冷凍サイクル装置
【課題】冷凍サイクル装置で冷媒貯留器から確実に十分な量の冷媒を放出させる。
【解決手段】第１冷媒経路１８から第１熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給されると、第１熱交換器は凝縮器として機能する。冷媒は第３冷媒経路２６から圧縮機に戻される。第１冷媒経路１８が遮断されると、第２冷媒経路２５から第２熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給される。第２熱交換器は凝縮器として機能する。循環経路で冷媒が過剰に存在すると、第１冷媒経路１８から冷媒貯留器６０に冷媒が格納される。循環経路で冷媒が不足すると、冷媒貯留器６０から第３冷媒経路２６に冷媒が放出される。冷媒の放出にあたって冷媒貯留器６０には第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が導入される。高圧が作用することから、冷媒は冷媒貯留器６０から押し出される。
【解決手段】第１冷媒経路１８から第１熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給されると、第１熱交換器は凝縮器として機能する。冷媒は第３冷媒経路２６から圧縮機に戻される。第１冷媒経路１８が遮断されると、第２冷媒経路２５から第２熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給される。第２熱交換器は凝縮器として機能する。循環経路で冷媒が過剰に存在すると、第１冷媒経路１８から冷媒貯留器６０に冷媒が格納される。循環経路で冷媒が不足すると、冷媒貯留器６０から第３冷媒経路２６に冷媒が放出される。冷媒の放出にあたって冷媒貯留器６０には第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が導入される。高圧が作用することから、冷媒は冷媒貯留器６０から押し出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば空気調和機に用いられる冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されるように、複数台の室外機と複数台の室内機とを備える空気調和機は広く知られる。冷房運転時には室外熱交換器は凝縮器として機能する。室内熱交換器は蒸発器として機能する。冷媒は室内熱交換器から低圧ガス管に流れ込む。暖房運転時には高圧ガス管から室内熱交換器に高温高圧の冷媒が供給される。室内熱交換器で凝縮された冷媒は室外熱交換器に流れ込む。膨張弁と室外熱交換器とは液管で相互に接続される。
【０００３】
こうした空気調和機では運転にあたって冷媒量の調整が要求される。冷媒量の調整にあたって液管と低圧ガス管との間に冷媒貯留器が挿入される。循環経路内に冷媒が過剰に存在すると判断されると、冷媒貯留器は冷媒を溜め込む。循環経路内で冷媒が不足すると、冷媒貯留器は循環経路に向けて冷媒を放出する。冷媒の貯留や放出は凝縮器の過冷却度に基づき制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８５２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の冷媒貯留器では冷媒貯留器内の圧力と低圧ガス管の圧力との圧力差に基づき冷媒は冷媒貯留器から循環経路に放出される。その結果、例えば外気の温度が低下すると、冷媒貯留器と低圧ガス管との間で十分に圧力差が確保されないことがあり得る。こうした場合には低圧ガス管に十分な量の冷媒が供給されないおそれがある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様によれば、冷媒貯留器から確実に十分な量の冷媒を放出させることができる冷凍サイクル装置は提供されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
冷凍サイクル装置の一形態は、圧縮機および第１の膨張弁の間に第１熱交換器を有し、流路切替手段により前記第１熱交換器への高温高圧の冷媒の供給および遮断が成される第１冷媒経路と、前記圧縮機および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から第１分岐点で分岐して、前記流路切替手段による前記第１冷媒経路への高温高圧の冷媒の遮断時に前記圧縮機および前記第１の膨張弁の間で第２熱交換器に高温高圧の冷媒を供給する第２冷媒経路と、前記圧縮機および前記第２熱交換器の間で前記第２冷媒経路から第２分岐点で分岐して、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に、前記第２熱交換器から流出する冷媒を前記圧縮機の吸い込み側に導く第３冷媒経路と、前記第１分岐点および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から分岐して前記圧縮機の前記吸い込み側に接続され、前記第１冷媒経路の前記流路切替手段による前記遮断時に前記第１冷媒経路から冷媒の流入を許容し、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に前記第１冷媒経路から前記第３冷媒経路への冷媒の流入を遮断する第４冷媒経路と、前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から冷媒を獲得し、前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する冷媒貯留器と、前記第２冷媒経路および前記冷媒貯留器に接続されて、前記第２冷媒経路から前記冷媒貯留器に高温高圧の冷媒を導入するバイパス経路とを備える。
【０００８】
こうした冷凍サイクル装置では、第１冷媒経路から第１熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給されると、第１熱交換器は凝縮器として機能する。低圧の気液２相冷媒は第２熱交換器に供給される。こうして第２熱交換器では空気が冷却される。冷媒は第３冷媒経路から圧縮機に戻される。第１冷媒経路および第３冷媒経路で冷媒の循環経路は確立される。
【０００９】
第１冷媒経路が遮断されると、第２冷媒経路から第２熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給される。第２熱交換器は凝縮器として機能する。第２熱交換器では空気が暖められる。冷媒は第１冷媒経路および第４冷媒経路から圧縮機に戻される。第２冷媒経路、第１冷媒経路および第４冷媒経路で冷媒の循環経路が確立される。こうして第１冷媒経路および第２冷媒経路の切り替えに応じて第２熱交換器では冷房および暖房は実現される。
【００１０】
循環経路で冷媒が過剰に存在すると、第１冷媒経路から冷媒貯留器に冷媒が格納される。循環中の冷媒の量は減少する。その結果、熱交換器の液溜まりは解消される。熱交換能力の低下は回避される。循環経路で冷媒が不足すると、冷媒貯留器から第３冷媒経路に冷媒が放出される。循環経路では十分な量の冷媒が確保される。熱交換能力の低下は回避される。このとき、冷媒の放出にあたって冷媒貯留器には第２冷媒経路から高温高圧の冷媒が導入される。高圧が作用することから、冷媒は冷媒貯留器から押し出される。確実に冷媒貯留器から冷媒は放出されることができる。
【００１１】
冷凍サイクル装置は、前記バイパス経路および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路に組み込まれて、前記第１冷媒経路で冷媒の供給および遮断を切り替える第１開放弁と、前記圧縮機および前記第２分岐点の間で前記第３冷媒経路に組み込まれて、前記第３冷媒経路で冷媒の流通および遮断を切り替える第２開放弁とを備えてもよい。こうした開放弁によれば、第１冷媒経路から高温高圧の冷媒が第１熱交換器に供給される際でも、第１冷媒経路の遮断時に第２冷媒経路から第２熱交換器に高温高圧の冷媒が供給される際でも、バイパス経路には常に高温高圧の冷媒は供給されることができる。確実に冷媒貯留器から冷媒は放出されることができる。
【００１２】
冷凍サイクル装置は、１つまたは複数の第２の膨張弁と、前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第１並列冷媒経路と、前記第１分岐点および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第２並列冷媒経路と、個々の前記第２並列冷媒経路に個別に組み込まれる並列第２熱交換器と、前記バイパス経路および前記並列第２熱交換器の間で前記第２並列冷媒経路から分岐し、前記第３冷媒経路に接続される第３並列冷媒経路とをさらに備えてもよい。
【００１３】
こうした冷凍サイクル装置では第２熱交換器に並列に１つまたは複数の並列第２熱交換器が組み込まれる。個々の第２熱交換器および並列第２熱交換器で冷房および暖房は実現されることができる。しかも、第２熱交換器で第２冷媒経路および第３冷媒経路が切り替えられ、個々の並列第２熱交換器ごとに並列第２冷媒経路および並列第３冷媒経路が切り替えられると、第２熱交換器および並列第２熱交換器で冷房および暖房は混在することができる。
【００１４】
冷凍サイクル装置は、前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器のうち少なくとも１台が蒸発器として機能する際に、前記蒸発器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路をさらに備えてもよい。
【００１５】
こうして冷媒貯留器から冷媒が放出されると、当該蒸発器で冷媒の不足は解消される。その結果、蒸発器の熱交換能力は高められることができる。蒸発器では空気は効率的に冷却される。蒸発器で冷房が実現される際に蒸発器で過熱度が所定値以上であると、当該蒸発器の熱交換能力は低下してしまう。
【００１６】
冷凍サイクル装置は、全ての前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器が凝縮器として機能する際に、前記第１熱交換器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路をさらに備えてもよい。
【００１７】
こうして冷媒貯留器から冷媒が放出されると、第１熱交換器で冷媒の不足は解消される。その結果、第１熱交換器の熱交換能力は高められることができる。第１熱交換器で大きな熱エネルギが冷媒に付与されることができる。第２熱交換器や並列第２熱交換器で効率的に熱エネルギは放出されることができる。第２熱交換器や並列第２熱交換器で効率的な暖房は実現されることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、冷媒貯留器から確実に十分な量の冷媒を放出させることができる冷凍サイクル装置は提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】冷媒貯留ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】空気調和機の制御系を概略的に示すブロック図である。
【図４】図１に対応し、全ての室内機で冷房運転が実施される際に冷媒の流れを示すブロック図である。
【図５】図１に対応し、全ての室内機で暖房運転が実施される際に冷媒の流れを示すブロック図である。
【図６】図１に対応し、室外機が凝縮器として機能する際に冷暖同時運転を実現する冷媒の流れを示すブロック図である。
【図７】図１に対応し、室外機が蒸発器として機能する際に冷暖同時運転を実現する冷媒の流れを示すブロック図である。
【図８】冷媒貯留ユニットの制御方法を概略的に示すフローチャートである。
【図９】第１放出格納制御を概略的に示すフローチャートである。
【図１０】第２放出格納制御を概略的に示すフローチャートである。
【図１１】第３放出格納制御を概略的に示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機の構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機１１の構成を概略的に示す。空気調和機１１は１台の室外機１２と２台の室内機１３ａ、１３ｂとを備える。室内機１３ａ、１３ｂは室外機１２に相互に並列に接続される。室内機１３ａ、１３ｂは１室内に設置されてもよく複数室内に個別に設置されてもよい。この空気調和機１１では、室内機１３ａ、１３ｂごとに個別に運転および休止が選択されることができる。同時に、この空気調和機１１では、後述されるように、冷房運転中の室内機１３ａ（１３ｂ）と暖房運転中の室内機１３ｂ（１３ａ）とが混在することができる。その他、図１から明らかなように、空気調和機１１は２台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…を備えてもよい。室内機１３ａ、１３ｂ…は同様に室外機１２に相互に並列に接続されればよい。
【００２２】
空気調和機１１は第１熱交換器すなわち室外熱交換器１４を備える。室外熱交換器１４は室外機１２に組み込まれる。空気調和機１１は複数台の室内熱交換器１５ａ、１５ｂを備える。ここでは、便宜上、１台目の室内熱交換器１５ａは第２熱交換器とし、２台目の室内熱交換器１５ｂは１台目の並列第２熱交換器とする。空気調和機１１には複数台の並列第２熱交換器すなわち３台目以降の室内熱交換器が組み込まれてもよい。全ての室内熱交換器１５ａ、１５ｂは同一の構造を有すればよい。室内熱交換器１５ａ、１５ｂは個別に個々の室内機１３ａ、１３ｂに組み込まれる。室外熱交換器１４および室内熱交換器１５ａ、１５ｂは、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギの交換を実現する。
【００２３】
空気調和機１１は圧縮機１６を備える。圧縮機１６は室外機１２に組み込まれる。圧縮機１６はガス冷媒を圧縮する。圧縮機１６から高圧のガス冷媒は吐出される。
【００２４】
空気調和機１１は個々の室内熱交換器１５ａ、１５ｂごとに膨張弁１７ａ、１７ｂを備える。膨張弁１７ａ、１７ｂは個々の室内機１３ａ、１３ｂに個別に組み込まれる。圧縮機１６と膨張弁１７ａとの間には第１冷媒経路１８が形成される。第１冷媒経路１８には室外熱交換器１４が組み込まれる。
【００２５】
ここでは、第１冷媒経路１８から第１中間経路１９が分岐する。第１冷媒経路１８と第１中間経路１９との分岐点２１は室外熱交換器１４と膨張弁１７ａとの間に配置される。第１中間経路１９には第１並列冷媒経路２２が接続される。第１並列冷媒経路２２は分岐点２３で第１中間経路１９から分岐する。第１並列冷媒経路２２は膨張弁１７ｂに接続される。こうして膨張弁１７ｂは膨張弁１７ａに並列に室外熱交換器１４に接続される。空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁はさらなる第１並列冷媒経路（図示されず）で第１中間経路１９に個別に接続されればよい。こうして第１並列冷媒経路は第１冷媒経路１８から分岐し個々の膨張弁に個別に接続される。
【００２６】
圧縮機１６と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８から分岐点２４で第２冷媒経路２５が分岐する。分岐した第２冷媒経路２５は膨張弁１７ａに接続される。第２冷媒経路２５に室内熱交換器１５ａが組み込まれる。
【００２７】
第２冷媒経路２５から第３冷媒経路２６が分岐する。第２冷媒経路２５と第３冷媒経路２６との分岐点２７は圧縮機１６と室内熱交換器１５ａとの間、すなわち、第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と室内熱交換器１５ａとの間に配置される。第３冷媒経路２６は圧縮機１６の吸い込み側に接続される。
【００２８】
ここでは、第２冷媒経路２５から第２中間経路２８が分岐する。第２冷媒経路２５と第２中間経路２８との分岐点２９は第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７との間に配置される。第２中間経路２８には第２並列冷媒経路３１が接続される。第２並列冷媒経路３１は分岐点３２で第２中間経路２８から分岐する。第２並列冷媒経路３１は膨張弁１７ｂに接続される。第２並列冷媒経路３１に室内熱交換器１５ｂが組み込まれる。空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁はさらなる第２並列冷媒経路（図示されず）で第２中間経路２８に個別に接続されればよい。こうして第２並列冷媒経路３１は個々に第２冷媒経路２５から分岐し個々の膨張弁に個別に接続される。
【００２９】
第３冷媒経路２６から第３中間経路３３が分岐する。第３冷媒経路２６と第３中間経路３３との分岐点３４は第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７と圧縮機１６との間に配置される。第３中間経路３３には第３並列冷媒経路３５が接続される。第３並列冷媒経路３５は分岐点３６で第３中間経路３３から分岐する。分岐する第３並列冷媒経路３５は室内熱交換器１５ｂと分岐点３２との間で第２並列冷媒経路３１の分岐点３７に接続される。空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、さらなる第３並列冷媒経路（図示されず）は第２並列冷媒経路と第３中間経路３３とを個別に接続すればよい。こうして第３並列冷媒経路３５…は個々に第２並列冷媒経路３１…から分岐し第３冷媒経路２６に接続される。
【００３０】
第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７と第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９との間で第２冷媒経路２５には暖房時開放弁３８が組み込まれる。暖房時開放弁３８は例えば電磁開閉弁から構成されればよい。暖房時開放弁３８は開弁時に第２冷媒経路２５での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第２冷媒経路２５での冷媒の流通を遮断する。
【００３１】
同様に、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１の分岐点３２と第２並列冷媒経路３１および第３並列冷媒経路３５の分岐点３７との間で第２並列冷媒経路３１には暖房時開放弁３９が組み込まれる。暖房時開放弁３９は同様に例えば電磁開閉弁から構成されればよい。暖房時開放弁３９は開弁時に第２並列冷媒経路３１での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第２並列冷媒経路３１での冷媒の流通を遮断する。暖房時開放弁３９は、空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁ごとにさらなる第２並列冷媒経路に組み込まれればよい。
【００３２】
第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７と第３冷媒経路２６および第３中間経路３３の分岐点３４との間で第３冷媒経路２６には冷房時開放弁４１が組み込まれる。冷房時開放弁４１は例えば電磁開閉弁から構成されればよい。冷房時開放弁４１は開弁時に第３冷媒経路２６での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第３冷媒経路２６での冷媒の流通を遮断する。ここで、分岐点２７、暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４１は室内機１３ａに組み込まれてもよく分岐ユニットとして室外機１２および室内機１３ａ、１３ｂとは別体に構成されてもよい。
【００３３】
同様に、第２並列冷媒経路３１および第３並列冷媒経路３５の分岐点３７と第３中間経路３３および第３並列冷媒経路３５の分岐点３６との間で第３並列冷媒経路３５には冷房時開放弁４２が組み込まれる。冷房時開放弁４２は例えば電磁開閉弁から構成されればよい。冷房時開放弁４２は開弁時に第３並列冷媒経路３５での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第３並列冷媒経路３５での冷媒の流通を遮断する。冷房時開放弁４２は、空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁ごとにさらなる第３並列冷媒経路に組み込まれればよい。ここで、分岐点３７、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２は室内機１３ｂに組み込まれてもよく分岐ユニットとして室外機１２および室内機１３ａ、１３ｂとは別体に構成されてもよい。
【００３４】
第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８には四方弁４３が挿入される。四方弁４３は第１位置と第２位置との間で切り替えられる。第１位置の四方弁４３は、第１口４４ａおよび第２口４４ｂを相互に接続する経路と、第３口４４ｃおよび第４口４４ｄを相互に接続する経路とを確立する。第２位置の四方弁４３は、第１口４４ａおよび第４口４４ｄを相互に接続する経路と、第２口４４ｂおよび第３口４４ｃを相互に接続する経路とを確立する。
【００３５】
第３口４４ｃおよび第４口４４ｄと第３冷媒経路２６との間には第４冷媒経路４５が形成される。第４冷媒経路４５は第１流通路４５ａおよび第２流通路４５ｂを備える。第１流通路４５ａは四方弁４３の第３口４４ｃと第３冷媒経路２６とを接続する。第２流通路４５ｂは四方弁４３の第４口４４ｄと第３冷媒経路２６あるいは第１流通路４５ａとを接続する。第２流通路４５ｂには例えばキャピラリチューブ４６が挿入される。キャピラリチューブ４６は冷媒の流通を制限する。
【００３６】
第４冷媒経路４５と圧縮機１６との間で第３冷媒経路２６にはアキュムレータ４７が組み込まれる。アキュムレータ４７はガス冷媒と液冷媒とを分離し圧縮機１６への液戻りを防止することができる。
【００３７】
第１冷媒経路１８にはさらに室外機膨張弁４８が組み込まれる。室外機膨張弁４８は室外熱交換器１４と分岐点２１との間に配置される。室外機膨張弁４８の開度に応じて冷媒の流通量は調整される。
【００３８】
圧縮機１６には２つの圧力センサ４９、５１が関連づけられる。１つ目の圧力センサ４９は圧縮機１６の吐出側の冷媒圧力を測定する。圧力センサ４９は例えば第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９との間で第２冷媒経路２５に取り付けられる。圧力センサ４９は第２冷媒経路２５内の冷媒の圧力を測定する。２つ目の圧力センサ５１は圧縮機１６の吸入側の冷媒圧力を測定する。圧力センサ５１は例えば第４冷媒経路４５と圧縮機１６との間で第３冷媒経路２６に取り付けられる。圧力センサ５１は第３冷媒経路２６内の冷媒の圧力を測定する。
【００３９】
室外熱交換器１４には３つの温度センサ５２、５３、５４が関連づけられる。１つ目の温度センサ５２は室外熱交換器１４が凝縮器として機能する際に室外熱交換器１４の出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５２は室外熱交換器１４の出口で第１冷媒経路１８に取り付けられる。２つ目の温度センサ５３は室外熱交換器１４が凝縮器として機能する際に室外機膨張弁４８の下流で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５３は室外機膨張弁４８の下流で第１冷媒経路１８に取り付けられる。さらに、３つ目の温度センサ５４は室外熱交換器１４が蒸発器として機能する際に室外熱交換器１４の出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５４は室外熱交換器１４の出口で第１冷媒経路１８に取り付けられる。
【００４０】
室内熱交換器１５ａには２つの温度センサ５５、５６が関連づけられる。１つ目の温度センサ５５は室内熱交換器１５ａが凝縮器として機能する際に室内熱交換器１５ａの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５５は室内熱交換器１５ａの出口で第２冷媒経路２５に取り付けられる。２つ目の温度センサ５６は室内熱交換器１５ａが蒸発器として機能する際に室内熱交換器１５ａの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５６は室内熱交換器１５ａの出口で第２冷媒経路２５に取り付けられる。
【００４１】
同様に、室内熱交換器１５ｂには２つの温度センサ５７、５８が関連づけられる。１つ目の温度センサ５７は室内熱交換器１５ｂが凝縮器として機能する際に室内熱交換器１５ｂの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５７は室内熱交換器１５ｂの出口で第２並列冷媒経路３１に取り付けられる。２つ目の温度センサ５８は室内熱交換器１５ｂが蒸発器として機能する際に室内熱交換器１５ｂの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５８は室内熱交換器１５ｂの出口で第２並列冷媒経路３１に取り付けられる。温度センサ５７、５８は、空気調和機１１に室内機すなわち室内熱交換器が追加されるたびに、室内熱交換器ごとにさらなる第２並列冷媒経路に取り付けられればよい。
【００４２】
空気調和機１１は冷媒貯留ユニット５９を備える。冷媒貯留ユニット５９は室外機１２に組み込まれる。図２に示されるように、冷媒貯留ユニット５９は冷媒貯留器６０を備える。冷媒貯留器６０内には貯留空間６１が形成される。貯留空間６１では重力の働きでガス冷媒と液冷媒とが分離する。液冷媒は下方に溜まる。
【００４３】
冷媒貯留器６０は流入経路６２で第１冷媒経路１８に接続される。流入経路６２は第１冷媒経路１８および第１中間経路１９の分岐点２１と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８に接続される。流入経路６２にはストレーナ６３、第１開閉弁６４と逆止弁６５とが組み込まれる。ストレーナ６３は冷媒中の異物を除去する。第１開閉弁６４には例えば電磁開閉弁が用いられればよい。第１開閉弁６４が開弁すると、第１冷媒経路１８の圧力と貯留空間６１内の圧力との圧力差に応じて第１冷媒経路１８から貯留空間６１に液冷媒が流れ込む。逆止弁６５は貯留空間６１から第１冷媒経路１８に向かって冷媒の逆流を阻止する。
【００４４】
冷媒貯留器６０は流出経路６６で第３冷媒経路２６に接続される。流出経路６６は第３冷媒経路２６および第３中間経路３３の分岐点３４と圧縮機１６との間で第３冷媒経路２６に接続される。流出経路６６にはストレーナ６７、第２開閉弁６８および減圧器６９が組み込まれる。第２開閉弁６８には例えば電磁開閉弁が用いられる。減圧器６９には例えばキャピラリチューブが用いられればよい。第２開閉弁６８が開弁すると、貯留空間６１内の圧力と第３冷媒経路２６の圧力との圧力差に応じて貯留空間６１から第３冷媒経路２６に冷媒が流れ出す。このとき、減圧器６９の働きで冷媒はガス化する。ガス冷媒が第３冷媒経路２６に導入される。ストレーナ６７は冷媒中の異物を除去する。
【００４５】
冷媒貯留器６０にはガス抜き用の補助経路７１が接続される。補助経路７１はできる限り貯留空間６１の上部で開口する。補助経路７１は第３冷媒経路２６に接続される。補助経路７１にはストレーナ７２および第３開閉弁７３が組み込まれる。第３開閉弁７３には例えば電磁開閉弁が用いられる。第３開閉弁７３が開弁すると、流入経路６２から取り込まれる液冷媒に代わって、補助経路７１を通じて貯留空間６１からガス冷媒が第３冷媒経路２６に逃されることができる。
【００４６】
冷媒貯留器６０にはバイパス経路７４が接続される。バイパス経路７４は第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９との間で第２冷媒経路２５に接続される。バイパス経路７４にはストレーナ７５、第４開閉弁７６および逆止弁７７とが組み込まれる。ストレーナ７５は冷媒中の異物を除去する。第４開閉弁７６が開弁すると、第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が貯留空間６１に流れ込む。逆止弁７７は貯留空間６１から第２冷媒経路２５に向かって冷媒の逆流を阻止する。
【００４７】
図３は空気調和機１１の制御系を概略的に示す。空気調和機１１は制御回路８１を備える。この制御回路８１は例えば室外機１２に組み込まれる。制御回路８１には室外機１２内の圧縮機１６、四方弁４３、室外機膨張弁４８、第１開閉弁６４、第２開閉弁６８、第３開閉弁７３および第４開閉弁７６がそれぞれ接続される。制御回路８１は圧縮機１６、四方弁４３、室外機膨張弁４８、第１開閉弁６４、第２開閉弁６８、第３開閉弁７３および第４開閉弁７６にそれぞれ制御信号を供給する。制御信号に応じて圧縮機１６のオンオフや回転数は制御される。制御信号に応じて四方弁４３は第１位置および第２位置の間で切り替えられる。制御信号に応じて室外機膨張弁４８の開度は制御される。制御信号に応じて第１開閉弁６４、第２開閉弁６８、第３開閉弁７３および第４開閉弁７６では開弁および閉弁が切り替えられる。
【００４８】
加えて、制御回路８１には室内機１５ａの膨張弁１７ａ、暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４１が接続され室内機１５ｂの膨張弁１７ｂ、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２が接続される。制御回路８１は膨張弁１７ａ、暖房時開放弁３８、冷房時開放弁４１、膨張弁１７ｂ、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２にそれぞれ制御信号を供給する。制御信号に応じて膨張弁１７ａ、１７ｂの開度は制御される。開度は例えば内蔵のステッピングモータのパルス数で設定されればよい。制御信号に応じて暖房時開放弁３８、冷房時開放弁４１、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２では開弁および閉弁が切り替えられる。
【００４９】
さらに、制御回路８１には室外機１２の圧力センサ４９、５１、温度センサ５２、５３、５４および開度センサ８２が接続される。圧力センサ４９、５１は制御回路８１に圧力情報信号を供給する。圧力情報信号は冷媒の圧力値を特定する。制御回路８１は圧力センサ４９の圧力情報信号に基づき高圧飽和温度を算出する。高圧飽和温度は、室外熱交換器１４が凝縮器として働く際に室外熱交換器１４内の冷媒温度に相当する。同様に、制御回路８１は圧力センサ５１の圧力情報信号に基づき低圧飽和温度を算出する。低圧飽和温度は、室外熱交換器１４が蒸発器として働く際に室外熱交換器１４内の冷媒温度に相当する。温度センサ５２、５３、５４は制御回路８１に温度情報信号を供給する。温度情報信号は冷媒の温度値を特定する。開度センサ８２は制御回路８１に開度情報信号を供給する。開度情報信号は室外機膨張弁４８の開度を特定する。
【００５０】
さらにまた、制御回路８１には室内機１３ａの開度センサ８３および温度センサ５５、５６並びに室内機１３ｂの開度センサ８４および温度センサ５７、５８が接続される。温度センサ５５、５６、５７、５８は制御回路８１に温度情報信号を供給する。温度情報信号は冷媒の温度値を特定する。開度センサ８３、８４はそれぞれ対応の膨張弁１７ａ、１７ｂの開度を測定する。開度センサ８３、８４は制御回路８１に開度情報信号を供給する。開度情報信号は膨張弁１７ａ、１７ｂの開度を特定する。
【００５１】
次に、空気調和機１１の動作を簡単に説明する。ここでは、本実施形態に則って空気調和機１１に２台の室内機１３ａ、１３ｂが組み込まれた場合を詳述するものの、前述のように空気調和機１１には３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…が組み込まれることができる。したがって、以下では、説明の便宜上、３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…も想定し、２台の室内機１３ａ、１３ｂであっても「全て」の室内機１３ａ、１３ｂというものとする。
【００５２】
いま、全ての室内機１３ａ、１３ｂで冷房運転が実施される場面を想定する。図４に示されるように、制御回路８１は第１位置に四方弁４３をセットする。その結果、圧縮機１６から膨張弁１７ａまで第１冷媒経路１８が開通する。加えて、圧縮機１６から膨張弁１７ｂまで第１冷媒経路１８、第１中間経路１９および第１並列冷媒経路２２が開通する。第４冷媒経路４５では第１冷媒経路１８から冷媒は流入しない。
【００５３】
同時に、制御回路８１は暖房時開放弁３８、３９を閉じ冷房時開放弁４１、４２を開放する。その結果、膨張弁１７ａから第２冷媒経路２５を経て第３冷媒経路２６に至る循環経路が確立される。同時に、膨張弁１７ｂから第２並列冷媒経路３１、第３並列冷媒経路３５および第３中間経路３３を経て第３冷媒経路２６に至る循環経路が確立される。第４冷媒経路４５では第３冷媒経路２６からの冷媒は流入しない。
【００５４】
制御回路８１は圧縮機１６の動作を制御する。圧縮機１６と膨張弁１７ａ、１７ｂとの間で第１冷媒経路１８、第１中間経路１９および第１並列冷媒経路２２に高温高圧の冷媒が流通する。同時に、圧縮機１６と暖房時開放弁３８、３９との間で第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１に高温高圧の冷媒が流通する。こうして室外熱交換器１４に対して高温高圧の冷媒が供給される。室外熱交換器１４は凝縮器として機能する。凝縮された液冷媒は膨張弁１７ａ、１７ｂで減圧された後、室内熱交換器１５ａ、１５ｂを通過する。室内熱交換器１５ａ、１５ｂは蒸発器として機能する。その結果、室内の空気は冷却される。
【００５５】
続いて、全ての室内機１３ａ、１３ｂで暖房運転が実施される場面を想定する。図５に示されるように、制御回路８１は第２位置に四方弁４３をセットする。その結果、圧縮機１６と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８は遮断される。同時に、第１冷媒経路１８と第４冷媒経路４５とが相互に接続される。
【００５６】
加えて、制御回路８１は暖房時開放弁３８、３９を開放し冷房時開放弁４１、４２を閉じる。その結果、第２冷媒経路２５と第３冷媒経路２６との間で冷媒の流通は遮断され、第２並列冷媒経路３１と第３並列冷媒経路３５との間で冷媒の流通は遮断される。分岐点２２から第２冷媒経路２５を経て膨張弁１７ａに至る冷媒経路が確立されるとともに、分岐点２２から第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１を経て膨張弁１７ｂに至る循環経路が確立される。
【００５７】
圧縮機１６から高温高圧の冷媒が吐出されると、圧縮機１６と膨張弁１７ａ、１７ｂとの間で第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１に高温高圧の冷媒が流通する。同時に、圧縮機１６とキャピラリチューブ４６との間で第１冷媒経路１８および第４冷媒経路４５に高温高圧の冷媒が流通する。こうして室内熱交換器１５ａ、１５ｂに対して高温高圧の冷媒が供給される。室内熱交換器１５ａ、１５ｂは凝縮器として機能する。その結果、室内の空気は暖められる。凝縮された冷媒は膨張弁１７ａ、１７ｂで減圧された後、室外熱交換器１４を通過する。室外熱交換器１４は蒸発器として機能する。第４冷媒経路４５は第１冷媒経路１８から冷媒の流入を許容する。
【００５８】
続いて、室外熱交換器１４が凝縮器として機能する際に室内機１３ａで冷房運転が実施され室内機１３ｂで暖房運転が実施される場面を想定する。図６に示されるように、制御回路８１は第１位置に四方弁４３をセットする。同時に、制御回路８１は暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４２を閉じ冷房時開放弁４１および暖房時開放弁３９を開放する。その結果、圧縮機１６と膨張弁１７ａとの間では第１冷媒経路１８で循環経路が確立される。その一方で、圧縮機１６と膨張弁１７ｂとの間では第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１で循環経路が確立される。室内熱交換器１５ｂで凝縮された冷媒は第１並列冷媒経路２２、第１中間経路１９および第１冷媒経路１８を経て室内熱交換器１５ａに供給される。こうして１台の室外機１２に対して冷房運転の室内機１３ａおよび暖房運転の室内機１３ｂは混在することができる。こうした冷暖同時運転は、例えば１つの建物内で生活空間を暖めコンピュータのサーバ室を冷やすといった場面での利用が想定される。このとき、第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９は圧縮機１６と暖房時開放弁３８との間に配置されることから、暖房時開放弁３８の働きで膨張弁１７ａに向かって第１冷媒経路１８で高温高圧の冷媒が遮断されても、膨張弁１７ｂには確実に第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が供給されることができる。ここで、制御回路８１は室外熱交換器１４に流入する冷媒の流量を制御する。こうした流量の制御は室外機膨張弁４８の働きで実現される。制御回路８１は、例えば圧力センサ４９の圧力値と室外機膨張弁４８の下流の圧力値との間で一定の圧力差を維持すべく室外機膨張弁４８の開度を制御する。
【００５９】
さらに、室外熱交換器１４が蒸発器として機能する際に室内機１３ａで冷房運転が実施され室内機１３ｂで暖房運転が実施される場面を想定する。図７に示されるように、制御回路８１は第２位置に四方弁４３をセットする。同時に、制御回路８１は暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４２を閉じ冷房時開放弁４１および暖房時開放弁３９を開放する。その結果、圧縮機１６と膨張弁１７ｂとの間では第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１で循環経路が確立される。室内熱交換器１５ｂで凝縮された冷媒は第１並列冷媒経路２２、第１中間経路１９および第１冷媒経路１８を経て室外熱交換器１４に供給される。同時に、室内熱交換器１５ｂで凝縮された冷媒は第１並列冷媒経路２２、第１中間経路１９および第１冷媒経路１８を経て室内熱交換器１５ａに供給される。こうして１台の室外機１２に対して冷房運転の室内機１３ａおよび暖房運転の室内機１３ｂは混在することができる。制御回路８１は室外熱交換器１４に流入する冷媒の流量を制御する。こうした流量の制御は室外機膨張弁４８の働きで実現される。制御回路８１は、例えば圧力センサ５１で検出される冷媒圧力から低圧飽和温度と温度センサ５４で検出される温度との間で一定の温度差を維持すべく室外機膨張弁４８の開度を制御する。
【００６０】
四方弁４３の切り替えにあたって制御回路８１は室内機１３ａ（または１３ｂ）の冷房負荷と室内機１３ｂ（１３ａ）の暖房負荷とを比較する。暖房負荷に比べて冷房負荷が大きければ、制御回路８１は第１位置に四方弁４３をセットする。このとき、室外熱交換器１４は凝縮器として働く。反対に、冷房負荷に比べて暖房負荷が大きければ、制御回路８１は第２位置に四方弁４３をセットする。このとき、室外熱交換器１４は蒸発器として働く。特に、空気調和機１１に３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…が組み込まれる場合には、冷房運転中の室内機１３ａ、１３ｂ…の冷房負荷全体と暖房運転中の室内機１３ａ、１３ｂ…の暖房負荷全体とが比較されればよい。
【００６１】
次に、図８〜図１１のフローチャートを参照しつつ冷媒貯留ユニット５９の動作を説明する。図８に示されるように、ステップＳ１で、制御回路８１は暖房運転の有無を判断する。「運転中」の室内機１３ａ、１３ｂで暖房運転中のものが含まれない、言い換えると、全ての「運転中」の室内機１３ａ、１３ｂで冷房運転中であることが判断されると、制御回路８１の処理動作はステップＳ２に移行する。ステップＳ２で制御回路８１は「第１放出格納制御」を実施する。制御回路８１は冷媒の放出および格納に基づき循環経路内の冷媒量を調整する。この「第１放出格納制御」の実施にあたって制御回路８１は循環経路内の冷媒量を監視する。空気調和機１１全体で循環経路内の冷媒量が過剰であると判断されると、冷媒貯留ユニット５９は循環経路から冷媒を格納する。冷媒の格納に応じて熱交換器で冷媒の液溜まりは解消される。熱交換器内に液冷媒が溜まると、液冷媒の貯留部分で熱交換面積が減少してしまう。その結果、熱交換器の熱交換能力は低下する。反対に、空気調和機１１全体で循環経路内の冷媒量が不足すると判断されると、冷媒貯留ユニット５９は循環経路に冷媒を放出する。冷媒が不足してしまうと、熱交換器の熱交換能力は低下してしまう。「第１放出格納制御」が終了すると、制御回路８１の処理動作はステップＳ１に戻る。
【００６２】
ステップＳ１で少なくとも１台で暖房運転が実施されていれば、制御回路８１の処理動作はステップＳ３に移行する。ステップＳ３で、運転中の室内機１３ａ、１３ｂに冷房運転中のものが含まれるか否かが判断される。全ての「運転中」の室内機１３ａ、１３ｂで暖房運転中であれば、制御回路８１の処理動作はステップＳ４に移行する。ステップＳ４で「第２放出格納制御」が実施される。同様に、制御回路８１は冷媒の放出および格納に基づき循環経路内の冷媒量を調整する。「第２放出格納制御」が終了すると、制御回路８１の処理動作はステップＳ１に戻る。その一方で、ステップＳ３で少なくとも１台で冷房運転が実施されていると判断されると、制御回路８１はステップＳ５で「第３放出格納制御」を実施する。同様に、制御回路８１は冷媒の放出および格納に基づき循環経路内の冷媒量を調整する。「第３放出格納制御」が終了すると、制御回路８１の処理動作はステップＳ１に戻る。
【００６３】
図９に示されるように、「第１放出格納制御」の実施にあたってステップＴ１で制御回路８１は室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過熱度を特定する。過熱度の特定にあたって制御回路８１は蒸発器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂの出口温度から入口温度を差し引く。出口温度は温度センサ５６、５８の温度情報信号で特定される。入口温度は温度センサ５５、５７の温度情報信号で特定される。温度センサ５６、５８の温度値から温度センサ５５、５７の温度値が差し引かれることで、室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過熱度は特定される。過熱度が例えば所定値以上（例えば１０度以上）であれば、制御回路８１はステップＴ２で当該室内機１３ａ、１３ｂの膨張弁１７ａ、１７ｂの開度を特定する。開度の特定にあたって制御回路８１は開度センサ８３、８４から開度情報信号を取得する。膨張弁１７ａ、１７ｂが全開であれば、制御回路８１はステップＴ３で冷媒貯留器６０から冷媒を放出する。放出にあたって制御回路８１は第２開閉弁６８および第４開閉弁７６を開放する。その結果、流出経路６６から第３冷媒経路２６に冷媒は流れ込む。流れ込みにあたって減圧器６９は冷媒を気化させる。制御回路８１は、放出の開始から１０秒経過後にステップＴ４で冷媒の放出を終了する。処理は終了する。ステップＴ２で膨張弁１８ａ、１８ｂの開度が全開以外であれば、制御回路８１は処理を終了する。ここでは、室内熱交換器１５ａ、１５ｂのうちいずれか一方で過熱度が所定値以上であって対応する膨張弁１７ａ、１７ｂ…が全開であれば、冷媒は放出される。
【００６４】
ステップＴ１でいずれの室内熱交換器１５ａ、１５ｂでも過熱度が所定値未満であれば、制御回路８１はステップＴ５で室外熱交換器１４の過冷却度を特定する。過冷却度の特定にあたって制御回路８１は圧力センサ４９から圧力情報信号を取得し温度センサ５２から温度情報信号を取得する。制御回路８１は圧力情報信号から高圧飽和温度を算出する。高圧飽和温度は、凝縮器として機能する室外熱交換器１４内の冷媒温度に相当する。高圧飽和温度の温度値から温度情報信号の温度値が差し引かれることで、凝縮器として機能する室外熱交換器１４の過冷却度は特定される。過冷却度が例えば所定値以上（例えば７度以上）であれば、制御回路８１はステップＴ６で冷媒貯留器６０に冷媒を格納する。制御回路８１は第１開閉弁６４および第３開閉弁７３を開放する。その結果、第１冷媒経路１８から冷媒貯留器６０に冷媒は流れ込む。このとき、貯留空間６１内のガス冷媒は第３冷媒経路２６に逃されることから、流入経路６２から確実に冷媒は流れ込む。制御回路８１は、格納の開始から１０秒経過後にステップＴ７で冷媒の格納を終了する。処理は終了する。ステップＴ５で過冷却度が所定値未満であれば、処理は終了する。
【００６５】
図１０に示されるように、「第２放出格納制御」の実施にあたってステップＶ１で制御回路８１は室外熱交換器１４の過熱度を特定する。過熱度の特定にあたって制御回路８１は圧力センサ５１から圧力情報信号を取得し温度センサ５４から温度情報信号を取得する。制御回路８１は圧力情報信号から低圧飽和温度を算出する。温度情報信号の温度値から低圧飽和温度の温度値が差し引かれることで、蒸発器として機能する室外熱交換器１４の過熱度は特定される。過熱度が例えば所定値以上（例えば１０度以上）であれば、制御回路８１はステップＶ２で室外機膨張弁４８の開度を特定する。開度の特定にあたって制御回路８１は開度センサ８２から開度情報信号を取得する。室外機膨張弁４８が全開であれば、前述と同様に制御回路８１はステップＶ３で冷媒貯留器６０から冷媒を放出する。制御回路８１は、放出の開始から１０秒経過後にステップＶ４で冷媒の放出を終了する。処理は終了する。ステップＶ２で室外機膨張弁４８の開度が全開以外であれば、制御回路８１は処理を終了する。
【００６６】
ステップＶ１で室外熱交換器１４の過熱度が所定値未満であれば、制御回路８１はステップＶ５で凝縮器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過冷却度を特定する。過冷却度の特定にあたって制御回路８１は圧力センサ４９から圧力情報信号を取得し室内機１３ａ、１３ｂの温度センサ５５、５７から温度情報信号を取得する。制御回路８１は圧力情報信号から高圧飽和温度を算出する。高圧飽和温度の温度値から温度情報信号の温度値が差し引かれることで、凝縮器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過冷却度は特定される。過冷却度が例えば所定値以上（例えば７度以上）であれば、前述と同様に、制御回路８１はステップＶ６で冷媒貯留器６０に冷媒を格納する。制御回路８１は、格納の開始から１０秒経過後にステップＶ７で冷媒の格納を終了する。処理は終了する。ステップＶ５で過冷却度が所定値未満であれば、処理は終了する。ここでは、格納の判断にあたって制御回路８１は過冷却度の平均値を使用する。
【００６７】
「第３放出格納制御」の実施にあたってステップＷ１で制御回路８１は蒸発器として機能する室内熱交換器１５ａ（１５ｂ）の過熱度を特定する。過熱度の特定にあたって制御回路８１は前述と同様に室内熱交換器１５ａ（１５ｂ）の出口温度から入口温度を差し引く。過熱度が例えば所定値以上（例えば１０度以上）であれば、制御回路８１はステップＷ２で当該室内機１３ａ（１３ｂ）の膨張弁１７ａ（１７ｂ）の開度を特定する。膨張弁１７ａ（１７ｂ）が全開であれば、前述と同様に制御回路８１はステップＷ３で冷媒貯留器６０から冷媒を放出する。制御回路８１は、放出の開始から１０秒経過後にステップＷ４で冷媒の放出を終了する。処理は終了する。ステップＷ２で室外機膨張弁４８の開度が全開以外であれば、制御回路８１は処理を終了する。
【００６８】
ステップＷ１で室内熱交換器１５ａ（１５ｂ）の過熱度が所定値未満であれば、制御回路８１はステップＷ５で凝縮器として機能する室内熱交換器１５ｂ（１５ａ）の過冷却度を特定する。過冷却度が例えば所定値以上（例えば７度以上）であれば、制御回路８１はステップＷ６で冷媒貯留器６０に冷媒を格納する。制御回路８１は、格納の開始から１０秒経過後にステップＷ７で冷媒の格納を終了する。処理は終了する。ステップＷ５で過冷却度が所定値未満であれば、処理は終了する。
【００６９】
空気調和機１１では冷媒貯留器６０から冷媒が放出される際にバイパス経路７４で第４開閉弁７６が開弁する。したがって、バイパス経路７４を通じて第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が冷媒貯留器６０に導入される。こうした冷媒の働きで冷媒貯留器６０から流出経路６６に冷媒は押し出される。その結果、この空気調和機１１では確実に冷媒貯留器６０から冷媒は放出されることができる。
【００７０】
図１２は本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機１１ａの構成を概略的に示す。この空気調和機１１ａは２台の室外機１２ａ、１２ｂと２台の室内機１３ａ、１３ｂとを備える。室外機１２ａ、１２ｂは室外機１２と同一の構造を有する。その他、第１実施形態に係る空気調和機１１と均等な構成には同一の参照符号が付される。図１２から明らかなように、空気調和機１１は２台以上の室外機１２ａ、１２ｂ…を備えてもよく２台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…を備えてもよい。室外機１２ａ、１２ｂ…は室内機１３ａ、１３ｂ…に対して相互に並列に接続されればよく、室内機１３ａ、１３ｂ…は室外機１２ａ、１２ｂ…に対して相互に並列に接続されればよい。
【００７１】
室外機１２ａ、１２ｂの第１冷媒経路１８は相互に接続される。すなわち、室外機１２ｂの第１冷媒経路１８は第１中間経路１９に接続される。第１中間経路１９はさらなる室外機やさらなる室内機に共通の接続経路として機能する。
【００７２】
室外機１２ａ、１２ｂの第２冷媒経路２５は相互に接続される。すなわち、室外機１２ｂの第２冷媒経路２５は第２中間経路２８に接続される。第２中間経路２８はさらなる室外機やさらなる室内機に共通の接続経路として機能する。
【００７３】
室外機１２ａ、１２ｂの第３冷媒経路２６は相互に接続される。すなわち、室外機１２ｂの第３冷媒経路２６は第３中間経路３３に接続される。第３中間経路３３はさらなる室外機やさらなる室内機に共通の接続経路として機能する。
【００７４】
室外機１２ａ、１２ｂの冷媒貯留ユニット５９は室外機１２ａの制御回路８１に基づき制御される。制御回路８１は図８〜図１１のフローチャートに従って処理を実行する。冷媒の格納にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第１開閉弁６４および第３開閉弁７３を開放する。格納の判断にあたって制御回路８１は運転中の全室外熱交換器１４の過冷却度の平均値を使用する。格納の停止にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第１開閉弁６４および第３開閉弁７３を閉弁する。冷媒の放出にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第２開閉弁６８および第４開閉弁７６を開放する。複数の室外熱交換器１４のうち１台でも過熱度および膨張弁の開度が所定の条件を満たせば制御回路８１は冷媒を放出する。放出の停止にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第２開閉弁６８および第４開閉弁７６を閉弁する。
【００７５】
なお、空気調和機１１、１１ａで３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…が組み込まれる場合には、全ての室内機１３ａ、１３ｂ…で冷房運転が実施されると、「第１放出格納制御」にあたって複数の室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…のうち１台でも過熱度が所定値以上であって対応する膨張弁１７ａ、１７ｂ…が全開であれば、冷媒は放出される。同様に、全ての室内機１３ａ、１３ｂ…で暖房運転が実施されると、「第２放出格納制御」にあたって全ての室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…の過冷却度から平均値が算出される。冷房運転および暖房運転が混在すると、「第３放出格納制御」にあたって、蒸発器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…のうち１台でも過熱度が所定値以上であって対応する膨張弁１７ａ、１７ｂ…が全開であれば、冷媒は放出され、凝縮器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…の過冷却度の平均値が所定値以上であれば、冷媒は格納される。
【符号の説明】
【００７６】
１１ サイクル装置（空気調和機）、１４ 第１熱交換器、１５ａ 第２熱交換器、１５ｂ 並列第２熱交換器、１６ 圧縮機、１７ａ 第１の膨張弁、１７ｂ 第２の膨張弁、１８ 第１冷媒経路、２２ 第１並列冷媒経路、２４ 第１分岐点、２５ 第２冷媒経路、２６ 第３冷媒経路、２７ 第２分岐点、３１ 第２並列冷媒経路、３５ 第３並列冷媒経路、３８，３９ 流路切替手段としての第１開放弁、４１，４２ 流路切替手段としての第２開放弁、４５ 第４冷媒経路、６０ 冷媒貯留器、７４ バイパス経路、８１ 制御回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば空気調和機に用いられる冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されるように、複数台の室外機と複数台の室内機とを備える空気調和機は広く知られる。冷房運転時には室外熱交換器は凝縮器として機能する。室内熱交換器は蒸発器として機能する。冷媒は室内熱交換器から低圧ガス管に流れ込む。暖房運転時には高圧ガス管から室内熱交換器に高温高圧の冷媒が供給される。室内熱交換器で凝縮された冷媒は室外熱交換器に流れ込む。膨張弁と室外熱交換器とは液管で相互に接続される。
【０００３】
こうした空気調和機では運転にあたって冷媒量の調整が要求される。冷媒量の調整にあたって液管と低圧ガス管との間に冷媒貯留器が挿入される。循環経路内に冷媒が過剰に存在すると判断されると、冷媒貯留器は冷媒を溜め込む。循環経路内で冷媒が不足すると、冷媒貯留器は循環経路に向けて冷媒を放出する。冷媒の貯留や放出は凝縮器の過冷却度に基づき制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８５２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の冷媒貯留器では冷媒貯留器内の圧力と低圧ガス管の圧力との圧力差に基づき冷媒は冷媒貯留器から循環経路に放出される。その結果、例えば外気の温度が低下すると、冷媒貯留器と低圧ガス管との間で十分に圧力差が確保されないことがあり得る。こうした場合には低圧ガス管に十分な量の冷媒が供給されないおそれがある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様によれば、冷媒貯留器から確実に十分な量の冷媒を放出させることができる冷凍サイクル装置は提供されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
冷凍サイクル装置の一形態は、圧縮機および第１の膨張弁の間に第１熱交換器を有し、流路切替手段により前記第１熱交換器への高温高圧の冷媒の供給および遮断が成される第１冷媒経路と、前記圧縮機および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から第１分岐点で分岐して、前記流路切替手段による前記第１冷媒経路への高温高圧の冷媒の遮断時に前記圧縮機および前記第１の膨張弁の間で第２熱交換器に高温高圧の冷媒を供給する第２冷媒経路と、前記圧縮機および前記第２熱交換器の間で前記第２冷媒経路から第２分岐点で分岐して、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に、前記第２熱交換器から流出する冷媒を前記圧縮機の吸い込み側に導く第３冷媒経路と、前記第１分岐点および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から分岐して前記圧縮機の前記吸い込み側に接続され、前記第１冷媒経路の前記流路切替手段による前記遮断時に前記第１冷媒経路から冷媒の流入を許容し、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に前記第１冷媒経路から前記第３冷媒経路への冷媒の流入を遮断する第４冷媒経路と、前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から冷媒を獲得し、前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する冷媒貯留器と、前記第２冷媒経路および前記冷媒貯留器に接続されて、前記第２冷媒経路から前記冷媒貯留器に高温高圧の冷媒を導入するバイパス経路とを備える。
【０００８】
こうした冷凍サイクル装置では、第１冷媒経路から第１熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給されると、第１熱交換器は凝縮器として機能する。低圧の気液２相冷媒は第２熱交換器に供給される。こうして第２熱交換器では空気が冷却される。冷媒は第３冷媒経路から圧縮機に戻される。第１冷媒経路および第３冷媒経路で冷媒の循環経路は確立される。
【０００９】
第１冷媒経路が遮断されると、第２冷媒経路から第２熱交換器に対して高温高圧の冷媒が供給される。第２熱交換器は凝縮器として機能する。第２熱交換器では空気が暖められる。冷媒は第１冷媒経路および第４冷媒経路から圧縮機に戻される。第２冷媒経路、第１冷媒経路および第４冷媒経路で冷媒の循環経路が確立される。こうして第１冷媒経路および第２冷媒経路の切り替えに応じて第２熱交換器では冷房および暖房は実現される。
【００１０】
循環経路で冷媒が過剰に存在すると、第１冷媒経路から冷媒貯留器に冷媒が格納される。循環中の冷媒の量は減少する。その結果、熱交換器の液溜まりは解消される。熱交換能力の低下は回避される。循環経路で冷媒が不足すると、冷媒貯留器から第３冷媒経路に冷媒が放出される。循環経路では十分な量の冷媒が確保される。熱交換能力の低下は回避される。このとき、冷媒の放出にあたって冷媒貯留器には第２冷媒経路から高温高圧の冷媒が導入される。高圧が作用することから、冷媒は冷媒貯留器から押し出される。確実に冷媒貯留器から冷媒は放出されることができる。
【００１１】
冷凍サイクル装置は、前記バイパス経路および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路に組み込まれて、前記第１冷媒経路で冷媒の供給および遮断を切り替える第１開放弁と、前記圧縮機および前記第２分岐点の間で前記第３冷媒経路に組み込まれて、前記第３冷媒経路で冷媒の流通および遮断を切り替える第２開放弁とを備えてもよい。こうした開放弁によれば、第１冷媒経路から高温高圧の冷媒が第１熱交換器に供給される際でも、第１冷媒経路の遮断時に第２冷媒経路から第２熱交換器に高温高圧の冷媒が供給される際でも、バイパス経路には常に高温高圧の冷媒は供給されることができる。確実に冷媒貯留器から冷媒は放出されることができる。
【００１２】
冷凍サイクル装置は、１つまたは複数の第２の膨張弁と、前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第１並列冷媒経路と、前記第１分岐点および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第２並列冷媒経路と、個々の前記第２並列冷媒経路に個別に組み込まれる並列第２熱交換器と、前記バイパス経路および前記並列第２熱交換器の間で前記第２並列冷媒経路から分岐し、前記第３冷媒経路に接続される第３並列冷媒経路とをさらに備えてもよい。
【００１３】
こうした冷凍サイクル装置では第２熱交換器に並列に１つまたは複数の並列第２熱交換器が組み込まれる。個々の第２熱交換器および並列第２熱交換器で冷房および暖房は実現されることができる。しかも、第２熱交換器で第２冷媒経路および第３冷媒経路が切り替えられ、個々の並列第２熱交換器ごとに並列第２冷媒経路および並列第３冷媒経路が切り替えられると、第２熱交換器および並列第２熱交換器で冷房および暖房は混在することができる。
【００１４】
冷凍サイクル装置は、前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器のうち少なくとも１台が蒸発器として機能する際に、前記蒸発器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路をさらに備えてもよい。
【００１５】
こうして冷媒貯留器から冷媒が放出されると、当該蒸発器で冷媒の不足は解消される。その結果、蒸発器の熱交換能力は高められることができる。蒸発器では空気は効率的に冷却される。蒸発器で冷房が実現される際に蒸発器で過熱度が所定値以上であると、当該蒸発器の熱交換能力は低下してしまう。
【００１６】
冷凍サイクル装置は、全ての前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器が凝縮器として機能する際に、前記第１熱交換器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路をさらに備えてもよい。
【００１７】
こうして冷媒貯留器から冷媒が放出されると、第１熱交換器で冷媒の不足は解消される。その結果、第１熱交換器の熱交換能力は高められることができる。第１熱交換器で大きな熱エネルギが冷媒に付与されることができる。第２熱交換器や並列第２熱交換器で効率的に熱エネルギは放出されることができる。第２熱交換器や並列第２熱交換器で効率的な暖房は実現されることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、冷媒貯留器から確実に十分な量の冷媒を放出させることができる冷凍サイクル装置は提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】冷媒貯留ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】空気調和機の制御系を概略的に示すブロック図である。
【図４】図１に対応し、全ての室内機で冷房運転が実施される際に冷媒の流れを示すブロック図である。
【図５】図１に対応し、全ての室内機で暖房運転が実施される際に冷媒の流れを示すブロック図である。
【図６】図１に対応し、室外機が凝縮器として機能する際に冷暖同時運転を実現する冷媒の流れを示すブロック図である。
【図７】図１に対応し、室外機が蒸発器として機能する際に冷暖同時運転を実現する冷媒の流れを示すブロック図である。
【図８】冷媒貯留ユニットの制御方法を概略的に示すフローチャートである。
【図９】第１放出格納制御を概略的に示すフローチャートである。
【図１０】第２放出格納制御を概略的に示すフローチャートである。
【図１１】第３放出格納制御を概略的に示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機の構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機１１の構成を概略的に示す。空気調和機１１は１台の室外機１２と２台の室内機１３ａ、１３ｂとを備える。室内機１３ａ、１３ｂは室外機１２に相互に並列に接続される。室内機１３ａ、１３ｂは１室内に設置されてもよく複数室内に個別に設置されてもよい。この空気調和機１１では、室内機１３ａ、１３ｂごとに個別に運転および休止が選択されることができる。同時に、この空気調和機１１では、後述されるように、冷房運転中の室内機１３ａ（１３ｂ）と暖房運転中の室内機１３ｂ（１３ａ）とが混在することができる。その他、図１から明らかなように、空気調和機１１は２台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…を備えてもよい。室内機１３ａ、１３ｂ…は同様に室外機１２に相互に並列に接続されればよい。
【００２２】
空気調和機１１は第１熱交換器すなわち室外熱交換器１４を備える。室外熱交換器１４は室外機１２に組み込まれる。空気調和機１１は複数台の室内熱交換器１５ａ、１５ｂを備える。ここでは、便宜上、１台目の室内熱交換器１５ａは第２熱交換器とし、２台目の室内熱交換器１５ｂは１台目の並列第２熱交換器とする。空気調和機１１には複数台の並列第２熱交換器すなわち３台目以降の室内熱交換器が組み込まれてもよい。全ての室内熱交換器１５ａ、１５ｂは同一の構造を有すればよい。室内熱交換器１５ａ、１５ｂは個別に個々の室内機１３ａ、１３ｂに組み込まれる。室外熱交換器１４および室内熱交換器１５ａ、１５ｂは、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギの交換を実現する。
【００２３】
空気調和機１１は圧縮機１６を備える。圧縮機１６は室外機１２に組み込まれる。圧縮機１６はガス冷媒を圧縮する。圧縮機１６から高圧のガス冷媒は吐出される。
【００２４】
空気調和機１１は個々の室内熱交換器１５ａ、１５ｂごとに膨張弁１７ａ、１７ｂを備える。膨張弁１７ａ、１７ｂは個々の室内機１３ａ、１３ｂに個別に組み込まれる。圧縮機１６と膨張弁１７ａとの間には第１冷媒経路１８が形成される。第１冷媒経路１８には室外熱交換器１４が組み込まれる。
【００２５】
ここでは、第１冷媒経路１８から第１中間経路１９が分岐する。第１冷媒経路１８と第１中間経路１９との分岐点２１は室外熱交換器１４と膨張弁１７ａとの間に配置される。第１中間経路１９には第１並列冷媒経路２２が接続される。第１並列冷媒経路２２は分岐点２３で第１中間経路１９から分岐する。第１並列冷媒経路２２は膨張弁１７ｂに接続される。こうして膨張弁１７ｂは膨張弁１７ａに並列に室外熱交換器１４に接続される。空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁はさらなる第１並列冷媒経路（図示されず）で第１中間経路１９に個別に接続されればよい。こうして第１並列冷媒経路は第１冷媒経路１８から分岐し個々の膨張弁に個別に接続される。
【００２６】
圧縮機１６と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８から分岐点２４で第２冷媒経路２５が分岐する。分岐した第２冷媒経路２５は膨張弁１７ａに接続される。第２冷媒経路２５に室内熱交換器１５ａが組み込まれる。
【００２７】
第２冷媒経路２５から第３冷媒経路２６が分岐する。第２冷媒経路２５と第３冷媒経路２６との分岐点２７は圧縮機１６と室内熱交換器１５ａとの間、すなわち、第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と室内熱交換器１５ａとの間に配置される。第３冷媒経路２６は圧縮機１６の吸い込み側に接続される。
【００２８】
ここでは、第２冷媒経路２５から第２中間経路２８が分岐する。第２冷媒経路２５と第２中間経路２８との分岐点２９は第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７との間に配置される。第２中間経路２８には第２並列冷媒経路３１が接続される。第２並列冷媒経路３１は分岐点３２で第２中間経路２８から分岐する。第２並列冷媒経路３１は膨張弁１７ｂに接続される。第２並列冷媒経路３１に室内熱交換器１５ｂが組み込まれる。空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁はさらなる第２並列冷媒経路（図示されず）で第２中間経路２８に個別に接続されればよい。こうして第２並列冷媒経路３１は個々に第２冷媒経路２５から分岐し個々の膨張弁に個別に接続される。
【００２９】
第３冷媒経路２６から第３中間経路３３が分岐する。第３冷媒経路２６と第３中間経路３３との分岐点３４は第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７と圧縮機１６との間に配置される。第３中間経路３３には第３並列冷媒経路３５が接続される。第３並列冷媒経路３５は分岐点３６で第３中間経路３３から分岐する。分岐する第３並列冷媒経路３５は室内熱交換器１５ｂと分岐点３２との間で第２並列冷媒経路３１の分岐点３７に接続される。空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、さらなる第３並列冷媒経路（図示されず）は第２並列冷媒経路と第３中間経路３３とを個別に接続すればよい。こうして第３並列冷媒経路３５…は個々に第２並列冷媒経路３１…から分岐し第３冷媒経路２６に接続される。
【００３０】
第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７と第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９との間で第２冷媒経路２５には暖房時開放弁３８が組み込まれる。暖房時開放弁３８は例えば電磁開閉弁から構成されればよい。暖房時開放弁３８は開弁時に第２冷媒経路２５での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第２冷媒経路２５での冷媒の流通を遮断する。
【００３１】
同様に、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１の分岐点３２と第２並列冷媒経路３１および第３並列冷媒経路３５の分岐点３７との間で第２並列冷媒経路３１には暖房時開放弁３９が組み込まれる。暖房時開放弁３９は同様に例えば電磁開閉弁から構成されればよい。暖房時開放弁３９は開弁時に第２並列冷媒経路３１での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第２並列冷媒経路３１での冷媒の流通を遮断する。暖房時開放弁３９は、空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁ごとにさらなる第２並列冷媒経路に組み込まれればよい。
【００３２】
第２冷媒経路２５および第３冷媒経路２６の分岐点２７と第３冷媒経路２６および第３中間経路３３の分岐点３４との間で第３冷媒経路２６には冷房時開放弁４１が組み込まれる。冷房時開放弁４１は例えば電磁開閉弁から構成されればよい。冷房時開放弁４１は開弁時に第３冷媒経路２６での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第３冷媒経路２６での冷媒の流通を遮断する。ここで、分岐点２７、暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４１は室内機１３ａに組み込まれてもよく分岐ユニットとして室外機１２および室内機１３ａ、１３ｂとは別体に構成されてもよい。
【００３３】
同様に、第２並列冷媒経路３１および第３並列冷媒経路３５の分岐点３７と第３中間経路３３および第３並列冷媒経路３５の分岐点３６との間で第３並列冷媒経路３５には冷房時開放弁４２が組み込まれる。冷房時開放弁４２は例えば電磁開閉弁から構成されればよい。冷房時開放弁４２は開弁時に第３並列冷媒経路３５での冷媒の流通を許容する一方で閉弁時には第３並列冷媒経路３５での冷媒の流通を遮断する。冷房時開放弁４２は、空気調和機１１に室内機すなわち膨張弁が追加されるたびに、膨張弁ごとにさらなる第３並列冷媒経路に組み込まれればよい。ここで、分岐点３７、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２は室内機１３ｂに組み込まれてもよく分岐ユニットとして室外機１２および室内機１３ａ、１３ｂとは別体に構成されてもよい。
【００３４】
第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８には四方弁４３が挿入される。四方弁４３は第１位置と第２位置との間で切り替えられる。第１位置の四方弁４３は、第１口４４ａおよび第２口４４ｂを相互に接続する経路と、第３口４４ｃおよび第４口４４ｄを相互に接続する経路とを確立する。第２位置の四方弁４３は、第１口４４ａおよび第４口４４ｄを相互に接続する経路と、第２口４４ｂおよび第３口４４ｃを相互に接続する経路とを確立する。
【００３５】
第３口４４ｃおよび第４口４４ｄと第３冷媒経路２６との間には第４冷媒経路４５が形成される。第４冷媒経路４５は第１流通路４５ａおよび第２流通路４５ｂを備える。第１流通路４５ａは四方弁４３の第３口４４ｃと第３冷媒経路２６とを接続する。第２流通路４５ｂは四方弁４３の第４口４４ｄと第３冷媒経路２６あるいは第１流通路４５ａとを接続する。第２流通路４５ｂには例えばキャピラリチューブ４６が挿入される。キャピラリチューブ４６は冷媒の流通を制限する。
【００３６】
第４冷媒経路４５と圧縮機１６との間で第３冷媒経路２６にはアキュムレータ４７が組み込まれる。アキュムレータ４７はガス冷媒と液冷媒とを分離し圧縮機１６への液戻りを防止することができる。
【００３７】
第１冷媒経路１８にはさらに室外機膨張弁４８が組み込まれる。室外機膨張弁４８は室外熱交換器１４と分岐点２１との間に配置される。室外機膨張弁４８の開度に応じて冷媒の流通量は調整される。
【００３８】
圧縮機１６には２つの圧力センサ４９、５１が関連づけられる。１つ目の圧力センサ４９は圧縮機１６の吐出側の冷媒圧力を測定する。圧力センサ４９は例えば第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９との間で第２冷媒経路２５に取り付けられる。圧力センサ４９は第２冷媒経路２５内の冷媒の圧力を測定する。２つ目の圧力センサ５１は圧縮機１６の吸入側の冷媒圧力を測定する。圧力センサ５１は例えば第４冷媒経路４５と圧縮機１６との間で第３冷媒経路２６に取り付けられる。圧力センサ５１は第３冷媒経路２６内の冷媒の圧力を測定する。
【００３９】
室外熱交換器１４には３つの温度センサ５２、５３、５４が関連づけられる。１つ目の温度センサ５２は室外熱交換器１４が凝縮器として機能する際に室外熱交換器１４の出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５２は室外熱交換器１４の出口で第１冷媒経路１８に取り付けられる。２つ目の温度センサ５３は室外熱交換器１４が凝縮器として機能する際に室外機膨張弁４８の下流で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５３は室外機膨張弁４８の下流で第１冷媒経路１８に取り付けられる。さらに、３つ目の温度センサ５４は室外熱交換器１４が蒸発器として機能する際に室外熱交換器１４の出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５４は室外熱交換器１４の出口で第１冷媒経路１８に取り付けられる。
【００４０】
室内熱交換器１５ａには２つの温度センサ５５、５６が関連づけられる。１つ目の温度センサ５５は室内熱交換器１５ａが凝縮器として機能する際に室内熱交換器１５ａの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５５は室内熱交換器１５ａの出口で第２冷媒経路２５に取り付けられる。２つ目の温度センサ５６は室内熱交換器１５ａが蒸発器として機能する際に室内熱交換器１５ａの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５６は室内熱交換器１５ａの出口で第２冷媒経路２５に取り付けられる。
【００４１】
同様に、室内熱交換器１５ｂには２つの温度センサ５７、５８が関連づけられる。１つ目の温度センサ５７は室内熱交換器１５ｂが凝縮器として機能する際に室内熱交換器１５ｂの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５７は室内熱交換器１５ｂの出口で第２並列冷媒経路３１に取り付けられる。２つ目の温度センサ５８は室内熱交換器１５ｂが蒸発器として機能する際に室内熱交換器１５ｂの出口で冷媒の温度を測定する。すなわち、温度センサ５８は室内熱交換器１５ｂの出口で第２並列冷媒経路３１に取り付けられる。温度センサ５７、５８は、空気調和機１１に室内機すなわち室内熱交換器が追加されるたびに、室内熱交換器ごとにさらなる第２並列冷媒経路に取り付けられればよい。
【００４２】
空気調和機１１は冷媒貯留ユニット５９を備える。冷媒貯留ユニット５９は室外機１２に組み込まれる。図２に示されるように、冷媒貯留ユニット５９は冷媒貯留器６０を備える。冷媒貯留器６０内には貯留空間６１が形成される。貯留空間６１では重力の働きでガス冷媒と液冷媒とが分離する。液冷媒は下方に溜まる。
【００４３】
冷媒貯留器６０は流入経路６２で第１冷媒経路１８に接続される。流入経路６２は第１冷媒経路１８および第１中間経路１９の分岐点２１と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８に接続される。流入経路６２にはストレーナ６３、第１開閉弁６４と逆止弁６５とが組み込まれる。ストレーナ６３は冷媒中の異物を除去する。第１開閉弁６４には例えば電磁開閉弁が用いられればよい。第１開閉弁６４が開弁すると、第１冷媒経路１８の圧力と貯留空間６１内の圧力との圧力差に応じて第１冷媒経路１８から貯留空間６１に液冷媒が流れ込む。逆止弁６５は貯留空間６１から第１冷媒経路１８に向かって冷媒の逆流を阻止する。
【００４４】
冷媒貯留器６０は流出経路６６で第３冷媒経路２６に接続される。流出経路６６は第３冷媒経路２６および第３中間経路３３の分岐点３４と圧縮機１６との間で第３冷媒経路２６に接続される。流出経路６６にはストレーナ６７、第２開閉弁６８および減圧器６９が組み込まれる。第２開閉弁６８には例えば電磁開閉弁が用いられる。減圧器６９には例えばキャピラリチューブが用いられればよい。第２開閉弁６８が開弁すると、貯留空間６１内の圧力と第３冷媒経路２６の圧力との圧力差に応じて貯留空間６１から第３冷媒経路２６に冷媒が流れ出す。このとき、減圧器６９の働きで冷媒はガス化する。ガス冷媒が第３冷媒経路２６に導入される。ストレーナ６７は冷媒中の異物を除去する。
【００４５】
冷媒貯留器６０にはガス抜き用の補助経路７１が接続される。補助経路７１はできる限り貯留空間６１の上部で開口する。補助経路７１は第３冷媒経路２６に接続される。補助経路７１にはストレーナ７２および第３開閉弁７３が組み込まれる。第３開閉弁７３には例えば電磁開閉弁が用いられる。第３開閉弁７３が開弁すると、流入経路６２から取り込まれる液冷媒に代わって、補助経路７１を通じて貯留空間６１からガス冷媒が第３冷媒経路２６に逃されることができる。
【００４６】
冷媒貯留器６０にはバイパス経路７４が接続される。バイパス経路７４は第１冷媒経路１８および第２冷媒経路２５の分岐点２４と第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９との間で第２冷媒経路２５に接続される。バイパス経路７４にはストレーナ７５、第４開閉弁７６および逆止弁７７とが組み込まれる。ストレーナ７５は冷媒中の異物を除去する。第４開閉弁７６が開弁すると、第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が貯留空間６１に流れ込む。逆止弁７７は貯留空間６１から第２冷媒経路２５に向かって冷媒の逆流を阻止する。
【００４７】
図３は空気調和機１１の制御系を概略的に示す。空気調和機１１は制御回路８１を備える。この制御回路８１は例えば室外機１２に組み込まれる。制御回路８１には室外機１２内の圧縮機１６、四方弁４３、室外機膨張弁４８、第１開閉弁６４、第２開閉弁６８、第３開閉弁７３および第４開閉弁７６がそれぞれ接続される。制御回路８１は圧縮機１６、四方弁４３、室外機膨張弁４８、第１開閉弁６４、第２開閉弁６８、第３開閉弁７３および第４開閉弁７６にそれぞれ制御信号を供給する。制御信号に応じて圧縮機１６のオンオフや回転数は制御される。制御信号に応じて四方弁４３は第１位置および第２位置の間で切り替えられる。制御信号に応じて室外機膨張弁４８の開度は制御される。制御信号に応じて第１開閉弁６４、第２開閉弁６８、第３開閉弁７３および第４開閉弁７６では開弁および閉弁が切り替えられる。
【００４８】
加えて、制御回路８１には室内機１５ａの膨張弁１７ａ、暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４１が接続され室内機１５ｂの膨張弁１７ｂ、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２が接続される。制御回路８１は膨張弁１７ａ、暖房時開放弁３８、冷房時開放弁４１、膨張弁１７ｂ、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２にそれぞれ制御信号を供給する。制御信号に応じて膨張弁１７ａ、１７ｂの開度は制御される。開度は例えば内蔵のステッピングモータのパルス数で設定されればよい。制御信号に応じて暖房時開放弁３８、冷房時開放弁４１、暖房時開放弁３９および冷房時開放弁４２では開弁および閉弁が切り替えられる。
【００４９】
さらに、制御回路８１には室外機１２の圧力センサ４９、５１、温度センサ５２、５３、５４および開度センサ８２が接続される。圧力センサ４９、５１は制御回路８１に圧力情報信号を供給する。圧力情報信号は冷媒の圧力値を特定する。制御回路８１は圧力センサ４９の圧力情報信号に基づき高圧飽和温度を算出する。高圧飽和温度は、室外熱交換器１４が凝縮器として働く際に室外熱交換器１４内の冷媒温度に相当する。同様に、制御回路８１は圧力センサ５１の圧力情報信号に基づき低圧飽和温度を算出する。低圧飽和温度は、室外熱交換器１４が蒸発器として働く際に室外熱交換器１４内の冷媒温度に相当する。温度センサ５２、５３、５４は制御回路８１に温度情報信号を供給する。温度情報信号は冷媒の温度値を特定する。開度センサ８２は制御回路８１に開度情報信号を供給する。開度情報信号は室外機膨張弁４８の開度を特定する。
【００５０】
さらにまた、制御回路８１には室内機１３ａの開度センサ８３および温度センサ５５、５６並びに室内機１３ｂの開度センサ８４および温度センサ５７、５８が接続される。温度センサ５５、５６、５７、５８は制御回路８１に温度情報信号を供給する。温度情報信号は冷媒の温度値を特定する。開度センサ８３、８４はそれぞれ対応の膨張弁１７ａ、１７ｂの開度を測定する。開度センサ８３、８４は制御回路８１に開度情報信号を供給する。開度情報信号は膨張弁１７ａ、１７ｂの開度を特定する。
【００５１】
次に、空気調和機１１の動作を簡単に説明する。ここでは、本実施形態に則って空気調和機１１に２台の室内機１３ａ、１３ｂが組み込まれた場合を詳述するものの、前述のように空気調和機１１には３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…が組み込まれることができる。したがって、以下では、説明の便宜上、３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…も想定し、２台の室内機１３ａ、１３ｂであっても「全て」の室内機１３ａ、１３ｂというものとする。
【００５２】
いま、全ての室内機１３ａ、１３ｂで冷房運転が実施される場面を想定する。図４に示されるように、制御回路８１は第１位置に四方弁４３をセットする。その結果、圧縮機１６から膨張弁１７ａまで第１冷媒経路１８が開通する。加えて、圧縮機１６から膨張弁１７ｂまで第１冷媒経路１８、第１中間経路１９および第１並列冷媒経路２２が開通する。第４冷媒経路４５では第１冷媒経路１８から冷媒は流入しない。
【００５３】
同時に、制御回路８１は暖房時開放弁３８、３９を閉じ冷房時開放弁４１、４２を開放する。その結果、膨張弁１７ａから第２冷媒経路２５を経て第３冷媒経路２６に至る循環経路が確立される。同時に、膨張弁１７ｂから第２並列冷媒経路３１、第３並列冷媒経路３５および第３中間経路３３を経て第３冷媒経路２６に至る循環経路が確立される。第４冷媒経路４５では第３冷媒経路２６からの冷媒は流入しない。
【００５４】
制御回路８１は圧縮機１６の動作を制御する。圧縮機１６と膨張弁１７ａ、１７ｂとの間で第１冷媒経路１８、第１中間経路１９および第１並列冷媒経路２２に高温高圧の冷媒が流通する。同時に、圧縮機１６と暖房時開放弁３８、３９との間で第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１に高温高圧の冷媒が流通する。こうして室外熱交換器１４に対して高温高圧の冷媒が供給される。室外熱交換器１４は凝縮器として機能する。凝縮された液冷媒は膨張弁１７ａ、１７ｂで減圧された後、室内熱交換器１５ａ、１５ｂを通過する。室内熱交換器１５ａ、１５ｂは蒸発器として機能する。その結果、室内の空気は冷却される。
【００５５】
続いて、全ての室内機１３ａ、１３ｂで暖房運転が実施される場面を想定する。図５に示されるように、制御回路８１は第２位置に四方弁４３をセットする。その結果、圧縮機１６と室外熱交換器１４との間で第１冷媒経路１８は遮断される。同時に、第１冷媒経路１８と第４冷媒経路４５とが相互に接続される。
【００５６】
加えて、制御回路８１は暖房時開放弁３８、３９を開放し冷房時開放弁４１、４２を閉じる。その結果、第２冷媒経路２５と第３冷媒経路２６との間で冷媒の流通は遮断され、第２並列冷媒経路３１と第３並列冷媒経路３５との間で冷媒の流通は遮断される。分岐点２２から第２冷媒経路２５を経て膨張弁１７ａに至る冷媒経路が確立されるとともに、分岐点２２から第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１を経て膨張弁１７ｂに至る循環経路が確立される。
【００５７】
圧縮機１６から高温高圧の冷媒が吐出されると、圧縮機１６と膨張弁１７ａ、１７ｂとの間で第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１に高温高圧の冷媒が流通する。同時に、圧縮機１６とキャピラリチューブ４６との間で第１冷媒経路１８および第４冷媒経路４５に高温高圧の冷媒が流通する。こうして室内熱交換器１５ａ、１５ｂに対して高温高圧の冷媒が供給される。室内熱交換器１５ａ、１５ｂは凝縮器として機能する。その結果、室内の空気は暖められる。凝縮された冷媒は膨張弁１７ａ、１７ｂで減圧された後、室外熱交換器１４を通過する。室外熱交換器１４は蒸発器として機能する。第４冷媒経路４５は第１冷媒経路１８から冷媒の流入を許容する。
【００５８】
続いて、室外熱交換器１４が凝縮器として機能する際に室内機１３ａで冷房運転が実施され室内機１３ｂで暖房運転が実施される場面を想定する。図６に示されるように、制御回路８１は第１位置に四方弁４３をセットする。同時に、制御回路８１は暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４２を閉じ冷房時開放弁４１および暖房時開放弁３９を開放する。その結果、圧縮機１６と膨張弁１７ａとの間では第１冷媒経路１８で循環経路が確立される。その一方で、圧縮機１６と膨張弁１７ｂとの間では第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１で循環経路が確立される。室内熱交換器１５ｂで凝縮された冷媒は第１並列冷媒経路２２、第１中間経路１９および第１冷媒経路１８を経て室内熱交換器１５ａに供給される。こうして１台の室外機１２に対して冷房運転の室内機１３ａおよび暖房運転の室内機１３ｂは混在することができる。こうした冷暖同時運転は、例えば１つの建物内で生活空間を暖めコンピュータのサーバ室を冷やすといった場面での利用が想定される。このとき、第２冷媒経路２５および第２中間経路２８の分岐点２９は圧縮機１６と暖房時開放弁３８との間に配置されることから、暖房時開放弁３８の働きで膨張弁１７ａに向かって第１冷媒経路１８で高温高圧の冷媒が遮断されても、膨張弁１７ｂには確実に第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が供給されることができる。ここで、制御回路８１は室外熱交換器１４に流入する冷媒の流量を制御する。こうした流量の制御は室外機膨張弁４８の働きで実現される。制御回路８１は、例えば圧力センサ４９の圧力値と室外機膨張弁４８の下流の圧力値との間で一定の圧力差を維持すべく室外機膨張弁４８の開度を制御する。
【００５９】
さらに、室外熱交換器１４が蒸発器として機能する際に室内機１３ａで冷房運転が実施され室内機１３ｂで暖房運転が実施される場面を想定する。図７に示されるように、制御回路８１は第２位置に四方弁４３をセットする。同時に、制御回路８１は暖房時開放弁３８および冷房時開放弁４２を閉じ冷房時開放弁４１および暖房時開放弁３９を開放する。その結果、圧縮機１６と膨張弁１７ｂとの間では第２冷媒経路２５、第２中間経路２８および第２並列冷媒経路３１で循環経路が確立される。室内熱交換器１５ｂで凝縮された冷媒は第１並列冷媒経路２２、第１中間経路１９および第１冷媒経路１８を経て室外熱交換器１４に供給される。同時に、室内熱交換器１５ｂで凝縮された冷媒は第１並列冷媒経路２２、第１中間経路１９および第１冷媒経路１８を経て室内熱交換器１５ａに供給される。こうして１台の室外機１２に対して冷房運転の室内機１３ａおよび暖房運転の室内機１３ｂは混在することができる。制御回路８１は室外熱交換器１４に流入する冷媒の流量を制御する。こうした流量の制御は室外機膨張弁４８の働きで実現される。制御回路８１は、例えば圧力センサ５１で検出される冷媒圧力から低圧飽和温度と温度センサ５４で検出される温度との間で一定の温度差を維持すべく室外機膨張弁４８の開度を制御する。
【００６０】
四方弁４３の切り替えにあたって制御回路８１は室内機１３ａ（または１３ｂ）の冷房負荷と室内機１３ｂ（１３ａ）の暖房負荷とを比較する。暖房負荷に比べて冷房負荷が大きければ、制御回路８１は第１位置に四方弁４３をセットする。このとき、室外熱交換器１４は凝縮器として働く。反対に、冷房負荷に比べて暖房負荷が大きければ、制御回路８１は第２位置に四方弁４３をセットする。このとき、室外熱交換器１４は蒸発器として働く。特に、空気調和機１１に３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…が組み込まれる場合には、冷房運転中の室内機１３ａ、１３ｂ…の冷房負荷全体と暖房運転中の室内機１３ａ、１３ｂ…の暖房負荷全体とが比較されればよい。
【００６１】
次に、図８〜図１１のフローチャートを参照しつつ冷媒貯留ユニット５９の動作を説明する。図８に示されるように、ステップＳ１で、制御回路８１は暖房運転の有無を判断する。「運転中」の室内機１３ａ、１３ｂで暖房運転中のものが含まれない、言い換えると、全ての「運転中」の室内機１３ａ、１３ｂで冷房運転中であることが判断されると、制御回路８１の処理動作はステップＳ２に移行する。ステップＳ２で制御回路８１は「第１放出格納制御」を実施する。制御回路８１は冷媒の放出および格納に基づき循環経路内の冷媒量を調整する。この「第１放出格納制御」の実施にあたって制御回路８１は循環経路内の冷媒量を監視する。空気調和機１１全体で循環経路内の冷媒量が過剰であると判断されると、冷媒貯留ユニット５９は循環経路から冷媒を格納する。冷媒の格納に応じて熱交換器で冷媒の液溜まりは解消される。熱交換器内に液冷媒が溜まると、液冷媒の貯留部分で熱交換面積が減少してしまう。その結果、熱交換器の熱交換能力は低下する。反対に、空気調和機１１全体で循環経路内の冷媒量が不足すると判断されると、冷媒貯留ユニット５９は循環経路に冷媒を放出する。冷媒が不足してしまうと、熱交換器の熱交換能力は低下してしまう。「第１放出格納制御」が終了すると、制御回路８１の処理動作はステップＳ１に戻る。
【００６２】
ステップＳ１で少なくとも１台で暖房運転が実施されていれば、制御回路８１の処理動作はステップＳ３に移行する。ステップＳ３で、運転中の室内機１３ａ、１３ｂに冷房運転中のものが含まれるか否かが判断される。全ての「運転中」の室内機１３ａ、１３ｂで暖房運転中であれば、制御回路８１の処理動作はステップＳ４に移行する。ステップＳ４で「第２放出格納制御」が実施される。同様に、制御回路８１は冷媒の放出および格納に基づき循環経路内の冷媒量を調整する。「第２放出格納制御」が終了すると、制御回路８１の処理動作はステップＳ１に戻る。その一方で、ステップＳ３で少なくとも１台で冷房運転が実施されていると判断されると、制御回路８１はステップＳ５で「第３放出格納制御」を実施する。同様に、制御回路８１は冷媒の放出および格納に基づき循環経路内の冷媒量を調整する。「第３放出格納制御」が終了すると、制御回路８１の処理動作はステップＳ１に戻る。
【００６３】
図９に示されるように、「第１放出格納制御」の実施にあたってステップＴ１で制御回路８１は室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過熱度を特定する。過熱度の特定にあたって制御回路８１は蒸発器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂの出口温度から入口温度を差し引く。出口温度は温度センサ５６、５８の温度情報信号で特定される。入口温度は温度センサ５５、５７の温度情報信号で特定される。温度センサ５６、５８の温度値から温度センサ５５、５７の温度値が差し引かれることで、室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過熱度は特定される。過熱度が例えば所定値以上（例えば１０度以上）であれば、制御回路８１はステップＴ２で当該室内機１３ａ、１３ｂの膨張弁１７ａ、１７ｂの開度を特定する。開度の特定にあたって制御回路８１は開度センサ８３、８４から開度情報信号を取得する。膨張弁１７ａ、１７ｂが全開であれば、制御回路８１はステップＴ３で冷媒貯留器６０から冷媒を放出する。放出にあたって制御回路８１は第２開閉弁６８および第４開閉弁７６を開放する。その結果、流出経路６６から第３冷媒経路２６に冷媒は流れ込む。流れ込みにあたって減圧器６９は冷媒を気化させる。制御回路８１は、放出の開始から１０秒経過後にステップＴ４で冷媒の放出を終了する。処理は終了する。ステップＴ２で膨張弁１８ａ、１８ｂの開度が全開以外であれば、制御回路８１は処理を終了する。ここでは、室内熱交換器１５ａ、１５ｂのうちいずれか一方で過熱度が所定値以上であって対応する膨張弁１７ａ、１７ｂ…が全開であれば、冷媒は放出される。
【００６４】
ステップＴ１でいずれの室内熱交換器１５ａ、１５ｂでも過熱度が所定値未満であれば、制御回路８１はステップＴ５で室外熱交換器１４の過冷却度を特定する。過冷却度の特定にあたって制御回路８１は圧力センサ４９から圧力情報信号を取得し温度センサ５２から温度情報信号を取得する。制御回路８１は圧力情報信号から高圧飽和温度を算出する。高圧飽和温度は、凝縮器として機能する室外熱交換器１４内の冷媒温度に相当する。高圧飽和温度の温度値から温度情報信号の温度値が差し引かれることで、凝縮器として機能する室外熱交換器１４の過冷却度は特定される。過冷却度が例えば所定値以上（例えば７度以上）であれば、制御回路８１はステップＴ６で冷媒貯留器６０に冷媒を格納する。制御回路８１は第１開閉弁６４および第３開閉弁７３を開放する。その結果、第１冷媒経路１８から冷媒貯留器６０に冷媒は流れ込む。このとき、貯留空間６１内のガス冷媒は第３冷媒経路２６に逃されることから、流入経路６２から確実に冷媒は流れ込む。制御回路８１は、格納の開始から１０秒経過後にステップＴ７で冷媒の格納を終了する。処理は終了する。ステップＴ５で過冷却度が所定値未満であれば、処理は終了する。
【００６５】
図１０に示されるように、「第２放出格納制御」の実施にあたってステップＶ１で制御回路８１は室外熱交換器１４の過熱度を特定する。過熱度の特定にあたって制御回路８１は圧力センサ５１から圧力情報信号を取得し温度センサ５４から温度情報信号を取得する。制御回路８１は圧力情報信号から低圧飽和温度を算出する。温度情報信号の温度値から低圧飽和温度の温度値が差し引かれることで、蒸発器として機能する室外熱交換器１４の過熱度は特定される。過熱度が例えば所定値以上（例えば１０度以上）であれば、制御回路８１はステップＶ２で室外機膨張弁４８の開度を特定する。開度の特定にあたって制御回路８１は開度センサ８２から開度情報信号を取得する。室外機膨張弁４８が全開であれば、前述と同様に制御回路８１はステップＶ３で冷媒貯留器６０から冷媒を放出する。制御回路８１は、放出の開始から１０秒経過後にステップＶ４で冷媒の放出を終了する。処理は終了する。ステップＶ２で室外機膨張弁４８の開度が全開以外であれば、制御回路８１は処理を終了する。
【００６６】
ステップＶ１で室外熱交換器１４の過熱度が所定値未満であれば、制御回路８１はステップＶ５で凝縮器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過冷却度を特定する。過冷却度の特定にあたって制御回路８１は圧力センサ４９から圧力情報信号を取得し室内機１３ａ、１３ｂの温度センサ５５、５７から温度情報信号を取得する。制御回路８１は圧力情報信号から高圧飽和温度を算出する。高圧飽和温度の温度値から温度情報信号の温度値が差し引かれることで、凝縮器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂの過冷却度は特定される。過冷却度が例えば所定値以上（例えば７度以上）であれば、前述と同様に、制御回路８１はステップＶ６で冷媒貯留器６０に冷媒を格納する。制御回路８１は、格納の開始から１０秒経過後にステップＶ７で冷媒の格納を終了する。処理は終了する。ステップＶ５で過冷却度が所定値未満であれば、処理は終了する。ここでは、格納の判断にあたって制御回路８１は過冷却度の平均値を使用する。
【００６７】
「第３放出格納制御」の実施にあたってステップＷ１で制御回路８１は蒸発器として機能する室内熱交換器１５ａ（１５ｂ）の過熱度を特定する。過熱度の特定にあたって制御回路８１は前述と同様に室内熱交換器１５ａ（１５ｂ）の出口温度から入口温度を差し引く。過熱度が例えば所定値以上（例えば１０度以上）であれば、制御回路８１はステップＷ２で当該室内機１３ａ（１３ｂ）の膨張弁１７ａ（１７ｂ）の開度を特定する。膨張弁１７ａ（１７ｂ）が全開であれば、前述と同様に制御回路８１はステップＷ３で冷媒貯留器６０から冷媒を放出する。制御回路８１は、放出の開始から１０秒経過後にステップＷ４で冷媒の放出を終了する。処理は終了する。ステップＷ２で室外機膨張弁４８の開度が全開以外であれば、制御回路８１は処理を終了する。
【００６８】
ステップＷ１で室内熱交換器１５ａ（１５ｂ）の過熱度が所定値未満であれば、制御回路８１はステップＷ５で凝縮器として機能する室内熱交換器１５ｂ（１５ａ）の過冷却度を特定する。過冷却度が例えば所定値以上（例えば７度以上）であれば、制御回路８１はステップＷ６で冷媒貯留器６０に冷媒を格納する。制御回路８１は、格納の開始から１０秒経過後にステップＷ７で冷媒の格納を終了する。処理は終了する。ステップＷ５で過冷却度が所定値未満であれば、処理は終了する。
【００６９】
空気調和機１１では冷媒貯留器６０から冷媒が放出される際にバイパス経路７４で第４開閉弁７６が開弁する。したがって、バイパス経路７４を通じて第２冷媒経路２５から高温高圧の冷媒が冷媒貯留器６０に導入される。こうした冷媒の働きで冷媒貯留器６０から流出経路６６に冷媒は押し出される。その結果、この空気調和機１１では確実に冷媒貯留器６０から冷媒は放出されることができる。
【００７０】
図１２は本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置すなわち空気調和機１１ａの構成を概略的に示す。この空気調和機１１ａは２台の室外機１２ａ、１２ｂと２台の室内機１３ａ、１３ｂとを備える。室外機１２ａ、１２ｂは室外機１２と同一の構造を有する。その他、第１実施形態に係る空気調和機１１と均等な構成には同一の参照符号が付される。図１２から明らかなように、空気調和機１１は２台以上の室外機１２ａ、１２ｂ…を備えてもよく２台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…を備えてもよい。室外機１２ａ、１２ｂ…は室内機１３ａ、１３ｂ…に対して相互に並列に接続されればよく、室内機１３ａ、１３ｂ…は室外機１２ａ、１２ｂ…に対して相互に並列に接続されればよい。
【００７１】
室外機１２ａ、１２ｂの第１冷媒経路１８は相互に接続される。すなわち、室外機１２ｂの第１冷媒経路１８は第１中間経路１９に接続される。第１中間経路１９はさらなる室外機やさらなる室内機に共通の接続経路として機能する。
【００７２】
室外機１２ａ、１２ｂの第２冷媒経路２５は相互に接続される。すなわち、室外機１２ｂの第２冷媒経路２５は第２中間経路２８に接続される。第２中間経路２８はさらなる室外機やさらなる室内機に共通の接続経路として機能する。
【００７３】
室外機１２ａ、１２ｂの第３冷媒経路２６は相互に接続される。すなわち、室外機１２ｂの第３冷媒経路２６は第３中間経路３３に接続される。第３中間経路３３はさらなる室外機やさらなる室内機に共通の接続経路として機能する。
【００７４】
室外機１２ａ、１２ｂの冷媒貯留ユニット５９は室外機１２ａの制御回路８１に基づき制御される。制御回路８１は図８〜図１１のフローチャートに従って処理を実行する。冷媒の格納にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第１開閉弁６４および第３開閉弁７３を開放する。格納の判断にあたって制御回路８１は運転中の全室外熱交換器１４の過冷却度の平均値を使用する。格納の停止にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第１開閉弁６４および第３開閉弁７３を閉弁する。冷媒の放出にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第２開閉弁６８および第４開閉弁７６を開放する。複数の室外熱交換器１４のうち１台でも過熱度および膨張弁の開度が所定の条件を満たせば制御回路８１は冷媒を放出する。放出の停止にあたって制御回路８１は室外機１２ａ、１２ｂの第２開閉弁６８および第４開閉弁７６を閉弁する。
【００７５】
なお、空気調和機１１、１１ａで３台以上の室内機１３ａ、１３ｂ…が組み込まれる場合には、全ての室内機１３ａ、１３ｂ…で冷房運転が実施されると、「第１放出格納制御」にあたって複数の室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…のうち１台でも過熱度が所定値以上であって対応する膨張弁１７ａ、１７ｂ…が全開であれば、冷媒は放出される。同様に、全ての室内機１３ａ、１３ｂ…で暖房運転が実施されると、「第２放出格納制御」にあたって全ての室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…の過冷却度から平均値が算出される。冷房運転および暖房運転が混在すると、「第３放出格納制御」にあたって、蒸発器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…のうち１台でも過熱度が所定値以上であって対応する膨張弁１７ａ、１７ｂ…が全開であれば、冷媒は放出され、凝縮器として機能する室内熱交換器１５ａ、１５ｂ…の過冷却度の平均値が所定値以上であれば、冷媒は格納される。
【符号の説明】
【００７６】
１１ サイクル装置（空気調和機）、１４ 第１熱交換器、１５ａ 第２熱交換器、１５ｂ 並列第２熱交換器、１６ 圧縮機、１７ａ 第１の膨張弁、１７ｂ 第２の膨張弁、１８ 第１冷媒経路、２２ 第１並列冷媒経路、２４ 第１分岐点、２５ 第２冷媒経路、２６ 第３冷媒経路、２７ 第２分岐点、３１ 第２並列冷媒経路、３５ 第３並列冷媒経路、３８，３９ 流路切替手段としての第１開放弁、４１，４２ 流路切替手段としての第２開放弁、４５ 第４冷媒経路、６０ 冷媒貯留器、７４ バイパス経路、８１ 制御回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機および第１の膨張弁の間に第１熱交換器を有し、流路切替手段により前記第１熱交換器への高温高圧の冷媒の供給および遮断がなされる第１冷媒経路と、
前記圧縮機および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から第１分岐点で分岐して、前記流路切替手段による前記第１冷媒経路への高温高圧の冷媒の遮断時に前記圧縮機および前記第１の膨張弁の間で第２熱交換器に高温高圧の冷媒を供給する第２冷媒経路と、
前記圧縮機および前記第２熱交換器の間で前記第２冷媒経路から第２分岐点で分岐して、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に、前記第２熱交換器から流出する冷媒を前記圧縮機の吸い込み側に導く第３冷媒経路と、
前記第１分岐点および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から分岐して前記圧縮機の前記吸い込み側に接続され、前記第１冷媒経路の前記流路切替手段による前記遮断時に前記第１冷媒経路から冷媒の流入を許容し、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に前記第１冷媒経路から前記第３冷媒経路への冷媒の流入を遮断する第４冷媒経路と、
前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から冷媒を獲得し、前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する冷媒貯留器と、
前記第２冷媒経路および前記冷媒貯留器に接続されて、前記第２冷媒経路から前記冷媒貯留器に高温高圧の冷媒を導入するバイパス経路と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、前記流路切替手段は、
前記バイパス経路および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路に組み込まれて、前記第１冷媒経路で冷媒の供給および遮断を切り替える第１開放弁と、
前記圧縮機および前記第２分岐点の間で前記第３冷媒経路に組み込まれて、前記第３冷媒経路で冷媒の流通および遮断を切り替える第２開放弁と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置において、
１つまたは複数の第２の膨張弁と、
前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第１並列冷媒経路と、
前記第１分岐点および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第２並列冷媒経路と、
個々の前記第２並列冷媒経路に個別に組み込まれる並列第２熱交換器と、
前記バイパス経路および前記並列第２熱交換器の間で前記第２並列冷媒経路から分岐し、前記第３冷媒経路に接続される第３並列冷媒経路と
をさらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器のうち少なくとも１台が蒸発器として機能する際に、前記蒸発器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路を
さらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置において、
全ての前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器が凝縮器として機能する際に、前記第１熱交換器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路を
さらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１】
圧縮機および第１の膨張弁の間に第１熱交換器を有し、流路切替手段により前記第１熱交換器への高温高圧の冷媒の供給および遮断がなされる第１冷媒経路と、
前記圧縮機および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から第１分岐点で分岐して、前記流路切替手段による前記第１冷媒経路への高温高圧の冷媒の遮断時に前記圧縮機および前記第１の膨張弁の間で第２熱交換器に高温高圧の冷媒を供給する第２冷媒経路と、
前記圧縮機および前記第２熱交換器の間で前記第２冷媒経路から第２分岐点で分岐して、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に、前記第２熱交換器から流出する冷媒を前記圧縮機の吸い込み側に導く第３冷媒経路と、
前記第１分岐点および前記第１熱交換器の間で前記第１冷媒経路から分岐して前記圧縮機の前記吸い込み側に接続され、前記第１冷媒経路の前記流路切替手段による前記遮断時に前記第１冷媒経路から冷媒の流入を許容し、前記第１冷媒経路から前記第１熱交換器に冷媒が供給される際に前記第１冷媒経路から前記第３冷媒経路への冷媒の流入を遮断する第４冷媒経路と、
前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から冷媒を獲得し、前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する冷媒貯留器と、
前記第２冷媒経路および前記冷媒貯留器に接続されて、前記第２冷媒経路から前記冷媒貯留器に高温高圧の冷媒を導入するバイパス経路と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、前記流路切替手段は、
前記バイパス経路および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路に組み込まれて、前記第１冷媒経路で冷媒の供給および遮断を切り替える第１開放弁と、
前記圧縮機および前記第２分岐点の間で前記第３冷媒経路に組み込まれて、前記第３冷媒経路で冷媒の流通および遮断を切り替える第２開放弁と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置において、
１つまたは複数の第２の膨張弁と、
前記第１熱交換器および前記第１の膨張弁の間で前記第１冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第１並列冷媒経路と、
前記第１分岐点および前記第２分岐点の間で前記第２冷媒経路から分岐し、個々の前記第２の膨張弁に個別に接続される第２並列冷媒経路と、
個々の前記第２並列冷媒経路に個別に組み込まれる並列第２熱交換器と、
前記バイパス経路および前記並列第２熱交換器の間で前記第２並列冷媒経路から分岐し、前記第３冷媒経路に接続される第３並列冷媒経路と
をさらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器のうち少なくとも１台が蒸発器として機能する際に、前記蒸発器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路を
さらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置において、
全ての前記第２熱交換器および前記並列第２熱交換器が凝縮器として機能する際に、前記第１熱交換器の過熱度が所定値以上であると前記冷媒貯留器から前記第３冷媒経路に向けて冷媒を放出する制御信号を生成する制御回路を
さらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２０７８２３（Ｐ２０１２−２０７８２３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２３２３（Ｐ２０１１−７２３２３）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
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