JP6657613B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置、特に、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内膨張弁及び室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含んでおり、冷媒回路に充填された冷媒が圧縮機、室外熱交換器、液冷媒連絡管、室内膨張弁、室内熱交換器、ガス冷媒連絡管、圧縮機の順に循環する空気調和装置に関する。

従来より、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含む空気調和装置がある。このような空気調和装置として、特許文献１、２（特開昭６３−１９７８５３号公報、特開平５−３３２６３０号公報）に示すように、冷媒回路に充填された冷媒が圧縮機、室外熱交換器、液冷媒連絡管、室内熱交換器、ガス冷媒連絡管、圧縮機の順に循環する冷房運転時に、室外熱交換器の液側端に接続された室外膨張弁やキャピラリチューブによって冷媒を減圧した後に、液冷媒連絡管に送る構成を採用したものがある。そして、このような構成を採用することによって、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるようにし、冷媒回路に充填される冷媒量を削減することができるとされている。

また、従来より、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内膨張弁及び室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含む空気調和装置において、特許文献３（特開２０１０−２３６８３４号公報）に示すように、過冷却熱交換器（冷媒冷却器）及び過冷却用分岐配管（冷媒戻し管）を設けたものがある。ここで、冷媒戻し管は、室外熱交換器の液側端と液冷媒連絡管とを接続する室外液冷媒管に、室外液冷媒管を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機に戻すように接続されており、冷媒冷却器は、冷媒戻し管を流れる冷媒によって室外液冷媒管を流れる冷媒を冷却するようになっている。

ここで、上記後者の冷媒戻し管及び冷媒冷却器を有する冷媒回路を含む空気調和装置においては、冷房運転時に、室外ユニットから液状態の冷媒が液冷媒連絡管を介して室内ユニットに送られ、そして、室内ユニットに設けられた室内膨張弁によって冷媒を減圧することになる。このため、上記後者の構成では、冷媒回路に充填される冷媒量が、液冷媒連絡管が液状態の冷媒で満たされる分だけ多くなってしまう。

これに対して、上記後者の構成においても、冷媒回路に充填される冷媒量を削減するために、上記前者の室外熱交換器の液側端に接続された室外膨張弁やキャピラリチューブによって冷媒を減圧する構成を採用することが考えられる。

しかし、上記後者の構成に上記前者の構成を採用すると、室外熱交換器の液側端に接続された室外膨張弁やキャピラリチューブによる冷媒の減圧によって、冷媒冷却器を流れる冷媒の圧力が低下してしまい、冷媒冷却器に湿り度の高い冷媒を流すことができなくなる。また、室外液冷媒管を流れる冷媒と冷媒戻し管を流れる冷媒との圧力差も確保しにくくなる。そうすると、冷媒冷却器における冷却機能が十分に発揮できなくなってしまい、空気調和装置全体としての冷凍能力や運転効率の低下を招くことになる。

本発明の課題は、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内膨張弁及び室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含む空気調和装置において、冷媒戻し管及び冷媒冷却器による冷凍能力や運転効率の向上を図りつつ、冷媒回路に充填される冷媒量を削減できるようにすることにある。

第１の観点にかかる空気調和装置は、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内膨張弁及び室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含んでおり、冷媒回路に充填された冷媒が圧縮機、室外熱交換器、液冷媒連絡管、室内膨張弁、室内熱交換器、ガス冷媒連絡管、圧縮機の順に循環する空気調和装置である。そして、ここでは、室外熱交換器の液側端と液冷媒連絡管とを接続する室外液冷媒管に、室外液冷媒管を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機に戻す冷媒戻し管を接続するとともに、冷媒戻し管を流れる冷媒によって室外液冷媒管を流れる冷媒を冷却する冷媒冷却器を設けている。しかも、ここでは、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも液冷媒連絡管側の部分に、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器の出口を流れる冷媒が液状態になるように、冷媒を減圧する液圧調整膨張弁を設けている。

ここでは、上記のように、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるように冷媒を減圧するにあたり、室外熱交換器の液側端と液冷媒連絡管とを接続する室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも液冷媒連絡管側の部分に液圧調整膨張弁を設けることで、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器の出口を流れる冷媒が液状態になるように、室外液冷媒管を流れる冷媒を減圧している。

このため、ここでは、冷媒冷却器を流れる冷媒の圧力が低下しにくくなり、冷媒冷却器に湿り度の高い冷媒を流すことができ、また、室外液冷媒管を流れる冷媒と冷媒戻し管を流れる冷媒との圧力差も確保しやすくなることから、冷媒冷却器における冷却機能が十分に発揮できるようになる。そうすると、複数の室内ユニットに送る冷媒の流量を低減することができ、そして、ガス冷媒連絡管等における圧力損失を低減することもできるため、冷凍能力や運転効率を向上させることができる。

このように、ここでは、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内膨張弁及び室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含む空気調和装置において、冷媒戻し管及び冷媒冷却器による冷凍能力や運転効率の向上を図りつつ、冷媒回路に充填される冷媒量を削減することができる。

第２の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、室外ユニット及び／又は複数の室内ユニットが、液圧調整膨張弁を含む構成機器を制御する制御部を有している。そして、ここでは、制御部が、室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように液圧調整膨張弁の開度を制御することによって、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器の出口を流れる冷媒が液状態になるように、液圧調整膨張弁に冷媒を減圧させる。

ここでは、上記のように、室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように液圧調整膨張弁の開度を制御しているため、室外液冷媒管のうち液圧調整膨張弁よりも室外熱交換器側の部分を流れる冷媒を液状態に維持しやすくなり、これにより、冷媒冷却器に湿り度の高い冷媒を確実に流すことができる。

第３の観点にかかる空気調和装置は、第２の観点にかかる空気調和装置において、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも室外熱交換器側の部分に、冷媒の温度を検出する室外熱交液側センサを設けている。そして、ここでは、制御部が、室外熱交液側センサが検出した冷媒の温度から室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度を得る。

ここでは、上記のように、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも室外熱交換器側の部分に設けられた室外熱交液側センサを用いて、室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度を正確に得ることができるため、液圧調整膨張弁の制御を精度よく行うことができる。

第４の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、室外ユニット及び／又は複数の室内ユニットが、液圧調整膨張弁を含む構成機器を制御する制御部を有している。そして、ここでは、制御部が、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力が目標液圧になるように液圧調整膨張弁の開度を制御することによって、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器の出口を流れる冷媒が液状態になるように、液圧調整膨張弁に冷媒を減圧させる。

ここでは、上記のように、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力が目標液圧になるように液圧調整膨張弁の開度を制御しているため、冷媒冷却器を流れる冷媒の圧力を高く維持することができ、これにより、冷媒冷却器に湿り度の高い冷媒を確実に流すことができる。

第５の観点にかかる空気調和装置は、第４の観点にかかる空気調和装置において、室外液冷媒管のうち液圧調整膨張弁よりも室外熱交換器側の部分に、冷媒の圧力又はこれに等価な状態量を検出する冷媒冷却側センサを設けている。そして、ここでは、制御部が、冷媒冷却側センサが検出した冷媒の圧力又はこれに等価な状態量から、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力を得る。

ここでは、上記のように、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも室外熱交換器側の部分に設けられた冷媒冷却側センサを用いて、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力を正確に得ることができるため、液圧調整膨張弁の制御を精度よく行うことができる。

第６の観点にかかる空気調和装置は、第４又は第５の観点にかかる空気調和装置において、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも室外熱交換器側の部分に、室外膨張弁を設けている。そして、ここでは、制御部が、室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように室外膨張弁の開度を制御するとともに、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力が目標液圧になるように液圧調整膨張弁の開度を制御することによって、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器の出口を流れる冷媒が液状態になるように、液圧調整膨張弁に冷媒を減圧させる。

ここでは、上記のように、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも室外熱交換器側の部分に室外膨張弁を設けて、室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように室外膨張弁の開度を制御している。このため、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力が低下する傾向にある。そこで、ここでは、上記のように、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力が目標液圧になるように液圧調整膨張弁の開度を制御している。

これにより、ここでは、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器よりも室外熱交換器側の部分を流れる冷媒が室外膨張弁によって減圧されるにもかかわらず、冷媒冷却器を流れる冷媒の圧力を高く維持することができ、冷媒冷却器に湿り度の高い冷媒を確実に流すことができる。

第７の観点にかかる空気調和装置は、第６の観点にかかる空気調和装置において、室外液冷媒管のうち室外膨張弁よりも室外熱交換器側の部分に、冷媒の温度を検出する室外熱交液側センサを設け、また、室外液冷媒管のうち室外膨張弁と液圧調整膨張弁との間の部分に、冷媒の圧力又はこれに等価な状態量を検出する冷媒冷却側センサを設けている。そして、ここでは、制御部が、室外熱交液側センサが検出した冷媒の温度から室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度を得るとともに、冷媒冷却側センサが検出した冷媒の圧力又はこれに等価な状態量から室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力を得る。

ここでは、上記のように、室外液冷媒管のうち室外膨張弁よりも室外熱交換器側の部分に設けられた室外熱交液側センサを用いて、室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度を正確に得ることができ、かつ、室外液冷媒管のうち室外膨張弁と液圧調整膨張弁との間の部分に設けられた冷媒冷却側センサを用いて、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力を正確に得ることができるため、室外膨張弁及び液圧調整膨張弁の制御を精度よく行うことができる。

第８の観点にかかる空気調和装置は、第６又は第７の観点にかかる空気調和装置において、制御部が、室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力が目標液圧になるように液圧調整膨張弁の開度を制御する際に、液圧調整膨張弁を下限開度以上の開度範囲内で制御するとともに、下限開度を室外膨張弁の開度に応じて補正する。

ここでは、上記のように、室外熱交換器の液側端における冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように室外膨張弁の開度を制御するとともに室外液冷媒管のうち冷媒冷却器が設けられた部分における冷媒の圧力が目標液圧になるように液圧調整膨張弁の開度を制御すると、両膨張弁の制御が互いに影響しやすく、両膨張弁の開度が安定しにくい傾向がある。例えば、室外膨張弁及び液圧調整膨張弁がある開度で安定している状態（すなわち、目標過冷却度及び目標液圧で安定している状態）において、室外膨張弁の開度が大きくなる方向に制御されると、室外膨張弁の下流側（すなわち、室外液冷媒管のうち室外膨張弁と液圧調整膨張弁との間の部分）における冷媒の圧力が高くなる方向に変化することになる。そして、このような室外膨張弁の開度の変化による冷媒の圧力変化は、かなり急激なものであるため、液圧調整膨張弁の開度を素早く制御することが要求されるところ、制御感度を過度に上げると安定性が損なわれてしまい、結果的に、液圧調整膨張弁の開度、さらには、両膨張弁の開度が安定しにくくなる。そこで、ここでは、上記のように、液圧調整膨張弁の制御において変更可能な開度範囲を下限開度以上に制限するとともに、この下限開度を室外膨張弁の開度に応じて補正するようにして、制御感度を過度に上げることなく、室外膨張弁の開度制御による室外膨張弁の下流側（すなわち、室外液冷媒管のうち室外膨張弁と液圧調整膨張弁との間の部分）における冷媒の圧力変化に素早く追従できるようにしている。

これにより、ここでは、室外膨張弁の開度制御と液圧調整膨張弁の開度制御とが互いに影響しやすいにもかかわらず、両膨張弁の制御を、追従性よく、かつ、安定的に行うことができる。

第９の観点にかかる空気調和装置は、第１〜第８の観点のいずれかにかかる空気調和装置において、冷媒戻し管が、室外液冷媒管から分岐した冷媒を圧縮機の吸入側に送る冷媒管である。

ここでは、上記のように、冷媒戻し管が、室外液冷媒管から分岐した冷媒を圧縮機の吸入側に送る冷媒管であるため、室外液冷媒管を流れる冷媒の圧力と冷凍サイクルの低圧との圧力差を利用して冷媒冷却器における冷却機能を得ることができる。

第１０の観点にかかる空気調和装置は、第１〜第８の観点のいずれかにかかる空気調和装置において、冷媒戻し管が、室外液冷媒管から分岐した冷媒を圧縮機の圧縮行程の途中に送る冷媒管である。

ここでは、上記のように、冷媒戻し管が、室外液冷媒管から分岐した冷媒を圧縮機の圧縮行程の途中に送る冷媒管であるため、室外液冷媒管を流れる冷媒の圧力と冷凍サイクルの中間圧との圧力差を利用して冷媒冷却器における冷却機能を得ることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内膨張弁及び室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含む空気調和装置において、冷媒戻し管及び冷媒冷却器による冷凍能力や運転効率の向上を図りつつ、冷媒回路に充填される冷媒量を削減することができる。

本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図（冷房運転時における冷媒の流れも図示）である。 空気調和装置の制御ブロック図である。 冷房運転時における冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷媒充填量の削減のみを行った場合における冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷媒充填量の削減を行うとともに室外膨張弁によって気液二相状態になるまで減圧を行った場合における冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例Ｂにかかる空気調和装置の概略構成図（冷房運転時における冷媒の流れも図示）である。 変形例Ｄにかかる空気調和装置の概略構成図（冷房運転時における冷媒の流れも図示）である。 変形例Ｄにかかる冷房運転時における冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。

以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、ビル等の室内の冷房を行う装置である。空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、互いが並列に接続された複数（ここでは、２つ）の室内ユニット５ａ、５ｂと、室外ユニット２と室内ユニット５ａ、５ｂとを接続する液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７と、を有している。そして、空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と複数の室内ユニット５ａ、５ｂとを、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して接続することによって構成されている。

＜室内ユニット＞
室内ユニット５ａ、５ｂは、ビル等の室内に設置されている。室内ユニット５ａ、５ｂは、上記のように、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。

次に、室内ユニット５ａ、５ｂの構成について説明する。尚、室内ユニット５ａと室内ユニット５ｂとは同様の構成であるため、ここでは、室内ユニット５ａの構成のみ説明し、室内ユニット５ｂの構成については、それぞれ、室内ユニット５ａの各部を示す添え字「ａ」の代わりに添え字「ｂ」を付して、各部の説明を省略する。

室内ユニット５ａは、主として、室内膨張弁５１ａと、室内熱交換器５２ａと、を有している。また、室内ユニット５ａは、室内熱交換器５２ａの液側端と液冷媒連絡管６とを接続する室内液冷媒管５３ａと、室内熱交換器５２ａのガス側端とガス冷媒連絡管７とを接続する室内ガス冷媒管５４ａと、を有している。

室内膨張弁５１ａは、冷媒を冷凍サイクルにおける低圧まで減圧しながら室内熱交換器５２ａを流れる冷媒の流量を調整する電動膨張弁であり、室内液冷媒管５３ａに設けられている。

室内熱交換器５２ａは、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却する熱交換器である。ここで、室内ユニット５ａは、室内ユニット５ａ内に室内空気を吸入して、室内熱交換器５２ａにおいて冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン５５ａを有している。すなわち、室内ユニット５ａは、室内熱交換器５２ａを流れる冷媒の冷却源としての室内空気を室内熱交換器５２ａに供給するファンとして、室内ファン５５ａを有している。ここでは、室内ファン５５ａとして、室内ファン用モータ５６ａによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等が使用されている。また、ここでは、室内ファン用モータ５６ａは、インバータ等によって回転数制御が可能になっており、これにより、室内ファン５５ａの風量制御が可能になっている。

室内ユニット５ａには、各種のセンサが設けられている。具体的には、室内ユニット５ａには、室内熱交換器５２ａの液側端における冷媒の温度Ｔｒｌを検出する室内熱交液側センサ５７ａと、室内熱交換器５２ａのガス側端における冷媒の温度Ｔｒｇを検出する室内熱交ガス側センサ５８ａと、室内ユニット５ａ内に吸入される室内空気の温度Ｔｒａを検出する室内空気センサ５９ａと、が設けられている。

室内ユニット５ａは、室内ユニット５ａを構成する各部の動作を制御する室内側制御部５ａを有している。そして、室内側制御部５７ａは、室内ユニット５ａの制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット５ａを個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、通信線を介して室外ユニット２との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されている。室外ユニット２は、上記のように、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して室内ユニット５ａ、５ｂに接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。

次に、室外ユニット２の構成について説明する。

室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、室外熱交換器２４と、を有している。また、室外ユニット２は、室外熱交換器２４の液側端と液冷媒連絡管６とを接続する室外液冷媒管２５と、圧縮機２１の吸入側とガス冷媒連絡管７とを接続する室外ガス冷媒管２６と、を有している。室外液冷媒管２５の液冷媒連絡管６との接続部には、液側閉鎖弁２７が設けられており、室外ガス冷媒管２６のガス冷媒連絡管７との接続部には、ガス側閉鎖弁２８が設けられている。液側閉鎖弁２７及びガス側閉鎖弁２８は、手動で開閉される弁である。

圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。ここでは、圧縮機２１として、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）が圧縮機用モータ２２によって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。また、ここでは、圧縮機用モータ２２は、インバータ等により回転数制御が可能になっており、これにより、圧縮機２１の容量制御が可能になっている。

室外熱交換器２４は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。ここで、室外ユニット２は、室外ユニット２内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２４において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための室外ファン２９を有している。すなわち、室外ユニット２は、室外熱交換器２４を流れる冷媒の冷却源としての室外空気を室外熱交換器２４に供給するファンとして、室外ファン２９を有している。ここでは、室外ファン２９として、室外ファン用モータ３０によって駆動されるプロペラファン等が使用されている。また、室外ファン用モータ３０は、インバータ等によって回転数制御が可能になっており、これにより、室外ファン２９の風量制御が可能になっている。

そして、冷媒回路１０に充填された冷媒は、圧縮機２１、室外熱交換器２４、液冷媒連絡管６、室内膨張弁５１ａ、５１ｂ、室内熱交換器５２ａ、５２ｂ、ガス冷媒連絡管７、圧縮機２１の順に循環するようになっている。

また、ここでは、室外液冷媒管２５に、冷媒戻し管３１が接続されており、冷媒冷却器３５及び室外膨張弁３６が設けられている。冷媒戻し管３１は、室外液冷媒管２５を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機２１に戻す冷媒管である。冷媒冷却器３５は、冷媒戻し管３１を流れる冷媒によって室外液冷媒管２５を流れる冷媒を冷却する熱交換器である。室外膨張弁３６は、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも室外熱交換器２４側の部分に設けられた電動膨張弁である。しかも、ここでは、室外液冷媒管２５の冷媒冷却器３５よりも液冷媒連絡管６側の部分（ここでは、冷媒冷却器３５と液側閉鎖弁２７との間の部分）に、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるように、冷媒を減圧する液圧調整膨張弁３７が設けられている。ここで、液圧調整膨張弁３７は、電動膨張弁からなる。

冷媒戻し管３１は、室外液冷媒管２５から分岐した冷媒を圧縮機２１の吸入側に送る冷媒管である。そして、冷媒戻し管３１は、主として、冷媒戻し入口管３２と、冷媒戻し出口管３３と、を有している。冷媒戻し入口管３２は、室外液冷媒管２５を流れる冷媒の一部を室外熱交換器２４の液側端と液圧調整膨張弁３７との間の部分（ここでは、室外膨張弁３６と冷媒冷却器３５との間の部分）から分岐させて冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の入口に送る冷媒管である。冷媒戻し入口管３２には、冷媒戻し管３１を流れる冷媒を冷凍サイクルにおける低圧まで減圧しながら冷媒冷却器３５を流れる冷媒の流量を調整する冷媒戻し膨張弁３４が設けられている。ここで、冷媒戻し膨張弁３４は、電動膨張弁からなる。冷媒戻し出口管３３は、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の出口から圧縮機２１の吸入側に接続された室外ガス冷媒管２６に送る冷媒管である。そして、冷媒冷却器３５は、冷媒戻し管３１を流れる冷凍サイクルにおける低圧の冷媒によって室外液冷媒管２５を流れる冷媒を冷却するようになっている。

室外ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外ユニット２の圧縮機２１周辺には、圧縮機２１の吸入圧力Ｐｓを検出する吸入圧力センサ３８と、圧縮機２１の吸入温度Ｔｓを検出する吸入温度センサ３９と、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ４０と、圧縮機２１の吐出温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ４１と、が設けられている。また、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも室外熱交換器２４側の部分（ここでは、室外膨張弁３６よりも室外熱交換器２４側の部分）には、室外熱交換器２４の液側端における冷媒の温度Ｔｏｌを検出する室外熱交液側センサ４２が設けられている。また、室外熱交換器２４又は室外ファン２９の周辺には、室外ユニット２内に吸入される室外空気の温度Ｔｏａを検出する室外空気センサ４３が設けられている。また、室外液冷媒管２５のうち室外熱交換器２４と液圧調整膨張弁３７との間の部分（ここでは、室外膨張弁３６と液圧調整膨張弁３７との間の部分）には、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌを検出する冷媒冷却側センサ４４が設けられている。さらに、冷媒戻し出口管３３には、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の出口を流れる冷媒の温度Ｔｏｒを検出する冷媒戻し側センサ４５が設けられている。

室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外側制御部２０を有している。そして、室外側制御部２０は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット５ａ、５ｂの室内側制御部５０ａ、５０ｂとの間で通信線を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御部５０ａ、５０ｂと室外側制御部２０とが通信線を介して接続されることによって、空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部８が構成されている。この制御部８は、図２に示されるように、各種センサ３８〜４５、５７ａ〜５９ａ、５７ｂ〜５９ｂの検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器２１、２９、３４、３６、３７、５１ａ、５５ａ、５１ｂ、５５ｂ等を制御することができるように接続されている。ここで、図２は、空気調和装置１の制御ブロック図である。

（２）空気調和装置の動作及び特徴
次に、空気調和装置１の動作及び特徴について、図１〜図５を用いて説明する。ここで、図３は、冷房運転時における冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。図４は、冷媒充填量の削減のみを行った場合における冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。図５は、冷媒充填量の削減を行うとともに室外膨張弁３６によって気液二相状態になるまで減圧を行った場合における冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。

＜動作＞
空気調和装置１は、冷媒回路１０に充填された冷媒が、主として、圧縮機２１、室外熱交換器２４、液冷媒連絡管６、室内膨張弁５１ａ、５１ｂ、室内熱交換器５２ａ、５２ｂ、ガス冷媒連絡管７、圧縮機２１の順に循環する冷房運転を行う。また、冷房運転においては、室外熱交換器２４の液側端と液冷媒連絡管６とを接続する室外液冷媒管２５に接続された冷媒戻し管３１及び室外液冷媒管２５に設けられた冷媒冷却器３５によって、室外液冷媒管２５を流れる冷媒を冷却する動作も行われる。さらに、冷房運転においては、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも液冷媒連絡管６側の部分に設けられた液圧調整膨張弁３７によって、液冷媒連絡管を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるように冷媒を減圧する動作も行われる。尚、以下に説明する空気調和装置１の動作は、空気調和装置１の構成機器を制御する制御部８によって行われる。

冷媒回路１０に充填された冷媒は、まず、圧縮機２１に吸入されて冷凍サイクルにおける低圧から高圧になるまで圧縮された後に吐出される（図１、３の点Ａ、Ｂ参照）。圧縮機２１から吐出されたガス状態の冷媒は、室外熱交換器２４のガス側端に流入する。

室外熱交換器２４のガス側端に流入した冷媒は、室外熱交換器２４において、室外ファン２９によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱して液状態の冷媒になり、室外熱交換器２４の液側端から流出する（図１、３の点Ｃ参照）。

室外熱交換器２４の液側端から流出した冷媒は、室外液冷媒管２５を流れ、室外膨張弁３６によって減圧される（図１、３の点Ｄ参照）。室外膨張弁３６によって減圧された冷媒は、冷媒冷却器３５の室外液冷媒管２５側の入口に流入する。ここで、制御部８は、室外熱交換器２４の液側端における冷媒の過冷却度ＳＣｏが目標過冷却度ＳＣｏｔになるように、室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏを制御している。制御部８は、室外熱交換器２４の液側端における冷媒の過冷却度ＳＣｏを、室外熱交液側センサ４２が検出した冷媒の温度Ｔｏｌから得る。より具体的には、制御部８は、吐出圧力センサ４０が検出した吐出圧力Ｐｄを飽和温度に換算して得られる冷媒の温度Ｔｏｃから冷媒の温度Ｔｏｌを差し引くことによって冷媒の過冷却度ＳＣｏを得る。目標過冷却度ＳＣｏｔは、室外膨張弁３６によって減圧された後の室外液冷媒管２５を流れる冷媒（図１、３の点Ｄ参照）が湿り度の高い状態で維持されやすくなるように、極力小さい値（例えば１〜３℃）に設定されている。そして、制御部８は、過冷却度ＳＣｏが目標過冷却度ＳＣｏｔよりも大きい場合に、室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏを大きくする制御を行い、過冷却度ＳＣｏが目標過冷却度ＳＣｏｔよりも小さい場合に、室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏを小さくする制御を行っている。

冷媒冷却器３５の室外液冷媒管２５側の入口に流入した冷媒は、冷媒冷却器３５において、冷媒戻し管３１を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却されて過冷却状態（すなわち、液状態）の冷媒になる（図１、３の点Ｅ参照）。このとき、室外膨張弁３６によって減圧された冷媒の一部は、冷媒戻し管３１に分岐され、冷媒戻し膨張弁３４によって冷凍サイクルの低圧付近まで減圧される。冷媒戻し膨張弁３４によって減圧された後の冷媒戻し管３１を流れる冷媒は、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の入口に流入する。冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の入口に流入した冷媒は、冷媒冷却器３５において、室外液冷媒管３５を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されてガス状態の冷媒になる。そして、冷媒冷却器３５において冷却された冷媒は、冷媒冷却器３５の室外液冷媒管２５側の出口から流出して、液圧調整膨張弁３７に送られる。また、冷媒冷却器３５において加熱された冷媒は、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の出口から流出して、圧縮機２１の吸入側（ここでは、室外ガス冷媒管２６）に戻される。ここで、制御部８は、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の出口における冷媒の過熱度ＳＨｏが目標過熱度ＳＨｏｔになるように、冷媒戻し膨張弁３４の開度ＭＶｏｒを制御している。制御部８は、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の出口における冷媒の過熱度ＳＨｏを、冷媒戻し側センサ４５が検出した冷媒の温度Ｔｏｒから吸入圧力センサ３８が検出した吸入圧力Ｐｓを飽和温度に換算して得られる冷媒の温度Ｔｏｓを差し引くことによって得る。目標過熱度ＳＨｏｔは、圧縮機２１に吸入される冷媒（図１、３の点Ａ参照）が湿り度の高い状態にならないように、３〜１０℃程度の値に設定されている。そして、制御部８は、過熱度ＳＨｏが目標過熱度ＳＨｏｔよりも大きい場合に、冷媒戻し膨張弁３４の開度ＭＶｏｒを大きくする制御を行い、過熱度ＳＨｏが目標過熱度ＳＨｏｔよりも小さい場合に、冷媒戻し膨張弁３４の開度ＭＶｏｒを小さくする制御を行っている。

液圧調整膨張弁３７に送られた冷媒は、液圧調整膨張弁３７によって、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になるように、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるように減圧される（図１、３の点Ｅ、Ｆ参照）。ここで、制御部８は、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌが目標液圧Ｐｏｌｔになるように液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを制御している。制御部８は、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌを、冷媒冷却側センサ４４が検出した冷媒の圧力から得る。目標液圧Ｐｏｌｔは、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるように、極力高い値に設定されている。そして、制御部８は、冷媒の圧力Ｐｏｌが目標液圧Ｐｏｌｔよりも高い場合に、液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを大きくする制御を行い、冷媒の圧力Ｐｏｌが目標液圧Ｐｏｌｔよりも低い場合に、液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを小さくする制御を行っている。

液圧調整膨張弁３７によって減圧された冷媒は、液側閉鎖弁２７を通じて液冷媒連絡管６に送られる。このとき、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態であるため、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が液状態である場合（すなわち、特許文献３の構成を採用する場合）に比べて、冷媒連絡配管６が液状態の冷媒で満たされることがなくなり、その分だけ液冷媒連絡管６に存在する冷媒量を少なくできるようになっている。そして、液冷媒連絡管６に送られた冷媒は、その配管長さや配管径に応じた圧力損失によって減圧された後に、室内ユニット５ａ、５ｂに送られる（図１、３の点Ｇ参照）。

室内ユニット５ａ、５ｂに送られた冷媒は、室内膨張弁５１ａ、５１ｂによって冷凍サイクルの低圧付近まで減圧される（図１、３の点Ｈ参照）。室内膨張弁５１ａ、５１ｂによって減圧された後の冷媒は、室内熱交換器５２ａ、５２ｂの液側端に流入する。室内熱交換器５２ａ、５２ｂの液側端に流入した冷媒は、室内熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて、室内ファン５５ａ、５５ｂ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ガス状態の冷媒になり、室内熱交換器５２ａ、５２ｂのガス側端から流出する（図１、３の点Ｉ参照）。また、室内熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて冷媒との熱交換によって冷却された室内空気は、室内に供給されて室内の冷房が行われる。ここで、制御部８は、室内熱交換器５２ａ、５２ｂのガス側端における冷媒の過熱度ＳＨｒが目標過熱度ＳＨｒｔになるように、室内膨張弁５１ａ、５１ｂの開度ＭＶｒｒを制御している。制御部８は、室内熱交換器５２ａ、５２ｂのガス側端における冷媒の過熱度ＳＨｒを、室内熱交ガス側センサ５８ａ、５８ｂが検出した冷媒の温度Ｔｒｇから室内熱交液側センサ５７ａ、５７ｂが検出した冷媒の温度Ｔｒｌを差し引くことによって得る。目標過熱度ＳＨｒｔは、圧縮機２１に吸入される冷媒（図１、３の点Ａ参照）が湿り度の高い状態にならないように、３〜１０℃程度の値に設定されている。そして、制御部８は、過熱度ＳＨｒが目標過熱度ＳＨｒｔよりも大きい場合に、室内膨張弁５１ａ、５１ｂの開度ＭＶｒｒを大きくする制御を行い、過熱度ＳＨｒが目標過熱度ＳＨｒｔよりも小さい場合に、室内膨張弁５１ａ、５１ｂの開度ＭＶｒｒを小さくする制御を行っている。

室内熱交換器５２ａ、５２ｂのガス側端から流出した冷媒は、ガス冷媒連絡管７に送られる。そして、ガス冷媒連絡管７に送られた冷媒は、その配管長さや配管径に応じた圧力損失によって減圧された後に室外ユニット２に送られ、ガス側閉鎖弁２８及び室外ガス冷媒管２６を通じて、冷媒戻し管３１からの冷媒ともに、再び、圧縮機２１に吸入される（図１、３の点Ａ参照）。

このようにして、空気調和装置１における冷房運転が行われる。

＜特徴＞
ここでは、上記のように、圧縮機２１及び室外熱交換器２４を有する室外ユニット２と、室内膨張弁５１ａ、５１ｂ及び室内熱交換器５２ａ、５２ｂを有する複数の室内ユニット５ａ、５ｂとを、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して接続することによって構成した冷媒回路１０を含む構成において、まず、室外熱交換器２４の液側端と液冷媒連絡管６とを接続する室外液冷媒管２５に、冷媒戻し管３１及び冷媒冷却器３５を設けるようにしている。ここでは、冷媒戻し管３１が、室外液冷媒管２５から分岐した冷媒を圧縮機２１の吸入側に送る冷媒管であるため、室外液冷媒管２５を流れる冷媒の圧力と冷凍サイクルの低圧との圧力差を利用して冷媒冷却器３５における冷却機能を得ることができるようになっている。そして、ここでは、上記のように、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも液冷媒連絡管６側の部分に液圧調整膨張弁３７を設けることで、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になるように（図３の点Ｆ、Ｇ参照）、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるように（図３の点Ｅ参照）、室外液冷媒管２５を流れる冷媒を減圧している（図３のΔＰｅｆ参照）。

このため、ここでは、冷媒冷却器３５を流れる冷媒の圧力が低下しにくくなり、冷媒冷却器３５に湿り度の高い冷媒を流すことができ、また、室外液冷媒管２５を流れる冷媒と冷媒戻し管３１を流れる冷媒との圧力差（図３のΔＰａｄ参照）も確保しやすくなることから、冷媒冷却器３５における冷却機能（図３のΔＱｄｅ参照）が十分に発揮できるようになる。そうすると、複数の室内ユニット５ａ、５ｂに送る冷媒の流量を低減することができ、そして、ガス冷媒連絡管７等における圧力損失（図３のΔＰａｉ参照）を低減することもできるため、冷凍能力（図３のΔＱｈｉ参照）や運転効率（ΔＱｈｉを図３のＷａｂで除した値）を向上させることができる。

このように、ここでは、圧縮機２１及び室外熱交換器２４を有する室外ユニット２と、室内膨張弁５１ａ、５１ｂ及び室内熱交換器５２ａ、５２ｂを有する複数の室内ユニット５ａ、５ｂとを、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して接続することによって構成した冷媒回路１０を含む空気調和装置１において、冷媒戻し管３１及び冷媒冷却器３５による冷凍能力や運転効率の向上を図りつつ、冷媒回路１０に充填される冷媒量を削減することができる。

しかも、ここでは、上記のような室外液冷媒管２５における減圧動作を実現するために、制御部８が、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌが目標液圧Ｐｏｌｔになるように液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを制御している。

このため、ここでは、冷媒冷却器３５を流れる冷媒の圧力Ｐｏｌを高く維持することができ、これにより、冷媒冷却器３５に湿り度の高い冷媒を確実に流すことができる。尚、ここでは、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも室外熱交換器２４側の部分（ここでは、室外膨張弁３６と液圧調整膨張弁３７との間の部分）に設けられた冷媒冷却側センサ４４を用いて、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌを正確に得ることができるため、液圧調整膨張弁３７の制御を精度よく行うことができる。

また、ここでは、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも室外熱交換器２４側の部分に室外膨張弁３６を設けて、室外熱交換器２４の液側端における冷媒の過冷却度ＳＣｏ（図３の点Ｃ参照）が目標過冷却度ＳＣｏｔになるように室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏを制御している。このため、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌが低下する傾向にある（図３のΔＰｃｄ参照）。これに対して、ここでは、上記のように、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌが目標液圧Ｐｏｌｔになるように液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを制御している。

このため、ここでは、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも室外熱交換器２４側の部分を流れる冷媒が室外膨張弁３７によって減圧されるにもかかわらず、冷媒冷却器３５を流れる冷媒の圧力Ｐｏｌを高く維持することができ、冷媒冷却器３５に湿り度の高い冷媒を確実に流すことができる。尚、ここでは、室外液冷媒管２５のうち室外膨張弁３７よりも室外熱交換器２４側の部分に設けられた室外熱交液側センサ４２を用いて、室外熱交換器２４の液側端における冷媒の過冷却度ＳＣｏを正確に得ることができるため、室外膨張弁３６の制御も精度よく行うことができる。

これに対して、冷媒戻し管３１及び冷媒冷却器３５を有する構成において、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも液冷媒連絡管６側の部分に液圧調整膨張弁３７を設けることなく、冷媒充填量の削減を行った場合を想定する。すなわち、特許文献３と同様の構成において、冷媒充填量の削減のみを行った場合を想定する。すると、冷媒充填量が少ないことに起因して、図４に示すように、２点鎖線で図示された冷凍サイクル（すなわち、図３の冷凍サイクル）とは異なり、室外熱交換器２４の液側端から気液二相状態の冷媒が流出する傾向が現れる（図４の点Ｃ参照）。そうすると、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態にはなるが、冷凍能力（図４のΔＱｈｉ１）が小さくなってしまうため（ΔＱｈｉ１＜ΔＱｈｉ）、これを補うために冷媒の循環流量を増加させる必要が生じる。そして、冷媒の循環流量を増加させると、ガス冷媒連絡管７等における圧力損失（図４のΔＰａｉ１参照）が増加する（ΔＰａｉ１＞ΔＰａｉ）。このため、圧縮機２１の消費動力（図４のＷａｂ１）が増加し（Ｗａｂ１＞Ｗａｂ）、運転効率（ΔＱｈｉ１をＷａｂ１で除した値）も低下することになる。

また、このような冷媒充填量の削減による室外熱交換器２４の液側端における冷媒の気液二相状態化に対しては、室外熱交換器２４の液側端に接続された室外膨張弁３６によって冷媒を大幅に減圧することが考えられる。すなわち、特許文献３と同様の構成において、特許文献１、２のように、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になるように室外熱交換器２４の液側端に接続された室外膨張弁３６によって冷媒を減圧することが考えられる。しかし、この場合には、図５に示すように、２点鎖線で図示された冷凍サイクル（すなわち、図３の冷凍サイクル）とは異なり、室外熱交換器２４の液側端に接続された室外膨張弁３６による冷媒の大幅な減圧（図５のΔＰｃｄ２参照）によって、冷媒冷却器３５を流れる冷媒の圧力Ｐｏｌ２が低下してしまい（Ｐｏｌ２＜Ｐｏｌ）、冷媒冷却器３５に湿り度の高い冷媒を流すことができなくなる（図５の点Ｄ、Ｅ、Ｆ参照）。また、室外液冷媒管２５を流れる冷媒と冷媒戻し管３１を流れる冷媒との圧力差（図５のΔＰａｄ２参照）も確保しにくくなり（ΔＰａｄ２＜ΔＰａｄ）、冷媒冷却器における冷却機能（図５のΔＱｄｅ２）が十分に発揮できなくなってしまう（ΔＱｄｅ２＜ΔＱｄｅ）。そうすると、冷媒充填量の削減のみを行った場合（図４参照）と同様に、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態にはなるが、冷凍能力（図４のΔＱｈｉ１）が小さくなってしまうため（ΔＱｈｉ１＜ΔＱｈｉ）、これを補うために冷媒の循環流量を増加させる必要が生じる。そして、冷媒の循環流量を増加させると、ガス冷媒連絡管７等における圧力損失（図５のΔＰａｉ２参照）が増加する（ΔＰａｉ２＞ΔＰａｉ）。このため、圧縮機２１の消費動力（図５のＷａｂ２）が増加し（Ｗａｂ２＞Ｗａｂ）、運転効率（ΔＱｈｉ２をＷａｂ２で除した値）も低下することになる。

このように、冷媒充填量の削減のみを行う場合（図４参照）や室外熱交換器２４の液側端に接続された室外膨張弁３６によって液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になるように冷媒を減圧する場合（図５参照）には、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも液冷媒連絡管６側の部分に液圧調整膨張弁３７を設ける場合（図３参照）とは異なり、冷媒戻し管３１及び冷媒冷却器３５による冷凍能力や運転効率の向上を図りつつ、冷媒回路１０に充填される冷媒量を削減することができないのである。

（３）変形例
＜Ａ＞上記実施形態では、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になり、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるようにするために、室外熱交換器２４の液側端における冷媒の過冷却度ＳＣｏが目標過冷却度ＳＣｏｔになるように室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏを制御するとともに室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌが目標液圧Ｐｏｌｔになるように液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを制御している。

しかし、これら２つの膨張弁３６、３７の制御は互いに影響しやすく、両膨張弁３６、３７の開度ＭＶｏｏ、ＭＶｏｐが安定しにくい傾向がある。例えば、室外膨張弁３６及び液圧調整膨張弁３７がある開度で安定している状態（すなわち、目標過冷却度ＳＣｏｔ及び目標液圧Ｐｏｌｔで安定している状態）において、室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏが大きくなる方向に制御されると、室外膨張弁３６の下流側（すなわち、室外液冷媒管２５のうち室外膨張弁３６と液圧調整膨張弁３７との間の部分）における冷媒の圧力Ｐｏｌが高くなる方向に変化することになる。そして、このような室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏの変化による冷媒の圧力変化は、かなり急激なものであるため、液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを素早く制御することが要求されるところ、制御感度を過度に上げると安定性が損なわれてしまい、結果的に、液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐ、さらには、両膨張弁３６、３７の開度ＭＶｏｏ、ＭＶｏｐが安定しにくくなる。

そこで、ここでは、液圧調整膨張弁３７の制御において変更可能な開度範囲を下限開度ＭＶｏｐｍ以上に制限するとともに、この下限開度ＭＶｏｐｍを室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏに応じて補正するようにして、制御感度を過度に上げることなく、室外膨張弁３６の開度制御による室外膨張弁３６の下流側（すなわち、室外液冷媒管２５のうち室外膨張弁３６と液圧調整膨張弁３７との間の部分）における冷媒の圧力変化に素早く追従できるようにしている。ここで、液圧調整膨張弁３７の下限開度ＭＶｏｐｍの補正内容としては、室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏが大きくなるほど液圧調整膨張弁３７の下限開度ＭＶｏｐｍが大きくなるような関数を設定しておき、この関数に応じて下限開度ＭＶｏｐｍを補正することができる。

これにより、ここでは、室外膨張弁３６の開度制御と液圧調整膨張弁３７の開度制御とが互いに影響しやすいにもかかわらず、両膨張弁３６、３７の制御を、追従性よく、かつ、安定的に行うことができる。

＜Ｂ＞
上記実施形態及び変形例Ａでは、図１に示すように、室外液冷媒管２５のうち室外膨張弁３６と液圧調整膨張弁３７との間の部分に設けられた冷媒冷却側センサ４４が検出する冷媒の圧力値から室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌを得て、液圧調整膨張弁３７の開度制御を行うようにしている。

しかし、この冷媒の圧力Ｐｏｌを、圧力センサからなる冷媒冷却側センサ４４が検出する冷媒の圧力からではなく、この冷媒の圧力に等価な状態量から得るようにしてもよい。例えば、室外膨張弁３６の下流側を含めた室外熱交換器２４の液側端における冷媒は飽和液の状態に近いため（図３の点Ｃ、Ｄ参照）、図６に示すように、室外液冷媒管２５のうち液圧調整膨張弁３７よりも室外熱交換器２４側の部分に、温度センサからなる冷媒冷却側センサ４４を設けて、冷媒冷却側センサ４４が検出する冷媒の温度値を飽和圧力に換算することによって、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌを得るようにしてもよい。

＜Ｃ＞
上記実施形態及び変形例Ａ、Ｂでは、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になり、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるようにするために、室外熱交換器２４の液側端における冷媒の過冷却度ＳＣｏが目標過冷却度ＳＣｏｔになるように室外膨張弁３６の開度ＭＶｏｏを制御するとともに室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５が設けられた部分における冷媒の圧力Ｐｏｌが目標液圧Ｐｏｌｔになるように液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを制御している。

しかし、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になり、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるようにすることを実現する制御は、これに限定されるものではなく、他の制御によって実現してもよい。例えば、上記実施形態及び変形例Ａ、Ｂにおいて室外熱交換器２４の液側端における冷媒の過冷却度ＳＣｏが目標過冷却度ＳＣｏｔになるように開度制御を行うようにしていた室外膨張弁３６を全開状態にし、そして、制御部８が、冷媒の過冷却度ＳＣｏが目標過冷却度ＳＣｏｔになるように液圧調整膨張弁３７の開度ＭＶｏｐを制御するようにしてもよい。尚、ここでは、室外膨張弁３６を全開状態にしているが、これに限定されるものではなく、室外膨張弁３６を設けないようにしてもよい。

この場合には、液圧調整膨張弁３７の開度制御によって過冷却度ＳＣｏを目標過冷却度ＳＣｏｔにすることで、室外液冷媒管２５のうち液圧調整膨張弁３７よりも室外熱交換器２４側の部分を流れる冷媒を液状態に維持しやすくなる。このため、上記実施形態及び変形例Ａ、Ｂと同様に、冷媒冷却器３５を流れる冷媒の圧力が低下しにくくなり、冷媒冷却器３５に湿り度の高い冷媒を流すことができ、また、室外液冷媒管２５を流れる冷媒と冷媒戻し管３１を流れる冷媒との圧力差（図３のΔＰａｄ参照）も確保しやすくなることから、冷媒冷却器３５における冷却機能（図３のΔＱｄｅ参照）が十分に発揮できるようになる。そうすると、複数の室内ユニット５ａ、５ｂに送る冷媒の流量を低減することができ、そして、ガス冷媒連絡管７等における圧力損失（図３のΔＰａｉ参照）を低減することもできるため、冷凍能力（図３のΔＱｈｉ参照）や運転効率（ΔＱｈｉを図３のＷａｂで除した値）を向上させることができる。

このように、この変形例の制御構成においても、圧縮機２１及び室外熱交換器２４を有する室外ユニット２と、室内膨張弁５１ａ、５１ｂ及び室内熱交換器５２ａ、５２ｂを有する複数の室内ユニット５ａ、５ｂとを、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して接続することによって構成した冷媒回路１０を含む空気調和装置１において、冷媒戻し管３１及び冷媒冷却器３５による冷凍能力や運転効率の向上を図りつつ、冷媒回路１０に充填される冷媒量を削減することができる。

＜Ｄ＞
上記実施形態及び変形例Ａ〜Ｃでは、冷媒戻し管３１を室外液冷媒管２５から分岐した冷媒を圧縮機２１の吸入側に送る冷媒管として、室外液冷媒管２５を流れる冷媒の圧力と冷凍サイクルの低圧との圧力差を利用して冷媒冷却器３５における冷却機能を得るようにしている。

しかし、冷媒戻し管３１はこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、冷媒戻し管３１を室外液冷媒管２５から分岐した冷媒を圧縮機２１の圧縮行程の途中に送る冷媒管として、室外液冷媒管２５を流れる冷媒の圧力と冷凍サイクルの中間圧との圧力差を利用して冷媒冷却器３５における冷却機能を得るようにしてもよい。尚、ここでは、冷媒戻し管３１を室外液冷媒管２５から分岐した冷媒を圧縮機２１の吸入側に送る冷媒管としても機能させる切り換えを可能にするために、冷媒戻し管３１の冷媒戻し出口管３３を２つに分岐させて、一方を圧縮機２１の圧縮行程の途中に逆止弁４６を介して接続し、他方を圧縮機２１の吸入側に電磁弁４７を介して接続するようにしている。

この場合には、上記実施形態及び変形例Ａ〜Ｃとは異なり、冷媒戻し管３１に分岐された室外膨張弁３６によって減圧された冷媒の一部は、冷媒戻し膨張弁３４によって冷凍サイクルの中間圧付近まで減圧される。冷媒戻し膨張弁３４によって減圧された後の冷媒戻し管３１を流れる冷媒は、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の入口に流入する。冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の入口に流入した冷媒は、冷媒冷却器３５において、室外液冷媒管３５を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されてガス状態の冷媒になり、冷媒冷却器３５の冷媒戻し管３１側の出口から流出して、圧縮機２１の圧縮行程の途中に戻されることになる。しかし、この場合においても、図８に示すように、室外液冷媒管２５のうち冷媒冷却器３５よりも液冷媒連絡管６側の部分に液圧調整膨張弁３７を設けることで、液冷媒連絡管６を流れる冷媒が気液二相状態になるように（図８の点Ｆ、Ｇ参照）、かつ、冷媒冷却器３５の出口を流れる冷媒が液状態になるように（図８の点Ｅ参照）、室外液冷媒管２５を流れる冷媒を減圧している（図８のΔＰｅｆ参照）。

このため、ここでは、冷媒冷却器３５を流れる冷媒の圧力が低下しにくくなり、冷媒冷却器３５に湿り度の高い冷媒を流すことができ、また、室外液冷媒管２５を流れる冷媒と冷媒戻し管３１を流れる冷媒との圧力差（図８のΔＰｄｊ参照）も確保しやすくなることから、冷媒冷却器３５における冷却機能（図８のΔＱｄｅ参照）が十分に発揮できるようになる。しかも、ここでは、冷媒戻し管３１を通じて圧縮機２１の圧縮行程の途中（図８の点Ｊ参照）に戻される冷媒の流量も増加させることができるため、圧縮機２１の消費動力（図８のＷａｂ参照）も低減させることができる。そうすると、複数の室内ユニット５ａ、５ｂに送る冷媒の流量を低減することができ、そして、ガス冷媒連絡管７等における圧力損失（図８のΔＰａｉ参照）を低減することもできるため、冷凍能力（図８のΔＱｈｉ参照）や運転効率（ΔＱｈｉをＷａｂで除した値）を向上させることができる。

このように、この変形例の構成においても、圧縮機２１及び室外熱交換器２４を有する室外ユニット２と、室内膨張弁５１ａ、５１ｂ及び室内熱交換器５２ａ、５２ｂを有する複数の室内ユニット５ａ、５ｂとを、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して接続することによって構成した冷媒回路１０を含む空気調和装置１において、冷媒戻し管３１及び冷媒冷却器３５による冷凍能力や運転効率の向上を図りつつ、冷媒回路１０に充填される冷媒量を削減することができる。

＜Ｅ＞
上記実施形態及び変形例Ａ〜Ｄでは、冷房運転を行う冷媒回路１０を有する構成を例に挙げて本発明を適用しているが、これに限定されるものではなく、室外ユニット２に四路切換弁を設けて、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能にした冷媒回路を有する構成等のように、少なくとも冷房運転を行う構成であれば、本発明を適用可能である。また、ここでは、室外ユニット２として、冷媒との熱交換のための熱源としての室外空気を室外熱交換器２４に供給するための室外ファン２９を有する空気熱源の室外ユニットが採用されているが、これに限定されるものではなく、室外ファン２９を有しておらず、室外熱交換器２４における冷媒との熱交換のための熱源として水を使用する水熱源の室外ユニットであってもよい。

本発明は、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内膨張弁及び室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを、液冷媒連絡管及びガス冷媒連絡管を介して接続することによって構成した冷媒回路を含んでおり、冷媒回路に充填された冷媒が圧縮機、室外熱交換器、液冷媒連絡管、室内膨張弁、室内熱交換器、ガス冷媒連絡管、圧縮機の順に循環する空気調和装置に対して、広く適用可能である。

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット
５ａ、５ｂ 室内ユニット
６ 液冷媒連絡管
７ ガス冷媒連絡管
８ 制御部
１０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２４ 室外熱交換器
２５ 室外液冷媒管
３１ 冷媒戻し管
３５ 冷媒冷却器
３６ 室外膨張弁
３７ 液圧調整膨張弁
４２ 室外熱交液側センサ
４４ 冷媒冷却側センサ
５１ａ、５１ｂ 室内膨張弁
５２ａ、５２ｂ 室内熱交換器

特開昭６３−１９７８５３号公報 特開平５−３３２６３０号公報 特開２０１０−２３６８３４号公報

Claims (9)

1. 圧縮機（２１）及び室外熱交換器（２４）を有する室外ユニット（２）と、室内膨張弁（５１ａ、５１ｂ）及び室内熱交換器（５２ａ、５２ｂ）を有する複数の室内ユニット（５ａ、５ｂ）とを、液冷媒連絡管（６）及びガス冷媒連絡管（７）を介して接続することによって構成した冷媒回路（１０）を含んでおり、前記冷媒回路に充填された冷媒が前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記液冷媒連絡管、前記室内膨張弁、前記室内熱交換器、前記ガス冷媒連絡管、前記圧縮機の順に循環する空気調和装置において、
   前記室外熱交換器の液側端と前記液冷媒連絡管とを接続する室外液冷媒管（２５）に、前記室外液冷媒管を流れる前記冷媒の一部を分岐して前記圧縮機に戻す冷媒戻し管（３１）を接続するとともに、前記冷媒戻し管を流れる前記冷媒によって前記室外液冷媒管を流れる冷媒を冷却する冷媒冷却器（３５）を設け、
   前記室外液冷媒管のうち前記冷媒冷却器よりも前記液冷媒連絡管側の部分に、前記液冷媒連絡管を流れる前記冷媒が気液二相状態になるように、かつ、前記冷媒冷却器の出口を流れる前記冷媒が液状態になるように、前記冷媒を減圧する液圧調整膨張弁（３７）を設け、
   前記室外ユニット（２）及び／又は前記複数の室内ユニット（５ａ、５ｂ）は、前記液圧調整膨張弁（３７）を含む構成機器を制御する制御部（８）を有し、
   前記制御部は、前記室外熱交換器（２４）の液側端における前記冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように前記液圧調整膨張弁の開度を制御することによって、前記液冷媒連絡管（６）を流れる前記冷媒が気液二相状態になるように、かつ、前記冷媒冷却器（３５）の出口を流れる前記冷媒が液状態になるように、前記液圧調整膨張弁に前記冷媒を減圧させる、
   空気調和装置（１）。
2. 圧縮機（２１）及び室外熱交換器（２４）を有する室外ユニット（２）と、室内膨張弁（５１ａ、５１ｂ）及び室内熱交換器（５２ａ、５２ｂ）を有する複数の室内ユニット（５ａ、５ｂ）とを、液冷媒連絡管（６）及びガス冷媒連絡管（７）を介して接続することによって構成した冷媒回路（１０）を含んでおり、前記冷媒回路に充填された冷媒が前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記液冷媒連絡管、前記室内膨張弁、前記室内熱交換器、前記ガス冷媒連絡管、前記圧縮機の順に循環する空気調和装置において、
   前記室外熱交換器の液側端と前記液冷媒連絡管とを接続する室外液冷媒管（２５）に、前記室外液冷媒管を流れる前記冷媒の一部を分岐して前記圧縮機に戻す冷媒戻し管（３１）を接続するとともに、前記冷媒戻し管を流れる前記冷媒によって前記室外液冷媒管を流れる冷媒を冷却する冷媒冷却器（３５）を設け、
   前記室外液冷媒管のうち前記冷媒冷却器よりも前記液冷媒連絡管側の部分に、前記液冷媒連絡管を流れる前記冷媒が気液二相状態になるように、かつ、前記冷媒冷却器の出口を流れる前記冷媒が液状態になるように、前記冷媒を減圧する液圧調整膨張弁（３７）を設け、
   前記室外ユニット（２）及び／又は前記複数の室内ユニット（５ａ、５ｂ）は、前記液圧調整膨張弁（３７）を含む構成機器を制御する制御部（８）を有し、
   前記制御部は、前記室外液冷媒管（２５）のうち前記冷媒冷却器（３５）が設けられた部分における前記冷媒の圧力が目標液圧になるように前記液圧調整膨張弁の開度を制御することによって、前記液冷媒連絡管（６）を流れる前記冷媒が気液二相状態になるように、かつ、前記冷媒冷却器の出口を流れる前記冷媒が液状態になるように、前記液圧調整膨張弁に前記冷媒を減圧させる、
   空気調和装置（１）。
3. 前記室外液冷媒管（２５）のうち前記冷媒冷却器（３５）よりも前記室外熱交換器（２４）側の部分に、前記冷媒の温度を検出する室外熱交液側センサ（４２）を設け、
   前記制御部（８）は、前記室外熱交液側センサが検出した前記冷媒の温度から前記室外液冷媒管のうち前記室外熱交換器の液側端における前記冷媒の過冷却度を得る、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
4. 前記室外液冷媒管（２５）のうち前記液圧調整膨張弁（３７）よりも前記室外熱交換器（２４）側の部分に、前記冷媒の圧力又はこれに等価な状態量を検出する冷媒冷却側センサ（４４）を設け、
   前記制御部（８）は、前記冷媒冷却側センサが検出した前記冷媒の圧力又はこれに等価な状態量から、前記室外液冷媒管のうち前記冷媒冷却器（３５）が設けられた部分における前記冷媒の圧力を得る、
   請求項２に記載の空気調和装置（１）。
5. 前記室外液冷媒管（２５）のうち前記冷媒冷却器（３５）よりも前記室外熱交換器（２４）側の部分に、室外膨張弁（３６）を設け、
   前記制御部（８）は、前記室外熱交換器（２４）の液側端における前記冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように前記室外膨張弁の開度を制御するとともに、前記室外液冷媒管のうち前記冷媒冷却器が設けられた部分における前記冷媒の圧力が目標液圧になるように前記液圧調整膨張弁（３７）の開度を制御することによって、前記液冷媒連絡管（６）を流れる前記冷媒が気液二相状態になるように、かつ、前記冷媒冷却器の出口を流れる前記冷媒が液状態になるように、前記液圧調整膨張弁に前記冷媒を減圧させる、
   請求項２又は４に記載の空気調和装置（１）。
6. 前記室外液冷媒管（２５）のうち前記室外膨張弁（３６）よりも前記室外熱交換器（２４）側の部分に、前記冷媒の温度を検出する室外熱交液側センサ（４２）を設け、
   前記室外液冷媒管のうち前記室外膨張弁と前記液圧調整膨張弁（３７）との間の部分に、前記冷媒の圧力又はこれに等価な状態量を検出する前記冷媒冷却側センサ（４４）を設け、
   前記制御部（８）は、前記室外熱交液側センサが検出した前記冷媒の温度から前記室外液冷媒管のうち前記室外熱交換器の液側端における前記冷媒の過冷却度を得るとともに、前記冷媒冷却側センサが検出した前記冷媒の圧力又はこれに等価な状態量から前記室外液冷媒管のうち前記冷媒冷却器（３５）が設けられた部分における前記冷媒の圧力を得る、
   請求項５に記載の空気調和装置（１）。
7. 前記制御部（８）は、前記室外液冷媒管（２５）のうち前記冷媒冷却器（３５）が設けられた部分における前記冷媒の圧力が目標液圧になるように前記液圧調整膨張弁（３７）の開度を制御する際に、前記液圧調整膨張弁を下限開度以上の開度範囲内で制御するとともに、前記下限開度を前記室外膨張弁（３６）の開度に応じて補正する、
   請求項５又は６に記載の空気調和装置（１）。
8. 前記冷媒戻し管（３１）は、前記室外液冷媒管（２５）から分岐した前記冷媒を前記圧縮機（２１）の吸入側に送る冷媒管である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置（１）。
9. 前記冷媒戻し管（３１）は、前記室外液冷媒管（２５）から分岐した前記冷媒を前記圧縮機（２１）の圧縮行程の途中に送る冷媒管である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置（１）。

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