JPWO2014054120A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

圧縮機１１０を有する熱源機１００と、複数の室内機２００と、中継機３００とを有する冷暖房混在運転可能な空気調和装置であって、圧縮機１１０から吐出されて中継機３００に流入した冷媒の一部を、熱源機側熱交換器１３１と室内機側熱交換器２１０との間に流入させる中継機側第１バイパス配管３４２と、中継機側第１バイパス配管３４２に設けられた中継機側第２流量制御装置３４３と、熱源機側熱交換器１３１が蒸発器となる運転時に圧縮機１１０から吐出された吐出冷媒の吐出温度が圧縮機１１０の耐熱温度以下となるように中継機側第２流量制御装置３４３の開度を制御する制御装置４００とを備えた。

Description

本発明は、空気調和装置に関するものである。

例えば、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用した空気調和装置では、圧縮機及び熱源機側熱交換器を有する熱源機側ユニット（熱源機、室外機）と、流量制御装置（膨張弁等）及び室内機側熱交換器を有する負荷側ユニット（室内機）とを冷媒配管により接続し、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。そして、室内機側熱交換器において、冷媒が蒸発、凝縮する際に、熱交換対象となる空調対象空間の空気から吸熱、放熱することを利用し、冷媒回路における冷媒に係る圧力、温度等を変化させながら空気調和を行っている。ここで、例えば、室内機に供え付けられたリモートコントローラ（図示せず）の設定温度と室内機周辺の気温とに応じて、複数の室内機において、それぞれ冷房、暖房を自動的に判断し、室内機毎に冷房、暖房を行うことができる冷暖房同時運転（冷暖房混在運転）が可能な空気調和装置がある。

更に、寒冷地等に設置する空気調和装置においては、室外の空気（以下、外気という）の気温が低い場合に、暖房能力（暖房時において、圧縮機による冷媒循環により室内機側に供給する（時間当たりの）熱量。以下、冷房能力も含めてこれらを能力という）を高めるため、熱源機に設けられた圧縮機の圧縮行程途中の部分に、インジェクション管を介して冷媒を流入させる（インジェクションする）回路を付加するようにした空気調和装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の空気調和装置では、インジェクションにより圧縮機から吐出する吐出冷媒の冷媒密度を高くすることで、能力を高める。また、これと同時に、冷暖房混在運転において、全室内機のうち、暖房を行う室内機（以下、暖房室内機という）の運転割合が高い（暖房主体運転）時に、熱源機側流量制御装置により冷房を行う室内機（以下、冷房室内機という）の蒸発圧力を制御している。

この種の冷暖房混在運転可能でインジェクションを行う空気調和装置では、暖房室内機に合わせて暖房能力を高くすると、冷房室内機においても、蒸発器となる室内側熱交換器の冷媒出口側における冷媒の圧力が高くなってしまい、圧力差が小さくなるため、冷房室内機に供給する冷房能力が低下する。このため、特許文献１のように、暖房主体運転時に、熱源機側流量制御装置により冷房室内機の蒸発圧力を制御することで、冷房能力が低下する問題を回避することができ、冷房能力を確保（維持）することが可能となる。

特許第４９８９５１１号公報（第２３頁、第１図）

しかしながら、低外気環境で且つ暖房主体運転において冷房室内機の運転割合が高い場合は、インジェクション管に流入する冷媒の状態が飽和ガスに近くなる。つまり、冷媒のエンタルピが高い状態となるため、インジェクションを行った場合の圧縮機吐出温度の低減効果が小さく、圧縮機吐出温度が過昇する。そのため、圧縮機のモータ材料の耐熱保護の観点から、吐出温度がその耐熱温度以下となるように圧縮機の運転容量低下又は停止をせざるを得なく、所望の暖房能力又は冷房能力が発揮できないという課題があった。よって、使用者の快適性が低下し、また、対象空間の温度を設定温度に維持できないという課題があった。

また、Ｒ３２冷媒では、冷媒物性上、圧縮機の吐出温度がＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ及びＲ２２等に比べて約３０℃程度上昇する。このため、Ｒ３２冷媒を用いると、圧縮機吐出温度が過昇する傾向があり、同様に圧縮機の保護のため、所望の暖房能力が発揮できないという課題があった。よって、この種の冷媒にも対応できるように、暖房主体運転時のみならず、全暖房運転においても吐出温度の過昇を抑制が可能な空気調和装置が求められている。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷暖房同時運転が可能な空気調和装置において、圧縮機吐出温度が過昇する運転条件でも、運転を停止することなく吐出温度を圧縮機の耐熱温度以下に抑えることを可能とし、使用者の快適性の確保又は対象空調空間の温度を一定に維持することが可能な信頼性の高い空気調和装置を提供することにある。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、外気と冷媒の熱交換を行う熱源機側熱交換器、熱源機側流量制御装置及び四方切換弁を有する熱源機と、空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器及び室内機側流量制御装置を有する複数の室内機と、熱源機と複数の室内機との間にあって、暖房を行う室内機に気体の冷媒を供給し、冷房を行う室内機に液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機とを配管接続して冷媒回路を構成する冷暖房混在運転可能な空気調和装置であって、圧縮機から吐出されて中継機に流入した冷媒の一部を、熱源機側熱交換器と室内機側熱交換器との間に流入させるバイパス配管と、バイパス配管に設けられたバイパス流量制御装置と、熱源機側熱交換器が蒸発器となる運転時に圧縮機から吐出された吐出冷媒の吐出温度が圧縮機の耐熱温度以下となるようにバイパス流量制御装置の開度を制御する制御装置とを備えたものである。

本発明によれば、熱源機側熱交換器が蒸発器となる運転時にバイパス流量制御装置の開度を制御することで、圧縮機吐出温度が過昇する運転条件でも、運転を停止することなく吐出温度を圧縮機の耐熱温度以下に抑えることが可能となる。その結果、使用者の快適性の確保又は対象空調空間の温度を一定に維持することが可能な信頼性の高い空気調和装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１における空気調和装置の構成及び冷媒回路を表す図である。 本発明の実施の形態１における全冷房運転の冷媒の流れを表す図である。 本発明の実施の形態１における冷房主体運転の冷媒の流れを表す図である。 本発明の実施の形態１における全暖房運転の冷媒の流れを表す図である。 本発明の実施の形態１における暖房主体運転の冷媒の流れを表す図である。 本発明の実施の形態１における全暖房運転又は暖房主体運転時の制御フローチャートを表す図である。 本発明の実施の形態１における暖房主体運転のｐ−ｈ線図を表す図である。 本発明の実施の形態２における空気調和装置の構成及び冷媒回路を表す図である。 本発明の実施の形態２における全冷房運転又は冷房主体運転時の制御フローチャートを表す図である。 本発明の実施の形態２における冷房主体運転のｐ−ｈ線図を表す図である。 本発明の実施の形態２における全暖房運転又は暖房主体運転時の制御フローチャートを表す図である。 本発明の実施の形態３における空気調和装置の構成及び冷媒回路を表す図である。 本発明の実施の形態３における外気温と暖房能力との関係を表す図である。 本発明の実施の形態３におけるインジェクション流量制御装置の開度の制御処理に係るフローチャートを表す図である。 本発明の実施の形態３における暖房主体運転のｐ−ｈ線図を表す図である。 本発明の実施の形態４における空気調和装置の構成及び冷媒回路を表す図である。 本発明の実施の形態４における暖房主体運転のｐ−ｈ線図を表す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体構成を表す図である。図１及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

まず、図１に基づいて、空気調和装置を構成する手段（装置）等に関して説明する。この空気調和装置は、冷媒循環による冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して冷暖房運転を行うものである。特に本実施の形態の空気調和装置は、複数の室内機において、それぞれ冷房と暖房とを同時に混在して行う冷暖房同時運転を行うことができる装置であるものとする。

図１のように本実施の形態の空気調和装置は、主として、熱源機（熱源機側ユニット、室外機）１００、複数の室内機（負荷側ユニット）２００ａ、２００ｂ及び中継機３００を備えている。本実施の形態１では、冷媒の流れを制御するために熱源機１００と室内機２００ａ、２００ｂとの間に中継機３００を設け、これらの機器の間を各種冷媒配管により配管接続する。また、複数台の室内機２００ａ、２００ｂについては、互いに並列となるように接続する。なお、例えば室内機２００ａ、２００ｂにおいて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、以下、ａ、ｂの添字を省略して記載するものとする。また、その他の機器、温度検出器及び流量制御装置等においても、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、以下、ａ、ｂの添字を省略して記載する場合がある。

配管接続については、第１主管１０と、管径が第１主管１０よりも細い第２主管２０とで、熱源機１００と中継機３００との間を接続する。第１主管１０には、中継機３００側から熱源機１００側に低圧の冷媒が流れる。また、第２主管２０には、熱源機１００側から中継機３００側に第１主管１０を流れる冷媒に比べて高圧の冷媒が流れる。ここで、圧力の高低については、基準となる圧力（数値）との関係により定められているものではなく、圧縮機１１０の加圧、各流量制御装置の開閉状態（開度）の制御等により、冷媒回路内において、相対的な高低（中間を含む）に基づいて表すものであるとする（以下、同じ。温度の高低についても同様である。基本的には、圧縮機１１０から吐出した冷媒の圧力が最も高く、流量制御装置等により圧力が低下していくため、圧縮機１１０に吸入される冷媒の圧力が最も低くなる）。

一方、中継機３００と室内機２００ａとは、第１枝管３０ａ及び第２枝管４０ａにより接続する。同様に、中継機３００と室内機２００ｂとは、第１枝管３０ｂ及び第２枝管４０ｂにより接続する。第１主管１０、第２主管２０、第２枝管４０（４０ａ、４０ｂ）及び第１枝管３０（３０ａ、３０ｂ）による配管接続により、熱源機１００、中継機３００及び室内機２００（２００ａ、２００ｂ）の間を冷媒が循環し、冷媒回路を構成する。

本実施の形態１の熱源機１００は、圧縮機１１０、四方切換弁１２０、熱源機側熱交換器１３１、熱源機側第１逆止弁１３２、熱源機側第２逆止弁１３３、熱源機側送風機１３４、熱源機側流量制御装置１３５、熱源機側第３逆止弁１５１、熱源機側第４逆止弁１５２、熱源機側第５逆止弁１５３及び熱源機側第６逆止弁１５４を有している。

熱源機１００の圧縮機１１０は、吸入した冷媒に圧力を加えて吐出する（送り出す）。ここで、本実施の形態１の圧縮機１１０は、インバータ回路（図示せず）により、制御装置４００の指示に基づいて駆動周波数を任意に変化することができる。このため、圧縮機１１０は、全体として吐出容量（単位時間あたりの冷媒の吐出量）と、その吐出容量に伴って能力を変化させることができるインバータ圧縮機となる。

四方切換弁１２０は、制御装置４００の指示に基づいて、冷暖房の形態（モード）に対応した弁の切換を行い、冷媒の経路が切り換わるようにする。本実施の形態１では、全冷房運転（ここでは、運転している全ての室内機が冷房をしていることをいう）、冷房主体運転（冷暖房同時運転のうち、冷房が主となる）時と、全暖房運転（ここでは、運転している全ての室内機が暖房をしていることをいう）、暖房主体運転（冷暖房同時運転のうち、暖房が主となる）時とによって経路が切換わるようにする。

熱源機側熱交換器１３１は、冷媒を通過させる伝熱管及びその伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィン（図示せず）を有し、冷媒と空気（外気）との熱交換を行う。例えば、熱源機側熱交換器１３１は、全暖房運転時及び暖房主体運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。一方、熱源機側熱交換器１３１は、全冷房運転時及び冷房主体運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。場合によっては、例えば冷房主体運転時のように、完全にガス化又は液化するのではなく、液体とガス（気体）との二相混合（気液二相冷媒）の状態まで凝縮する等の調整が行われることもある。

そして、熱源機側熱交換器１３１の近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための熱源機側送風機１３４を設けている。熱源機側送風機１３４は、制御装置４００からの指示に基づいて風量を変化させることができ、この風量変化によっても熱源機側熱交換器１３１における熱交換容量を変化させることができる。また、熱源機側流量制御装置１３５は、制御装置４００の指示に基づいて、通過しようとする冷媒流量（単位時間あたりに流れる冷媒の量）を制御することで、熱源機側熱交換器１３１内を通過する冷媒の圧力調整を行う。

熱源機側第１逆止弁１３２、熱源機側第２逆止弁１３３、熱源機側送風機１３４、熱源機側流量制御装置１３５、熱源機側第３逆止弁１５１、熱源機側第４逆止弁１５２、熱源機側第５逆止弁１５３及び熱源機側第６逆止弁１５４のそれぞれは、冷媒が逆流することを防止して冷媒の流れを整え、冷媒の循環経路をモードに合わせて一定にするものである。

熱源機側第１逆止弁１３２は、四方切換弁１２０と熱源機側熱交換器１３１との間の配管上に位置し、四方切換弁１２０から熱源機側熱交換器１３１の方向への冷媒流通を許容する。

熱源機側第２逆止弁１３３は、熱源機側熱交換器１３１と四方切換弁１２０との間の配管上に位置し、熱源機側熱交換器１３１から四方切換弁１２０の方向への冷媒流通を許容する。

熱源機側第３逆止弁１５１は、熱源機側熱交換器１３１と第２主管２０との間の配管上に位置し、熱源機側熱交換器１３１から第２主管２０の方向への冷媒流通を許容する。

熱源機側第４逆止弁１５２は、四方切換弁１２０と第１主管１０との間の配管上に位置し、第１主管１０から四方切換弁１２０の方向への冷媒流通を許容する。

熱源機側第５逆止弁１５３は、四方切換弁１２０と第２主管２０との間の配管上に位置し、四方切換弁１２０から第２主管２０の方向への冷媒流通を許容する。

熱源機側第６逆止弁１５４は、熱源機側熱交換器１３１と第１主管１０との間の配管上に位置し、第１主管１０から熱源機側熱交換器１３１の方向への冷媒流通を許容する。

また、本実施の形態１では、圧縮機１１０の吐出側に接続した配管上に、吐出に係る冷媒の圧力を検出するための圧力センサとなる熱源機側第１圧力検出器１７０と、吐出に係る冷媒の温度を検出するための温度センサとなる熱源機側第１温度検出器１７３とを取り付ける。熱源機側第１圧力検出器１７０及び熱源機側第１温度検出器１７３の信号に基づいて、制御装置４００は、例えば圧縮機１１０が吐出した冷媒の吐出圧力Ｐｄ、吐出温度Ｔｄの検知及び吐出圧力Ｐｄに基づく凝縮温度Ｔｃ等の演算を行う。更に、熱源機１００と第１主管１０とを接続する配管上に、中継機３００側（室内機２００側に同じ）から流入する冷媒の圧力を検出するための熱源機側第２圧力検出器１７１を取り付ける。また、熱源機１００には、外気の温度（外気温）を検出するための外気温度検出器１７２を取り付ける。

次に、本実施の形態１の中継機３００は、中継機側気液分離装置３１０、第１分岐部３２０、第２分岐部３３０及び中継機側熱交換部３４０を備えている。中継機側気液分離装置３１０は、第２主管２０からの冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。中継機側気液分離装置３１０においてガス冷媒が流れ出る気相部（図示せず）は、第１分岐部３２０と接続する。一方、中継機側気液分離装置３１０において液冷媒が流れ出る液相部（図示せず）は、中継機側熱交換部３４０を介して第２分岐部３３０と接続する。中継機側気液分離装置３１０の液相部から流出した液冷媒を、中継機側熱交換部３４０を介して第２分岐部３３０に導く配管を、以下では配管３４７という場合がある。

第１分岐部３２０は、中継機側第１電磁弁３２１（３２１ａ、３２１ｂ）、中継機側第２電磁弁３２２（３２２ａ、３２２ｂ）を有している。各中継機側第１電磁弁３２１は中継機側気液分離装置３１０の気相部側と各第１枝管３０（３０ａ、３０ｂ）とを接続し、各中継機側第２電磁弁３２２は、各第１枝管３０と第１主管１０とを接続する。中継機側第１電磁弁３２１及び中継機側第２電磁弁３２２は、制御装置４００の指示に基づいて室内機２００側から第１主管１０側に冷媒が流れるようにするか、又は中継機側気液分離装置３１０側から室内機２００側に冷媒が流れるように流路を切り換える。

第２分岐部３３０は、中継機側第１逆止弁３３１（３３１ａ、３３１ｂ）及び中継機側第２逆止弁３３２（３３２ａ、３３２ｂ）を有している。中継機側第１逆止弁３３１と中継機側第２逆止弁３３２とは、それぞれ逆並列関係になっており、それぞれの一端は、第２枝管４０（４０ａ、４０ｂ）と接続する。室内機２００側から中継機側熱交換部３４０側に冷媒が流れる際には、中継機側第１逆止弁３３１を通過して中継機側熱交換部３４０の中継機側第２バイパス配管３４６に流れる。また、中継機側熱交換部３４０側から室内機２００側に冷媒が流れる際には中継機側第２逆止弁３３２を通過する。

中継機側熱交換部３４０は、中継機側第１流量制御装置３４１、中継機側第１バイパス配管３４２、中継機側第２流量制御装置（バイパス流量制御装置）３４３、中継機側第１熱交換器３４４、中継機側第２熱交換器３４５及び中継機側第２バイパス配管３４６を有している。中継機側第１バイパス配管３４２は、中継機側第２熱交換器３４５と中継機側第２逆止弁３３２との間から分岐して中継機側第２流量制御装置３４３、中継機側第２熱交換器３４５及び中継機側第１熱交換器３４４を介して第１主管１０に接続するようにして配置されている。

中継機側熱交換部３４０は、例えば全冷房運転時に液冷媒を過冷却して室内機２００側に供給する。また、中継機側熱交換部３４０は、第１主管１０との間で配管接続され、室内機２００側から流れてきた冷媒（過冷却を行うために用いた冷媒）を第１主管１０に流す。

中継機側第１流量制御装置３４１は、配管３４７上において中継機側第１熱交換器３４４と中継機側第２熱交換器３４５との間に設けられ、制御装置４００の指示に基づいて開度を制御し、中継機側気液分離装置３１０から流れる冷媒の冷媒流量及び冷媒の圧力を調整する。

一方、中継機側第２流量制御装置３４３は、制御装置４００の指示に基づいて開度を制御し、中継機側第１バイパス配管３４２を通過する冷媒の冷媒流量及び冷媒の圧力を調整する。ここで、本実施の形態１の中継機側第２流量制御装置３４３の開度は、中継機側第１圧力検出器３５０が検出する圧力と中継機側第２圧力検出器３５１が検出する圧力との差圧に基づいて制御装置４００が決定するものとする。言い換えれば、差圧が確保されるように中継機側第２流量制御装置３４３の開度が制御される。また、中継機側第２流量制御装置３４３の開度は、圧縮機１１０から吐出される高圧ガス冷媒の吐出温度を下げるにあたっても制御されるが、この点については改めて説明する。

このように差圧を確保することで、室内機２００に所望の冷媒を流すことができる。ビル用マルチ空気調和装置では、中継機３００から室内機２００へ至る延長配管での許容高低差（液ヘッド）及び圧力損失の合計差圧以上の差圧が確保されない場合、室内機２００に冷媒が供給されない。よって、この差圧が所定の差圧（例えば、０．３ＭＰａ）以上となるように制御している。

中継機側第１バイパス配管３４２に流入した冷媒は、中継機側第２流量制御装置３４３を通過後、例えば中継機側第２熱交換器３４５及び中継機側第１熱交換器３４４にて、配管３４７を流れる冷媒を過冷却し、第１主管１０に流れることになる。

中継機側第２熱交換器３４５は、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる中継機側第２流量制御装置３４３の下流部分の冷媒（中継機側第２流量制御装置３４３を通過した冷媒）と、配管３４７において中継機側第１流量制御装置３４１を通過後の冷媒との間で熱交換を行う。また、中継機側第１熱交換器３４４は、中継機側第１バイパス配管３４２から中継機側第２熱交換器３４５を通過した冷媒と、中継機側気液分離装置３１０から流出して配管３４７に流入した冷媒（中継機側第１流量制御装置３４１に向かう冷媒）との間で熱交換を行う。

更に、中継機側第２バイパス配管３４６は、中継機側第１逆止弁３３１を通過した室内機２００からの冷媒を流す。中継機側第２バイパス配管３４６を通過した冷媒は、例えば冷房主体運転及び暖房主体運転時には、例えば中継機側第２熱交換器３４５を通過した後、一部又は全部が冷房を行っている室内機２００に流れる。また、例えば全暖房運転を行っている場合には、中継機側第２バイパス配管３４６を通過した冷媒は、中継機側第２熱交換器３４５を通過した後、全部が中継機側第１バイパス配管３４２を通過して第１主管１０に流れる。

また、中継機３００においては、中継機側第１流量制御装置３４１を通過前後の冷媒の圧力を検出するために、中継機側第１流量制御装置３４１と中継機側気液分離装置３１０とを接続する配管側に中継機側第１圧力検出器３５０を取り付ける。また、第２分岐部３３０とを接続する配管側には中継機側第２圧力検出器３５１を取り付ける。前述したように、中継機側第１圧力検出器３５０及び中継機側第２圧力検出器３５１の検出した圧力の差に基づいて、制御装置４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を決定し、中継機側第２流量制御装置３４３への指示を行う。更に、第１主管１０と中継機側第１熱交換器３４４とを接続する配管に中継機側温度検出器３５２を取り付けている。制御装置４００は、例えば、中継機側温度検出器３５２からの信号に基づいて、室内機２００側から第１主管１０側に流れる冷媒の圧力を演算等により判断する。

次に、室内機２００（２００ａ、２００ｂ）の構成について説明する。室内機２００は、室内機側熱交換器２１０（２１０ａ、２１０ｂ）、室内機側熱交換器２１０に近接して直列接続した室内機側流量制御装置２２０（２２０ａ、２２０ｂ）及び室内機側制御装置２３０（２３０ａ、２３０ｂ）を有している。室内機側熱交換器２１０は、前述した熱源機側熱交換器１３１と同様に、冷房の際は蒸発器となり、暖房の際は凝縮器となって、空調対象空間の空気と冷媒の間で熱交換を行う。また、各室内機側熱交換器２１０の近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための室内機側送風機２１１（２１１ａ、２１１ｂ）を設けている。

室内機側流量制御装置２２０は、減圧弁又は膨張弁として機能し、室内機側熱交換器２１０を通過する冷媒の圧力を調整する。ここで、本実施の形態１の室内機側流量制御装置２２０は、例えば開度を変化させることができる電子式膨張弁等で構成しているものとする。そして、室内機側流量制御装置２２０の開度については、冷房時には室内機側熱交換器２１０の冷媒出口側（ここでは第１枝管３０側となる）の過熱度に基づいて、例えば各室内機２００が有する室内機側制御装置２３０が決定する。また、暖房時には冷媒出口側（ここでは第２枝管４０側となる）の過冷却度に基づいて決定する。室内機側制御装置２３０は、室内機２００の各手段の動作を制御する。

また、室内機側制御装置２３０は、有線又は無線によって制御装置４００との間で各種データを含む信号の通信を行い、処理を行う。ここで、室内機側制御装置２３０は、例えば記憶手段（図示せず）を有しており、室内機側熱交換器２１０の大きさ（伝熱面積等）と室内機側送風機２１１からの風量とにより定まる、冷房運転時又は暖房運転時における熱交換容量のデータを記憶している（室内機側熱交換器２１０の大きさは各室内機２００で決まっているため、実質的には風量変化により熱交換容量が異なることになる）。

ここで、暖房運転に係る室内機側熱交換器２１０の熱交換容量をＱｊｈとし、冷房運転に係る室内機側熱交換器２１０の熱交換容量をＱｊｃとする。室内機側制御装置２３０は、リモートコントローラ（図示せず）を介して入力される例えば室内に居る操作者の指示に基づいて、冷房運転又は暖房運転、指示された風量等を判断し、熱交換容量のデータを含む信号を制御装置４００に送信する。

各室内機２００の室内機側熱交換器２１０における冷媒の流入口又は流出口となる配管には、室内機側第１温度検出器２４０（２４０ａ、２４０ｂ）及び室内機側第２温度検出器２４１（２４１ａ、２４１ｂ）を取り付ける。室内機側第１温度検出器２４０が検出した温度と室内機側第２温度検出器２４１が検出した温度との差に基づいて、室内機側制御装置２３０が、それぞれ過熱度又は過冷却度を算出し、各室内機側流量制御装置２２０の開度を決定する。

制御装置４００は、例えば空気調和装置内外に設けられた各種検出器（センサ）、空気調和装置の各機器（装置）から送信される信号に基づく判断処理等を行う。そして、制御装置４００は、その判断に基づいて各機器を動作させ、空気調和装置の全体の動作を統括制御する機能を有する。具体的には、圧縮機１１０の駆動周波数制御、熱源機側流量制御装置１３５等の流量制御装置の開度制御、四方切換弁１２０、中継機側第１電磁弁３２１等の切換制御等がある。記憶装置４１０は、制御装置４００が処理を行うために必要となる各種データ、プログラム等を一時的又は長期的に記憶しておく。

ここで、本実施の形態１では、制御装置４００及び記憶装置４１０を熱源機１００から独立して設けるものとするが、例えば熱源機１００内に設けられていることも多い。また、制御装置４００及び記憶装置４１０を装置近辺に設けるものとするが、例えば、公衆電気通信網等を介した信号通信を行うことにより、遠隔制御できるようにしてもよい。

以上のように構成した本実施の形態１の空気調和装置は、前述したように、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転及び暖房主体運転の４つの形態（モード）の何れかの運転を行うことができる。ここで、熱源機１００の熱源機側熱交換器１３１は、全冷房運転時及び冷房主体運転時には凝縮器として機能し、全暖房運転時及び暖房主体運転時には蒸発器として機能する。次に、各形態の運転における基本的な各機器の動作及び冷媒の流れについて説明する。

《全冷房運転》
図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全冷房運転時における冷媒の流れを表す図である。なお、図２において中継機側第１電磁弁３２１及び中継機側第２電磁弁３２２が黒く塗られているのは弁が閉じていることを示し、白く塗られているのは弁が開いていることを示す。この点は後述の図においても同様である。まず、図２に基づいて全冷房運転における各機器の動作及び冷媒の流れについて説明する。全冷房運転における冷媒の流れは図２に実線矢印で示している。ここでは、全ての室内機２００が停止することなく冷房を行っている場合について説明する。

熱源機１００においては、圧縮機１１０が、吸入した冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１０から吐出した高圧のガス冷媒は、四方切換弁１２０を経て、熱源機側熱交換器１３１に流れる。高圧のガス冷媒は熱源機側熱交換器１３１内を通過する間に外気との熱交換により凝縮し、高圧の液冷媒となり、熱源機側第３逆止弁１５１を流れる（冷媒の圧力の関係で熱源機側第５逆止弁１５３、熱源機側第６逆止弁１５４側には流れない）。そして、高圧の液冷媒は第２主管２０を通って中継機３００に流入する。

中継機３００に流入した冷媒は、中継機側気液分離装置３１０によってガス冷媒と液冷媒とに分離される。ここで、全冷房運転時に中継機３００へ流入する冷媒は液冷媒である。また、制御装置４００が第１分岐部３２０の中継機側第１電磁弁３２１（３２１ａ、３２１ｂ）を閉じるため、中継機側気液分離装置３１０から室内機２００（２００ａ、２００ｂ）側にはガス冷媒は流れない。一方、中継機側気液分離装置３１０で分離された液冷媒は、配管３４７に流入し、中継機側第１熱交換器３４４、中継機側第１流量制御装置３４１及び中継機側第２熱交換器３４５を通過して、その一部が第２分岐部３３０に流入する。第２分岐部３３０へ流入した冷媒は、中継機側第２逆止弁３３２ａ、３３２ｂ及び第２枝管４０ａ、４０ｂを介して室内機２００ａ、２００ｂに分流する。

室内機２００ａ、２００ｂにおいては、第２枝管４０ａ、４０ｂからそれぞれ流れてきた液冷媒を、室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂの開度調整により圧力調整する。ここで、前述したように、各室内機側流量制御装置２２０の開度調整は、各室内機側熱交換器２１０の冷媒出口側の過熱度に基づいて行う。各室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂの開度調整により低圧の液冷媒又は気液二相冷媒となった冷媒は、それぞれ室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂに流れる。

低圧の液冷媒又は気液二相冷媒は、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂをそれぞれ通過する間に空調対象空間となる室内空気との熱交換により蒸発し、低圧のガス冷媒となる。このとき、熱交換により室内空気を冷却して室内の冷房を行う。そして、この各低圧のガス冷媒はそれぞれ、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂを流出して第１枝管３０ａ、３０ｂに流れる。なお、ここでは室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂを流出した冷媒がガス冷媒であると説明したが、例えば、各室内機２００における空調負荷（室内機が必要とする熱量。以下、負荷という）が小さい場合又は開始直後等の過渡的な状態の場合等には、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂにおいて完全に気化せず、気液二相冷媒が流出することもあり得る。第１枝管３０ａ、３０ｂから流れてきた低圧のガス冷媒又は気液二相冷媒（低圧の冷媒）は、中継機側第２電磁弁３２２ａ、３２２ｂを通過して第１主管１０に流れる。

第１主管１０を通過して熱源機１００に流れた冷媒は、熱源機側第４逆止弁１５２、四方切換弁１２０、を経て、再び圧縮機１１０に戻ることで循環する。これが全冷房運転時の冷媒の循環経路となる。

ここで、中継機側熱交換部３４０における冷媒の流れについて説明する。前述したように、中継機側気液分離装置３１０で分離した液冷媒は中継機側第１熱交換器３４４、中継機側第１流量制御装置３４１及び中継機側第２熱交換器３４５を通過して一部が第２分岐部３３０に流入する。一方、第２分岐部３３０側に流れなかった冷媒は、中継機側第１バイパス配管３４２に流入し、中継機側第２流量制御装置３４３で減圧される。

中継機側第２流量制御装置３４３で減圧された冷媒は、中継機側第２熱交換器３４５及び中継機側第１熱交換器３４４のそれぞれにおいて、配管３４７を流れる冷媒を過冷却した後、第１主管１０に流入する。つまり、中継機側気液分離装置３１０で分離されて配管３４７を通って室内機２００に向かう液冷媒は、中継機側熱交換部３４０で過冷却された後、第２分岐部３３０に流入する。これにより、室内機２００ａ、２００ｂの冷媒入口側（ここでは、第２枝管４０側）のエンタルピを小さくし、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂにおいて、空気との熱交換量を大きくすることができる。

ここで、中継機側第２流量制御装置３４３が大きく、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる冷媒（過冷却に用いる冷媒）の量が多くなると、蒸発されない冷媒が中継機側第１バイパス配管３４２内で多くなる。そのため、中継機側第１バイパス配管３４２において中継機側第１熱交換器３４４を通過後の冷媒はガス冷媒ではなく気液二相冷媒となり、気液二相冷媒が第１主管１０を介して熱源機１００側に流れ込むことになる。

《冷房主体運転》
図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転の冷媒の流れを表す図である。ここでは、室内機２００ｂが冷房を行い、室内機２００ａが暖房を行っている場合について説明する。冷房主体運転における冷媒の流れは図３に実線矢印で示している。熱源機１００の各機器が行う動作及び冷媒の流れは、図２を用いて説明した全冷房運転時と同じである。ただ、ここでは、熱源機側熱交換器１３１における冷媒の凝縮を制御することで、第２主管２０を通って中継機３００に流入する冷媒が気液二相冷媒となるものとする。以下では、冷房を行う室内機２００ｂを冷房室内機２００ｂといい、暖房を行う室内機２００ａを暖房室内機２００ａという。この点は、後述の他の運転においても同様である。

また、熱源機１００から流出して第２主管２０を通過し、中継機側熱交換部３４０及び第２分岐部３３０を介して冷房室内機２００ｂに至り、第１主管１０を通過して熱源機１００に流入するまでの冷媒の流れについては、図２を用いて説明した全冷房運転時における流れと同様である。一方、暖房室内機２００ａに係る冷媒の流れについては、冷房室内機２００ｂとは異なる。まず、中継機３００へ流入した気液二相冷媒を中継機側気液分離装置３１０がガス冷媒と液冷媒とに分離する。制御装置４００は、第１分岐部３２０の中継機側第１電磁弁３２１ｂを閉じて中継機側気液分離装置３１０で分離されたガス冷媒が室内機２００ｂ側に流れないようにしている。一方、制御装置４００は、中継機側第１電磁弁３２１ａを開き、中継機側気液分離装置３１０で分離されたガス冷媒が第１枝管３０ａを介して暖房室内機２００ａ側に流れるようにしている。

暖房室内機２００ａにおいては、室内機側流量制御装置２２０ａの開度調整により、第１枝管３０ａから流れてきた高圧のガス冷媒について、室内機側熱交換器２１０ａ内を流れる冷媒の圧力調整をする。そして、高圧のガス冷媒は、室内機側熱交換器２１０ａ内を通過する間に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内機側流量制御装置２２０ａを通過する。このとき、室内機側熱交換器２１０ａでの熱交換により室内空気を加熱して室内の暖房を行う。室内機側流量制御装置２２０ａを通過した冷媒は若干圧力が減少した液冷媒となり、第２枝管４０ａと中継機側第１逆止弁３３１ａとを介して中継機側第２バイパス配管３４６を流れる。そして、中継機側気液分離装置３１０から流れてきた液冷媒（配管３４７において中継機側第１流量制御装置３４１を通過後の液冷媒）と合流し、中継機側第２熱交換器３４５及び中継機側第２逆止弁３３２ｂを通過して室内機２００ｂに流れ、冷房のための冷媒として利用される。

このように冷房主体運転においては、熱源機１００の熱源機側熱交換器１３１は、凝縮器として機能する。また、暖房を行う室内機２００（ここでは室内機２００ａ）を通過した冷媒は、冷房を行う室内機２００（ここでは室内機２００ｂ）の冷媒として用いられる。ここで、冷房室内機２００ｂにおける負荷が小さく、冷房室内機２００ｂに流れる冷媒を抑制する等の場合には、制御装置４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を大きくして冷房室内機２００ｂに向かう冷媒量を減らす。これにより、冷房室内機２００ｂに必要以上の冷媒を供給しなくても、中継機側第１バイパス配管３４２を介して第１主管１０に流すことができる。

《全暖房運転》
図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全暖房運転時における冷媒の流れを表す図である。次に全暖房運転における各機器の動作及び冷媒の流れについて説明する。ここでは、全ての室内機２００が停止することなく暖房を行っている場合について説明する。全暖房運転の冷媒の流れは図４に実線矢印で示している。熱源機１００においては、圧縮機１１０が、吸入した冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１０が吐出した冷媒は、四方切換弁１２０、熱源機側第５逆止弁１５３を流れ（冷媒の圧力の関係で熱源機側第４逆止弁１５２、熱源機側第３逆止弁１５１側には流れない）、第２主管２０を通って中継機３００に流入する。

中継機３００に流入した冷媒は、中継機側気液分離装置３１０によってガス冷媒と液冷媒とに分離され、分離されたガス冷媒は第１分岐部３２０に流入する。ここで、第１分岐部３２０では、流入した冷媒を、中継機側第１電磁弁３２１（３２１ａ、３２１ｂ）から第１枝管３０ａ、３０ｂを介して全ての室内機２００ａ、２００ｂに分流する。

室内機２００ａ、２００ｂにおいては、室内機側制御装置２３０が、室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂをそれぞれ開度調整する。これにより、第１枝管３０ａ、３０ｂからそれぞれ流れてきた高圧のガス冷媒について、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ内を流れる冷媒の圧力調整をする。そして、高圧のガス冷媒は、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ内を通過する間に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂを通過する。このとき、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂでの熱交換により室内空気を加熱して空調対象空間（室内）の暖房を行う。

室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂを通過した冷媒は低圧の液冷媒又は気液二相冷媒となり、第２枝管４０ａ、４０ｂと中継機側第１逆止弁３３１ａ、３３１ｂとを介して中継機側第２バイパス配管３４６を流れる。ここで、制御装置４００は、中継機側第１流量制御装置３４１を閉止して中継機側第２バイパス配管３４６と中継機側気液分離装置３１０との間の冷媒の流れを遮断している。そのため、中継機側第２バイパス配管３４６を通過した冷媒は、中継機側第２熱交換器３４５の高圧側を通過した後、中継機側第１バイパス配管３４２を通過（つまり、中継機側第２流量制御装置３４３→中継機側第２熱交換器３４５の低圧側→中継機側第１熱交換器３４４を通過）して第１主管１０に流れる。

このとき、制御装置４００が、中継機側第１バイパス配管３４２に設けられた中継機側第２流量制御装置３４３の開度調整をすることにより、低圧の気液二相冷媒が第１主管１０に流れる。なお、中継機側第１流量制御装置３４１が閉止された状態において、中継機側第２熱交換器３４５では、中継機側第２バイパス配管３４６より高圧液冷媒が流入するため、その高圧液冷媒と中継機側第１バイパス配管３４２を通過する冷媒とが熱交換するようになっている。

第１主管１０から熱源機１００に流入した冷媒は、熱源機１００の熱源機側第６逆止弁１５４及び熱源機側流量制御装置１３５を通過し、蒸発器として機能する熱源機側熱交換器１３１に流入する。熱源機側熱交換器１３１に流入した冷媒は、熱源機側熱交換器１３１を通過する間に空気との熱交換により蒸発してガス冷媒となる。そして、ガス冷媒は、四方切換弁１２０を経て、再び圧縮機１１０に戻り、前述したように圧縮して吐出することで循環する。これが全暖房運転時の冷媒の循環経路となる。

ここで、前述した全冷房運転及び全暖房運転において、全ての室内機２００ａ、２００ｂが運転しているものとして説明したが、例えば一部の室内機が停止していてもよい。また、例えば一部の室内機２００が停止しており、空気調和装置全体として負荷が小さい場合は、圧縮機１１０の駆動周波数変更に係る吐出容量変化させ供給する能力を変化させるようにしてもよい。

《暖房主体運転》
図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転時における冷媒の流れを表す図である。ここでは、室内機２００ａが暖房を行い、室内機２００ｂが冷房を行っている場合について説明する。暖房主体運転における冷媒の流れは図５に実線矢印で示している。熱源機１００の各機器の動作及び冷媒の流れは、図４を用いて説明した全暖房運転と同じである。

また、暖房室内機２００ａの暖房における冷媒の流れについては、図４を用いて説明した全暖房運転時の流れと同様である。暖房室内機２００ａにおいて、室内機側熱交換器２１０ａ内を通過する間に熱交換により凝縮された冷媒は、室内機側流量制御装置２２０ａ、中継機側第１逆止弁３３１ａを通過して中継機側第２バイパス配管３４６に流れる。

一方、冷房室内機２００ｂの冷媒の流れについては、暖房室内機２００ａとは異なり、この冷媒の流れについて以下に説明する。

ここで、制御装置４００は、全暖房運転時と同様に中継機側第１流量制御装置３４１を閉止して中継機側気液分離装置３１０との間の冷媒の流れを遮断する。そのため、室内機側熱交換器２１０ａで凝縮されて中継機側第２バイパス配管３４６を通過した冷媒が、中継機側第２熱交換器３４５、中継機側第２逆止弁３３２ｂ及び第２枝管４０ｂを通過して冷房室内機２００ｂに流入し、冷房に用いる冷媒となる。

このとき、制御装置４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を調整し、室内機２００ｂに必要な冷媒供給を行いつつ、残りの冷媒を中継機側第１バイパス配管３４２を介して第１主管１０に流す。なお、中継機側第１流量制御装置３４１が閉止された状態において、中継機側第２熱交換器３４５では、中継機側第２バイパス配管３４６より高圧液冷媒が流入するため、その高圧液冷媒と中継機側第１バイパス配管３４２を通過する冷媒とが熱交換するようになっている。

暖房主体運転において、冷房を行う室内機（ここでは室内機２００ｂ）には、暖房を行っている室内機（ここでは室内機２００ａ）から流出した冷媒が流れることになる。そのため、冷房を行う室内機２００ｂが停止すると、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる気液二相冷媒の量が増加する。反対に冷房を行う室内機２００ｂにおける負荷が増えると、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる気液二相冷媒の量が減少する。そのため、暖房を行う室内機２００ａに必要な冷媒の量は変わらないまま、冷房を行う室内機２００ｂにおける室内機側熱交換器２１０ｂ（蒸発器）の負荷が変化する。

図６は、本発明の全暖房運転時又は暖房主体運転時における制御を行うためのフローチャートを表す図である。

制御装置４００は、各室内機２００から送信される信号に基づいて、冷房を行っている室内機２００の有無を判断する（ＳＴＥＰ１）。制御装置４００は、冷房を行っている室内機２００が１台も無いと判断すると、全暖房運転であると判断し、上述したように冷媒を循環させるようにして全暖房運転を行う（ＳＴＥＰ２）。一方、制御装置４００は、冷房を行っている室内機２００が１台でもあると判断すると暖房主体運転であると判断し、上述したように冷媒を循環させるようにして暖房主体運転を行う（ＳＴＥＰ３）。

次に、制御装置４００は、室内機側流量制御装置２２０から中継機側第２バイパス配管３４６、中継機側第１バイパス配管３４２及び第１主管１０を通過して熱源機側流量制御装置１３５に至る経路における冷媒の圧力（以下、中間圧という）が、あらかじめ定めた所定圧力（以下、所定中間圧という）となるように、熱源機側流量制御装置１３５の開度を制御する（ＳＴＥＰ４）。

この熱源機側流量制御装置１３５の開度制御は、以下のようにして行う。すなわち、制御装置４００は、例えば一定時間毎に、中継機側温度検出器３５２にて検出される中間圧相当の飽和温度ＴＭが、あらかじめ定めた前記所定中間圧相当の飽和温度（制御目標値）ＴＭｍとなるように、熱源機側流量制御装置１３５の開度目標差ΔＬＥＶ１３５を次式（１）に基づいて算出する。ここで、ｋは試験等を行ってあらかじめ設定した定数を表す。

ΔＬＥＶ１３５＝ｋ×（ＴＭ−ＴＭｍ） …（１）

そして、制御装置４００は、算出したΔＬＥＶ１３５に基づいて、熱源機側流量制御装置１３５の目標開度ＬＥＶ１３５ｍを次式（２）に基づいて算出する。ここでＬＥＶ１３５は現在の開度である。

ＬＥＶ１３５ｍ＝ＬＥＶ１３５＋ΔＬＥＶ１３５ …（２）

以上の処理を繰り返し、制御装置４００は、熱源機側流量制御装置１３５の開度を制御することにより、中間圧を制御する。

所定中間圧相当の飽和温度は、暖房主体運転の場合、室内機２００（中継機３００の低圧となる側）における冷媒温度に相当する。例えば、外気温が低下すると液冷媒の温度も低下する傾向にある。そのため、冷房に流れる室内機２００における冷媒の温度が０℃を下回ることがあると配管が凍結してしまう。そのため、この所定中間圧相当の飽和温度の制御目標値ＴＭｍは、冷房に流れる室内機２００の冷媒の温度が０℃以上（例えば、ＴＭｍ＝２℃）となるように設定することで、室内機２００の熱交換器表面が凍結することでの風路閉塞を防止することができる。

全暖房運転の場合は、冷房の室内機２００が無いため、冷凍サイクルとしては中間圧を特に制御する必要はないが、全暖房運転から暖房主体運転に運転モードが遷移する際に、冷房の室内機２００の蒸発温度である中間圧をあらかじめ制御しておくことで、迅速な運転モード変化が可能となり、過渡的な室内機２００の熱交換器凍結が回避可能となる。

図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における暖房主体運転時の中間圧を制御している状態のｐ−ｈ線図である。図７における各数字は、図５の（）内の各数字と対応しており、図５において（）に示した各配管位置における冷媒状態を示している。以下、室内機２００ａが暖房運転を行い、室内機２００ｂが冷房運転を行う例で図７を説明する。

圧縮機１１０に吸入された低温低圧のガス冷媒（８０１）は圧縮されて高温高圧のガス冷媒（８０２）となる。このガス冷媒は、中継機側気液分離装置３１０及び中継機側第１電磁弁３２１を通過して暖房室内機２００ａに流入し、室内機側熱交換器２１０ａにて放熱することで凝縮し、低温高圧の液冷媒（８０３）となる。低温高圧の液冷媒（８０３）は、室内機側流量制御装置２２０ａにて減圧され（８０４）、中継機側第２熱交換器３４５にて冷却される（８０５）。

冷却された冷媒の一部は、冷房室内機２００ｂに流れ、室内機側流量制御装置２２０ｂにて中間圧に減圧され（８０７）、室内機側熱交換器２１０ｂにて蒸発し、中間圧のガス冷媒となる（８０８）。一方、冷却された冷媒の残りは、中継機側第２流量制御装置３４３により減圧された後（８０６）、中継機側第２熱交換器３４５での熱交換により加熱され、更に、中継機側第１熱交換器３４４を流通する高圧側液冷媒との熱交換により加熱される（８５２）。そして、中継機側第１熱交換器３４４で加熱された冷媒は、冷房室内機２００ｂからの冷媒と合流し（８０９）、第１主管１０を流れ、熱源機１００に流入する。熱源機１００に流入した冷媒は、熱源機側流量制御装置１３５にて減圧され（８１０）、熱源機側熱交換器１３１にて外気から熱を吸熱することで蒸発し、四方切換弁１２０を経由し圧縮機１１０の吸入に至る（８０１）。

（低外気時の吐出温度Ｔｄの過昇抑制）
中継機側第２流量制御装置３４３は、上述したように、中継機側第１圧力検出器３５０にて検出される圧力ＰＳ１と中継機側第２圧力検出器３５１にて検出される圧力ＰＳ３との差圧が所定の差圧以上となるように制御している。また、熱源機側流量制御装置１３５は、上述したように、中継機側温度検出器３５２にて検出される冷媒の飽和温度ＴＭが制御目標値ＴＭｍとなるように制御している。

しかしながら、更に外気が低い場合は、圧縮機１１０の吸入圧力が低下することで圧縮機吐出温度Ｔｄが上昇する。よって、制御装置４００は、吐出温度Ｔｄが圧縮機モータの耐熱温度（例えば１２０℃）以下となるように、吐出温度Ｔｄを制御する必要がある。

そこで、制御装置４００は、具体的な制御として、例えば図６のＳＴＥＰ５以降の制御を行う。すなわち、制御装置４００は、熱源機側第１温度検出器１７３により検出された吐出温度Ｔｄが耐熱温度未満の所定の温度（例えば、耐熱温度よりも例えば５℃程度低い温度）以上かを判定する（ＳＴＥＰ５）。

制御装置４００は、吐出温度Ｔｄが所定の温度以上と判定した場合、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を増加させる（ＳＴＥＰ６）。これにより、中継機側第２熱交換器３４５を通過する液冷媒又は二相冷媒の流量が増加し、圧縮機１１０の吐出温度が下がる。一方、制御装置４００は、ＳＴＥＰ５で吐出温度Ｔｄが所定の温度未満と判定した場合、中継機側第１流量制御装置３４１の前後差圧（＝ＰＳ１−ＰＳ３）が所定の値となるように中継機側第２流量制御装置３４３を制御する（ＳＴＥＰ７）。よって、中継機側第２熱交換器３４５の開度増により圧縮機１１０の吐出温度が低下して所定の温度未満となると、制御装置４００は、中継機側第２熱交換器３４５の開度を、その時点での開度に固定し、通常の中継機側第２流量制御装置３４３の制御に切り換える。

このように制御装置４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を増加させることで、圧縮機１１０の吐出温度を下げ、圧縮機１１０の吐出温度が耐熱温度以下となるように制御する。

ここで、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を増加させることで、圧縮機１１０の吐出温度を下げることができる点について説明する。中継機側第２流量制御装置３４３の開度を増加させると、中継機側第１バイパス配管３４２に流入する液冷媒量（又は気液二相冷媒量）が増えるため、中継機側第２熱交換器３４５を通過する液冷媒流量が増える。中継機側第２熱交換器３４５を通過する液冷媒流量が増えると、熱源機側熱交換器１３１出口のエンタルピが低下する（８０１ａ）。よって、熱源機側熱交換器１３１から流出して四方切換弁１２０を経由し、圧縮機１１０の吸入に至った冷媒のエンタルピも低下する（８０１）。

つまり、図７に示すように中継機側第２流量制御装置３４３の開度変更前において圧縮機１１０の吸入冷媒のエンタルピがｈ１であるのに対し、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を増加させることで同位置のエンタルピがｈ２に低下する。このように圧縮機１１０の吸入冷媒のエンタルピが低下することで、圧縮行程は図７の破線上の冷媒変化となるため、吐出温度を下げることが可能となる（８０２ａ）。よって、中継機側第２流量制御装置３４３の開度制御により、吐出温度を耐熱温度未満の所定の温度以下に抑制することが可能となる。

以上のように、実施の形態１では、冷暖房同時運転が可能な空気調和装置において、特に低外気環境での全暖房又は暖房主体運転にて、吐出温度が上昇し、圧縮機１１０の運転可能な耐熱温度を逸脱しそうな場合、以下のように制御する。

すなわち、制御装置４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を増加させて中継機側第１バイパス配管３４２を通過する冷媒の流量を増やし、熱源機側熱交換器１３１と室内機側熱交換器２１０との間の配管に流入させる二相又は液冷媒の流量を増やす。これにより、吐出温度を耐熱温度以下の状態に維持した運転が可能となる。したがって、吐出温度が過度に上昇した場合に、圧縮機の運転容量を低下又は停止することなく連続的に空調することが可能となる。よって、使用者の快適性又は対象空調空間の温度を一定に維持することが可能な信頼性の高い空気調和装置を得ることができる。

なお、本実施の形態１では、低外気環境における全暖房運転又は暖房主体運転時の吐出温度低下が可能であると説明したが、本実施の形態１の制御は、高外気環境での全冷房運転及び冷房主体運転時の吐出温度低下も可能である。

実施の形態２．
実施の形態２は、高外気での全冷房運転又は冷房主体運転時における吐出温度低下に関する。

以下、本発明の実施の形態２を図面に基づいて詳細に説明する。

図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の全体構成を表す図である。図８の冷媒回路は、図１に示した実施の形態１の冷媒回路において熱源機側第５逆止弁１５３から第２主管２０に至る配管の間から分岐し、圧縮機１１０の吸入側に接続する熱源機側バイパス管１６０を設けた構成となっている。そして、熱源機側バイパス管１６０には、冷媒流量を制御する熱源機側バイパス流量制御装置１３８が設けられている。

また、熱源機側バイパス管１６０は、一部が熱源機側熱交換器１３１の下部を通過するように構成されて過熱ガス冷却熱交換器１３１ａを構成している。熱源機側バイパス管１６０には、全冷房運転又は冷房主体運転時、圧縮機１１０から吐出されて熱源機側熱交換器１３１を通過した冷媒の一部が、図８の矢印Ａ方向に流れて流入する。熱源機側バイパス管１６０は、この高圧ガス冷媒を、熱源機側送風機１３４から送風される空気と熱交換させて冷却する。なお、熱源機側バイパス管１６０は、一部が熱源機側熱交換器１３１の下部を通過する構成に限られず、要は、熱源機側バイパス管１６０に流入した高圧ガス冷媒を冷却して圧縮機１１０の吸入側に流入させる構成であればよい。熱源機側熱交換器１３１を通過後の冷媒の一部を冷却する構成と熱源機側バイパス管１６０と熱源機側バイパス流量制御装置１３８とにより本発明のバイパス回路が構成されている。

図９は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置における全冷房運転時又は冷房主体運転時における制御を行うためのフローチャートを表す図である。

制御装置４００は、各室内機２００から送信される信号に基づいて、暖房を行っている室内機２００の有無を判断する（ＳＴＥＰ１１）。制御装置４００は、暖房を行っている室内機２００が１台も無いと判断すると、全冷房運転であると判断し、上述したように冷媒を循環させるようにして全冷房運転を行う（ＳＴＥＰ１２）。一方、制御装置４００は、暖房を行っている室内機２００が１台でもあると判断すると冷房主体運転であると判断し、上述したように冷媒を循環させるようにして冷房主体運転を行う（ＳＴＥＰ１３）。

次に、制御装置４００は、熱源機側第１温度検出器１７３により検出された吐出温度Ｔｄが所定の温度以上かを判定する（ＳＴＥＰ１４）。制御装置４００は、吐出温度Ｔｄが所定の温度以上と判定した場合、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させ（ＳＴＥＰ１５）、熱源機側バイパス管１６０に流入する高圧ガス冷媒の流量を増やす。すなわち、全冷房運転又冷房主体運転では、圧縮機１０１から吐出された高圧ガス冷媒が熱源機側熱交換器１３１を通過後、第２主管２０に向かって流れるため、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させることにより、その高圧冷媒の一部が図８の矢印Ａ方向に流れて、熱源機側バイパス管１６０に流入する。そして、熱源機側バイパス管１６０に流入した高圧ガス冷媒は、熱源機側送風機１３４から送風される空気との熱交換で冷却され、冷却された冷媒は、圧縮機１１０の吸入側に流入する。これにより、圧縮機１１０の吐出温度が下がる。なお、中継機側第２流量制御装置３４３は閉じられている。

このように制御装置４００は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させることで、圧縮機１１０の吐出温度を下げ、圧縮機１１０の吐出温度が耐熱温度未満の所定の温度以下になるように制御する。なお、制御装置４００は、ＳＴＥＰ５で吐出温度Ｔｄが所定の温度未満と判定した場合は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を減少させ（ＳＴＥＰ１２）、バイパス流量を減少させる。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置における冷房主体運転時のｐ−ｈ線図である。図１０における各数字は、図８の（）内の各数字と対応しており、図８において（）に示した各配管位置における冷媒状態を示している。なお、図８には、以下の説明に必要な箇所のみ（）を示している。以下、図１０について説明する。

圧縮機１１０から吐出された高温高圧のガス冷媒（８０２）の温度が、耐熱温度未満の所定の温度以上の場合に、上述したように熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させる。すると、熱源機側第３逆止弁１５１を流れる高温高圧の二相冷媒の一部が熱源機側送風機１３４にて放熱し、外気温度近くまで冷却される（８１２）。冷却された冷媒は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８にて減圧され、四方切換弁１２０を通った低圧の冷媒と合流する。これにより、圧縮機１１０の吸入冷媒のエンタルピが低下する（８０１ｂ）。圧縮機１１０の吸入冷媒のエンタルピが低下することで圧縮行程は図１０の破線上の冷媒変化となるため、吐出温度を下げることが可能となる（８０２ａ）。よって、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度制御により、吐出温度を耐熱温度未満の所定の温度以下に抑制することが可能となる。

以上のように、実施の形態２では、冷暖房同時運転が可能な空気調和装置において、特に高外気での全冷房又は冷房主体運転にて、吐出温度が上昇し、圧縮機１１０の運転可能な耐熱温度を逸脱しそうな場合、以下のように制御する。すなわち、制御装置４００は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させて熱源機側送風機１３４にて冷却されたエンタルピの低い冷媒を圧縮機１１０の吸入側に供給する。これにより、吐出温度を耐熱温度以下の状態に維持した運転が可能となる。したがって、吐出温度が過度に上昇した場合に、圧縮機の運転容量を低下又は停止することなく連続的に空調することが可能となる。よって、使用者の快適性又は対象空調空間の温度を一定に維持することが可能な信頼性の高い空気調和装置を得ることができる。

また、吐出温度を下げる場合、実施の形態１では、暖房室内機通過後の冷媒をバイパスする回路構成となっているため、冷房能力が多少減少する。しかし、実施の形態２では、暖房室内機通過前の冷媒をバイパスする回路構成となっているため、圧縮機運転容量を増速し、高圧冷媒をバイパスすることで吐出温度が下げられる。このため、暖房能力、冷房能力が空調負荷に対して不足することが無い運転が可能となり、室内の快適性が向上する。

なお、本実施の形態２では、圧縮機１１０から吐出されて熱源機側熱交換器１３１を通過後の高圧ガス冷媒の一部を冷却して圧縮機１１０の吸入側に供給するようにしたが、圧縮機１１０の圧縮行程の中間部に供給するようにしてもよい。この場合も同様の効果を得ることができる。

また、ここでは全冷房運転及び冷房主体運転時における熱源機側バイパス管１６０及び熱源機側バイパス流量制御装置１３８の吐出温度低下機能について説明したが、熱源機側バイパス管１６０及び熱源機側バイパス流量制御装置１３８は、全暖房運転及び暖房主体運転時においても吐出温度低下機能を発揮する。すなわち、全暖房運転及び暖房主体運転時では、熱源機側バイパス管１６０に、圧縮機１１０から吐出された高圧ガス冷媒の一部が流入する。

そして、熱源機側バイパス管１６０に流入した高圧ガス冷媒は、熱源機側送風機１３４から送風される空気との熱交換により冷却された後、熱源機側バイパス流量制御装置１３８で減圧されて圧縮機１１０の吸入側に合流する。これにより、圧縮機１１０の吐出温度を下げることができる。

具体的な制御としては、図１１（ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４までは実施の形態１の図６と同様）に示すように、吐出温度Ｔｄが所定の温度以上か判定する（ＳＴＥＰ１７）。そして、制御装置４００は、吐出温度Ｔｄが所定の温度以上と判定した場合、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させ（ＳＴＥＰ１８）、吐出温度Ｔｄが所定の温度未満と判定した場合、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を減少させる（ＳＴＥＰ１９）。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を図面に基づいて詳細に説明する。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の全体構成を表す図である。冷媒回路は、実施の形態２の冷媒回路に加え、インジェクション部１６５を備えている。インジェクション部１６５は、インジェクション管１６１、熱源機側気液分離装置１６２、インジェクション流量制御装置１６３及びインジェクション熱交換器１６４を有している。

インジェクション管１６１は、圧縮機１１０の圧縮行程の途中部分に設けたインジェクションポート（図示せず）と接続し、インジェクションポートを介して圧縮機１１０の圧縮過程に流す冷媒を流入させる。熱源機側気液分離装置１６２は、中継機３００からの冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、基本的には液冷媒の一部がインジェクション流量制御装置１６３側に流れるようにする。インジェクション流量制御装置１６３は、制御装置４００の指示に基づいて、インジェクション管１６１を通過する冷媒流量及びその冷媒の圧力を調整する。インジェクション熱交換器１６４は、インジェクション管１６１側に流れる冷媒と熱源機側熱交換器１３１側に流れる冷媒との間で熱交換を行う。

以上の構成のインジェクション部１６５により、例えば、低外気環境下で圧縮機１１０が吸入する冷媒が減少する場合に、インジェクションポートを介して圧縮機１１０に冷媒を流入させ、吸入冷媒の減少を補う。これにより吐出容量を増大させることができ、暖房を行っている室内機２００に供給するための能力低下を防ぐことができる。この点については以下で改めて説明する。

ここで、熱源機側気液分離装置１６２の位置について説明する。インジェクション部１６５は、基本的に暖房運転時（全暖房運転又は暖房主体運転時）にインジェクション管１６１を介して圧縮機１１０に冷媒を流入させるために設けられる構成部であるため、冷房運転時（全冷房運転又は冷房主体運転時）において冷媒の流れに影響しないような位置に設けることが望ましい。そこで、本実施の形態３では、熱源機側熱交換器１３１と熱源機側第６逆止弁１５４との間に熱源機側気液分離装置１６２を設けている。この位置での冷房時の冷媒は高圧のガス冷媒となっており、インジェクション流量制御装置１６３の開度を閉止することで、インジェクションは行われない。最も圧力損失の影響を受けやすい低圧のガス冷媒は熱源機側気液分離装置１６２を通過しないため、圧力損失の影響を受けることなく冷房能力を発揮することができる。

図１３は、外気温度、暖房能力、吐出過熱度ＴｄＳＨの関係を表す図である。外気温度が低くなると、蒸発器となる熱源機側熱交換器１３１における圧力（圧縮機１１０の吸入側に係る圧力）が低下する。そのため、圧縮機１１０に吸入される冷媒（循環する冷媒）が減少（冷媒密度が低下）し、圧縮機１１０が吐出する冷媒の温度が高くなる。

例えば、図１３では、圧縮機１１０へのインジェクションによる冷媒供給を行なわず、吐出過熱度ＴｄＳＨが５０℃であった場合、太線で示すように、外気温度が０℃より低くなると暖房能力が低下し、１００％の暖房能力を維持することが困難となる。これは、外気温度が０℃より低くなると、冷媒回路の配管全体における冷媒の圧力が低下してくることに寄る。この傾向は、電気式ヒートポンプの空気調和装置における特有の傾向である。そこで、インジェクションにより冷媒を補って吐出過熱度ＴｄＳＨを下げ、圧力を維持し、暖房を行う全ての室内機２００に対し、必要な暖房能力が確保できるようにする。

例えば制御装置４００は、冷媒の流量不足を補うためのインジェクションを用いた全暖房運転の場合に、例えば目標とする吐出過熱度ＴｄＳＨが２０℃となるように、インジェクション流量制御装置１６３の開度を制御する。このように制御すると、図１３に示すように外気が約−１５℃より低くなるまで暖房能力を１００％維持することができる。

また、圧縮機１１０の駆動周波数が高くなるほど、圧力損失が増す傾向にあるため、インジェクションによる冷媒供給を利用して、圧縮機１１０の駆動周波数を低くして圧縮比を高めつつ必要な能力供給を行うことは、エネルギー効率の点からも効果的である。

インジェクション管１６１を流れる冷媒流量が多くなると運転に係る効率が低下するが、暖房能力を必要とする場合（圧縮機運転容量が大きい場合）には、効率を犠牲にして能力を供給することを優先する。このため、暖房能力を必要とする場合には、目標吐出過熱度を小さくし、インジェクション管１６１を流れる冷媒流量を大きくする。一方、圧縮機運転容量が小さい場合には、効率を優先するため目標吐出過熱度を大きくし、インジェクション管１６１を流れる冷媒流量を少なくすればよい。

制御装置４００は、圧縮機１１０の運転容量に応じて記憶装置４１０に記憶されたデータに基づいて目標吐出過熱度を決定する。そして、制御装置４００は、決定した目標吐出過熱度となるように、インジェクション流量制御装置１６３の開度を制御する。

図１４は、図１２のインジェクション流量制御装置の開度の制御処理に係るフローチャートを表す図である。制御装置４００は、熱源機側第１圧力検出器１７０からの信号に基づいて演算して吐出圧力Ｐｄを取得し、熱源機側第１温度検出器１７３からの信号に基づいて演算して吐出温度Ｔｄを取得する（ＳＴＥＰ２１）。また、制御装置４００は、吐出圧力Ｐｄに基づいて凝縮温度Ｔｃを算出し（ＳＴＥＰ２２）、吐出温度Ｔｄと凝縮温度Ｔｃとの差となる吐出過熱度ＴｄＳＨを算出する（ＳＴＥＰ２３）。更に、制御装置４００は、インジェクション流量制御装置１６３の開度目標の差ΔＬＥＶ１６３を次式（３）に基づいて算出する（ＳＴＥＰ２４）。ここで、ＴｄＳＨｍは目標吐出過熱度を表す。またｋ２は定数である。

ΔＬＥＶ１６３＝ｋ２×（ＴｄＳＨ−ＴｄＳＨｍ） …（３）

そして、制御装置４００は、算出したΔＬＥＶ１６３に基づいて、インジェクション流量制御装置１６３の次の開度目標ＬＥＶ１６３ｍを次式（４）に基づいて算出する（ＳＴＥＰ２５）。ここでＬＥＶ１６３は現在の開度である。

ＬＥＶ１６３ｍ＝ＬＥＶ１６３＋ΔＬＥＶ１６３ …（４）

以上の処理を所定時間毎に繰り返し（ＳＴＥＰ２６）、制御装置４００は、インジェクション流量制御装置１６３の開度を制御することにより、インジェクション管１６１を流れる冷媒流量を制御する。

なお、ここでは、吐出過熱度が目標吐出過熱度となるようにインジェクション流量制御装置を制御するとして説明したが、吐出温度Ｔｄが目標吐出温度となるようにインジェクション流量制御装置を制御するようにしてもよい。

図１５は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置における暖房主体運転時のｐ−ｈ線図である。図１５における各数字は、図１２の（）内の各数字と対応しており、図１２において（）に示した各配管位置における冷媒状態を示している。なお、図１２では、以下の説明に必要な箇所のみ（）を示している。以下、図１５において実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。

熱源機側第６逆止弁１５４を通過した冷媒は、熱源機側気液分離装置１６２にて冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、液冷媒の一部がインジェクション部１６５に流入する。インジェクション部１６５に流入した液冷媒は、インジェクション流量制御装置１６３で減圧され、インジェクション熱交換器１６４にてインジェクション熱交換器１６４の高圧側を通過する冷媒と熱交換する。

インジェクション熱交換器１６４にて熱交換後の気液二相冷媒は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８から流出した冷媒と合流し（８１１ａ）、圧縮機１１０の圧縮行程にインジェクションされる。圧縮機１１０の内部では、インジェクションされた冷媒と中間圧まで圧縮された冷媒とが合流する（８１１）。インジェクションを行うことで圧縮行程の冷媒エンタルピが減少し、吐出温度の上昇を抑制できる（８０２ａ）。

しかしながら、暖房主体運転において、室内機２００の冷房負荷が高く、冷暖房同時運転において暖房負荷と冷房負荷とが略等しくなる場合は、第１主管１０での冷媒状態（８０９）は、エンタルピが増大し、飽和ガスに近い状態となる。したがって、インジェクション流量制御装置１６３に流入するエンタルピが大きくなり、インジェクションによる吐出温度の上昇抑制効果が小さくなる。

そこで、実施の形態２と同様に、吐出温度Ｔｄが耐熱温度未満の所定の温度以上か否かを判断し、所定の温度以上の場合は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させ、圧縮機１１０の吐出温度が所定の温度以下になるように制御する。吐出温度Ｔｄが所定の温度未満の場合は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を減少させ、バイパス流量を低下させればよい。

以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の効果が得られると共に、更に、インジェクション部１６５により圧縮機１１０に二相冷媒をインジェクションするようにしたことで以下の効果が得られる。すなわち、低外気環境で且つ暖房主体運転において冷房室内機の運転割合が高い場合の、インジェクションによる吐出温度の上昇抑制効果低減の問題を、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加することで解決できる。

なお、本実施の形態３では、インジェクションによる吐出温度の上昇抑制効果の減少に対する対策として実施の形態２の方法（つまり、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度増）を用いたが、実施の形態１の方法（つまり、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度増＆中継機側第２流量制御装置３４３の開度増）を用いても良い。

実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４を図面に基づいて詳細に説明する。

図１６は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の全体構成を表す図である。上記実施の形態３では、熱源機側バイパス流量制御装置１３８から流出した冷媒を、インジェクション部１６５のインジェクション熱交換器１６４を通過した冷媒と合流した後、圧縮機１１０の圧縮行程の途中に流入させるようにしていた。これに対し、実施の形態４は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８から流出した冷媒を、圧縮機１１０の吸入側に流入させるようにしたものである。その他の構成は実施の形態３と同様である。

図１７は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の暖房主体運転時のｐ−ｈ線図を表す図である。図１７と図１５とを比較して明らかなように、図１７では、熱源機側バイパス流量制御装置１３８にて減圧後の冷媒が中間圧ではなく低圧部分に合流している。

実施の形態２と同様に、圧縮機１１０の吐出温度上昇時に、エンタルピの低い冷媒を圧縮機１１０の吸入側に流入させることで、上記と同様の効果を奏する。

なお、本発明は冷媒の種類を特に限定するものではない。例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）や炭化水素、ヘリウム等のような自然冷媒や、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ等の塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２等のフロン系冷媒の何れを採用してもよい。特に、Ｒ３２は、冷媒物性上、圧縮機の吐出温度がＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ及びＲ２２等に比べて約３０℃程度上昇するため、圧縮機吐出温度が過昇しやすい冷媒である。このため、本発明を適用することで信頼性の高い空気調和装置を得ることができる。

１０ 第１主管、２０ 第２主管、３０（３０ａ、３０ｂ） 第１枝管、４０（４０ａ、４０ｂ） 第２枝管、１００ 熱源機、１１０ 圧縮機、１２０ 四方切換弁、１３１ 熱源機側熱交換器、１３１ａ 過熱ガス冷却熱交換器、１３２ 熱源機側第１逆止弁、１３３ 熱源機側第２逆止弁、１３４ 熱源機側送風機、１３５ 熱源機側流量制御装置、１３８ 熱源機側バイパス流量制御装置、１５１ 熱源機側第３逆止弁、１５２ 熱源機側第４逆止弁、１５３ 熱源機側第５逆止弁、１５４ 熱源機側第６逆止弁、１６０ 熱源機側バイパス管、１６１ インジェクション管、１６２ 熱源機側気液分離装置、１６３ インジェクション流量制御装置、１６４ インジェクション熱交換器、１６５ インジェクション部、１７０ 熱源機側第１圧力検出器、１７１ 熱源機側第２圧力検出器、１７２ 外気温度検出器、１７３ 熱源機側第１温度検出器、２００（２００ａ、２００ｂ） 室内機、２１０（２１０ａ、２１０ｂ） 室内機側熱交換器、２１１ 室内機側送風機、２２０（２２０ａ、２２０ｂ） 室内機側流量制御装置、２３０ 室内機側制御装置、２４０（２４０ａ、２４０ｂ） 室内機側第１温度検出器、２４１（２４１ａ、２４１ｂ） 室内機側第２温度検出器、３００ 中継機、３１０ 中継機側気液分離装置、３２１（３２１ａ、３２１ｂ） 中継機側第１電磁弁、３２２（３２２ａ、３２２ｂ） 中継機側第２電磁弁、３３１（３３１ａ、３３１ｂ） 中継機側第１逆止弁、３３２（３２２ａ、３２２ｂ） 中継機側第２逆止弁、３４０ 中継機側熱交換部、３４１ 中継機側第１流量制御装置、３４２ 中継機側第１バイパス配管、３４３ 中継機側第２流量制御装置、３４４ 中継機側第１熱交換器、３４５ 中継機側第１熱交換器、３４６ 中継機側第２バイパス配管、３４７ 配管、３５０ 中継機側第１圧力検出器、３５１ 中継機側第２圧力検出器、３５２ 中継機側温度検出器、４００ 制御装置、４１０ 記憶装置。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、外気と冷媒の熱交換を行う熱源機側熱交換器、熱源機側流量制御装置及び四方切換弁を有する熱源機と、空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器及び室内機側流量制御装置を有する複数の室内機と、熱源機と複数の室内機との間にあって、暖房を行う室内機に気体の冷媒を供給し、冷房を行う室内機に液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機とを配管接続して冷媒回路を構成する冷暖房混在運転可能な空気調和装置であって、圧縮機から吐出されて中継機に流入する前の冷媒の一部を、外気と熱交換させて気液二相又は液化し、圧縮機の吸入側又は圧縮機の圧縮行程の中間部に流入させるバイパス回路と、バイパス回路に設けられたバイパス流量制御装置と、圧縮機から吐出された吐出冷媒の吐出温度に基づいて制御する制御装置とを備えたものである。

次に、室内機２００（２００ａ、２００ｂ）の構成について説明する。室内機２００は、室内機側熱交換器２１０（２１０ａ、２１０ｂ）、室内機側熱交換器２１０に近接して直列接続した室内機側流量制御装置２２０（２２０ａ、２２０ｂ）及び室内機側制御装置２３０（２３０ａ、２３０ｂ）を有している。室内機側熱交換器２１０は、冷房の際は蒸発器となり、暖房の際は凝縮器となって、空調対象空間の空気と冷媒の間で熱交換を行う。また、各室内機側熱交換器２１０の近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための室内機側送風機２１１（２１１ａ、２１１ｂ）を設けている。

ここで、中継機側第２流量制御装置３４３の開度が大きく、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる冷媒（過冷却に用いる冷媒）の量が多くなると、蒸発されない冷媒が中継機側第１バイパス配管３４２内で多くなる。そのため、中継機側第１バイパス配管３４２において中継機側第１熱交換器３４４を通過後の冷媒はガス冷媒ではなく気液二相冷媒となり、気液二相冷媒が第１主管１０を介して熱源機１００側に流れ込むことになる。

このとき、制御装置４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を調整し、冷房室内機２００ｂに必要な冷媒供給を行いつつ、残りの冷媒を中継機側第１バイパス配管３４２を介して第１主管１０に流す。なお、中継機側第１流量制御装置３４１が閉止された状態において、中継機側第２熱交換器３４５では、中継機側第２バイパス配管３４６より高圧液冷媒が流入するため、その高圧液冷媒と中継機側第１バイパス配管３４２を通過する冷媒とが熱交換するようになっている。

所定中間圧相当の飽和温度は、暖房主体運転の場合、室内機２００（中継機３００の低圧となる側）における冷媒温度に相当する。例えば、外気温が低下すると液冷媒の温度も低下する傾向にある。そのため、冷房を行っている室内機２００における冷媒の温度が０℃を下回ることがあると配管が凍結してしまう。そのため、この所定中間圧相当の飽和温度の制御目標値ＴＭｍは、冷房を行っている室内機２００の冷媒の温度が０℃以上（例えば、ＴＭｍ＝２℃）となるように設定することで、室内機２００の熱交換器表面が凍結することでの風路閉塞を防止することができる。

圧縮機１１０に吸入された低温低圧のガス冷媒（８０１）は圧縮されて高温高圧のガス冷媒（８０２）となる。このガス冷媒は、中継機側気液分離装置３１０及び中継機側第１電磁弁３２１ａを通過して暖房室内機２００ａに流入し、室内機側熱交換器２１０ａにて放熱することで凝縮し、低温高圧の液冷媒（８０３）となる。低温高圧の液冷媒（８０３）は、室内機側流量制御装置２２０ａにて減圧され（８０４）、中継機側第２熱交換器３４５にて冷却される（８０５）。

制御装置４００は、吐出温度Ｔｄが所定の温度以上と判定した場合、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を増加させる（ＳＴＥＰ６）。これにより、中継機側第２熱交換器３４５を通過する液冷媒又は二相冷媒の流量が増加し、圧縮機１１０の吐出温度が下がる。一方、制御装置４００は、ＳＴＥＰ５で吐出温度Ｔｄが所定の温度未満と判定した場合、中継機側第１流量制御装置３４１の前後差圧（＝ＰＳ１−ＰＳ３）が所定の値となるように中継機側第２流量制御装置３４３を制御する（ＳＴＥＰ７）。よって、中継機側第２流量制御装置３４３の開度増により圧縮機１１０の吐出温度が低下して所定の温度未満となると、制御装置４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を、その時点での開度に固定し、通常の中継機側第２流量制御装置３４３の制御に切り換える。

次に、制御装置４００は、熱源機側第１温度検出器１７３により検出された吐出温度Ｔｄが所定の温度以上かを判定する（ＳＴＥＰ１４）。制御装置４００は、吐出温度Ｔｄが所定の温度以上と判定した場合、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させ（ＳＴＥＰ１５）、熱源機側バイパス管１６０に流入する高圧ガス冷媒の流量を増やす。すなわち、全冷房運転又冷房主体運転では、圧縮機１１０から吐出された高圧ガス冷媒が熱源機側熱交換器１３１を通過後、第２主管２０に向かって流れるため、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させることにより、その高圧冷媒の一部が図８の矢印Ａ方向に流れて、熱源機側バイパス管１６０に流入する。そして、熱源機側バイパス管１６０に流入した高圧ガス冷媒は、熱源機側送風機１３４から送風される空気との熱交換で冷却され、冷却された冷媒は、圧縮機１１０の吸入側に流入する。これにより、圧縮機１１０の吐出温度が下がる。なお、中継機側第２流量制御装置３４３は閉じられている。

このように制御装置４００は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させることで、圧縮機１１０の吐出温度を下げ、圧縮機１１０の吐出温度が耐熱温度未満の所定の温度以下になるように制御する。なお、制御装置４００は、ＳＴＥＰ１４で吐出温度Ｔｄが所定の温度未満と判定した場合は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を減少させ（ＳＴＥＰ１６）、バイパス流量を減少させる。

圧縮機１１０から吐出された高温高圧のガス冷媒（８０２）の温度が、耐熱温度未満の所定の温度以上の場合に、上述したように熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度を増加させる。すると、熱源機側第３逆止弁１５１を流れる高温高圧の二相冷媒の一部が過熱ガス冷却熱交換器１３１ａにて放熱し、外気温度近くまで冷却される（８１２）。冷却された冷媒は、熱源機側バイパス流量制御装置１３８にて減圧され、四方切換弁１２０を通った低圧の冷媒と合流する。これにより、圧縮機１１０の吸入冷媒のエンタルピが低下する（８０１ｂ）。圧縮機１１０の吸入冷媒のエンタルピが低下することで圧縮行程は図１０の破線上の冷媒変化となるため、吐出温度を下げることが可能となる（８０２ａ）。よって、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度制御により、吐出温度を耐熱温度未満の所定の温度以下に抑制することが可能となる。

なお、本実施の形態３では、インジェクションによる吐出温度の上昇抑制効果の減少に対する対策として実施の形態２の方法（つまり、熱源機側バイパス流量制御装置１３８の開度増）を用いたが、実施の形態１の方法（つまり、中継機側第２流量制御装置３４３の開度増）を用いても良い。

１０ 第１主管、２０ 第２主管、３０（３０ａ、３０ｂ） 第１枝管、４０（４０ａ、４０ｂ） 第２枝管、１００ 熱源機、１１０ 圧縮機、１２０ 四方切換弁、１３１ 熱源機側熱交換器、１３１ａ 過熱ガス冷却熱交換器、１３２ 熱源機側第１逆止弁、１３３ 熱源機側第２逆止弁、１３４ 熱源機側送風機、１３５ 熱源機側流量制御装置、１３８ 熱源機側バイパス流量制御装置、１５１ 熱源機側第３逆止弁、１５２ 熱源機側第４逆止弁、１５３ 熱源機側第５逆止弁、１５４ 熱源機側第６逆止弁、１６０ 熱源機側バイパス管、１６１ インジェクション管、１６２ 熱源機側気液分離装置、１６３ インジェクション流量制御装置、１６４ インジェクション熱交換器、１６５ インジェクション部、１７０ 熱源機側第１圧力検出器、１７１ 熱源機側第２圧力検出器、１７２ 外気温度検出器、１７３ 熱源機側第１温度検出器、２００（２００ａ、２００ｂ） 室内機、２１０（２１０ａ、２１０ｂ） 室内機側熱交換器、２１１ 室内機側送風機、２２０（２２０ａ、２２０ｂ） 室内機側流量制御装置、２３０ 室内機側制御装置、２４０（２４０ａ、２４０ｂ） 室内機側第１温度検出器、２４１（２４１ａ、２４１ｂ） 室内機側第２温度検出器、３００ 中継機、３１０ 中継機側気液分離装置、３２１（３２１ａ、３２１ｂ） 中継機側第１電磁弁、３２２（３２２ａ、３２２ｂ） 中継機側第２電磁弁、３３１（３３１ａ、３３１ｂ） 中継機側第１逆止弁、３３２（３２２ａ、３２２ｂ） 中継機側第２逆止弁、３４０ 中継機側熱交換部、３４１ 中継機側第１流量制御装置、３４２ 中継機側第１バイパス配管、３４３ 中継機側第２流量制御装置、３４４ 中継機側第１熱交換器、３４５ 中継機側第２熱交換器、３４６ 中継機側第２バイパス配管、３４７ 配管、３５０ 中継機側第１圧力検出器、３５１ 中継機側第２圧力検出器、３５２ 中継機側温度検出器、４００ 制御装置、４１０ 記憶装置。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、外気と冷媒の熱交換を行う熱源機側熱交換器、熱源機側流量制御装置及び四方切換弁を有する熱源機と、空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器及び室内機側流量制御装置を有する複数の室内機と、熱源機と複数の室内機との間にあって、暖房を行う室内機に気体の冷媒を供給し、冷房を行う室内機に液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機とを配管接続して冷媒回路を構成する冷暖房混在運転可能な空気調和装置であって、圧縮機から吐出されて中継機に流入する前の冷媒の一部を、外気と熱交換させて気液二相又は液化する過熱ガス冷却熱交換器を備え、過熱ガス冷却熱交換器を通過後の冷媒を圧縮機の吸入側又は圧縮機の圧縮行程の中間部に流入させるバイパス回路と、バイパス回路に設けられたバイパス流量制御装置と、圧縮機から吐出された吐出冷媒の吐出温度に基づいてバイパス流量制御装置を制御する制御装置とを備えたものである。

冷却された冷媒の一部は、冷房室内機２００ｂに流れ、室内機側流量制御装置２２０ｂにて中間圧に減圧され（８０７）、室内機側熱交換器２１０ｂにて蒸発し、中間圧のガス冷媒となる（８０８）。一方、冷却された冷媒の残りは、中継機側第２流量制御装置３４３により減圧された後（８０６）、中継機側第２熱交換器３４５での熱交換により加熱され、冷房室内機２００ｂからの冷媒と合流し（８０９）、第１主管１０を流れ、熱源機１００に流入する。熱源機１００に流入した冷媒は、熱源機側流量制御装置１３５にて減圧され（８１０）、熱源機側熱交換器１３１にて外気から熱を吸熱することで蒸発し、四方切換弁１２０を経由し圧縮機１１０の吸入に至る（８０１）。

Claims (9)

1. 圧縮機、外気と冷媒の熱交換を行う熱源機側熱交換器、熱源機側流量制御装置及び四方切換弁を有する熱源機と、
   空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器及び室内機側流量制御装置を有する複数の室内機と、
   前記熱源機と前記複数の室内機との間にあって、暖房を行う前記室内機に気体の冷媒を供給し、冷房を行う前記室内機に液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機と
   を配管接続して冷媒回路を構成する冷暖房混在運転可能な空気調和装置であって、
   前記圧縮機から吐出されて前記中継機に流入した冷媒の一部を、前記熱源機側熱交換器と前記室内機側熱交換器との間に流入させるバイパス配管と、
   前記バイパス配管に設けられたバイパス流量制御装置と、
   前記熱源機側熱交換器が蒸発器となる運転時に前記圧縮機から吐出された吐出冷媒の吐出温度が前記圧縮機の耐熱温度以下となるように前記バイパス流量制御装置の開度を制御する制御装置と
   を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御装置は、前記熱源機側熱交換器が蒸発器となる運転時に前記吐出冷媒の吐出温度が前記耐熱温度未満の所定の温度以上となると、前記吐出冷媒の吐出温度が前記所定の温度未満になるように前記バイパス流量制御装置の開度を増加させる
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 圧縮機、外気と冷媒の熱交換を行う熱源機側熱交換器、熱源機側流量制御装置及び四方切換弁を有する熱源機と、
   空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器及び室内機側流量制御装置を有する複数の室内機と、
   前記熱源機と前記複数の室内機との間にあって、暖房を行う前記室内機に気体の冷媒を供給し、冷房を行う前記室内機に液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機と
   を配管接続して冷媒回路を構成する冷暖房混在運転可能な空気調和装置であって、
   前記熱源機側熱交換器が凝縮器となる運転時に前記圧縮機から吐出されて前記熱源機側熱交換器を通過後の冷媒の一部を気液二相又は液化し、前記圧縮機の吸入側又は前記圧縮機の圧縮行程の中間部に流入させるバイパス回路と、
   前記バイパス回路に設けられたバイパス流量制御装置と、
   前記熱源機側熱交換器が凝縮器となる運転時に前記圧縮機から吐出された吐出冷媒の吐出温度が前記圧縮機の耐熱温度以下となるように前記バイパス流量制御装置の開度を制御する制御装置と
   を備えたことを特徴とする空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記吐出冷媒の吐出温度が前記耐熱温度未満の所定の温度以上となると、前記吐出冷媒の吐出温度が前記所定の温度未満になるように前記バイパス流量制御装置の開度を増加させる
   ことを特徴とする請求項３記載の空気調和装置。
5. 前記バイパス回路は、前記圧縮機から吐出されて前記熱源機側熱交換器を通過後の冷媒の一部を、前記熱源機側熱交換器に流入する外気と熱交換させて気液二相又は液化する過熱ガス冷却熱交換器を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の空気調和装置。
6. 前記熱源機側熱交換器が蒸発器となる運転時に気液二相冷媒を前記圧縮機の圧縮行程の中間部に供給するインジェクション部を備えたことを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記インジェクション部は、
   前記熱源機内において前記熱源側流量制御装置の上流から分岐し、前記圧縮機の圧縮行程の中間部に至るインジェクション管と、
   前記インジェクション管に設けられたインジェクション流量制御装置と備え、
   前記制御装置は、前記圧縮機の運転容量に基づいて目標吐出過熱度を決定し、前記圧縮機の吐出過熱度が前記決定した前記目標吐出過熱度となるように前記インジェクション流量制御装置を制御する
   ことを特徴とする請求項６記載の空気調和装置。
8. 前記インジェクション部は、前記熱源機側熱交換器が蒸発器となる運転中に、前記中継機を通過して前記熱源側流量制御装置に向かう冷媒と前記インジェクション管において前記インジェクション流量制御装置を通過した冷媒との熱交換を行うインジェクション熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の空気調和装置。
9. 前記冷媒がＲ３２であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の空気調和装置。

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