(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、再熱器、第１膨張弁、及び蒸発器が主配管により順次連結された主回路と、前記圧縮機と前記再熱器との間から前記第１膨張弁と前記蒸発器との間までをつなぐ冷却配管によって冷却開閉弁、凝縮器、及び第２膨張弁が連結された冷却回路とを含み、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路を制御する制御装置と、有し、
前記再熱器及び前記蒸発器は、空調空間に配置され、
前記凝縮器は、前記空調空間の外部に配置され、
前記制御装置は、
前記空調空間の空気の除湿を行う除湿運転時において、
前記再熱器による過冷却度が、前記再熱器に分布する冷媒量が適正であることを示す冷媒量適正範囲外であれば、前記凝縮器から流出する冷媒の温度である外液温を用いた判定の結果に応じて前記冷却開閉弁又は前記第２膨張弁を制御する、空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記再熱器による過冷却度が前記冷媒量適正範囲の下限値よりも小さければ、
高圧異常を回避するための判定閾値よりも凝縮温度が小さいという室内高圧保護条件と、前記外液温が蒸発温度よりも高いという室外冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定し、
前記室内高圧保護条件と前記室外冷媒排出条件との双方を満たせば、前記第２膨張弁を所定の期間最小開度にする、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第２膨張弁を最小開度にしてから調整基準時間が経過するまでの間において、
前記再熱器による過冷却度が前記再熱器への適正な冷媒貯留量に対応する貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、前記第２膨張弁を全閉の状態にする、請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記第２膨張弁を最小開度にした後、
前記再熱器による過冷却度が前記貯留基準範囲内に収まらないまま前記調整基準時間が経過したとき、前記第２膨張弁を全閉の状態にする、請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記再熱器による過冷却度が前記冷媒量適正範囲の上限値よりも大きければ、前記外液温が凝縮温度未満であるか否かを判定し、
前記外液温が凝縮温度未満であれば、前記冷却開閉弁を開状態にする、請求項１〜４の何れか一項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記冷却開閉弁を開状態にしてから開閉基準時間が経過するまでの間において、
前記再熱器による過冷却度が前記再熱器への適正な冷媒貯留量に対応する貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、前記冷却開閉弁を閉状態にする、請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記冷却開閉弁を開状態にした後、
前記再熱器による過冷却度が前記貯留基準範囲内に収まらないまま前記開閉基準時間が経過したとき、前記冷却開閉弁を閉状態にする、請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
圧縮機、再熱器、第１膨張弁、及び蒸発器が主配管により順次連結された主回路と、前記圧縮機と前記再熱器との間から前記第１膨張弁と前記蒸発器との間までをつなぐ冷却配管によって冷却開閉弁、凝縮器、及び第２膨張弁が連結された冷却回路とを含み、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路を制御する制御装置と、有し、
前記主回路は、
前記圧縮機と前記再熱器との間の前記主配管と前記冷却配管との接続部分と、前記再熱器との間に、開閉動作を行う再熱開閉弁を有し、
前記再熱器及び前記蒸発器は、空調空間に配置され、
前記凝縮器は、前記空調空間の外部に配置され、
前記制御装置は、
前記空調空間の空気の冷却を行う冷却運転時において、
前記凝縮器による過冷却度が、前記凝縮器に分布する冷媒量が適正であることを示す冷媒量適正範囲外であれば、前記再熱器から流出する冷媒の温度である内液温を用いた判定の結果に応じて前記再熱開閉弁又は前記第１膨張弁を制御する、空気調和装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記凝縮器による過冷却度が前記冷媒量適正範囲の下限値よりも小さければ、
高圧異常を回避するための判定閾値よりも凝縮温度が小さいという室外高圧保護条件と、前記内液温が蒸発温度よりも高いという室内冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定し、
前記室外高圧保護条件と前記室内冷媒排出条件との双方を満たせば、前記第１膨張弁を所定の期間最小開度にする、請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記第１膨張弁を最小開度にしてから調整基準時間が経過するまでの間において、
前記凝縮器による過冷却度が前記再熱器への適正な冷媒貯留量に対応する貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、前記第１膨張弁を全閉の状態にする、請求項９に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記第１膨張弁を最小開度にした後、
前記凝縮器による過冷却度が前記貯留基準範囲内に収まらないまま前記調整基準時間が経過したとき、前記第１膨張弁を全閉の状態にする、請求項１０に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、
前記凝縮器による過冷却度が前記冷媒量適正範囲の上限値よりも大きければ、前記内液温が凝縮温度未満であるか否かを判定し、
前記内液温が凝縮温度未満であれば、前記再熱開閉弁を開状態にする、請求項８〜１１の何れか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、
前記再熱開閉弁を開状態にしてから開閉基準時間が経過するまでの間において、
前記凝縮器による過冷却度が前記再熱器への適正な冷媒貯留量に対応する貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、前記再熱開閉弁を閉状態にする、請求項１２に記載の空気調和装置。
【請求項１４】
前記制御装置は、
前記再熱開閉弁を開状態にした後、
前記凝縮器による過冷却度が前記貯留基準範囲内に収まらないまま前記開閉基準時間が経過したとき、前記再熱開閉弁を閉状態にする、請求項１３に記載の空気調和装置。
【請求項１５】
前記主回路は、
前記圧縮機と前記再熱器との間の前記主配管と前記冷却配管との接続部分と、前記再熱器との間に、開閉動作を行う再熱開閉弁を有し、
前記制御装置は、
前記空調空間の空気の除湿を行う除湿運転、及び前記空調空間の空気の冷却を行う冷却運転を含む複数の運転モードを実施する機能と共に、前記圧縮機の起動時及び運転モードを切り替える際、前記冷却開閉弁及び前記再熱開閉弁を閉状態にしてから、前記冷媒回路内の冷媒を平準化する冷媒平準化処理を所定の期間内に実施する機能を有し、
前記冷媒平準化処理において、
前記凝縮器による過冷却度が、前記凝縮器の冷媒量が適正であることを示す凝縮器適正範囲内に収まるように前記第２膨張弁の開度を制御し、
かつ、前記蒸発器による過熱度が、前記冷媒回路における冷媒分布が適正であることを示す冷媒調整範囲内に収まるように前記第１膨張弁の開度を制御する、請求項１〜１４の何れか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、
前記冷媒平準化処理において、
前記冷却開閉弁及び前記再熱開閉弁を閉状態にしてから設定時間内において、
前記凝縮器による過冷却度が前記凝縮器適正範囲内であり、かつ前記蒸発器による過熱度が前記冷媒調整範囲内であるという平準化条件を満たしたとき、指示された運転を開始する、請求項１５に記載の空気調和装置。
【請求項１７】
前記制御装置は、
前記冷媒平準化処理において、
前記設定時間内に前記平準化条件を満たさない場合は、前記設定時間が経過したとき、指示された運転を開始する、請求項１６に記載の空気調和装置。
【請求項１８】
前記制御装置は、
前記空調空間の空気の除湿を行う除湿運転時に、前記冷却開閉弁を閉状態にするものである、請求項１〜１７の何れか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１９】
前記制御装置は、
前記空調空間の空気の除湿を行う除湿運転時に、前記第２膨張弁を全閉の状態にするものである、請求項１８に記載の空気調和装置。
【請求項２０】
前記主回路は、
前記圧縮機と前記再熱器との間の前記主配管と前記冷却配管との接続部分と、前記再熱器との間に、開閉動作を行う再熱開閉弁を有し、
前記制御装置は、
前記空調空間の空気の冷却を行う冷却運転時に、前記再熱開閉弁を閉状態にするものである、請求項１８又は１９に記載の空気調和装置。
【請求項２１】
前記制御装置は、
前記冷却運転時に、前記第１膨張弁を全閉の状態にするものである、請求項２０に記載の空気調和装置。
【請求項２２】
前記空調空間に設けられ、冷媒の漏洩を検知する室内冷媒漏洩センサを有し、
前記制御装置は、
前記室内冷媒漏洩センサにおいて冷媒の漏洩が検知されたとき、前記再熱開閉弁を閉状態にし、前記第２膨張弁を全閉の状態にするものである、請求項２０又は２１に記載の空気調和装置。
【請求項２３】
前記空調空間の外部に設けられ、冷媒の漏洩を検知する室外冷媒漏洩センサを有し、
前記制御装置は、
前記室外冷媒漏洩センサにおいて冷媒の漏洩が検知されたとき、前記冷却開閉弁を閉状態にし、前記第１膨張弁を全閉の状態にするものである、請求項１〜２２の何れか一項に記載の空気調和装置。
【請求項２４】
前記冷媒回路は、
内部を循環する冷媒として、非共沸混合冷媒が用いられている、請求項１〜２３の何れか一項に記載の空気調和装置。
【請求項２５】
前記蒸発器と前記再熱器とは、
前記蒸発器における冷媒の入口側を通過した空気が、前記再熱器における冷媒の入口側を通過し、かつ、前記蒸発器における冷媒の出口側を通過した空気が、前記再熱器における冷媒の出口側を通過するように配置されている、請求項２４に記載の空気調和装置。
【請求項２６】
前記蒸発器及び前記再熱器は、何れも、冷媒が上部から下部へ流れるように設けられている、請求項２５に記載の空気調和装置。
【請求項２７】
前記冷媒回路は、
前記圧縮機と前記蒸発器との間に設けられたアキュムレータと、
前記圧縮機の吐出側から前記再熱器と前記第１膨張弁との間までをつなぐバイパス配管、及び前記バイパス配管を開閉する除霜開閉弁を備えたバイパス回路と、を有する、請求項２４〜２６の何れか一項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再熱除湿運転を行う機能をもつ空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、室内に設けられた再熱器及び蒸発器と室外に設けられた凝縮器とを有する空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の空気調和装置は、再熱器に流す冷媒の量と、凝縮器に流す冷媒の量とを調整することにより、蒸発器の除湿能力を制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３３１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の空気調和装置は、室内の温度と外気温度との差異により、各熱交換器に分布する冷媒に偏りが発生し、冷却運転又は再熱除湿運転を行うとき、液バックが生じたり、過熱運転になったりすることがある。液バックが発生すると、圧縮機での液圧縮が発生し、圧縮機が故障する可能性がある。また、過熱運転になると、圧縮機、再熱器、膨張弁、及び蒸発器の間を循環する冷媒の量が不足することから、能力が低下し、吐出温度が上昇するため、運転を効率よく行うことができない。【０００５】
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あり、冷媒回路に分布する冷媒の偏りを抑制し、運転効率の向上を図る空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、再熱器、第１膨張弁、及び蒸発器が主配管により順次連結された主回路と、圧縮機と再熱器との間から第１膨張弁と蒸発器との間までをつなぐ冷却配管によって冷却開閉弁、凝縮器、及び第２膨張弁が連結された冷却回路とを含み、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路を制御する制御装置と、有し、再熱器及び蒸発器は、空調空間に配置され、凝縮器は、空調空間の外部に配置され、制御装置は、空調空間の空気の除湿を行う除湿運転時において、再熱器による過冷却度が、再熱器に分布する冷媒量が適正であることを示す冷媒量適正範囲外であれば、凝縮器から流出する冷媒の温度である外液温を用いた判定の結果に応じて冷却開閉弁又は第２膨張弁を制御するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、除湿運転時の再熱器による過冷却度が冷媒量適正範囲外であれば、制御装置が外液温を用いた判定の結果に応じて冷却開閉弁又は第２膨張弁を制御する。よって、再熱器の冷媒量を外液温に応じて調整することができるため、冷媒回路に分布する冷媒の偏りを抑制し、運転効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体的な構成図である。
【図２】図１の制御装置の機能的構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図１の空気調和装置の除湿運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。
【図４】図１の空気調和装置の中間運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。
【図５】図１の空気調和装置の冷却運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。
【図６】図１の空気調和装置の除霜運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。
【図７】図１の制御装置が運転切替制御を実施するタイミングを示す説明図である。
【図８】図１の制御装置による運転切替制御に関する動作を示すフローチャートである。
【図９】図１の制御装置による冷却運転時の冷媒分布制御を例示したフローチャートである。
【図１０】図１の制御装置による除湿運転時の冷媒分布制御を例示したフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る室内熱交換器の具体的な構成を例示した説明図である。
【図１２】非共沸混合冷媒のモリエル線図を例示した説明図である。
【図１３】非共沸混合冷媒の温度勾配の具体例を示すモリエル線図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の空気調和装置における蒸発器及び再熱器の配置例を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の空気調和装置における冷媒漏洩時の各開閉弁及び各膨張弁の状態を示す表である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の全体的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体的な構成図である。空気調和装置１００は、部屋などの空調空間における空気の温度及び湿度を調整するものであり、再熱除湿運転を行う機能を有している。空気調和装置１００は、図１に示すように、空調空間内に設置される室内機７０と、空調空間の外部に設置される室外機８０と、を有している。室内機７０と室外機８０とは、冷媒配管２０によって接続されている。以降では、空調空間内のことを室内ともいい、空調空間の外部のことを室外ともいう。
【００１０】
室内機７０は、例えば、空調空間の床に置かれる床置型除湿機、又は天井に設けられた天埋型除湿機もしくは天吊型除湿機などである。室内機７０には、圧縮機１、再熱開閉弁２、再熱器３、第１膨張弁４、室内熱交換器５、冷却開閉弁６、第２膨張弁９、及び除霜開閉弁１０が収容されている。室外機８０は、屋外又は機械室などに設置される。室外機８０には、室外熱交換器７及び液溜め８が収容されている。すなわち、空気調和装置１００は、圧縮機１、再熱開閉弁２、再熱器３、第１膨張弁４、室内熱交換器５、冷却開閉弁６、室外熱交換器７、液溜め８、第２膨張弁９、及び除霜開閉弁１０が冷媒配管２０により接続され、冷媒が循環する冷媒回路３０を有している。
【００１１】
冷媒回路３０を循環させる冷媒としては、単一混合冷媒、擬似単一混合冷媒、又は非共沸混合冷媒などを用いることができる。非共沸混合冷媒としては、例えば、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、ｒ１２３４ｙｆ、及びＣＯ２の混合冷媒を用いることができる。この非共沸混合冷媒は、Ｒ３２の組成が４９ｗｔ％〜５５ｗｔ％であり、Ｒ１２５の組成が１６ｗｔ％〜２２ｗｔ％であり、Ｒ１３４ａの組成が７ｗｔ％〜１３ｗｔ％であり、ｒ１２３４ｙｆの組成が６ｗｔ％〜１２ｗｔ％であり、ＣＯ２の組成が７ｗｔ％〜１３ｗｔ％であり、合計が１００ｗｔ％となる組成比をもつ。また、非共沸混合冷媒としては、上記以外の組成をもつ非共沸混合冷媒であるＲ４４８Ａ、Ｒ４４９Ａ、又はＲ４０７Ｆなどを採用してもよい。
【００１２】
冷媒配管２０は、主配管２１と、冷却配管２２と、バイパス配管２３と、により構成されている。主配管２１は、圧縮機１と再熱開閉弁２と再熱器３と第１膨張弁４と室内熱交換器５とを順次環状に連結する配管である。つまり、冷媒回路３０は、圧縮機１、再熱開閉弁２、再熱器３、第１膨張弁４、及び室内熱交換器５が主配管２１により接続されて形成された主回路３１を含む。
【００１３】
冷却配管２２は、圧縮機１と再熱器３との間から第１膨張弁４と室内熱交換器５との間までをつなぐ配管である。より具体的に、冷却配管２２は、圧縮機１と再熱開閉弁２との間の主配管２１と、第１膨張弁４と室内熱交換器５との間の主配管２１とを接続し、冷却開閉弁６と室外熱交換器７と液溜め８と第２膨張弁９とを連結する配管である。つまり、冷媒回路３０は、冷却開閉弁６、室外熱交換器７、液溜め８、及び第２膨張弁９が冷却配管２２により連結された開回路である冷却回路３２を含む。ここで、圧縮機１と再熱開閉弁２との間の主配管２１と、冷却配管２２との接続部分を、第１接続部Ｍという。また、第１膨張弁４と室内熱交換器５との間と、冷却配管２２との接続部分を、第２接続部Ｎという。
【００１４】
バイパス配管２３は、圧縮機１の吐出側から再熱器３と第１膨張弁４との間までをつなぐ配管である。本実施の形態１において、圧縮機１の吐出側とは、圧縮機１と第１接続部Ｍとの間のことである。より具体的に、バイパス配管２３は、圧縮機１と第１接続部Ｍとの間の主配管２１と、再熱器３と第１膨張弁４との間の主配管２１とを接続する配管であり、バイパス配管２３を開閉する除霜開閉弁１０が設けられている。つまり、冷媒回路３０は、バイパス配管２３に除霜開閉弁１０が設けられた開回路であるバイパス回路３３を含む。ここで、図１に示すように、再熱器３及び第１膨張弁４と、室外熱交換器７及び第２膨張弁９とは、並列に接続されている。
【００１５】
圧縮機１は、冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧のガス状態にして吐出する。圧縮機１は、例えば、インバータ回路等によって回転数が制御され、冷媒の吐出量の調整が可能な圧縮機である。もっとも、圧縮機１は、一定の回転数で動作する一定速の圧縮機であってもよい。
【００１６】
再熱器３、室内熱交換器５、及び室外熱交換器７は、例えば、冷媒が流れる配管と、該配管に取り付けられたフィンとにより形成されたフィンアンドチューブ型熱交換器である。再熱器３は、圧縮機１で圧縮された冷媒と空気との間で熱交換させることにより、冷媒を凝縮させる。空気調和装置１００では、室内熱交換器５と再熱器３とが共通する風路上に設けられている。
【００１７】
室内熱交換器５は、冷媒を蒸発させる蒸発器（冷却器）として機能する空気熱交換器である。つまり、室内熱交換器５は、第１膨張弁４及び第２膨張弁９のうちの少なくとも一方で膨張された冷媒と空気との間で熱交換させることにより、冷媒を蒸発させる。室外熱交換器７は、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する空気熱交換器である。つまり、室外熱交換器７は、圧縮機１で圧縮された冷媒と空気との間で熱交換させることにより、冷媒を凝縮させる。
【００１８】
第１膨張弁４は、例えば電子膨張弁からなり、再熱器３の下流に配置されている。第１膨張弁４は、再熱器３で凝縮された冷媒を膨張させる。第２膨張弁９は、例えば電子膨張弁からなり、室外熱交換器７の下流に配置されている。第２膨張弁９は、室外熱交換器７で凝縮された冷媒を膨張させる。
【００１９】
再熱開閉弁２、冷却開閉弁６、及び除霜開閉弁１０は、例えば、開状態と閉状態とを有する電磁弁であり、開状態において冷媒を通過させる。再熱開閉弁２は、閉状態のとき、第１接続部Ｍを経由して再熱器３に流れようとする冷媒を遮断する。冷却開閉弁６は、閉状態のとき、第１接続部Ｍを経由して室外熱交換器７に流れようとする冷媒を遮断する。除霜開閉弁１０は、閉状態のとき、バイパス配管２３に流れようとする冷媒を遮断する。液溜め８は、余剰冷媒を貯留する部材である。
【００２０】
また、室内機７０には、室内熱交換器５及び再熱器３に風を送る室内送風機１１が設けられている。室外機８０には、室外熱交換器７に付設され、室外熱交換器７に風を送る室外送風機１２が設けられている。本実施の形態１において、室内送風機１１および室外送風機１２は、例えばインバータ回路等によって回転数を制御され、送風量の調整が可能な送風機である。
【００２１】
さらに、室内機７０には、室内冷媒漏洩センサ４１と、制御装置５０と、圧力センサ６１〜６３と、冷媒温度センサ６５〜６８と、空気温度センサ９１と、が設けられている。室外機８０には、圧力センサ６４と、冷媒温度センサ６９と、空気温度センサ９２と、が設けられている。
【００２２】
圧力センサ６１は、圧縮機１の吸入側に設けられ、圧縮機１によって吸入される冷媒の圧力である低圧圧力を計測する。圧力センサ６２は、圧縮機１の吐出側に設けられ、圧縮機１から吐出される冷媒の圧力である高圧圧力を計測する。圧力センサ６３は、再熱器３の出口側、すなわち再熱器３の出口又は出口近傍に設けられ、再熱器３から流出する冷媒の圧力である再熱器出口圧力を計測する。圧力センサ６４は、室外熱交換器７の出口側、すなわち室外熱交換器７の出口又は出口近傍に設けられ、室外熱交換器７から流出する冷媒の圧力である凝縮器出口圧力を計測する。
【００２３】
冷媒温度センサ６５〜６９は、例えばサーミスタにより構成される。冷媒温度センサ６５は、圧縮機１の吸入側に設けられ、圧縮機１に吸入される冷媒の温度である吸入温度を計測する。冷媒温度センサ６６は、圧縮機１の吐出側に設けられ、圧縮機１から吐出される冷媒の温度である吐出温度を計測する。冷媒温度センサ６７は、再熱器３の出口側に設けられ、再熱器３から流出する冷媒の温度である再熱器出口温度（内液温）を計測する。冷媒温度センサ６８は、室内熱交換器５の出口側に設けられ、室内熱交換器５から流出する冷媒の温度（蒸発器出口温度）を計測する。冷媒温度センサ６９は、室外熱交換器７の出口側に設けられ、室外熱交換器７から流出する冷媒の温度である凝縮器出口温度（外液温）を計測する。
【００２４】
空気温度センサ９１及び９２は、例えばサーミスタにより構成される。空気温度センサ９１は、室内機７０の吸込口などに設けられ、空調空間の温度を室内温度として計測する。空気温度センサ９２は、室外機８０に設けられ、屋外又は機械室などの温度を外気温度として計測する。
【００２５】
室内冷媒漏洩センサ４１は、空調空間内に設けられ、冷媒の漏洩を検知する。室外冷媒漏洩センサ４２は、空調空間の外部に設けられ、冷媒の漏洩を検知する。室内冷媒漏洩センサ４１及び室外冷媒漏洩センサ４２は、冷媒の漏洩を検知したとき、冷媒漏洩の発生を示す漏洩信号を制御装置５０へ出力する。各圧力センサは、それぞれ、計測した圧力のデータを制御装置５０へ出力する。各温度センサは、それぞれ、計測した温度のデータを制御装置５０へ出力する。すなわち、各冷媒漏洩センサ、各圧力センサ、及び各温度センサは、電気的又は光学的に制御装置５０と接続されている。
【００２６】
また、室内機７０には、スピーカ及び発光体のうちの少なくとも１つを含んで構成された異常報知器４５が設けられている。発光体としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）などを用いることができる。異常報知器４５は、制御装置５０からの指示に応じて、音、音声、又は光などを出力することにより、異常の発生を報知する。
【００２７】
制御装置５０は、冷媒回路３０を制御するものである。すなわち、制御装置５０は、各圧力センサ及び各温度センサの出力を取得して、圧縮機１、再熱開閉弁２、第１膨張弁４、冷却開閉弁６、第２膨張弁９、及び除霜開閉弁１０などの各種アクチュエータを制御する。また、制御装置５０は、異常が生じたときに異常報知器４５に異常発生の旨を報知させる。本実施の形態１の制御装置５０は、各冷媒漏洩センサにより、冷媒漏洩の異常を検知したとき、異常報知器４５に、音、音声、又は光などを出力させる。
【００２８】
制御装置５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、を含んで構成される。ＲＡＭは、各種データを記憶する揮発性の記憶媒体である。ＲＯＭは、後述する各運転モードによる運転制御を制御装置５０に実行させるための動作プログラムなどを記憶する不揮発性の記憶媒体である。制御装置５０は、ＲＯＭ内の動作プログラムにしたがって、圧縮機１、再熱開閉弁２、第１膨張弁４、冷却開閉弁６、第２膨張弁９、及び除霜開閉弁１０などを適宜制御し、各運転モードによる空調を実施する。すなわち、制御装置５０は、ＣＰＵなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して下記の各種機能を実現させる動作プログラムとによって構成することができる。
【００２９】
ここで、室内機７０における空気の流れについて概略的に説明する。室内送風機１１が動作すると、室内機７０に空気が取り込まれる。室内機７０に取り込まれた空気は、蒸発器として機能する室内熱交換器５を通過して、絶対湿度が低下する。つまり、水分を含んだ空気が室内熱交換器５を通過することで、空気中の水分が室内熱交換器５に結露するため、空気の絶対湿度が低下する。室内熱交換器５を通過することで絶対湿度が低下し、温度が低下した空気は、相対湿度が高い冷たい空気となっている。室内熱交換器５を通過した空気は、再熱器３を通過することにより再加熱され、相対湿度が低下する。そして、再熱器３を通過して相対湿度が低下した空気は、室内に吹き出される。上記の通り、室内機７０に取り込まれた空気は、相対湿度が低下して状態で室内に吹き出されるため、室内の相対湿度が低下する。これは、後述する除湿運転時又は中間運転時の室内機７０における空気の流れである。
【００３０】
図２は、図１の制御装置の機能的構成を概略的に示すブロック図である。制御装置５０は、演算処理部５１と、記憶部５２と、を有している。演算処理部５１は、設定処理部５１ａと、動作制御部５１ｂと、余剰冷媒検出部５１ｃと、漏洩処理部５１ｄと、を有している。設定処理部５１ａは、空気調和装置１００の操作用のコントロール装置（図示せず）などから、ユーザによる操作及び設定の内容を示す操作信号を受け付ける。そして、設定処理部５１ａは、操作信号に応じて、運転モード、目標温度、及び目標湿度などの設定を行う。
【００３１】
余剰冷媒検出部５１ｃは、下記の何れかの方法により余剰冷媒の発生を検出するものであり、余剰冷媒の発生を検出したときに、動作制御部５１ｂへ検出信号を出力する。例えば、余剰冷媒検出部５１ｃは、過冷却度を求めると共に、求めた過冷却度が過冷却閾値よりも大きいか否かを判定するように構成することができる。この判定は、余剰冷媒が発生しているときに過冷却度が大きくなることを利用したものである。つまり、余剰冷媒検出部５１ｃは、求めた過冷却度が過冷却閾値よりも大きい場合に、動作制御部５１ｂへ検出信号を出力する。
【００３２】
また、余剰冷媒の検出には、余剰冷媒が発生しているときに冷媒の吐出温度が低くなることを利用してもよい。つまり、余剰冷媒検出部５１ｃは、冷媒温度センサ６６から吐出温度を取得し、取得した吐出温度が吐出閾値よりも小さいか否かを判定してもよい。そして、余剰冷媒検出部５１ｃは、吐出温度が吐出閾値よりも小さいときに、動作制御部５１ｂへ検出信号を出力してもよい。
【００３３】
さらに、余剰冷媒の検出には、余剰冷媒が発生しているときに高圧圧力が上昇することを利用してもよい。つまり、余剰冷媒検出部５１ｃは、圧力センサ６２から高圧圧力を取得し、取得した高圧圧力が高圧閾値よりも大きいか否かを判定してもよい。そして、余剰冷媒検出部５１ｃは、高圧圧力が高圧閾値よりも大きいときに、動作制御部５１ｂへ検出信号を出力してもよい。
【００３４】
加えて、余剰冷媒の検出には、余剰冷媒が発生しているときに低圧圧力が上昇することを利用してもよい。つまり、余剰冷媒検出部５１ｃは、圧力センサ６１から低圧圧力を取得し、取得した低圧圧力が低圧閾値よりも大きいか否かを判定してもよい。そして、余剰冷媒検出部５１ｃは、低圧圧力が低圧閾値よりも大きいときに、動作制御部５１ｂへ検出信号を出力してもよい。
【００３５】
漏洩処理部５１ｄは、室内冷媒漏洩センサ４１及び室外冷媒漏洩センサ４２のそれぞれから漏洩信号を取得する。漏洩処理部５１ｄは、室内冷媒漏洩センサ４１から漏洩信号が出力された場合、室内での冷媒漏洩の発生を示す室内漏洩信号を動作制御部５１ｂへ出力する。漏洩処理部５１ｄは、室外冷媒漏洩センサ４２から漏洩信号が出力された場合、室外での冷媒漏洩の発生を示す室外漏洩信号を動作制御部５１ｂへ出力する。
【００３６】
また、漏洩処理部５１ｄは、室内冷媒漏洩センサ４１及び室外冷媒漏洩センサ４２の少なくとも一方から漏洩信号が出力されたとき、異常報知器４５に、音、音声、又は光などを出力させる。漏洩処理部５１ｄは、室内冷媒漏洩センサ４１から漏洩信号を取得した場合と、室外冷媒漏洩センサ４２から漏洩信号を取得した場合とで、異なる音、音声、又は光などを、異常報知器４５に出力させてもよい。
【００３７】
動作制御部５１ｂは、各圧力センサ及び各温度センサから定期的に計測データを取得する。そして、動作制御部５１ｂは、設定処理部５１ａによる設定内容に応じて、取得した計測データを用い、空気調和装置１００の各アクチュエータの動作を制御する。動作制御部５１ｂは、例えば、圧縮機１の圧縮機モータ１ａ、室内送風機１１のファンモータ１１ａ、及び室外送風機１２のファンモータ１２ａの回転数を制御する。
【００３８】
動作制御部５１ｂは、ユーザの操作又はデフォルトの設定により、運転モードが除湿運転モードに設定されている場合、空気調和装置１００に、空調空間の空気の除湿を行う除湿運転を実行させる。動作制御部５１ｂは、運転モードが中間運転モードに設定されている場合、空気調和装置１００に中間運転を実行させる。動作制御部５１ｂは、運転モードが冷却運転モードに設定されている場合、空気調和装置１００に、空調空間の空気の冷却を行う冷却運転を実行させる。動作制御部５１ｂは、運転モードが除霜運転モードに設定されている場合、室内熱交換器５に付着した霜を溶かす除霜運転を空気調和装置１００に実行させる。
【００３９】
例えば、動作制御部５１ｂは、除湿運転時に冷却開閉弁６を閉状態にする。動作制御部５１ｂは、除湿運転時に、第２膨張弁９を全閉の状態にしてもよい。このようにすれば、冷却回路３２から主回路３１への冷媒の流入を防ぐことができる。また、動作制御部５１ｂは、冷却運転時に再熱開閉弁２を閉状態にする。動作制御部５１ｂは、冷却運転時に、第１膨張弁４を全閉の状態にしてもよい。このようにすれば、再熱器３などに滞留している冷媒の室内熱交換器５への流入を防ぐことができる。
【００４０】
また、動作制御部５１ｂは、圧縮機１の起動時、及び運転モードの切り替え時に、冷媒回路３０における冷媒を平準化するための運転切替制御を行う機能を有している。さらに、動作制御部５１ｂは、各運転モードでの運転中において、冷媒回路３０の状態を示す状態値に基づき、冷媒回路３０における冷媒分布を適正にするための冷媒分布制御を実施する。運転切替制御及び冷媒分布制御の具体的な内容については後述する。
【００４１】
加えて、動作制御部５１ｂは、余剰冷媒が発生したとき、空気調和装置１００に、後述する冷媒量調整運転を実行させる。つまり、動作制御部５１ｂは、余剰冷媒検出部５１ｃから検出信号が出力されたときに、再熱器３の性能を維持させつつ余剰冷媒を液溜め８に貯留させる冷媒量調整制御を実行する。
【００４２】
さらに、動作制御部５１ｂは、室内冷媒漏洩センサ４１において冷媒の漏洩が検知されたとき、つまり漏洩処理部５１ｄから室内漏洩信号が出力されたとき、再熱開閉弁２を閉状態にし、第２膨張弁９を全閉の状態にする。これにより、第１接続部Ｍから再熱器３へ流れる冷媒を遮断し、室内の冷媒を室外熱交換器７及び液溜め８に貯留することができるため、室内への冷媒の漏洩を抑制することができる。動作制御部５１ｂは、室内冷媒漏洩センサ４１において冷媒の漏洩が検知されたとき、第１膨張弁４を全閉の状態にしてもよい。このようにすれば、再熱器３などに滞留している冷媒の室内熱交換器５側への流入を防ぐことができる。そのため、冷媒の漏洩箇所が、第２接続部Ｎから室内熱交換器５及び圧縮機１を経て第１接続部Ｍまでの流路に存在する場合に、室内へのさらなる冷媒漏洩を抑制することができる。また、動作制御部５１ｂは、室内冷媒漏洩センサ４１において冷媒の漏洩が検知されたとき、再熱開閉弁２及び除霜開閉弁１０を閉状態とし、第１膨張弁４を全閉の状態とすることで、再熱開閉弁２から再熱器３を経て第１膨張弁４までの冷媒回路を独立させ、冷媒漏洩箇所の特定を促進してもよい。
【００４３】
また、動作制御部５１ｂは、室外冷媒漏洩センサ４２において冷媒の漏洩が検知されたとき、つまり漏洩処理部５１ｄから室外漏洩信号が出力されたとき、冷却開閉弁６を閉状態にし、第１膨張弁４を全閉の状態にする。これにより、室外への冷媒の流れを遮断し、室外の冷媒を室内熱交換器５に貯蔵することができるため、室外での冷媒の漏洩を抑制することができる。動作制御部５１ｂは、室外冷媒漏洩センサ４２において冷媒の漏洩が検知されたとき、冷却開閉弁６を閉状態にすると共に第２膨張弁９を全閉の状態にして、冷却開閉弁６から第２膨張弁９までの冷媒回路を独立させることにより、冷媒の漏洩箇所の特定を促進してもよい。
【００４４】
記憶部５２には、制御装置５０の動作プログラムが記憶されている。また、記憶部５２には、空調制御に関する種々のデータが記憶される。例えば、記憶部５２には、運転モード、目標温度、及び目標湿度などの設定内容のデータが記憶される。また、記憶部５２には、過冷却閾値、吐出閾値、高圧閾値、又は低圧閾値などの、余剰冷媒の発生を検出する際の基準となる閾値の情報が記憶される。なお、過冷却閾値、吐出閾値、高圧閾値、及び低圧閾値は、予め設定されており、適宜設定変更することができる。
【００４５】
図３は、図１の空気調和装置の除湿運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。図４は、図１の空気調和装置の中間運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。図５は、図１の空気調和装置の冷却運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。図６は、図１の空気調和装置の除霜運転時における冷媒回路の状態を示す説明図である。図３〜図６では、開状態の開閉弁を白抜きで示し、閉状態の開閉弁を黒塗りで示す。また、図３〜図６では、冷媒の流れを矢印つきの破線で示す。図３〜図６を参照して、各運転モードにおける弁制御及び冷媒の流れについて説明する。
【００４６】
［除湿運転］
図３に示すように、除湿運転時は、冷却開閉弁６及び除霜開閉弁１０が閉状態にあり、再熱開閉弁２が開状態にある。つまり、制御装置５０は、除湿運転モードに設定されている場合、再熱開閉弁２を開状態とし、冷却開閉弁６及び除霜開閉弁１０を閉状態とする。
【００４７】
したがって、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管を経て再熱器３に流入する。ここで、室内送風機１１によって送風され、室内熱交換器５を通過した室内空気は、再熱器３を通過するようになっている。よって、再熱器３に流入した高温高圧のガス冷媒は、再熱器３を通過する室内空気と熱交換して放熱し、凝縮して液化する。そして、再熱器３から流出した冷媒は、液配管を経て第１膨張弁４で減圧され、気液二相冷媒となって室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５に流入した気液二相冷媒は、室内送風機１１によって送風される室内空気との熱交換により吸熱してガス化し、低温低圧のガス冷媒となって圧縮機１に戻る。
【００４８】
ここで、室内送風機１１により室内機７０を循環する空気は、室内熱交換器５を流れる低温低圧の気液二相冷媒によって冷却され、その温度が露点以下まで低下する。これにより、室内熱交換器５の表面で室内空気中の水分が結露し、室内空気が除湿される。その後、室内熱交換器５を通過した空気は、再熱器３で高温高圧のガス冷媒により加熱されて昇温し、相対湿度が低下する。
【００４９】
このように、空気調和装置１００は、除湿運転時に、冷却開閉弁６を閉状態にすることで、冷凍サイクル内の放熱をすべて室内で行う。つまり、空気調和装置１００は、圧縮機１により冷媒に加わる熱量、及び空気中の水蒸気の凝縮潜熱の分だけ室内空気を加熱する運転を行う。したがって、除湿運転時の空気調和装置１００に吸い込まれた室内空気は、加熱されると同時に除湿される。
【００５０】
［中間運転］
図４に示すように、空調空間の空気の除湿と冷却とを同時に行う中間運転時は、再熱開閉弁２及び冷却開閉弁６が開状態にあり、除霜開閉弁１０が閉状態にある。つまり、制御装置５０は、中間運転モードに設定されている場合、再熱開閉弁２及び冷却開閉弁６を開状態とし、除霜開閉弁１０を閉状態とする。
【００５１】
したがって、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管を経て、室外熱交換器７に流入すると共に、再熱器３に流入する。そして、室外熱交換器７および再熱器３で放熱して液化した冷媒は、液配管の下流に設置された第１膨張弁４及び第２膨張弁９で減圧されて気液二相冷媒となり、室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５に流入した気液二相冷媒は、室内熱交換器５で吸熱してガス化し、吸入配管を経て圧縮機１に吸入される。制御装置５０は、中間運転において、室外送風機１２に対し、外気温度及び高圧圧力に応じたオンオフ制御を行うと共に、室内送風機１１に対し、常時オンにする制御を行う。
【００５２】
［冷却運転］
図５に示すように、空調空間の空気を冷却する冷却運転時は、冷却開閉弁６が開状態にあり、再熱開閉弁２及び除霜開閉弁１０が閉状態にある。つまり、制御装置５０は、冷却運転モードに設定されている場合、再熱開閉弁２及び除霜開閉弁１０を閉状態とし、除霜開閉弁１０を閉状態とする。
【００５３】
したがって、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管を経て室外熱交換器７に流入し、室外送風機１２によって送風される室外空気と熱交換して放熱し、凝縮して液化する。そして、室外熱交換器７から流出した冷媒は、液配管を経て第１膨張弁４で減圧されて気液二相冷媒となり、室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５に流入した気液二相冷媒は、室内送風機１１により送風される室内空気と熱交換して吸熱してガス化し、低温低圧のガス冷媒となって圧縮機１に戻る。つまり、室内送風機１１により循環する空気は、室内熱交換器５において低温低圧の気液二相冷媒により冷却される。なお、冷却運転時の余剰冷媒は、適宜、液溜め８に貯留される。
【００５４】
ここで、冷却運転は、室内の絶対湿度が低いとき、又は室内の温度を下げる優先度が高いときに実行するとよい。なぜなら、冷却運転により空気の温度が低下すると、相対湿度が高くなる。そして、相対湿度が高くなると、快適性が低下すると共に、室内が結露しやすくなるといった不都合が生じるためである。また、例えば、冷却運転により、空気の温度が低下して露点以下になると、室内熱交換器５の表面で室内空気中の水分が結露して通風抵抗が増大し、熱交換能力が低下するためである。
【００５５】
［除霜運転］
除霜運転は、室内熱交換器５に霜が着き、熱交換器としての性能が低下した際に行う霜取り運転のことである。図６に示すように、除霜運転時は、再熱開閉弁２及び冷却開閉弁６が閉状態にあり、除霜開閉弁１０が開状態にある。つまり、制御装置５０は、除霜運転モードに設定されている場合、再熱開閉弁２及び冷却開閉弁６を閉状態とし、除霜開閉弁１０を開状態とする。したがって、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、吐出配管及びバイパス回路３３を経て、第１膨張弁４で減圧され、室内熱交換器５に流入する。
【００５６】
ここで、室内熱交換器５は、冷媒により加熱され、着氷した霜と熱交換して霜を溶かす。室内熱交換器５に流入した冷媒は、霜との熱交換により温度が低下して低温になった後、吸入管と熱交換して吸熱してガス化し、低温低圧のガス冷媒となって圧縮機１に戻る。このとき、制御装置５０は、第１膨張弁４を最小開度にすることで、室内熱交換器５を通過する冷媒の量を調整し、液化した冷媒が圧縮機１に入ることを防ぐ。また、制御装置５０は、室内送風機１１をオフにする。よって、除霜運転時は、単純に、室内熱交換器５を通過する冷媒と、室内熱交換器５に付着した霜との間の熱交換のみが行われる。
【００５７】
上記の各運転のうち、中間運転は、再熱器３及び室外熱交換器７に冷媒を流すため、必要とする冷媒量が相対的に多くなる。一方、除湿運転は、中間運転と比較して、必要とする冷媒の量が少ない。除湿運転では、再熱器３に冷媒が流れるが、室外熱交換器７には冷媒が流れないためである。したがって、除湿運転を行っているときは、余剰冷媒が発生することがある。そして、余剰冷媒が発生すると、高圧圧力が上昇する等の異常が発生するおそれがある。また、外気温度と室内の温度との温度差が大きくなっているときは、冷媒の偏りが生じやすいため、特に冷却運転及び除湿運転において余剰冷媒が発生するおそれがある。
【００５８】
こうした事情を勘案して、本実施の形態１の空気調和装置１００は、圧縮機１の起動時、及び運転モードの切り替え時に、冷媒回路３０における冷媒の平準化、つまり冷媒分布の適正化を目的とした運転切替制御を実施する。また、空気調和装置１００は、各運転モードに移行した後、運転中の状態値を用いた冷媒分布制御により、再熱器３及び室外熱交換器７に分布する冷媒量の適正化を図る。
【００５９】
［運転切替制御］
まずは、各種の運転モードへ移行する前に動作制御部５１ｂが行う運転切替制御について説明する。図７は、図１の制御装置が運転切替制御を実施するタイミングを示す説明図である。図７に示すように、動作制御部５１ｂは、冷却運転、中間運転、又は除湿運転が指示されて圧縮機１を起動する際、運転切替制御を実施した後に、指示された運転を開始する。また、動作制御部５１ｂは、冷却運転から中間運転もしくは除湿運転に切り替える際、中間運転から冷却運転もしくは除湿運転に切り替える際、除湿運転から中間運転もしくは冷却運転に切り替える際、運転切替制御を実施した後に、指示された運転、つまり切り替え後の運転を開始する。
【００６０】
ユーザは、リモートコントローラなどのコントロール装置を介して、ある運転モードによる運転開始を指示する操作、及び運転モードの切り替えを指示する操作を行うことができる。コントロール装置は、運転開始を指示する操作を受け付けると、制御装置５０の設定処理部５１ａへ運転指示を送信する。コントロール装置は、運転モードの切り替えを指示する操作を受け付けると、制御装置５０の設定処理部５１ａへ運転切替指示を送信する。設定処理部５１ａは、コントロール装置から運転指示又は運転切替指示を受信したとき、運転切替制御を実行する。
【００６１】
運転切替制御時において、動作制御部５１ｂは、中間運転のときと同様、再熱開閉弁２と冷却開閉弁６との双方を開状態とし、除霜開閉弁１０を閉状態とする。そして、動作制御部５１ｂは、再熱器３の下流に設けられた第１膨張弁４と、室外熱交換器７の下流に設けられた第２膨張弁９とを用いて、冷媒回路３０内の冷媒を平準化するための冷媒平準化処理を実行する。
【００６２】
冷媒平準化処理において、動作制御部５１ｂは、第２膨張弁９を用いたＳＣ制御（サブクール制御）により冷凍サイクルを構成することで、室外熱交換器７に分布する冷媒量を適正な状態とする。つまり、動作制御部５１ｂは、例えば、室外熱交換器７の出口の冷媒の温度を利用して、室外熱交換器７による過冷却度が凝縮器適正範囲内に収まるように、第２膨張弁９の開度を制御する。本実施の形態１の凝縮器適正範囲は、判定値Ｘを基準として定まり、室外熱交換器７の冷媒量が適正であることを示す範囲である。判定値Ｘは、例えば５［Ｋ］に設定され、冷媒回路３０の構成などに応じて適宜変更することができる。以降では、室外熱交換器７による過冷却度、つまり凝縮器による過冷却度のことを「外液ＳＣ」ともいう。
【００６３】
より具体的に、凝縮器適正範囲は、判定値Ｘを係数αで減算した値から、判定値Ｘに係数βを加算した値までの範囲である。判定値Ｘ、係数α、及び係数βは、外液ＳＣが凝縮器適正範囲内であれば、室外熱交換器７に分布する冷媒が適正量となるように設定される。係数α及び係数βは、それぞれ、０又は正の値であり、冷媒回路３０の構成などに応じて設定され、適宜変更することができる。係数αと係数βとは同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。係数α及び係数βは、１［Ｋ］〜２［Ｋ］程度の値に設定するとよい。
【００６４】
動作制御部５１ｂは、冷媒温度センサ６９において計測された外液温を用いて外液ＳＣを求める。動作制御部５１ｂは、外液ＳＣを求める際、圧力センサ６２から高圧圧力を取得すると共に、冷媒温度センサ６７から内液温を取得する。動作制御部５１ｂは、高圧圧力を飽和換算して凝縮温度ＣＴを求め、求めた凝縮温度ＣＴから外液温を減算することにより外液ＳＣを求める。そして、動作制御部５１ｂは、求めた外液ＳＣに応じて第２膨張弁９を制御することにより、室外熱交換器７に分布する冷媒量を調整する。動作制御部５１ｂは、圧力センサ６２から取得する高圧圧力の代わりに、圧力センサ６４から取得する凝縮器出口圧力を用いて凝縮温度ＣＴを求めてもよい。
【００６５】
また、冷媒平準化処理において、動作制御部５１ｂは、第１膨張弁４を用いたＳＨ制御（スーパーヒート制御）により冷凍サイクルを構成することで、余剰冷媒による液バックの防止を図ると共に、再熱器３及び室外熱交換器７に冷媒を貯留させる処理を実行する。つまり、動作制御部５１ｂは、室内熱交換器５による過熱度（ＳＨ）が冷媒調整範囲内に収まるように、第１膨張弁４のＳＨ制御を実行する。これにより、余剰冷媒が液溜め８に貯留され、圧縮機１への液戻りを抑制することができる。以降では、室内熱交換器５による過熱度、つまり蒸発器による過熱度のことを「吸入ＳＨ」ともいう。本実施の形態１の冷媒調整範囲は、判定値Ｐを基準として定まり、冷媒回路３０における冷媒分布が適正であることを示す範囲である。
【００６６】
より具体的に、冷媒調整範囲は、判定値Ｐを係数γで減算した値から、判定値Ｐに係数δを加算した値までの範囲である。判定値Ｐ、係数γ、及び係数δは、吸入ＳＨが冷媒調整範囲内であれば、各凝縮器に冷媒が貯留され、余剰冷媒による液バックが防止できるように設定される。判定値Ｐは、例えば５［Ｋ］に設定され、冷媒回路３０の構成などに応じて適宜変更することができる。係数γ及び係数δは、それぞれ、０又は正の値であり、冷媒回路３０の構成などに応じて設定され、適宜変更することができる。係数γと係数δとは同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。係数γ及び係数δは、１［Ｋ］〜２［Ｋ］程度の値に設定するとよい。
【００６７】
動作制御部５１ｂは、吸入ＳＨを求める際、圧力センサ６１から低圧圧力を取得すると共に、冷媒温度センサ６５から吸入温度を取得する。そして、動作制御部５１ｂは、低圧圧力を飽和換算して蒸発温度ＥＴを求め、吸入温度から蒸発温度ＥＴを減算することにより、吸入ＳＨを求める。もっとも、室内熱交換器５に冷媒温度センサを設け、当該冷媒センサによる計測温度を、制御装置５０が蒸発温度ＥＴとして用いるようにしてもよい。
【００６８】
すなわち、動作制御部５１ｂは、冷媒平準化処理において、「外液ＳＣ≒判定値Ｘ」かつ「吸入ＳＨ≒判定値Ｐ」という平準化条件を満たすか否かの判定を実行する。動作制御部５１ｂは、予め決められた設定時間中に平準化条件を満たせば、指示された運転、つまり運転指示又は運転切替指示に示される運転を開始する。動作制御部５１ｂは、設定時間中に平準化条件を満たさなくても、運転切替制御を開始してから設定時間が経過したときに、指示された運転を開始する。設定時間は、例えば５分に設定され、冷媒回路３０の構成などに応じて適宜変更することができる。なお、平準化条件については、下記の動作説明において詳細に説明する。
【００６９】
［冷媒分布制御］
次に、各運転に移行した後、運転中の状態値をもとに動作制御部５１ｂが行う冷媒分布制御について説明する。本実施の形態１において、動作制御部５１ｂは、前述の運転切替制御を実行し、冷却運転又は除湿運転に切り替わった場合に、運転中の状態値に基づく冷媒分布制御を実行する。
【００７０】
（冷却運転時の冷媒分布制御）
冷却運転時において、動作制御部５１ｂは、例えば、室外熱交換器７の出口の冷媒の温度を利用して、第２膨張弁９の開度を制御すると共に、再熱開閉弁２の開閉状態と第１膨張弁４の開度とを制御する。つまり、動作制御部５１ｂは、冷媒温度センサ６９において計測された外液温を用いて外液ＳＣを求める。動作制御部５１ｂは、外液ＳＣを求める際、圧力センサ６２から高圧圧力を取得すると共に、冷媒温度センサ６９から外液温を取得する。そして、動作制御部５１ｂは、高圧圧力を飽和換算して凝縮温度ＣＴを求め、求めた凝縮温度ＣＴから外液温を減算することにより外液ＳＣを求める。動作制御部５１ｂは、求めた外液ＳＣに応じて、第２膨張弁９を制御すると共に、再熱開閉弁２及び第１膨張弁４を制御することで、室外熱交換器７に分布する冷媒量を調整する。動作制御部５１ｂは、圧力センサ６２から取得する高圧圧力の代わりに、圧力センサ６４から取得する凝縮器出口圧力を用いて凝縮温度ＣＴを求めてもよい。
【００７１】
動作制御部５１ｂは、外液ＳＣをもとに、冷却運転時における冷媒量の過不足を判断する。すなわち、動作制御部５１ｂは、外液ＳＣが冷媒量適正範囲内であるか否かを判定する。本実施の形態１の冷媒量適正範囲は、判定値Ｙを基準として定まり、室外熱交換器７に分布する冷媒量が適正であることを示す範囲である。判定値Ｙは、例えば５［Ｋ］に設定され、冷媒回路３０の構成などに応じて適宜変更される。
【００７２】
より具体的に、冷却運転時における冷媒量適正範囲は、判定値Ｙを係数ａで減算した値から判定値Ｙに係数ｂを加算した値までの範囲である。係数ａ及び係数ｂは、それぞれ、０又は正の値であり、冷媒回路３０の構成などに応じて設定され、適宜変更される。判定値Ｙ、係数ａ、及び係数ｂは、外液ＳＣが冷媒量適正範囲内であれば、冷却運転時の室外熱交換器７に分布する冷媒が適正量となるように設定される。以降では、冷媒量適正範囲の下限値であって、判定値Ｙを係数ａで減算した値のことを「冷却下限値」といい、冷媒量適正範囲の上限値であって、判定値Ｙに係数ｂを加算した値のことを「冷却上限値」ともいう。係数ａと係数ｂとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。
【００７３】
したがって、外液ＳＣが冷媒量適正範囲内であることは、室外熱交換器７に分布する冷媒が適正量であることに相当する。外液ＳＣが冷却上限値よりも大きいことは、室外熱交換器７に分布する冷媒が過多であることに相当する。外液ＳＣが冷却下限値よりも小さいことは、室外熱交換器７に分布する冷媒が不足していることに相当する。
【００７４】
動作制御部５１ｂは、外液ＳＣが冷却下限値よりも小さければ、凝縮温度ＣＴが高圧異常を回避するための判定閾値よりも低いという室外高圧保護条件と、内液温が蒸発温度ＥＴよりも高いという室内冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定する。
【００７５】
室外高圧保護条件は、冷媒の分布を室外側に多くした際に高圧異常とならないようにすることを意図した条件である。本実施の形態１において、冷却運転時の判定閾値は、保護凝縮温度ＣＴｍａｘを判定値Ｙで減算した値である。保護凝縮温度ＣＴｍａｘは、高圧保護が実施される閾値であり、平常時の凝縮温度ＣＴよりも高く設定される。つまり、動作制御部５１ｂは、凝縮温度ＣＴが保護凝縮温度ＣＴｍａｘに到達したときに高圧保護を実施するようになっている。室内冷媒排出条件は、室内側からの冷媒排出、つまり再熱器３から室内熱交換器５へ向けての冷媒補填を実施するにあたり、差圧による冷媒排出の可否を判定するための条件である。
【００７６】
動作制御部５１ｂは、室外高圧保護条件及び室内冷媒排出条件を満たせば、第１膨張弁４を最小開度にして、再熱器３から室内熱交換器５に向けて冷媒が流れる状態とし、室内熱交換器５を通過する冷媒の量を調整する。そして、動作制御部５１ｂは、第１膨張弁４を最小開度にしてから調整基準時間が経過するまでの間において、外液ＳＣが貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、第１膨張弁４を全閉の状態にして冷媒分布制御を終了する。調整基準時間は、例えば５分に設定され、適宜変更することができる。
【００７７】
動作制御部５１ｂは、外液ＳＣが冷却上限値より大きければ、冷媒温度センサ６７において計測された内液温が凝縮温度ＣＴ未満であるか否かを判定する。この判定は、室内側への冷媒排出を実施するにあたり、差圧による冷媒排出の可否を判断するためのものである。すなわち、動作制御部５１ｂは、内液温が凝縮温度ＣＴ未満であれば、再熱開閉弁２を開状態にして、室外熱交換器７へ流れる冷媒を再熱器３に分散させることにより、再熱器３に冷媒を貯留する。
【００７８】
また、動作制御部５１ｂは、再熱開閉弁２を開状態にしてから開閉基準時間が経過するまでの間において、外液ＳＣが貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、再熱開閉弁２を閉状態にして、冷媒分布制御を終了する。開閉基準時間は、例えば５分に設定され、適宜変更することができる。冷却運転時の貯留基準範囲は、判定値Ｙを基準として定まり、再熱器３への適正な冷媒貯留量に対応する範囲である。より具体的に、貯留基準範囲は、判定値Ｙを係数ｃで減算した値から、判定値Ｙに係数ｄを加算した値までの範囲である。判定値Ｙ、係数ｃ、及び係数ｄは、外液ＳＣが貯留基準範囲内であれば、再熱器３の冷媒貯留量が適正、つまり室外熱交換器７に分布する冷媒量が適正となるように設定される。係数ｃ及び係数ｄは、それぞれ、０又は正の値であり、冷媒回路３０の構成などに応じて設定され、適宜変更することができる。係数ｃと係数ｄとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。
【００７９】
（除湿運転の冷媒分布制御）
除湿運転時において、動作制御部５１ｂは、例えば、再熱器３の出口の冷媒の温度を利用して、第１膨張弁４の開度を制御する。つまり、動作制御部５１ｂは、冷媒温度センサ６７において計測された内液温を用いて再熱器３による過冷却度を求める。以降では、再熱器３による過冷却度のことを「内液ＳＣ」ともいう。動作制御部５１ｂは、内液ＳＣを求める際、圧力センサ６２から高圧圧力を取得すると共に、冷媒温度センサ６７から内液温を取得する。そして、動作制御部５１ｂは、高圧圧力を飽和換算して凝縮温度を求め、凝縮温度から内液温を減算することにより内液ＳＣを求める。動作制御部５１ｂは、求めた内液ＳＣに応じて、第１膨張弁４を制御すると共に、冷却開閉弁６及び第２膨張弁９を制御することで、再熱器３に分布する冷媒量を調整する。動作制御部５１ｂは、圧力センサ６２から取得する高圧圧力の代わりに、圧力センサ６３から取得する再熱器出口圧力を用いて凝縮温度を求めてもよい。
【００８０】
動作制御部５１ｂは、内液ＳＣをもとに、除湿運転時における冷媒量の過不足を判断する。すなわち、動作制御部５１ｂは、内液ＳＣが冷媒量適正範囲内であるか否かを判定する。冷媒量適正範囲は、設定された判定値Ｚを基準として定まり、再熱器３に分布する冷媒量が適正であることを示す範囲である。判定値Ｚは、例えば５［Ｋ］に設定され、冷媒回路３０の構成などに応じて適宜変更される。
【００８１】
本実施の形態１において、除湿運転時における冷媒量適正範囲は、判定値Ｚを係数ｅで減算した値から判定値Ｚに係数ｆを加算した値までの範囲である。係数ｅ及び係数ｆは、それぞれ、０又は正の値であり、冷媒回路３０の構成などに応じて設定され、適宜変更される。係数ｅと係数ｆとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。判定値Ｚ、係数ｅ、及び係数ｆは、内液ＳＣが冷媒量適正範囲内であれば、除湿運転時の再熱器３に分布する冷媒が適正量となるように設定される。以降では、冷媒量適正範囲の下限値である判定値Ｚを係数ｅで減算した値のことを「除湿下限値」といい、冷媒量適正範囲の上限値である判定値Ｚに係数ｆを加算した値のことを「除湿上限値」ともいう。
【００８２】
したがって、内液ＳＣが冷媒量適正範囲内であることは、再熱器３に分布する冷媒が適正量であることに相当する。内液ＳＣが除湿上限値よりも大きいことは、再熱器３に分布する冷媒が過多であることに相当する。内液ＳＣが除湿下限値よりも小さいことは、再熱器３に分布する冷媒が不足していることに相当する。
【００８３】
動作制御部５１ｂは、内液ＳＣが除湿下限値よりも小さければ、凝縮温度ＣＴが高圧異常を回避するための判定閾値よりも低いという室内高圧保護条件と、外液温が蒸発温度ＥＴよりも高いという室外冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定する。室内高圧保護条件は、冷媒の分布を室内側に多くした際に高圧異常とならないようにすることを意図した条件である。本実施の形態１において、除湿運転時の判定閾値は、保護凝縮温度ＣＴｍａｘを判定値Ｚで減算した値である。室外冷媒排出条件は、室外側からの冷媒排出、つまり室外熱交換器７から主回路３１への冷媒補填を実施するにあたり、差圧による排出可否を判定するための条件である。
【００８４】
動作制御部５１ｂは、室内高圧保護条件及び室外冷媒排出条件を満たせば、第２膨張弁９を最小開度にして、室外熱交換器７から室内熱交換器５に向けて冷媒が流れる状態とし、室内熱交換器５を通過する冷媒の量を調整する。そして、動作制御部５１ｂは、第２膨張弁９を最小開度にしてから調整基準時間が経過するまでの間において、内液ＳＣが貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、第２膨張弁９を全閉の状態にして冷媒分布制御を終了する。
【００８５】
動作制御部５１ｂは、内液ＳＣが除湿上限値よりも大きければ、冷媒温度センサ６９において計測された外液温が凝縮温度ＣＴ未満であるか否かを判定する。この判定は、室外側への冷媒排出を実施するにあたり、差圧による冷媒排出の可否を判断するためのものである。すなわち、動作制御部５１ｂは、外液温が凝縮温度ＣＴ未満であれば、冷却開閉弁６を開状態にし、再熱器３へ流れる冷媒を室外熱交換器７側へ分散させることにより、室外熱交換器７等に冷媒を貯留する。
【００８６】
また、制御装置５０は、冷却開閉弁６を開状態にしてから開閉基準時間が経過するまでの間において、内液ＳＣが貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、冷却開閉弁６を閉状態にして、冷媒分布制御を終了する。除湿運転時の貯留基準範囲は、判定値Ｚを基準として定まり、室外熱交換器７への適正な冷媒貯留量に対応する範囲である。本実施の形態１において、貯留基準範囲は、判定値Ｚを係数ｇで減算した値から、判定値Ｚに係数ｈを加算した値までの範囲である。判定値Ｚ、係数ｇ、及び係数ｈは、内液ＳＣが貯留基準範囲内であれば、室外熱交換器７の冷媒貯留量が適正、つまり再熱器３に分布する冷媒量が適正となるように設定される。係数ｇ及び係数ｈは、それぞれ、０又は正の値であり、冷媒回路３０の構成などに応じて設定され、適宜変更することができる。係数ｇと係数ｈとは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。なお、係数ａ〜係数ｈは、それぞれ、１［Ｋ］〜２［Ｋ］程度の値に設定するとよい。
【００８７】
［冷媒量調整運転］
ところで、上記の各運転のうち、中間運転は、再熱器３及び室外熱交換器７に冷媒を流すため、必要とする冷媒量が相対的に多くなる。一方、除湿運転は、中間運転と比較して、必要とする冷媒の量が少ない。除湿運転では、再熱器３に冷媒が流れるが、室外熱交換器７には冷媒が流れないためである。したがって、除湿運転を行っているときは、余剰冷媒が発生することがある。そして、余剰冷媒が発生すると、高圧圧力が上昇する等の異常が発生するおそれがある。
【００８８】
そこで、本実施の形態１の空気調和装置１００は、除湿運転時において、余剰冷媒が発生したときに、冷媒量調整運転を実行するようになっている。以下、余剰冷媒が発生したときに動作制御部５１ｂが行う冷媒量調整制御について説明する。
【００８９】
動作制御部５１ｂは、除湿運転中に、余剰冷媒の発生を検出すると、中間運転のときと同様、再熱開閉弁２及び冷却開閉弁６を共に開状態とし、除霜開閉弁１０を閉状態とする。そして、動作制御部５１ｂは、再熱器３の下流に設けられた第１膨張弁４と、室外熱交換器７の下流に設けられた第２膨張弁９とを用いて、冷媒量調整制御を実行する。つまり、動作制御部５１ｂは、ＳＣ制御により冷凍サイクルを構成することで、再熱器３の性能を確保しつつ、ＳＨ制御によって室外熱交換器７を通過した余剰冷媒を液溜め８に貯留させる。
【００９０】
本実施の形態１の動作制御部５１ｂは、内液ＳＣを再熱判定値以上に保つように、第１膨張弁４のＳＣ制御を実行する。動作制御部５１ｂによるＳＣ制御により、除湿運転時に必要とする再熱器３の再熱量を確保して、必要十分な除湿能力を発揮することができる。
【００９１】
動作制御部５１ｂは、例えば、再熱器３の出口の冷媒の温度を利用して、第１膨張弁４の開度を制御する。すなわち、動作制御部５１ｂは、上記同様に内液ＳＣを求め、求めた内液ＳＣが設定値となるように第１膨張弁４を制御する。これにより、再熱器３による再熱の熱量を制御して、設定された除湿能力を発揮することができる。また、動作制御部５１ｂは、上記同様に求める吸入ＳＨが凝縮判定値以上で維持されるように、第２膨張弁９のＳＨ制御を実行する。これにより、余剰冷媒が液溜め８に貯留される。
【００９２】
なお、動作制御部５１ｂは、空気調和装置１００の吹出し空気の温度、すなわち再熱器３を通過した空気の温度を利用して、第１膨張弁４の開度を制御してもよい。この場合、室内機７０の吹出口に空気温度センサを設けておき、動作制御部５１ｂは、当該空気温度センサによる計測温度が、設定された目標温度となるように、第１膨張弁４の開度を制御するとよい。ここで、空気調和装置１００の吹出し空気の温度とは、室内機７０から空調空間に吹き出される空気の温度のことであり、以降では、吹出し温度ともいう。
【００９３】
図８は、図１の制御装置による運転切替制御に関する動作を示すフローチャートである。図８を参照して、運転切替制御に関する動作の流れを説明する。
【００９４】
制御装置５０は、コントロール装置から運転指令又は運転切替指令を受信するまで、現在の運転状態を維持する（ステップＳ１０１／Ｎｏ）。制御装置５０は、コントロール装置から運転指令又は運転切替指令を受信すると（ステップＳ１０１／Ｙｅｓ）、運転切替制御を開始する。すなわち、制御装置５０は、再熱開閉弁２及び冷却開閉弁６を開状態とし、除霜開閉弁１０を閉状態とする（ステップＳ１０２）。そして、制御装置５０は、第１膨張弁４と第２膨張弁９とを用いて冷媒平準化処理を実施する。つまり、制御装置５０は、第２膨張弁９を用いたＳＣ制御と、第１膨張弁４を用いたＳＨ制御とを開始する（ステップＳ１０３）。
【００９５】
次に、制御装置５０は、外液ＳＣが凝縮器適正範囲内であり、かつ吸入ＳＨが冷媒調整範囲内であるという平準化条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０４）。制御装置５０は、平準化条件を満たしていれば（ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、運転指令又は運転切替指令において指示された運転を開始する（ステップＳ１０６）。制御装置５０は、平準化条件を満たしていなければ（ステップＳ１０４／Ｎｏ）、運転切替制御を開始してからの経過時間が設定時間に到達するまで、所定の間隔で平準化条件を満たすか否かの判定を行う。ここで、ステップＳ１０４の判定処理を行う間隔は、一定であってもよく、経過時間に応じて短くしてもよい（ステップＳ１０５／Ｎｏ、ステップＳ１０４）。
【００９６】
制御装置５０は、平準化条件を満たしていなくても（ステップＳ１０４／Ｎｏ）、運転切替制御を開始してからの経過時間が設定時間に到達すれば、運転切替制御を終了し、運転指令又は運転切替指令において指示された運転を開始する（ステップＳ１０６）。
【００９７】
図９は、図１の制御装置による冷却運転時の冷媒分布制御を例示したフローチャートである。図９を参照して、冷却運転時の冷媒分布制御における動作の流れを説明する。
【００９８】
制御装置５０は、冷却運転を開始して所定の時間が経過すると、外液ＳＣが冷媒量適正範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。制御装置５０は、外液ＳＣが冷媒量適正範囲内であれば（ステップＳ２０１／Ｙｅｓ）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ２１３）。
【００９９】
制御装置５０は、外液ＳＣが冷却上限値（Ｙ＋ｂ）よりも大きければ（ステップＳ２０１／Ｎｏ、ステップＳ２０２／Ｙｅｓ）、冷媒温度センサ６７において計測された内液温が凝縮温度ＣＴ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
【０１００】
制御装置５０は、内液温が凝縮温度ＣＴ以上であれば（ステップＳ２０３／Ｎｏ）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ２１３）。一方、制御装置５０は、内液温が凝縮温度ＣＴ未満であれば（ステップＳ２０３／Ｙｅｓ）、差圧による再熱器３への冷媒貯留が可能なため、再熱開閉弁２を開放する。つまり、制御装置５０は、再熱開閉弁２を閉状態から開状態にする（ステップＳ２０４）。
【０１０１】
次に、制御装置５０は、外液ＳＣが貯留基準範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。制御装置５０は、外液ＳＣが貯留基準範囲内であれば、再熱開閉弁２を閉状態にして、再熱器３へ流れる冷媒を遮断し（ステップＳ２０７）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ２１３）。制御装置５０は、外液ＳＣが貯留基準範囲外であれば（ステップＳ２０５／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が開閉基準時間に到達するまで、所定の間隔でステップＳ２０５の判定処理を繰り返し実行する。ここで、ステップＳ２０５の判定処理を行う間隔は、一定であってもよく、経過時間に応じて短くしてもよい（ステップＳ２０６／Ｎｏ、ステップＳ２０５）。
【０１０２】
制御装置５０は、外液ＳＣが貯留基準範囲外であっても（ステップＳ２０５／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が開閉基準時間に到達すれば、再熱開閉弁２を閉状態にし（ステップＳ２０７）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ２１３）。
【０１０３】
また、制御装置５０は、外液ＳＣが冷却下限値（Ｙ−ａ）よりも小さければ（ステップＳ２０１／Ｎｏ、ステップＳ２０２／Ｎｏ）、室外高圧保護条件と室内冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０８）。制御装置５０は、室外高圧保護条件を満たし、かつ室内冷媒排出条件を満たすと判定した場合（ステップＳ２０８／Ｙｅｓ）、第１膨張弁４を最小開度に調整する（ステップＳ２０９）。
【０１０４】
次に、制御装置５０は、ステップＳ２０５と同様に、外液ＳＣが貯留基準範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。制御装置５０は、外液ＳＣが貯留基準範囲内であれば、第１膨張弁４を全閉の状態にし（ステップＳ２１２）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ２１３）。
【０１０５】
制御装置５０は、外液ＳＣが貯留基準範囲外であれば（ステップＳ２１０／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が調整基準時間に到達するまで、所定の間隔でステップＳ２１０の判定処理を繰り返し実行する（ステップＳ２１０／Ｎｏ、ステップＳ２１１）。
【０１０６】
制御装置５０は、外液ＳＣが貯留基準範囲外であっても（ステップＳ２１０／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が調整基準時間に到達すれば、第１膨張弁４を全閉の状態にし（ステップＳ２１２）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ２１３）。また、制御装置５０は、室外高圧保護条件及び室内冷媒排出条件のうちの少なくとも一方を満たさないと判定した場合（ステップＳ２０８／Ｎｏ）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ２１３）。
【０１０７】
制御装置５０は、一定期間が経過するまで通常の冷却運転を行い（ステップＳ２１４／Ｎｏ）、一定期間が経過すると（ステップＳ２１４／Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１の処理を開始する。すなわち、制御装置５０は、一定期間ごとに、ステップＳ２０１〜Ｓ２１３の一連の処理を繰り返し実行する。このように、空気調和装置１００は、冷却運転時において、ステップＳ２０１〜Ｓ２１３の一連の処理である冷媒分布制御を一度実施すると、一定期間が経過するまでは実施しないようになっている。よって、第１膨張弁４及び再熱開閉弁２の頻繁な開閉動作を回避することができるため、第１膨張弁４及び再熱開閉弁２の劣化を防ぎ、信頼性の向上を図ることができる。なお、ステップＳ２０５及びＳ２１０の判定値Ｙとして、ステップＳ２０１の判定値Ｙとは異なる値を用いてもよい。
【０１０８】
図１０は、図１の制御装置による除湿運転時の冷媒分布制御を例示したフローチャートである。図１０を参照して、除湿運転時の冷媒分布制御における動作の流れを説明する。
【０１０９】
制御装置５０は、除湿運転を開始して所定の時間が経過すると、内液ＳＣが冷媒量適正範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。制御装置５０は、外液ＳＣが冷媒量適正範囲内であれば（ステップＳ３０１／Ｙｅｓ）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ３１３）。
【０１１０】
制御装置５０は、内液ＳＣが除湿上限値（Ｚ＋ｆ）よりも大きければ（ステップＳ３０１／Ｎｏ、ステップＳ３０２／Ｙｅｓ）、冷媒温度センサ６９において計測された外液温が凝縮温度ＣＴ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。
【０１１１】
制御装置５０ｂは、外液温が凝縮温度ＣＴ以上であれば（ステップＳ３０３／Ｎｏ）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ３１３）。一方、制御装置５０は、外液温が凝縮温度ＣＴ未満であれば（ステップＳ３０３／Ｙｅｓ）、冷却開閉弁６を開放する。つまり、制御装置５０は、冷却開閉弁６を閉状態から開状態にする（ステップＳ３０４）。
【０１１２】
次に、制御装置５０は、内液ＳＣが貯留基準範囲内であるか否かを判定する。もっとも、ステップＳ３０５の判定値Ｚは、ステップＳ３０１の判定値Ｚとは異なる値であってもよい（ステップＳ３０５）。
【０１１３】
制御装置５０は、内液ＳＣが貯留基準範囲内であれば、冷却開閉弁６を閉状態にして、室外熱交換器７へ流れる冷媒を遮断し（ステップＳ３０７）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ３１３）。制御装置５０は、内液ＳＣが貯留基準範囲外であれば（ステップＳ３０５／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が開閉基準時間に到達するまで、所定の間隔でステップＳ３０５の判定処理を繰り返し実行する。ここで、ステップＳ３０５の判定処理を行う間隔は、一定であってもよく、経過時間に応じて短くしてもよい（ステップＳ３０６／Ｎｏ、ステップＳ３０５）。
【０１１４】
制御装置５０は、内液ＳＣが貯留基準範囲外であっても（ステップＳ３０５／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が開閉基準時間に到達すれば、冷却開閉弁６を閉状態にし（ステップＳ３０７）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ３１３）。
【０１１５】
また、制御装置５０は、内液ＳＣが除湿下限値（Ｚ−ｅ）よりも小さければ（ステップＳ３０１／Ｎｏ、ステップＳ３０２／Ｎｏ）、室内高圧保護条件と室外冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０８）。制御装置５０は、室内高圧保護条件を満たし、かつ室外冷媒排出条件を満たすと判定した場合（ステップＳ３０８／Ｙｅｓ）、第２膨張弁９を最小開度に調整する（ステップＳ３０９）。
【０１１６】
次に、制御装置５０は、ステップＳ３０５と同様、内液ＳＣが貯留基準範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。制御装置５０は、内液ＳＣが貯留基準範囲内であれば、第２膨張弁９を全閉の状態にし（ステップＳ３１２）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ３１３）。
【０１１７】
制御装置５０は、内液ＳＣが貯留基準範囲外であれば（ステップＳ３１０／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が調整基準時間に到達するまで、所定の間隔でステップＳ３１０の判定処理を繰り返し実行する（ステップＳ３１０／Ｎｏ、ステップＳ３１１）。
【０１１８】
制御装置５０は、内液ＳＣが貯留基準範囲外であっても（ステップＳ３１０／Ｎｏ）、冷媒分布制御を開始してからの経過時間が調整基準時間に到達すれば、第２膨張弁９を全閉の状態にし（ステップＳ３１２）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ３１３）。また、制御装置５０は、室内高圧保護条件及び室外冷媒排出条件のうちの少なくとも一方を満たさないと判定した場合（ステップＳ３０８／Ｎｏ）、冷媒分布制御を終了する（ステップＳ３１３）。
【０１１９】
制御装置５０は、一定期間が経過するまで通常の冷却運転を行い（ステップＳ３１４／Ｎｏ）、一定期間が経過すると（ステップＳ３１４／Ｙｅｓ）、ステップＳ３０１の処理を開始する。すなわち、制御装置５０は、一定期間ごとに、ステップＳ３０１〜Ｓ３１３の一連の処理を繰り返し実行する。このように、空気調和装置１００は、除湿運転時において、ステップＳ３０１〜Ｓ３１３の一連の処理である冷媒分布制御を一度実施すると、一定期間が経過するまでは実施しないようになっている。よって、第２膨張弁９及び冷却開閉弁６の頻繁な開閉動作を回避することができるため、第２膨張弁９及び冷却開閉弁６の劣化を防ぎ、信頼性の向上を図ることができる。なお、ステップＳ３０５及びＳ３１０の判定値Ｚとして、ステップＳ３０１の判定値Ｚとは異なる値を用いてもよい。
【０１２０】
［冷媒漏洩時の処理及び動作］
次に、冷媒漏洩が発生した場合の制御装置５０による処理内容、及び各開閉弁及び各膨張弁の動作内容の一例について説明する。
【０１２１】
（室内冷媒漏洩センサ４１が冷媒漏洩を検知した場合）
室内冷媒漏洩センサ４１が冷媒漏洩を検知した際、制御装置５０は、再熱開閉弁２を閉状態にし、除霜開閉弁１０を閉状態にし、冷却開閉弁６を開状態にし、第２膨張弁９を全閉とし、圧縮機１を運転させてポンプダウン運転を実行する。ポンプダウン運転を実行する際、制御装置５０は、室内送風機１１及び室外送風機１２の回転数を、通常運転時の回転数よりも大きくするとよい。上記のような弁制御とポンプダウン運転により、室内で冷媒漏れが発生したとき、冷媒を、冷却開閉弁６から室外熱交換器７までの配管、室外熱交換器７、室外熱交換器７から液溜め８までの配管、液溜め８、及び液溜め８から第２膨張弁９までの配管に溜めることができる。
【０１２２】
また、制御装置５０は、吸入側の圧力が設定値よりも低くなったとき、又は吐出側の圧力が設定値よりも高くなったときに、圧縮機１の運転を停止させる。そして、制御装置５０は、圧縮機１の運転を停止させた後に、冷却開閉弁６を閉状態にする。このように、圧縮機１の停止後に冷却開閉弁６を閉状態にすることで、冷媒の逆流を抑制することができる。そして、上記のように、空気調和装置１００の運転を段階的に停止することで、安全性の向上を図ることができる。
【０１２３】
なお、ポンプダウン運転を実行した後に、圧縮機１と室外熱交換器７と第２膨張弁９と室内熱交換器５とに冷媒を循環させでも支障がないときは、冷却開閉弁６を開にして冷却運転を実行することができる。冷却運転を実行することで、空調空間の温度上昇を防ぐことができるため、快適性の低下を抑制することができる。ここで、圧縮機１と室外熱交換器７と第２膨張弁９と室内熱交換器５とに冷媒を循環させでも支障がない状況としては、冷媒の漏洩箇所が、再熱開閉弁２と第１膨張弁４との間、又は除霜開閉弁１０と第１膨張弁４との間などで特定されている場合が想定される。
【０１２４】
（室外冷媒漏洩センサ４２が冷媒漏洩を検知した場合）
室外冷媒漏洩センサ４２が冷媒漏洩を検知した際、制御装置５０は、再熱開閉弁２を開状態にし、除霜開閉弁１０を閉状態にし、冷却開閉弁６を閉状態にし、第１膨張弁４を全閉とし、圧縮機１を運転させてポンプダウン運転を実行する。ポンプダウン運転を実行する際、制御装置５０は、室内送風機１１及び室外送風機１２の回転数を、通常運転時の回転数よりも大きくするとよい。上記のような弁制御とポンプダウン運転により、室外で冷媒漏れが発生したとき、冷媒を、再熱器３及び再熱器３から第１膨張弁４までの配管などに溜めることができる。
【０１２５】
また、制御装置５０は、吸入側の圧力が設定値よりも低くなったとき、又は吐出側の圧力が設定値よりも高くなったときに、圧縮機１の運転を停止させる。そして、制御装置５０は、圧縮機１の運転を停止させた後に、再熱開閉弁２を閉状態にする。このように、圧縮機１の停止後に再熱開閉弁２を閉状態にすることで、冷媒の逆流を抑制することができる。そして、上記のように、空気調和装置１００の運転を段階的に停止することで、安全性を高めることができる。
【０１２６】
なお、ポンプダウン運転を実行した後に、圧縮機１と再熱器３と第１膨張弁４と室内熱交換器５とに冷媒を循環させても支障がないときは、再熱開閉弁２を開にして、除湿運転を実行することができる。除湿運転を継続することで、空調空間の湿度上昇を防ぐことができるため、快適性の低下を抑制することができる。なお、圧縮機１と再熱器３と第１膨張弁４と室内熱交換器５とに冷媒を循環させても支障がない状況としては、冷媒の漏洩箇所が、冷却開閉弁６と第２膨張弁９との間などで特定されている場合が想定される。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態１の空気調和装置１００は、除湿運転時における内液ＳＣが冷媒量適正範囲外であれば、制御装置５０が、外液温を用いた判定の結果に応じて冷却開閉弁６又は第２膨張弁９を制御する。よって、再熱器３の冷媒量を外液温に応じて調整することができるため、冷媒回路３０に分布する冷媒の偏りを抑制し、運転効率の向上を図ることができる。
【０１２８】
また、制御装置５０は、再熱器３による過冷却度が冷媒量適正範囲の下限値よりも小さければ、室内高圧保護条件と室外冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定し、室内高圧保護条件と室外冷媒排出条件との双方を満たせば、第２膨張弁９を所定の期間最小開度にする。したがって、室外熱交換器７等に貯留された冷媒を主回路３１に補填することができるため、再熱器３の冷媒不足を解消することができる。
【０１２９】
さらに、制御装置５０は、第２膨張弁９を最小開度にしてから調整基準時間が経過するまでの間において、再熱器３による過冷却度が貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、第２膨張弁９を全閉の状態にする。よって、再熱器３の冷媒不足が解消されたタイミングで、迅速に、指示された運転を開始することができる。加えて、制御装置５０は、第２膨張弁９を最小開度にした後、再熱器３による過冷却度が貯留基準範囲内に収まらないまま調整基準時間が経過したとき、第２膨張弁９を全閉の状態にする。よって、指示された運転が長期に亘って開始されないような事態を回避することができるため、ユーザの快適性の低下を防ぐことができる。
【０１３０】
また、制御装置５０は、再熱器３による過冷却度が冷媒量適正範囲の上限値よりも大きければ、外液温が凝縮温度未満であるか否かを判定する。そして、制御装置５０は、外液温が凝縮温度未満であれば、冷却開閉弁６を開状態にする。よって、冷媒過多となっている再熱器３を含む主回路３１から、室外熱交換器７に向けて冷媒を排出することができる。したがって、再熱器３に分布する冷媒を最適量に調整することができるため、除湿運転の効率を高めることができる。
【０１３１】
さらに、制御装置５０は、冷却開閉弁６を開状態にしてから開閉基準時間が経過するまでの間において、再熱器３による過冷却度が貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、冷却開閉弁６を閉状態にする。よって、再熱器３の冷媒過多が解消されたタイミングで、迅速に、指示された運転を開始することができる。加えて、制御装置５０は、冷却開閉弁６を開状態にした後、再熱器３による過冷却度が貯留基準範囲内に収まらないまま開閉基準時間が経過したとき、冷却開閉弁６を閉状態にする。よって、指示された運転が長期に亘って開始されないような事態を回避することができるため、ユーザの快適性の低下を防ぐことができる。
【０１３２】
本実施の形態１の空気調和装置１００は、冷却運転時における外液ＳＣが冷媒量適正範囲外であれば、制御装置５０が、内液温を用いた判定の結果に応じて再熱開閉弁２又は第１膨張弁４を制御する。よって、室外熱交換器７の冷媒量を外液温に応じて調整することができるため、冷媒回路３０に分布する冷媒の偏りを抑制し、運転効率の向上を図ることができる。
【０１３３】
また、制御装置５０は、凝縮器による過冷却度が冷媒量適正範囲の下限値よりも小さければ、室外高圧保護条件と室内冷媒排出条件との双方を満たすか否かを判定し、室外高圧保護条件と室内冷媒排出条件との双方を満たせば、第１膨張弁４を所定の期間最小開度にする。したがって、再熱器３に貯留された冷媒を循環させることができるため、室外熱交換器７の冷媒不足を解消することができる。
【０１３４】
さらに、制御装置５０は、第１膨張弁４を最小開度にしてから調整基準時間が経過するまでの間において、凝縮器による過冷却度が貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、第１膨張弁４を全閉の状態にする。よって、室外熱交換器７の冷媒不足が解消されたタイミングで、迅速に、運転を再開することができる。加えて、制御装置５０は、第１膨張弁４を最小開度にした後、凝縮器による過冷却度が貯留基準範囲内に収まらないまま調整基準時間が経過したとき、第１膨張弁４を全閉の状態にする。よって、長期に亘って運転が再開されないような事態を回避することができるため、ユーザの快適性の低下を防ぐことができる。
【０１３５】
また、制御装置５０は、凝縮器による過冷却度が冷媒量適正範囲の上限値よりも大きければ、内液温が凝縮温度未満であるか否かを判定する。そして、制御装置５０は、内液温が凝縮温度未満であれば、再熱開閉弁２を開状態にする。よって、冷媒過多となっている室外熱交換器７へ流入する冷媒を減らすことができることから、室外熱交換器７に分布する冷媒を最適量に調整することができるため、冷却運転の効率を高めることができる。
【０１３６】
さらに、制御装置５０は、再熱開閉弁２を開状態にしてから開閉基準時間が経過するまでの間において、凝縮器による過冷却度が貯留基準範囲内であるという条件を満たしたとき、再熱開閉弁２を閉状態にする。よって、室外熱交換器７の冷媒過多が解消されたタイミングで、迅速に、運転を再開することができる。加えて、制御装置５０は、再熱開閉弁２を開状態にした後、凝縮器による過冷却度が貯留基準範囲内に収まらないまま開閉基準時間が経過したとき、再熱開閉弁２を閉状態にする。よって、長期に亘って運転が再開されないような事態を回避することができるため、ユーザの快適性の低下を防ぐことができる。
【０１３７】
すなわち、空気調和装置１００は、上述した運転切替制御及び冷媒分布制御により冷媒量が適正に調整される。そのため、除湿運転では、除湿運転時に必要とする再熱器３の再熱量を確保して、必要十分な除湿能力を発揮することができる。また、冷却運転では、冷却運転時に必要とする室外熱交換器７の凝縮量を確保して、必要十分な冷却能力を発揮することができる。
【０１３８】
制御装置５０は、圧縮機１の起動時及び運転モードを切り替える際、冷却開閉弁６及び再熱開閉弁２を閉状態にしてから、冷媒平準化処理を所定の期間内に実施する機能を有している。そして、制御装置５０は、冷媒平準化処理において、凝縮器による過冷却度が凝縮器適正範囲内に収まるように第２膨張弁９の開度を制御し、かつ、蒸発器による過熱度が冷媒調整範囲内に収まるように第１膨張弁４の開度を制御する。よって、冷媒回路３０における冷媒分布の適正化を図ることができる。
【０１３９】
また、制御装置５０は、冷媒平準化処理において、冷却開閉弁６及び再熱開閉弁２を閉状態にしてから設定時間内において、凝縮器による過冷却度が凝縮器適正範囲内であり、かつ蒸発器による過熱度が冷媒調整範囲内であるという平準化条件を満たしたとき、指示された運転を開始する。よって、冷媒回路３０における冷媒が平準化されたタイミングで、迅速に、指示された運転を開始することができる。加えて、制御装置５０は、冷媒平準化処理において、設定時間内に平準化条件を満たさない場合は、設定時間が経過したときに、指示された運転を開始する。よって、指示された運転が長期に亘って開始されないような事態を回避することができるため、ユーザの快適性の低下を防ぐことができる。
【０１４０】
ところで、凝縮器による過冷却度を凝縮器適正範囲内に保つように、第２膨張弁９だけを制御すると、液バックが発生するおそれがある。第２膨張弁９のみの制御では、余剰冷媒を低減することができないためである。この点、制御装置５０は、上記の通り、第２膨張弁９のＳＣ制御に加え、蒸発器による加熱度を冷媒調整範囲内に保つための第１膨張弁４のＳＨ制御を実行する。これにより、余剰冷媒が液溜め８に貯留されると共に、循環する冷媒を室外熱交換器７に溜めることができるため、液バックの発生を抑制することができる。すなわち、本実施の形態１の空気調和装置１００は、第２膨張弁９のＳＣ制御と第１膨張弁４のＳＨ制御との組み合わせにより、再熱能力の低下を抑止し、かつ液バックに起因した圧縮機１の損傷発生を回避することができる。
【０１４１】
本実施の形態１の空気調和装置１００では、除湿運転時に、制御装置５０が冷却開閉弁６を閉状態にすることから、室外熱交換器７への冷媒の寝込みを防ぐことができるため、除湿能力の低下を防止し、除湿運転を効率よく行うことができる。また、制御装置５０は、除湿運転時に、第２膨張弁９を全閉の状態にしてもよい。このようにすれば、冷却回路３２から主回路３１への冷媒の流入を防ぐことができるため、除湿運転の運転効率を高めることができる。
【０１４２】
また、主回路３１は、圧縮機１と再熱器３との間の主配管２１と冷却配管２２との接続部分と、再熱器３との間に、開閉動作を行う再熱開閉弁２を有している。そして、制御装置５０は、冷却運転時に、再熱開閉弁２を閉状態にするようになっている。よって、再熱器３への冷媒の流入を防ぐことができるため、冷却運転時の冷媒循環の円滑化と共に、運転効率の向上を図ることができる。加えて、制御装置５０は、冷却運転時に、第１膨張弁４を全閉の状態にしてもよい。このようにすれば、第１接続部Ｍから再熱器３及び第１膨張弁４を経て第２接続部Ｎまでの流路に滞留している冷媒の、室内熱交換器５への流入を防ぐことができるため、冷却運転時の運転効率をさらに高めることができる。
【０１４３】
さらに、制御装置５０は、室内冷媒漏洩センサ４１において冷媒の漏洩が検知されたとき、再熱開閉弁２を閉状態にし、第２膨張弁９を全閉の状態にするようになっている。よって、室内に設けられた主回路３１への冷媒の流入を防ぐことができ、室外熱交換器７及び液溜め８に冷媒を貯留することができるため、室内への冷媒の漏洩を抑制することができる。加えて、制御装置５０は、室内冷媒漏洩センサ４１において冷媒の漏洩が検知されたとき、第１膨張弁４を全閉の状態にしてもよい。このようにすれば、再熱器３などに滞留している冷媒の室内熱交換器５への流入を防ぐことができるため、冷媒の漏洩箇所が、再熱開閉弁２から再熱器３を経て第１膨張弁４までの流路上にない場合、室内への冷媒漏洩を低減することができる。また、再熱開閉弁２及び除霜開閉弁１０を閉状態とし、第１膨張弁４を全閉の状態とすることで、再熱開閉弁２から第１膨張弁４までの冷媒回路を独立させることにより、冷媒漏洩箇所の特定を促進してもよい。
【０１４４】
また、制御装置５０は、室外冷媒漏洩センサ４２において冷媒の漏洩が検知されたとき、冷却開閉弁６を閉状態にし、第１膨張弁４を全閉にするようになっている。これにより、室外への冷媒の流れを遮断することができると共に、室外の冷媒を室内熱交換器５に貯留することができるため、室外での冷媒の漏洩を抑制することができる。加えて、制御装置５０は、室外冷媒漏洩センサ４２において冷媒の漏洩が検知されたとき、第２膨張弁９を全閉の状態にしてもよい。このようにすれば、冷却開閉弁６から第２膨張弁９までの冷媒回路を独立させることができ、冷媒の漏洩箇所を迅速に特定させることができる。
【０１４５】
ところで、運転切替制御及び冷媒分布制御を実施しない場合は、室内または室外の温度が低い方に冷媒が流れやすくなる。つまり、運転切替制御及び冷媒分布制御を行わなければ、室内の温度が室外の温度よりも低いときは、再熱器３に冷媒が流れやすくなるため、室内の温度が所望の温度よりも上昇し、相対湿度が所望の湿度よりも低下する。一方、室外の温度が室内の温度よりも低いときは、再熱器３に冷媒が流れにくくなるため、室内の温度が所望の目温度よりも低下し、相対湿度が所望の湿度よりも上昇する。この点、制御装置５０は、上記の通り、冷媒分布を適正な量に調整することができる。そのため、再熱器３による加熱量を確保して、室内機７０に除湿能力を発揮させることができる。
【０１４６】
実施の形態２．
本実施の形態２の空気調和装置は、吹出し温度のばらつきを低減するように構成されている。本実施の形態２の空気調和装置の構成は、図１及び図２に例示した構成と同様である。よって、実施の形態１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。
【０１４７】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る室内熱交換器の具体的な構成を例示した説明図である。図１１に示すように、室内熱交換器５は、複数本の伝熱管１３と、複数枚のフィン１４と、冷媒分配器１５と、ヘッダ１６と、により構成されたプレートフィンチューブ熱交換器である。また、本実施の形態２の再熱器３は、室内熱交換器５と同様に構成されたプレートフィンチューブ熱交換器である。すなわち、再熱器３は、複数本の伝熱管１３と、複数枚のフィン１４と、冷媒分配器１５と、ヘッダ１６と、により構成されている。なお、図１１において、伝熱管１３の本数、フィン１４の枚数、段数、及び列数は一例である。すなわち、室内熱交換器５及び再熱器３のそれぞれについて、伝熱管１３の本数、フィン１４の枚数、段数、及び列数は、適宜変更することができる。
【０１４８】
［非共沸混合冷媒の特徴］
空気調和装置には、冷媒回路を循環させる冷媒として、複数種類の冷媒を混合した非共沸混合冷媒が用いられることがある。非共沸混合冷媒は、同圧力下において相変化で温度が変化する。そのため、例えば、蒸発器を非共沸混合冷媒が通過する場合、蒸発過程において、上流側の方が下流側よりも温度が低くなる。また、凝縮器を非共沸混合冷媒が通過する場合、凝縮過程において、上流側の方が下流側よりも温度が高くなる。
【０１４９】
図１２は、非共沸混合冷媒のモリエル線図を例示した説明図である。図１３は、非共沸混合冷媒の温度勾配の具体例を示すモリエル線図である。図１２では、共沸混合冷媒の等温線を実線で示し、非共沸混合冷媒の等温線のうち、飽和液腺と飽和蒸気線との間の部分を破線で示す。つまり、非共沸混合冷媒を用いた場合、一定圧力で変化する蒸発工程及び凝縮工程において、熱交換器の入口−出口間に温度勾配が発生する。
【０１５０】
図１３では、非共沸混合冷媒の低温域での室内熱交換器５の入口−出口間の温度勾配が約５℃の場合を例示している。この例では、室内熱交換器５の入口側の冷媒温度が−１２℃となり、出口側の冷媒温度が−７℃となっている。すなわち、室内熱交換器５では、入口側の冷媒温度が、出口側の冷媒温度よりも低くなっている。そのため、室内熱交換器５の入口と出口とでは、吹出し温度に差異が生じる。
【０１５１】
非共沸混合冷媒のような温度勾配を有する冷媒を用いると、冷媒の温度が低い蒸発器の入口側では、空気の冷却が促進されて吹出し温度が低くなり、冷媒の温度が高い蒸発器の出口側では、吹出し温度が高くなる。つまり、熱交換器からの吹出し温度にばらつきが生じる。そして、ヒートポンプ式の再熱除湿が可能な空気調和装置では、吹出し温度のばらつきに起因して、空調空間の温湿度の安定性にむらが生じる。
【０１５２】
特に、ＣＯ２を含む冷媒では、温度勾配が大きくなるため、吹出し温度のばらつきが顕著となる。ＣＯ２を含む非共沸混合冷媒は、例えばＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、ｒ１２３４ｙｆ、及びＣＯ２の混合冷媒である。この例の非共沸混合冷媒は、Ｒ３２の組成が４９ｗｔ％〜５５ｗｔ％であり、Ｒ１２５の組成が１６ｗｔ％〜２２ｗｔ％であり、Ｒ１３４ａの組成が７ｗｔ％〜１３ｗｔ％であり、ｒ１２３４ｙｆの組成が６ｗｔ％〜１２ｗｔ％であり、ＣＯ２の組成が７ｗｔ％〜１３ｗｔ％である。そして、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、ｒ１２３４ｙｆ、及びＣＯ２の組成比は、合計が１００ｗｔ％となる。
【０１５３】
ここで、室内熱交換器５内の冷媒の流れについて説明する。まず、第１膨張弁４で減圧膨張された低温低圧の液状態の冷媒は、冷媒分配器１５の流入口より室内熱交換器５に流入する。冷媒分配器１５の流入口より流入した冷媒は、冷媒分配器１５で分配され、冷媒分配器１５のそれぞれの流出口より複数の伝熱管１３へと流れる。伝熱管１３に流入した冷媒は、伝熱管１３の軸方向に沿って流れる。伝熱管１３及びフィン１４の表面には、冷却対象である室内の空気が、室内送風機１１によって送風されている。本実施の形態２の空気調和装置１００は、室内送風機１１により室内熱交換器５に送風される空気が、伝熱管１３を流れる冷媒と対向方向に流れるようになっている。空気調和装置１００は、室内熱交換器５に送風される空気と伝熱管１３を流れる冷媒とを対向させる対向流化により、熱交換損失を低減し、室内熱交換器５の性能向上を図っている。伝熱管１３を流れる冷媒は、伝熱管１３及びフィン１４に接する屋内の空気との間で熱交換を行い、室内の空気の熱を吸熱する。伝熱管１３にて室内の空気と熱交換を行った冷媒は、ヘッダ１６の流入口より流入し、ヘッダ１６で合流して、ヘッダ１６の流出口より圧縮機１へと流れる。
【０１５４】
次に、再熱器３内の冷媒の流れについて説明する。まず、圧縮機１で加熱圧縮された高温高圧のガス状態の冷媒は、冷媒分配器１５の流入口より流入する。冷媒分配器１５の流入口より流入した冷媒は、冷媒分配器１５で分配され、冷媒分配器１５のそれぞれの流出口より複数の伝熱管１３へと流れる。伝熱管１３に流入した冷媒は、伝熱管１３の軸方向に沿って流れる。伝熱管１３及びフィン１４の表面には、室内熱交換器５を通過して冷却された空気が送風されている。本実施の形態２の空気調和装置１００は、再熱器３に送風される空気が、伝熱管１３を流れる冷媒と対向方向に流れるようになっている。空気調和装置１００は、再熱器３に送風される空気と伝熱管１３を流れる冷媒とを対向させる対向流化により、熱交換損失を低減し、再熱器３の性能向上を図っている。伝熱管１３を流れる冷媒は、室内熱交換器５で冷却され、伝熱管１３及びフィン１４に接する空気との間で熱交換を行い、空気へ熱を放熱する。伝熱管１３にて空気と熱交換を行った冷媒は、ヘッダ１６の流入口より流入し、ヘッダ１６で合流して、ヘッダ１６の流出口より第１膨張弁４へと流れる。
【０１５５】
非共沸混合冷媒を用いる場合、室内熱交換器５において、冷媒分配器１５の流入口側と、ヘッダ１６の流出口側との間には、熱交換能力に差異が生じる。したがって、冷媒分配器１５の流入口側を通過した空気と、ヘッダ１６の流出口側を通過した空気との間には、温度差が生じる。再熱器３においても同様に、冷媒分配器１５の流入口側と、ヘッダ１６の流出口側との間には、熱交換能力に差異が生じる。ただし、再熱器３では、室内熱交換器５とは逆に、入口側の冷媒温度が、出口側の冷媒温度よりも高くなっている。
【０１５６】
したがって、室内熱交換器５の入口側と再熱器３の出口側とが対向し、かつ蒸発器の出口側と再熱器３の入口側とが対向するように、再熱器３と室内熱交換器５とを配置すると、室内熱交換器５で生じた温度差が、再熱器３でさらに大きくなってしまう。つまり、上記のような配置を採ると、非共沸混合冷媒を用いた際に生じる、熱交換器の入口−出口間の温度差により、再熱除湿時の吹出し温度には、部位によって差異が発生することとなる。
【０１５７】
そこで、本実施の形態２の空気調和装置１００は、室内熱交換器５のうちで冷媒温度が最も低い部分を通過した空気が、再熱器３のうちで冷媒温度が最も高い部分を通過するように、室内熱交換器５と再熱器３とが配置されている。つまり、室内熱交換器５のうちで冷媒温度が最も高い部分を通過した空気が、再熱器３のうちで冷媒温度が最も低い部分を通過するように、室内熱交換器５と再熱器３とが配置されている。なお、本実施の形態２の空気調和装置１００においても、実施の形態１と同様、室内熱交換器５と再熱器３とは、共通する風路上に設けられている。
【０１５８】
図１４は、本発明の実施の形態２の空気調和装置における蒸発器及び再熱器の配置例を示す説明図である。図１４において、室内熱交換器５及び再熱器３の内部に示す波線同士の間隔は、冷媒温度の高低に対応している。すなわち、図１４では、波線同士の間隔が狭くなれば冷媒温度が高くなり、波線同士の間隔が広くなれば冷媒温度が低くなるように、波線を例示している。
【０１５９】
つまり、室内熱交換器５は、冷媒の入口側の温度が、冷媒の出口側の温度よりも低くなっている。再熱器３は、冷媒の入口側の温度が、冷媒の出口側の温度よりも高くなっている。そして、室内熱交換器５と再熱器３とは、室内熱交換器５における冷媒の入口側を通過した空気が、再熱器３における冷媒の出口側を通過し、かつ、室内熱交換器５における冷媒の出口側を通過した空気が、再熱器３における冷媒の入口側を通過するように配置されている。
【０１６０】
例えば、図１４に示すように、室内熱交換器５の冷媒温度が相対的に低い部分と、再熱器３の冷媒温度が相対的に高い部分とが対向し、かつ室内熱交換器５の冷媒温度が相対的に高い部分と、再熱器３の冷媒温度が相対的に低い部分とが対向するような配置を採ってもよい。室内熱交換器５及び再熱器３は、何れも、冷媒が上部から下部へ流れるように設けられている。室内熱交換器５と再熱器３との具体的な配置については、各機器の配置及びパスパターンによる各熱交換器からの吹出し温度をもとに、最適な配置を適宜選択すればよい。
【０１６１】
ところで、図１４では、各熱交換器の列数が１列の場合を例示しているが、これに限らず、各熱交換器の列数は、２列以上であってもよい。室内熱交換器５及び再熱器３のうちの少なくとも１つの列数を２列以上とした場合においても、各熱交換器の熱分布をもとに、室内熱交換器５及び再熱器３の配置を決定するとよい。
【０１６２】
図１５は、本発明の実施の形態２の空気調和装置における冷媒漏洩時の各開閉弁及び各膨張弁の状態を示す表である。本実施の形態２の制御装置５０は、実施の形態１の場合と同様、室内冷媒漏洩センサ４１及び室外冷媒漏洩センサ４２のそれぞれから漏洩信号を取得するようになっている。
【０１６３】
制御装置５０は、室内側で冷媒漏洩を検知した際、室内側の再熱開閉弁２を閉状態にすると共に、再熱器３の下流側の第１膨張弁４を全開にする。これにより、第１接続部Ｍから再熱器３及び第１膨張弁４を経て第２接続部Ｎまでの流路に存在する冷媒を、室内熱交換器５側へ導くことができる。さらに、制御装置５０は、室内側で冷媒漏洩を検知した際、室外側の冷却開閉弁６を開状態にし、室外熱交換器７の下流側の第２膨張弁９を全閉にする。これらの弁制御により、冷媒を室外側に溜めることができる。よって、室内で冷媒が漏れた場合に、室内での不活性ガスの充満を抑止することができるため、安全性を高めることができる。
【０１６４】
制御装置５０は、室外側で冷媒漏洩を検知した際、冷却開閉弁６を閉状態にし、第２膨張弁９を全開にする。これにより、冷却回路３２に存在する冷媒を、室内熱交換器５側へ導くことができる。さらに、制御装置５０は、室外側で冷媒漏洩を検知した際、再熱開閉弁２を開状態にすると共に、第１膨張弁４を全閉にする。これらの弁制御により、冷媒を室内側に溜めることができる。よって、室外で冷媒が漏れた場合に、室外での不活性ガスの充満を抑止することができるため、安全性を高めることができる。
【０１６５】
また、本実施の形態２では、非共沸混合冷媒の特性を生かし、制御装置５０が、乾き度を用いて冷媒回路３０を制御するようになっている。ところで、従来の擬似共沸冷媒は、二層冷媒の温度勾配がないため、擬似共沸冷媒を用いた場合は、乾き度を算出することができない。よって、高圧と低圧の飽和温度と冷媒温度から算出した過熱度及び過冷却度を用いて冷媒回路を制御するのが一般的であり、冷媒の状態がわからないことから、従来は、算出した過熱度及び過冷却度に尤度を持たせて制御するという手法が採られている。
【０１６６】
この点、非共沸混合冷媒では、圧力と温度とから乾き度を求めることができ、求めた乾き度から冷媒の状態がわかるため、尤度を持たせる設計をしなくても、信頼性の高い制御を構築することができる。すなわち、非共沸混合冷媒を用いれば、モリエル線図上の飽和線に沿った制御が可能となるため、熱交換器の容量を有用に活用した制御を構築することができる。非共沸混合冷媒は、二相冷媒の温度勾配があるためである。
【０１６７】
本実施の形態２の空気調和装置１００は、圧縮機１の吸入側の圧力を計測する低圧センサと、室内熱交換器５の乾き度（低圧側の乾き度）を取得する位置の温度を計測する蒸発器温度センサと、を設けて構成するとよい。すると、制御装置５０は、低圧センサが検出した圧力と、蒸発器温度センサが検出した温度とから、低圧側の乾き度を求めることができる。非共沸冷媒では、圧力と冷媒の温度から低圧側の乾き度が一意に求まる。ここで、低圧センサは、図１の圧力センサ６１に相当し、蒸発器温度センサは、図１の冷媒温度センサ６８に相当する。また、圧縮機１の吐出側の圧力を計測する高圧センサと、再熱器３又は室外熱交換器７の乾き度（高圧側の乾き度）を取得する位置の温度を計測する凝縮器温度センサと、を設けて構成するとよい。すると、制御装置５０は、高圧センサが検出した圧力と、凝縮器温度センサが検出した温度とから、高圧側の乾き度を求めることができる。非共沸冷媒では、圧力と冷媒の温度から高圧側の乾き度が一意に求まる。ここで、高圧センサは、図１の圧力センサ６２、６３、６４に相当し、凝縮器温度センサは、図１の冷媒温度センサ６７、６９に相当する。再熱器３の乾き度は、圧力センサ６２又は圧力センサ６３の計測圧力と、冷媒温度センサ６７の計測温度とから求める。室外熱交換器７の乾き度は、圧力センサ６２又は圧力センサ６４の計測圧力と、冷媒温度センサ６９の計測温度とから求める。
【０１６８】
以上のように、本実施の形態２の空気調和装置１００によっても、除湿能力の低下を防止し、除湿運転を効率よく行うことができる。また、本実施の形態２において、室内熱交換器５と再熱器３とは、室内熱交換器５の吹出し温度が低くなる箇所と、再熱器３の吹出し温度が高くなる箇所とが、空気の流れにおいて重なるように配置されている。つまり、空気調和装置１００は、室内熱交換器５及び再熱器３の各々の温度分布をもとに、室内熱交換器５の最も冷媒温度が低い部分と、再熱器３の最も冷媒温度が高い部分とが、共通する風路に対し重なるように構成されている。そのため、除湿運転時又は中間運転時において、温度のばらつきの少ない空気を室内に供給することができる。
【０１６９】
より具体的に、本実施の形態２の冷媒回路３０は、内部を循環する冷媒として、非共沸混合冷媒が用いられている。そのため、室内熱交換器５は、冷媒の入口側の温度が、冷媒の出口側の温度よりも低くなる。また、再熱器３は、冷媒の入口側の温度が、冷媒の出口側の温度よりも高くなる。そして、室内熱交換器５と再熱器３とは、室内熱交換器５における冷媒の入口側を通過した空気が、再熱器３における冷媒の入口側を通過し、かつ、室内熱交換器５における冷媒の出口側を通過した空気が、再熱器３における冷媒の出口側を通過するように配置されている。例えば、室内熱交換器５及び再熱器３のそれぞれに流れる冷媒の経路は、図１４のように規定することができる。よって、吹出し温度のばらつきと、吹出し温度のばらつきに起因した湿度のむらとを低減することができるため、室内機７０から空調空間に吹き出される空気の温度のばらつきを抑制すると共に、室内の空気の状態の安定化を図ることができる。他の効果等については、実施の形態１と同様である。
【０１７０】
実施の形態３．
図１６は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の全体的な構成図である。本実施の形態３の空気調和装置２００は、冷媒回路３０の構成の一部が、実施の形態１及び２の空気調和装置１００とは異なっている。実施の形態１及び２と同様の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。
【０１７１】
図１６に示すように、本実施の形態３の冷媒回路３０は、液溜め８を搭載しておらず、アキュムレータ１８を搭載している点で実施の形態１とは異なっており、他の構成については実施の形態１と同様である。空気調和装置２００は、過渡的な液バック時にアキュムレータ１８に冷媒を溜めることができ、圧縮機の損傷リスクをさらに低減可能とする。
【０１７２】
本実施の形態３では、実施の形態１で述べた運転切替制御及び冷媒分布制御を実行することで、再熱器３及び室外熱交換器７のそれぞれでの最適な冷媒量による運転が可能となる。そのため、空気調和装置２００の能力を適正に維持することができると共に、過渡的に発生する余剰冷媒を、安価なアキュムレータ１８に溜めておくことができる。つまり、液バックにより圧縮機１に向けて冷媒が戻ってきたとしても、アキュムレータ１８の作用により、圧縮機１での液圧縮を抑制することができるため、信頼性の高い空気調和装置２００を提供することができる。
【０１７３】
なお、再熱器３による過冷却度、すなわち内液ＳＣは、上述したように、圧力センサ６２から取得する高圧圧力と冷媒温度センサ６７から取得する内液温から求めることができる。つまり、制御装置５０は、高圧圧力を飽和換算して凝縮温度を求め、凝縮温度から内液温を減算することにより内液ＳＣを求めることができる。また、室外熱交換器７による過冷却度、すなわち外液ＳＣは、上述したように、圧力センサ６４から取得する凝縮器出口圧力と冷媒温度センサ６９から取得する室外熱交換器出口温度から求めることができる。つまり、制御装置５０は、凝縮器出口圧力を飽和換算して凝縮温度ＣＴを求め、凝縮温度ＣＴから外液温を減算することにより、室外熱交換器７の出口の過冷却度である外液ＳＣを求めることができる。制御装置５０は、外液ＳＣを求める際、圧力センサ６４から取得する凝縮器出口圧力の代わりに、圧力センサ６２から取得する高圧圧力を用いて凝縮温度ＣＴを求めてもよい。
【０１７４】
室内外での冷媒漏洩時の各開閉弁及び各膨張弁の制御は、上述した実施の形態１及び２と同様である。また、空気調和装置２００は、前述した実施の形態２における再熱器３と室内熱交換器５との配置構成を適用してもよく、実施の形態２の場合と同様、乾き度を用いて冷媒回路３０を制御してもよい。
【０１７５】
以上のように、本実施の形態３の空気調和装置２００によっても、除湿能力の低下を防止し、除湿運転を効率よく行うことができる。ところで、実施の形態１のように、液溜め８を備える冷媒回路３０では、液バックに応じた保護のために、第２膨張弁９に対し、過熱度を確保する運転を実施する必要がある。したがって、余剰冷媒を貯留させるためには、容量の大きな液溜め８のような高価な高圧容器が必要となる。
【０１７６】
この点、本実施の形態３の空気調和装置２００では、液バックにより圧縮機１に向けて冷媒が戻ってきたとしても、アキュムレータ１８の作用により、液溜めを用いることなく、圧縮機１での液圧縮を抑制することができる。そのため、空気調和装置としての信頼性を高めることができる。
【０１７７】
そして、空気調和装置２００は、非共沸混合冷媒を、アキュムレータ１８により、気体と液体とに分離させ、高沸点の冷媒をアキュムレータ１８に貯留させ、低沸点の冷媒を用いて除霜運転時の熱容量を増加させる。つまり、空気調和装置２００は、除霜運転中において、非共沸混合冷媒に含まれる高沸点の冷媒をアキュムレータ１８に貯留させ、非共沸混合冷媒に含まれる低沸点の冷媒を冷媒回路３０に循環させる。そのため、霜取り時間の短縮を図ることができる。他の効果等については、実施の形態１及び２と同様である。
【０１７８】
上述した各実施の形態は、空気調和装置における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記においては、制御装置５０が、運転切替制御と冷媒分布制御との双方を行う場合を例示したが、これに限らず、制御装置５０は、運転切替制御を行う機能を有していなくてもよい。また、制御装置５０は、除湿運転又は冷却運転の何れか一方だけで冷媒分布制御を行うように構成してもよい。
【０１７９】
また、空気調和装置１００は、冷却運転及び除霜運転を行う機能を有さなくてもよく、この場合は、再熱開閉弁２が不要となる。よって、主回路３１は、圧縮機１、再熱器３、第１膨張弁４、及び室内熱交換器５が主配管２１により順次連結されたものとなる。また、実施の形態１及び２では、冷媒回路３０に液溜め８が設けられた例を示したが、これに限らず、実施の形態１及び２の冷媒回路３０は、液溜め８を有しなくてもよい。さらに、上記各実施の形態では、主回路３１が空調空間に配置されている場合を例示したが、これに限らず、主回路３１の構成のうち、少なくとも再熱器３及び室内熱交換器５が空調空間に配置されていればよい。加えて、実施の形態１〜３の冷媒回路３０は、バイパス回路３３を有しなくてもよい。ただし、冷媒回路３０にバイパス回路３３を設けなければ、本実施の形態１のような流路での除霜運転は不可となる。
【０１８０】
上記各実施の形態では、主回路３１が空調空間に配置されている場合を例示したが、これに限らず、少なくとも再熱器３及び室内熱交換器５が空調空間に配置されていればよい。図１及び図１６では、室内冷媒漏洩センサ４１が室内機７０の内部に設けられた例を示したが、これに限らず、室内冷媒漏洩センサ４１は、空調空間の内部であって、室内機７０の外部に設けられてもよい。同様に、図１及び図１６では、室外冷媒漏洩センサ４２が室外機８０の内部に設けられた例を示したが、これに限らず、室外冷媒漏洩センサ４２は、空調空間及び室外機８０の外部に設けられてもよい。
【０１８１】
図１及び図１６では、制御装置５０が室内機７０の内部に設けられた例を示したが、これに限らず、制御装置５０は、室外機８０の内部に設けられてもよい。また、室外機８０に、室外送風機１２などの室外機８０の各アクチュエータの動作を制御する室外制御装置を設け、制御装置５０と室外制御装置とが連携して、空気調和装置１００又は２００を制御してもよい。加えて、図１５に例示した冷媒漏洩時の各開閉弁及び各膨張弁の処理は、実施の形態１及び３の構成に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１８２】
１  圧縮機、１ａ  圧縮機モータ、２  再熱開閉弁、３  再熱器、４  第１膨張弁、５  室内熱交換器（蒸発器）、６  冷却開閉弁、７  室外熱交換器（凝縮器）、８  液溜め、９  第２膨張弁、１０  除霜開閉弁、１１  室内送風機、１１ａ、１２ａ  ファンモータ、１２  室外送風機、１３  伝熱管、１４  フィン、１５  冷媒分配器、１６  ヘッダ、１８  アキュムレータ、２０  冷媒配管、２１  主配管、２２  冷却配管、２３  バイパス配管、３０  冷媒回路、３１  主回路、３２  冷却回路、３３  バイパス回路、４１  室内冷媒漏洩センサ、４２  室外冷媒漏洩センサ、４５  異常報知器、５０  制御装置、５１  演算処理部、５１ａ  設定処理部、５１ｂ  動作制御部、５１ｃ  余剰冷媒検出部、５１ｄ  漏洩処理部、５２  記憶部、６１〜６４  圧力センサ、６５〜６９  冷媒温度センサ、７０  室内機、８０  室外機、９１、９２  空気温度センサ、１００、２００  空気調和装置、ＣＴ  凝縮温度、ＣＴｍａｘ  保護凝縮温度、ＥＴ  蒸発温度、Ｍ  第１接続部、Ｎ  第２接続部、Ｘ、Ｐ、Ｙ、Ｚ  判定値、ａ〜ｈ、α、β、γ、δ  係数。
【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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【図１６】
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