JP5137933B2

JP5137933B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP5137933B2
Application number: JP2009266297A
Authority: JP
Inventors: 章吾玉木; 航祐田中; 史武畝崎; 広有柴; 雄人柴尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: JP2011112233A

Description

本発明は、複数台の利用ユニットを接続し、各利用ユニットにおいて冷房運転又は暖房運転が可能であるマルチシステム型の空気調和装置に関し、特にその圧縮機、室外送風機又は室内減圧機構の制御に関するものである。

従来の空気調和装置としては、複数台の熱源ユニットと利用ユニットとが接続配管を介して接続されることにより、冷媒回路が構成されたセパレートタイプのマルチシステム空気調和装置がある。このセパレートタイプのマルチシステム空気調和装置としては、例えば、パッケージエアコンがある。

また、冷房負荷及び暖房負荷を同時に処理することができるマルチシステム空気調和装置が存在する。このような空気調和装置は、一般的に、熱源ユニット（室外機）に対して複数台の利用ユニット（室内機）が接続配管（冷媒配管）を介して接続されることにより構成され、各利用ユニットにおいて選択された冷房運転及び暖房運転を同時に行うことができる。

特公平８−３０６２６号公報（図１）特許第２５６４９０５号公報（図１）特公平７−６２５６９号公報（図１）特許第４１７９７８３号公報（図１）特許第２７１６５５９号公報（図１）

従来のマルチシステム空気調和装置の制御方法として、特許文献１では利用ユニットの室内設定温度と室温の温度差を検出し、相対的に負荷の変動が大きい利用ユニットの減圧機構開度を負荷の変動に対応して変えるとともに、残りの利用ユニットの減圧機構開度を各利用ユニットの減圧機構開度の合計値が一定となるように変えることにより、圧縮機の運転周波数の変動を抑える運転をしていた。

また、特許文献２の冷暖同時運転時の制御では、暖房要求能力の合計値が大きい場合には高圧側圧力を圧縮機にて、低圧側圧力を減圧機構にて制御し、冷房要求能力の合計値が大きい場合には低圧側圧力を圧縮機にて、高圧側圧力を減圧機構にて制御することで各室内ユニットにおける要求能力を満たして空調を行っていた。

しかしながら、これら従来の方法では、冷媒流量を分配する役割である減圧機構の開度変化によって、空調負荷の変動に対応しているため、空調負荷が小さい場合に減圧機構の開度を小さくする制御となり、抵抗が大きくなるために圧縮機の運転周波数を余分に大きくする制御となって、運転効率の低下を招いていた。

また、特許文献３の冷暖同時運転時の制御では、各利用ユニットにて設定温度と吸込空気温度の差温から要求能力を演算し、要求能力を満足する物理状態量（冷房運転時は蒸発温度、暖房運転時は凝縮温度）を演算する。そして、各利用ユニットの物理状態量のうち最大要求能力に対応する物理状態量を基準として圧縮機の運転周波数を制御し、減圧機構は利用ユニットの要求能力によって開度制御をすることで運転効率の低下を防止していた。しかしながら、この方法では蒸発温度と凝縮温度の一方のみの制御となっており、双方を制御していなかったため、冷房運転時は凝縮温度の上昇、暖房運転時は蒸発温度の低下を招き、運転効率の低下を招く可能性があった。

また、特許文献４の冷暖同時運転の制御では、各利用ユニットの冷房負荷又は暖房負荷から合計冷房負荷及び合計暖房負荷を演算し、大きい方の合計空調負荷にて圧縮機を制御し、小さい方の合計空調負荷にて室外熱交換器の熱交換能力を制御（例えば室外送風機の風量）することで蒸発温度と凝縮温度を制御している。しかしながら、合計空調負荷での制御となっているため、例えば、要求能力の小さい利用ユニットが接続されている場合や、利用ユニットの接続台数が多く、１台あたりの利用ユニットの要求能力が合計値に対して相対的に小さい場合では、空調負荷の変動に対して圧縮機及び室外送風機が動作せず、不冷及び不暖の原因となって快適性が損なわれる可能性がある。また、蒸発圧力又は凝縮圧力は各利用ユニットに対し固定的な状態量であるため、全利用ユニットの空調負荷を満足する運転状態にすることができない場合がある。したがって、或る利用ユニットで空調負荷が大きい場合では、冷房運転時は蒸発圧力、暖房運転時は凝縮圧力によって決まる空調能力に制限され、それ以上の能力を発揮させることができず、不冷、不暖となっていた。また逆に、空調負荷が小さい場合では、減圧機構開度を必要以上に小さくする制御となり、室内熱交換器の性能が低下するため、運転効率の悪化を招いていた。

また、特許文献５の冷暖同時運転時の制御では、圧縮機の吸入圧力と吐出圧力により圧縮機及び室外送風機の制御方法を同時に決定しており、蒸発温度及び凝縮温度を制御していた。しかしながら、この方法では利用ユニットの運転情報、例えば、設定温度及び吸込空気温度を使用していない制御となっており、利用ユニットの空調負荷を適切に見積もることが難しく、圧縮機の運転周波数が高くなったり、あるいは、室外送風機の風量が多くなる等により、運転効率の低い制御となることがあった。

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、運転効率を向上させるとともに、利用ユニットにおける不冷、不暖を防止して快適性に優れたマルチシステム型の空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、
利用側熱交換器及び室内減圧機構がそれぞれ搭載された複数台の利用ユニットと、
圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器及び熱源側送風機が搭載された少なくとも１台の熱源ユニットと、
前記利用ユニットと前記熱源ユニットとの間に設けられ、前記利用ユニットの運転状態に応じて前記利用ユニットに流入させる冷媒の流れを制御する中継ユニットと
を備え、
前記利用ユニットの利用側熱交換器のそれぞれの運転において、冷房運転又は暖房運転が選択可能な空気調和機であって、
前記利用ユニットに設けられた前記室内減圧機構を制御する室内減圧機構制御手段と、
前記利用ユニットのそれぞれの空調負荷を演算する空調負荷演関係量演算手段と、
前記複数の利用ユニットの運転に冷房運転と暖房運転とを混在している場合に、一方の主となる運転の利用ユニットのうち、空調負荷が最大となる利用ユニットの当該空調負荷に基づいて前記圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機制御手段と、
前記複数の利用ユニットの運転に冷房運転と暖房運転とを混在している場合に、他方の従となる運転の利用ユニットのうち、空調負荷が最大となる利用ユニットの当該空調負荷に基づいて前記熱源側送風機の風量を制御する熱源側送風機制御手段と
を備え、
前記室内減圧機構制御手段は、
前記空調負荷が最大となる前記利用ユニットにおいては、冷房運転では過熱度が一定の値になるように、暖房運転では過冷却度が一定の値になるように、当該利用ユニットの室内減圧機構を制御して、当該利用ユニットの利用側熱交換器の性能が最大になるようにし、
前記空調負荷が最大でない利用ユニットにおいては、当該利用ユニットの室内減圧機構を前記空調負荷に基づいて制御するものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、上記の構成を採用したことにより、運転効率が向上し、各利用ユニットにおいて、不冷及び不暖を防止して快適性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１の空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態１のセンサ情報の処理と制御機器対象を示した概略図である。本発明の実施の形態１における圧縮機１と室外送風機４の制御方法を示した図である。本発明の実施の形態１における蒸発温度及び凝縮温度の経時変化を示した図である。本発明の実施の形態１における室内減圧機構１４の制御方法を示した図である。本発明の実施の形態１における吸込空気温度の平均値演算例を示した図である。本発明の実施の形態１における吸込空気温度の予測値演算例を示した図である。本発明の実施の形態１における利用ユニット３０３の運転モード変化例を示した図である。本発明の実施の形態１における高圧接続配管６にてガス冷媒発生を示した図である。本発明の実施の形態１における全冷運転時の各利用ユニットの運転状態例である。本発明の実施の形態１における冷主運転時の各利用ユニットの運転状態例である。本発明の実施の形態１における全暖運転時の各利用ユニットの運転状態例である。本発明の実施の形態１における暖主運転時の各利用ユニットの運転状態例である。本発明の実施の形態２の空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態３の空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。

実施の形態１.
＜装置構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図２は、各種センサ情報の処理及び制御機器の対象を示した概略図である。図１及び図２に基づいて、空気調和装置１００の構成及び動作について説明する。
この空気調和装置１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、各利用ユニットにおいて選択された冷房運転、暖房運転を同時に処理することができる２管式のマルチシステム空気調和装置である。

なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、符号の後に「ａ」が付くものは利用ユニット３０３ａに、符号の後に「ｂ」が付くものは利用ユニット３０３ｂに、符号の後に「ｃ」が付くものは利用ユニット３０３ｃに、符号の後に「ｄ」が付くものは利用ユニット３０３ｄに、それぞれ配設されている。

空気調和装置１００は、熱源ユニット３０１と、中継ユニット３０２と、利用ユニット３０３（利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂ、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄ）とを有している。そして、熱源ユニット３０１と中継ユニット３０２とは、高圧接続配管（第２冷媒配管）６及び低圧接続配管（第１冷媒配管）２４で接続されている。具体的には、第１逆止弁５の出口側と気液分離器７とが高圧接続配管６を介して、第４逆止弁２５の入口と第１電磁弁９（第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂ、第１電磁弁９ｃ、第１電磁弁９ｄ）とが低圧接続配管２４を介して接続されている。

また、中継ユニット３０２と利用ユニット３０３とは、各利用ユニット３０３に並列に設けられている第１電磁弁９（第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂ、第１電磁弁９ｃ、第１電磁弁９ｄ）及び第２電磁弁１０（第２電磁弁１０ａ、第２電磁弁１０ｂ、第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄ）と、室内熱交換器１２（室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂ、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄ）とが冷媒配管である第２ガス接続配管１１（第２ガス接続配管１１ａ、第２ガス接続配管１１ｂ、第２ガス接続配管１１ｃ、第２ガス接続配管１１ｄ）を介して接続され、各利用ユニット３０３に並列に設けられている第２逆止弁１６（第２逆止弁１６ａ、第２逆止弁１６ｂ、第２逆止弁１６ｃ、第２逆止弁１６ｄ）及び第３逆止弁１７（第３逆止弁１７ａ、第３逆止弁１７ｂ、第３逆止弁１７ｃ、第３逆止弁１７ｄ）と、室内減圧機構１４（室内減圧機構１４ａ、室内減圧機構１４ｂ、室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄ）とが冷媒配管である第２液接続配管１５（第２液接続配管１５ａ、第２液接続配管１５ｂ、第２液接続配管１５ｃ、第２液接続配管１５ｄ）を介して接続されている。

第１電磁弁９及び第２電磁弁１０が、利用ユニット３０３の室内熱交換器１２の一方（紙面上側）を低圧接続配管２４、又は、気液分離器７を介して高圧接続配管６に選択的に接続する第１分岐部として機能する。また、第２逆止弁１６及び第３逆止弁１７が、利用ユニット３０３の室内熱交換器１２の他方（紙面下側）が冷媒入口となるとき第１減圧機構２０を介して気液分離器７に接続し、利用ユニット３０３の室内熱交換器１２の他方が冷媒出口となるとき第１減圧機構２０の下流側に接続する第２分岐部として機能する。

なお、実施の形態１では、熱源ユニット１台に利用ユニット４台が接続された場合を例に示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、それぞれ図示している以上又は以下の台数を備えていてもよい。また、空気調和装置１００に用いられる冷媒は、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４ＡなどのＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどのＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒、若しくは炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒などがある。

＜熱源ユニット３０１の運転モード＞
ここで、空気調和装置１００が実行する運転モードについて簡単に説明しておく。
空気調和装置１００では、接続されている利用ユニット３０３の冷房負荷及び暖房負荷の割合によって、熱源ユニット３０１の運転モードが決定されるようになっている。空気調和装置１００は、以下の４つの運転モードを実行するようになっている。

（ａ）暖房負荷がなく、利用ユニット３０３の全てが冷房運転を実行する場合における熱源ユニット３０１の運転モード（以下、全冷運転モードと称する）。
（ｂ）利用ユニット３０３が冷房運転及び暖房運転のいずれも同時に実行する冷暖房同時運転において、冷房負荷が大きい場合における熱源ユニット３０１の運転モード（以下、冷主運転モードと称する）。
（ｃ）冷房負荷がなく、利用ユニット３０３の全てが暖房運転を実行する場合における熱源ユニット３０１の運転モード（以下、全暖運転モードと称する）。
（ｄ）利用ユニット３０３が冷房運転及び暖房運転のいずれも同時に実行する冷暖房同時運転において、暖房負荷が大きい場合における熱源ユニット３０１の運転モード（以下、暖主運転モードと称する）。

＜利用ユニット３０３＞
利用ユニット３０３は、空調対象域に調和空気を吹き出すことができる場所（たとえば、屋内の天井への埋め込みや吊り下げ等により、又は、壁面への壁掛け等）に設置される。利用ユニット３０３は、中継ユニット３０２と高圧接続配管６及び低圧接続配管２４とを介して熱源ユニット３０１に接続されており、冷媒回路の一部を構成している。

利用ユニット３０３は、冷媒回路の一部を構成する室内側冷媒回路を備えている。この室内側冷媒回路は、利用側熱交換器としての室内熱交換器１２と、室内熱交換器１２に直列に接続されている室内減圧機構１４とで構成されている。また、利用ユニット３０３には、室内熱交換器１２の冷媒と熱交換した後の調和空気を室内等の空調対象域に供給するための室内送風機１３（室内送風機１３ａ，室内送風機１３ｂ、室内送風機１３ｃ、室内送風機１３ｄ）が設けられている。

室内熱交換器１２は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。また、室内熱交換器１２は、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、あるいは、二重管式熱交換器で構成してもよい。室内熱交換器１２は、利用ユニット３０３が実行する運転モードが冷房運転モードの場合では、冷媒の蒸発器として機能して空調対象域の空気を冷却し、暖房運転モードの場合では冷媒の凝縮器として機能して空調対象域の空気を加熱するものである。

室内送風機１３は、利用ユニット３０３内に室内空気を吸入して、室内空気を室内熱交換器１２と熱交換した後に、調和空気として空調対象域に供給する機能を有している。つまり、利用ユニット３０３では、室内送風機１３により取り込まれる室内空気と室内熱交換器１２を流れる冷媒とで熱交換させることが可能となっている。

室内送風機１３は、室内熱交換器１２に供給する調和空気の流量を可変することが可能なもので構成され、例えば遠心ファンや多翼ファン等のファンと、このファンを駆動する、例えばＤＣファンモータからなるモータとを備えている。

また、利用ユニット３０３には、以下に示す各種センサが設けられている。
（１）室内熱交換器１２のガス側に設けられ、ガス冷媒の温度を検出する室内ガス温度センサ２０５（室内ガス温度センサ２０５ａ，室内ガス温度センサ２０５ｂ、室内ガス温度センサ２０５ｃ、室内ガス温度センサ２０５ｄ）；
（２）利用ユニット３０３の室内空気の吸入口側に設けられ、ユニット内に流入する室内空気の温度を検出する室内吸込温度センサ２０６（室内吸込温度センサ２０６ａ，室内吸込温度センサ２０６ｂ、室内吸込温度センサ２０６ｃ、室内吸込温度センサ２０６ｄ）；
（３）室内熱交換器１２の液側に設けられ、液冷媒の温度を検出する室内液温度センサ２０７（室内液温度センサ２０７ａ、室内液温度センサ２０７ｂ、室内液温度センサ２０７ｃ、室内液温度センサ２０７ｄ）；

また、室内減圧機構１４及び室内送風機１３の動作は、利用ユニット３０３の冷房運転モード及び暖房運転モードを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３によって制御される（図２参照）。

＜熱源ユニット３０１＞
熱源ユニット３０１は、例えば屋外に設置されており、高圧接続配管６及び低圧接続配管２４と中継ユニット３０２とを介して利用ユニット３０３に接続されており、空気調和装置１００における冷媒回路の一部を構成している。

なお、熱源ユニット３０１では、中継ユニット３０２に出入りする冷媒の流れ方向を一定にするために、高圧接続配管６と低圧接続配管２４と接続する２つの接続配管（第１接続配管２７、第２接続配管２９）が設けられている。

熱源ユニット３０１は、冷媒回路の一部を構成する室外側冷媒回路を備えている。この室外側冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒の流れる方向を切り換えるための四方弁２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器３と、冷媒の流れ方向を一方にのみ許容することで冷媒の流れを制御する４つの逆止弁（第１逆止弁５、第４逆止弁２５、第５逆止弁２６、第６逆止弁２８）と、余剰冷媒を貯留するためのアキュムレータ３０とで構成されている。また、熱源ユニット３０１には、室外熱交換器３に空気を供給するための室外送風機４が設けられている。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。実施の形態１に係る空気調和装置に搭載される圧縮機１は、運転容量を可変することが可能なものであり、例えば、インバータにより制御されるモータ（図示省略）によって駆動される容積式圧縮機で構成されている。本実施の形態１では、圧縮機１が１台のみである場合を例に示しているが、これに限定されず、利用ユニットの接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機１が並列に接続されたものであってもよい。

四方弁２は、熱源ユニット３０１の運転モードによって冷媒の流れの方向を切り換える流路切換装置としての機能を有している。四方弁２は、全冷運転モード又は冷主運転モードの場合には、室外熱交換器３を圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として機能させるために、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３のガス側とを接続するとともに圧縮機１の吸入側を第４逆止弁２５を経由して低圧接続配管２４側と接続する（四方弁２の実線を参照）。また、四方弁２は、全暖運転モード又は暖主運転モードの場合には、室外熱交換器３を冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機１の吐出側と第５逆止弁２６を経由して高圧接続配管６側とを接続するとともに圧縮機１の吸入側を室外熱交換器３のガス側とを接続する（四方弁２の破線を参照）。

第１逆止弁５は、高圧接続配管６と第１接続配管２７との接続部分ａと、高圧接続配管６と第２接続配管２９との接続部分ｂとの間に設けられ、熱源ユニット３０１から中継ユニット３０２の方向のみに冷媒の流通を許容するようになっている。
第４逆止弁２５は、低圧接続配管２４と第１接続配管２７との接続部分ｃと、低圧接続配管２４と第２接続配管２９との接続部分ｄとの間に設けられ、中継ユニット３０２から熱源ユニット３０１の方向にのみ冷媒の流通を許容するようになっている。

第５逆止弁２６は、第１接続配管２７に設けられ、熱源ユニット３０１から中継ユニット３０２の方向にのみ冷媒の流通を許容するようになっている。
第６逆止弁２８は、第２接続配管２９に設けられ、中継ユニット３０２から熱源ユニット３０１の方向のみに冷媒の流通を許容するようになっている。
このように４つの逆止弁（５、２５、２６、２８）を配置することで、高圧接続配管６において熱源ユニット３０１から中継ユニット３０２の方向のみに冷媒の流通を許容し、低圧接続配管２４において中継ユニット３０２から熱源ユニット３０１の方向にのみ冷媒の流通を許容するようになり、四方弁２が切り換わった場合における冷媒の流れ方向を決定している。

室外熱交換器３は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。また、室外熱交換器３は、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、又は二重管式熱交換器で構成してもよい。室外熱交換器３は、全冷運転モード及び冷主運転モードでは冷媒の凝縮器として機能して冷媒を加熱し、全暖運転モード及び暖主運転モードでは冷媒の蒸発器として機能して冷媒を冷却するものである。室外熱交換器３は、ガス側が四方弁２に接続され、液側が第１逆止弁５及び第６逆止弁２８に接続されている。

室外送風機４は、熱源ユニット３０１内に室外空気を吸入して、室外空気を室外熱交換器３にて熱交換した後に、室外に排出する機能を有している。つまり、熱源ユニット３０１では、室外送風機４により取り込まれる室外空気と室外熱交換器３を流れる冷媒とで熱交換させることが可能になっている。

室外送風機４は、室外熱交換器３に供給する空気の流量を可変することが可能なものであり、プロペラファン等のファンと、このファンを駆動する、例えばＤＣファンモータからなるモータとを備えている。

アキュムレータ３０は、空気調和装置１００に異常が発生した時や運転制御の変更の際に伴う運転状態の過渡応答時において、液冷媒を貯留して圧縮機１への液バックを防ぐために、圧縮機１の吸入側に接続されている。

また、熱源ユニット３０１には、以下に示す各種センサが設けられている。
（１）圧縮機１の吐出側に設けられ、吐出圧力を検出する吐出圧力センサ２０１（高圧検出装置）；
（２）室外熱交換器３のガス側に設けられ、ガス冷媒の温度を検出する室外ガス温度センサ２０２；
（３）熱源ユニット３０１の室外空気の吸入口側に設けられ、ユニット内に流入する室外空気の温度を検出する外気温度センサ２０３；
（４）室外熱交換器３の液側に設けられ、液冷媒温度を検出する室外液温度センサ２０４；
（５）圧縮機１の吸入側に設けられ、吸入圧力を検出する吸入圧力センサ２１３（低圧検出装置）；

また、圧縮機１、四方弁２及び室外送風機４の動作は、全冷運転モード、冷主運転モード、全暖運転モード、暖主運転モードを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３によって制御される。

＜中継ユニット３０２＞
中継ユニット３０２は、例えば屋内に設置され、低圧接続配管２４及び高圧接続配管６を介して熱源ユニット３０１と接続され、第２ガス接続配管１１及び第２液接続配管１５を介して利用ユニット３０３と接続されており、空気調和装置１００における冷媒回路の一部を構成している。中継ユニット３０２は、熱源ユニット３０１と利用ユニット３０３との間に介在し、各利用ユニット３０３に要求されている運転に応じて冷媒の流れを制御する機能を有している。

中継ユニット３０２は、冷媒回路の一部を構成する中継冷媒回路を備えている。この中継冷媒回路は、液冷媒とガス冷媒とを分離するための気液分離器７と、利用ユニット３０３の運転切り換えを行う第１電磁弁９及び第２電磁弁１０と、冷媒の流れ方向を決定するための第２逆止弁１６及び第３逆止弁１７と、冷媒の熱交換をするための第１熱交換部１９及び第２熱交換部２１と、冷媒の分配流量を制御するための第１減圧機構２０及び第２減圧機構２２とで構成されている。

気液分離器７は、高圧接続配管６を介して流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する機能を有している。気液分離器７は、高圧接続配管６を介して熱源ユニット３０１と接続され、第１ガス接続配管８を介して第２電磁弁１０と接続され、第１液接続配管１８を介して第１熱交換部１９と接続されている。

第１電磁弁９及び第２電磁弁１０は、接続されている利用ユニット３０３に要求されている運転においてどちらか一方が択一的に開閉制御されることにより、利用ユニット３０３の運転に応じて冷媒の流れを制御する機能を有している。
第１電磁弁９（９ａ〜９ｄ）は、例えば二方弁などで構成されており、低圧接続配管２４に分岐して接続する第２ガス接続配管１１（１１ａ〜１１ｄ）に設けられている。
第２電磁弁１０（１０ａ〜１０ｄ）は、例えば二方弁などで構成されており、高圧接続配管６に分岐して接続する第２ガス接続配管１１（１１ａ〜１１ｄ）に設けられている。

第２逆止弁１６及び第３逆止弁１７は、接続されている利用ユニット３０３に要求されている運転に応じて冷媒を一方に流通させる機能を有している。
第２逆止弁１６（１６ａ〜１６ｄ）は、第１液接続配管１８に分岐して接続する第２液接続配管１５（１５ａ〜１５ｄ）に設けられている。
第３逆止弁１７（１７ａ〜１７ｄ）は、第１液接続配管１８に分岐して接続する第２液接続配管１５（１５ａ〜１５ｄ）に設けられている。

第１熱交換部１９は、気液分離器７と第１減圧機構２０との間における第１液接続配管１８を導通している冷媒と、第２熱交換部２１と低圧接続配管２４とを接続しているバイパス接続配管２３を導通している冷媒と、の間で熱交換を行うものである。
第２熱交換部２１は、第２減圧機構２２と第１熱交換部１９との間におけるバイパス接続配管２３を導通している冷媒と、第１減圧機構２０と第３逆止弁１７との間に第１液接続配管１８を導通している冷媒と、の間で熱交換を行うものである。
なお、バイパス接続配管２３は、一端が第２熱交換部２１の高圧側出口に、他端が低圧接続配管２４に接続されている。

第１減圧機構２０は、第１熱交換部１９と第２逆止弁１６を通過した冷媒と合流する分岐部との間における第１液接続配管１８に設けられており、冷媒を減圧させる機能を有している。この第１減圧機構２０は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による精密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段で構成するとよい。

第２減圧機構２２は、バイパス接続配管２３における第２熱交換部２１の上流側に接続されており、冷媒を減圧して膨張させる機能を有している。この第２減圧機構２２は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による精密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段で構成するとよい。

また、中継ユニット３０２には、以下に示す各種センサが設けられている。
（１）第１熱交換部１９の高圧側下流に設けられ、高圧側の圧力を検出する高圧圧力センサ２０８；
（２）第１減圧機構２０の下流側に設けられ、中間圧の圧力を検出する中間圧圧力センサ２０９；
（３）第２熱交換部２１の高圧側下流に設けられ、中間圧側の液冷媒温度を検出する中間圧液温度センサ２１０；
（４）第２熱交換部２１の低圧上流側に設けられ、低圧側の飽和温度を検出する低圧飽和温度センサ２１１；
（５）第１熱交換部１９の低圧下流側に設けられ、低圧側のガス冷媒温度を検出する低圧ガス温度センサ２１２；

図２に示されるように、各種温度センサ及び圧力センサによって検知された各諸量は、測定部１０１に入力され、演算部１０２にて処理される。そして、空気調和装置１００は、その演算部１０２の処理結果に基づき、制御部１０３によって、圧縮機１、四方弁２、室外送風機４、室内送風機１３、室内減圧機構１４、第１減圧機構２０、第２減圧機構２２、第１電磁弁９及び第２電磁弁１０を制御するようになっている。つまり、測定部１０１、演算部１０２及び制御部１０３によって空気調和装置１００の運転操作が統括制御される。なお、これらは、マイコン等で構成するとよい。

具体的には、入力・演算されたリモコン等を介して指示及び各種センサでの検出情報に基づいて、制御部１０３は、圧縮機１の駆動周波数、四方弁２の切り替え、室外送風機４の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、室内送風機１３の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、室内減圧機構１４の開度、第１減圧機構２０の開度、第２減圧機構２２の開度、第１電磁弁９の開閉、及び第２電磁弁１０の開閉をそれぞれ制御し、各運転モードを実行するようになっている。なお、測定部１０１、演算部１０２及び制御部１０３は一体的に設けられていてもよく、別々に設けられていてもよい。また、測定部１０１、演算部１０２及び制御部１０３は、いずれのユニットに設けられるようにしてもよい。さらに、測定部１０１、演算部１０２及び制御部１０３は、ユニット毎に設けるようにしてもよい。
なお、演算部１０２は、本発明の空気負荷関係量演算手段及び飽和温度目標演算手段に相当し、制御部１０３は、圧縮機制御手段及び熱源側送風機制御手段に相当する。

空気調和装置１００は、利用ユニット３０３に要求されるそれぞれの運転負荷に応じて熱源ユニット３０１、中継ユニット３０２及び利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂ、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに搭載されている各機器の制御を行い、全冷運転モード、冷主運転モード、全暖運転モード、又は暖主運転モードを実行する。

＜圧縮機１及び室外送風機４の制御方法＞
圧縮機１及び室外送風機４は、利用ユニット３０３の合計空調負荷によって制御される。
図３に各運転モードにおける圧縮機１及び室外送風機４の制御方法を示す。
冷房運転の利用ユニットの合計空調負荷と、暖房運転の利用ユニットの合計空調負荷とを対比し、大きい方の合計空調負荷（その運転が本発明の主たる運転に相当する）にて必要な空調能力を把握して、圧縮機１の運転周波数を決定する。また、小さい方の合計空調負荷（その運転が本発明の従たる運転に相当する）にて排熱回収量に対応する空調能力を把握して、室外送風機４の風量を決定する。全冷運転及び冷主運転では合計冷房負荷が合計暖房負荷よりも大きいため、圧縮機１を蒸発温度制御、室外送風機４を凝縮温度制御とする。逆に、全暖運転及び暖主運転では合計暖房負荷が合計冷房負荷よりも大きいため、圧縮機１を凝縮温度制御、室外送風機４を蒸発温度制御とする。

また、空調負荷の大きさを空調負荷関係量にて判定する。
本実施の形態１では空調負荷関係量として吸込空気温度Ｔ_a[℃]と室内空気の設定温度Ｔ_set[℃]との差温を用い、差温が大きいほど空調負荷が大きいとして制御を行う。なお、冷房運転時の利用ユニット３０３の差温ΔＴ_cをΔＴ_c＝Ｔ_a−Ｔ_set、暖房運転時の利用ユニット３０３の差温ΔＴ_hをΔＴ_h＝Ｔ_set−Ｔ_aとする。
また、蒸発温度と凝縮温度は各利用ユニット３０３に対し固定的な状態量であるため、凝縮温度と蒸発温度の変化だけでは全利用ユニットにて空調負荷に対応した空調能力を得ることはできない。そのため、本実施の形態１では利用ユニット３０３のうち最大空調負荷の利用ユニット３０３に対して凝縮温度及び蒸発温度を決定して空調能力の制御を行う。

蒸発温度制御では蒸発温度目標Ｔ_emを式１にて演算する。

ここで、Ｔ_e[℃]は蒸発温度、Ｔ_a,maxc[℃]は冷房運転利用ユニットのうち差温が最大の冷房運転利用ユニットの吸込空気温度、Ｔ_set,maxc[℃]は冷房運転利用ユニットのうち差温が最大の冷房運転利用ユニットの設定温度である。蒸発温度Ｔ_eには、例えば、室内液温度センサ２０７にて検出した温度を用いる。また、蒸発温度Ｔ_eにはこれに限定されず、吸入圧力センサ２１３にて検出した圧力から飽和温度を演算し、その温度を適用してもよい。

冷房負荷に応じて蒸発温度Ｔ_eを式１にて制御することで、差温最大の冷房運転利用ユニット３０３、つまり、最大冷房負荷の利用ユニット３０３の冷房能力を制御する。吸込空気温度Ｔ_a，_maxcが設定温度T_set,maxcよりも高い場合には、蒸発温度目標Ｔ_emが蒸発温度Ｔ_eより低くなり、冷房能力を増加させる。蒸発温度制御を圧縮機１がしている場合には運転周波数が増加し、室外送風機４がしている場合には風量が減少する。逆に、吸込空気温度Ｔ_a，_maxcが設定温度Ｔ_set,maxcよりも低い場合には、蒸発温度目標Ｔ_emがＴ_eより高くなり、冷房能力を減少させる。蒸発温度制御を圧縮機１がしている場合には運転周波数が減少し、室外送風機４がしている場合には風量が増加する。

また、凝縮温度制御では凝縮温度目標Ｔ_cmを式２にて演算する。

ここで、Ｔ_c[℃]は凝縮温度、Ｔ_a,maxｈ[℃]は暖房運転利用ユニットのうち差温が最大の暖房運転利用ユニットの吸込空気温度、Ｔ_set,maxh[℃]は暖房運転利用ユニットのうち差温が最大の暖房運転利用ユニットの設定温度である。凝縮温度Ｔ_cは、例えば、高圧圧力センサ２０８の検出圧力から飽和温度を求めてその温度を適用してもよい。また、凝縮温度Ｔ_cはこれに限定されず、吐出圧力センサ２０１により検出した圧力から飽和温度を演算し、その温度を適用してもよい。

暖房負荷に応じて凝縮温度Ｔ_cを式２にて制御することで、差温最大の暖房運転利用ユニット３０３、つまり、最大暖房負荷の利用ユニット３０３の暖房能力を制御する。吸込空気温度Ｔ_a，_maxhが設定温度T_set,maxhよりも低い場合には、凝縮温度目標Ｔ_cmが凝縮温度Ｔ_cより高くなり、暖房能力を増加させる。凝縮温度制御を圧縮機がしている場合は運転周波数が増加し、室外送風機４がしている場合は風量が減少する。逆に、吸込空気温度Ｔ_a，_maxhが設定温度Ｔ_set,maxhよりも高い場合には、凝縮温度目標Ｔ_cmがＴ_cより低くなり、暖房能力を減少させる。凝縮温度制御を圧縮機がしている場合には、運転周波数が減少し、室外送風機４がしている場合は風量が増加する。

なお、全冷運転では暖房負荷がないため、排熱回収量がない。また、全暖運転では冷房負荷がないため、排熱回収量がない。そのため、これらの運転では、室外送風機４の風量を最大にして、室外熱交換器３の性能を最大にすることで運転効率の向上を図る。

以上のように、圧縮機１及び室外送風機４を制御部１０３によりそれぞれ制御することで、蒸発温度Ｔ_e及び凝縮温度Ｔ_cが制御され、利用ユニット３０３の最大空調負荷に応じて蒸発温度Ｔ_e及び凝縮温度Ｔ_cが決定される。この時の蒸発温度Ｔ_e及び凝縮温度Ｔ_cの経時変化を図４に示す。空調負荷に追従して蒸発温度Ｔ_eを高く、また、凝縮温度Ｔ_cを低くする制御となる。つまり、圧縮機の圧縮比を小さくすることが可能となり、したがって、効率の良い運転状態となる。

本実施の形態１によれば、負荷に対応して圧縮機１を制御することができるため、運転周波数が余分に高くならない制御となる。また、室外送風機４を空調負荷によって制御するため、空調負荷に対応して室外熱交換器３での熱量が制御されている。そのため、効率の良い運転状態となる。室外送風機４の風量を適切に制御しないと次に記す状態となり運転効率の悪化を招く。室外送風機４の風量が多い場合には、室外熱交換器３での熱量が多くなるため、利用ユニット３０３の排熱回収量が減少し、不冷、不暖となる。又は、冷主運転若しくは暖主運転の切り換えが発生し、運転効率の悪い状態となる。逆に、室外送風機４の風量が少ない場合には、室外熱交換器３での熱量が少なくなるため、利用ユニット３０３での排熱回収量が余分に増加し、室内熱交換器１２の性能を小さくする必要が生じて、室内減圧機構１４の開度が小さくなり、運転効率の悪い状態となる。本実施の形態１によれば、これらの先の状態を回避することができるので運転効率が向上する。

＜室内減圧機構１４の制御方法＞
差温が最大ではない、つまり、最大空調負荷ではない利用ユニット３０３では、室内減圧機構１４にて空調能力の制御を行う。
図５に室内減圧機構１４の制御方法を示す。冷房運転及び暖房運転の利用ユニットともに、差温が０℃以上の場合は空調能力を大きくして差温を０℃とするために開度を増加させ、差温が０℃以下の場合は空調能力を小さくして差温を０℃とするために開度を減少させる。利用ユニット３０３の差温に応じて、つまり、空調負荷に応じて室内減圧機構１４を制御する。

ただし、冷房運転の利用ユニットの場合には、室内減圧機構１４の開度の増加により室内熱交換器１２ガス側の過熱度が閾値未満、例えば２℃未満となる場合には、圧縮機１への液バック保護のため室内減圧機構１４開度を小さくし、過熱度が閾値になるようにする。ここで室内熱交換器１２ガス側の過熱度はまず、室内ガス温度センサ２０５にて検出した温度から室内液温度センサ２０７にて検出した温度を差し引くことによって演算される。暖房運転の利用ユニットの場合には、室内減圧機構１４の開度を大きくすることにより室内熱交換器１２液側の過冷却度が閾値未満、例えば１０℃未満となる場合には室内熱交換器１２の性能を最大にするため、室内減圧機構１４の開度を小さくする。ここで室内熱交換器１２の液側の過冷却度は、まず高圧圧力センサ２０８により検出される圧力から凝縮温度を演算し、室内液温度センサ２０５ｄで検出された温度を差し引くことによって演算される。

また、最大空調負荷の利用ユニット３０３の空調能力は圧縮機１又は室外送風機４にて制御されている。そのため、最大空調負荷の冷房運転の利用ユニット３０３では、室内熱交換器１２ガス側の過熱度が２℃となるように室内減圧機構１４の開度を大きくする。このように制御することで、圧縮機１にて液バックをしない程度において室内熱交換器１２の性能を最大にすることができ、圧縮機１を余分に動作させなくてよくなるため、運転効率が向上する。また、最大空調負荷の暖房運転の利用ユニット３０３では、室内熱交換器１２液側の過冷却度が１０℃となるように室内減圧機構１４の開度を大きくする。このように制御することで室内熱交換器１２の性能を最大にすることができ、運転効率が向上する。以上のように室内減圧機構１４は制御部１０３により制御される。

＜本実施の形態１の利点＞
本実施の形態１では最大空調負荷の利用ユニット３０３の設定温度Ｔ_setと吸込空気温度Ｔ_aの差温から圧縮機１及び室外送風機４をそれぞれ制御することで各利用ユニット３０３に対して固定的な状態量である蒸発温度Ｔ_e及び凝縮温度Ｔ_cを制御し、最大空調負荷の利用ユニット３０３の空調能力を制御する。最大空調負荷でない利用ユニット３０３の空調能力は設定温度Ｔ_setと吸込空気温度Ｔ_aにより、室内減圧機構１４の開度を小さくすることによって室内熱交換器１２の性能を調整して制御する。
以上のように、圧縮機１、室外送風機４及び室内減圧機構１４をそれぞれ制御することで、設定温度Ｔ_set及び吸込空気温度Ｔ_aから空調負荷に対応した制御とすることができるため、空調負荷に応じて圧縮機１の運転周波数を最低限にすることができ、また、空調負荷に応じて室外送風機４の風量を制御することで室外熱交換器３での排熱量を過不足なく制御でき、また、室内減圧機構１４の開度を制御して室内熱交換器１２の性能をできるだけ大きい状態にすることができるため、運転効率の高い状態の制御となる。

また、全ての利用ユニット３０３にて空調負荷に応じた空調能力を得ることができ、不冷、不暖が発生しない快適性に優れた空調が可能となる。

＜その他の制御＞
圧縮機１、室外送風機４及び室内減圧機構１４の制御に用いる吸込空気温度Ｔ_aは、室内吸込温度センサ２０６の現在の検出値だけを用いることの他に、過去の検出値の平均値及び過去の検出値から演算される予測値を用いてもよい。

図６に示されるように、例えば過去５点の検出値から平均値を演算し、平均値を現在値として制御に使用するようにしてもよい。この方法を用いることによって、センサの測定バラツキを抑えることが可能になるため、制御動作が安定する。そのため、各機器の無駄な動作を抑制することが可能となり、効率の悪化を抑制することができる。

また、図７に示されるように、例えば、過去２点の検出値から、線形として次の検出値を予測値として演算し（図ではデータ１が２６．９℃、データ２が２６．２℃となっており、次のデータ３がデータ１とデータ２の差と同じ差０．７℃になるであろうとして２５．５℃とする）、予測値を現在値として制御に使用するようにしてもよい。この方法を用いることによって、各機器の制御動作を予測することになるため、各機器のハンチング等を防止でき、制御動作が安定する。そのため、無駄な動作を抑制することが可能となり、効率の悪化を抑制することができる。

また、図８に示されるように、利用ユニット３０３（例えば、利用ユニット３０３ａ）の運転モードが全冷運転にて、運転停止から冷房運転になった場合(ケース１)には、冷房負荷が増加するため、圧縮機１の運転周波数を高くする。また、冷主運転では、運転停止から冷房運転になった場合(ケース２)には、冷房負荷が増加するため、圧縮機１の運転周波数を高くする。また、暖房運転から冷房運転になった場合(ケース３)には、冷房空調負荷が増加するため、圧縮機１の運転周波数を高くし、暖房負荷が減少するため、室外送風機４の風量を増加させる。全暖運転では、運転停止から暖房運転になった場合(ケース４)には、暖房負荷が増加するため、圧縮機１の運転周波数を高くする。暖主運転では、運転停止から暖房運転になった場合(ケース５)には、暖房負荷が増加するため、圧縮機１の運転周波数を高くする。また、冷房運転から暖房運転になった場合(ケース６)には、暖房負荷が増加するため、圧縮機１の運転周波数を高くし、冷房負荷が減少するため、室外送風機４の風量を増加させる。
以上のように、利用ユニット３０３の運転モードの変化によって、空調負荷の変化を予測することができるため、それに対応して圧縮機１及び室外送風機４を制御することによって、各機器のハンチング等を防止でき、制御動作が安定する。そのため、各機器の無駄な動作を抑制することが可能となり、効率の悪化を抑制する。

また、全冷運転の場合には、図９に示されるように、高圧接続配管６には高圧の液冷媒が流れるが、摩擦による圧力損失や、熱源ユニット３０１が中継ユニット３０２よりも下方に設置されている場合には液ヘッドによる圧力降下の影響で、ガス冷媒が発生する。このガス冷媒は、室内減圧機構１４にて冷媒音及びハンチングの原因となる。
したがって、全冷運転の場合には、室外熱交換器３液側の過冷却度が一定温度以上となるように、室外送風機４の風量を少なく制御することによって、高圧接続配管６にてガス冷媒の発生を防ぐことが可能となり、冷媒音を抑制することができるため、利用者に不快感を与えず、快適性が向上する。また、ハンチングを防止でき、制御動作が安定する。そのため、各機器の無駄な動作を抑制することが可能となり、効率の悪化を抑制する。
なお、室外熱交換器３液側の過冷却度は、例えば、吐出圧力センサ２０１より検出される圧力から演算される温度から室外液温度センサ２０４にて検出される温度を差し引くことによって演算してもよい。

以上のように、本実施の形態１に係る２管式のマルチシステム空気調和装置１００は、快適性に優れ、かつ、効率のよい空気調和装置を得ることが可能となる。なお、次項からは、各運転モードにおける具体的な冷媒の流れ方と各機器の制御動作について説明する。

＜全冷運転モード＞
全冷運転モードでは、四方弁２が実線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が室外熱交換器３のガス側に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が第４逆止弁２５を経由して低圧接続配管２４に接続された状態となっている。また、利用ユニット３０３は全て冷房運転モードであり、第１電磁弁９は開、第２電磁弁１０は閉に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して室外熱交換器３に送られ、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。

この高圧の液冷媒は、第１逆止弁５を経由して高圧接続配管６を通過し、中継ユニット３０２の気液分離器７に送られる。その後、第１熱交換部１９の高圧側に流入する。第１熱交換部１９に流入した冷媒は、第１熱交換部１９の低圧側を流れる冷媒に熱を放出する。この冷媒は、第１熱交換部１９の高圧側から流出し、開度が全開となっている第１減圧機構２０に流れる。第１減圧機構２０を通った冷媒は、その後、第２熱交換部２１の高圧側に流入し、第２熱交換部２１の低圧側を流れる冷媒に熱を放出する。その後、この冷媒は第２減圧機構２２及び第３逆止弁１７を流れるように分配される。

第２減圧機構２２に流入した冷媒は減圧され、低圧の気液二相状態となり、第２熱交換部２１の低圧側に流入して、第２熱交換部２１の高圧側を流れる冷媒によって加熱される。その後、この冷媒は、第２熱交換部２１の低圧側から流出して、第１熱交換部１９に流入し、第１熱交換部１９の高圧側を流れる冷媒によって加熱される。その後、バイパス接続配管２３を介して低圧接続配管２４へと流入する。

なお、第２減圧機構２２は、第１熱交換部１９の低圧側下流の過熱度が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。第１熱交換部１９の低圧側下流の過熱度は、低圧ガス温度センサ２１２より検出される温度から、低圧飽和温度センサ２１１より検出される温度を差し引くことによって求められる。

第２減圧機構２２は、第１熱交換部１９の低圧側下流における冷媒の過熱度が所定値になるように第２減圧機構２２を流れる冷媒の流量を制御しているため、第１熱交換部１９の低圧下流側において蒸発された低圧のガス冷媒は、所定の過熱度を有する状態となる。このように、空調空間において要求される冷房負荷に応じた流量の冷媒が利用ユニット３０３ａ，利用ユニット３０３ｂに流れるように、第２減圧機構２２が制御されている。

一方、第３逆止弁１７に流入した冷媒は、第２液接続配管１５を介して利用ユニット３０３に流入する。その後、室内減圧機構１４により減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器１２に流入する。そして、室内送風機１３によって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

室内減圧機構１４では、室内熱交換器１２を流れる冷媒の流量を制御しており、室内熱交換器１２には、利用ユニット３０３が設置された空調空間において要求される冷房負荷に応じた流量の冷媒が流れている。

室内熱交換器１２で室内空気を冷却した低圧のガス冷媒は、室内熱交換器１２から流出して第２ガス接続配管１１を流れ、利用ユニット３０３より流出する。この冷媒は、第１電磁弁９を経由して低圧接続配管２４へと流入し、第２減圧機構２２に流入しバイパス接続配管２３を流れてきた冷媒と合流する。

合流した冷媒は、熱源ユニット３０１に流入し、第４逆止弁２５を経由して、四方弁２及びアキュムレータ３０を通過後に、再び圧縮機１に吸入される。

全冷運転では利用ユニット３０３は全て冷房運転となっており、暖房負荷がなく、冷房負荷だけとなる。そのため、蒸発温度Ｔ_eを圧縮機１の運転周波数にて制御して、差温最大の冷房運転利用ユニット３０３の冷房能力を制御する。また、室外送風機４の風量を最大にして室外熱交換器３の性能を最大にする。差温が最大ではない利用ユニット３０３では室内減圧機構１４の開度を差温に応じて制御することによって冷房能力を制御する。なお、差温最大の冷房運転利用ユニット３０３の室内減圧機構１４の開度は圧縮機１に液バックが発生しない程度に開度を大きく制御する。

例えば図１０の運転状態の場合には、利用ユニット３０３ｃの差温が５℃と最大となるため、利用ユニット３０３ｃの冷房能力を圧縮機１にて制御する。その他の利用ユニット３０３の冷房能力を室内減圧機構１４にて制御する。

＜冷主運転モード＞
ここで説明する冷主運転モードとは、利用ユニット３０３ａ及び利用ユニット３０３ｂが冷房運転モード、利用ユニット３０３ｃ及び利用ユニット３０３ｄが暖房運転モードであるが、冷房運転負荷が暖房運転負荷よりも大きい状態における運転動作モードである。
なお、この冷主運転モードにおいて、冷房運転が本発明の一方の主となる運転に、暖房運転が本発明の他方の従となる運転に相当する。
この冷主運転モードでは、四方弁２が全冷運転モードと同様に制御されている。また、第１電磁弁９ａ及び第１電磁弁９ｂが開、第１電磁弁９ｃ及び第１電磁弁９ｄが閉、第２電磁弁１０ａ及び第２電磁弁１０ｂが閉、第２電磁弁１０ｃ及び第２電磁弁１０ｄが開に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して室外熱交換器３に送られて、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。

この高圧の液冷媒は、第１逆止弁５を経由して高圧接続配管６を通過し、中継ユニット３０２に流入し、気液分離器７に送られる。気液分離器７に流入した冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は第１ガス接続配管８を通って、第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄに流入する。一方、液冷媒は第１液接続配管１８を通って、第１熱交換部１９の高圧側に流入する。

第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄに流入したガス冷媒は、第２ガス接続配管１１ｃ、第２ガス接続配管１１ｄを通過後、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄの室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄにて室内送風機１３ｃ、室内送風機１３ｄによって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。その後、室内空気を加熱した高圧の液冷媒は、室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄにより減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。

室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄでは、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄを流れる冷媒の流量を制御しており、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄには、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄが設置された空調空間において要求される暖房負荷に応じた流量の冷媒が流れている。その後、室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄを流出して、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄから流出し、第２液接続配管１５ｃ、第２液接続配管１５ｄを通過後、第２逆止弁１６ｃ、第２逆止弁１６ｄを経由して、第１減圧機構２０を通過した冷媒と合流する。

一方、気液分離器７で分離され、第１液接続配管１８を通って第１熱交換部１９の高圧側に流入した液冷媒は、第１熱交換部１９の低圧側を流れる冷媒に熱を放出し、第１減圧機構２０にて減圧され、中間圧の気液二相、又は液相の冷媒となる。

ここで、第１減圧機構２０は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。高圧及び中間圧の差圧は、高圧圧力センサ２０８より検出される圧力から、中間圧圧力センサ２０９により検出される圧力を差し引くことによって求められる。

第１減圧機構２０は、高圧側及び中間圧側の差圧が所定値になるような開度に第１減圧機構２０を流れる冷媒の流量を制御しているため、高圧側及び中間圧側の差圧は、所定の値を有する状態となる。このように、空調空間において要求される暖房運転負荷に応じた流量の冷媒が利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに流れるように、第１減圧機構２０が制御されている。

第１減圧機構２０を通った冷媒は、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄから流出して第２逆止弁１６ｃ、第２逆止弁１６ｄを通ってきた冷媒と合流し、第２熱交換部２１の高圧側に流入する。

第２熱交換部２１の高圧側にて第２熱交換部２１の低圧側を流れる冷媒に熱を放出し、その後、第２減圧機構２２と第３逆止弁１７ａ、第３逆止弁１７ｂとを流れる冷媒に分配される。

第２減圧機構２２に流入した冷媒は減圧され、低圧の気液二相状態となり、第２熱交換部２１の低圧側に流入する。第２熱交換部２１の低圧側に流入した冷媒は、第２熱交換部２１の高圧側を流れる冷媒によって加熱される。その後、第１熱交換部１９の低圧側に流入して、第１熱交換部１９にて高圧側を流れる冷媒によって加熱され、低圧接続配管２４へと流入する。

なお、第２減圧機構２２は、第１熱交換部１９の低圧側下流の過熱度が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。

一方、第３逆止弁１７ａ、第３逆止弁１７ｂに流入した冷媒は、第２液接続配管１５ａ、第２液接続配管１５ｂを経由して、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂに流入する。利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂに流入した冷媒は室内減圧機構１４ａ、室内減圧機構１４ｂにより減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂに流入する。室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂでは室内送風機１３ａ、室内送風機１３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

室内減圧機構１４ａ、室内減圧機構１４ｂでは、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂを流れる冷媒の流量を制御しており、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂには、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂが設置された空調空間において要求される冷房負荷に応じた流量の冷媒が流れている。室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂにて室内空気を冷却した冷媒は、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂから流出する。

利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂから流出した冷媒は、第２ガス接続配管１１ａ、第２ガス接続配管１１ｂを流れ、第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂを経由して、低圧接続配管２４へと流入する。低圧接続配管２４に流入した冷媒は、第２減圧機構２２に流入しバイパス接続配管２３を経由してきた冷媒と合流する。

合流した冷媒は、その後、熱源ユニット３０１に流入し、第４逆止弁２５を経由して、四方弁２、アキュムレータ３０を通過して、再び圧縮機１に吸入される。

冷主運転では利用ユニット３０３の冷房負荷及び暖房負荷が同時に存在し、冷房負荷は暖房負荷よりも大きい。そのため、蒸発温度Ｔ_eを圧縮機１の運転周波数にて制御して、差温最大の冷房運転利用ユニット３０３の冷房能力を制御する。また、凝縮温度Ｔ_cを室外送風機４の風量にて制御して、差温最大の暖房運転利用ユニット３０３の暖房能力を制御する。差温が最大ではない利用ユニット３０３では室内減圧機構１４の開度を差温に応じて制御することによって空調能力を制御する。
なお、差温最大の冷房運転利用ユニット３０３の室内減圧機構１４の開度は、圧縮機１に液バックが発生しない程度に開度を大きく制御する。また、差温最大の暖房運転利用ユニット３０３の室内減圧機構１４の開度は、室内熱交換器１２の性能が最大となるように開度を大きく制御する。

例えば図１１の運転状態の場合には、冷房運転利用ユニットのうち利用ユニット３０３ｂが差温４℃で最大となるため、利用ユニット３０３ｂの冷房能力を圧縮機１にて制御する。また、暖房運転利用ユニットのうち利用ユニット３０３ｃが差温２℃で最大となるため、利用ユニット３０３ｃの暖房能力を室外送風機４にて制御する。利用ユニット３０３ａの冷房能力及び利用ユニット３０３ｄの暖房能力を室内減圧機構１４にて制御する。

＜全暖運転モード＞
全暖運転モードでは四方弁２が破線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が第５逆止弁２６を経由して高圧接続配管６に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続された状態となっている。また、利用ユニット３０３は全て暖房運転モードであり、第１電磁弁９は閉、第２電磁弁１０は開に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２及び第５逆止弁２６を経由して中継ユニット３０２に流入し、気液分離器７へ流入する。気液分離器７に流入した冷媒は、その後第１ガス接続配管８を通って第２電磁弁１０を経由してから利用ユニット３０３に流入する。

利用ユニット３０３に流入した冷媒は、室内熱交換器１２に流入し、室内送風機１３によって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器１２より流出する。室内熱交換器１２にて室内空気を加熱した冷媒は、室内減圧機構１４により減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。

室内減圧機構１４を通った冷媒は、利用ユニット３０３から流出し、第２逆止弁１６を経由して、第２熱交換部２１へと流入する。なお、第１減圧機構２０は全閉に制御されている。

第２熱交換部２１の高圧側に流入した冷媒は、第２熱交換部２１の低圧側を流れる冷媒に熱を放出する。その後、第２減圧機構２２に流入して、減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。

ここで、第２減圧機構２２は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。高圧及び中間圧の差圧は、高圧圧力センサ２０８より検出される圧力から、中間圧圧力センサ２０９により検出される圧力を差し引くことによって求められる。第２減圧機構２２は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度に第２減圧機構２２を流れる冷媒の流量を制御しているため、高圧及び中間圧の差圧は、所定の値を有する状態となる。このように、空調空間において要求される暖房運転負荷に応じた流量の冷媒が利用ユニット３０３に流れるように、第２減圧機構２２は制御されている。

第２減圧機構２２を通った冷媒は、その後、第２熱交換部２１の低圧側にて第２熱交換部２１の高圧側を流れる冷媒により加熱される。その後、第１熱交換部１９にて第１熱交換部１９の高圧側を流れる冷媒により加熱され、バイパス接続配管２３を介して低圧接続配管２４に流入する。

その後、熱源ユニット３０１に流入し、第６逆止弁２８を経由して、室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。その後、四方弁２を経由して、アキュムレータ３０を通過後に再び圧縮機１に吸入される。

全暖運転では利用ユニット３０３は全て暖房運転となっており、冷房負荷がなく、暖房負荷だけとなる。そのため、凝縮温度Ｔ_cを圧縮機１の運転周波数にて制御して、差温最大の暖房運転利用ユニット３０３の暖房能力を制御する。また、室外送風機４の風量を最大にして室外熱交換器３の性能を最大にする。差温が最大ではない利用ユニット３０３では室内減圧機構１４の開度を差温に応じて制御することによって暖房能力を制御する。また、差温最大の暖房運転利用ユニット３０３の室内減圧機構１４の開度は、室内熱交換器１２の性能が最大となるように開度を大きく制御する。

例えば図１２の運転状態の場合には、利用ユニット３０３ａの差温が３℃と最大となるため、利用ユニット３０３ｂの暖房能力を圧縮機１にて制御する。その他の利用ユニット３０３の暖房能力を室内減圧機構１４にて制御する。

＜暖主運転モード＞
ここで説明する暖主運転モードとは、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂが冷房運転モード、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄが暖房運転モードであるが、暖房負荷が冷房負荷よりも大きい状態における運転動作モードである。なお、この暖主運転モードにおいて、暖房運転が本発明の一方の主となる運転に、冷房運転が本発明の他方の従となる運転に相当する。
この暖主運転モードでは、四方弁２が全暖運転モードと同様に制御されている。また、第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂが開、第２電磁弁１０ａ、第２電磁弁１０ｂが閉、第１電磁弁９ｃ、第１電磁弁９ｄが閉、第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄが開に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四方弁２及び第５逆止弁２６を経由して中継ユニット３０２に流入して気液分離器７へ流入する。気液分離器７に流入した冷媒は、その後、第１ガス接続配管８を通って第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄを経由してから第２ガス接続配管１１ｃ、第２ガス接続配管１１ｄを流れ、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに流入する。

利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに流入した冷媒は、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄに流入して、室内送風機１３ｃ、室内送風機１３ｄによって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄから流出する。室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄにて室内空気を加熱した冷媒は、室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄにより減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。

室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄを通過した冷媒は、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄから流出して、第２液接続配管１５ｃ、第２液接続配管１５ｄを流れ、第２逆止弁１６ｃ、第２逆止弁１６ｄを経由して、第２熱交換部２１の高圧側へ流入する。なお、第１減圧機構２０は全閉に制御されている。

第２熱交換部２１の高圧側に流入した冷媒は、第２熱交換部２１の低圧側を流れる冷媒に熱を放出し、第２熱交換部を流出後、第２減圧機構２２と、第３逆止弁１７ａ、第３逆止弁１７ｂとに流れる冷媒に分配される。

第２減圧機構２２に流入した冷媒は、減圧されて低圧の気液二相状態となり、第２熱交換部２１の低圧側に流入する。ここで、第２減圧機構２２は、高圧及び中間圧の差圧が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。

第２熱交換部２１に流入した冷媒は、第２熱交換部２１の高圧側を流れる冷媒により加熱され、第２熱交換部を流出する。その後、第１熱交換部１９の低圧側に流入し、第１熱交換部１９の高圧側を流れる冷媒により加熱される。第１熱交換部１９を流出後、バイパス接続配管２３を介して低圧接続配管２４に流入する。

一方、第３逆止弁１７ａ、第３逆止弁１７ｂに流入した冷媒は、第２液接続配管１５ａ，第２液接続配管１５ｂを経由して、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂに流入する。利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂに流入した冷媒は、まず室内減圧機構１４ａ、室内減圧機構１４ｂにより減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂに流入する。室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂに流入した冷媒は室内送風機１３ａ、室内送風機１３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂで室内空気を冷却した低圧のガス冷媒は、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂから流出して第２ガス接続配管１１ａ、第２ガス接続配管１１ｂを流れ、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂから流出する。利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂから流出した冷媒は、第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂを経由して低圧接続配管２４へと流入し、第２減圧機構２２に流入しバイパス接続配管２３を流れてきた冷媒と合流する。

合流した冷媒は、熱源ユニット３０１に流入し、第６逆止弁２８を経由して、室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

その後、四方弁２を経由して、アキュムレータ３０を通過後に再び圧縮機１に吸入される。

暖主運転では利用ユニット３０３の暖房負荷及び冷房負荷が同時に存在し、暖房負荷は冷房負荷よりも大きい。そのため、凝縮温度Ｔ_cを圧縮機１の運転周波数にて制御して、差温最大の暖房運転利用ユニット３０３の暖房能力を制御する。また、蒸発温度Ｔ_eを室外送風機４の風量にて制御して、差温最大の冷房運転利用ユニット３０３の冷房能力を制御する。差温が最大ではない利用ユニット３０３では室内減圧機構１４の開度を差温に応じて制御することによって空調能力を制御する。
なお、差温最大の冷房運転利用ユニット３０３の室内減圧機構１４の開度は圧縮機１に液バックが発生しない程度に開度を大きく制御する。また、差温最大の暖房運転利用ユニット３０３の室内減圧機構１４の開度は、室内熱交換器１２の性能が最大となるように開度を大きく制御する。

例えば図１３の運転状態の場合には、暖房運転利用ユニットのうち利用ユニット３０３ｄが差温８℃で最大となるため、利用ユニット３０３ｄの暖房能力を圧縮機１にて制御する。また、冷房運転利用ユニットのうち利用ユニット３０３ａが差温２℃で最大となるため、利用ユニット３０３ａの冷房能力を室外送風機４にて制御する。利用ユニット３０３ｂの冷房能力及び利用ユニット３０３ｃの暖房能力を室内減圧機構１４にて制御する。

実施の形態２.
＜装置構成＞
図１４は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置２００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１４に基づいて空気調和装置２００の特徴部分について説明する。
この空気調和装置２００は、上記圧縮機式の冷凍サイクル運転を行うことによって、各室内機において選択的に冷房運転又は暖房運転が可能であり、かつ、各室内機において選択された冷房運転、暖房運転を同時に処理することができる３管式のマルチシステム空気調和装置である。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一作用である部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

空気調和装置２００は、熱源ユニット３０１と、利用ユニット３０３と、分岐ユニット３０４とを有している。そして、熱源ユニット３０１と分岐ユニット３０４とは、高圧ガス接続配管３５及び低圧ガス接続配管３６とで接続されている。具体的には、圧縮機１の吐出側が第２電磁弁１０と接続され、圧縮機１の吸入側が第１電磁弁９に接続されている。また、熱源ユニット３０１と利用ユニット３０３は液接続配管３４で接続されている。具体的には、レシーバ３３を介して室外減圧機構３２が室内減圧機構１４と接続されている。

また、空気調和装置２００は、上記の実施の形態１に係る空気調和装置１００に対して、第２逆止弁１６及び第３逆止弁１７を有する第２分岐部を取りはずして、室外熱交換器３と液接続配管３４との間に室外減圧機構３２が接続され、流路切換装置として四方弁２の代わりに第１三方弁３１が接続され、液だめとしてアキュムレータの代わり、室外減圧機構３２と液接続配管３４との間にレシーバ３３が接続されている。

空気調和装置２００は、利用ユニット３０３に要求されるそれぞれの空調負荷に応じて熱源ユニット３０１、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂ、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに搭載されている各機器の制御を行い、全冷運転モード、冷主運転モード、全暖運転モード、あるいは暖主運転モードを実行する。

＜全冷運転モード＞
全冷運転モードでは、第１三方弁３１は圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３のガス側をつないでいる。また、利用ユニット３０３は全て冷房運転モードであり、第１電磁弁９は開、第２電磁弁１０は閉に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、第１三方弁３１を経由して室外熱交換器３に送られ、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。

この高圧の液冷媒は、全開状態に制御された室外減圧機構３２を通過した後、レシーバ３３及び液接続配管３４を通過して、第２液接続配管１５を通過後に利用ユニット３０３に流入する。
その後、室内減圧機構１４により減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器１２に流入する。そして、室内送風機１３によって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

室内熱交換器１２で室内空気を冷却した低圧のガス冷媒は、室内熱交換器１２から流出して第２ガス接続配管１１を流れ、分岐ユニット３０４に流入する。その後、第１電磁弁９を経由して、低圧ガス接続配管３６を流れ、再び圧縮機１に吸入される。

＜冷主運転モード＞
ここで説明する冷主運転モードとは、利用ユニット３０３ａ及び利用ユニット３０３ｂが冷房運転モード、利用ユニット３０３ｃ及び利用ユニット３０３ｄが暖房運転モードであるが、冷房運転負荷が暖房運転負荷よりも大きい状態における運転動作モードである。この冷主運転モードでは、第１三方弁３１が全冷運転モードと同様に制御されている。また、第１電磁弁９ａ及び第１電磁弁９ｂが開、第１電磁弁９ｃ及び第１電磁弁９ｄが閉、第２電磁弁１０ａ及び第２電磁弁１０ｂが閉、第２電磁弁１０ｃ及び第２電磁弁１０ｄが開に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、第１三方弁３１を介して室外熱交換器３に流れる冷媒と高圧ガス接続配管３５に流れる冷媒とに分配される。高圧ガス接続配管３５に流れた冷媒は、分岐ユニット３０４ｃ、分岐ユニット３０４ｄに流入し、第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄを通過して第２ガス接続配管１１ｃ、第２ガス接続配管１１ｄを通過後、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに流入する。

利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄでは、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄにて室内送風機１３ｃ、室内送風機１３ｄによって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。その後、この高圧の液冷媒は、室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄにより減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。その後、第２液接続配管１５ｃ、第２液接続配管１５ｄを経由して、液接続配管３４を通過した冷媒と合流する。

一方、第１三方弁３１を介して室外熱交換器３に流れた冷媒は室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、室外減圧機構３２にて減圧され、レシーバ３３を経由して液接続配管３４を通過して、第２液接続配管１５ｃ、第２液接続配管１５ｄを経由して、液接続配管３４を通過した冷媒と合流する。

合流した冷媒は、第２液接続配管１５ａ、第２液接続配管１５ｂを経由して利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂに流入して、室内減圧機構１４ａ、室内減圧機構１４ｂにて減圧され、低圧の気液二相状態となる。その後、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂに流入して、室内送風機１３ａ、室内送風機１３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

その後、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂから流出した冷媒は、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂから流出し、第２ガス接続配管１１ａ、第２ガス接続配管１１ｂを流れ、分岐ユニット３０４ａ、分岐ユニット３０４ｂにて第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂを経由して、低圧ガス接続配管３６を流れて、再び圧縮機１に吸入される。

＜全暖運転モード＞
全暖運転モードでは、第１三方弁３１は圧縮機１の吸入側と室外熱交換器３のガス側とをつないでいる。また、利用ユニット３０３は全て暖房運転モードであり、第１電磁弁９は閉、第２電磁弁１０は開に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、高圧ガス接続配管３５に送られ、分岐ユニット３０４に流入する。

分岐ユニット３０４に流れた冷媒は、第２電磁弁１０を通過し、第２ガス接続配管１１を経由して利用ユニット３０３に流入する。利用ユニット３０３では室内熱交換器１２に流入し、室内送風機１３によって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器１２より流出する。室内熱交換器１２から流出した冷媒は、室内減圧機構１４により減圧され、中間圧の気液二相又は液冷媒となる。

室内減圧機構１４を通った冷媒は、利用ユニット３０３から流出し、第２液接続配管１５を経由して液接続配管３４へと流れ、レシーバ３３を通過して室外減圧機構３２に流れる。室外減圧機構３２にて低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器３にて室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。その後、第１三方弁３１を経由して、再び圧縮機１にて吸入される。

＜暖主運転モード＞
ここで説明する暖主運転モードとは、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂが冷房運転モード、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄが暖房運転モードであるが、暖房運転負荷が冷房運転負荷よりも大きい状態における運転動作モードである。この暖主運転モードでは、四方弁２が全暖運転モードと同様に制御されている。また、第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂが開、第２電磁弁１０ａ、第２電磁弁１０ｂが閉、第１電磁弁９ｃ、第１電磁弁９ｄが閉、第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄが開に制御されている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、高圧ガス接続配管３５を通過して、分岐ユニット３０４ｃ、分岐ユニット３０４ｄに流入する。分岐ユニット３０４ｃ、分岐ユニット３０４ｄにて第２電磁弁１０ｃ、第２電磁弁１０ｄを流れ、第２ガス接続配管１１ｃ、第２ガス接続配管１１ｄを流れ、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに流入する。

利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに流入した冷媒は、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄに流入して、室内送風機１３ｃ、室内送風機１３ｄによって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄから流出する。室内熱交換器１２ｃ、室内熱交換器１２ｄから流出した冷媒は、室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄにより減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。

室内減圧機構１４ｃ、室内減圧機構１４ｄを通過した冷媒は、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄから流出して、第２液接続配管１５ｃ、第２液接続配管１５ｄを流れ、その後、液接続配管３４を流れる冷媒と、第２液接続配管１５ａ、第２液接続配管１５ｂを流れる冷媒とに分配される。

液接続配管３４を流れた冷媒は、レシーバ３３を通過して室外減圧機構３２に流れる。室外減圧機構３２にて低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器３にて室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。低圧のガス冷媒は、その後、第１三方弁３１を経由して、低圧ガス接続配管３６を流れた冷媒と合流する。

一方、第２液接続配管１５ａ、第２液接続配管１５ｂを流れる冷媒は利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂに流入して、室内減圧機構１４ａ、室内減圧機構１４ｂにて減圧され、低圧の気液二相状態となる。その後、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂに流入して、室内送風機１３ａ、室内送風機１３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

その後、室内熱交換器１２ａ、室内熱交換器１２ｂから流出した冷媒は、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂから流出し、第２ガス接続配管１１ａ、第２ガス接続配管１１ｂを流れ、分岐ユニット３０４ａ、分岐ユニット３０４ｂにて第１電磁弁９ａ、第１電磁弁９ｂを経由して、低圧ガス接続配管３６を流れ、室外熱交換器３を通過した冷媒と合流後、再び圧縮機１に吸入される。

以上、本実施の形態２に係る３管式のマルチシステム空気調和装置２００における各運転モードの冷媒の流れ方向を説明した。各運転モードでは実施の形態１の空気調和装置１００の場合と同様に圧縮機１、室外送風機４にて蒸発温度及び凝縮温度を制御することで最大差温の利用ユニット３０３の空調能力を制御することができ、差温が最大ではない利用ユニット３０３の空調能力を差温に応じて室内減圧機構１４にて制御することが可能である。したがって、負荷に対応して圧縮機を制御することができるため、運転周波数が余分に高くならない制御となる。また、室外送風機４を空調負荷によって制御するため、空調負荷に対応して室外熱交換器３での熱量が制御されている。圧縮機１、室外送風機４、室内減圧機構１４を上記のように制御することで、効率の良い運転状態となる。また、全ての利用ユニット３０３にて空調負荷に応じた空調能力を得ることができ、不冷、不暖が発生しない快適性に優れた空調が可能となる。

実施の形態３.
＜装置構成＞
図１５は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置３００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１５に基づいて空気調和装置３００の特徴部分について説明する。この空気調和装置３００は、上記圧縮機式の冷凍サイクル運転を行うことによって、各室内機において冷房運転又は暖房運転が可能なマルチシステム空気調和装置である。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一作用である部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

空気調和装置３００は、熱源ユニット３０１と、利用ユニット３０３とを有している。そして、熱源ユニット３０１と利用ユニット３０３とは、液接続配管３４とガス接続配管３７とで接続されている。空気調和装置３００は、実施の形態１に係る空気調和装置１００に対して第１電磁弁９及び第２電磁弁１０を有する第１分岐部と、第２逆止弁１６及び第３逆止弁１７を有する第２分岐部とを取りはずして、利用ユニット３０３の運転モードが全て暖房運転又は冷房運転となるよう構成されている。

空気調和装置３００は、利用ユニット３０３に要求されるそれぞれの空調負荷に応じて熱源ユニット３０１、利用ユニット３０３ａ、利用ユニット３０３ｂ、利用ユニット３０３ｃ、利用ユニット３０３ｄに搭載されている各機器の制御を行い、全冷運転モードあるいは全暖運転モードを実行する。

＜全冷運転モード＞
全冷運転モードでは、四方弁２が実線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が室外熱交換器３のガス側に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側がアキュムレータ３０を経由してガス接続配管３７に接続された状態となっている。また、利用ユニット３０３は全て冷房運転モードである。

この高圧の液冷媒は、液接続配管３４を通過し、第２液接続配管１５を介して利用ユニット３０３に流入する。その後、室内減圧機構１４により減圧され、低圧の気液二相状態となり、室内熱交換器１２に流入する。そして、室内送風機１３によって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

室内減圧機構１４は室内熱交換器１２を流れる冷媒の流量を制御しているため、室内熱交換器１２には、利用ユニット３０３が設置された空調空間において要求される冷房負荷に応じた流量の冷媒が流れている。

室内熱交換器１２で室内空気を冷却した低圧のガス冷媒は、室内熱交換器１２から流出して第２ガス接続配管１１を流れ、利用ユニット３０３より流出する。その後、ガス接続配管３７を経由して、熱源ユニット３０１に流入し、四方弁２及びアキュムレータ３０を通過後に、再び圧縮機１に吸入される。

＜全暖運転モード＞
全暖運転モードでは四方弁２が破線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側がガス接続配管３７に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続された状態となっている。また、利用ユニット３０３は全て暖房運転モードである。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機１３を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２及びガス接続配管３７を経由して利用ユニット３０３に流入する。利用ユニット３０３に流入した冷媒は、室内熱交換器１２に流入し、室内送風機１３によって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器１２より流出する。室内熱交換器１２から流出した冷媒は、室内減圧機構１４により減圧され、低圧の気液二相冷媒となる。その後、利用ユニット３０３より流出して、第２液接続配管１５及び液接続配管３４を経由して、室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。その後、四方弁２を経由して、アキュムレータ３０を通過後に再び圧縮機１に吸入される。

本実施の形態３に係る空気調和装置３００では、例えば、凝縮温度Ｔ_cを吐出圧力センサ２０１より検出される圧力により演算し、蒸発温度Ｔ_eを全冷運転の場合は室内液温度センサ２０７より検出した温度とし、全暖運転では室外液温度センサ２０４により検出した温度としてもよい。

以上、本実施の形態３に係るマルチシステム空気調和装置３００における各運転モードの冷媒の流れ方向を説明した。各運転モードでは実施の形態１の空気調和装置１００の場合と同様に圧縮機１、室外送風機４にて蒸発温度及び凝縮温度を制御することで最大差温の利用ユニット３０３の空調能力を制御することができ、差温が最大ではない利用ユニット３０３の空調能力を差温に応じて室内減圧機構１４にて制御することが可能である。したがって、負荷に対応して圧縮機を制御することができるため、運転周波数が余分に高くならない制御となる。また、室外送風機４は空調負荷に対応して室外熱交換器３での熱量が制御されている。冷暖同時運転をできないマルチシステム空気調和装置であっても、圧縮機１、室外送風機４及び室内減圧機構１４を上記のようにそれぞれ制御することで、効率の良い運転状態となる。また、全ての利用ユニット３０３にて空調負荷に応じた空調能力を得ることができ、不冷、不暖が発生しない快適性に優れた空調が可能となる。

１圧縮機、２四方弁、３室外熱交換器、４室外送風機、５第１逆止弁、６高圧接続配管、７気液分離器、８第１ガス接続配管、９第１電磁弁、１０第２電磁弁、１１第２ガス接続配管、１２室内熱交換器、１３室内送風機、１４室内減圧機構、１５第２液接続配管、１６第２逆止弁、１７第３逆止弁、１８第１液接続配管、１９第１熱交換部、２０第１減圧機構、２１第２熱交換部、２２第２減圧機構、２３バイパス接続配管、２４低圧接続配管、２５第４逆止弁、２６第５逆止弁、２７第１接続配管、２８第６逆止弁、２９第２接続配管、３０アキュムレータ、３１第１三方弁、３２室外減圧機構、３３レシーバ、３４液接続配管、３５高圧ガス接続配管、３６低圧ガス接続配管、３７ガス接続配管、１００空気調和装置、２００空気調和装置、２０１吐出圧力センサ、２０２室外ガス温度センサ、２０３外気温度センサ、２０４室外液温度センサ、２０５室内ガス温度センサ、２０６室内吸込温度センサ、２０７室内液温度センサ、２０８高圧圧力センサ、２０９中間圧圧力センサ、２１０中間圧液温度センサ、２１１低圧飽和温度センサ、２１２低圧ガス温度センサ、２１３吸入圧力センサ、３００空気調和装置、３０１熱源ユニット、３０２中継ユニット、３０３利用ユニット、３０４分岐ユニット。

Claims

利用側熱交換器及び室内減圧機構がそれぞれ搭載された複数台の利用ユニットと、
圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器及び熱源側送風機が搭載された少なくとも１台の熱源ユニットと、
前記利用ユニットと前記熱源ユニットとの間に設けられ、前記利用ユニットの運転状態に応じて前記利用ユニットに流入させる冷媒の流れを制御する中継ユニットと
を備え、
前記利用ユニットの利用側熱交換器のそれぞれの運転において、冷房運転又は暖房運転が選択可能な空気調和機であって、
前記利用ユニットに設けられた前記室内減圧機構を制御する室内減圧機構制御手段と、
前記利用ユニットのそれぞれの空調負荷を演算する空調負荷演関係量演算手段と、
前記複数の利用ユニットの運転に冷房運転と暖房運転とが混在している場合に、一方の主となる運転の利用ユニットのうち、空調負荷が最大となる利用ユニットの当該空調負荷に基づいて前記圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機制御手段と、
前記複数の利用ユニットの運転に冷房運転と暖房運転とが混在している場合に、他方の従となる運転の利用ユニットのうち、空調負荷が最大となる利用ユニットの当該空調負荷に基づいて前記熱源側送風機の風量を制御する熱源側送風機制御手段と
を備え、
前記室内減圧機構制御手段は、
前記空調負荷が最大となる前記利用ユニットにおいては、冷房運転では過熱度が一定の値になるように、暖房運転では過冷却度が一定の値になるように、当該利用ユニットの室内減圧機構を制御して、当該利用ユニットの利用側熱交換器の性能が最大になるようにし、
前記空調負荷が最大でない利用ユニットにおいては、当該利用ユニットの室内減圧機構を前記空調負荷に基づいて制御する
ことを特徴とする空気調和装置。
前記中継ユニットは、
前記熱源ユニットに第１冷媒配管及び第２冷媒配管を介して接続され、
前記利用ユニットにおける前記利用側熱交換器の冷媒出入口の一方を前記第１冷媒配管又は気液分離器を介して前記第２冷媒配管に選択的に接続する第１分岐部と、
前記利用ユニットにおける前記利用側熱交換器の冷媒出入口の他方が冷媒入口となるとき第１減圧機構を介して前記気液分離器に接続し、前記利用ユニットにおける前記利用側熱交換器の冷媒出入口の他方が冷媒出口となるとき前記第１減圧機構の出口側に接続する第２分岐部と、
一端が前記第２分岐部の入口側に接続され、他端が第２減圧機構を介して前記第１冷媒配管に接続された接続配管を備えた冷媒回路と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
前記冷媒回路は、
前記気液分離器と前記第１の減圧機構とを接続する配管と、前記第２の減圧機構と前記第１の接続配管とを接続する配管との間で熱交換する第１の熱交換部と、
前記第１の減圧機構と前記第２の分岐部とを接続する配管と、前記第２の減圧機構と前記第１の接続配管とを接続する配管との間とを熱交換をする第２の熱交換部と
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
利用側熱交換器及び室内減圧機構がそれぞれ搭載された複数台の利用ユニットと、
圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器、熱源側送風機及び熱源側減圧機構が搭載された少なくとも１台の熱源ユニットと、
複数台の利用ユニットと前記利用ユニットとの間に設けられ、前記利用ユニットの運転状態に応じて前記利用ユニットに流入させる冷媒の流れを制御する分岐ユニットと
を備え、
前記利用ユニットの利用側熱交換器のそれぞれの運転において、冷房運転又は暖房運転が選択可能な空気調和機であって、
前記利用ユニットに設けられた前記室内減圧機構を制御する室内減圧機構制御手段と、
前記利用ユニットのそれぞれの空調負荷を演算する空調負荷関係量演算手段と、
前記複数の利用ユニットの運転に冷房運転と暖房運転とが混在している場合に、一方の主となる運転の利用ユニットのうち、空調負荷が最大となる利用ユニットの当該空調負荷に基づいて前記圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機制御手段と、
前記複数の利用ユニットの運転に冷房運転と暖房運転とが混在している場合に、他方の従となる運転の利用ユニットのうち、空調負荷が最大となる利用ユニットの当該空調負荷に基づいて前記熱源側送風機の風量を制御する熱源側送風機制御手段と
を備え、
前記室内減圧機構制御手段は、
前記空調負荷が最大となる前記利用ユニットにおいては、冷房運転では過熱度が一定の値になるように、暖房運転では過冷却度が一定の値になるように、当該利用ユニットの室内減圧機構を制御して、当該利用ユニットの利用側熱交換器の性能が最大になるようにし、
前記空調負荷が最大でない利用ユニットにおいては、当該利用ユニットの室内減圧機構を前記空調負荷に基づいて制御する
ことを特徴とする空気調和装置。
前記圧縮機制御手段は、
冷房運転を行っている利用ユニットの冷房負荷の合計値と、暖房運転を行っている利用ユニットの暖房負荷の合計値のうち、前記合計値が大きな方の運転を前記一方の主となる運転として、前記圧縮機の運転周波数を制御し、
前記熱源側送風機制御手段は、
前記合計値が小さい方の運転を前記他方の従となる運転として、前記熱源側送風機の風量を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の空気調和装置。
前記複数の利用ユニットのそれぞれの吸込空気温度を検出する吸込空気温度検出手段
を備え、
前記空調負荷関係量演算手段は、前記利用ユニットの吸込空気温度と設定温度とに基づいて前記空調負荷を求めることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の空気調和装置。
冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出手段と、
冷媒の飽和温度目標値を演算する飽和温度目標演算手段と
を備え、
前記飽和温度目標演算手段は、前記吸込空気温度と、前記設定温度と、冷媒飽和温度とに基づいて前記飽和温度目標値を演算し、
前記圧縮機制御手段又は前記熱源側送風機制御手段は、前記飽和温度目標値に基づいて制御動作をすることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の空気調和装置。
前記室内減圧機構制御手段は、吸込空気温度と設定温度により前記室内減圧機構開度を制御することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の空気調和装置。
前記利用側熱交換器の冷媒液温度を検出する液温度検出手段と、
前記利用側熱交換器の冷媒ガス温度を検出するガス温度検出手段と、
前記利用側熱交換器の圧力を検出する高圧圧力検出手段と、
を備え、
前記室内減圧機構制御手段は、
前記利用ユニットが冷房運転の場合には、
前記ガス温度検出手段にて検出した温度と前記液温度検出手段で検出した温度との差が閾値未満となった場合に、前記ガス温度検出手段にて検出した温度と前記液温度検出手段で検出した温度との差が閾値となるように前記室内減圧機構の開度を制御し、
前記利用ユニットが暖房運転の場合には、
前記高圧圧力検出手段にて検出した圧力の飽和温度と前記液温度検出手段にて検出した温度との差が前記閾値となるように制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置。
前記室内減圧機構制御手段は、
前記利用ユニットのうち、前記吸込空気温度と設定温度との差温が最大となる前記利用ユニットの室内減圧機構の開度を、
前記利用ユニットが冷房運転の場合には、前記ガス温度検出手段にて検出した温度と前記液温度検出手段で検出した温度との差が前記閾値となるように制御し、
前記利用ユニットが暖房運転の場合には、前記高圧圧力検出手段にて検出した圧力の飽和温度と前記液温度検出手段にて検出した温度との差が前記閾値となるように制御する
ことを特徴とする請求項９に記載の空気調和装置。
前記吸込空気温度は、過去に計測した吸込空気温度の平均値であることを特徴とする請求項６〜１０の何れか一項に記載の空気調和装置。
前記吸込空気温度は、過去に計測した吸込空気温度に基づいて得られた予測値であることを特徴とする請求項６〜１０の何れかに記載の空気調和装置。
前記圧縮機制御手段又は前記室外送風機制御手段は、前記利用ユニットの運転台数又は運転モードの変化に対応して制御動作をすることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の空気調和装置。
前記熱源側風量制御手段は、
前記熱源ユニットと前記中継ユニットとを接続する第１冷媒配管及び前記第２冷媒配管の配管長及び高低差に基づいて風量を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の空気調和装置。