(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、およびアキュムレータを有した室外機と、
室内熱交換器、および上記室内熱交換器の第１絞り手段を有した複数の室内機と、
制御手段と、を備え、
液配管の一端を上記室外熱交換器の出口に接続し、他端を分岐してそれぞれ上記第１絞り手段を介して上記室内熱交換器の入口に接続し、かつガス配管の一端を上記アキュムレータに接続し、他端を分岐してそれぞれ上記室内熱交換器の出口に接続して、冷媒が上記圧縮機、上記室外熱交換器、上記第１絞り手段、上記室内熱交換器、上記アキュムレータ、上記圧縮機の順に環状に循環する冷媒回路を構成して冷房運転を行う空気調和装置において、
上記液配管とアキュムレータとを連通するバイパス配管と、
上記バイパス配管に配設された第２絞り手段と、
上記室内熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段および蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、
上記室外熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段および凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段と、
上記液配管の上記室外熱交換器の出口の冷媒と上記バイパス配管の上記第２絞り手段の出口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と、を備え、
上記制御手段が、
上記室内熱交換器それぞれの出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて上記第１絞り手段の開度を制御して上記室内熱交換器それぞれに流入する冷媒流量を調整するとともに、
上記室外熱交換器の出口の冷媒の過冷却度に閾値を設け、上記室外熱交換器の出口の冷媒の凝縮温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過冷却度を算出し、算出された当該過冷却度が所定の範囲内の場合には当該過冷却度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、算出された当該過冷却度が所定の範囲外の場合には上記バイパス配管の上記内部熱交換器の出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、算出された当該過熱度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御して上記室外熱交換器の出口に滞留する余剰冷媒を上記バイパス配管を介して上記アキュムレータに戻すように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
圧縮機、室外熱交換器、およびアキュムレータを有した室外機と、
室内熱交換器、および上記室内熱交換器の第１絞り手段を有した複数の室内機と、
制御手段と、を備え、
液配管の一端を上記室外熱交換器の出口に接続し、他端を分岐してそれぞれ上記第１絞り手段を介して上記室内熱交換器の入口に接続し、かつガス配管の一端を上記アキュムレータに接続し、他端を分岐してそれぞれ上記室内熱交換器の出口に接続して、冷媒が上記圧縮機、上記室外熱交換器、上記第１絞り手段、上記室内熱交換器、上記アキュムレータ、上記圧縮機の順に環状に循環する冷媒回路を構成して冷房運転を行う空気調和装置において、
上記液配管とアキュムレータとを連通するバイパス配管と、
上記バイパス配管に配設された第２絞り手段と、
上記室内熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段および蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、
上記室外熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、
上記液配管の上記室外熱交換器の出口の冷媒と上記バイパス配管の上記第２絞り手段の出口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と、を備え、
上記制御手段が、
上記室内熱交換器それぞれの出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて上記第１絞り手段の開度を制御して上記室内熱交換器それぞれに流入する冷媒流量を調整するとともに、
上記室外熱交換器の出口の冷媒温度に閾値を設け、上記室外熱交換器の出口の冷媒温度が所定の範囲内の場合には該冷媒温度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、上記室外熱交換器の出口の冷媒温度が所定の範囲外の場合には上記バイパス配管の上記内部熱交換器の出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、算出された当該過熱度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御して上記室外熱交換器の出口に滞留する余剰冷媒を上記バイパス配管を介して上記アキュムレータに戻すように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
圧縮機、室外熱交換器、およびアキュムレータを有した室外機と、
室内熱交換器、および上記室内熱交換器の第１絞り手段を有した複数の室内機と、
制御手段と、を備え、
液配管の一端を上記室外熱交換器の出口に接続し、他端を分岐してそれぞれ上記第１絞り手段を介して上記室内熱交換器の入口に接続し、かつガス配管の一端を上記アキュムレータに接続し、他端を分岐してそれぞれ上記室内熱交換器の出口に接続して、冷媒が上記圧縮機、上記室外熱交換器、上記第１絞り手段、上記室内熱交換器、上記アキュムレータ、上記圧縮機の順に環状に循環する冷媒回路を構成して冷房運転を行う空気調和装置において、
上記液配管とアキュムレータとを連通するバイパス配管と、
上記バイパス配管に配設された第２絞り手段と、
上記室内熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段および蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、
上記圧縮機の出口から上記第１絞り手段に至る配管内の高圧側冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、
上記液配管の上記室外熱交換器の出口の冷媒と上記バイパス配管の上記第２絞り手段の出口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と、を備え、
上記制御手段が、
上記室内熱交換器それぞれの出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて上記第１絞り手段の開度を制御して上記室内熱交換器それぞれに流入する冷媒流量を調整するとともに、
上記高圧側冷媒の圧力に閾値を設け、該高圧側冷媒の圧力が所定の範囲内の場合には該高圧側冷媒の圧力に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、上記高圧側冷媒の圧力が所定の範囲外の場合には上記バイパス配管の上記内部熱交換器の出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、算出された当該過熱度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御して上記室外熱交換器の出口に滞留する余剰冷媒を上記バイパス配管を介して上記アキュムレータに戻すように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
圧縮機、室外熱交換器、およびアキュムレータを有した室外機と、
室内熱交換器、および上記室内熱交換器の第１絞り手段を有した複数の室内機と、を備え、
液配管の一端を上記室外熱交換器の出口に接続し、他端を分岐してそれぞれ上記第１絞り手段を介して上記室内熱交換器の入口に接続し、かつガス配管の一端を上記アキュムレータに接続し、他端を分岐してそれぞれ上記室内熱交換器の出口に接続して、冷媒が上記圧縮機、上記室外熱交換器、上記第１絞り手段、上記室内熱交換器、上記アキュムレータ、上記圧縮機の順に環状に循環する冷媒回路を構成し、さらにバイパス配管を上記液配管と上記アキュムレータとを連通するように配設し、第２絞り手段を上記バイパス配管に配設し、かつ上記液配管の上記室外熱交換器の出口の冷媒と上記バイパス配管の上記第２絞り手段の出口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を配設して冷房運転を行う空気調和装置の運転制御方法において、
上記室内熱交換器それぞれの出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度とを測定し、測定された冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて上記第１絞り手段の開度を制御して上記室内熱交換器それぞれに流入する冷媒流量を調整するとともに、
上記室外熱交換器の出口の冷媒の過冷却度に閾値を設け、上記室外熱交換器の出口の冷媒の凝縮温度と冷媒温度とを測定し、測定された冷媒の凝縮温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過冷却度を算出し、算出された該過冷却度が所定の範囲内の場合には該過冷却度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、算出された該過冷却度が所定の範囲外の場合には上記バイパス配管の上記内部熱交換器の出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度とを測定し、測定された冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、算出された当該過熱度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御して上記室外熱交換器の出口に滞留する余剰冷媒を上記バイパス配管を介して上記アキュムレータに戻すことを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。
【請求項５】
上記圧縮機の出口から上記第１絞り手段に至る配管内の高圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上の場合には、上記室外熱交換器出口の冷媒温度、又は上記室外熱交換器の出口の冷媒温度と外気温度との差温に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、上記高圧側冷媒の圧力が臨界圧力より低い場合には、上記室外熱交換器の出口の冷媒の凝縮温度と冷媒温度とを測定し、測定された冷媒の凝縮温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過冷却度を算出し、算出された当該過冷却度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御することを特徴とする請求項４記載の空気調和装置の運転制御方法。
【請求項６】
上記圧縮機の出口から上記第１絞り手段に至る配管内の高圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上の場合には、臨界圧力以上の凝縮温度の定義として、当該圧力で比熱が最も大きな温度、又は臨界圧力の比エンタルピと当該圧力から求められる温度を擬似的な凝縮温度と定義し、定義された上記擬似的な凝縮温度と上記室外熱交換器の出口の冷媒温度との差温に基づいて過冷却度を算出することを特徴とする請求項４記載の空気調和装置の運転制御方法。
【請求項７】
圧縮機、室外熱交換器、およびアキュムレータを有した室外機と、
室内熱交換器、および上記室内熱交換器の第１絞り手段を有した複数の室内機と、を備え、
液配管の一端を上記室外熱交換器の出口に接続し、他端を分岐してそれぞれ上記第１絞り手段を介して上記室内熱交換器の入口に接続し、かつガス配管の一端を上記アキュムレータに接続し、他端を分岐してそれぞれ上記室内熱交換器の出口に接続して、冷媒が上記圧縮機、上記室外熱交換器、上記第１絞り手段、上記室内熱交換器、上記アキュムレータ、上記圧縮機の順に環状に循環する冷媒回路を構成し、さらにバイパス配管を上記液配管と上記アキュムレータとを連通するように配設し、かつ第２絞り手段を上記バイパス配管に配設し、上記室外熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を配設し、上記液配管の上記室外熱交換器の出口の冷媒と上記バイパス配管の上記第２絞り手段の出口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を配設して冷房運転を行う空気調和装置の運転制御方法において、
上記室内熱交換器それぞれの出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度とを測定し、測定された蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて上記第１絞り手段の開度を制御して上記室内熱交換器それぞれに流入する冷媒流量を調整するとともに、
上記室外熱交換器の出口の冷媒温度に閾値を設け、上記室外熱交換器の出口の冷媒温度を測定し、測定された該冷媒温度が所定の範囲内の場合には該冷媒温度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、測定された冷媒温度が所定の範囲外の場合には、上記バイパス配管の上記内部熱交換器の出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度とを測定し、測定された蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて過熱度を算出し、算出された当該過熱度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御して上記室外熱交換器の出口に滞留する余剰冷媒を上記バイパス配管を介して上記アキュムレータに戻すことを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。
【請求項８】
圧縮機、室外熱交換器、およびアキュムレータを有した室外機と、
室内熱交換器、および上記室内熱交換器の第１絞り手段を有した複数の室内機と、を備え、
液配管の一端を上記室外熱交換器の出口に接続し、他端を分岐してそれぞれ上記第１絞り手段を介して上記室内熱交換器の入口に接続し、かつガス配管の一端を上記アキュムレータに接続し、他端を分岐してそれぞれ上記室内熱交換器の出口に接続して、冷媒が上記圧縮機、上記室外熱交換器、上記第１絞り手段、上記室内熱交換器、上記アキュムレータ、上記圧縮機の順に環状に循環する冷媒回路を構成し、さらにバイパス配管を上記液配管と上記アキュムレータとを連通するように配設し、かつ第２絞り手段を上記バイパス配管に配設し、上記液配管の上記室外熱交換器の出口の冷媒と上記バイパス配管の上記第２絞り手段の出口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を配設して冷房運転を行う空気調和装置の運転制御方法において、
上記室内熱交換器それぞれの出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度とを測定し、測定された蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて上記第１絞り手段の開度を制御して上記室内熱交換器それぞれに流入する冷媒流量を調整するとともに、
上記高圧側冷媒の圧力に閾値を設け、上記高圧側冷媒の圧力を測定し、測定された上記高圧側冷媒の圧力が所定の範囲内の場合には該高圧側冷媒の圧力に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、上記高圧側冷媒の圧力が所定の範囲外の場合には上記バイパス配管の上記内部熱交換器の出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度を測定し、測定された蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、算出された当該過熱度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御して上記室外熱交換器の出口に滞留する余剰冷媒を上記バイパス配管を介して上記アキュムレータに戻すことを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、１台の室外機に複数台の室内機を接続し、各室内機の電子式膨張弁で各室内機に分配する冷媒流量を制御する多室形空気調和装置に関し、特に、冷房運転時に成績係数ＣＯＰ（Coefficient of Performance）が高い状態で運転を行い、省エネルギ化を図ることができる空気調和装置およびその運転制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、１台の室外機に複数台の室内機を接続した多室形空気調和装置が、室外の省スペース性や小電源容量の利点から、その需要を伸ばしている。従来、この多室形空気調和装置において、冷房運転時に運転中の室内機の容量が異なっていても、各室内機の冷媒配管内に備えられた絞り手段を用いて各室内熱交換器出口の冷媒の過熱度ＳＨを個々に制御することにより、各室内機へ供給する冷媒流量を適正に制御することが提案されている。例えば、特許文献１，２に記載された従来の多室形空気調和装置では、能力ランクが異なる複数の室内熱交換器出口の過熱度ＳＨを一定に制御することにより必要能力に応じた冷媒流量制御を行っていた。
【０００３】
また、従来、室外熱交換器の能力を効率よく利用するために、室外熱交換器出口の冷媒の過冷却度ＳＣを制御する冷媒循環式熱移動装置が提案されている。例えば、特許文献３に記載された従来の冷媒循環式熱移動装置では、バイパス配管内に備えられた絞り手段を用いて室外熱交換器出口の冷媒の過冷却度ＳＣを制御していた。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７９７２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１６７８２号公報
【特許文献３】特開平１１−１８２９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の多室形空気調和装置では、空気の温度条件、熱負荷、および室内機の運転台数などの条件が異なれば、ＣＯＰが高い状態で運転できる好適な冷媒充填量は異なるが、通常は冷媒回路内の冷媒充填量は容易に変更できない。
従来の多室形空気調和装置では、室内熱交換器出口の冷媒の過熱度ＳＨの制御により各室内機の冷媒流量を制御しているので、空気の温度条件、熱負荷、および室内機の運転台数などの条件により冷媒充填量が適正でない場合、余剰冷媒が発生する虞がある。そして、余剰冷媒が発生した場合には、余剰冷媒が高圧側の要素機器に滞留することで必要以上に圧縮動力が増大し、効率的な運転を行うことができないという課題があった。
【０００６】
また、従来の冷媒循環式熱移動装置では、室内機側の絞り手段については制御を行わず、室外熱交換器出口の冷媒の過冷却度ＳＣのみを制御しているので、空気の温度条件、および熱負荷の変化などにより絞り手段の冷媒の入口状態および出口状態が変わってしまうため、各室内機に流入する冷媒流量を適切に調整できず、効率的な運転を行うことができないという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、適切な冷媒流量制御を行うとともに、高圧側の要素機器に滞留する余剰冷媒の処理を行うことにより、空気の温度条件、室内機の運転台数、熱負荷、および封入された冷媒量に合わせて効率的な運転を行い、省エネルギ化を図ることができる空気調和装置およびその運転制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、およびアキュムレータを有した室外機と、室内熱交換器、および上記室内熱交換器の第１絞り手段を有した複数の室内機と、制御手段と、を備え、液配管の一端を上記室外熱交換器の出口に接続し、他端を分岐してそれぞれ上記第１絞り手段を介して上記室内熱交換器の入口に接続し、かつガス配管の一端を上記アキュムレータに接続し、他端を分岐してそれぞれ上記室内熱交換器の出口に接続して、冷媒が上記圧縮機、上記室外熱交換器、上記第１絞り手段、上記室内熱交換器、上記アキュムレータ、上記圧縮機の順に環状に循環する冷媒回路を構成して冷房運転を行う。さらに、本空気調和装置は、上記液配管とアキュムレータとを連通するバイパス配管と、上記バイパス配管に配設された第２絞り手段と、上記室内熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段および蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、上記室外熱交換器の出口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段および凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段と、上記液配管の上記室外熱交換器の出口の冷媒と上記バイパス配管の上記第２絞り手段の出口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と、を備えている。そして、上記制御手段が、上記室内熱交換器それぞれの出口の冷媒の凝縮温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて上記第１絞り手段の開度を制御して上記室内熱交換器それぞれに流入する冷媒流量を調整するとともに、上記室外熱交換器の出口の冷媒の過冷却度に閾値を設け、上記室外熱交換器の出口の冷媒の蒸発温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過冷却度を算出し、算出された当該過冷却度が所定の範囲内の場合には当該過冷却度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御し、算出された当該過冷却度が所定の範囲外の場合には上記バイパス配管の上記内部熱交換器の出口の冷媒の凝縮温度と冷媒温度との差温に基づいて冷媒の過熱度を算出し、算出された当該過熱度に基づいて上記第２絞り手段の開度を制御して上記室外熱交換器の出口に滞留する余剰冷媒を上記バイパス配管を介して上記アキュムレータに戻すように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、空気の温度条件、室内機の運転台数、熱負荷の変動などの条件に対して冷媒充填量が適正でない場合にも、適切な冷媒流量の制御を行うことができるとともに、余剰冷媒を処理することによりＣＯＰが高い状態での運転を維持することができるので、効率的な運転を行うことができ、省エネルギ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【００１１】
図１において、この空気調和装置は、１台の室外機に対して２台の室内機を備えた冷房専用の空気調和装置であり、冷媒を圧縮するための圧縮機１、室外熱交換器２、室外の空気を室外熱交換器２に導入する室外ファン２−ａおよびアキュムレータ７を有する室外ユニットＡと、室内熱交換器５および室内の空気を室内熱交換器５に導入する室内ファン５−ａからなる室内機を２台有する室内ユニットＢと、要素機器を駆動を制御する制御手段１９と、を備える。なお、この実施の形態１では、室内ユニットＢが２台の室内機を有するものとしているが、室内機の台数は２台に限定されるのではなく、３台以上の室内機を有していてもよい。
【００１２】
圧縮機吐出側配管２０の一端が圧縮機１の冷媒吐出口に接続され、他端が室外熱交換器２の入口に接続されている。液配管３の一端が室外熱交換器２の出口に接続され、他端が分岐して各室内熱交換器５の入口に接続されている。ガス配管６の一端がアキュムレータ７の上部に接続され、他端が分岐して各室内熱交換器５の出口に接続されている。圧縮機吸入側配管２１の一端が圧縮機１の冷媒吸入口に接続され、他端がアキュムレータ７の上部に接続されている。さらに、バイパス配管８の一端が液配管３に接続され、他端がガス配管６に接続されている。また、第１絞り手段としての電子式膨張弁４が各室内機への分岐後の液配管３にそれぞれ設置され、第２絞り手段としての電子式膨張弁９がバイパス配管８に設置されている。
【００１３】
冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出器１１が圧縮機吐出側配管２０に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出器１２が圧縮機吸入側配管２１に設けられている。冷媒温度検出器１４が液配管３の室外熱交換器２の出口近傍に配設されている。冷媒温度検出器１５、１６が液配管３およびガス配管６の室内熱交換器５の出入り口近傍に配設されている。なお、冷媒温度検出器１４〜１６は、冷媒の温度を直接測る代わりに各配管の表面温度を測っても同様の効果が得られる。室内温度検出器１７および外気温度検出器１８が室内熱交換器５および室外熱交換器２のそれぞれの空気側に設けられ、空気側の代表温度として、例えば吸い込み温度を測る。なお、吐出圧力検出器１１および吸入圧力検出器１１，１２が冷媒圧力検出手段に相当し、冷媒温度検出器１４，１５，１６が冷媒温度検出手段に相当する。
【００１４】
制御手段１９は、吐出圧力検出器１１、吸入圧力検出器１２、冷媒温度検出器１４〜１６、室内温度検出器１７および外気温度検出器１８の検出信号に基づいて、圧縮機１の駆動、室外ファン２−ａのファンモータの駆動、電子式膨張弁４および９の開度、室内ファン５−ａのファンモータの駆動を制御する。また、制御手段１９は後述する温度、圧力の計測結果から各制御値を決定する関数などが格納されたメモリ１９ａを備えている。
【００１５】
このように構成された空気調和装置の動作について説明する。
まず、アキュムレータ７内の低温・低圧の冷媒ガスが圧縮機吸入側配管２１を介して圧縮機１に吸入され、圧縮機１により圧縮され、高温・高圧の冷媒ガスとなって吐出され、圧縮機吐出側配管２０を介して室外熱交換器２に導入される。室外熱交換器２に導入された高温・高圧の冷媒ガスは、室外ファン２−ａにより室外熱交換器２に導入された室外の空気と熱交換され、室外の空気を加熱しながら、中温・高圧の冷媒となる。さらに、中温・高圧の冷媒は、液配管３を流通し、電子式膨張弁４にて減圧されて低温・低圧の気液二相状態の冷媒となり、液配管３を流通して室内熱交換器５に導入される。室内熱交換器５に導入された低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、室内ファン５−ａにより室内熱交換器５に導入された室内の空気と熱交換され、室内の空気を冷却しながら、低温・低圧の冷媒蒸気に変化する。低温・低圧の冷媒蒸気は、ガス配管６を流通してアキュムレータ７に戻される。アキュムレータ７に戻された冷媒は気液分離され、低温・低圧の冷媒ガスが圧縮機吸入側配管２１を介して圧縮機１に吸入される。
【００１６】
ここで、冷媒充填量が適正な冷媒量よりも多い場合には、余剰冷媒は室外熱交換器２から液配管３、およびバイパス配管８を流通し、電子式膨張弁９にて減圧されて低温・低圧の気液二相状態の冷媒となり、バイパス配管８を流通して、ガス配管６を流れる冷房を行った後の冷媒蒸気と合流し、アキュムレータ７に戻される。
【００１７】
このように、冷媒が、図１に実線の矢印で示されるように、圧縮機１→圧縮機吐出側配管２０→室外熱交換器２→液配管３→電子式膨張弁４→室内熱交換器５→ガス配管６→アキュムレータ７→圧縮機吸入側配管２１→圧縮機１の順で冷媒回路内を循環し、冷房運転が行われるとともに、余剰冷媒が室外熱交換器２→液配管３→バイパス配管８→電子式膨張弁９→ガス配管６→アキュムレータ７と流動する。
【００１８】
つぎに、バイパス配管８を使用して余剰冷媒を処理した場合としなかった場合のサイクルの挙動、およびＣＯＰについて図２〜図７を用いて説明する。図２は冷媒回路内の冷媒充填量Ｍ［ｋｇ］に対する高圧側圧力ＰＨ[ＭＰａ]の変化を示し、図３は冷媒回路内の冷媒充填量Ｍ［ｋｇ］に対する室外熱交換器出口の過冷却度ＳＣ[℃]の変化を示し、図４は冷媒回路内の冷媒充填量Ｍ［ｋｇ］に対する室外熱交換器出口の冷媒温度Ｔref[℃]の変化を示し、図５は冷媒回路内の冷媒充填量Ｍ［ｋｇ］に対するＣＯＰ[−]の変化を示し、図６は余剰冷媒処理の制御を行わなかった場合のＰ−ｈ線図を示し、図７は余剰冷媒処理の制御を行った場合のＰ−ｈ線図を示している。なお、各図において、Ａ点は冷媒充填量Ｍが過少な場合、Ｂ点は冷媒充填量Ｍが適正になっている場合、Ｃ、Ｄ点は冷媒充填量Ｍが過大な場合である。
【００１９】
バイパス回路を使用せず余剰冷媒を処理しなかった場合には、図２〜図４より、冷媒充填量の増大に対して高圧側圧力ＰＨ、および過冷却度ＳＣは増大し、室外熱交換器出口の冷媒温度Ｔrefは減少することがわかる。そして、図６に示されるように、冷媒充填量ＭがＡ点からＢ点まで増大すると、冷媒を高圧側圧力ＰＨまで圧縮する圧縮機の入力仕事は増大するものの、室外熱交換器出口の比エンタルピｈref[ｋＪ／ｋｇ]も大きく減少する。そこで、冷媒を高圧側圧力ＰＨまで圧縮する圧縮機の入力仕事の増大分の割合に対して、室外熱交換器出口の比エンタルピｈrefが減少することによる冷房能力の増大分の割合が大きくなることから、ＣＯＰは上昇することがわかる。一方、図６に示されるように、冷媒充填量ＭがＢ点からＣ点、Ｄ点と増大すると、冷媒を高圧側圧力ＰＨまで圧縮する圧縮機の入力仕事は増大するものの、室外熱交換器出口の比エンタルピｈrefがあまり減少しなくなる。そこで、冷媒を高圧側圧力ＰＨまで圧縮する圧縮機の入力仕事の増大分の割合に対して、室外熱交換器出口の比エンタルピｈrefが減少することによる冷房能力の増大分の割合が小さくなることから、ＣＯＰは低下することがわかる。従って、図５に示されるように、ＣＯＰは、冷媒充填量Ｍの増大に対して増大し、Ｂ点で極大値をとり、その後減少する。
【００２０】
一方、バイパス回路を使用して余剰冷媒を処理した場合には、圧縮機で圧縮し、室外熱交換器で冷却した一部の冷媒をそのままアキュムレータに戻すことになるため、高圧側圧力ＰＨ、室外熱交換器出口の過冷却度ＳＣ、および室外熱交換器出口の冷媒温度Ｔrefは、冷媒充填量ＭがＢ点以上でほぼ一定となる。そこで、冷媒充填量ＭがＢ点以上で高圧側圧力ＰＨがほぼ一定となるので、図７に示されるように、Ｃ、ＤのサイクルがＢのサイクルとほぼ等しくなり、余剰冷媒を処理しない場合に比べて圧縮機の入力仕事を減らすことができる。また、圧縮機入口のＳＨを減少させることにより、吸入冷媒の比エントロピｓ[ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）]が減少し、圧縮機の入力仕事を減らすことができる。これらの効果により、図５に示されるように、冷媒充填量Ｍが適正量（Ｂ点）よりも過大であっても、そのＣＯＰは、適正な冷媒量の場合とほとんど変わらなくなる。
【００２１】
このように、冷媒充填量Ｍが適正量よりも過大である場合には、余剰冷媒を処理することによって、高圧側圧力ＰＨ、室外熱交換器出口の過冷却度ＳＣ、および室外熱交換器出口の冷媒温度Ｔrefが一定となる。このことから、高圧側圧力ＰＨ、室外熱交換器出口の過冷却度ＳＣ、および室外熱交換器出口の冷媒温度Ｔrefの一定となる値を制御目標値ＰＨ＊、ＳＣ＊、Ｔref＊として設定し、いずれかの指標によって、電子式膨張弁９の制御を行うことで、ＣＯＰが高い状態で空気調和装置を運転することができる。
【００２２】
例えば、高圧側圧力ＰＨを制御指標にとった場合には、現在の高圧側圧力ＰＨが高圧側圧力の制御目標値ＰＨ＊よりも大きな場合は電子式膨張弁９の開度を開き、小さな場合には電子式膨張弁９の開度を閉じるように制御すればよい。同様に、室外熱交換器出口の過冷却度ＳＣを制御指標にとった場合には、現在の過冷却度ＳＣが過冷却度の制御目標値ＳＣ＊よりも大きな場合は電子式膨張弁９の開度を開き、小さな場合には電子式膨張弁９の開度を閉じるように制御すればよい。また、室外熱交換器出口の冷媒温度Ｔrefを制御指標にとった場合には、現在の冷媒温度Ｔrefが冷媒温度の制御目標値Ｔref＊よりも大きな場合は電子式膨張弁９の開度を閉じ、小さな場合には電子式膨張弁９の開度を開くように制御すればよい。
【００２３】
なお、冷媒充填量Ｍが適正な充填量よりも過小である場合には、より多くの冷媒を室内機に送るために電子式膨張弁９は全閉にしたほうが良いが、例えば高圧側圧力ＰＨを制御指標にとった場合には、冷媒充填量Ｍが過小であると、高圧側圧力ＰＨが高圧側圧力の制御目標値ＰＨ＊に届かないため、全閉になってもさらに閉じようとする制御を行い、上述の制御方法により、全閉を実現することができる。
【００２４】
ついで、熱負荷が大きな場合、小さな場合の各場合における電子式膨張弁４の開度に対するＣＯＰの変化、および室内熱交換器出口の過熱度に対するＣＯＰの変化について図８および図９を用いて説明する。図８は室内機の絞り手段の開度Ｃｖ［−］に対するＣＯＰ[−]の変化を示し、図９は室内熱交換器出口の過熱度ＳＨ［℃］に対するＣＯＰ[−]の変化を示している。
【００２５】
図８より、熱負荷により電子式膨張弁４の出入り口の状態が変化するため、高いＣＯＰを得るに好適な電子式膨張弁４の開度Ｃｖが熱負荷の大きさにより変化することがわかる。また、図９より、高いＣＯＰを得るに好適な室内熱交換器出口の過熱度ＳＨが熱負荷の大きさに拘わらずほぼ一定になることがわかる。そこで、熱負荷によらず、室内熱交換器出口の過熱度ＳＨを一定になるように電子式膨張弁４の開度Ｃｖを制御すればＣＯＰが高い状態で運転を行うことができる。なお、空気の温度が変化した場合も同様である。
【００２６】
以上のように、各室内熱交換器５出口の冷媒の過熱度ＳＨを算出して、算出された過熱度ＳＨに基づいて各室内熱交換器５の絞り手段（電子式膨張弁４）を用いて各室内機に流入する冷媒流量を制御するとともに、室外機出口に滞留する余剰冷媒をアキュムレータ７に戻すようにバイパス配管８の絞り手段（電子式膨張弁９）を用いて制御することにより、空気の温度条件や熱負荷が変動したり、冷媒充填量が適正でなく余剰冷媒が発生したりする等、運転条件が変動しても、ＣＯＰが高い状態で空気調和装置を運転できる。
【００２７】
つぎに、室内熱交換器５の出口での冷媒の過熱度ＳＨに基づいて電子式膨張弁４の開度（Ｃν４）を制御して熱交換器５に流入する冷媒流量を調整する方法について図１０を参照しつつ説明する。図１０は電子式膨張弁９による室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣの制御を説明するフローチャートであり、図中、便宜上、ステップ１〜５をＳ１〜Ｓ５としている。ここでは、制御手段１９は、電子式膨張弁４の開度（Ｃν４）を、一定の間隔、例えば１分間隔で室内熱交換器５の出口での冷媒の過熱度ＳＨの現在値と目標値の差をもとに比例制御を行っている。
【００２８】
まず、ステップ１において、制御機器の制御値である電子式膨張弁４の開度（Ｃν４）の初期値を出力する。ついで、ステップ２において、冷媒温度検出器１６による検出温度と冷媒温度検出器１５による検出温度との温度差、または吸入圧力検出器１２による検出圧力に基づく蒸発温度と冷媒温度検出器１５による検出温度との温度差をもとに、現在の室内熱交換器５の出口での冷媒の過熱度ＳＨを算出する。ここで、制御手段１９が吸入圧力検出器１２の検出圧力に基づいて蒸発温度を算出しており、制御手段１９が吸入圧力検出器１２とともに蒸発温度検出手段を構成する。また、吸入圧力検出器１２の検出圧力に基づいて算出された冷媒の蒸発温度は、室内熱交換器５の入口での冷媒温度に一致することから、冷媒温度検出器１６も蒸発温度検出手段として機能する。ついで、ステップ３において、式（１）により、算出された過熱度ＳＨの目標値（目標過熱度ＳＨ＊）からの差異が設定した許容範囲ε１内に入っているかの確認を行う。
｜ＳＨ−ＳＨ＊｜＜ε１  ・・・式（１）
【００２９】
現在の過熱度ＳＨの目標過熱度ＳＨ＊からの差異が設定した許容範囲内に入っている場合には、電子式膨張弁４の開度（Ｃν４）を維持して運転する。また、当該差異が設定した許容範囲内に入っていない場合には、ステップ４に移行する。
【００３０】
ステップ４では、現在の過熱度ＳＨと目標過熱度ＳＨ＊との差異に基づいて電子式膨張弁４の開度の調整量ΔＣν４を算出し、ステップ５に移行する。ここでは、電子式膨張弁４の開度の調整量ΔＣν４は式（２）に基づいて算出される。
ΔＣν４＝ｆ１（ＳＨ−ＳＨ＊）  ・・・式（２）
なお、関数ｆ１（ＳＨ−ＳＨ＊）は、簡易的にはシステムに適当な定数ａ１を設定して、ａ１×（ＳＨ−ＳＨ＊）と設定すればよい。また、ａ１を定数とおく代わりに、ＳＨの時系列データをもとにａ１を変更すれば、収束性を早めることができる。
【００３１】
ついで、ステップ５では、算出された電子式膨張弁４の開度の調整量ΔＣν４に基づいて電子式膨張弁４の開度を修正、出力し、ステップ２に戻る。これにより、現在の過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨ＊よりも大きな場合には、電子式膨張弁４の開度を現在値と目標値との差（ＳＨ−ＳＨ＊）に基づいて開ける。一方、現在の過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨ＊よりも小さな場合には、電子式膨張弁４の開度を現在値と目標値との差（ＳＨ−ＳＨ＊）に基づいて閉める。そして、この制御指標が許容範囲内に収まるまで、ステップ２からステップ５の制御を続ける。
【００３２】
なお、上記説明では、圧縮機吸入側配管２１に設けられた吸入圧力検出器１２により冷媒圧力を検出するものとしているが、冷媒圧力は、圧縮機吸入側配管２１内の冷媒圧力に限定されるものではなく、電子式膨張弁４から圧縮機１吸入口に至る配管の中のいずれかの配管内の冷媒圧力であればよい。
【００３３】
つぎに、余剰冷媒をバイパス配管８を介してアキュムレータ７に戻す方法として、室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣに基づいて電子式膨張弁９の開度（Ｃν９）を制御する場合について説明する。図１１は電子式膨張弁９による室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣの制御を説明するフローチャートであり、図中、便宜上、ステップ１１〜１５をＳ１１〜Ｓ１５としている。ここでは、制御手段１９は、電子式膨張弁９の開度（Ｃν９）を、一定の間隔、例えば１分間隔で室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣの現在値と目標値の差をもとに比例制御を行っている。
【００３４】
まず、ステップ１１において、制御機器の初期値である電子式膨張弁９の開度（Ｃν９）の初期値を出力する。ついで、ステップ１２において、吐出圧力検出器１１による検出圧力に基づく凝縮温度と冷媒温度検出器１４による検出温度との温度差をもとに、現在の室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣを算出する。ここで、制御手段１９が吐出圧力検出器１１の検出圧力に基づいて凝縮温度を算出しており、制御手段１９が吐出圧力検出器１１とともに凝縮温度検出手段を構成する。ついで、ステップ１３において、式（３）により、算出された過冷却度ＳＣの目標値（目標過冷却度ＳＣ＊）からの差異が設定した許容範囲ε２内に入っているかの確認を行う。
｜ＳＣ−ＳＣ＊｜＜ε２  ・・・式（３）
【００３５】
現在の過冷却度ＳＣの目標過冷却度ＳＣ＊からの差異が設定した許容範囲内に入っている場合には、電子式膨張弁９の開度（Ｃν９）を維持して運転する。また、当該差異が設定した許容範囲内に入っていない場合には、ステップ１４に移行する。
【００３６】
ステップ１４では、現在の過冷却度ＳＣの目標過冷却度ＳＣ＊からの差異に基づいて電子式膨張弁９の開度の調整量ΔＣν９を算出し、ステップ１５に移行する。ここでは、電子式膨張弁９の開度の調整量ΔＣν９は式（４）に基づいて算出される。
ΔＣν９＝ｆ２（ＳＣ−ＳＣ＊）  ・・・式（４）
なお、関数ｆ２（ＳＣ−ＳＣ＊）は、簡易的にはシステムに適当な定数ａ２を設定して    ａ２×（ＳＣ−ＳＣ＊）と設定すればよい。また、ａ２を定数とおく代わりに、ＳＣの時系列データをもとにａ２を変更すれば、収束性を早めることができる。
【００３７】
なお、上記説明では、圧縮機吐出側配管２０に設けられた吐出圧力検出器１１により冷媒圧力を検出するものとしているが、冷媒圧力は、圧縮機吐出側配管２０内の冷媒圧力に限定されるものではなく、圧縮機１吐出口から電子式膨張弁４に至る配管の中のいずれかの配管内の冷媒圧力であればよい。
【００３８】
ついで、ステップ１５では、算出された電子式膨張弁９の開度の調整量ΔＣν９に基づいて電子式膨張弁９の開度を修正、出力し、ステップ１２に戻る。これにより、現在の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣ＊よりも大きな場合には、電子式膨張弁９の開度を現在値と目標値の差（ＳＣ−ＳＣ＊）に基づいて開ける。一方、現在の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣ＊よりも小さな場合には、電子式膨張弁９の開度を現在値と目標値の差（ＳＣ−ＳＣ＊）に基づいて閉める。そして、この制御指標が許容範囲内に収まるまで、ステップ１２からステップ１５の制御を続ける。
【００３９】
ここで、上記ステップ１２では、吐出圧力検出器１１による検出圧力に基づく凝縮温度と冷媒温度検出器１４による検出温度との温度差をもとに、現在の室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣを算出するものとして説明しているが、室内熱交換器５の冷媒が気液二相流となる室内熱交換器の中心付近に室内熱交換器側冷媒温度検出器を設置し、室内熱交換器側冷媒温度検出器による検出温度と冷媒温度検出器１４による検出温度との温度差をもとに、室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣを算出してもよい。
【００４０】
つぎに、圧縮機１の回転数（ｆ）および室外ファン２−ａの回転数（Ｆ０）の制御の一例を説明する。図１２は室外機の圧縮機１および室外ファン２−ａによる低圧側圧力ＰＬおよび高圧側圧力ＰＨの制御を説明するフローチャートであり、図中、便宜上、ステップ２１〜２５をＳ２１〜Ｓ２５としている。ここでは、制御手段１９は、圧縮機１の回転数（ｆ）および室外ファン２−ａの回転数（Ｆ０）を、一定の間隔、例えば１分間隔で低圧側圧力ＰＬ、および高圧側圧力ＰＨの現在値と目標値との差をもとに比例制御を行う。
【００４１】
まず、ステップ２１において、制御機器の初期値である圧縮機１の回転数（ｆ）および室外ファン２−ａの回転数（Ｆ０）の初期値を出力する。ついで、ステップ２２において、吐出圧力検出器１１、および吐出圧力検出器１２により、現在の低圧側圧力ＰＬ、および高圧側圧力ＰＨを計測する。ついで、ステップ２３において、式（５）（６）により、計測された低圧側圧力ＰＬ、および高圧側圧力ＰＨの目標値（目標低圧側圧力ＰＬ＊、および目標高圧側圧力ＰＨ＊）からの差異が設定した許容範囲ε３、ε４内に入っているかの確認を行う。
｜ＰＬ−ＰＬ＊｜＜ε３  ・・・式（５）
｜ＰＨ−ＰＨ＊｜＜ε４  ・・・式（６）
【００４２】
現在の低圧側圧力ＰＬ、および高圧側圧力ＰＨの目標低圧側圧力ＰＬ＊、および目標高圧側圧力ＰＨ＊からの差異が設定した許容範囲内に入っている場合には、圧縮機１の回転数（ｆ）および室外ファン２−ａの回転数（Ｆ０）を維持して運転する。また、当該差異が設定した許容範囲内に入っていない場合には、ステップ２４に移行する。
【００４３】
ステップ２４では、現在の低圧側圧力ＰＬ、および高圧側圧力ＰＨの目標低圧側圧力ＰＬ＊、および目標高圧側圧力ＰＨ＊からの差異に基づいて圧縮機１の回転数の調整量Δｆおよび室外ファン２−ａの回転数の調整量ΔＦ０を算出し、ステップ２５に移行する。ここでは、圧縮機１の回転数の調整量Δｆおよび室外ファン２−ａの回転数の調整量ΔＦ０は式（７）（８）に基づいて算出される。
Δｆ＝ｆ３（ＰＬ−ＰＬ＊）  ・・・式（７）
ΔＦo＝ｆ４（ＰＨ−ＰＨ＊）  ・・・式（８）
なお、関数ｆ３（ＰＬ−ＰＬ＊）、ｆ４（ＰＨ−ＰＨ＊）は、簡易的にシステムに適当な定数ａ３、ａ４を設定してａ３×（ＰＬ−ＰＬ＊）、ａ４×（ＰＨ−ＰＨ＊）と設定すればよい。また、ａ３、ａ４を定数とおく代わりに、ＰＬ、ＰＨの時系列データをもとにａ３、ａ４を変更すれば、収束性を早めることができる。
【００４４】
ついで、ステップ２５では、算出された圧縮機１の回転数の調整量Δｆおよび室外ファン２−ａの回転数の調整量ΔＦ０に基づいて圧縮機１の回転数および室外ファン２−ａの回転数を修正、出力し、ステップ２２に戻る。これにより、現在の低圧側圧力ＰＬが目標低圧側圧力ＰＬ＊よりも大きな場合には、圧縮機１の回転数を現在値と目標値の差（ＰＬ−ＰＬ＊）に基づいて大きくする。一方、現在の低圧側圧力ＰＬが目標低圧側圧力ＰＬ＊よりも小さな場合には、圧縮機１の回転数を現在値と目標値の差（ＰＬ−ＰＬ＊）に基づいて小さくする。また、現在の高圧側圧力ＰＨが目標高圧側圧力ＰＨ＊よりも大きな場合には、室外ファン２−ａの回転数を現在値と目標値の差（ＰＨ−ＰＨ＊）に基づいて大きくする。一方、現在の高圧側圧力ＰＨが目標高圧側圧力ＰＨ＊よりも小さな場合には、室外ファン２−ａの回転数を現在値と目標値の差（ＰＨ−ＰＨ＊）に基づいて小さくする。そして、この制御指標が許容範囲内に収まるまで、ステップ２２からステップ２５の制御を続ける。
【００４５】
なお、高低圧の目標値は、外気温度、室内温度や熱負荷に応じて制御目標値を変更すれば、ＣＯＰが高い状態での運転ができる。また、この実施の形態１では、電子式膨張弁４を室内熱交換器出口のＳＨ制御に、電子式膨張弁９を室外熱交換器出口のＳＣ制御に、圧縮機１、および室外ファン２−ａを高圧側圧力、および低圧側圧力の制御に用いたが、室外ファン２−ａの制御値を一定値に設定し、電子式膨張弁９で高圧側圧力の制御を行うと簡易的に制御できる。さらに、この実施の形態１では、圧縮機１や室外ファン２−ａなどの制御機器と、高圧側圧力ＰＨ、低圧側圧力ＰＬなどの制御指標を１対１で制御するように設定したが、制御指標と制御機器のマトリクスを組み、制御を行うことで、収束性を早めることができる。なお、室内温度の制御方法としては、冷房運転をしているすべての部屋の室内温度があらかじめ設定した設定温度になれば、圧縮機を止めればよい。しかし、室内温度があらかじめ設定した設定温度に近づいた時点で目標低圧側圧力ＰL＊を高くなるように変更し、冷房能力が必要能力(熱負荷)に合うように制御すれば、高圧側圧力ＰHおよび低圧側圧力ＰLの圧力差が小さくなり、圧縮機入力を抑えた状態で運転できるため、ＣＯＰが高い状態で運転を継続できる。
【００４６】
また、今回は、室外熱交換器２の出口での冷媒の過冷却度ＳＣや高圧側圧力ＰＨの制御目標値ＳＣ*、ＰＨ*を一定値に設定して制御したが、室外熱交換器２の性能を鑑みて、熱負荷が大きな場合にはＳＣ*やＰＨ*を大きくなるように変更し、熱負荷が小さな場合にはＳＣ*やＰＨ*を小さくなるように変更すれば、よりＣＯＰが高い状態で運転を行うことができる。さらに、通常、室外熱交換器２は大きく、空気の風量も大きく設計されているため、室外熱交換器２の出口の冷媒温度Ｔrefは外気温度にほぼ近い温度となる。そこで、冷媒温度の制御目標値Ｔref*を熱負荷等に関わらず、外気温度から１〜１０℃高い値、例えば５℃程度高い値に設定してこれを制御すれば、過冷却度ＳＣや、高圧側圧力ＰＨを制御指標とした場合よりも簡便に、ＣＯＰが高い状態で運転を行うことができる。
【００４７】
また、室内ファン５−ａの回転数は、全速とするか、リモコンによる設定を行えばよい。さらに、顕熱比ＳＨＦ（Sensible Heat Factor）などの制御指標をもとに運転を行えば、室内の快適性を確保した運転を行うことができる。
【００４８】
実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
図１３において、四方切替弁１０が、圧縮機１から吐出された高温・高圧の冷媒が室外熱交換器２、または室内熱交換器５に供給され、室内熱交換器、または室外熱交換器から吐出された低温・低圧の冷媒がアキュムレータ７に戻されるように配設されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。つまり、上記実施の形態１による空気調和装置は、冷房専用の空調機として動作するものであるが、この実施の形態２による空気調和装置は、四方切替弁１０による冷媒流路を切り換えることにより、冷暖切換型の空調機として動作する。
【００４９】
この実施の形態２による空気調和装置の暖房運転について説明する。
まず、アキュムレータ７内の低温・低圧の冷媒ガスが圧縮機吸入側配管２１を介して圧縮機１に吸入され、圧縮機１により圧縮され、高温・高圧の冷媒ガスとなって吐出される。高温・高圧の冷媒ガスは、四方切替弁１０およびガス配管６を介して室内熱交換器５に導入される。室内熱交換器５に導入された高温・高圧の冷媒ガスは、室内ファン５−ａにより室内熱交換器５に導入された室内の空気と熱交換され、室内の空気を加熱しながら温度が下がる。そして、室内熱交換器５から吐出された冷媒は、電子式膨張弁４で絞られて減圧され、低温・低圧の気液二相状態に変化する。気液二相状態の冷媒は、液配管３を介して室外熱交換器２に導入され、室外ファン２−ａにより室外熱交換器２に導入された室外の空気と熱交換され、室外の空気を冷却して低温低圧の冷媒ガスに変化する。その後、冷媒ガスは、四方切替弁１０を通りアキュムレータ７に戻される。アキュムレータ７に戻された冷媒ガスは気液分離され、低温・低圧の冷媒ガスが圧縮機吸入側配管２１を介して圧縮機１に吸入される。
【００５０】
このように、暖房運転では、冷媒が、図１３に点線の矢印で示されるように、圧縮機１→四方切替弁１０→ガス配管６→室内熱交換器５→電子式膨張弁４→液配管３→室外熱交換器２→四方切替弁１０→アキュムレータ７→圧縮機吸入側配管２１→圧縮機１の順で冷媒回路内を循環する。
【００５１】
つぎに、この実施の形態２による空気調和装置の冷房運転について説明する。
まず、アキュムレータ７内の低温・低圧の冷媒ガスが圧縮機吸入側配管２１を介して圧縮機１に吸入され、圧縮機１により圧縮され、高温・高圧の冷媒ガスとなって吐出される。高温・高圧の冷媒ガスは、四方切替弁１０および圧縮機吐出側配管２０を介して室外熱交換器２に導入される。室外熱交換器２に導入された高温・高圧の冷媒ガスは、室外ファン２−ａにより室外熱交換器２に導入された室外の空気と熱交換され、室外の空気を加熱しながら中温・高圧の冷媒となる。さらに、中温・高圧の冷媒は、液配管３を流通し、電子式膨張弁４にて減圧されて低温・低圧の気液二相状態の冷媒となり、液配管３を流通して室内熱交換器５に導入される。室内熱交換器５に導入された低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、室内ファン５−ａにより室内熱交換器５に導入された室内の空気と熱交換され、室内の空気を冷却しながら、低温・低圧の冷媒蒸気に変化する。低温・低圧の冷媒蒸気は、ガス配管６を流通してアキュムレータ７に戻される。アキュムレータ７に戻された冷媒は気液分離され、低温・低圧の冷媒ガスが圧縮機吸入側配管２１を介して圧縮機１に吸入される。
【００５２】
このように、冷房運転では、冷媒が、図１３に実線の矢印で示されるように、圧縮機１→圧縮機吐出側配管２０→室外熱交換器２→液配管３→電子式膨張弁４→室内熱交換器５→ガス配管６→アキュムレータ７→圧縮機吸入側配管２１→圧縮機１の順で冷媒回路内を循環する。
【００５３】
この実施の形態２においても、冷房運転時に、上記実施の形態１と同様に、室内熱交換器５出口の冷媒の過熱度ＳＨを算出して、算出された過熱度ＳＨに基づいて電子式膨張弁４の開度を制御して、室内熱交換器５に流入する冷媒流量を制御するとともに、電子式膨張弁９の開度を制御して、室外熱交換器２出口に滞留する余剰冷媒をバイパス配管８を介してアキュムレータ７に戻すようにすることで、冷房運転時に空気の温度条件、熱負荷条件等が変動した場合にも、室内機の容量に応じた冷媒流量の配分を効率的に行えるとともに、余剰冷媒を処理することで高圧側圧力を適正化し、余計な圧縮動力の入力を防ぐことができ、ＣＯＰが高い状態で運転できる。
【００５４】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
図１４において、内部熱交換器３０が、液配管３とバイパス配管８の電子式膨張弁９のアキュムレータ側との間で熱交換可能に配設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００５５】
この実施の形態３では、余剰冷媒のもつ冷却エネルギの有効利用のために、内部熱交換器３０を用いて、液配管３を流通する冷媒とバイパス配管８を流通する冷媒との間で熱交換させて、液配管３の冷媒を冷却すれば、ＣＯＰの向上につながる。
【００５６】
この空気調和装置の冷房運転において、冷媒充填量が過大である場合には、高圧側圧力ＰＨ、室外熱交換器２出口の過冷却度ＳＣ、室外熱交換器２出口の冷媒温度Ｔrefを制御指標として、上記実施の形態１と同様に余剰冷媒の処理を行えば、ＣＯＰが高い状態で運転できる。しかし、冷媒充填量が過少である場合には、上記方法では電子式膨張弁９が全閉となり、内部熱交換器３０を使用することができない。そこで、高圧側圧力ＰＨ、室外熱交換器２出口の過冷却度ＳＣ、室外熱交換器２出口の冷媒温度Ｔrefに閾値を設け、ＰＨ、ＳＣ、Ｔrefが例えばＰＨ＊、ＳＣ＊、Ｔref＊よりも低くなった場合には、冷媒充填量が過小であると判断して、電子式膨張弁９の制御方法を切り替え、バイパス配管８の内部熱交換器３０の出口の冷媒の過熱度に基づいて電子式膨張弁９の開度を制御すれば、冷媒充填量が過大である場合に、バイパス配管を使用して余剰冷媒を処理するとともに、冷媒充填量が過小である場合に、内部熱交換器３０により室内機に流入する冷媒温度を下げることができ、冷媒充填量がどのような場合にも、各冷媒充填量に対して、ＣＯＰが高い状態で運転を行うことができる。
【００５７】
なお、室外熱交換器出口の過冷却度ＳＣや、冷媒温度Ｔref、高圧側圧力ＰＨ等を制御する方法は、フロン系冷媒、炭化水素系冷媒、アンモニア等、高圧側で冷媒が凝縮、低圧側で冷媒が蒸発する蒸気圧縮式冷凍サイクルを用いる空気調和装置に対して有効である。
【００５８】
また、二酸化炭素のような使用条件により高圧側が臨界圧力を超える冷媒を用いる場合には、高圧側圧力ＰＨが臨界圧力よりも低い場合には、上記制御方法により制御できるが、高圧側圧力ＰＨが臨界圧力よりも高くなった場合には凝縮温度を定義できなくなるため、過冷却度ＳＣの代わりに室外熱交換器２の出口の冷媒温度、または室外熱交換器２の出口の冷媒温度と外気温度の差を制御すれば、ＣＯＰが高い状態での運転を行うことができる。さらに、臨界圧力以上の凝縮温度の定義として、当該圧力で比熱が最も大きな温度(擬臨界温度)や臨界圧力の比エンタルピと当該圧力から求められる温度等を擬似的な凝縮温度Ｔｃ'と仮定し、擬似的な過冷却度ＳＣ'（＝Ｔｃ'−Ｔｄ）を一定値になるように制御した場合にも、室内温度Ｔｉが変動した場合に冷媒と室内空気の温度差を適切にとることができ、ＣＯＰが高い状態で運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおける冷媒量と高圧側圧力との関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおける冷媒量と過冷却度との関係を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおける冷媒量と室外熱交換器出口の冷媒温度との関係を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおける冷媒量とＣＯＰとの関係を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおけるバイパス回路を使用しない場合の圧力−比エンタルピ線図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおけるバイパス回路を使用した場合の圧力−比エンタルピ線図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおける電子式膨張弁４の開度とＣＯＰとの関係を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の冷凍サイクルにおける過熱度とＣＯＰとの関係を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置における室内熱交換器出口の冷媒の過熱度を制御指標としたときの運転制御のフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置における室外熱交換器出口の冷媒の過冷却度を制御指標としたときの運転制御のフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置における圧縮機および室外ファンの回転数を制御指標としたときの運転制御のフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  圧縮機、２  室外熱交換器、３  液配管、４  電子式膨張弁（第１絞り手段）、５  室内熱交換器、６  ガス配管、７  アキュムレータ、８  バイパス配管、９  電子式膨張弁（第２絞り手段）、１１  吐出圧力検出器（冷媒圧力検出手段、凝縮温度検出手段）、１２  吸入圧力検出器（冷媒圧力検出手段、蒸発温度検出手段）、１４，１５  冷媒温度検出器（冷媒温度検出手段）、１６  冷媒温度検出器（冷媒温度検出手段、蒸発温度検出手段）、１８  外気温度検出器、１９  制御手段、２０  圧縮機吐出側配管、２１  圧縮機吸入側配管、３０  内部熱交換器。
【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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