(57)【要約】【課題】本発明の課題は、２つの膨張弁が直列に接続される空気調和装置において、圧縮機を保護しつつ、省エネルギー化を図ることができる空気調和装置を提供することにある。【解決手段】本発明の空気調和装置１０は、熱源ユニット２０と、利用ユニット４０，５０，６０と、制御部８０とを備える。熱源ユニットは、圧縮機構２１と、少なくとも蒸発器として機能する熱源側熱交換器２３と、熱源側膨張弁３８とを有する。利用ユニットは、少なくとも凝縮器として機能する利用側熱交換器４２，５２，６２と、利用側膨張弁４１，５１，６１とを有する。制御部は、利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整する。【選択図】図１
2012032108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構（２１）と、少なくとも蒸発器として機能する熱源側熱交換器（２３）と、熱源側膨張弁（３８）とを有する熱源ユニット（２０）と、
少なくとも凝縮器として機能する利用側熱交換器（４２，５２，６２）と、利用側膨張弁（４１，５１，６１）とを有する利用ユニット（４０，５０，６０）と、
前記利用側膨張弁の開度に基づいて前記熱源側膨張弁の開度を調整する制御部（８０）と、
を備える空気調和装置（１０）。
【請求項２】
前記熱源ユニットは、前記圧縮機構の吸入側にアキュムレータ（２４）をさらに有する、
請求項１に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項３】
前記制御部は、暖房運転の際に、前記利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却度目標値になるように前記利用側膨張弁の開度を調整する、
請求項１または２に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項４】
前記利用ユニット（４０，５０，６０）は、複数台あり、
前記制御部は、前記利用ユニット毎の要求負荷に応じて前記利用ユニット毎に前記過冷却度目標値を設定する、
請求項３に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項５】
前記制御部は、前記利用ユニットがサーモオフ状態の場合に、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように前記利用側膨張弁を調整する、
請求項４に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数の利用ユニットの利用側膨張弁の代表開度に基づいて前記熱源側膨張弁の開度を調整する、
請求項４または５に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度の内の最大開度を、前記代表開度として用いる、
請求項６に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項８】
前記制御部は、前記利用側膨張弁の開度を、前記利用側膨張弁が属する前記利用ユニットの仕様に基づいて前記利用ユニット毎に補正し、前記複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を前記代表開度として用いる、
請求項７に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項９】
前記制御部は、前記利用側膨張弁の開度を、前記利用側膨張弁が属する前記利用ユニットの設置条件に基づいて前記利用ユニット毎に補正し、前記複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を前記代表開度として用いる、
請求項７または８に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数の利用ユニットの利用側膨張弁の平均開度を、前記代表開度として用いる、
請求項６に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項１１】
前記制御部は、前記代表開度が所定開度に近づくように、前記熱源側膨張弁の開度を調整する、
請求項６から１０のいずれかに記載の空気調和装置（１０）。
【請求項１２】
前記制御部は、運転状態から推定されるシステム冷媒量状態に応じて、前記熱源側膨張弁の開度を調整する際に基準とする前記利用側膨張弁の開度の目標値を変動させる、
請求項１から１１のいずれかに記載の空気調和装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１（特開平２００２−３９６４２号公報）に示すように、２つの膨張弁が直列で接続された冷媒回路を有する空気調和装置がある。この空気調和装置では、室外ユニットに室外膨張弁が配置され、室内ユニットに室内膨張弁が配置されており、これらが接続されることにより２つの膨張弁が直列で接続される冷媒回路を形成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の空気調和装置では、室外膨張弁と室内膨張弁とが個別に目標値を与えられ制御されており、冷凍サイクルにおける減圧の度合いは室外膨張弁による減圧量と室内膨張弁による減圧量との合計によって定まる。したがって、室外膨張弁と室内膨張弁とが個別に制御されると、トータルで減圧される圧力が目標値通りであったとしても、室外膨張弁による減圧量が大きく、室内膨張弁による減圧量が小さくなることがある。
【０００４】
このような場合であって、暖房運転時に特に、室内ユニットから室外ユニットへ流れる液冷媒連絡管内の冷媒が気液二相状態となりやすい。しかも、液冷媒連絡管内の冷媒の乾き度は、運転状態によって大きく変化する。これらのことにより、液冷媒連絡管の内部を液冷媒で満たすことが難しく、暖房運転より冷媒量を必要とする冷房運転ベースで冷媒量を選定しているため余剰冷媒が発生してしまう。このため、蒸発器で蒸発しきれなかった冷媒が多くなり、アキュムレータが小さい場合や冷媒が過充填気味の場合に、アキュムレータがオーバーフローを起こして湿り圧縮が発生する恐れがある。
【０００５】
また、１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが接続されるマルチ機の場合に、例えば、サーモオフ状態の場合には液冷媒が室内熱交換器に溜まり込むことを防ぐために、室内膨張弁の開度を全閉にせずに微少開度にしている。このような空気調和装置の場合に、1台の室内ユニットの熱負荷が小さくサーモオフ状態であり、他の室内ユニットの熱負荷が大きい場合に、室外膨張弁による減圧量が極端に小さくなると、減圧量を確保するために、室内ユニットの熱負荷に関係なく全ての室内膨張弁において開度が小さくなる。したがって、複数の室内ユニットにおいて熱負荷が異なっていても、室内ユニットの熱負荷の大きさに応じて室内膨張弁による開度の差を付けることが難しくなる。この理由は、室内膨張弁の個体差が原因で室内膨張弁によって室内膨張弁の開度と減圧量との関係にバラツキがあったり、室内ユニットの定格容量の大きさに応じて室内膨張弁の大きさが異なっていたりするためであり、室内膨張弁の開度が微少開度状態やそれに近い状態（以下、低開度状態とする）になると、室内膨張弁における減圧量を正確に制御することが難しくなることにある。また、低開度状態においては、単位パルス開度変化当たりの冷媒流量の変化が大きくなるために、上記と同様に正確な減圧量の制御が難しくなることにある。このため、熱負荷が小さい室内ユニットに対しても結果として多くの冷媒を流してしまう場合がある。このように、エネルギーを効率よく利用できない場合が生じる恐れがある。
【０００６】
本発明の課題は、２つの膨張弁が直列に接続される空気調和装置において、圧縮機を保護しつつ、省エネルギー化を図ることができる空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点に係る空気調和装置は、熱源ユニットと、利用ユニットと、制御部とを備える。熱源ユニットは、圧縮機構と、少なくとも蒸発器として機能する熱源側熱交換器と、熱源側膨張弁とを有する。利用ユニットは、少なくとも凝縮器として機能する利用側熱交換器と、利用側膨張弁とを有する。制御部は、利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整する。
【０００８】
したがって、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、冷媒回路内に余剰冷媒が生じることを防ぐことができ、圧縮機に湿り圧縮が生じることを防ぐことができる。
【０００９】
また、例えば利用ユニットが複数台ある場合においても、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量のバランスを調整することができる。このため、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さい利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。これにより、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００１０】
本発明の第２観点に係る空気調和装置は、第１観点に係る空気調和装置において、熱源ユニットは、圧縮機構の吸入側にアキュムレータをさらに有する。
【００１１】
したがって、冷媒回路内に余剰冷媒が生じても、アキュムレータに溜めることができる。このため、圧縮機構において液圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第３観点に係る空気調和装置は、第１観点または第２観点に係る空気調和装置において、制御部は、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却度目標値になるように利用側膨張弁の開度を調整する。
【００１３】
このように、制御部が、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却目標値になるように利用側膨張弁の開度を調整するような制御を行っていても、利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整しているため、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量のバランスを調整することができる。
【００１４】
本発明の第４観点に係る空気調和装置は、第３観点に係る空気調和装置において、利用ユニットは複数台ある。制御部は、利用ユニット毎の要求負荷に応じて利用ユニット毎に過冷却度目標値を設定する。
【００１５】
このように利用ユニットが複数台あり、制御部が、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却目標値になるように利用側膨張弁の開度を、利用ユニット毎に調整するような制御を行っていても、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さい利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。このため、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００１６】
本発明の第５観点に係る空気調和装置は、第４観点に係る空気調和装置において、制御部は、利用ユニットがサーモオフ状態の場合に、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように利用側膨張弁を調整する。
【００１７】
第５観点に係る空気調和装置によれば、制御部は、利用ユニットがサーモオフ状態の場合に、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように利用側膨張弁を調整する制御を行っていても、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整している。なお、ここにいう、「全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように利用側膨張弁を調整する制御」とは、例えば、利用側膨張弁を微少開度に調整する制御や、利用側膨張弁を全閉状態と開状態とを間欠的に繰り返す制御などである。
【００１８】
上述したように、一般的に、室内膨張弁において低開度状態となると、利用側膨張弁における減圧量を正確に制御することは、難しい。また、利用側膨張弁において間欠的な制御により全閉状態と開状態とを繰り返す制御であっても、利用側膨張弁における減圧量を正確に制御することは、難しい。
【００１９】
したがって、特に利用側膨張弁の開度が減圧量を正確に制御することが難しい、利用側膨張弁が微少開度となる場合や利用側膨張弁が間欠的な制御により全閉状態と開状態とを繰り返す場合であっても、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さくサーモオフ状態の利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。このため、要求負荷が小さくサーモオフ状態の利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００２０】
本発明の第６観点に係る空気調和装置は、第４観点または第５観点に係る空気調和装置において、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の代表開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整する。
【００２１】
したがって、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００２２】
本発明の第７観点に係る空気調和装置は、第６観点に係る空気調和装置において、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度の内の最大開度を、代表開度として用いる。
【００２３】
したがって、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００２４】
本発明の第８観点に係る空気調和装置は、第７観点に係る空気調和装置において、制御部は、利用側膨張弁の開度を、利用側膨張弁が属する利用ユニットの仕様に基づいて利用ユニット毎に補正し、複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。
【００２５】
一般的に、利用ユニットの仕様が異なると、利用側膨張弁の開度に対する減圧量が異なる。すなわち、利用側膨張弁の開度と、利用側膨張弁の減圧量とが比例しない場合がある。このため、そのまま利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁を調整すると、実際の利用側膨張弁の減圧量とは異なる値に基づいて熱源側膨張弁を調整する恐れがある。
【００２６】
第８観点に係る空気調和装置によれば、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度を利用側膨張弁が属する利用ユニットの仕様に基づいて利用ユニット毎に補正する。そして、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。なお、ここにいう「利用ユニットの仕様」とは、例えば、所定条件下で利用ユニットの定格能力を発生させるために必要な冷媒の流量を基準とした比流量と、利用ユニットの利用側膨張弁の口径との比である。
【００２７】
このように、利用側膨張弁の開度を利用ユニットの仕様に基づいて補正して、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いるため、代表開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの仕様が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００２８】
本発明の第９観点に係る空気調和装置は、第７観点または第８観点に係る空気調和装置において、制御部は、利用側膨張弁の開度を、利用側膨張弁が属する利用ユニットの設置条件に基づいて利用ユニット毎に補正し、複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。
【００２９】
一般的に、利用ユニットが複数設置される場合に、利用ユニット毎に、例えば利用ユニットから熱源ユニットまでの冷媒連絡管の配管長や配管径が異なる。すなわち、利用ユニット毎に、冷媒連絡管による圧力損失が異なることになる。
【００３０】
第９観点に係る空気調和装置によれば、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度を利用側膨張弁が属する利用ユニットの設置条件に基づいて利用ユニット毎に補正する。そして、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。なお、ここにいう「利用ユニットの設置条件」とは、例えば、熱源ユニット（または冷媒連絡管の分岐後）から利用ユニットまでの冷媒連絡管の配管長および配管径である。
【００３１】
このように、利用側膨張弁の開度を利用ユニットの設置条件に基づいて補正して、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いるため、代表開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの設置条件が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００３２】
本発明の第１０観点に係る空気調和装置は、第６観点に係る空気調和装置において、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の平均開度を、代表開度として用いる。
【００３３】
したがって、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００３４】
本発明の第１１観点に係る空気調和装置は、第６観点から第１０観点のいずれかに係る空気調和装置において、制御部は、代表開度が所定開度に近づくように、熱源側膨張弁の開度を調整する。
【００３５】
このように、予め利用側膨張弁の開度を所定開度となるように設定しておくことにより、利用側膨張弁による減圧量と熱源側膨張弁による減圧量とのバランスを最適になるように設定することができる。
【００３６】
本発明の第１２観点に係る空気調和装置は、第１観点から第１１観点のいずれかに係る空気調和装置において、制御部は、運転状態から推定されるシステム冷媒量の状態に応じて、熱源側膨張弁の開度を調整する際に基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を変動させる。
【００３７】
第１２観点に係る空気調和装置によれば、冷媒回路内の冷媒量であるシステム冷媒量の状態が、例えば、冷媒回路に対して余剰傾向にあるのか、不足傾向にあるのかなどの状態に応じて、熱源側膨張弁の開度を調整する際に基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を、制御部が変動させる。例えば、冷媒回路に対して冷媒量の状態が余剰傾向にあれば基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を大きくし、冷媒回路に対して冷媒量の状態が不足傾向にあれば基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を小さくする。
【００３８】
このため、冷媒回路に対して冷媒量の状態が余剰傾向にある場合には、液冷媒連絡管における冷媒を密度の大きい液状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管の冷媒保有量を極力大きくすることができ、冷媒が余剰の状態でも運転が可能となる。
【００３９】
また、冷媒回路に対して冷媒量の状態が不足傾向にある場合には、液冷媒連絡管における冷媒が密度の小さい気液二相状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管の冷媒保有量を減少させて、減少した分を利用側熱交換器内に保有させることができ、冷媒が不足している状態でも運転が可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の第１観点に係る空気調和装置では、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、冷媒回路内に余剰冷媒が生じることを防ぐことができ、圧縮機に湿り圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００４１】
本発明の第２観点に係る空気調和装置では、冷媒回路内に余剰冷媒が生じても、アキュムレータに溜めることができる。このため、圧縮機構において液圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００４２】
本発明の第３観点に係る空気調和装置では、制御部が、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却目標値になるように利用側膨張弁の開度を調整するような制御を行っていても、利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整しているため、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量のバランスを調整することができる。
【００４３】
本発明の第４観点に係る空気調和装置では、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さい利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。このため、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４４】
本発明の第５観点に係る空気調和装置では、特に利用側膨張弁の開度が減圧量を正確に制御することが難しい、利用側膨張弁が微少開度となる場合や利用側膨張弁が間欠的な制御により全閉状態と開状態とを繰り返す場合であっても、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さくサーモオフ状態の利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。このため、要求負荷が小さくサーモオフ状態の利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４５】
本発明の第６観点に係る空気調和装置では、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００４６】
本発明の第７観点に係る空気調和装置では、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００４７】
本発明の第８観点に係る空気調和装置では、利用側膨張弁の開度を利用ユニットの仕様に基づいて補正して、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いるため、代表開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの仕様が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００４８】
本発明の第９観点に係る空気調和装置では、利用側膨張弁の開度を利用ユニットの設置条件に基づいて補正して、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いるため、代表開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの設置条件が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００４９】
本発明の第１０観点に係る空気調和装置では、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００５０】
本発明の第１１観点に係る空気調和装置では、予め利用側膨張弁の開度を所定開度となるように設定しておくことにより、利用側膨張弁による減圧量と熱源側膨張弁による減圧量とのバランスを最適になるように設定することができる。
【００５１】
本発明の第１２観点に係る空気調和装置では、冷媒回路に対して冷媒量の状態が余剰傾向にある場合には、液冷媒連絡管における冷媒を密度の大きい液状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管の冷媒保有量を極力大きくすることができ、冷媒が余剰の状態でも運転が可能となる。また、冷媒回路に対して冷媒量の状態が不足傾向にある場合には、液冷媒連絡管における冷媒が密度の小さい気液二相状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管の冷媒保有量を減少させて、減少した分を利用側熱交換器内に保有させることができ、冷媒が不足している状態でも運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１０の概略構成図である。
【図２】空気調和装置１０の制御ブロック図である。
【図３】冷媒回路１１による冷凍サイクルのｐ−ｈ線図（モリエル線図）である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置および冷媒量判定方法の実施形態について説明する。
【００５４】
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１０の概略構成図である。空気調和装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置１０は、主として、１台の熱源ユニットとしての室外ユニット２０と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、３台）の利用ユニットとしての室内ユニット４０、５０、６０と、室外ユニット２０と室内ユニット４０、５０、６０とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置１０の蒸気圧縮式の冷媒回路１１は、室外ユニット２０と、室内ユニット４０、５０、６０と、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２とが接続されることによって構成されている。
【００５５】
（１−１）室内ユニット
室内ユニット４０、５０、６０は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット４０、５０、６０は、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２を介して室外ユニット２０に接続されており、冷媒回路１１の一部を構成している。
【００５６】
次に、室内ユニット４０、５０、６０の構成について説明する。なお、室内ユニット４０と室内ユニット５０、６０とは同様の構成であるため、ここでは、室内ユニット４０の構成のみ説明し、室内ユニット５０、６０の構成については、それぞれ、室内ユニット４０の各部を示す４０番台の符号の代わりに５０番台または６０番台の符号を付して、各部の説明を省略する。
【００５７】
室内ユニット４０は、主として、冷媒回路１１の一部を構成する室内側冷媒回路１１ａ（室内ユニット５０では室内側冷媒回路１１ｂ、室内ユニット６０では室内側冷媒回路１１ｃ）を有している。この室内側冷媒回路１１ａは、主として、膨張機構としての室内膨張弁４１と、利用側熱交換器としての室内熱交換器４２とを有している。なお、本実施形態では、膨張機構として室内ユニット４０、５０、６０それぞれに室内膨張弁４１、５１、６１を設けているが、これに限らずに、膨張機構（膨張弁を含む）を室外ユニット２０に設けてもよいし、室内ユニット４０、５０、６０や室外ユニット２０とは独立した接続ユニットに設けてもよい。
【００５８】
本実施形態において、室内膨張弁４１は、室内側冷媒回路１１ａ内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室内熱交換器４２の液側に接続された電動膨張弁であり、冷媒の通過を遮断することも可能である。本実施形態において、室内膨張弁４１は、その開度を最大にした状態において開弁パルスが最大の最大開度値である。また、本実施形態において、室内膨張弁４１は、室内ユニット４０がサーモオフ状態にあるときに、液冷媒が室内熱交換器に溜まり込むことを防ぐために、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように微少開度に調整される。なお、ここに言う「微少開度」とは、開弁パルスが全閉にはならない低開度の最低所定値に設定されることである。
【００５９】
本実施形態において、室内熱交換器４２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。なお、本実施形態において、室内熱交換器４２は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であっても良い。
【００６０】
本実施形態において、室内ユニット４０は、ユニット内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４２において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための送風機としての室内ファン４３を有している。室内ファン４３は、本実施形態において、ＤＣファンモータ等からなるモータ４３ｍによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。
【００６１】
また、室内ユニット４０には、各種のセンサが設けられている。室内熱交換器４２の液側には、冷媒の温度（すなわち、暖房運転時における過冷却状態の冷媒温度Ｔｓｃまたは冷房運転時における蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度）を検出する液側温度センサ４４が設けられている。室内熱交換器４２のガス側には、冷媒の温度を検出するガス側温度センサ４５、５５、６５が設けられている。室内ユニット４０の室内空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室内空気の温度（すなわち、室内温度Ｔｒ）を検出する室内温度センサ４６が設けられている。本実施形態において、液側温度センサ４４、ガス側温度センサ４５、５５、６５および室内温度センサ４６は、サーミスタからなる。また、室内ユニット４０は、室内ユニット４０を構成する各部の動作を制御する室内側制御部４７を有している。室内側制御部４７は、室内ユニット４０の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ４７ａ等を有しており、室内ユニット４０を個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外ユニット２０との間で伝送線８０ａを介して制御信号等のやりとりを行ったりすることができるようになっている。
【００６２】
（１−２）室外ユニット
室外ユニット２０は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２を介して室内ユニット４０、５０、６０に接続されており、室内ユニット４０、５０、６０とともに冷媒回路１１を構成している。
【００６３】
次に、室外ユニット２０の構成について説明する。室外ユニット２０は、主として、冷媒回路１１の一部を構成する室外側冷媒回路１１ｄを有している。この室外側冷媒回路１１ｄは、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、膨張機構としての室外膨張弁３８と、アキュムレータ２４と、液側閉鎖弁２６と、ガス側閉鎖弁２７とを有している。
【００６４】
圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータ２１ｍによって駆動される容積式圧縮機である。なお、本実施形態において、圧縮機２１は、１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニットの接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されていても良い。
【００６５】
四路切換弁２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には、室外熱交換器２３を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器４２、５２、６２を室外熱交換器２３において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側（具体的には、アキュムレータ２４）とガス冷媒連絡管７２側とを接続し（冷房運転状態：図１の四路切換弁２２の実線を参照）、暖房運転時には、室内熱交換器４２、５２、６２を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器２３を室内熱交換器４２、５２、６２において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡管７２側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側とを接続することが可能である（暖房運転状態：図１の四路切換弁２２の破線を参照）。
【００６６】
本実施形態において、室外熱交換器２３は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、空気を熱源として冷媒と熱交換するための機器である。室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器２３は、そのガス側が四路切換弁２２に接続され、その液側が室外膨張弁３８に接続されている。なお、本実施形態において、室外熱交換器２３は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であっても良い。
【００６７】
本実施形態において、室外膨張弁３８は、室外側冷媒回路１１ｄ内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、冷房運転を行う際の冷媒回路１１における冷媒の流れ方向において室外熱交換器２３の下流側に配置された（本実施形態においては、室外熱交換器２３の液側に接続されている）電動膨張弁である。
【００６８】
本実施形態において、室外ユニット２０は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風機としての室外ファン２８を有している。この室外ファン２８は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータ等からなるモータ２８ｍによって駆動されるプロペラファン等である。
【００６９】
液側閉鎖弁２６およびガス側閉鎖弁２７は、外部の機器・配管（具体的には、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２）との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁２６は、冷房運転を行う際の冷媒回路１１における冷媒の流れ方向において室外膨張弁３８の下流側であって液冷媒連絡管７１の上流側に配置されており、冷媒の通過を遮断することが可能である。ガス側閉鎖弁２７は、四路切換弁２２に接続されている。
【００７０】
また、室外ユニット２０には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外ユニット２０には、圧縮機２１の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ２９と、圧縮機２１の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３０と、圧縮機２１の吸入温度を検出する吸入温度センサ３１と、圧縮機２１の吐出温度を検出する吐出温度センサ３２とが設けられている。室外ユニット２０の室外空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室外空気の温度（すなわち、室外温度）を検出する室外温度センサ３６が設けられている。本実施形態において、吸入温度センサ３１、吐出温度センサ３２、および室外温度センサ３６は、サーミスタからなる。また、室外ユニット２０は、室外ユニット２０を構成する各部の動作を制御する室外側制御部３７を有している。室外側制御部３７は、図２に示すように、室外ユニット２０の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ、メモリ３７ａやモータ２１ｍを制御するインバータ回路等を有しており、室内ユニット４０、５０、６０の室内側制御部４７、５７、６７との間で伝送線８０ａを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御部４７、５７、６７と室外側制御部３７との間を接続する伝送線８０ａとによって、空気調和装置１０全体の運転制御を行う運転制御部８０が構成されている。
【００７１】
運転制御部８０は、図２に示されるように、各種センサ２９〜３２、３６、３９、４４〜４６、５４〜５６、６４〜６６の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器および弁２１、２２、２８、３８、４１、４３、５１、５３、６１、６３を制御することができるように接続されている。また、運転制御部８０を構成するメモリ３７ａ、４７ａ、５７ａ、６７ａには、各種データが格納されている。ここで、図２は、空気調和装置１０の制御ブロック図である。
【００７２】
（１−３）冷媒連絡管
冷媒連絡管７１、７２は、空気調和装置１０をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。このため、例えば、新規に空気調和装置を設置する場合には、空気調和装置１０に対して、冷媒連絡管７１、７２の長さや管径等の設置条件に応じた適正な量の冷媒を充填する必要がある。
【００７３】
以上のように、室内側冷媒回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、室外側冷媒回路１１ｄと、冷媒連絡管７１、７２とが接続されて、空気調和装置１０の冷媒回路１１が構成されている。そして、本実施形態の空気調和装置１０は、室内側制御部４７、５７、６７と室外側制御部３７とから構成される運転制御部８０によって、四路切換弁２２により冷房運転および暖房運転を切り換えて運転を行うとともに、各室内ユニット４０、５０、６０の運転負荷に応じて、室外ユニット２０および室内ユニット４０、５０、６０の各機器の制御を行うようになっている。
【００７４】
（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１０の動作について説明する。
【００７５】
空気調和装置１０では、下記の冷房運転および暖房運転において、利用者がリモコン等の入力装置により設定している設定温度Ｔｓに室内温度Ｔｒを近づける室内温度最適制御を、各室内ユニット４０、５０、６０に対して行っている。この室内温度最適制御では、設定温度Ｔｓに、室内温度Ｔｒが収束するように、各室内膨張弁４１、５１、６１の開度が調整される。なお、ここでいう「各室内膨張弁４１、５１、６１の開度の調整」とは、冷房運転の場合には各室内熱交換器４２、５２、６２の出口の過熱度の制御のことであり、暖房運転の場合には各室内熱交換器４２、５２、６２の出口の過冷却度の制御のことである。
【００７６】
（２−１）冷房運転
まず、冷房運転について、図１を用いて説明する。
【００７７】
冷房運転時は、四路切換弁２２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側閉鎖弁２７およびガス冷媒連絡管７２を介して室内熱交換器４２、５２、６２のガス側に接続された状態となっている。ここで、室外膨張弁３８は、全開状態にされている。液側閉鎖弁２６およびガス側閉鎖弁２７は、開状態にされている。各室内膨張弁４１、５１、６１は、室内熱交換器４２、５２、６２の出口（すなわち、室内熱交換器４２、５２、６２のガス側）における冷媒の過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｔで一定になるように開度調節されるようになっている。なお、目標過熱度ＳＨｔは、所定の過熱度範囲の内で室内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓに収束するために最適な温度値に設定される。本実施形態において、各室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨは、ガス側温度センサ４５、５５、６５により検出される冷媒温度値から液側温度センサ４４、５４、６４により検出される冷媒温度値（蒸発温度Ｔｅに対応）を差し引くことによって検出される。ただし、各室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨは、上述の方法で検出することに限らずに、吸入圧力センサ２９により検出される圧縮機２１の吸入圧力を蒸発温度Ｔｅに対応する飽和温度値に換算し、ガス側温度センサ４５、５５、６５により検出される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出してもよい。なお、本実施形態では採用していないが、各室内熱交換器４２、５２、６２内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度値を、ガス側温度センサ４５、５５、６５により検出される冷媒温度値から差し引くことによって、各室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨを検出するようにしてもよい。
【００７８】
この冷媒回路１１の状態で、圧縮機２１、室外ファン２８および室内ファン４３、５３、６３を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して室外熱交換器２３に送られて、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁２６および液冷媒連絡管７１を経由して、室内ユニット４０、５０、６０に送られる。
【００７９】
この室内ユニット４０、５０、６０に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１、５１、６１によって圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器４２、５２、６２に送られ、室内熱交換器４２、５２、６２において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
【００８０】
この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管７２を経由して室外ユニット２０に送られ、ガス側閉鎖弁２７および四路切換弁２２を経由して、アキュムレータ２４に流入する。そして、アキュムレータ２４に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。このように、空気調和装置１０では、室外熱交換器２３を圧縮機２１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器４２、５２、６２を室外熱交換器２３において凝縮された後に液冷媒連絡管７１および室内膨張弁４１、５１、６１を通じて送られる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転を少なくとも行うことが可能である。なお、空気調和装置１０では、室内熱交換器４２、５２、６２のガス側に冷媒の圧力を調整する機構がないため、全ての室内熱交換器４２、５２、６２における蒸発圧力Ｐｅが共通の圧力となる。
【００８１】
（２−２）暖房運転
次に、暖房運転について説明する。
【００８２】
暖房運転時は、四路切換弁２２が図１の破線で示される状態（暖房運転状態）、すなわち、圧縮機２１の吐出側がガス側閉鎖弁２７およびガス冷媒連絡管７２を介して室内熱交換器４２、５２、６２のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。室外膨張弁３８は、室外熱交換器２３に流入する冷媒を室外熱交換器２３において蒸発させることが可能な圧力（すなわち、蒸発圧力Ｐｅ）まで減圧するために開度調節されるようになっている。また、液側閉鎖弁２６およびガス側閉鎖弁２７は、開状態にされている。室内膨張弁４１、５１、６１は、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｔで一定になるように開度調節されるようになっている。なお、目標過冷却度ＳＣｔは、その時の運転状態に応じて特定される過冷却度範囲の内で室内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓに収束するために最適な温度値に設定される。本実施形態において、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣは、吐出圧力センサ３０により検出される圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄを凝縮温度Ｔｃに対応する飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサ４４、５４、６４により検出される冷媒温度Ｔｓｃを差し引くことによって検出される。なお、本実施形態では採用していないが各室内熱交換器４２、５２、６２内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される凝縮温度Ｔｃに対応する冷媒温度値を、液側温度センサ４４、５４、６４により検出される冷媒温度Ｔｓｃから差し引くことによって室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣを検出するようにしても良い。
【００８３】
この冷媒回路１１の状態で、圧縮機２１、室外ファン２８および室内ファン４３、５３、６３を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁２２、ガス側閉鎖弁２７およびガス冷媒連絡管７２を経由して、室内ユニット４０、５０、６０に送られる。
【００８４】
そして、室内ユニット４０、５０、６０に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４２、５２、６２において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、室内膨張弁４１、５１、６１を通過する際に、室内膨張弁４１、５１、６１の弁開度に応じて減圧される。
【００８５】
この室内膨張弁４１、５１、６１を通過した冷媒は、液冷媒連絡管７１を経由して室外ユニット２０に送られ、液側閉鎖弁２６および室外膨張弁３８を経由してさらに減圧された後に、室外熱交換器２３に流入する。そして、室外熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２４に流入する。そして、アキュムレータ２４に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００８６】
（２−３）膨張弁連動制御
空気調和装置１０では、暖房運転時において運転制御部８０が室外膨張弁３８の開度を室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度に基づいて調整する膨張弁連動制御を行う。運転制御部８０は、室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度として、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内で最大開度となっている室内膨張弁の開度（以下、被採用膨張弁開度とする）を採用する。本実施形態の空気調和装置１０では、運転制御部８０は、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内で最大開度となっている室内膨張弁による減圧量が減圧後でも液相を維持できる程度、例えば０．２ＭＰａ（減圧量０．２ＭＰａに対応して設定される開弁パルスの目標所定値）となるように、室外膨張弁３８の開度を調整する。このとき、室内膨張弁４１，５１，６１の開度は、上述したように、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｔで一定になるように開度調節されるようになっている。すなわち、室内膨張弁４１，５１，６１における減圧量を０．２ＭＰａと一定としつつ、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｔで一定になるように、それぞれの膨張弁３８，４１，５１，６１を開度調節することになる。
【００８７】
次にこの空気調和装置１０における冷凍サイクルについて説明する。図３は、本実施形態の空気調和装置１０の冷媒回路１１における冷凍サイクルをｐ−ｈ線図（モリエル線図）により示している。図３のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥは、暖房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。
【００８８】
この冷媒回路１１では、冷媒は、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈになる（Ａ→Ｂ）。そして、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈのガス冷媒は、凝縮器として機能している室外熱交換器２３により放熱されて低温かつ高圧Ｐｈの液冷媒となる（Ｂ→Ｃ）。そして、室外熱交換器２３において放熱した冷媒は、室内膨張弁４１，５１，６１により高圧Ｐｈから中間圧Ｐｍに減圧される（Ｃ→Ｄ）。このときの室内膨張弁４１，５１，６１により減圧される減圧量が０．２ＭＰａに設定されており、図２のようにＤにおいては、冷媒は液相状態となっている。すなわち、室内膨張弁４１，５１，６１から室外膨張弁３８までの間の液冷媒連絡管７１を液冷媒で満たすことができる。そして、中間圧Ｐｍまで減圧された冷媒は、室外ユニット２０に流入し室外膨張弁３８により中間圧Ｐｍから低圧Ｐｌに減圧され気液二相状態となる（Ｄ→Ｅ）。気液二相状態となった冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器２３において熱を吸収し、蒸発して圧縮機２１へ戻る（Ｅ→Ａ）。
【００８９】
（３）特徴
（３−１）
本実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度を、所定開度としての開弁パルスが目標所定値になるように制御することで、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量が減圧後でも液相を維持できる程度、例えば０．２ＭＰａになるように、室外膨張弁３８の開度を調整している。
【００９０】
したがって、室外膨張弁３８による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、液冷媒連絡管７１内部の冷媒の状態を気液二相状態とすることを防ぐことができる。このため、冷媒回路１１内に余剰冷媒が生じることを防ぐことができ、圧縮機２１に湿り圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００９１】
また、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量と、室外膨張弁３８による減圧量とのバランスを、室内膨張弁４１，５１，６１の内の代表開度が一定となるように室外膨張弁３８の開度を調整しているため、例えば、室内膨張弁４１，５１，６１と室外膨張弁３８との間に中間圧Ｐｍを検出する圧力センサなどを追加しなくても、中間圧Ｐｍを調整できる。
【００９２】
（３−２）
本実施形態の空気調和装置１０では、室内ユニット４０，５０，６０が複数台ある。そして、空気調和装置１０の運転制御部８０は、代表開度として室内膨張弁４１，５１，６１の内の最大開度を採用している。例えば、室内ユニット４０，５０，６０がサーモオフ状態の場合に、室内膨張弁４１，５１，６１の開度は、開弁パルスが最低所定値の微少開度に設定される。このような場合においても、空気調和装置１０では、室外膨張弁３８による減圧量を、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量に基づいて調整する。
【００９３】
例えば室内ユニット４０の要求負荷が小さくてサーモオフ状態となっており、室内膨張弁４１の開度が微少開度となっており、室内ユニット５０の要求負荷が定格容量の１００％を発揮しているような大きい場合を考える。このような場合であっても、室内側制御部４７，５７，６７は、室内膨張弁４１，５１，６１の内の最大開度を代表開度として採用し、代表開度に基づいて室外膨張弁３８の開度を調整している。このため、室内膨張弁４１，５１，６１と室外膨張弁３８とによる減圧量の内で０．２ＭＰａの減圧量を、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量として確保できる。すなわち、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量を極端に少ない減圧量に設定されることを防ぐことができる。これにより、要求負荷が小さい室内ユニット４０の室内膨張弁４１の開度と、要求負荷が大きい室内ユニット５０の室内膨張弁５１の開度とを、それぞれの要求負荷毎に適した比率とすることができる。すなわち、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。よって、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００９４】
（３−３）
本実施形態の空気調和装置１０では、室外ユニット２０は、圧縮機２１の吸入側にアキュムレータ２４を有する。
【００９５】
したがって、運転条件によって冷媒回路１１内に余剰冷媒が生じても、アキュムレータ２４に溜めることができる。このため、圧縮機２１において液圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００９６】
（４）変形例
（４−１）変形例１
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内の最大開度を代表開度として採用しているが、より正確な値を代表開度として採用するために、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニットの仕様に基づいて補正し、補正後の開度（補正開度）の内の最大開度を代表開度として採用しても良い。なお、ここにいう「室内ニットの仕様」とは、所定条件下で室内ユニット４０，５０，６０の定格能力を発生させるために必要な冷媒の流量を基準とした比流量と、室内ユニット４０の室内膨張弁４１の口径との比である。すなわち、室内ユニット４０の比流量が１であると、室内ユニット４０は定格能力を１００％発揮しているとみなすことができ、室内ユニット４０の比流量が０．６であると、室内ユニット４０は定格能力を６０％発揮しているみなすことができる。
【００９７】
より具体的には、その時に検出される室内膨張弁４１の開度を、比流量が１で減圧量が０．２ＭＰａとなる室内膨張弁４１の開度により除した値を補正の開度（以下、補正開度）とする。なお、ここでは、説明の便宜上、室内ユニット４０のみについて説明したが、室内ユニット５０、６についても同様のことが言える。
【００９８】
この場合に、室内ユニット４０，５０，６０の仕様データは、室内側制御部のメモリ４７ａ，５７ａ，６７ａに格納され、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の補正は室内側制御部４７，５７，６７により行われる。ただし、これに限らずに、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の補正は、室外側制御部３７が行っても良い。
【００９９】
このように、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニット４０，５０，６０の仕様に基づいて補正しているため、補正開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの仕様が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【０１００】
（４−２）変形例２
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内の最大開度を代表開度として採用しているが、より正確な値を代表開度として採用するために、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニットの設置条件に基づいて補正し、補正後の開度（補正開度）の内の最大開度を代表開度として採用しても良い。なお、ここにいう「室内ユニットの設置条件」とは、室外ユニット２０から各室内ユニット４０，５０，６０までの冷媒連絡管７１，７２の配管長および配管径である。
【０１０１】
より具体的には、その時に検出される室内膨張弁４１の開度を、比流量が１で、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管による圧力損失を考慮した減圧量が０．２ＭＰａとなる室内膨張弁４１の開度により除した値を補正の開度（以下、補正開度）とする。例えば、比流量が１であって、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．１０ＭＰａであり、室外ユニット２０から室内ユニット６０までの冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．０２ＭＰａである場合を考える。室内ユニット４０では、冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．１０ＭＰａであるため、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管７１，７２を含めた室内ユニット４０における減圧量を０．２ＭＰａとするために、０．２ＭＰａから０．１ＭＰａを減じた０．１ＭＰａに対応する開度に補正する。また、室内ユニット６０では、冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．０２ＭＰａであるため、室外ユニット２０から室内ユニット６０までの冷媒連絡管７１，７２を含めた室内ユニット６０における減圧量を０．２ＭＰａとするために、０．２ＭＰａから０．０２ＭＰａを減じた０．１８ＭＰａに対応する開度に補正する。このように各室内膨張弁の開度を補正することにより、実際には０．２ＭＰａの減圧量となるように室内膨張弁の開度を調整できる。
【０１０２】
なお、ここでは、説明の便宜上、室内ユニット４０のみについて説明したが、室内ユニット５０、６０についても同様のことが言える。また、ここでは、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管について考慮しているが、これに限らず、冷媒連絡管７１，７２から、室外ユニット２０に最も近い位置にある室内ユニットである室内ユニット６０に分岐される分岐点Ｆ，Ｇ（図１参照）から、各室内ユニット４０，５０，６０までの冷媒連絡管７１，７２について考慮するようにしても良い。なお、変形例２による室内膨張弁４１，５１，６１の開度の補正は、変形例１と併用しても良い。
【０１０３】
このように、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニット４０，５０，６０の設置条件に基づいて補正しているため、補正開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの仕様が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【０１０４】
（４−３）変形例３
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１は、液冷媒が室内熱交換器に溜まり込むことを防ぐために、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように微少開度に調整されるが、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を微少開度に調整することに限らない。例えば、室内膨張弁４１，５１，６１を、全閉状態と開状態とを間欠的に繰り返す制御を行うことにより、冷媒の流動を確保するようにしても良い。
【０１０５】
（４−４）変形例４
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量を０．２ＭＰａとするべく、その開度を開弁パルスが固定値である目標所定値となるように設定しているが、これに限らずに、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を外気温度に基づいて補正するようにしても良い。
【０１０６】
（４−５）変形例５
上記実施形態の空気調和装置１０では、制御部は、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内の最大開度を代表開度として採用しているが、これに限らずに、室内膨張弁４１，５１，６１の平均開度を、代表開度として採用しても良い。
【０１０７】
（４−６）変形例６
上記実施形態の空気調和装置１０では、特に言及していないが、冷媒回路１１に対して余剰傾向にあるのか、不足傾向にあるのかなどの状態（システム冷媒量の状態）に応じて、室外膨張弁３８の開度を調整する際に基準とする室内膨張弁４１、５１、６１の代表開度の目標値を、運転制御部８０が変動させても良い。具体的には、冷媒回路１１に対してシステム冷媒量の状態が余剰傾向にある場合には、室外膨張弁３８の開度制御の基準となる室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度の目標値を大きくして、冷媒回路１１に対してシステム冷媒量の状態が不足傾向にある場合には、室外膨張弁３８の開度制御の基準となる室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度の目標値を小さくする。
【０１０８】
このように制御することで、冷媒回路１１に対して冷媒量の状態が余剰傾向にある場合には、液冷媒連絡管７１における冷媒を密度の大きい液状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管７１の冷媒保有量を極力大きくすることができ、冷媒が余剰の状態でも運転が可能となる。
【０１０９】
また、冷媒回路１１に対して冷媒量の状態が不足傾向にある場合には、液冷媒連絡管７１における冷媒が密度の小さい気液二相状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管７１の冷媒保有量を減少させて、減少した分を利用側熱交換器内に保有させることができ、冷媒が不足している状態でも運転が可能となる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０              空気調和装置
２０              室外ユニット（熱源ユニット）
２１              圧縮機（圧縮機構）
２３              室外熱交換器（熱源側熱交換器）
２４              アキュムレータ
３８              室外膨張弁（熱源側膨張弁）
４１、５１、６１  室内膨張弁（利用側膨張弁）
４２、５２、６２  室内ユニット（利用ユニット）
８０              運転制御部（制御部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１１】
【特許文献１】特開平２００２−３９６４２号公報
【図１】
2012032108.tif 000003
【図２】
2012032108.tif 000004
【図３】
2012032108.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月29日(2011.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構（２１）と、少なくとも蒸発器として機能する熱源側熱交換器（２３）と、熱源側膨張弁（３８）とを有する熱源ユニット（２０）と、
少なくとも凝縮器として機能する利用側熱交換器（４２，５２，６２）と、利用側膨張弁（４１，５１，６１）とを有する利用ユニット（４０，５０，６０）と、
前記利用側膨張弁の開度に基づいて前記熱源側膨張弁の開度を調整する制御部（８０）と、
を備え、
前記熱源ユニットは、前記圧縮機構の吸入側にアキュムレータ（２４）をさらに有し、
前記利用ユニット（４０，５０，６０）は、複数台あり、
前記制御部は、
前記利用ユニット毎の要求負荷に応じて前記利用ユニット毎に過冷却度目標値を設定し、
暖房運転の際に、前記利用側熱交換器の出口における過冷却度が前記利用ユニット毎に設定された前記過冷却度目標値になるように、且つ、前記複数の利用ユニットの利用側膨張弁の代表開度が所定開度に近づくように、前記複数の利用ユニットの前記利用側膨張弁の開度を調整するとともに、前記熱源側膨張弁の開度を調整する、
空気調和装置（１０）。
【請求項２】
前記制御部は、前記利用ユニットがサーモオフ状態の場合に、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように前記利用側膨張弁を調整する、
請求項１に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度の内の最大開度を、前記代表開度として用いる、
請求項１に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項４】
前記制御部は、前記利用側膨張弁の開度を、前記利用側膨張弁が属する前記利用ユニットの仕様に基づいて前記利用ユニット毎に補正し、前記複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を前記代表開度として用いる、
請求項３に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項５】
前記制御部は、前記利用側膨張弁の開度を、前記利用側膨張弁が属する前記利用ユニットの設置条件に基づいて前記利用ユニット毎に補正し、前記複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を前記代表開度として用いる、
請求項３または４に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数の利用ユニットの利用側膨張弁の平均開度を、前記代表開度として用いる、
請求項１に記載の空気調和装置（１０）。
【請求項７】
前記制御部は、運転状態から推定されるシステム冷媒量状態に応じて、前記熱源側膨張弁の開度を調整する際に基準とする前記利用側膨張弁の開度の目標値を変動させる、
請求項１から６のいずれかに記載の空気調和装置（１０）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１（特開２００２−３９６４２号公報）に示すように、２つの膨張弁が直列で接続された冷媒回路を有する空気調和装置がある。この空気調和装置では、室外ユニットに室外膨張弁が配置され、室内ユニットに室内膨張弁が配置されており、これらが接続されることにより２つの膨張弁が直列で接続される冷媒回路を形成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の空気調和装置では、室外膨張弁と室内膨張弁とが個別に目標値を与えられ制御されており、冷凍サイクルにおける減圧の度合いは室外膨張弁による減圧量と室内膨張弁による減圧量との合計によって定まる。したがって、室外膨張弁と室内膨張弁とが個別に制御されると、トータルで減圧される圧力が目標値通りであったとしても、室外膨張弁による減圧量が大きく、室内膨張弁による減圧量が小さくなることがある。
【０００４】
このような場合であって、暖房運転時に特に、室内ユニットから室外ユニットへ流れる液冷媒連絡管内の冷媒が気液二相状態となりやすい。しかも、液冷媒連絡管内の冷媒の乾き度は、運転状態によって大きく変化する。これらのことにより、液冷媒連絡管の内部を液冷媒で満たすことが難しく、暖房運転より冷媒量を必要とする冷房運転ベースで冷媒量を選定しているため余剰冷媒が発生してしまう。このため、蒸発器で蒸発しきれなかった冷媒が多くなり、アキュムレータが小さい場合や冷媒が過充填気味の場合に、アキュムレータがオーバーフローを起こして湿り圧縮が発生する恐れがある。
【０００５】
また、１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが接続されるマルチ機の場合に、例えば、サーモオフ状態の場合には液冷媒が室内熱交換器に溜まり込むことを防ぐために、室内膨張弁の開度を全閉にせずに微少開度にしている。このような空気調和装置の場合に、1台の室内ユニットの熱負荷が小さくサーモオフ状態であり、他の室内ユニットの熱負荷が大きい場合に、室外膨張弁による減圧量が極端に小さくなると、減圧量を確保するために、室内ユニットの熱負荷に関係なく全ての室内膨張弁において開度が小さくなる。したがって、複数の室内ユニットにおいて熱負荷が異なっていても、室内ユニットの熱負荷の大きさに応じて室内膨張弁による開度の差を付けることが難しくなる。この理由は、室内膨張弁の個体差が原因で室内膨張弁によって室内膨張弁の開度と減圧量との関係にバラツキがあったり、室内ユニットの定格容量の大きさに応じて室内膨張弁の大きさが異なっていたりするためであり、室内膨張弁の開度が微少開度状態やそれに近い状態（以下、低開度状態とする）になると、室内膨張弁における減圧量を正確に制御することが難しくなることにある。また、低開度状態においては、単位パルス開度変化当たりの冷媒流量の変化が大きくなるために、上記と同様に正確な減圧量の制御が難しくなることにある。このため、熱負荷が小さい室内ユニットに対しても結果として多くの冷媒を流してしまう場合がある。このように、エネルギーを効率よく利用できない場合が生じる恐れがある。
【０００６】
本発明の課題は、２つの膨張弁が直列に接続される空気調和装置において、圧縮機を保護しつつ、省エネルギー化を図ることができる空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点に係る空気調和装置は、熱源ユニットと、利用ユニットと、制御部とを備える。熱源ユニットは、圧縮機構と、少なくとも蒸発器として機能する熱源側熱交換器と、熱源側膨張弁とを有する。利用ユニットは、少なくとも凝縮器として機能する利用側熱交換器と、利用側膨張弁とを有する。制御部は、利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整する。
【０００８】
したがって、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、冷媒回路内に余剰冷媒が生じることを防ぐことができ、圧縮機に湿り圧縮が生じることを防ぐことができる。
【０００９】
また、例えば利用ユニットが複数台ある場合においても、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量のバランスを調整することができる。このため、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さい利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。これにより、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００１０】
また、本空気調和装置において、熱源ユニットは、圧縮機構の吸入側にアキュムレータをさらに有する。
【００１１】
したがって、冷媒回路内に余剰冷媒が生じても、アキュムレータに溜めることができる。このため、圧縮機構において液圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００１２】
また、本空気調和装置において、制御部は、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却度目標値になるように利用側膨張弁の開度を調整する。
【００１３】
このように、制御部が、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却目標値になるように利用側膨張弁の開度を調整するような制御を行っていても、利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整しているため、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量のバランスを調整することができる。
【００１４】
また、本空気調和装置において、利用ユニットは複数台ある。制御部は、利用ユニット毎の要求負荷に応じて利用ユニット毎に過冷却度目標値を設定する。
【００１５】
このように利用ユニットが複数台あり、制御部が、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却目標値になるように利用側膨張弁の開度を、利用ユニット毎に調整するような制御を行っていても、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さい利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。このため、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００１６】
また、本空気調和装置において、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の代表開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整する。
【００１７】
したがって、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００１８】
また、本空気調和装置において、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が利用ユニット毎に設定された過冷却度目標値になるように、且つ、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の代表開度が所定開度に近づくように、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度を調整するとともに、熱源側膨張弁の開度を調整する。
【００１９】
このように、予め利用側膨張弁の開度を所定開度となるように設定しておくことにより、利用側膨張弁による減圧量と熱源側膨張弁による減圧量とのバランスを最適になるように設定することができる。
【００２０】
本発明の第２観点に係る空気調和装置は、第１観点に係る空気調和装置において、制御部は、利用ユニットがサーモオフ状態の場合に、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように利用側膨張弁を調整する。
【００２１】
第２観点に係る空気調和装置によれば、制御部は、利用ユニットがサーモオフ状態の場合に、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように利用側膨張弁を調整する制御を行っていても、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整している。なお、ここにいう、「全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように利用側膨張弁を調整する制御」とは、例えば、利用側膨張弁を微少開度に調整する制御や、利用側膨張弁を全閉状態と開状態とを間欠的に繰り返す制御などである。
【００２２】
上述したように、一般的に、室内膨張弁において低開度状態となると、利用側膨張弁における減圧量を正確に制御することは、難しい。また、利用側膨張弁において間欠的な制御により全閉状態と開状態とを繰り返す制御であっても、利用側膨張弁における減圧量を正確に制御することは、難しい。
【００２３】
したがって、特に利用側膨張弁の開度が減圧量を正確に制御することが難しい、利用側膨張弁が微少開度となる場合や利用側膨張弁が間欠的な制御により全閉状態と開状態とを繰り返す場合であっても、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さくサーモオフ状態の利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。このため、要求負荷が小さくサーモオフ状態の利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００２４】
本発明の第３観点に係る空気調和装置は、第１観点に係る空気調和装置において、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度の内の最大開度を、代表開度として用いる。
【００２５】
したがって、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００２６】
本発明の第４観点に係る空気調和装置は、第３観点に係る空気調和装置において、制御部は、利用側膨張弁の開度を、利用側膨張弁が属する利用ユニットの仕様に基づいて利用ユニット毎に補正し、複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。
【００２７】
一般的に、利用ユニットの仕様が異なると、利用側膨張弁の開度に対する減圧量が異なる。すなわち、利用側膨張弁の開度と、利用側膨張弁の減圧量とが比例しない場合がある。このため、そのまま利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁を調整すると、実際の利用側膨張弁の減圧量とは異なる値に基づいて熱源側膨張弁を調整する恐れがある。
【００２８】
第４観点に係る空気調和装置によれば、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度を利用側膨張弁が属する利用ユニットの仕様に基づいて利用ユニット毎に補正する。そして、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。なお、ここにいう「利用ユニットの仕様」とは、例えば、所定条件下で利用ユニットの定格能力を発生させるために必要な冷媒の流量を基準とした比流量と、利用ユニットの利用側膨張弁の口径との比である。
【００２９】
このように、利用側膨張弁の開度を利用ユニットの仕様に基づいて補正して、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いるため、代表開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの仕様が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００３０】
本発明の第５観点に係る空気調和装置は、第３観点または第４観点に係る空気調和装置において、制御部は、利用側膨張弁の開度を、利用側膨張弁が属する利用ユニットの設置条件に基づいて利用ユニット毎に補正し、複数の利用ユニットの補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。
【００３１】
一般的に、利用ユニットが複数設置される場合に、利用ユニット毎に、例えば利用ユニットから熱源ユニットまでの冷媒連絡管の配管長や配管径が異なる。すなわち、利用ユニット毎に、冷媒連絡管による圧力損失が異なることになる。
【００３２】
第５観点に係る空気調和装置によれば、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の開度を利用側膨張弁が属する利用ユニットの設置条件に基づいて利用ユニット毎に補正する。そして、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いる。なお、ここにいう「利用ユニットの設置条件」とは、例えば、熱源ユニット（または冷媒連絡管の分岐後）から利用ユニットまでの冷媒連絡管の配管長および配管径である。
【００３３】
このように、利用側膨張弁の開度を利用ユニットの設置条件に基づいて補正して、補正後の利用側膨張弁の開度の内の最大開度を代表開度として用いるため、代表開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの設置条件が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００３４】
本発明の第６観点に係る空気調和装置は、第１観点に係る空気調和装置において、制御部は、複数の利用ユニットの利用側膨張弁の平均開度を、代表開度として用いる。
【００３５】
したがって、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００３６】
本発明の第７観点に係る空気調和装置は、第１観点から第６観点のいずれかに係る空気調和装置において、制御部は、運転状態から推定されるシステム冷媒量の状態に応じて、熱源側膨張弁の開度を調整する際に基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を変動させる。
【００３７】
第７観点に係る空気調和装置によれば、冷媒回路内の冷媒量であるシステム冷媒量の状態が、例えば、冷媒回路に対して余剰傾向にあるのか、不足傾向にあるのかなどの状態に応じて、熱源側膨張弁の開度を調整する際に基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を、制御部が変動させる。例えば、冷媒回路に対して冷媒量の状態が余剰傾向にあれば基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を大きくし、冷媒回路に対して冷媒量の状態が不足傾向にあれば基準とする利用側膨張弁の開度の目標値を小さくする。
【００３８】
このため、冷媒回路に対して冷媒量の状態が余剰傾向にある場合には、液冷媒連絡管における冷媒を密度の大きい液状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管の冷媒保有量を極力大きくすることができ、冷媒が余剰の状態でも運転が可能となる。
【００３９】
また、冷媒回路に対して冷媒量の状態が不足傾向にある場合には、液冷媒連絡管における冷媒が密度の小さい気液二相状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管の冷媒保有量を減少させて、減少した分を利用側熱交換器内に保有させることができ、冷媒が不足している状態でも運転が可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る空気調和装置では、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、冷媒回路内に余剰冷媒が生じることを防ぐことができ、圧縮機に湿り圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００４１】
また、冷媒回路内に余剰冷媒が生じても、アキュムレータに溜めることができる。このため、圧縮機構において液圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００４２】
また、制御部が、暖房運転の際に、利用側熱交換器の出口における過冷却度が過冷却目標値になるように利用側膨張弁の開度を調整するような制御を行っていても、利用側膨張弁の開度に基づいて熱源側膨張弁の開度を調整しているため、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量のバランスを調整することができる。
【００４３】
また、熱源側膨張弁による減圧量と、利用側膨張弁による減圧量とのバランスを調整することができる。このため、熱源側膨張弁による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、利用側膨張弁においての要求負荷が小さい利用ユニットと要求負荷が大きい利用ユニットとのバランスを取ることを容易にすることができる。このため、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。これにより、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４４】
また、利用ユニットが複数あって、利用側膨張弁が複数ある場合でも、熱源側膨張弁の開度を調整することができる。
【００４５】
また、予め利用側膨張弁の開度を所定開度となるように設定しておくことにより、利用側膨張弁による減圧量と熱源側膨張弁による減圧量とのバランスを最適になるように設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１０の概略構成図である。
【図２】空気調和装置１０の制御ブロック図である。
【図３】冷媒回路１１による冷凍サイクルのｐ−ｈ線図（モリエル線図）である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置および冷媒量判定方法の実施形態について説明する。
【００４８】
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１０の概略構成図である。空気調和装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置１０は、主として、１台の熱源ユニットとしての室外ユニット２０と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、３台）の利用ユニットとしての室内ユニット４０、５０、６０と、室外ユニット２０と室内ユニット４０、５０、６０とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置１０の蒸気圧縮式の冷媒回路１１は、室外ユニット２０と、室内ユニット４０、５０、６０と、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２とが接続されることによって構成されている。
【００４９】
（１−１）室内ユニット
室内ユニット４０、５０、６０は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット４０、５０、６０は、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２を介して室外ユニット２０に接続されており、冷媒回路１１の一部を構成している。
【００５０】
次に、室内ユニット４０、５０、６０の構成について説明する。なお、室内ユニット４０と室内ユニット５０、６０とは同様の構成であるため、ここでは、室内ユニット４０の構成のみ説明し、室内ユニット５０、６０の構成については、それぞれ、室内ユニット４０の各部を示す４０番台の符号の代わりに５０番台または６０番台の符号を付して、各部の説明を省略する。
【００５１】
室内ユニット４０は、主として、冷媒回路１１の一部を構成する室内側冷媒回路１１ａ（室内ユニット５０では室内側冷媒回路１１ｂ、室内ユニット６０では室内側冷媒回路１１ｃ）を有している。この室内側冷媒回路１１ａは、主として、膨張機構としての室内膨張弁４１と、利用側熱交換器としての室内熱交換器４２とを有している。なお、本実施形態では、膨張機構として室内ユニット４０、５０、６０それぞれに室内膨張弁４１、５１、６１を設けているが、これに限らずに、膨張機構（膨張弁を含む）を室外ユニット２０に設けてもよいし、室内ユニット４０、５０、６０や室外ユニット２０とは独立した接続ユニットに設けてもよい。
【００５２】
本実施形態において、室内膨張弁４１は、室内側冷媒回路１１ａ内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室内熱交換器４２の液側に接続された電動膨張弁であり、冷媒の通過を遮断することも可能である。本実施形態において、室内膨張弁４１は、その開度を最大にした状態において開弁パルスが最大の最大開度値である。また、本実施形態において、室内膨張弁４１は、室内ユニット４０がサーモオフ状態にあるときに、液冷媒が室内熱交換器に溜まり込むことを防ぐために、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように微少開度に調整される。なお、ここに言う「微少開度」とは、開弁パルスが全閉にはならない低開度の最低所定値に設定されることである。
【００５３】
本実施形態において、室内熱交換器４２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。なお、本実施形態において、室内熱交換器４２は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であっても良い。
【００５４】
本実施形態において、室内ユニット４０は、ユニット内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４２において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための送風機としての室内ファン４３を有している。室内ファン４３は、本実施形態において、ＤＣファンモータ等からなるモータ４３ｍによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。
【００５５】
また、室内ユニット４０には、各種のセンサが設けられている。室内熱交換器４２の液側には、冷媒の温度（すなわち、暖房運転時における過冷却状態の冷媒温度Ｔｓｃまたは冷房運転時における蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度）を検出する液側温度センサ４４が設けられている。室内熱交換器４２のガス側には、冷媒の温度を検出するガス側温度センサ４５、５５、６５が設けられている。室内ユニット４０の室内空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室内空気の温度（すなわち、室内温度Ｔｒ）を検出する室内温度センサ４６が設けられている。本実施形態において、液側温度センサ４４、ガス側温度センサ４５、５５、６５および室内温度センサ４６は、サーミスタからなる。また、室内ユニット４０は、室内ユニット４０を構成する各部の動作を制御する室内側制御部４７を有している。室内側制御部４７は、室内ユニット４０の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ４７ａ等を有しており、室内ユニット４０を個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外ユニット２０との間で伝送線８０ａを介して制御信号等のやりとりを行ったりすることができるようになっている。
【００５６】
（１−２）室外ユニット
室外ユニット２０は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２を介して室内ユニット４０、５０、６０に接続されており、室内ユニット４０、５０、６０とともに冷媒回路１１を構成している。
【００５７】
次に、室外ユニット２０の構成について説明する。室外ユニット２０は、主として、冷媒回路１１の一部を構成する室外側冷媒回路１１ｄを有している。この室外側冷媒回路１１ｄは、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、膨張機構としての室外膨張弁３８と、アキュムレータ２４と、液側閉鎖弁２６と、ガス側閉鎖弁２７とを有している。
【００５８】
圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータ２１ｍによって駆動される容積式圧縮機である。なお、本実施形態において、圧縮機２１は、１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニットの接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されていても良い。
【００５９】
四路切換弁２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には、室外熱交換器２３を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器４２、５２、６２を室外熱交換器２３において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側（具体的には、アキュムレータ２４）とガス冷媒連絡管７２側とを接続し（冷房運転状態：図１の四路切換弁２２の実線を参照）、暖房運転時には、室内熱交換器４２、５２、６２を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器２３を室内熱交換器４２、５２、６２において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡管７２側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側とを接続することが可能である（暖房運転状態：図１の四路切換弁２２の破線を参照）。
【００６０】
本実施形態において、室外熱交換器２３は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、空気を熱源として冷媒と熱交換するための機器である。室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器２３は、そのガス側が四路切換弁２２に接続され、その液側が室外膨張弁３８に接続されている。なお、本実施形態において、室外熱交換器２３は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であっても良い。
【００６１】
本実施形態において、室外膨張弁３８は、室外側冷媒回路１１ｄ内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、冷房運転を行う際の冷媒回路１１における冷媒の流れ方向において室外熱交換器２３の下流側に配置された（本実施形態においては、室外熱交換器２３の液側に接続されている）電動膨張弁である。
【００６２】
本実施形態において、室外ユニット２０は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風機としての室外ファン２８を有している。この室外ファン２８は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータ等からなるモータ２８ｍによって駆動されるプロペラファン等である。
【００６３】
液側閉鎖弁２６およびガス側閉鎖弁２７は、外部の機器・配管（具体的には、液冷媒連絡管７１およびガス冷媒連絡管７２）との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁２６は、冷房運転を行う際の冷媒回路１１における冷媒の流れ方向において室外膨張弁３８の下流側であって液冷媒連絡管７１の上流側に配置されており、冷媒の通過を遮断することが可能である。ガス側閉鎖弁２７は、四路切換弁２２に接続されている。
【００６４】
また、室外ユニット２０には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外ユニット２０には、圧縮機２１の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ２９と、圧縮機２１の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３０と、圧縮機２１の吸入温度を検出する吸入温度センサ３１と、圧縮機２１の吐出温度を検出する吐出温度センサ３２とが設けられている。室外ユニット２０の室外空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室外空気の温度（すなわち、室外温度）を検出する室外温度センサ３６が設けられている。本実施形態において、吸入温度センサ３１、吐出温度センサ３２、および室外温度センサ３６は、サーミスタからなる。また、室外ユニット２０は、室外ユニット２０を構成する各部の動作を制御する室外側制御部３７を有している。室外側制御部３７は、図２に示すように、室外ユニット２０の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ、メモリ３７ａやモータ２１ｍを制御するインバータ回路等を有しており、室内ユニット４０、５０、６０の室内側制御部４７、５７、６７との間で伝送線８０ａを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御部４７、５７、６７と室外側制御部３７との間を接続する伝送線８０ａとによって、空気調和装置１０全体の運転制御を行う運転制御部８０が構成されている。
【００６５】
運転制御部８０は、図２に示されるように、各種センサ２９〜３２、３６、３９、４４〜４６、５４〜５６、６４〜６６の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器および弁２１、２２、２８、３８、４１、４３、５１、５３、６１、６３を制御することができるように接続されている。また、運転制御部８０を構成するメモリ３７ａ、４７ａ、５７ａ、６７ａには、各種データが格納されている。ここで、図２は、空気調和装置１０の制御ブロック図である。
【００６６】
（１−３）冷媒連絡管
冷媒連絡管７１、７２は、空気調和装置１０をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。このため、例えば、新規に空気調和装置を設置する場合には、空気調和装置１０に対して、冷媒連絡管７１、７２の長さや管径等の設置条件に応じた適正な量の冷媒を充填する必要がある。
【００６７】
以上のように、室内側冷媒回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、室外側冷媒回路１１ｄと、冷媒連絡管７１、７２とが接続されて、空気調和装置１０の冷媒回路１１が構成されている。そして、本実施形態の空気調和装置１０は、室内側制御部４７、５７、６７と室外側制御部３７とから構成される運転制御部８０によって、四路切換弁２２により冷房運転および暖房運転を切り換えて運転を行うとともに、各室内ユニット４０、５０、６０の運転負荷に応じて、室外ユニット２０および室内ユニット４０、５０、６０の各機器の制御を行うようになっている。
【００６８】
（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１０の動作について説明する。
【００６９】
空気調和装置１０では、下記の冷房運転および暖房運転において、利用者がリモコン等の入力装置により設定している設定温度Ｔｓに室内温度Ｔｒを近づける室内温度最適制御を、各室内ユニット４０、５０、６０に対して行っている。この室内温度最適制御では、設定温度Ｔｓに、室内温度Ｔｒが収束するように、各室内膨張弁４１、５１、６１の開度が調整される。なお、ここでいう「各室内膨張弁４１、５１、６１の開度の調整」とは、冷房運転の場合には各室内熱交換器４２、５２、６２の出口の過熱度の制御のことであり、暖房運転の場合には各室内熱交換器４２、５２、６２の出口の過冷却度の制御のことである。
【００７０】
（２−１）冷房運転
まず、冷房運転について、図１を用いて説明する。
【００７１】
冷房運転時は、四路切換弁２２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側閉鎖弁２７およびガス冷媒連絡管７２を介して室内熱交換器４２、５２、６２のガス側に接続された状態となっている。ここで、室外膨張弁３８は、全開状態にされている。液側閉鎖弁２６およびガス側閉鎖弁２７は、開状態にされている。各室内膨張弁４１、５１、６１は、室内熱交換器４２、５２、６２の出口（すなわち、室内熱交換器４２、５２、６２のガス側）における冷媒の過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｔで一定になるように開度調節されるようになっている。なお、目標過熱度ＳＨｔは、所定の過熱度範囲の内で室内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓに収束するために最適な温度値に設定される。本実施形態において、各室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨは、ガス側温度センサ４５、５５、６５により検出される冷媒温度値から液側温度センサ４４、５４、６４により検出される冷媒温度値（蒸発温度Ｔｅに対応）を差し引くことによって検出される。ただし、各室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨは、上述の方法で検出することに限らずに、吸入圧力センサ２９により検出される圧縮機２１の吸入圧力を蒸発温度Ｔｅに対応する飽和温度値に換算し、ガス側温度センサ４５、５５、６５により検出される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出してもよい。なお、本実施形態では採用していないが、各室内熱交換器４２、５２、６２内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度値を、ガス側温度センサ４５、５５、６５により検出される冷媒温度値から差し引くことによって、各室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過熱度ＳＨを検出するようにしてもよい。
【００７２】
この冷媒回路１１の状態で、圧縮機２１、室外ファン２８および室内ファン４３、５３、６３を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して室外熱交換器２３に送られて、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁２６および液冷媒連絡管７１を経由して、室内ユニット４０、５０、６０に送られる。
【００７３】
この室内ユニット４０、５０、６０に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１、５１、６１によって圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器４２、５２、６２に送られ、室内熱交換器４２、５２、６２において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
【００７４】
この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管７２を経由して室外ユニット２０に送られ、ガス側閉鎖弁２７および四路切換弁２２を経由して、アキュムレータ２４に流入する。そして、アキュムレータ２４に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。このように、空気調和装置１０では、室外熱交換器２３を圧縮機２１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器４２、５２、６２を室外熱交換器２３において凝縮された後に液冷媒連絡管７１および室内膨張弁４１、５１、６１を通じて送られる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転を少なくとも行うことが可能である。なお、空気調和装置１０では、室内熱交換器４２、５２、６２のガス側に冷媒の圧力を調整する機構がないため、全ての室内熱交換器４２、５２、６２における蒸発圧力Ｐｅが共通の圧力となる。
【００７５】
（２−２）暖房運転
次に、暖房運転について説明する。
【００７６】
暖房運転時は、四路切換弁２２が図１の破線で示される状態（暖房運転状態）、すなわち、圧縮機２１の吐出側がガス側閉鎖弁２７およびガス冷媒連絡管７２を介して室内熱交換器４２、５２、６２のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。室外膨張弁３８は、室外熱交換器２３に流入する冷媒を室外熱交換器２３において蒸発させることが可能な圧力（すなわち、蒸発圧力Ｐｅ）まで減圧するために開度調節されるようになっている。また、液側閉鎖弁２６およびガス側閉鎖弁２７は、開状態にされている。室内膨張弁４１、５１、６１は、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｔで一定になるように開度調節されるようになっている。なお、目標過冷却度ＳＣｔは、その時の運転状態に応じて特定される過冷却度範囲の内で室内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓに収束するために最適な温度値に設定される。本実施形態において、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣは、吐出圧力センサ３０により検出される圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄを凝縮温度Ｔｃに対応する飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサ４４、５４、６４により検出される冷媒温度Ｔｓｃを差し引くことによって検出される。なお、本実施形態では採用していないが各室内熱交換器４２、５２、６２内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される凝縮温度Ｔｃに対応する冷媒温度値を、液側温度センサ４４、５４、６４により検出される冷媒温度Ｔｓｃから差し引くことによって室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣを検出するようにしても良い。
【００７７】
この冷媒回路１１の状態で、圧縮機２１、室外ファン２８および室内ファン４３、５３、６３を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁２２、ガス側閉鎖弁２７およびガス冷媒連絡管７２を経由して、室内ユニット４０、５０、６０に送られる。
【００７８】
そして、室内ユニット４０、５０、６０に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４２、５２、６２において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、室内膨張弁４１、５１、６１を通過する際に、室内膨張弁４１、５１、６１の弁開度に応じて減圧される。
【００７９】
この室内膨張弁４１、５１、６１を通過した冷媒は、液冷媒連絡管７１を経由して室外ユニット２０に送られ、液側閉鎖弁２６および室外膨張弁３８を経由してさらに減圧された後に、室外熱交換器２３に流入する。そして、室外熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２４に流入する。そして、アキュムレータ２４に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００８０】
（２−３）膨張弁連動制御
空気調和装置１０では、暖房運転時において運転制御部８０が室外膨張弁３８の開度を室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度に基づいて調整する膨張弁連動制御を行う。運転制御部８０は、室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度として、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内で最大開度となっている室内膨張弁の開度（以下、被採用膨張弁開度とする）を採用する。本実施形態の空気調和装置１０では、運転制御部８０は、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内で最大開度となっている室内膨張弁による減圧量が減圧後でも液相を維持できる程度、例えば０．２ＭＰａ（減圧量０．２ＭＰａに対応して設定される開弁パルスの目標所定値）となるように、室外膨張弁３８の開度を調整する。このとき、室内膨張弁４１，５１，６１の開度は、上述したように、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｔで一定になるように開度調節されるようになっている。すなわち、室内膨張弁４１，５１，６１における減圧量を０．２ＭＰａと一定としつつ、室内熱交換器４２、５２、６２の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｔで一定になるように、それぞれの膨張弁３８，４１，５１，６１を開度調節することになる。
【００８１】
次にこの空気調和装置１０における冷凍サイクルについて説明する。図３は、本実施形態の空気調和装置１０の冷媒回路１１における冷凍サイクルをｐ−ｈ線図（モリエル線図）により示している。図３のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥは、暖房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。
【００８２】
この冷媒回路１１では、冷媒は、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈになる（Ａ→Ｂ）。そして、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈのガス冷媒は、凝縮器として機能している室外熱交換器２３により放熱されて低温かつ高圧Ｐｈの液冷媒となる（Ｂ→Ｃ）。そして、室外熱交換器２３において放熱した冷媒は、室内膨張弁４１，５１，６１により高圧Ｐｈから中間圧Ｐｍに減圧される（Ｃ→Ｄ）。このときの室内膨張弁４１，５１，６１により減圧される減圧量が０．２ＭＰａに設定されており、図２のようにＤにおいては、冷媒は液相状態となっている。すなわち、室内膨張弁４１，５１，６１から室外膨張弁３８までの間の液冷媒連絡管７１を液冷媒で満たすことができる。そして、中間圧Ｐｍまで減圧された冷媒は、室外ユニット２０に流入し室外膨張弁３８により中間圧Ｐｍから低圧Ｐｌに減圧され気液二相状態となる（Ｄ→Ｅ）。気液二相状態となった冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器２３において熱を吸収し、蒸発して圧縮機２１へ戻る（Ｅ→Ａ）。
【００８３】
（３）特徴
（３−１）
本実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度を、所定開度としての開弁パルスが目標所定値になるように制御することで、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量が減圧後でも液相を維持できる程度、例えば０．２ＭＰａになるように、室外膨張弁３８の開度を調整している。
【００８４】
したがって、室外膨張弁３８による減圧量が極端に小さくなることを防ぐことができ、液冷媒連絡管７１内部の冷媒の状態を気液二相状態とすることを防ぐことができる。このため、冷媒回路１１内に余剰冷媒が生じることを防ぐことができ、圧縮機２１に湿り圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００８５】
また、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量と、室外膨張弁３８による減圧量とのバランスを、室内膨張弁４１，５１，６１の内の代表開度が一定となるように室外膨張弁３８の開度を調整しているため、例えば、室内膨張弁４１，５１，６１と室外膨張弁３８との間に中間圧Ｐｍを検出する圧力センサなどを追加しなくても、中間圧Ｐｍを調整できる。
【００８６】
（３−２）
本実施形態の空気調和装置１０では、室内ユニット４０，５０，６０が複数台ある。そして、空気調和装置１０の運転制御部８０は、代表開度として室内膨張弁４１，５１，６１の内の最大開度を採用している。例えば、室内ユニット４０，５０，６０がサーモオフ状態の場合に、室内膨張弁４１，５１，６１の開度は、開弁パルスが最低所定値の微少開度に設定される。このような場合においても、空気調和装置１０では、室外膨張弁３８による減圧量を、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量に基づいて調整する。
【００８７】
例えば室内ユニット４０の要求負荷が小さくてサーモオフ状態となっており、室内膨張弁４１の開度が微少開度となっており、室内ユニット５０の要求負荷が定格容量の１００％を発揮しているような大きい場合を考える。このような場合であっても、室内側制御部４７，５７，６７は、室内膨張弁４１，５１，６１の内の最大開度を代表開度として採用し、代表開度に基づいて室外膨張弁３８の開度を調整している。このため、室内膨張弁４１，５１，６１と室外膨張弁３８とによる減圧量の内で０．２ＭＰａの減圧量を、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量として確保できる。すなわち、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量を極端に少ない減圧量に設定されることを防ぐことができる。これにより、要求負荷が小さい室内ユニット４０の室内膨張弁４１の開度と、要求負荷が大きい室内ユニット５０の室内膨張弁５１の開度とを、それぞれの要求負荷毎に適した比率とすることができる。すなわち、要求負荷が小さい利用ユニットへ流す冷媒量と要求負荷が大きい利用ユニットへ流す冷媒量とを要求負荷毎に適した比率とすることができる。よって、要求負荷の小さい利用ユニットへ過大な量の冷媒を流すことを防ぐことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００８８】
（３−３）
本実施形態の空気調和装置１０では、室外ユニット２０は、圧縮機２１の吸入側にアキュムレータ２４を有する。
【００８９】
したがって、運転条件によって冷媒回路１１内に余剰冷媒が生じても、アキュムレータ２４に溜めることができる。このため、圧縮機２１において液圧縮が生じることを防ぐことができる。
【００９０】
（４）変形例
（４−１）変形例１
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内の最大開度を代表開度として採用しているが、より正確な値を代表開度として採用するために、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニットの仕様に基づいて補正し、補正後の開度（補正開度）の内の最大開度を代表開度として採用しても良い。なお、ここにいう「室内ニットの仕様」とは、所定条件下で室内ユニット４０，５０，６０の定格能力を発生させるために必要な冷媒の流量を基準とした比流量と、室内ユニット４０の室内膨張弁４１の口径との比である。すなわち、室内ユニット４０の比流量が１であると、室内ユニット４０は定格能力を１００％発揮しているとみなすことができ、室内ユニット４０の比流量が０．６であると、室内ユニット４０は定格能力を６０％発揮しているみなすことができる。
【００９１】
より具体的には、その時に検出される室内膨張弁４１の開度を、比流量が１で減圧量が０．２ＭＰａとなる室内膨張弁４１の開度により除した値を補正の開度（以下、補正開度）とする。なお、ここでは、説明の便宜上、室内ユニット４０のみについて説明したが、室内ユニット５０、６についても同様のことが言える。
【００９２】
この場合に、室内ユニット４０，５０，６０の仕様データは、室内側制御部のメモリ４７ａ，５７ａ，６７ａに格納され、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の補正は室内側制御部４７，５７，６７により行われる。ただし、これに限らずに、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の補正は、室外側制御部３７が行っても良い。
【００９３】
このように、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニット４０，５０，６０の仕様に基づいて補正しているため、補正開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの仕様が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００９４】
（４−２）変形例２
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内の最大開度を代表開度として採用しているが、より正確な値を代表開度として採用するために、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニットの設置条件に基づいて補正し、補正後の開度（補正開度）の内の最大開度を代表開度として採用しても良い。なお、ここにいう「室内ユニットの設置条件」とは、室外ユニット２０から各室内ユニット４０，５０，６０までの冷媒連絡管７１，７２の配管長および配管径である。
【００９５】
より具体的には、その時に検出される室内膨張弁４１の開度を、比流量が１で、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管による圧力損失を考慮した減圧量が０．２ＭＰａとなる室内膨張弁４１の開度により除した値を補正の開度（以下、補正開度）とする。例えば、比流量が１であって、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．１０ＭＰａであり、室外ユニット２０から室内ユニット６０までの冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．０２ＭＰａである場合を考える。室内ユニット４０では、冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．１０ＭＰａであるため、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管７１，７２を含めた室内ユニット４０における減圧量を０．２ＭＰａとするために、０．２ＭＰａから０．１ＭＰａを減じた０．１ＭＰａに対応する開度に補正する。また、室内ユニット６０では、冷媒連絡管７１，７２の圧力損失が０．０２ＭＰａであるため、室外ユニット２０から室内ユニット６０までの冷媒連絡管７１，７２を含めた室内ユニット６０における減圧量を０．２ＭＰａとするために、０．２ＭＰａから０．０２ＭＰａを減じた０．１８ＭＰａに対応する開度に補正する。このように各室内膨張弁の開度を補正することにより、実際には０．２ＭＰａの減圧量となるように室内膨張弁の開度を調整できる。
【００９６】
なお、ここでは、説明の便宜上、室内ユニット４０のみについて説明したが、室内ユニット５０、６０についても同様のことが言える。また、ここでは、室外ユニット２０から室内ユニット４０までの冷媒連絡管について考慮しているが、これに限らず、冷媒連絡管７１，７２から、室外ユニット２０に最も近い位置にある室内ユニットである室内ユニット６０に分岐される分岐点Ｆ，Ｇ（図１参照）から、各室内ユニット４０，５０，６０までの冷媒連絡管７１，７２について考慮するようにしても良い。なお、変形例２による室内膨張弁４１，５１，６１の開度の補正は、変形例１と併用しても良い。
【００９７】
このように、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を室内ユニット４０，５０，６０の設置条件に基づいて補正しているため、補正開度と実際の利用側膨張弁の減圧量とを比例の関係に近づけることができる。したがって、利用ユニットの仕様が異なっていても、実際の利用側膨張弁の減圧量に近い値に基づいて、熱源側膨張弁の開度を調整することができ、より正確に熱源側熱交換器による減圧量を調整することができる。
【００９８】
（４−３）変形例３
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１は、液冷媒が室内熱交換器に溜まり込むことを防ぐために、全閉状態に固定せずに冷媒の流動を確保するように微少開度に調整されるが、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を微少開度に調整することに限らない。例えば、室内膨張弁４１，５１，６１を、全閉状態と開状態とを間欠的に繰り返す制御を行うことにより、冷媒の流動を確保するようにしても良い。
【００９９】
（４−４）変形例４
上記実施形態の空気調和装置１０では、室内膨張弁４１，５１，６１による減圧量を０．２ＭＰａとするべく、その開度を開弁パルスが固定値である目標所定値となるように設定しているが、これに限らずに、室内膨張弁４１，５１，６１の開度を外気温度に基づいて補正するようにしても良い。
【０１００】
（４−５）変形例５
上記実施形態の空気調和装置１０では、制御部は、室内膨張弁４１，５１，６１の開度の内の最大開度を代表開度として採用しているが、これに限らずに、室内膨張弁４１，５１，６１の平均開度を、代表開度として採用しても良い。
【０１０１】
（４−６）変形例６
上記実施形態の空気調和装置１０では、特に言及していないが、冷媒回路１１に対して余剰傾向にあるのか、不足傾向にあるのかなどの状態（システム冷媒量の状態）に応じて、室外膨張弁３８の開度を調整する際に基準とする室内膨張弁４１、５１、６１の代表開度の目標値を、運転制御部８０が変動させても良い。具体的には、冷媒回路１１に対してシステム冷媒量の状態が余剰傾向にある場合には、室外膨張弁３８の開度制御の基準となる室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度の目標値を大きくして、冷媒回路１１に対してシステム冷媒量の状態が不足傾向にある場合には、室外膨張弁３８の開度制御の基準となる室内膨張弁４１，５１，６１の代表開度の目標値を小さくする。
【０１０２】
このように制御することで、冷媒回路１１に対して冷媒量の状態が余剰傾向にある場合には、液冷媒連絡管７１における冷媒を密度の大きい液状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管７１の冷媒保有量を極力大きくすることができ、冷媒が余剰の状態でも運転が可能となる。
【０１０３】
また、冷媒回路１１に対して冷媒量の状態が不足傾向にある場合には、液冷媒連絡管７１における冷媒が密度の小さい気液二相状態とすることができる。このため、液冷媒連絡管７１の冷媒保有量を減少させて、減少した分を利用側熱交換器内に保有させることができ、冷媒が不足している状態でも運転が可能となる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０              空気調和装置
２０              室外ユニット（熱源ユニット）
２１              圧縮機（圧縮機構）
２３              室外熱交換器（熱源側熱交換器）
２４              アキュムレータ
３８              室外膨張弁（熱源側膨張弁）
４１、５１、６１  室内膨張弁（利用側膨張弁）
４２、５２、６２  室内ユニット（利用ユニット）
８０              運転制御部（制御部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０５】
【特許文献１】特開２００２−３９６４２号公報