(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の接続端部の間を流体連通するように配設された室外熱交換器、二酸化炭素または二酸化炭素を主成分とする冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、および上記室外熱交換器に流れる冷媒の方向を切り換える第１の切換部を有する室外ユニットと、
それぞれ第１および第２の配管接続部の間を流体連通するように配設された室内熱交換器および当該室内熱交換器に流れる冷媒量を制御するための第１の流量制御部を有する複数の室内ユニットと、
上記複数の室内ユニットのそれぞれの上記第１の配管接続部を上記第１および第２の接続端部のいずれか一方に選択的に接続するための複数の第２の切換部、一端が上記第１の接続端部に接続され、他端が分岐して上記複数の第２の切換部のそれぞれに接続された第１のユニット間配管、一端が上記第２の接続端部に接続され、他端が分岐して上記複数の第２の切換部のそれぞれに接続された第２のユニット間配管、上記複数の室内ユニットのそれぞれの上記第２の配管接続部と上記第２の接続端部との間を流体連通する第１のバイパス配管、上記第１のバイパス配管に介在する第２の流量制御部、および上記第２の流量制御部の第２の接続端部側における上記第１のバイパス配管内の冷媒と上記室内ユニットから流出した上記第１のユニット間配管内の冷媒とを熱交換させる熱交換部を有する中継部と、を備え、
上記複数の室内ユニットのうち、暖房運転を行う室内ユニットの数に比べて冷房運転を行う室内ユニットの数が多い冷房主体運転モードにおいて、
上記第２の接続端部から上記熱交換部が介在する上記第１のバイパス配管を介して上記冷房運転を行う室内ユニットの第１の流量制御部に流入する冷媒が超臨界状態であることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
上記冷房主体運転モードにおいて、上記熱交換部で熱交換される上記第１のユニット間配管内の冷媒は、冷房運転を行う室内ユニットから流出した冷媒であることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
上記第２の接続端部と上記第１のバイパス配管と上記複数の第２の切り換え部との間に、気液分離装置を備えないことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項４】
上記圧縮機は、冷媒吸込口および冷媒吐出口を有し、
上記第１の切換部は、運転モードに応じて、上記冷媒吐出口を上記室外熱交換器の一端に接続し、かつ上記冷媒吸込口を上記第１の接続端部に接続する第１のフロー状態と、上記冷媒吐出口を上記第１の接続端部に接続し、かつ上記冷媒吸込口を上記室外熱交換器の上記一端に接続する第２のフロー状態との間を切り換えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
上記冷媒は、上記第１の切換部が上記第１および第２のフロー状態にあるとき、超臨界状態で凝縮することなく、それぞれ上記室外熱交換器および上記室内熱交換器内の空気を加熱することを特徴とする請求項４記載の空気調和装置。
【請求項６】
上記第２の切換部のそれぞれは、上記第１のユニット間配管の分岐された他端、上記第２のユニット間配管の分岐された他端および対応する室内ユニットの上記第１の配管接続部に接続された三方切換弁からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
上記第２の流量制御部は、開度が当該第２の流量制御部の出入口の圧力差に応じて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
上記第１の流量制御部は、開度が対応する上記室内ユニットの上記室内熱交換器の出口の温度に応じて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
第１および第２の接続端部の間を流体連通するように配設された室外熱交換器、二酸化炭素または二酸化炭素を主成分とする冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、および上記室外熱交換器に流れる冷媒の方向を切り換える第１の切換部を有する室外ユニットと、
それぞれ第１および第２の配管接続部の間を流体連通するように配設された室内熱交換器および当該室内熱交換器に流れる冷媒量を制御するための第１の流量制御部を有する複数の室内ユニットと、
上記複数の室内ユニットのそれぞれの上記第１の配管接続部を上記第１および第２の接続端部のいずれか一方に選択的に接続するための複数の第２の切換部、一端が上記第１の接続端部に接続され、他端が分岐して上記複数の第２の切換部のそれぞれに接続された第１のユニット間配管、一端が上記第２の接続端部に接続され、他端が分岐して上記複数の第２の切換部のそれぞれに接続された第２のユニット間配管、上記複数の室内ユニットのそれぞれの上記第２の配管接続部と上記第２の接続端部との間を流体連通する第１のバイパス配管、上記第１のバイパス配管に介在する第２の流量制御部、および上記第２の流量制御部の第２の接続端部側における上記第１のバイパス配管内の冷媒と上記室内ユニットから流出した上記第１のユニット間配管内の冷媒とを熱交換させる熱交換部を有する中継部と、を備え、
上記圧縮機は、冷媒吸込口および冷媒吐出口を有し、
上記第１の切換部は、運転モードに応じて、上記冷媒吐出口を上記室外熱交換器の一端に接続し、かつ上記冷媒吸込口を上記第１の接続端部に接続する第１のフロー状態と、上記冷媒吐出口を上記第１の接続端部に接続し、かつ上記冷媒吸込口を上記室外熱交換器の上記一端に接続する第２のフロー状態との間を切り換えるように構成され、
上記第１の切換部が上記第１のフロー状態にあるときは、上記室外熱交換器からの冷媒を上記第２の接続端部へ案内し、かつ上記第１の接続端部からの冷媒を上記圧縮機の上記冷媒吸込口へ案内し、上記第１の切換部が上記第２のフロー状態にあるときは、上記圧縮機の上記冷媒吐出口からの冷媒を上記第２の接続端部へ案内し、かつ上記第１の接続端部からの冷媒を上記室外熱交換器へ案内する流路切換部と、
上記第１のユニット間配管の上記熱交換部の第２の切換部側と上記第１のバイパス配管の上記熱交換部の第２の配管接続部側との間を流体連通する第２のバイパス配管と、
上記第２のバイパス配管に介在する第３の流量制御部と、をさらに備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項１０】
上記流路切換部は、上記第１の接続端部と上記圧縮機との間の第１の流路に介在する第１の逆止弁と、上記第２の接続端部と上記室外熱交換器との間の第２の流路に介在する第２の逆止弁と、上記第１の接続端部と上記室外熱交換器との間の第３の流路に介在する第３の逆止弁と、上記第２の接続端部と上記圧縮機との間の第４の流路に介在する第４の逆止弁と、を有することを特徴とする請求項９記載の空気調和装置。
【請求項１１】
上記第１の接続端部と上記複数の第２の切換部との間に上記第１のユニット間配管と並列に配設された第３のバイパス配管をさらに備え、
上記流路切換部は、上記第１のユニット間配管の上記熱交換部の第１の接続端部側に介在して熱交換部側から第１の接続端部側へのみ上記冷媒の流通を許容する第１の切換弁と、上記第３のバイパス配管に介在して第１の接続端部側から第２の切換部側へのみ上記冷媒の流通を許容する第２の切換弁と、を有することを特徴とする請求項９記載の空気調和装置。
【請求項１２】
上記第１のユニット間配管が上記第２のユニット間配管より薄い肉厚を有する配管からなることを特徴とする請求項９記載の空気調和装置。
【請求項１３】
上記第２の切換部のそれぞれは、上記第１のユニット間配管の分岐された他端と対応する室内ユニットの上記第１の配管接続部とに接続された第１の二方切換弁と、上記第２のユニット間配管の分岐された他端と対応する室内ユニットの上記第１の配管接続部とに接続された第２の二方切換弁とからなることを特徴とする請求項９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、一般に冷凍サイクルを利用した空気調和装置に関する。本発明は特に、１台の室外ユニットと複数台の室内ユニットを備え、複数の室全てを同時に冷房または暖房するモードと、ある室を冷房すると同時に別の室を暖房するモードとを有する多室形空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多室形空気調和装置は、圧縮機と室外熱交換器を有する室外ユニット、室内熱交換器をそれぞれ有する複数台の室内ユニット、および、室外ユニットと室内ユニットを接続する中継部を備え、複数の室全てを同時に冷房または暖房するモード（冷房運転モードおよび暖房運転モード）、および、ある室を冷房すると同時に別の室を暖房するモード（冷房運転容量が暖房運転容量より大きい冷房主体運転モードおよび暖房運転容量が冷房運転容量より大きい暖房主体運転モード）を有する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の多室形空気調和装置は、冷房主体運転モードにおいて、室外ユニットの室外熱交換器により気液二相状態にした冷媒を冷媒蒸気と冷媒液に分離するための気液分離装置を必要とする。気液分離装置の液相側の端部に一端が接続された第１のバイパス配管は、他端側で分岐して各室内ユニットの流量制御装置に接続されている。冷房を行う室の流量制御装置は、高圧の冷媒液を減圧して低温低圧の気液二相の冷媒に変化させて室内熱交換器に供給する。また、冷媒蒸気は暖房する室の室内ユニットに供給される。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４２８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の多室形空気調和装置では、気液分離装置を用いて冷媒蒸気と冷媒液に分離して、冷媒蒸気を暖房を行う室内ユニットへ供給し、気液分離装置から出た冷媒液と混合して、各室内ユニットの流量制御装置で減圧して冷房を行う室の室内ユニットに共有する。このように、上記従来の空気調和装置では高圧側が気液二相状態となる冷媒を利用する必要がある。上述のような空気調和装置では、冷媒として地球温暖化係数（地球温暖化への影響を測る大きさで、二酸化炭素を基準（＝１）としたときの、温室効果ガスの地球温暖化をもたらす程度を示した数値）の高いフロン系が用いられている。
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、フロン系の冷媒に代えて二酸化炭素または二酸化炭素を主成分とする冷媒を用い、複数の室全てを同時に冷房または暖房するモードと、ある室を冷房すると同時に別の室を暖房するモードとを有し、さらに効率よく運転できる空気調和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】
【０００７】
この発明による空気調和装置は、第１および第２の接続端部の間を流体連通するように配設された室外熱交換器、二酸化炭素または二酸化炭素を主成分とする冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、および上記室外熱交換器に流れる冷媒の方向を切り換える第１の切換部を有する室外ユニットと、それぞれ第１および第２の配管接続部の間を流体連通するように配設された室内熱交換器および当該室内熱交換器に流れる冷媒量を制御するための第１の流量制御部を有する複数の室内ユニットと、上記複数の室内ユニットのそれぞれの上記第１の配管接続部を上記第１および第２の接続端部のいずれか一方に選択的に接続するための複数の第２の切換部、一端が上記第１の接続端部に接続され、他端が分岐して上記複数の第２の切換部のそれぞれに接続された第１のユニット間配管、一端が上記第２の接続端部に接続され、他端が分岐して上記複数の第２の切換部のそれぞれに接続された第２のユニット間配管、上記複数の室内ユニットのそれぞれの上記第２の配管接続部と上記第２の接続端部との間を流体連通する第１のバイパス配管、上記第１のバイパス配管に介在する第２の流量制御部、および上記第２の流量制御部の第２の接続端部側における上記第１のバイパス配管内の冷媒と上記室内ユニットから流出した上記第１のユニット間配管内の冷媒とを熱交換させる熱交換部を有する中継部と、を備えている。そして、上記複数の室内ユニットのうち、暖房運転を行う室内ユニットの数に比べて冷房運転を行う室内ユニットの数が多い冷房主体運転モードにおいて、上記第２の接続端部から上記熱交換部が介在する上記第１のバイパス配管を介して上記冷房運転を行う室内ユニットの第１の流量制御部に流入する冷媒が超臨界状態である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷房主体運転モードにおいては、冷媒は、圧縮機の冷媒吐出口、第１の切換部、室外熱交換器、および第２の接続端部を介して、暖房運転を行う室内ユニットに流入し、該室内ユニットの室内熱交換器で空気などを加熱する。その後、冷媒は、冷房を行う室内ユニットに流入し、該室内ユニットの第１の流量制御部を通過して減圧された後、室内熱交換器で空気などを冷却し、第１の接続端部に向かう。二酸化炭素単体または二酸化炭素を主成分とする冷媒は、フロン系冷媒よりも高圧で動作するために、室内ユニットや接続配管での圧力損失が空気調和装置に及ぼす影響が小さい。これにより、従来の空気調和装置のように、気液分離装置およびこれに付随する構成部品を設ける必要がなく、中継部の部品点数を削減できる。また、従来の構成に比べて流量制御部の数が少ないために、室内熱交換器の冷暖房能力の制御が容易になる。
【０００９】
また、冷房主体運転モードにおいて、暖房を行う室内ユニットで振動や騒音が発生しないように、第２の流量制御部の開度をあけて暖房を行う室内ユニットに流入する冷媒流量を少なくした場合、暖房を行う室内ユニットに流入する冷媒流量を少なくした分の冷媒は、第１のバイパス配管を通って冷房を行う室内ユニットに流入する。この時、熱交換部が設けられているので、第１のバイパス配管を流れる冷媒は、熱交換部で、冷房を行う室内ユニットから流出した冷媒と熱交換して温度を下げられて、冷房を行う室内ユニットに流入する。そこで、第１のバイパス配管を流れる冷媒が高い温度のまま冷房を行う室内ユニットに流入して、室内ユニットの冷却性能を低下させることも防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
図１において、空気調和装置２は、冷媒として二酸化炭素を用いるもので、室外ユニット４、複数台の室内ユニット６、および室外ユニット４と室内ユニット６を接続する中継部８を備える。この実施の形態１では、室内ユニット６の台数は、３台（室内ユニット６Ｐ、６Ｑ、６Ｒ）であるが、台数は２以上であれば本発明を限定しない。この空気調和装置２は、室内ユニット６Ｐ〜６Ｒが配置された室の全てを冷房する冷房運転モード、室の全てを暖房する暖房運転モード、および、ある室を冷房すると同時に別の室を暖房する２つのモード（冷房主体運転モードおよび暖房主体運転モード）を有する。
【００１１】
室外ユニット４は、冷媒を圧縮するための圧縮機１０、室外熱交換器としての熱交換器１２および第１の切換部１６を備え、これらは第１および第２の接続端部２０ａ、２０ｂの間を流体連通するように配設されている。圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａおよび冷媒吸込口１０ｂはそれぞれ、配管１４ａ、１４ｂを介して第１の切換部１６に接続されている。熱交換器１２の一端１２ａは、配管１４ｃを介して第１の切換部１６に接続されている。第１の切換部１６にはまた、配管１４ｄが接続されている。この配管１４ｄは、中継部８の配管１８ａの一端が接続される室外ユニット４の第１の接続端部２０ａまで延在している。熱交換器１２の他端１２ｂは、配管１４ｅに接続されている。この配管１４ｅは、中継部８の配管１８ｂの一端が接続される室外ユニット４の第２の接続端部２０ｂまで延在している。これらの配管１８ａ、１８ｂは、室外ユニット４と室内ユニット６Ｐ〜６Ｒを接続するための第１および第２のユニット間配管である。
【００１２】
さらに、室外ユニット４は、流路切換部５２を備えている。流路切換部５２は、運転モードによらずに常に、冷媒である二酸化炭素が第２の接続端部２０ｂを介して室外ユニット４から中継部８に流れ、第１の接続端部２０ａを介して中継部８から室外ユニット４に流れるようにするためのものである。
【００１３】
具体的に、流路切換部５２は、第１の切換部１６と第１の接続端部２０ａとを接続する配管１４ｄの途中、および、熱交換器１２と第２の接続端部２０ｂとを接続する配管１４ｅの途中に、それぞれ逆止弁５４、５６を備える。逆止弁５４は、第１の接続端部２０ａから第１の切換部１６へのみ冷媒の流通を許容する。一方、逆止弁５６は、熱交換器１２から第２の接続端部２０ｂへのみ冷媒の流通を許容する。
【００１４】
流路切換部５２はまた、一端が第１の切換部１６と逆止弁５４との間の配管１４ｄの部位に、他端が逆止弁５６と第２の接続端部２０ｂとの間の配管１４ｅの中間点に接続されたバイパス配管５８を備える。このバイパス配管５８の途中には、第１の切換部１６から第２の接続端部２０ｂへのみ冷媒の流通を許容する逆止弁６０が設けられている。流路切換部５２はさらに、一端が第１の接続端部２０ａと逆止弁５４との間の配管１４ｄの中間点に、他端が逆止弁５６と熱交換器１２との間の配管１４ｅの部位に接続されたバイパス配管６２を備える。このバイパス配管６２の途中には、第１の接続端部２０ａから熱交換器１２へのみ冷媒の流通を許容する逆止弁６４が設けられている。
【００１５】
第１の切換部１６は、運転モードに応じて、第１および第２のフロー状態の間で、熱交換器１２に流れる冷媒の方向を切り換えられるように構成されている。第１のフロー状態では、図２に示すように、流路切換部５２から配管１４ｄ、１４ｂを介して圧縮機１０の冷媒吸込口１０ｂに接続し、圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを配管１４ａ、１４ｃを介して熱交換器１２の一端１２ａに接続する。このとき冷媒は、熱交換器１２の一端１２ａから他端１２ｂへと流れる。一方、第２のフロー状態では、図３に示すように、熱交換器１２の一端１２ａを配管１４ｃ、１４ｂを介して圧縮機１０の冷媒吸込口１０ｂに接続し、圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを配管１４ａ、１４ｄを介して流路切換部５２に接続する。このとき冷媒は、熱交換器１２の他端１２ｂから一端１２ａへと流れる。
【００１６】
中継部８は、３つの連結口２４ａ、２４ｂ、２４ｃを有する第２の切換部としての三方切換弁２２を室内ユニット６と同数だけ（本実施の形態１では、２２Ｐ、２２Ｑ、２２Ｒの３つ）備える。配管１８ａは、一端を第１の接続端部２０ａと接続し、他端を後述する第１のバイパス配管３４の冷媒と配管１８ａの冷媒とを熱交換させる熱交換部７０を介して３つに分岐して、各三方切換弁２２の連結口２４ａに接続されている。配管１８ｂは、第２の接続端部２０ｂと接続される側と反対側が３つに分岐して、各三方切換弁２２の連結口２４ｂに接続されている。同様に、連結口２４ｃは、配管を介して対応する室内ユニット６の第１の配管接続部２６ａに接続されている。
【００１７】
中継部８はまた、配管１８ｂの途中に一端が接続されるとともに、他端側において分岐して各室内ユニット６の第２の配管接続部２６ｂに接続された第１のバイパス配管３４を備える。第１のバイパス配管３４の熱交換部７０の他端側には、該配管３４を流れる冷媒の流量を制御するための第２の流量制御部としての流量制御弁３６とその流量制御弁３６の前後の圧力を計測する第１の圧力測定部７１および第２の圧力測定部７２が設けられている。さらに、第１のバイパス配管３４の流量制御弁３６と分岐部分との間と、配管１８ａの熱交換部７０の分岐部分との間とを接続する第２のバイパス配管６６をさらに備える。第２のバイパス配管６６の途中には、第２のバイパス配管６６を流れる冷媒の流量を制御するための第３の流量制御部としての流量制御弁６８が設けられている。
【００１８】
各室内ユニット６は、室内熱交換器としての熱交換器２８と、第１の流量制御部としての流量制御弁３２（３２Ｐ、３２Ｑ、３２Ｒ）を備え、これらは第１および第２の配管接続部２６ａ、２６ｂの間を流体連通するように配設されている。とりわけ、熱交換器２８の一端２８ａは、配管を介して第１の配管接続部２６ａに接続され、その他端２８ｂは、配管３０を介して第２の配管接続部２６ｂと接続され、第２の配管接続部２６ｂは中継部８の第１のバイパス配管３４と接続される。各室内ユニット６Ｐ、６Ｑ、６Ｒの配管３０の途中には、配管３０を流れる冷媒の流量を制御するための流量制御弁３２（３２Ｐ、３２Ｑ、３２Ｒ）が設けてある。
【００１９】
つぎに、このように構成された空気調和装置２の動作を運転モード毎に図２乃至図９を参照しつつ説明する。図２はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図、図３はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図、図４はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図、図５はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図である。図６はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図（冷媒の圧力とエンタルピとの関係を示す線図）、図７はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図、図８はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図、図９はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図である。なお、図２乃至図５中、太線は運転時に冷媒の移動が生じている配管を示し、括弧内の数字［ｉ］（ｉ＝１、２・・・）は、図６乃至図９のｐ−ｈ線図上におけるｉ点（冷媒の各状態）に対応する配管部分を示す。
【００２０】
［冷房運転モード］（図２および図６）
全ての室内ユニット６Ｐ〜６Ｒが冷房運転を行う場合、第１の切換部１６を第１のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを熱交換器１２の一端１２ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを流路切換部５２に接続する状態）に切り換え、流量制御弁３６の開度を全開にし、流量制御弁３２Ｐ〜３２Ｒの開度を絞る。また、各三方切換弁２２の連結口２４ｂを閉鎖し、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。また、流量制御弁６８は閉鎖する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００２１】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０における冷媒の圧縮は、周囲との熱の出入はないものとして、図６に示されるｐ−ｈ線図中、等エントロピ線（点［１］−点［２］）で表される。
圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６を通り、熱交換器１２で空気などを加熱しながら温度が下がる。熱交換器１２での冷媒の変化は、ほぼ圧力一定のもとで行われるが、熱交換器１２の圧力損失を考慮して、ｐ−ｈ線図中、やや傾いた水平線に近い線（点［２］−点［３］）で表される。冷媒としての二酸化炭素は、フロン系冷媒と異なり、高圧では超臨界状態であるため凝縮することなく、温度が下がりながら空気を加熱する。
【００２２】
熱交換器１２から出た高圧の冷媒は、流路切換部５２の逆止弁５６、第２の接続端部２０ｂ、第１のバイパス配管３４を通り、熱交換部７０に流入する。第１のバイパス配管３４を通る冷媒は、この熱交換部７０で、室内ユニット６Ｐ〜６Ｒから出た低温低圧の冷媒と熱交換して温度がさらに低下する。熱交換部７０での冷媒の変化は、ほぼ圧力一定のもとで行われるが、熱交換部７０の圧力損失を考慮して、ｐ―ｈ線図中、やや傾いた水平線に近い線（点[3]−点［４］）で表される。
熱交換部７０から出た高圧の冷媒は、第１のバイパス配管３４（流量制御弁３６は全開）を通り、分岐して各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒに流入し、流量制御弁３２Ｐ〜３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相状態になる。流量制御弁３２での冷媒の変化は、エンタルピ一定のもとで行われるものであり、ｐ−ｈ線図中、垂直線（点［４］−点［５］）で表される。
【００２３】
気液二相状態の冷媒は、室内ユニット６の熱交換器２８で空気などを冷却しながら、低温低圧の冷媒蒸気に変化する。熱交換器２８での冷媒の変化は、ほぼ圧力一定のもとで行われるが、熱交換器２８の圧力損失を考慮して、ｐ−ｈ線図中、やや傾いた水平線に近い線（点［５］−点［６］）で表される。
各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒの熱交換器２８から出た低温低圧の冷媒蒸気は、各三方切換弁２２を通過後合流し、熱交換部７０に流入する。そこで、第１のバイパス配管３４を流れる高温高圧の冷媒と熱交換して温度が上昇する。熱交換部７０での冷媒の変化は、ほぼ圧力一定のもとで行われるが、熱交換部７０の圧力損失を考慮して、ｐ―ｈ線図中、やや傾いた水平線に近い線（点［６］−点［１］）で表される。
熱交換部７０から出た低温低圧の冷媒は、第１の接続端部２０ａ、第１の切換部１６を通って圧縮機１０に戻る。
【００２４】
なお、熱交換器２８から出た直後の冷媒蒸気に比べて、圧縮機１０に流入する冷媒蒸気は配管を通るために若干圧力が低下するが、ｐ−ｈ線図上では同じ点［１］で表してある。同様に、熱交換器１２から出た高圧の冷媒に比べて、流量制御弁３２に流入する冷媒は配管を通るために若干圧力が低下するが、ｐ−ｈ線図上では同じ点［３］で表してある。こうした配管を通ることによる冷媒の圧力の若干の低下および上述した熱交換器１２、２８および熱交換部７０での圧力損失は、以下の暖房運転モード、冷房主体運転モード、暖房主体運転モードについても同様であり、必要な場合を除いて説明を省略する。
【００２５】
［暖房運転モード］（図３および図７）
全ての室内ユニット６Ｐ〜６Ｒが暖房運転を行う場合、第１の切換部１６を第２のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを流路切換部５２に接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを熱交換器１２の一端１２ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁３６を閉鎖し、流量制御弁６８の開度を全開にし、流量制御弁３２Ｐ〜３２Ｒの開度を絞る。また、各三方切換弁２２の連結口２４ａを閉鎖し、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００２６】
まず、低温低圧の冷媒蒸気（点［１］）が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒（点［２］）は、第１の切換部１６を通り、流路切換部５２の逆止弁６０、第２の接続端部２０ｂを通った後、分岐して各三方切換弁２２を通り、各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒの熱交換器２８に流入する。冷媒は、熱交換器２８で空気などを加熱して温度が下がり（点［３］）、続いて、流量制御弁３２で絞られて減圧され、低温低圧の気液二相状態に変化する（点［４］）。その後、各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒから出た冷媒は、第１のバイパス配管３４で合流し、第２のバイパス配管６６、流量制御弁６８、熱交換部７０、第１の接続端部２０ａ、流路切換部５２の逆止弁６４を通過し、熱交換器１２の他端１２ｂに流入する。気液二相状態の冷媒は、熱交換器１２で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する（点［１］）。その後、冷媒は、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００２７】
［冷房主体運転モード］（図４および図８）
室内ユニット６Ｑ、６Ｒが冷房運転、室内ユニット６Ｐが暖房運転を行う場合、第１の切換部１６を第１のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを熱交換器１２の一端１２ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを流路切換部５２に接続する状態）に切り換え、流量制御弁６８を閉鎖し、流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒの開度を絞り、流量制御弁３２Ｐの開度を全開にする。なお、流量制御弁３２Ｐは、室内ユニット６Ｐの暖房能力や流量制御弁３２Ｐの入口や出口の状態に応じて開度を絞ってもよい。また、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒに関し連結口２４ｂを閉鎖、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。三方切換弁２２Ｐに関し連結口２４ａを閉鎖、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。
【００２８】
また、流量制御弁３６については、第１および第２の圧力測定部７１、７２で計測される冷媒の圧力に応じて、開度を制御する。例えば、第１および第２の圧力測定部７１、７２で計測される流量制御弁３６での圧力差が所定の値以下または所定の圧力になるように流量制御弁３６を制御する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００２９】
まず、低温低圧の冷媒蒸気（点［１］）が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒（点［２］）は、第１の切換部１６を通り、熱交換器１２で空気などを加熱しながら温度が下がる（点［３］）。
【００３０】
熱交換器１２から出た高圧の冷媒は、流路切換部５２の逆止弁５６、第２の接続端部２０ｂを通り、配管１８ｂに流入する。配管１８ｂに流入した高圧の冷媒の一部が、三方切換弁２２Ｐを通り、室内ユニット６Ｐに流入し、熱交換器２８で空気などを加熱してさらに温度が下がる（点［３］−点［４］）。
【００３１】
また、配管１８ｂに流入した高圧の冷媒の残りが、第１のバイパス配管３４に流入し、熱交換部７０で室内ユニット６Ｑ、６Ｒから出た低温低圧の冷媒と熱交換して温度がさらに低下し（点［３］−点［５］）、流量制御弁３６で減圧される（点［６］）。流量制御弁３６で減圧された冷媒は、室内ユニット６Ｐから流出した冷媒と混合して（点［７］）、室内ユニット６Ｑ、６Ｒに流入し、流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相状態になる（点［８］）。この冷媒は、さらに熱交換器２８で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する（点［９］）。この低温低圧の冷媒蒸気は、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒを通過後合流し、熱交換部７０に流入する。
【００３２】
そこで、熱交換部７０の流入した冷媒は、第１のバイパス配管３４を流れる高温高圧の冷媒と熱交換して温度が上昇する（［点１］）。熱交換部７０での冷媒の変化は、ほぼ圧力一定のもとで行われるが、熱交換部７０の圧力損失を考慮して、ｐ―ｈ線図中、やや傾いた水平線に近い線（点［９］−点［１］）で表される。熱交換部７０から出た低温低圧の冷媒は第１の接続端部２０ａ、流路切換部５２の逆止弁５４、第１の切換部１６を通って圧縮機１０に戻る。
【００３３】
この空気調和装置２によれば、冷房主体運転した際に以下の効果がある。
（１）冷媒である二酸化炭素は、圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａから、第１の切換部１６、熱交換器１２、室内ユニット６Ｐ、室内ユニット６Ｑの流量制御弁３２Ｑまたは室内ユニット６Ｒの流量制御弁３２Ｒまでに到る流路において超臨界状態であるため（配管を通ることにより圧力が若干低下するものの超臨界状態が維持されるため）、室内ユニット６Ｑ、６Ｒの流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒでの音や圧力脈動の発生を抑制・防止できる。さらに、二酸化炭素はフロン系冷媒よりも高圧で動作するために、熱交換器で同じ圧力損失を生じた場合にも性能低下が少ない。
（２）暖房を行う室内ユニット６Ｐでの振動や騒音が発生しないように、流量制御弁３６の開度を開けて室内ユニット６Ｐに流入する冷媒流量を少なくすると、温度の高い冷媒が第１のバイパス配管３４を通って冷房を行う室内ユニット６Ｑ、６Ｒに供給されることになり、冷却性能が低下する。しかし、熱交換部７０が設けられているので、第１のバイパス配管３４を流れる温度の高い冷媒が、熱交換部７０で、室内ユニット６Ｑ、６Ｒから出て圧縮機１０に戻る冷媒と熱交換し、温度を下げて室内ユニット６Ｑ、６Ｒに供給され、冷却性能の低下を抑えることができる。
【００３４】
ついで、本発明の空気調和装置による効果を説明するために、フロン系冷媒を使用した従来の空気調和装置について説明する。
この従来の空気調和装置２００は、図１０に示されるように、中継部８００の配管１８ｂの途中に気液分離装置４０を備えており、気液分離装置４０の液相側に第１のバイパス配管３４が接続されている。さらに、気液分離装置４０の液面を検知し制御するための液面検知制御部４３を備えている。
【００３５】
従来の空気調和装置２００が冷房主体運転を行う場合、すなわち室内ユニット６Ｑ、６Ｒが冷房運転、室内ユニット６Ｐが暖房運転を行う場合、第１の切換部１６を第１のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを熱交換器１２の一端１２ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを第１の接続端部２０ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁３６、３２Ｑ、３２Ｒの開度を絞り、流量制御弁３２Ｐの開度を全開にする。また、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒに関し連結口２４ｂを閉鎖し、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。三方切換弁２２Ｐに関し連結口２４ａを閉鎖し、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００３６】
まず、低温低圧のフロン系の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６を通り、熱交換器１２に流入する。この冷媒は圧力が臨界点より小さいため、熱交換器１２で空気などを加熱しながら一部が凝縮して、高圧の気液二相状態に変化する。熱交換器１２から出た気液二相状態の冷媒は、気液分離装置４０に流入する。
【００３７】
気液分離装置４０に流入した高圧の冷媒蒸気は、三方切換弁２２Ｐを通過後、室内ユニット６Ｐの熱交換器２８で空気などを加熱して凝縮し、高圧の冷媒液に変化する。その後、冷媒液は、全開の流量制御弁３２Ｐを通る。一方、気液分離装置４０に流入した高圧の冷媒液は、流量制御弁３６を通った後、室内ユニット６Ｐからの冷媒液と合流し、室内ユニット６Ｑ、６Ｒに流入する。冷媒液は、各室内ユニット６Ｑ、６Ｒにおいて、流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相状態に変化し、さらに熱交換器２８で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気となる。その後、室内ユニット６Ｑ、６Ｒから出た低温低圧の冷媒蒸気は、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒを出た後合流し、第１の切換部１６を通って圧縮機１０に戻る。
【００３８】
ここで、気液分離装置４０から室内ユニット６Ｐに流入する冷媒蒸気に冷媒液が混入した場合には、室内ユニット６Ｐに流入する冷媒のエンタルピが低下して暖房性能が低下する。さらに、室内ユニット６Ｐでの冷媒の圧力損失が増加することによっても性能が低下する。そこで、流量制御弁３６の開度が液面検知制御部４３により制御され、気液分離装置４０から室内ユニット６Ｐに流入する冷媒蒸気に冷媒液が混入することがないように、気液分離装置４０から流出する冷媒液の流量が制御される。
【００３９】
また、気液分離装置４０から流出する冷媒液は流量制御弁３６を通過する際に減圧される。さらに、冷媒液は第１のバイパス配管３４を通る際に減圧される。気液分離装置４０から流出する冷媒液は飽和液であるため、減圧により気液二相の状態になり、室内ユニット６Ｑ、６Ｒの流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒに流入する際に音や圧力脈動が発生する。
そこで、従来の空気調和装置２００では、気液分離装置４０から流出する冷媒液を過冷却する構成を設けている。具体的には、流量制御弁３６の下流側と配管１８ａとの間を連通する第４のバイパス配管４２を設けている。そして、流量制御弁６８を第４のバイパス配管４２に設け、第１のバイパス配管３４を流通する冷媒液の一部を絞って膨張（減圧）させて第４のバイパス配管４２に流すようにしている。さらに、熱交換部７０、７３を第１のバイパス配管３４と第４のバイパス配管４２との間に設けている。
【００４０】
これにより、第１のバイパス配管３４を流通する冷媒液の一部が流量制御弁６８により絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相の冷媒となって第４のバイパス配管４２を流れる。そして、第１のバイパス配管３４を流通する冷媒液は、熱交換部７０、７３で、第４のバイパス配管４２を流れる低温低圧の気液二相の冷媒と熱交換されて過冷却され、室内ユニット６Ｑ、６Ｒに供給される。そこで、冷媒が室内ユニット６Ｑ、６Ｒの流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒに流入する際の音や圧力脈動の発生が抑制される。
【００４１】
このように、フロン系冷媒を用いる従来の空気調和装置２００では、冷房主体運転モードを行う目的で気液分離装置４０が必要であり、さらに気液分離を行うための液面検知や制御手段などが必要になり、制御が複雑になる。これに対し、実施の形態１では、冷媒として二酸化炭素を用いるため、気液分離装置を利用することなく、中継部８の部品点数を削減できるとともに、制御が簡単になる。
【００４２】
また、従来の空気調和装置２００では、気液分離装置４０から流出する冷媒液を過冷却する構成を設けている。これに対し、実施の形態１では、冷媒として二酸化炭素を用いるため、冷媒は、圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａから室内ユニット６Ｑ、６Ｒの流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒに至るまで超臨界状態が維持され、冷媒が冷房を行う室内ユニット６Ｑ、６Ｒの流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒに流入する際の音や圧力脈動の発生が抑制される。つまり、実施の形態１では、従来の空気調和装置２００における気液分離装置４０から流出する冷媒液を過冷却する構成が不要となる。
なお、実施の形態１においては、熱交換部７０を備えているが、熱交換部７０では、第１のバイパス配管３４を流れる冷媒と冷房を行う室内ユニット６Ｑ、６Ｒから出た冷媒との間で熱交換している。そこで、第１のバイパス配管３４を流れる冷媒の全量が冷房を行う室内ユニット６Ｑ、６Ｒに供給されるので、効率的に冷房を行うことができる。
【００４３】
さらに、本発明の空気調和装置による効果を説明するために、熱交換部７０を持たない比較例としての空気調和装置について説明する。図１１は比較例としての空気調和装置を示す冷媒回路図、図１２は比較例としての空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図である。
ここで、比較例としての空気調和装置１００では、図１１に示されるように、中継部８Ｃが熱交換部を備えない点を除いて、実施の形態１による空気調和装置２と同様に構成されている。
【００４４】
この比較例としての空気調和装置１００が冷房主体運転を行う場合、熱交換部を設けていないために、熱交換器１２から出た高圧の冷媒のうち、流路切換部５２の逆止弁５６、第２の接続端部２０ｂを通り、第１のバイパス配管３４に流入する冷媒は（点［３］）、温度が低下することなく流量制御弁３６でわずかに減圧された後［５］、室内ユニット６Ｐから流出した冷媒（点［４］）と混合する（点［６］）。これにより、冷房を行う室内ユニット６Ｑ、６Ｒに流入する冷媒のエンタルピが上昇し［点７］、空気調和装置１００の性能が低下する。
【００４５】
これに対して、この実施の形態１では、室内ユニット６Ｐに流入する冷媒を熱交換部７０で冷却できるため、冷房を行う室内ユニット６Ｑ、６Ｒに流入する冷媒のエンタルピを低くでき、効率よく冷房を行うことができる。
【００４６】
［暖房主体運転モード］（図５および図９）
室内ユニット６Ｐ、６Ｑが暖房運転、室内ユニット６Ｒが冷房運転を行う場合、第１の切換部１６を第２のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを流路切換部５２に接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを熱交換器１２の一端１２ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁３６を閉鎖し、流量制御弁６８の開度を絞り、流量制御弁３２Ｐ、３２Ｑの開度を全開にし、流量制御弁３２Ｒの開度を絞る。また、三方切換弁２２Ｐ、２２Ｑに関し連結口２４ａを閉鎖、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。三方切換弁２２Ｒに関し連結口２４ｂを閉鎖、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００４７】
まず、低温低圧の冷媒蒸気（点［１］）が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒（点［２］）は、第１の切換部１６、流路切換部５２の逆止弁６０、第２の接続端部２０ｂを通った後、分岐して三方切換弁２２Ｐ、２２Ｑを通り、室内ユニット６Ｐ、６Ｑの熱交換器２８に流入する。冷媒は、熱交換器２８で空気などを加熱して温度が下がる（点［３］）。室内ユニット６Ｐ、６Ｑの熱交換器２８を通過した冷媒は、全開の流量制御弁３２Ｐ、３２Ｑを通った後、一部は室内ユニット６Ｒを通り、残りは第１のバイパス配管３４を通る。
【００４８】
室内ユニット６Ｒに流入した冷媒は、流量制御弁３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相の状態に変化する（点［４］）。この冷媒は、続いて室内ユニット６Ｒの熱交換器２８で空気などを冷却し、その一部または全部が蒸発し（点［５］）、三方切換弁２２Ｒに流入する。これに限らないが、図９の例では、熱交換器２８を出た冷媒（点［５］）は、乾き度が１．０に近い気液二相の状態である。
【００４９】
一方、室内ユニット６Ｒに流入しなかった残りの冷媒（点［３］）は、第１のバイパス配管３４を通り、流量制御弁６８により絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相の状態になる（点［６］）。これに限らないが、図９の例では、流量制御弁６８を出た冷媒（点［６］）は、熱交換器２８を出た冷媒（点［５］）より圧力が若干低い。
流量制御弁６８を出た冷媒は、第２のバイパス配管６６と配管１８ａとの接続端部で、三方切換弁２２Ｒを出た冷媒と合流し、気液二相の冷媒となる（点［７］）。この冷媒は、配管１８ａ、第１の接続端部２０ａ、流路切換部５２の逆止弁６４を通り、熱交換器１２に流入する。気液二相状態の冷媒は、熱交換器１２で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する（点［１］）。その後、冷媒は、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００５０】
このように、この実施の形態１による空気調和装置２は、暖房主体運転モードにおいて、流量制御弁６８を制御することで、冷房運転を行う室内ユニット６Ｒに流入する冷媒の流量を制御でき、したがって運転効率を高めることができる。
【００５１】
また、この実施の形態１によれば、流路切換部５２が、運転モードに拘わらず、低圧の冷媒を配管１８ａに流し、かつ高圧の冷媒を配管１８ｂに流すように構成されているので、いずれの運転モードに切り換えても、配管１８ａ、１８ｂに流れる冷媒の状態および流れ方向が同じになり、空気調和装置２を安定して運転できる。また、配管１８ａには低圧の冷媒のみが流れ、配管１８ｂには高圧の冷媒のみが流れるので、配管１８ｂに比べて配管１８ａの肉厚を薄くすることができ、配管材料の低減が図られる。
【００５２】
また、流路切換部５２が、逆止弁５４を第１の接続端部２０ａと第１の切換部１６とを接続する配管１４ｄの経路途中に配設（介在）させ、逆止弁５６を第２の接続端部２０ｂと熱交換器１２とを接続する配管１４ｅに介在させ、逆止弁６４を第１の接続端部２０ａと熱交換器１２とを接続するバイパス配管６２に介在させ、逆止弁６０を第２の接続端部２０ｂと第１の切換部１６とを接続するバイパス配管５８に介在させて、構成されているので、流路切換部５２を簡易な構成で実現できる。
また、第２の切換部が三方切換弁２２で構成されているので、第２の切換部を構成する弁の数が室内ユニットに対応した数まで少なくできる。
【００５３】
冷媒として二酸化炭素を用いた場合、フロン系冷媒と比較して、高圧で動作するため、熱交換器や冷媒配管における圧力損失が空気調和装置に及ぼす影響は少ない。しかし、室内ユニットや冷媒配管の構成によっては、冷媒の流量が増大すると、音や配管の振動を発生させる恐れがある。この実施の形態１の構成では、暖房を行う室内ユニットを流れる冷媒の流量が増加すると、流量制御弁３６の出入り口の圧力差が増加する。この実施の形態１では、第１および第２の圧力測定部７１、７２により第１のバイパス配管３４における流量制御弁３６の前後の圧力を測定し、その測定値に基づいて、流量制御弁３６の前後での圧力差が所定の値、あるいは所定の圧力となるように、流量制御弁３６の開度を制御している。そこで、室内ユニットや冷媒配管を流れる冷媒の流量が音や配管の振動を発生させない範囲となるような流量制御弁３６の前後の圧力差となるように流量制御弁３６の開度を調整するだけで、音や配管の振動の発生を抑制することができる。
【００５４】
実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
この実施の形態２による空気調和装置２Ａでは、室外ユニット４Ａが上記実施の形態１における流路切換部５２を省略され、上記実施の形態１と同様の動作を行うために中継器８Ａに流路切換部９０を備えるものである。
【００５５】
図１３において、中継部８Ａは、第１の接続端部２０ａと三方切換弁２２Ｐ〜２２Ｒの連結口２４ａとの間に配管１８ａと並列に配設された第３のバイパス配管９２を備える。つまり、第３のバイパス配管９２の一端が、各三方切換弁２２の連結口２４ａが接続される配管１８ａに接続され、他端が熱交換部７０から第１の接続端部２０ａに至る配管１８ａの経路に接続されている。そして、第１の切換弁９１が熱交換部７０から第１の接続端部２０ａに至る配管１８ａの途中に設けられ、第２の切換弁９３が第１の接続端部２０ａから三方切換弁２２Ｐ〜２２Ｒの連結口２４ａに至る第３のバイパス配管９２の途中に設けられている。第１の切換弁９１は、熱交換部７０から第１の接続端部２０ａへのみ冷媒の流通を許容する。一方、第２の切換弁９３は、第１の接続端部２０ａから各三方切換弁２２の連結口２４ａへのみ冷媒の流通を許容する。
【００５６】
つぎに、このように構成された空気調和装置２Ａの各運転モードの動作を説明する。
［冷房運転モード］
全ての室内ユニット６Ｐ〜６Ｒが冷房運転を行う場合、第１の切換部１６を第１のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを熱交換器１２の一端１２ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを第１の接続端部２０ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁３６の開度を全開にし、流量制御弁３２Ｐ〜３２Ｒの開度を絞り、流量制御弁６８を閉鎖する。また、各三方切換弁２２の連結口２４ｂを閉鎖し、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００５７】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６を通り、熱交換器１２で空気などを加熱しながら温度が下がる。熱交換器１２から出た高圧の冷媒は、第２の接続端部２０ｂ、第１のバイパス配管３４を通り、熱交換部７０に流入する。この熱交換部７０では、室内ユニット６Ｐ〜６Ｒから出た低温低圧の冷媒と熱交換して温度がさらに低下する。熱交換部７０から出た温度が下げられた高圧の冷媒は、第１のバイパス配管３４を通り、分岐して各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒに流入し、流量制御弁３２Ｐ〜３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相状態になる。気液二相状態の冷媒は、室内ユニット６Ｐ〜６Ｒの熱交換器２８で空気などを冷却しながら、低温低圧の冷媒蒸気に変化する。各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒの熱交換器２８から出た低温低圧の冷媒蒸気は、各三方切換弁２２を通過後合流し、熱交換部７０で熱交換した後、配管１８ａ、第１の接続端部２０ａ、第１の切換部１６を通って圧縮機１０に戻る。
【００５８】
［暖房運転モード］
全ての室内ユニット６Ｐ〜６Ｒが暖房運転を行う場合、第１の切換部１６を第２のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを第１の接続端部２０ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを熱交換器１２の一端１２ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁６８を閉鎖し、流量制御弁３２Ｐ〜３２Ｒの開度を絞り、流量制御弁３６の開度を全開にする。また、各三方切換弁２２の連結口２４ｂを閉鎖し、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００５９】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６、第１の接続端部２０ａ、第２の切換弁９３を通った後、分岐して各三方切換弁２２を通り、熱交換器２８に流入する。冷媒は、熱交換器２８で空気などを加熱して温度が下がり、続いて、流量制御弁３２で減圧され、低温低圧の気液二相状態に変化する。その後、各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒから出た冷媒は、第１のバイパス配管３４で合流し、流量制御弁３６、配管１８ｂおよび第２の接続端部２０ｂを通過する。そして、気液二相状態の冷媒は、熱交換器１２で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する。その後、冷媒は、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００６０】
［冷房主体運転モード］
室内ユニット６Ｑ、６Ｒが冷房運転、室内ユニット６Ｐが暖房運転を行う場合、第１の切換部１６を第１のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを熱交換器１２の一端１２ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを第１の接続端部２０ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁６８を閉鎖し、流量制御弁３６、３２Ｑ、３２Ｒの開度を絞り、流量制御弁３２Ｐの開度を全開にする。また、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒに関し連結口２４ｂを閉鎖、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。三方切換弁２２Ｐに関し連結口２４ａを閉鎖、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。
また、流量制御弁３６については、第１および第２の圧力測定部７１、７２で計測される冷媒の圧力に応じて、開度を制御する。たとえば、第１および第２の圧力測定部７１、７２で計測される流量制御弁３６での圧力差が所定の値以下または所定の圧力になるように流量制御弁３６を制御する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００６１】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６を通り、熱交換器１２で空気などを加熱しながら温度が下がる。熱交換器１２から出た高圧の冷媒の一部は、第１の接続端部２０ｂ、三方切換弁２２Ｐを通り、室内ユニット６Ｐに流入し、熱交換器２８で空気などを加熱してさらに温度が下がる。一方、熱交換器１２から出た残りの高圧の冷媒は、第１のバイパス配管３４に流入し、熱交換部７０で室内ユニット６Ｑ、6Ｒから出た低温低圧の冷媒と熱交換して温度がさらに低下し、流量制御弁３６で減圧される。そして、流量制御弁３６で減圧された冷媒は、室内ユニット６Ｐから流出した冷媒と混合して、室内ユニット６Ｑ、６Ｒに流入し、流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相状態になる。この冷媒は、さらに熱交換器２８で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する。室内ユニット６Ｑ、６Ｒから出た冷媒は、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒを通過後に合流し、熱交換部７０で熱交換した後、第１の切換弁９１、配管１８ａ、第１の接続端部２０ａ、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００６２】
なお、実施の形態２の冷房主体運転モードでは、流量制御弁３６の開度を絞り、第１のバイパス配管３４を冷媒が流れる動作について説明したが、流量の低下によって、室内ユニット６Ｐの暖房能力が不足する場合には、冷媒音の発生や配管の腐食を発生しない範囲内であれば、流量制御弁３６を閉鎖して、冷媒のすべてが三方切換弁２２Ｐをとおり、室内ユニット６Ｐに流入するようにしてもよい。
【００６３】
［暖房主体運転モード］
室内ユニット６Ｐ、６Ｑが暖房運転、室内ユニット６Ｒが冷房運転を行う場合、第１の切換部１６を第２のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを第１の接続端部２０ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを熱交換器１２の一端１２ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁６８を閉鎖し、流量制御弁３２Ｐ、３２Ｑを全開にし、流量制御弁３２Ｒ、３６の開度を絞る。また、三方切換弁２２Ｐ、２２Ｑに関し連結口２４ｂを閉鎖、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。三方切換弁２２Ｒに関し連結口２４ａを閉鎖、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００６４】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６、第１の接続端部２０ａ、第３のバイパス配管９２、第２の切換弁９３を通った後、分岐して三方切換弁２２Ｐ、２２Ｑを通り、室内ユニット６Ｐ、６Ｑの熱交換器２８に流入する。冷媒は、熱交換器２８で空気などを加熱して温度が下がる。室内ユニット６Ｐ、６Ｑの熱交換器２８を通過した冷媒は、全開の流量制御弁３２Ｐ、３２Ｑを通った後、一部は室内ユニット６Ｒ、残りは第１のバイパス配管３４を通る。
【００６５】
室内ユニット６Ｒに流入した冷媒は、流量制御弁３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相の状態に変化する。この冷媒は、続いて室内ユニット６Ｒの熱交換器２８で空気などを冷却し、その一部または全部が蒸発し、三方切換弁２２Ｒに流入する。
一方、室内ユニット６Ｒに流入しなかった残りの冷媒は、第１のバイパス配管３４を通り、流量制御弁３６により絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相の状態になる。流量制御弁３６を出た冷媒は、三方切換弁２２Ｒを出た冷媒と合流し、気液二相状態の冷媒となり、室外ユニット４Ａの第２の接続端部２０ｂを通過し、熱交換器１２に他端１２ｂから流入する。気液二相状態の冷媒は、熱交換器１２で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する。その後、冷媒は、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００６６】
この実施の形態２によれば、配管１８ａおよび第３のバイパス配管９２を第１の接続端部２０ａと三方切換弁２２Ｐ〜２２Ｒの連結口２４ａとの間に並列に配設し、第１および第２の切換弁９１、９３を配管１８ａおよび第３のバイパス配管９２の経路途中に配設して流路切換部９０を構成しているので、上記実施の形態１に比べて、流路切換部を簡易に構成で実現することができる。
【００６７】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
図１４において、空気調和装置２Ｂは、室内ユニット６Ｐ〜６Ｒの熱交換器２８と第１の流量制御部である流量制御弁３２との間の配管３０の部位に温度センサ８０Ｐ〜８０Ｒを備えている。なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００６８】
つぎに、このように構成された空気調和装置２Ｂの各運転モードの動作を説明する。
［暖房運転モード］
全ての室内ユニット６Ｐ〜６Ｒが暖房運転を行う場合、第１の切換部１６を第２のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを第１の接続端部２０ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを熱交換器１２の一端１２ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁６８を閉鎖し、流量制御弁３２Ｐ〜３２Ｒの開度を温度センサ８０Ｐ〜８０Ｒによって計測される冷媒の温度に応じて制御し、流量制御弁３６の開度を全開にする。また、各三方切換弁２２の連結口２４ｂを閉鎖し、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００６９】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６、第１の接続端部２０ａ、第２の切換弁９３を通った後、分岐して各三方切換弁２２を通り、熱交換器２８に流入する。冷媒は、熱交換器２８で空気などを加熱して温度が下がり、続いて、流量制御弁３２で熱交換器２８の出口の冷媒の温度に応じて流量が制御されるとともに減圧され、低温低圧の気液二相状態に変化する。その後、各室内ユニット６Ｐ〜６Ｒから出た冷媒は、第１のバイパス配管３４で合流し、流量制御弁３６、配管１８ｂおよび第２の接続端部２０ｂを通過する。気液二相状態の冷媒は、熱交換器１２で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する。その後、冷媒は、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００７０】
［冷房主体運転モード］
室内ユニット６Ｑ、６Ｒが冷房運転、室内ユニット６Ｐが暖房運転を行う場合、第１の切換部１６を第１のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを熱交換器１２の一端１２ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを第１の接続端部２０ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁６８を閉鎖し、流量制御弁３６、３２Ｑ、３２Ｒの開度を絞り、流量制御弁３２Ｐの開度を温度センサ８０Ｐによって計測される冷媒の温度に応じて制御する。また、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒに関し連結口２４ｂを閉鎖、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。三方切換弁２２Ｐに関し連結口２４ａを閉鎖、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。
また、流量制御弁３６については、第１および第２の圧力測定部７１、７２で計測される冷媒の圧力に応じて、開度を制御する。たとえば、第１および第２の圧力測定部７１、７２で計測される流量制御弁３６での圧力差が所定の値以下または所定の圧力になるように流量制御弁３６を制御する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００７１】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６を通り、熱交換器１２で空気などを加熱しながら温度が下がる。熱交換器１２から出た高圧の冷媒の一部は、第２の接続端部２０ｂ、三方切換弁２２Ｐを通り、室内ユニット６Ｐに流入し、熱交換器２８で空気などを加熱してさらに温度が下がる。室内ユニット６Ｐから出た冷媒は、流量制御弁３２で熱交換器２８の出口の冷媒の温度に応じて流量が制御されるとともに減圧され、低温低圧の気液二相状態に変化する。
【００７２】
一方、熱交換器１２から出た残りの高圧の冷媒は、第１のバイパス配管３４に流入し、熱交換部７０で室内ユニット６Ｑ、６Ｒから出た低温低圧の冷媒と熱交換して温度がさらに低下し、室内ユニット６Ｐから流出した冷媒と混合して、室内ユニット６Ｑ、６Ｒに流入し、流量制御弁３２Ｑ、３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相状態になる。この冷媒は、さらに熱交換器２８で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する。室内ユニット６Ｑ、６Ｒから出た冷媒は、三方切換弁２２Ｑ、２２Ｒを通過後に合流し、熱交換部７０で熱交換して、第１の切換弁９１、配管１８ａ、第１の接続端部２０ａ、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００７３】
なお、実施の形態３の冷房主体運転モードでは、流量制御弁３６の開度を絞り、バイパス配管を冷媒が流れる動作について説明したが、流量の低下によって、室内ユニット６Ｐの暖房能力が不足する場合には、冷媒音の発生や配管の腐食を発生しない範囲内であれば、流量制御弁３６を閉鎖して、冷媒のすべてが三方切換弁２２Ｐをとおり、室内ユニット６Ｐに流入するようにしてもよい。
【００７４】
［暖房主体運転モード］
室内ユニット６Ｐ、６Ｑが暖房運転、室内ユニット６Ｒが冷房運転を行う場合、第１の切換部１６を第２のフロー状態（圧縮機１０の冷媒吐出口１０ａを第１の接続端部２０ａに接続し、かつ冷媒吸込口１０ｂを熱交換器１２の一端１２ａに接続する状態）に切り換え、流量制御弁６８を閉鎖し、流量制御弁３２Ｐ、３２Ｑの開度を温度センサ８０Ｐ、８０Ｑによって計測される冷媒の温度に応じて制御し、流量制御弁３２Ｒ、３６の開度を絞る。また、三方切換弁２２Ｐ、２２Ｑに関し連結口２４ｂを閉鎖、連結口２４ａ、２４ｃを開放する。三方切換弁２２Ｒに関し連結口２４ａを閉鎖、連結口２４ｂ、２４ｃを開放する。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。
【００７５】
まず、低温低圧の冷媒蒸気が圧縮機１０により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒は、第１の切換部１６、第１の接続端部２０ａ、第３のバイパス配管９２、第２の切換弁９３を通った後、分岐して三方切換弁２２Ｐ、２２Ｑを通り、室内ユニット６Ｐ、６Ｑの熱交換器２８に流入する。冷媒は、熱交換器２８で空気などを加熱して温度が下がる。室内ユニット６Ｐ、６Ｑの熱交換器２８を通過した冷媒は、流量制御弁３２Ｐ、３２Ｑで熱交換器２８Ｐ、２８Ｑの出口の冷媒の温度に応じてそれぞれの流量が制御され、一部は室内ユニット６Ｒ、残りは第１のバイパス配管３４を通る。
【００７６】
室内ユニット６Ｒに流入した冷媒は、流量制御弁３２Ｒで絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相の状態に変化する。この冷媒は、続いて室内ユニット６Ｒの熱交換器２８で空気などを冷却し一部または全部が蒸発し、三方切換弁２２Ｒに流入する。
一方、室内ユニット６Ｒに流入しなかった残りの冷媒は、第１のバイパス配管３４を通り、流量制御弁３６により絞られて膨張（減圧）され、低温低圧の気液二相の状態になる。流量制御弁３６を出た冷媒は、三方切換弁２２Ｒを出た冷媒と合流し、気液二相状態の冷媒となり、室外ユニット４Ａの第２の接続端部２０ｂを通過し、熱交換器１２に他端１２ｂから流入する。気液二相状態の冷媒は、熱交換器１２で空気などを冷却して低温低圧の冷媒蒸気に変化する。その後、冷媒は、第１の切換部１６を通り圧縮機１０に戻る。
【００７７】
なお、冷房運転について、実施の形態２と同様につき、説明を省略する。
この実施の形態３によれば、温度センサ８０により室内ユニット６の冷媒の出口温度を測定し、室内ユニット６の冷媒の出口温度が上昇したときは、流量制御弁３２の開度を絞って室内ユニット６内の動作圧力を上昇させて空気と冷媒との温度差を拡大でき、逆に室内ユニット６の冷媒の出口温度が低下したときは、流量制御弁３２の開度を開いて室内ユニット６内の動作圧力を低下させて空気と冷媒との温度差を縮小できるので、室内ユニット６の冷暖房能力を維持しつつ、効率によい運転ができる。
【００７８】
実施の形態４．
図１５はこの発明の実施の形態４に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
図１５において、空気調和装置２Ｃでは、中継部８Ｂが、第２の切換部としての第１および第２の二方切換弁８３、８４の対を室内ユニット６と同数だけ備える。そして、配管１８ａが、一端を第１の接続端部２０ａと接続し、他端を第１のバイパス配管３４の冷媒と配管１８ａの冷媒とを熱交換させる熱交換部７０を介して３つに分岐して、各対の第１の二方切換弁８３の一方の連結口に接続されている。また、配管１８ｂが、第２の接続端部２０ｂと接続される側と反対側が３つに分岐して、各対の第２の二方切換弁８４の一方の連結口に接続されている。そして、第１および第２の二方切換弁８３、８４の他方の連結口が、配管を介して対応する室内ユニット６の第１の配管接続部２６ａに接続されている。
なお、この実施の形態４では、三方切換弁２２に代えて、第１および第２の二方切換弁８３、８４の対を用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７９】
この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様に、配管１８ａ、１８ｂに流れる冷媒の方向を運転モードに拘わらず一定方向になるようにすることができる。
また、第１および第２の二方切換弁８３、８４を流れる冷媒の流れが常に一定となるので、双方向の流れに対応した弁を使用する必要が無く、第２の切換部を簡易な構造の弁で実現できる。
【００８０】
なお、上記各実施の形態では、冷媒として二酸化炭素単体を用いたが、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、第１の切換部１６の具体的な構成について詳細には説明していないが、第１の切換部１６は室外熱交換器１２に流れる冷媒の方向を切り換えられるものであればよく、例えば四方切換弁を用いることができる。
また、上記各実施の形態において、第１の切換部と第２の切換部は、それぞれ独立して動作しても良い。
【００８１】
また、本発明において、室内ユニットおよび室外ユニットの「ユニット」は、必ずしも全ての構成要素が同一のハウジング内またはハウジング外壁に設けられることを意味するものではない。例えば、室内ユニットの流量制御弁３２を室内熱交換器２８が収容されたハウジングとは別の箇所に配置しても、かかる構成は本発明の範囲内に含まれる。また、室外ユニット中に室外熱交換器や圧縮機からなるセットを複数設け、各セットから流出する冷媒を合流させて一方のユニット間配管に流すとともに、他方のユニット間配管からの冷媒を分岐して各セットに流入させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転モードにおける冷媒循環状態を示す冷媒回路図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図である。
【図１０】従来の空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図１１】比較例としての空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図１２】比較例としての空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒循環の変遷を示すｐ−ｈ線図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図１５】この発明の実施の形態４に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００８３】
４、４Ａ  室外ユニット、６Ｐ〜６Ｒ  室内ユニット、８、８Ａ、８Ｂ  中継部、１０  圧縮機、１０ａ  冷媒吐出口、１０ｂ  冷媒吸込口、１２  熱交換器（室外熱交換器）、１６  第１の切換部、１８ａ  第１の配管（第１のユニット間配管）、１８ｂ  第２の配管（第２のユニット間配管）、２０ａ  第１の接続端部、２０ｂ  第２の接続端部、２２Ｐ〜２２Ｒ  三方切換弁（第２の切換部）、２６ａ  第１の配管接続部、２６ｂ  第２の配管接続部、２８  熱交換器（室内熱交換器）、３２Ｐ〜３２Ｒ  流量制御弁（第１の流量制御部）、３４  第１のバイパス配管、３６  流量制御弁（第２の流量制御部）、５２  流路切換部、５４、５６、６０、６４  逆止弁、６６  第２のバイパス配管、６８  流量制御弁（第３の流量制御部）、７０  熱交換部、７１、７２  圧力計測部、８０Ｐ〜８０Ｒ  温度センサ、８３  第１の二方切換弁（第２の切換部）、８４  第２の二方切換弁（第２の切換部）、９０  流路切換部、９１  第１の切換弁、９２  第３のバイパス配管、９３  第２の切換弁。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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