JP6453475B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、複数の室内機の冷房運転と暖房運転を混在して運転することができる冷暖同時型マルチ空気調和機に関する。

冷暖同時型マルチ空気調和機では、室内機の冷房運転と暖房運転が混在する場合などに対応するため、室内ガス管につなぐ配管を高圧ガス管か低圧ガス管のいずれかに切り替える冷暖切替ユニットを室外機と室内機の間に設置している。
ここで、冷房運転や停止や暖房サーモオフや送風運転する際に、室内機に高温高圧ガス冷媒を流したくない場合は、冷暖切替ユニットを使い室内ガス管を低圧ガス管に接続し、高圧ガス管側の回路は閉止されている。

このように、高圧ガス管側の回路を閉止したことにより、冷暖切替ユニットの閉止された高圧ガス枝管のガス冷媒が、凝縮して液冷媒となることがある。ガス冷媒が通流していれば、凝縮することはないが、高圧ガス枝管が閉止状態となるために、ガス冷媒の凝縮が生じてしまう。
冷暖切替ユニットの高圧ガス枝管でガス冷媒の凝縮が生じると、空気調和機全体の冷媒循環量が不足してしまい、他の室内機の暖房のための冷媒が不足する問題がある。

上記の冷暖切替ユニットの高圧ガス枝管に液冷媒が滞留することを防止するために、特許文献１には、暖房運転が停止または休止している室内機に関し、冷暖切替ユニットの高圧ガス管側の膨張弁を微開の状態にして、室内温度が所定温度になると低圧ガス管側の膨張弁を開いて冷媒を回収することや、高圧ガス管側の膨張弁を微開とする代わりに、バイパスキャピラリチューブを接続することが開示されている。

特開２００８−１１６０７３号公報

上記の先行技術によれば、冷媒切替ユニットの高圧ガス枝管に液冷媒が滞留することを防止できる。
しかし、暖房に使われるはずの高圧ガス冷媒の一部がバイパスされるため、空気調和機全体の運転効率の低下を防止することができない。また、運転状態によっては余剰冷媒は増える場合がありえるが、高圧ガス枝管の液冷媒滞留を抑制しすぎると、凝縮器に冷媒が溜まりすぎて運転効率が低下する恐れがある。
本発明の目的は、運転効率の低下を防止した冷暖同時型マルチ空気調和機を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の複数の室内機を有し、前記室内機のそれぞれに接続する冷暖切替ユニットを切替えて冷房運転と暖房運転を同時に運転できる空気調和機は、前記冷暖切替ユニットごとに設けられ、前記室内機への高温高圧のガス冷媒の供給を調整する高低圧ガス管用膨張弁と、暖房運転中でない室内機に接続する冷暖切替ユニットの前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を、冷凍サイクルの冷媒過不足の判定結果に応じて調整する冷凍サイクル制御部と、を備えるようにした。

また、本発明の複数の室内機を有し、前記室内機のそれぞれに接続する冷暖切替ユニットを切替えて冷房運転と暖房運転を同時に運転できる空気調和機は、前記冷暖切替ユニットごとに設けられ前記室内機への高温高圧のガス冷媒の供給を調整する高低圧ガス管用膨張弁と、暖房運転中の室内機の室内機熱交換器出口の冷媒の過冷却度が所定範囲になるように、暖房運転中でない室内機に接続する冷暖切替ユニットの前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を調整する冷凍サイクル制御部と、を備えるようにした。

本発明によれば、適宜、高温高圧のガス冷媒をバイパスするようにしたので、冷暖同時型マルチ空気調和機の冷媒過不足による運転効率の低下を防止することができる。

実施形態の空気調和機の冷凍サイクル系統図である。 比較例の空気調和機の冷凍サイクル系統図である。 空気調和機の制御回路の構成を示す図である。 実施形態の膨張弁制御フロー図である。 実施形態の冷暖切替ユニットの構成の変形例を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の空気調和機の冷凍サイクル系統図であり、図２は、比較例の空気調和機の冷凍サイクル系統図である。

実施形態の空気調和機は、室外機１０と、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ（以下、総称して室内機４０と記す場合がある）と、室内機４０と室外機１０の間に存在する冷暖切替ユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ（以下、総称して冷暖切替ユニット３０と記す場合がある）から構成されている。
図１では、室内機４０が４台の構成を示しているが、この台数に限らず、複数台構成であってもよい。また、室外機１０が１台の構成を示しているが、この台数に限らず、複数台構成であってもよい。

室内機４０は、暖房運転、冷房運転、暖房高圧停止、停止（低圧停止）の４つの状態をもち、いずれかの状態になっている。そして、複数の室内機４０は、暖房運転と冷房運転の混在運転を行うことができ、暖房または冷房運転と、暖房高圧停止や停止の状態との混在状態もある。
図１は、室内機４０ａが暖房運転、室内機４０ｂが暖房高圧停止、室内機４０ｃが低圧停止、室内機４０ｄが冷房運転の混在運転の場合を示している。

室内機４０と冷暖切替ユニット３０とは、液主管２１と高低圧ガス主管２４と低圧ガス主管２７とにより室外機１０に接続している。詳しくは、液主管２１と高低圧ガス主管２４と低圧ガス主管２７のそれぞれは、分岐して室内機４０と冷暖切替ユニット３０とに接続する。例えば、高低圧ガス主管２４は、高低圧ガス枝管３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ（以下、総称して高低圧ガス枝管３５と記す場合がある）に分岐し、冷暖切替ユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれに接続している。低圧ガス主管２７も分岐して、冷暖切替ユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに接続している。また、液主管２１も分岐して、室内機４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに接続している。

冷暖切替ユニット３０は、高低圧ガス管用膨張弁３１（高低圧ガス管用膨張弁３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの総称）と低圧ガス管用膨張弁３２（低圧ガス管用膨張弁３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの総称）をもち、室内機４０と高低圧ガス主管２４と低圧ガス主管２７とを接続する２分岐回路となっている。
また、冷暖切替ユニット３０は、高低圧ガス管用膨張弁３１と低圧ガス管用膨張弁３２の開閉により、室内機４０を通流する冷媒の方向を変え、後述する室内機膨張弁４２（室内機膨張弁４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄの総称）の減圧絞りや開閉動作と連係して室内機熱交換器４１（室内機熱交換器４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの総称）の蒸発器の作用と凝縮器の作用を切替える。
なお、本明細書では、高圧の液冷媒または気液２相冷媒の減圧を行う絞り弁だけでなく、減圧が目的でなく開度制御して流量調整を行う流量可変弁や、冷媒通流の開閉を行う制御弁も膨張弁と記すこととする。

室内機４０は、室内機熱交換器４１と室内機膨張弁４２と室内機ファン４９（室内機ファン４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄの総称）をもつ。そして、室内機熱交換器４１の一端は、室内機膨張弁４２を介して、液主管２１に連通し、室内機熱交換器４１の他端は、冷暖切替ユニット３０に連通している。

室外機１０は、圧縮機１１、高低圧ガス管側四方弁１２、熱交換器側四方弁１３、室外機熱交換器１４、室外機膨張弁１５、室外機ファン１９及びアキュムレータ１８から構成される。ここで、アキュムレータ１８は、気液混合状態の低圧ガス冷媒から液状の冷媒を分離し、ガス状の冷媒を圧縮機１１に送り出している。
圧縮機１１のアキュムレータ１８側は低圧側であり、圧縮機１１の四方弁側には圧縮機逆止弁１６が接続され高圧側になる。この圧縮機１１の差圧で冷媒を搬送する。圧縮機１１には、アキュムレータ１８で液冷媒が分離されて、ガス冷媒が吸入されるので、圧縮機１１が液圧縮することがない。

つぎに、高低圧ガス管側四方弁１２と熱交換器側四方弁１３について説明する。
高低圧ガス管側四方弁１２は、高低圧ガス主管２４を、圧縮機１１の吐出側に接続するか、アキュムレータ１８の吸入側に接続するかを切換える。いずれかの室内機４０を暖房運転する場合には、高低圧ガス主管２４と圧縮機１１の吐出側を接続して、高温高圧のガス冷媒を高低圧ガス主管２４に供給する。

熱交換器側四方弁１３は、室外機熱交換器１４を、圧縮機１１の吐出側に接続するか、アキュムレータ１８の吸入側に接続するかを切換える。詳しくは、室外機熱交換器１４を凝縮器とする場合には、室外機熱交換器１４を圧縮機１１の吐出側に接続し、室外機熱交換器１４を蒸発器とする場合には、室外機熱交換器１４をアキュムレータ１８の吸入側に接続する。

この熱交換器側四方弁１３の接続切換えは、空気調和機の暖房負荷と冷房負荷の状況に応じて行う。詳細には、空気調和機の暖房負荷が大きい場合には、室外機熱交換器１４がアキュムレータ１８の吸入側に接続するように熱交換器側四方弁１３を切換えるとともに、室外機膨張弁１５を減圧するように絞って、室外機熱交換器１４を蒸発器とする。空気調和機の冷房負荷が大きい場合には、室外機熱交換器１４が圧縮機１１の吐出側に接続するように熱交換器側四方弁１３を切換えるととものに、室外機膨張弁１５を開放して、室外機熱交換器１４を凝縮器とする。

室外機キャピラリ２０は、高低圧ガス管側四方弁１２と熱交換器側四方弁１３の空端子をアキュムレータ１８の吸入側に接続する。これにより、四方弁を三方弁のように使うことができる。

図２に示す比較例の空気調和機と、図１の実施形態の空気調和機とは、冷暖切替ユニット３０の構成が異なり、また、比較例の空気調和機は、冷媒量調整タンク１７をもつ構成である点が異なる。
ここで、冷媒量調整タンク１７は、空気調和機の冷媒量の調整を行うために設けられている。
比較例の冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３８（高低圧ガス管用膨張弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの総称）は、冷媒通流の開閉を制御する膨張弁となっている。そして、高低圧ガス管用膨張弁３８に並列にバイパスキャピラリ３７（バイパスキャピラリ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの総称）が設けられている。
図２に示す比較例の空気調和機と、図１の実施形態の空気調和機の違いは、以降でより詳細に説明する。

つぎに図１と図２により室内機４０の冷媒の流れを説明する。
まず、室内機４０を暖房運転する場合について説明する（図１の室内機４０ａ、冷暖切替ユニット３０ａを参照）。圧縮機１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、高低圧ガス管側四方弁１２により高低圧ガス主管２４に送られる。
このとき、冷暖切替ユニット３０の低圧ガス管用膨張弁３２は、低圧ガス主管２７と室内機熱交換器４１が連通しないように閉止され、高低圧ガス管用膨張弁３１は、高低圧ガス主管２４から室内機熱交換器４１に冷媒が通流するように開放されている。これにより、圧縮機１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒が、室内機熱交換器４１に供給される。
なお、図１において、高低圧ガス管用膨張弁３１と低圧ガス管用膨張弁３２と室内機膨張弁４２の弁の開放・閉止・開度制御の状態を凡例のように示している。

室内機熱交換器４１は、凝縮器として作用して、高温高圧のガス冷媒の凝縮熱により暖房を行う。凝縮した高圧の液冷媒または気液２相冷媒は、弁が開放された室内機膨張弁４２を通流して液主管２１に送られる。

暖房運転中の室内機４０の部屋が設定温度に到達し、室内機停止（サーモオフ）する場合には、冷媒との熱交換による温度上昇を少なくするため、室内ファン風量を落としたり停止すると同時に、室内機４０と冷暖切替ユニット３０を冷媒の通流を抑制して、暖房高圧停止の状態にする（図１の室内機４０ｂ、冷暖切替ユニット３０ｂを参照）。
このとき、高低圧ガス枝管３５や高低圧ガス管用膨張弁３１と室内機熱交換器４１の接続管や室内機熱交換器４１内の高温高圧のガス冷媒は、管表面で放熱しているため、凝縮して液冷媒になる。

図２の比較例の空気調和機では、冷媒の通流抑制を、高低圧ガス管用膨張弁３１を開放し、室内機膨張弁４２（室内機膨張弁４２ｂ）を所定開度にすることで、ガス冷媒の通流抑制を行う。
このときの室内機膨張弁４２の弁開度は、液冷媒が溜まりすぎる場合には開き、気液２相冷媒として流出する場合には絞られる。

図１の本実施形態の空気調和機では、高低圧ガス管用膨張弁３１（図１の高低圧ガス管用膨張弁３１ｂ）と、室内機膨張弁４２（図１の室内機膨張弁４２ｂ）の開度を調整して冷媒の流量を制御することで、高低圧ガス枝管３５や高低圧ガス管用膨張弁３１と室内機熱交換器４１の接続管や室内機熱交換器４１内の凝縮する液冷媒の量を制御する。
詳しくは、室内膨張弁４２と高低圧ガス管膨張弁３１の両方を絞りぎみとすると、高低圧ガス枝管３５や高低圧ガス管用膨張弁３１と室内機熱交換器４１の接続管に冷媒を貯留できる。逆に室内膨張弁４２と高低圧ガス管膨張弁３１の両方を開きぎみとすると、高低圧ガス枝管３５や高低圧ガス管用膨張弁３１と室内機熱交換器４１の接続管の冷媒貯留を抑制できる。室内膨張弁４２を開きぎみにし高低圧ガス管膨張弁３１を絞りぎみとすると、室内熱交換器４１での高温高圧ガス冷媒の比率が少なく冷媒が溜まる。室内膨張弁４２を絞りぎみにし、高低圧ガス管膨張弁３１を開きぎみとすると、室内熱交換器４１での高温高圧ガス冷媒の比率が多くなり冷媒溜りを抑制できる。

つぎに、室内機４０を冷房運転する場合について説明する（図１の室内機４０ｄ、冷暖切替ユニット３０ｄを参照）。このとき、凝縮器として運転している室外機熱交換器１４の吐出している高圧の液冷媒または気液２相冷媒が、液主管２１を経由して、室内機４０ｄに供給されるか、または、暖房運転している他の室内機４０から凝縮冷媒が供給される。例えば、図１の室内機４０ａは暖房運転を行っており、凝縮器として動作して室内機熱交換器４１ａの吐出している冷媒が、弁が開放された室内機膨張弁４２ａを通流して、室内機４０ｄに供給される。

室内機４０の室内機膨張弁４２は、高圧の液冷媒または気液２相冷媒の減圧を行う絞り弁となるように開度が調整される。減圧された冷媒は、蒸発器として作用する室内機熱交換器４１により蒸発し、低圧のガス冷媒となる。このときの冷媒の気化熱により冷房を行う。

室内機熱交換器４１で気化した低圧のガス冷媒は、開放された冷暖切替ユニット３０の低圧ガス管用膨張弁３２を経由して、低圧ガス主管２７に送られる。低圧ガス主管２７は室外機１０に接続され、ガス冷媒は、アキュムレータ１８を通って圧縮機１１に戻る。そして、圧縮機１１で再び圧縮されて循環する。

図１や図２の冷房運転している冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３１（高低圧ガス管用膨張弁３８）は、閉止状態なっているため、高低圧ガス枝管３５が閉塞する。冷暖同時運転している場合には、高低圧ガス主管２４に高温高圧ガス冷媒が供給されているので、高低圧ガス枝管３５の管表面で放熱して冷媒が凝縮し、液冷媒になる可能性がある（図１や図２の高低圧ガス枝管３５ｄを参照）。

このため、図２の比較例の空気調和機では、高低圧ガス管用膨張弁３８に並列にバイパスキャピラリ３７を設ける。バイパスキャピラリ３７により、室内機熱交換器４１側との差圧に応じた流量の冷媒が通流するので、高低圧ガス枝管３５の冷媒の凝縮のよる液化を防止することができる（図２のバイパスキャピラリ３７ｄを参照）。
しかし、図２の比較例の空気調和機では、バイパスキャピラリ３７に一定量の高温高圧の冷媒が通流するため、空気調和機（例えば、図２の室内機４０ａ）の高温高圧のガス冷媒の利用効率低下の要因となっていた。

また、バイパスキャピラリ３７が無い場合には、配管施工や運転条件によって冷媒が高低圧ガス枝管３５等に溜まる量が変化するため、冷媒量調整が可能なように室外機側に冷媒量調整タンク１７（図２を参照）を必要となっていた。なお、図２では液主管２１上に冷媒量調整タンク１７を設置しているが、液管とガス管にそれぞれ弁＋配管で接続され、弁で液を溜めたり排出したり切り替える機構のものもある。

図１の本実施形態の空気調和機では、高低圧ガス管用膨張弁３１（図１の高低圧ガス管用膨張弁３１ｄ）の開度を調整して冷媒の流量を制御することで、高低圧ガス枝管３５の凝縮する液冷媒の量を制御する。これにより、図２のバイパスキャピラリ３７（バイパスキャピラリ３７ｄ）や冷媒量調整タンク１７を不要にする。

図１や図２の室内機１０の室内機熱交換器４１には、高温高圧のガス冷媒または低温の液冷媒（または気液２相冷媒）が通流しないようにする低圧停止の状態がある（室内機４０ｃ、冷暖切替ユニット３０ｃを参照）。この低圧停止の状態では、冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３１（高低圧ガス管用膨張弁３８）が閉止されているとともに、室内機４０の室内機膨張弁４２も閉止されている。
このため、高低圧ガス主管２４に高温高圧ガス冷媒が供給されている場合には、高低圧ガス枝管３５の管表面で放熱して冷媒が凝縮し、液冷媒になる可能性がある（図２の高低圧ガス枝管３５ｃを参照）。

図２の比較例の空気調和機では、上記の冷房運転の場合と同じく、高低圧ガス管用膨張弁３８に並列にバイパスキャピラリ３７を設けて高低圧ガス枝管３５の冷媒の凝縮による液化を防止することができる（図２のバイパスキャピラリ３７ｃを参照）。
図１の本実施形態の空気調和機では、高低圧ガス管用膨張弁３１（図１の高低圧ガス管用膨張弁３１ｃ）の開度を調整して冷媒の流量を制御することで、高低圧ガス枝管３５の凝縮する液冷媒の量を制御する。これにより、図２のバイパスキャピラリ３７（バイパスキャピラリ３７ｃ）や冷媒量調整タンク１７を不要にする。

上記のように、図１の本実施形態の空気調和機では、冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３１が、開放と閉止の制御に加えて開度を調整して冷媒の流量を制御できるようにするか、または、室内機膨張弁４２が、開放と閉止の制御と減圧を行う絞り弁となることに加えて開度を調整して高低圧ガス枝管３５等の冷媒の流量を制御できるようにする。
これにより、バイパスキャピラリ３７や冷媒量調整タンク１７を不要にするとともに、高温高圧ガス冷媒の供給量が低下を抑制する。

詳しくは、本実施形態の空気調和機では、高低圧ガス枝管３５等の閉塞部分で冷媒の凝縮が生じると、凝縮器での冷媒不足に繋がることに着目し、凝縮器の過冷却度を求めて制御を行う。つまり、凝縮器の過冷却度が所定値より小さくなると、冷媒不足と判断して、高低圧ガス枝管３５等の冷媒流量を増して凝縮冷媒を回収し、過冷却度が所定値より大きくなると、冷媒過多と判断して、高低圧ガス枝管３５等を閉塞し、冷媒を凝縮蓄積する。
この凝縮器の過冷却度は、凝縮器出口の冷媒圧力と温度から求めることができる。

つぎに、本実施形態の空気調和機の制御回路の構成を、図３により説明する。
本実施形態の空気調和機の冷凍サイクル制御部３００は、冷媒温度を検出する冷媒温度検出部３０１と冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出部３０２をもち、図１の冷凍サイクル図に示す蒸発器出口センサ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ（以下、総称して蒸発器出口センサ４５と記す）と、凝縮器出口センサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ（以下、総称して凝縮器出口センサ４６と記す）が接続され、冷媒温度と冷媒圧力を検出する。

蒸発器出口センサ４５と凝縮器出口センサ４６は、それぞれ、冷媒圧力を検出する圧力センサと冷媒温度を検出する温度センサから構成されている。
また、圧縮機１１の冷媒吐出し側には高圧側圧力センサ４７が設けられ、冷媒吸込み側には低圧側圧力センサ４８が設けられている。
さらに、室外機熱交換器１４の冷媒の流路の前後にも、蒸発器出口センサ５１と凝縮器出口センサ５０が設けられている。蒸発器出口センサ５１と凝縮器出口センサ５０は、それぞれ、冷媒圧力を検出する圧力センサと冷媒温度を検出する温度センサから構成されている。

なお、蒸発器出口センサ４５と凝縮器出口センサ４６を温度センサのみで構成し、蒸発器出口の冷媒圧力を低圧側圧力センサ４８の検出圧力で代替し、凝縮器出口の冷媒圧力を高圧側圧力センサ４７の検出圧力で代替してもよい。
アクチュエータ状態検出部３０３は、室内機膨張弁４２の弁開度を検出する。

冷媒過不足判定部３０４は、冷媒温度検出部３０１または冷媒圧力検出部３０２またはアクチュエータ状態検出部３０３の検出結果に基づき、冷媒の過冷却度を算出し、冷媒の過不足を判定する。

膨張弁駆動部３０５は、冷媒過不足判定部３０４の判定結果に基づいて、冷媒が過多の場合には、冷房運転または低圧停止状態の冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３１の弁開度を閉じるように駆動する。これにより、高低圧ガス枝管３５が閉塞するので、高低圧ガス枝管３５で冷媒凝縮が生じて、冷凍サイクルの冷媒量を調整できる。
このとき、冷房運転または低圧停止状態の室内機４０が複数あった場合には、順次、高低圧ガス管用膨張弁３１の弁開度を閉じるようにする。

図１で説明したように、暖房高圧停止の状態の室内機４０（室内機４０ｂを参照）でも、高低圧ガス管膨張弁３１と室内機膨張弁４２の弁開度を制御することで、高低圧ガス管用膨張弁３１を閉じる場合よりも、多くの凝縮冷媒を貯留できる。他に凝縮冷媒を貯留できない場合に、室内機膨張弁４２を閉止して凝縮冷媒を貯留する。

膨張弁駆動部３０５は、冷媒過不足判定部３０４の判定結果に基づいて、冷媒が不足していると判定した場合には、冷房運転または低圧停止状態または暖房高圧停止の状態の閉弁されている高低圧ガス管用膨張弁３１を、順次、開放する。これにより、閉塞した高低圧ガス枝管３５に蓄積されている冷媒、或いは高圧停止している室内機に蓄積されている冷媒が通流し、凝縮冷媒を回収されて冷媒不足を解消する。

つぎに、図４により、本実施形態の空気調和機の冷凍サイクル制御部３００が制御する、高低圧ガス枝管３５等の閉塞部分の冷媒凝縮を調整する高低圧ガス管用膨張弁３１の制御フローを詳細に説明する。
図４の制御フローが所定周期で実施されて、実施形態の空気調和機の冷媒凝縮が調整される。

まず、処理対象の空調機（例えば、図１の室外機１０）が冷暖同時運転または暖房運転であるか否かを判定する（Ｓ４０１）。冷暖同時運転または暖房運転中でなければ、高低圧ガス管に高温高圧ガス冷媒を流す必要はなく、冷媒もたまらない為制御フローを終了する。（Ｓ４０１のＮｏ）
処理対象の空調機が冷暖同時運転または暖房運転中であれば、ステップＳ４０２に進む（Ｓ４０１のＹｅｓ）。
ステップＳ４０２では、暖房運転室内機の平均過冷却度を求める。暖房運転室内機が１台の場合はその室内機の過冷却度であり、複数台ある場合は過冷却度を台数平均してもよく、室内機容量の大きいものに補正を加えて平均値を求めてもよい。
なお、室内機の過冷却度とは、室内機熱交換器４１の冷媒の出口圧力と出口温度を、凝縮器出口センサ４６により検出し、出口圧力における冷媒の飽和温度を求め、この飽和温度と検出した出口温度との差分をとって算出する。

ステップＳ４０２で算出した処理対象の室内機４０の室内機熱交換器４１の平均過冷却度が、冷媒量が適正なときの過冷却度の範囲にあるか否かによって、冷媒の過不足を判定する。詳しくは、算出した過冷却度が過冷却度の適正範囲よりも小さければ、冷媒不足と判定し、算出した過冷却度が過冷却度の適正範囲よりも大きければ、冷媒過多と判定する。

ステップＳ４０３とステップＳ４１２の間の処理は、実施形態の空気調和機の冷暖切替ユニット３０の台数分、順に実行される。

ステップＳ４０４では、処理対象の冷暖切替ユニット３０に、冷房運転または低圧停止のものが接続しているか否かを判定する。
冷房運転または低圧停止の室内機４０が接続されてなければ、ステップＳ４１２に進み（Ｓ４０４のＮｏ）、つぎの冷暖切替ユニット３０の処理を行う。
冷房運転または低圧停止の室内機４０が接続されていれば（図１の室内機４０ｃ、４０ｄ）、ステップＳ４０６に進む（Ｓ４０４のＹｅｓ）。

ステップＳ４０６で算出した過冷却度により冷媒過多と判定した場合には、ステップＳ４０８に進み（Ｓ４０６のＹｅｓ）、そうでない場合には、ステップＳ４０９に進む（Ｓ４０６のＮｏ）。
ステップＳ４０９において算出した過冷却度により冷媒不足と判定した場合には、ステップＳ４１１に進み（Ｓ４０９のＹｅｓ）、そうでない場合には、ステップＳ４１２に進む（Ｓ４０９のＮｏ）、つぎの冷暖切替ユニット３０の処理を行う。

ステップＳ４０８で、処理対象の冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３１の弁開度を減少して、冷媒の通流量を少なくするか、または、高低圧ガス管用膨張弁３１を閉止する。これにより、選択した冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス枝管３５に凝縮冷媒を貯留するようになるので、冷凍サイクルを適正な冷媒量に調整することができる。

ステップＳ４１１で、処理対象の冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３１の弁開度を増大して、冷媒を通流できるようにするか、または、冷媒の通流量を増加する（Ｓ４１１）。これにより、選択した冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス枝管３５（高低圧ガス枝管３５ｂ、３５ｃ、３５ｄのいずれか）に貯留している液冷媒を回収して適正な冷媒量に調整する。

上記の処理では、冷媒の過冷却度が、適正な範囲になるように冷媒凝縮が調整されるので、冷媒の過不足を判定する過冷却度の適正な範囲を空気調和機のエネルギー効率の観点から定めれば、高エネルギー効率の冷暖同時型マルチ空気調和機を提供することができる。

実施形態の空気調和機では、冷媒過多の時に高低圧ガス枝管３５に凝縮冷媒が貯留されるので、冷媒量調整タンク１７を設ける必要がない。あるいは、小容量の冷媒量調整タンク１７を設ければよい。このため、コスト低減の効果がある。

上記の実施形態の空気調和機では、冷暖切替ユニット３０の高低圧ガス管用膨張弁３１を、開放と閉止に加えて開度を調整して冷媒の流量を制御できる可変膨張弁で構成する例を説明した。図５により、高低圧ガス管用膨張弁３１の変形例を説明する。

上記のとおり、高低圧ガス管用膨張弁３１は、高低圧ガス枝管３５の液冷媒の回収や、ガス冷媒の凝縮防止のために、開度を調整して冷媒の流量を制御しているが、このときの、制御する弁開度の制御範囲は大きくない。
そこで、図５の冷暖切替ユニット３０では、冷媒通流の開閉を行う高低圧ガス管用主膨張弁５２と流量の絶対値は大きくないが流量可変できる高低圧ガス管用副膨張弁５３の２つの膨張弁を並列に設けて、高低圧ガス管用膨張弁とした。

高低圧ガス枝管３５の液冷媒を回収する場合やガス冷媒の凝縮防止のためにガス冷媒を通流する場合には、高低圧ガス管用主膨張弁５２を閉止し、高低圧ガス管用副膨張弁５３の弁開度を調整して冷媒を通流する。高低圧ガス管用副膨張弁５３は口径が小さいため微小流量での制御性に優れている。高低圧ガス管用主膨張弁５２で開閉動作をすると過剰に冷媒回収しすぎたり、ガスバイパス量が増加して他の暖房運転室内機の暖房能力が低下することも考えられる。これらを防ぐのに効果的である。更に、開閉動作だけでなく、膨張弁開度を増やしたり減らしたりして、積極的に冷媒量調整するのにも適している。

１０ 室外機
１１ 圧縮機
１２ 高低圧ガス管側四方弁
１３ 熱交換器側四方弁
１４ 室外機熱交換器
１５ 室外機膨張弁
２１ 液主管
２４ 高低圧ガス主管
２７ 低圧ガス主管
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 冷暖切替ユニット
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 高低圧ガス管用膨張弁
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ 低圧ガス管用膨張弁
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 高低圧ガス枝管
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ 室内機
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 室内機熱交換器
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ 室内機膨張弁
５２ 高低圧ガス管用主膨張弁
５３ 高低圧ガス管用副膨張弁
３００ 冷凍サイクル制御部
３０１ 冷媒温度検出部
３０２ 冷媒圧力検出部
３０４ 冷媒過不足判定部
３０５ 膨張弁駆動部

Claims (10)

1. 複数の室内機を有し、前記室内機のそれぞれに接続する冷暖切替ユニットを切替えて冷房運転と暖房運転を同時に運転できる空気調和機において、
   前記冷暖切替ユニットごとに設けられ、前記室内機への高温高圧のガス冷媒の供給を調整する高低圧ガス管用膨張弁と、
   暖房運転中でない室内機に接続する冷暖切替ユニットの前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を、冷凍サイクルの冷媒過不足の判定結果に応じて調整する冷凍サイクル制御部と、
   を備えることを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記冷凍サイクル制御部は、暖房運転中でない、冷房運転または低圧停止状態のいずれかの状態の室内機の前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を調整する
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記冷凍サイクル制御部は、
   冷凍サイクルの冷媒過多を判定した時に、前記高低圧ガス管用膨張弁を閉止または、前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を減少させ、
   冷凍サイクルの冷媒不足を判定した時に、前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を増大する
   ことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記冷凍サイクル制御部は、
   暖房運転している室内機の熱交換器出口の冷媒の過冷却度が所定の範囲値より小さいときに冷媒不足と判定し、
   前記過冷却度が前記所定の範囲値より大きいときに冷媒過多と判定する
   ことを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記冷凍サイクル制御部は、前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を調整して、前記高低圧ガス管用膨張弁の流入側の高低圧ガス枝管に貯留される凝縮冷媒の冷媒量を調整する
   ことを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記高低圧ガス管用膨張弁は、冷媒の通流の開閉を行う開閉弁と、前記開閉弁より通流量が小さい範囲で弁開度が変わる可変弁が並列に設けられて構成され、
   前記冷凍サイクル制御部は、冷凍サイクルの冷媒過不足に応じて前記可変弁の弁開度を調整する
   ことを特徴とする空気調和機。
7. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記室内機の熱交換器は、冷媒の減圧絞りを行うとともに弁開度を調整して冷媒の通流量を調整する室内機膨張弁を有し、
   前記冷凍サイクル制御部は、冷凍サイクルの冷媒過多を判定した時に、暖房高圧停止状態の室内機に接続する冷暖切替ユニットの前記高低圧ガス管用膨張弁を開放し、暖房高圧停止状態の室内機の前記室内機膨張弁の弁開度を調整して、暖房高圧停止状態の室内機の熱交換器に凝縮冷媒を貯留する
   ことを特徴とする空気調和機。
8. 複数の室内機と、
   高温高圧冷媒の通流の開閉を行うとともに弁開度を調整して前記高温高圧冷媒の通流量を調整する高低圧ガス管用膨張弁と、低圧冷媒の通流の開閉を行う低圧ガス管用膨張弁と、を有し、前記室内機のそれぞれに接続して前記室内機の冷房運転と暖房運転を切替える複数の冷暖切替ユニットと、
   暖房運転中でない室内機に接続する冷暖切替ユニットの前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を、冷凍サイクルの冷媒過不足の判定結果に応じて調整する冷凍サイクル制御部と、
   を備えることを特徴とする空気調和機。
9. 請求項８に記載の空気調和機において、
   前記室内機のそれぞれの室内機熱交換器は、冷媒の減圧絞りを行うとともに弁開度を調整して冷媒の通流量を調整する室内機膨張弁を有し、
   前記冷凍サイクル制御部は、冷凍サイクルの冷媒過不足の判定結果に応じて、暖房高圧停止状態の室内機の室内機膨張弁と冷暖切替ユニットの高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を調整する
   ことを特徴とする空気調和機。
10. 複数の室内機を有し、前記室内機のそれぞれに接続する冷暖切替ユニットを切替えて冷房運転と暖房運転を同時に運転できる空気調和機において、
    前記冷暖切替ユニットごとに設けられ、前記室内機への高温高圧のガス冷媒の供給を調整する高低圧ガス管用膨張弁と、
    暖房運転中の室内機の室内機熱交換器出口の冷媒の過冷却度が所定範囲になるように、暖房運転中でない室内機に接続する冷暖切替ユニットの前記高低圧ガス管用膨張弁の弁開度を調整する冷凍サイクル制御部と、
    を備えることを特徴とする空気調和機。

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