホテル等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプ）を利用することで冷房負荷、暖房負荷を同時に担うことができるものである。空気調和機１００は、熱源ユニット１１０と、分岐ユニット２１０と、室内ユニット３１０と、が接続されて構成されている。このうち室内ユニット３１０は、分岐ユニット２１０を介して、熱源ユニット１１０に対して並列に接続されている。ここで、２台の熱源ユニット１１０において、上側に設置される熱源ユニット１１０と下側に設置される熱源ユニット１１０ユニットを区別するために、それぞれ添え字「ａ」、「ｂ」を用いている。特に「ａ」及び「ｂ」の添え字が無きものについては、熱源ユニット１１０ａ及び熱源ユニット１１０ｂの両方に対し、説明できるもの（共通項目）とする。
【００１５】
熱源ユニット１１０は、２本の冷媒配管（高圧主管１、低圧主管４）が接続されている。さらに、高圧主管１ａと高圧主管１ｂとは、高圧分配器２を経由し、高圧主管３へ接続されている。また、低圧主管４ａと低圧主管４ｂとは、低圧分配器５を経由し、低圧主管６へ接続されている。分岐ユニット２１０は、気液分離器に接続された２本の冷媒配管（高圧主管３、低圧主管６）が接続されている。分岐ユニット２１０と室内ユニット３１０とは、２本の冷媒配管（液冷媒配管７、ガス冷媒配管８）で接続されている。熱源ユニット１１０は、分岐ユニット２１０を経由して室内ユニット３１０へ連絡するようになっている。
【００１６】
なお、図１には、２台の室内ユニット３１０が接続されている場合を例に示しており、それらを区別するために添え字「ａ」、「ｂ」を符号に付している。また、室内ユニット３１０ａに対応する部品にも添え字「ａ」をそれぞれの符号に付し、室内ユニット３１０ｂに対応する部品にも添え字「ｂ」をそれぞれの符号に付している。
【００１７】
また、液冷媒配管７は、分岐ユニット２１０に接続されている室内ユニット３１０の台数に対応して分岐（ここでは２分岐）されている。この分岐された液冷媒配管７を、液枝管７ａ、液枝管７ｂと称している。同様に、ガス冷媒配管８も、分岐ユニット２１０に接続されている室内ユニット３１０の台数に対応して分岐（ここでは２分岐）されている。この分岐されたガス冷媒配管８を、ガス枝管８ａ、ガス枝管８ｂと称している。液枝管７ａ及びガス枝管８ａは室内ユニット３１０ａに、液枝管７ｂ及びガス枝管８ｂは室内ユニット３１０ｂに、それぞれ接続されている。
【００１８】
［熱源ユニット１１０］
熱源ユニット１１０は、分岐ユニット２１０を介して、室内ユニット３１０に温熱又は冷熱を供給する機能を有している。この熱源ユニット１１０は、主に圧縮機１１１、流路切替弁１１２、室外熱交換器１１３、逆止弁１２１〜１２４、アキュムレーター（液溜め容器）１１５で構成される。図１に示す回路はこれらを順次直列に接続して構成している。熱源ユニット１１０の用途により、ユニット内部で使用される冷媒回路部品の選定及び冷媒回路を構成すればよい。
【００１９】
また、熱源ユニット１１０には、室外熱交換器１１３が蒸発器として機能しているときに、室外熱交換器１１３に流れる冷媒の流量を調節するバイパス回路１２６及びバイパス回路用絞り装置１２５を備えている。バイパス回路１２６は、室外熱交換器１１３の冷媒流入側及び冷媒流出側に接続された冷媒配管である。バイパス回路用絞り装置１２５は、バイパス回路１２６に設けられ、バイパス回路１２６を流れる冷媒の流量を調節するものである。このバイパス回路用絞り装置１２５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手段で構成するとよい。ここで、バイパス回路１２６及びバイパス回路用絞り装置１２５が、本発明の流量調節手段に相当する。
【００２０】
圧縮機１１１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にす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などの各種タイプを利用して圧縮機１１１を構成することができる。この圧縮機１１１は、インバーターにより回転数が可変に制御可能なタイプのもので構成するとよい。
【００２１】
流路切替弁１１２は、例えば四方弁等で構成され、要求される運転モードに応じて冷媒の流れを切り替えるものである。室外熱交換器１１３は、主に冷媒の熱交換対象（例えば、空気や水、ブライン等）から熱を放熱又は吸熱する役割を持つ。室外熱交換器１１３の種類は、使用される熱交換対象に応じて選定すればよく、空気が熱交換対象の場合であれば空気式熱交換器、水又はブラインが熱交換対象の場合であれば水熱交換器で構成すればよい。図１に例示するように、室外熱交換器１１３が空気式熱交換器である場合には、室外熱交換器１１３の周辺に、熱交換対象である空気を室外熱交換器に供給する室外送風機１２７（熱交換対象供給手段）を設けるとよい。アキュムレーター１１５は、過剰な冷媒を貯留できるものであればよい。
【００２２】
また、熱源ユニット１１０には、４つの逆止弁１２１〜１２４が設けられている。逆止弁１２１は、流路切替弁１１２と分岐ユニット２１０との間における低圧主管４に設けられ、分岐ユニット２１０から熱源ユニット１１０ａ及び熱源ユニット１１０ｂへの方向のみに冷媒の流れを許容するようになっている。逆止弁１２４は、室外熱交換器１１３と分岐ユニット２１０との間における高圧主管１に設けられ、熱源ユニット１１０ａ及び熱源ユニット１１０ｂから分岐ユニット２１０への方向のみに冷媒の流れを許容するようになっている。
【００２３】
高圧主管１と低圧主管４とは、逆止弁１２４の上流側と逆止弁１２１の上流側とを接続する第１接続配管１０と、逆止弁１２４の下流側と逆止弁１２１の下流側とを接続する第２接続配管１１と、で接続されている。そして、第１接続配管１０には、低圧主管４から高圧主管１の方向のみに冷媒の流通を許容する逆止弁１２２が設けられている。第２接続配管１１には、低圧主管４から高圧主管１の方向のみに冷媒の流通を許容する逆止弁１２３が設けられている。
【００２４】
第１接続配管１０、第２接続配管１１、逆止弁１２１、逆止弁１２２、逆止弁１２３、及び、逆止弁１２４を設けることで、室内ユニット３１０の要求する運転に関わらず、分岐ユニット２１０に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる。なお、これらは、必須のものではない。
【００２５】
さらに、熱源ユニット１１０には、高圧圧力センサ１１７、低圧圧力センサ１１８及び吐出温度センサ１１９等が設けられている。高圧圧力センサ１１７は、圧縮機１１１から突出された冷媒の圧力を検出するものであり、本発明の第１圧力検出手段に相当する。低圧圧力センサ１１８は、室外熱交換器１１３が蒸発器として機能する際に、該室外熱交換器１１３を流れる冷媒の圧力を検出するものであり、本発明の第２圧力検出手段に相当する。吐出温度センサ１１９は、圧縮機１１１から吐出された冷媒の温度を検出するものであり、本発明の吐出冷媒温度検出手段に相当する。
【００２６】
［分岐ユニット２１０］
分岐ユニット２１０は、熱源ユニット１１０から供給された冷媒（温熱又は冷熱）を、室内ユニット３１０に供給する機能を有している。分岐ユニット２１０は、主に気液分離器２１１、流路切替弁２１４、絞り装置２１２、絞り装置２１３で構成されている。なお、流路切替弁２１４は、分岐ユニット２１０に接続されている室内ユニット３１０の台数に対応した個数（ここでは２個）が設けられている。
【００２７】
流路切替弁２１４は、室内ユニット３１０に供給する冷媒の流れを切り替えるものである。この流路切替弁２１４によって、冷媒流路を切り替えることで、分岐ユニット２１０に接続されている室内ユニット３１０が冷房、暖房を同時に実行することが可能である。流路切替弁２１４は、三方弁等で構成され、一方が低圧主管６に接続し、他方が気液分離器２１１に接続し、更にもう他方が室内ユニット３１０の室内熱交換器３１２に接続するようになっている。
【００２８】
気液分離器２１１は、高圧主管３に接続されるとともに、室内ユニット３１０の流出入側のそれぞれに接続される。気液分離器２１１は、流入した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は、熱源ユニット１１０と分岐ユニット２１０との間の冷媒配管が２管式である場合に搭載される。なお、図１では、１台の分岐ユニット２１０に対して複数の室内ユニット３１０を接続した空気調和機を例に示しているが、例えば熱源ユニット１１０と分岐ユニット２１０との間の冷媒配管が３管式である場合には、１台の室内ユニット３１０に対して１台の分岐ユニット２１０を接続するような構成にしてもよい。
【００２９】
絞り装置２１２は、気液分離器２１１と室内側絞り装置３１１との間に設けられ、冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置２１３は、低圧主管６と、絞り装置２１２と室内側絞り装置３１１との間における配管と、を接続した接続配管に設けられ、冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置２１２及び絞り装置２１３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手段や、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】
［室内ユニット３１０］
室内ユニット３１０は、熱源ユニット１１０からの冷媒（温熱又は冷熱）の供給を受けて暖房負荷又は冷媒負荷を担当する機能を有している。室内ユニット３１０は、主に室内側絞り装置３１１、室内熱交換器３１２（負荷側熱交換器）で構成されており、これらが直列に接続されて搭載されている。なお、図１では、室内ユニット３１０ａと室内ユニット３１０ｂの２台が並列に接続されている状態を例に示しているが、台数を特に限定するものではなく、３台以上の室内ユニット３１０を同様に接続するようにしてもよい。また、室内ユニット３１０には、室内熱交換器３１２に空気を供給するための図未記載のファン等の室内側送風機を室内熱交換器３１２の近傍に設けるとよい。
【００３１】
室内側絞り装置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。この室内側絞り装置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手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調整手段等で構成するとよい。室内熱交換器３１２は、暖房運転時には放熱器（凝縮器）、冷房運転時には蒸発器として機能し、図未記載の室内側送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。
なお、図１では、空気式の室内ユニット３１０について説明しているが、上述に限った話ではなく、室内ユニット３１０がチラーや給湯のような、水を冷却及び／又は加熱させるユニットである場合には、水熱交換器に変更してもよい。
【００３２】
また、室内ユニット３１０には、図未記載の温度検知素子が設けられている。この温度検知素子は、設置場所の負荷検知を行うものであり、例えばサーミスタ等で構成されている。なお、温度検知素子の設置場所や種類を、特に限定するものではないため、室内ユニット３１０の特性や、検知させたい負荷に応じて設置場所や種類を選定すればよい。
【００３３】
以上のように、空気調和機１００は、熱源ユニット１１０を分岐ユニット２１０を介して室内ユニット３１０に接続したシステム構成となっている。
【００３４】
なお、空気調和機１００には、空気調和機１００のシステム全体を統括制御する制御手段４００が設けられている。この制御手段４００は、圧縮機１１１の駆動周波数、室外送風機１２７の回転数（風量）、流路切替弁１１２の切り替え、各絞り装置の開度、流路切替弁２１４の切り替え等を制御する。つまり、制御手段４００は、図示省略の各種検知素子での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、各アクチュエータ（圧縮機１１１、流路切替弁１１２、室外送風機１２７、各絞り装置等の駆動部品）を制御するようになっている。なお、図１及び後述の図５に示す空気調和機１００おいては、制御手段４００は熱源ユニット１１０と切り分けており、システムコントローラとして描かれているが、例えば熱源ユニット１１０ａが制御手段４００を備え、各制御手段４１０ａ，４１０ｂ，４２０，４３０ａ，４３０ｂと通信し、統括制御する構成でもよい。また、制御手段４００については図２で詳細に説明する。
【００３５】
［その他対象システム構成］
図１では、空気調和機１００が、熱源ユニット１１０と室内ユニット３１０とを分岐ユニット２１０を介して２本の冷媒配管で接続した２管式の冷暖同時タイプである場合を例に挙げたが、これに限定するものではなく、３本の冷媒配管で接続した３管式の冷暖同時タイプ又は冷暖切替タイプで空気調和機を構成してもよい。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の電気的な構成を示す制御ブロック図である。図２に基づいて、空気調和機１００に搭載されている制御手段４００について詳細に説明する。
【００３７】
上述したように、空気調和機１００は、制御手段４００を備えている。制御手段４００は、マイクロコンピューターやＤＳＰなどで構成されており、空気調和機１００のシステム全体を制御する機能を有している。この制御手段４００は、熱源ユニット制御手段４１０、分岐ユニット制御手段４２０、及び、室内ユニット制御手段４３０を備えている。
【００３８】
各制御手段の割り振りについては、各々のユニットに対応する制御手段を与え、各々のユニットが独立して制御を行なう自立分散協調制御でもよく、どれか一つのユニットが全制御手段を有し、その制御手段を有したユニットが通信等を用いて他ユニットに制御指令を与えるようにしてもよい。例えば、熱源ユニット１１０に熱源ユニット制御手段４１０を、分岐ユニット２１０に分岐ユニット制御手段４２０を、室内ユニット３１０に室内ユニット制御手段４３０を、それぞれ備えるようにすれば、各々のユニットが独立して制御を行なうことができる。なお、各制御手段は、無線又は有線の通信手段で情報伝達が可能となっている。
【００３９】
熱源ユニット制御手段４１０は、熱源ユニット１１０における冷媒の圧力状態及び冷媒の温度状態を制御する機能を有している。熱源ユニット制御手段４１０は、熱源ユニット容量情報出力手段４１１、圧力センサ・温度センサ情報格納手段４１２、演算処理回路４１３、及び、アクチュエータ制御信号出力手段４１４等を有している。具体的には、熱源ユニット制御手段４１０は、高圧圧力センサ１１７、低圧圧力センサ１１８及び吐出温度センサ１１９等で得た情報をデータとして圧力センサ・温度センサ情報格納手段４１２で格納し、格納された情報を基にして熱源ユニット１１０内部で演算処理を演算処理回路４１３で実施した後、アクチュエータ制御信号出力手段４１４から、圧縮機１１１の運転周波数を出力したり、室外送風機１２７の回転数を出力したり、流路切替弁１１２の切替を出力したり、バイパス回路用絞り装置１２５の開度を制御したりする機能を有している。
【００４０】
熱源ユニット容量情報出力手段４１１は、熱源ユニット１１０の容量に応じて分岐ユニット２１０に接続できる室内ユニット３１０の台数及び容量の最大値を規定しており、本情報を分岐ユニット２１０へ送信する機能を有している。
【００４１】
分岐ユニット制御手段４２０は、分岐ユニット２１０の流路切替弁２１４を動作させたり、分岐ユニット２１０自身の圧力センサ・温度センサの情報から、演算処理回路４２１において、絞り装置２１２、絞り装置２１３の開度を制御する等の機能を有している。また、分岐ユニット制御手段４２０は、熱源ユニット１１０から受けた接続容量及び運転容量の情報を基に、運転許可ユニット判断手段４２２にて、室内ユニット３１０の接続容量及び運転容量の制約を行う機能も有している。
【００４２】
室内ユニット制御手段４３０は、室内ユニット３１０の冷房運転時における過熱度、室内ユニット３１０の暖房運転時における過冷却度を制御する機能を有している。室内ユニット制御手段４３０は、具体的には、室内ユニット３１０自身の圧力センサ・温度センサの情報から、演算処理回路４３１において冷房運転時における過熱度及び暖房運転時における過冷却度を求め、これら過熱度及び過冷却度が目標過熱度及び目標過冷却度となるように、室内熱交換器３１２の熱交換面積を変化させたり、室内側送風機のファン回転数を制御したり、室内側絞り装置３１１の開度を制御したりする機能を有している。
【００４３】
次に、空気調和機１００の動作について説明する。
空気調和機１００が実行する運転モードには、運転している室内ユニット３１０の全部が冷房運転を実行する冷房運転モード、運転している室内ユニット３１０の全部が暖房運転を実行する暖房運転モード、暖房運転している室内ユニット３１０と冷房運転している室内ユニット３１０が混在し、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、暖房運転している室内ユニット３１０と冷房運転している室内ユニット３１０が混在し、暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードがある。
【００４４】
［冷房運転モード］
まず、運転している全部の室内ユニット３１０が冷房運転をしているときの冷房運転モード時における冷媒回路、及び、その運転内容を説明する。
【００４５】
熱源ユニット１１０において、低圧のガス冷媒は、圧縮機１１１へ吸入され、高温・高圧のガス冷媒となり、流路切替弁１１２を経て、放熱器（凝縮器）として機能する室外熱交換器１１３へ流入する。室外熱交換器１１３に流入した高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１１３に供給される空気（又は水）と熱交換することにより凝縮して高圧の液冷媒となり、室外熱交換器１１３から流出する。室外熱交換器１１３から流出した高圧の液冷媒は、逆止弁１２４を経て、高圧主管１へ流れる。
【００４６】
熱源ユニット１１０ａから高圧主管１ａへ流出した高圧の液冷媒及び熱源ユニット１１０ｂから高圧主管１ｂへ流出した高圧の液冷媒は、高圧分配器２にて合流し、高圧主管３へ流れた後、分岐ユニット２１０に流入する。
【００４７】
分岐ユニット２１０において、高圧主管３から流れてきた高圧の液冷媒は、気液分離器２１１及び絞り装置２１２を経て、液冷媒配管７へ流れ、分岐ユニット２１０から流出する。分岐ユニット２１０から流出した冷媒は、室内ユニット３１０に流入する。室内ユニット３１０では、室内側絞り装置３１１にて、低圧の液とガスの二相冷媒、又は、低圧の液冷媒となり、室内熱交換器３１２へ流れる。室内熱交換器３１２に流入した低圧二相冷媒又は低圧液冷媒は、室内熱交換器３１２にて蒸発し、低圧のガス冷媒となり、室内熱交換器３１２から流出する。
【００４８】
室内熱交換器３１２から流出した低圧ガス冷媒は、ガス冷媒配管８を流れて室内ユニット３１０から流出した後、分岐ユニット２１０に流入する。分岐ユニット２１０に流入した低圧のガス冷媒は、流路切替弁２１４（流路切替弁２１４ａ、流路切替弁２１４ｂ）を経て、合流されて低圧主管６に流れる。
【００４９】
低圧主管６に流れた低圧のガス冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、低圧分配器５を経て、低圧主管４ａ（熱源ユニット１１０ａ側）及び低圧主管４ｂ（熱源ユニット１１０ｂ）へ流入する。
【００５０】
熱源ユニット１１０に流入した低圧のガス冷媒は、逆止弁１２１、流路切替弁１１２、アキュムレーター１１５を経て、再び圧縮機１１１へ吸入される。このように冷媒が流れる回路を冷房運転時の主回路とする。
【００５１】
［暖房運転モード］
次に、運転している全部の室内ユニット３１０が暖房運転をしているときの暖房運転モード時における冷媒回路、及び、その運転内容を説明する。
【００５２】
熱源ユニット１１０において、低圧のガス冷媒は、圧縮機１１１へ吸入され、高温・高圧のガス冷媒となり、流路切替弁１１２、逆止弁１２３を経て、高圧主管１へ流れる。
【００５３】
熱源ユニット１１０ａから高圧主管１ａへ流出した高温・高圧のガス冷媒及び熱源ユニット１１０ｂから高圧主管１ｂへ流出した高温・高圧のガス冷媒は、高圧分配器２にて合流し、高圧主管３へ流れた後、分岐ユニット２１０に流入する。
【００５４】
分岐ユニット２１０において、高圧主管３から流れてきた高圧のガス冷媒は、気液分離器２１１、流路切替弁２１４（流路切替弁２１４ａ、流路切替弁２１４ｂ）を経て、ガス冷媒配管８へ流れる。ガス冷媒配管８を流れる冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、室内ユニット３１０に流入する。
【００５５】
室内ユニット３１０に流入した高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３１２に流入し、室内熱交換器３１２にて凝縮され、高圧の液冷媒となって室内熱交換器３１２から流出する。室内熱交換器３１２から流出した高圧の液冷媒は、室内側絞り装置３１１にて、低圧の液とガスの二相冷媒、又は、低圧の液冷媒となり、液冷媒配管７へ流れ、室内ユニット３１０から流出した後、分岐ユニット２１０に流入する。液冷媒配管７を流れる低圧の冷媒は、分岐ユニット２１０にて合流された後、絞り装置２１３を経て、低圧主管６へ流れる。
【００５６】
低圧主管６に流れた低圧の二相冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、低圧分配器５を経て、低圧主管４ａ（熱源ユニット１１０ａ側）及び低圧主管４ｂ（熱源ユニット１１０ｂ）へ流入する。
【００５７】
熱源ユニット１１０に流入した低圧の冷媒は、逆止弁１２２を流れ、蒸発器として機能する室外熱交換器１１３において低圧のガス冷媒又は二相冷媒となった後、流路切替弁１１２、アキュムレーター１１５を経て、再び圧縮機１１１へ吸入される。このように冷媒が流れる回路を暖房運転時の主回路とする。
【００５８】
次に室内ユニット３１０に冷房運転室内機と暖房運転室内機が混在した運転について説明する。混在した運転としては冷房主体運転モードと暖房主体運転モードの２種類の運転モードが存在し、空気調和機１００の冷媒の凝縮温度と蒸発温度を熱源ユニット１１０内で設定された目標値と比較することで、能力又は効率が最も高くになるように運転モードを切換えるようになっている。以下にそれぞれの運転モードについて説明する。
【００５９】
［冷房主体運転モード］
次に、室内ユニット３１０が冷房暖房混在運転をしており、暖房負荷よりも冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード時における冷媒回路、及び、その運転内容を説明する。なお、ここでは、室内ユニット３１０ａが冷房運転、室内ユニット３１０ｂが暖房運転をしているときを例に冷房主体運転モードを説明する。
【００６０】
熱源ユニット１１０において、低圧のガス冷媒は、圧縮機１１１へ吸入され、高温・高圧のガス冷媒となり、流路切替弁１１２を経て、放熱器（凝縮器）として機能する室外熱交換器１１３へ流入する。室外熱交換器１１３に流入した高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１１３に供給される空気と熱交換することにより凝縮して高圧の液とガスの二相冷媒となり、室外熱交換器１１３から流出する。室外熱交換器１１３から流出した高圧の二相冷媒は、逆止弁１２４を経て、高圧主管１へ流れる。
【００６１】
熱源ユニット１１０ａから高圧主管１ａへ流出した高圧の二相冷媒及び熱源ユニット１１０ｂから高圧主管１ｂへ流出した高圧の二相冷媒は、高圧分配器２にて合流し、高圧主管３へ流れた後、分岐ユニット２１０に流入する。
【００６２】
分岐ユニット２１０において、高圧主管３から流れてきた高圧の二相冷媒は、気液分離器２１１にて高圧の飽和ガスと高圧の飽和液に分離される。気液分離器２１１で分離された高圧の飽和ガス（ガス冷媒）は、流路切替弁２１４ｂを経て、ガス枝管８ｂへ流れる。ガス枝管８ｂへ流れた高圧のガス冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、室内ユニット３１０ｂに流入する。室内ユニット３１０ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器３１２ｂにて凝縮され、高圧の液冷媒となり、室内熱交換器３１２ｂから流出する。室内熱交換器３１２ｂから流出した高圧の液冷媒は、室内側絞り装置３１１ｂにて、中間圧の液とガスの二相冷媒、又は、中間圧の液冷媒となり、液枝管７ｂへ流れ、室内ユニット３１０ｂから流出した後、冷房時に用いる冷媒として再利用される。
【００６３】
一方、気液分離器２１１で分離された高圧の飽和液（液冷媒）は、絞り装置２１２を経て、室内ユニット３１０ｂから流れてきた冷媒と合流し、液枝管７ａへ流れ、分岐ユニット２１０から流出する。分岐ユニット２１０から流出した冷媒は、室内ユニット３１０ａに流入する。室内ユニット３１０ａでは、室内側絞り装置３１１ａにて、低圧の液とガスの二相冷媒、又は、低圧の液冷媒となり、室内熱交換器３１２ａへ流れる。室内熱交換器３１２ａに流入した低圧二相冷媒又は低圧液冷媒は、室内熱交換器３１２ａにて蒸発し、低圧のガス冷媒となり、室内熱交換器３１２ａから流出する。
【００６４】
室内熱交換器３１２ａから流出した低圧ガス冷媒は、ガス枝管８ａを流れて室内ユニット３１０ａから流出した後、分岐ユニット２１０に流入する。
【００６５】
また、液冷媒配管７の区間に溜まる液冷媒量が多くなると、液冷媒配管７の圧力が上昇し、暖房運転中の室内ユニット３１０ｂとの差圧が小さくなることから、室内ユニット３１０ｂに流れる冷媒循環量が少なくなり、暖房能力低下となる。そのため、液冷媒配管７に溜まった液冷媒を逃がすため、絞り装置２１３を適度に開くことで液冷媒配管７溜まる液冷媒を低圧主管６へ流すことで液冷媒配管７の圧力の調整をする。よって、分岐ユニット２１０に流入した冷媒は、低圧主管６において、室内ユニット３１０ａから流入して流路切替弁２１４（流路切替弁２１４ａ）を経た低圧のガス冷媒と、絞り装置２１３から流入した液冷媒とが混合することで、低圧の二相冷媒となる。
【００６６】
低圧主管６に流れた低圧の二相冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、低圧分配器５を経て、低圧主管４ａ（熱源ユニット１１０ａ側）及び低圧主管４ｂ（熱源ユニット１１０ｂ）へ流入する。
【００６７】
低圧主管４に流れた低圧の二相冷媒は、熱源ユニット１１０に流入する。熱源ユニット１１０に流入した低圧の二相冷媒は、逆止弁１２１、流路切替弁１１２、アキュムレーター１１５を経て、再び圧縮機１１１へ吸入される。このように冷媒が流れる回路を冷房主体運転時の主回路とする。
【００６８】
［暖房主体運転モード］
次に、室内ユニット３１０が冷房暖房混在運転をしており、室内ユニット３１０ｂが暖房運転をしており、冷房負荷よりも暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モード時における冷媒回路、及び、その運転内容を説明する。なお、ここでは、室内ユニット３１０ａが冷房運転、室内ユニット３１０ｂが暖房運転をしているときを例に暖房主体運転モードを説明する。
【００６９】
熱源ユニット１１０において、低圧のガス冷媒は、圧縮機１１１へ吸入され、高温・高圧のガス冷媒となり、流路切替弁１１２、逆止弁１２３を経て、高圧主管１へ流れる。
【００７０】
熱源ユニット１１０ａから高圧主管１ａへ流出した高温・高圧のガス冷媒及び熱源ユニット１１０ｂから高圧主管１ｂへ流出した高温・高圧のガス冷媒は、高圧分配器２にて合流し、高圧主管３へ流れた後、分岐ユニット２１０に流入する。
【００７１】
分岐ユニット２１０において、高圧主管３から流れてきた高圧のガス冷媒は、気液分離器２１１、流路切替弁２１４ｂを経て、ガス枝管８ｂへ流れる。ガス枝管８ｂを流れる冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、室内ユニット３１０ｂに流入する。
【００７２】
室内ユニット３１０ｂに流入した高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３１２ｂに流入し、室内熱交換器３１２ｂにて凝縮され、高圧の液冷媒となって室内熱交換器３１２ｂから流出する。室内熱交換器３１２ｂから流出した高圧の液冷媒は、室内側絞り装置３１１ｂにて、中間圧の液とガスの二相冷媒、又は、中間圧の液冷媒となり、液枝管７ｂへ流れ、室内ユニット３１０ｂから流出した後、分岐ユニット２１０に流入する。
【００７３】
分岐ユニット２１０に流入した中間圧の冷媒は、液枝管７ａへ流れる。この冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、室内ユニット３１０ａに流入する。室内ユニット３１０ａに流入した冷媒は、室内側絞り装置３１１ａにて、低圧の液とガスの二相冷媒、又は、低圧の液冷媒となり、室内熱交換器３１２ａへ流入する。室内熱交換器３１２ｂに流入した低圧の液冷媒は、室内熱交換器３１２ａにて蒸発し、低圧のガス冷媒となり、室内熱交換器３１２ａから流出する。
【００７４】
また、液冷媒配管７の区間に溜まる液冷媒量が多くなると、液冷媒配管７の圧力が上昇し、暖房運転中の室内ユニット３１０ｂとの差圧が小さくなることから、室内ユニット３１０ｂに流れる冷媒循環量が少なくなり、暖房能力低下となる。そのため、液冷媒配管７に溜まった液冷媒を逃がすため、絞り装置２１３を適度に開くことで液冷媒配管７に溜まる液冷媒を低圧主管６へ流すことで液冷媒配管７の圧力の調整をする。よって、分岐ユニット２１０に流入した冷媒は、低圧主管６において、室内ユニット３１０ｂから流入して流路切替弁２１４（流路切替弁２１４ａ）を経た低圧のガス冷媒と、絞り装置２１３から流入した液冷媒とが混合することで、低圧の二相冷媒となる。
【００７５】
低圧主管６に流れた低圧の二相冷媒は、分岐ユニット２１０から流出した後、低圧分配器５を経て、低圧主管４ａ（熱源ユニット１１０ａ側）及び低圧主管４ｂ（熱源ユニット１１０ｂ）へ流入する。
【００７６】
熱源ユニット１１０に流入した低圧のガス冷媒は、を流れ、蒸発器として機能する室外熱交換器１１３において低圧のガス冷媒又は二相冷媒となった後、流路切替弁１１２、アキュムレーター１１５を経て、再び圧縮機１１１へ吸入される。このように冷媒が流れる回路を運転主体運転時における主回路とする。
【００７７】
［冷媒制御の目標］
図３は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の均液制御の原理を説明するためのＰ―Ｈ線図（冷媒圧力Ｐと比エンタルピＨとの関係図）である。
ここで、説明の便宜上、熱源ユニット１１０ａを親機（本発明の下部熱源ユニットに相当）、熱源ユニット１１０ｂを子機（本発明の上部熱源ユニットに相当）と呼ぶことにする。そして、親機を子機に対して下側に設置し、子機を親機に対して上側に設置した場合を例にして、本実施の形態に係る均液制御の考え方及び目標について説明する。なお、図３において、「Ｍ」で示す実線が親機（熱源ユニット１１０ａ）の冷凍サイクルを表し、「Ｓ」で示す破線が子機（熱源ユニット１１０ｂ）の冷凍サイクルを表している。また、本実施の形態では、親機、子機互いの返液量を制御する手法を便宜上、均液制御と呼ぶこととする。
【００７８】
親機、子機双方のＰ−Ｈ線図において、「親機を下側に、子機を上側に設置」にて生じる低圧配管（低圧主管４等）の液ヘッド（圧力損失）により、吸入の低圧（蒸発温度Ｔｅ）に差異が生じる。そして、吸入側の状態が異なれば、吐出側の状態（特にエンタルピ）も差異を生じる。これらの差異は、親機と子機との間の高低差の他にも、親機と子機との間における配管長差、及び、低圧分配器５の設置位置によっても変化する。なお、本実施の形態では「親機の低圧主管４ａの長さ＜子機の低圧主管４ｂ」となっているため、上述の差異は、「親機の低圧主管４ａの長さ＝子機の低圧主管４ｂ」の場合と比べて大きくなる。
【００７９】
ここで、図３のように、親機及び子機の圧縮機の吸入状態（親機の圧縮機１１１ａの吸入乾き度Ｘｍ、及び、子機の圧縮機１１１ｂの吸入乾き度Ｘｓの値）が同一であれば、親機及び子機のアキュムレーター１１５への液バック量が同じである。図３では、親機の圧縮機１１１ａの吸入乾き度Ｘｍ、及び、子機の圧縮機１１１ｂの吸入乾き度Ｘｓが乾き度Ｘｔになっており、図３の状態を維持できれば、親機及び子機に返液する冷媒量が等しくなり、親機−子機間の偏液（液冷媒の偏在）は生じない。
【００８０】
上述のように、親機と子機との間には、設置高さの違い等によって蒸発温度差ｄＴｅが発生する。また、図３で示すとおり、親機と子機の返液量が等しい状態であれば、親機の吐出過熱度ＳＨｍと子機の吐出過熱度ＳＨｓとの間に差異ＳＨｄが生じる。つまり、吐出過熱度の差異ＳＨｄと蒸発温度差ｄＴｅとの間には、比例関係が成立する。このため、子機の吐出過熱度ＳＨｓ＝親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄとなるように、親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａ及び子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂのうちの少なくとも一方を制御することにより、親機及び子機の偏液量を制御してやればよい。換言すると、子機の目標吐出過熱度ＴｄＳＨｓ＝親機の目標吐出過熱度ＴｄＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄとなるように、親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａ及び子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂのうちの少なくとも一方を制御することにより、親機及び子機の偏液量を制御してやればよい。
ここで、αは補正値、ｄは制御の不感帯を示している。これらの補正値が不要であれば、α＝１、ｄ＝０とし、補正値が必要であれば、空気調和機１００の特性に応じ値を変更すればよい。
【００８１】
［制御手段４００における均液制御処理］
前述した内容を具体的に制御動作させるフローチャートについて説明する。
【００８２】
図４は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御手段が行う均液制御を示すフローチャートである。
制御手段４００は、Ｓ０１にて制御開始した後、Ｓ０２にて、熱源ユニット１１０ａにおける高圧圧力センサ１１７ａの情報、低圧圧力センサ１１８ａの情報、及び吐出温度センサ１１９ａの情報を取得する。その後、制御手段４００は、Ｓ０３にて、熱源ユニット１１０ｂにおける高圧圧力センサ１１７ｂの情報、低圧圧力センサ１１８ｂの情報、及び吐出温度センサ１１９ｂの情報を取得する。ここでは、Ｓ０２の後、Ｓ０３の処理を実施している例を示しているが、この処理は順番が逆でも並列に処理してもよい。
【００８３】
次に、制御手段４００は、Ｓ０２及びＳ０３にて取得された圧力センサ情報から、凝縮温度情報及び蒸発温度情報へ変換処理する。具体的には、制御手段４００の演算処理回路４１３は、高圧圧力センサ１１７の検出値から凝縮温度を算出し、低圧圧力センサ１１８の検出値から蒸発温度を算出する。つまり、本実施の形態においては、制御手段４００及び高圧圧力センサ１１７が本発明における凝縮温度検出手段となっており、制御手段４００及び低圧圧力センサ１１８が本発明における蒸発温度検出手段となっている。
【００８４】
Ｓ０４の後、Ｓ０４にて算出された凝縮温度の情報、及びＳ０２、Ｓ０３にて取得された吐出温度情報は、Ｓ０５の処理で吐出過熱度の情報へ変換される。具体的には、制御手段４００の演算処理回路４１３は、「吐出過熱度＝吐出温度−凝縮温度」の数式にて算出される。この処理を親機、子機それぞれで算出処理を実施すればよい。つまり、本実施の形態においては、吐出温度センサ１１９が本発明における吐出冷媒温度検出手段（圧縮機１１１から吐出された冷媒の温度を検出するもの）となっている。
【００８５】
また、Ｓ０４にて算出された親機及び子機の蒸発温度情報に基づいて、Ｓ０６では、蒸発温度差ｄＴｅが算出される。算出式としては、ｄＴｅ＝｜親機の蒸発温度Ｔｅｍ―子機の蒸発温度Ｔｅｓ｜で算出される。この処理は、例えば、親機の演算処理回路４１３ａ及び子機の演算処理回路４１３ｂのうちの少なくとも一方によって行われる。
なお、ここではｄＴｅを算出し、配管長や高低差に柔軟に対応できるようにしているが、冷媒制御の安定性を考慮し、固定値であってもよい（その場合は、配管長や高低差の制約を課すほうが好ましい）。また、ここでは、Ｓ０５の後、Ｓ０６の処理を実施している例を示しているが、この処理は順番が逆でも並列に処理してもよい。
【００８６】
Ｓ０７〜Ｓ１１は、「子機の吐出過熱度ＳＨｓ＝親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」となるように制御手段４００が行う、親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａ及び子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの制御構成を示している。
【００８７】
具体的には、制御手段４００（例えば、親機の演算処理回路４１３ａ及び子機の演算処理回路４１３ｂのうちの少なくとも一方）は、Ｓ０７において、「子機の吐出過熱度ＳＨｓ」と「親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」とを比較する。そして、制御手段４００は、「子機の吐出過熱度ＳＨｓ≧親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」がＮｏの場合、つまり「子機の吐出過熱度ＳＨｓ＜親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」の場合、子機側に多く返液していると冷凍サイクルの視点から判断し、Ｓ０９にて親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａの開度を増加させ、子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの開度を減少させる。これにより、親機のアキュムレーター１１５ａに流入する液冷媒の量を、子機のアキュムレーター１１５ｂに流入する液冷媒の量に対して相対的に増加させ、親機−子機間の偏液を是正することができる。
なお、親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａの開度は、子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの開度に対して相対的に増加されればよい。このため、親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａの開度を増加させるだけでもよいし、子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの開度を減少させるだけでもよい。
【００８８】
一方、制御手段４００は、Ｓ０７において「子機の吐出過熱度ＳＨｓ≧親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」がＹｅｓで、Ｓ０８において「子機の吐出過熱度ＳＨｓ≦親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」がＮｏの場合、Ｓ１０へ進む。つまり、制御手段４００は、「子機の吐出過熱度ＳＨｓ＞親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」の場合、親機側に多く返液していると冷凍サイクルの視点から判断し、Ｓ１０にて親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａの開度を減少させ、子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの開度を増加させる。これにより、子機のアキュムレーター１１５ａに流入する液冷媒の量を、親機機のアキュムレーター１１５ａに流入する液冷媒の量に対して相対的に増加させ、親機−子機間の偏液を是正することができる。
なお、子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの開度は、親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａの開度に対して相対的に増加されればよい。このため、子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの開度を増加させるだけでもよいし、親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａの開度を減少させるだけでもよい。
【００８９】
また、制御手段４００は、Ｓ０７において「子機の吐出過熱度ＳＨｓ≧親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」がＹｅｓで、Ｓ０８において「子機の吐出過熱度ＳＨｓ≦親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」がＹｅｓの場合、Ｓ１１へ進む。つまり、制御手段４００は、「子機の吐出過熱度ＳＨｓ＝親機の吐出過熱度ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄ」の場合、親機−子機間の偏液（液冷媒の偏在）は生じていないと判断し、Ｓ１１にて親機のバイパス回路用絞り装置１２５ａ及び子機のバイパス回路用絞り装置１２５ｂの開度を維持する。
【００９０】
上述した動作が一連の制御動作の流れである。Ｓ１２にてユニットが動作停止及びサーモＯＦＦしない限りＳ０２からＳ１１の動作は繰り返される。上述の制御により、親機及び子機の圧縮機１１１の吸入状態は常に維持されることになり、たとえ熱源ユニット１１０が上下設置された場合においても、冷媒の偏在を回避することができる。
【００９１】
ここで、空気調和機１００に使用可能な冷媒について説明する。空気調和機１００の冷凍サイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、Ｒ２２の約１．６倍の動作圧力という特性を有している。
【００９２】
また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取り扱いが容易であるという特性を有している。そのほか、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することもできる。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタン、Ｒ１２５はペンタフルオロメタンを、Ｒ１３４ａは１，１，１，２−テトラフルオロメタンを、Ｒ１４３ａは１，１，１−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、空気調和機１００の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。
【００９３】
以上のように、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、親機の圧縮機１１１ａの吸入乾き度Ｘｍ、及び、子機の圧縮機１１１ｂの吸入乾き度Ｘｓの値が同一となるように、上下設置された熱源ユニット１１０ａ及び熱源ユニット１１０ｂのバイパス回路用絞り装置１２５ａ及び熱源ユニット１１０ｂを制御している。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、熱源ユニット１１０ａ及び熱源ユニット１１０ｂ間での冷媒量の偏りを抑制することができ、熱源ユニット１１０ａ及び熱源ユニット１１０ｂを上下据付できる。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、設置スペースの節約に寄与することにもなる。
【００９４】
なお、本実施の形態では均液制御に用いられる流量調節手段（室外熱交換器１１３を流れる冷媒の流量を調節するもの）を、バイパス回路１２６及びバイパス回路用絞り装置１２５で構成した。これに限らず、図５に示すように、室外熱交換器１１３が蒸発器として機能する際に該室外熱交換器１１３の冷媒流入側となる配管に流量調整用絞り装置１２８を設け、該流量調整用絞り装置１２８を流量調節手段として用いてもよい。具体的には、制御手段４００は、ＳＨｓ＜ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合（図４のＳ０９において）、親機の流量調節用絞り装置１２８ａの開度を、子機の流量調節用絞り装置１２８ｂの開度よりも相対的に増加させればよい。これにより、親機の室外熱交換器１１３ａを流れる冷媒量を増加させることができ、つまり、親機のアキュムレーター１１５ａに流入する液冷媒の量を子機のアキュムレーター１１５ｂに流入する液冷媒の量に対して相対的に増加させることができ、親機−子機間の偏液を是正することができる。また、制御手段４００は、ＳＨｓ＞ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合（図４のＳ１０において）、子機の流量調節用絞り装置１２８ｂの開度を、親機の流量調節用絞り装置１２８ａの開度よりも相対的に増加させればよい。これにより、子機の室外熱交換器１１３ｂを流れる冷媒量を増加させることができ、つまり、子機のアキュムレーター１１５ｂに流入する液冷媒の量を親機のアキュムレーター１１５ａに流入する液冷媒の量に対して相対的に増加させることができ、親機−子機間の偏液を是正することができる。
【００９５】
また、本実施の形態では流量調節手段を用いて均液制御を行ったが、流量調節手段と共に、あるいは流量調節手段に換えて室外送風機１２７（熱交換対象供給手段）を用いて均液制御を行ってもよい。つまり、制御手段４００は、親機の圧縮機１１１ａの吸入乾き度Ｘｍ、及び、子機の圧縮機１１１ｂの吸入乾き度Ｘｓの値が同一となるように、親機の室外送風機１２７ａの風量（回転数）及び子機の室外送風機１２７ｂの風量（回転数）のうちの少なくとも一方を制御してもよい。例えば、制御手段４００は、ＳＨｓ＜ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合（図４のＳ０９において）、親機の室外送風機１２７ａの風量を、子機の室外送風機１２７ｂの風量よりも相対的に低下させればよい。これにより、親機の室外熱交換器１１３ａにおいて蒸発する冷媒の量を低減でき、親機のアキュムレーター１１５ａに流入する液冷媒の量を子機のアキュムレーター１１５ｂに流入する液冷媒の量に対して相対的に増加させることができるので、親機−子機間の偏液を是正することができる。また、制御手段４００は、ＳＨｓ＞ＳＨｍ＋ｄＴｅ×α−ｄの場合（図４のＳ１０において）、子機の室外送風機１２７ｂの風量を、親機の室外送風機１２７ａの風量よりも相対的に低下させればよい。これにより、子機の室外熱交換器１１３ｂにおいて蒸発する冷媒の量を低減でき、子機のアキュムレーター１１５ｂに流入する液冷媒の量を親機のアキュムレーター１１５ａに流入する液冷媒の量に対して相対的に増加させることができるので、親機−子機間の偏液を是正することができる。なお、室外熱交換器１１３を流れる冷媒の熱交換対象が水やブライン等の液体の場合、水やブライン等を室外熱交換器１１３に供給するポンプ（熱交換対象供給手段）の流量（水やブライン等の室外熱交換器１１３への供給量）を、室外熱交換器１１３の風量と同様に制御すればよい。
【００９６】
また、本実施の形態では蒸発温度検出手段を制御手段４００及び低圧圧力センサ１１８７で構成したが、蒸発器として機能する室外熱交換器１１３を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを蒸発温度検出手段として設け、該温度センサで蒸発温度を直接検出してもよい。また、本実施の形態では凝縮温度検出手段を制御手段４００及び高圧圧力センサ１１７で構成したが、凝縮器として機能する室内熱交換器３１２を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを凝縮温度検出手段として設け、該温度センサで凝縮温度を直接検出してもよい。
【００９７】
また、本実施の形態では、親機の圧縮機１１１ａの吸入乾き度Ｘｍ、及び、子機の圧縮機１１１ｂの吸入乾き度Ｘｓの値が同一となるように制御する際、蒸発温度差ｄＴｅを用いた。これに限らず、圧縮機１１１に吸入される冷媒の温度を検出する温度センサを備え、該温度センサの検出値と蒸発温度とから圧縮機１１１の吸入乾き度を算出し、親機の圧縮機１１１ａの吸入乾き度Ｘｍ、及び、子機の圧縮機１１１ｂの吸入乾き度Ｘｓの値が同一となるように制御してもよい。
【００９８】
また、本発明に係る均液制御は、複数の室内ユニット３１０を備えた空気調和機１００に限らず、１つの室内ユニット３１０を備えた空気調和機に採用することも勿論可能である。この際、分岐ユニット２１０を設ける必要はない。また、本実施の形態に係る空気調和機１００は２台の熱源ユニット１１０を備えていたが、３台以上の熱源ユニット１１０を備えていても勿論よい。上下設置された２台の熱源ユニット１１０に対して本発明の均液制御を行うことにより、上記の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、室内ユニット３１０において冷房及び暖房の双方を実施できる空気調和機１００を例に説明したが、室内ユニット３１０において少なくとも暖房運転できる空気調和機であれば、つまり、室外熱交換器が蒸発器として機能する空気調和機であれば、本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  高圧主管、２  高圧分配器、３  高圧主管、４  低圧主管、５  低圧分配器、６  低圧主管、７  液冷媒配管、７ａ，７ｂ  液枝管、８  ガス冷媒配管、８ａ，８ｂ  ガス枝管、１０  第１接続管、１１  第２接続管、１００  空気調和機、１１０  熱源ユニット、１１１  圧縮機、１１２  流路切替弁、１１３  室外熱交換器、１１５  アキュムレーター、１１７  高圧圧力センサ、１１８  低圧圧力センサ、１１９  吐出温度センサ、１２１〜１２４  逆止弁、１２５  バイパス回路用絞り装置、１２６  バイパス回路、１２７  室外送風機、１２８  流量調整用絞り装置、２１０  分岐ユニット、２１１  気液分離器、２１２  絞り装置、２１３  絞り装置、２１４  流路切替弁、３１０  室内ユニット、３１１  室内側絞り装置、３１２  室内熱交換器、４００  制御手段、４１０  熱源ユニット制御手段、４１１  熱源ユニット容量情報出力手段、４１２  圧力センサ・温度センサ情報格納手段、４１３  演算処理回路、４１４  アクチュエータ制御信号出力手段、４２０  分岐ユニット制御手段、４２１  演算処理回路、４２２  運転許可ユニット判断手段、４３０  室内ユニット制御手段、４３１  演算処理回路。
【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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【国際調査報告】
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