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WO2024134852A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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Publication number
WO2024134852A1
WO2024134852A1 PCT/JP2022/047500 JP2022047500W WO2024134852A1 WO 2024134852 A1 WO2024134852 A1 WO 2024134852A1 JP 2022047500 W JP2022047500 W JP 2022047500W WO 2024134852 A1 WO2024134852 A1 WO 2024134852A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
temperature
detection device
pressure
compressor
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/047500
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝典 小池
万誉 篠崎
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/047500 priority Critical patent/WO2024134852A1/ja
Publication of WO2024134852A1 publication Critical patent/WO2024134852A1/ja

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41Defrosting; Preventing freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41Defrosting; Preventing freezing
    • F24F11/42Defrosting; Preventing freezing of outdoor units

Definitions

  • This disclosure relates to an air conditioning device capable of defrost operation.
  • Patent Document 1 when a defrost request is made for any of the outdoor unit's multiple heat exchangers during heating operation, the flow path switching mechanism of only the heat exchanger for which a defrost request is made is switched, and the high-temperature refrigerant discharged from the compressor is introduced directly into the heat exchanger for which a defrost request is made, thereby performing a defrost operation.
  • Patent Document 1 the throttling device of the indoor unit is open during defrost operation, so the liquid refrigerant that had accumulated in the heat exchanger of the indoor unit during heating operation flows into the outdoor unit through the throttling device of the indoor unit. If the amount of liquid refrigerant flowing into the outdoor unit increases, the liquid backs up into the compressor of the outdoor unit, which is an issue.
  • This disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide an air conditioner that can suppress liquid backflow into the compressor.
  • the air conditioning apparatus comprises an outdoor unit having a compressor, a flow path switching device, a heat source side heat exchanger, and an accumulator, an indoor unit having a throttling device and a load side heat exchanger, a relay unit connected between the outdoor unit and the indoor unit and switching the flow of refrigerant depending on the operating conditions, a refrigerant circuit in which the outdoor unit, the relay unit, and the indoor unit are connected by piping and in which the refrigerant circulates, a control device for controlling the refrigerant circuit, a discharge temperature detection device that detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor, a discharge pressure detection device that detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor, an inlet temperature detection device that detects the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator, and an intake pressure detection device that detects the pressure of the refrigerant drawn into the compressor.
  • the control device switches the flow path switching device so that the refrigerant discharged from the compressor flows into the heat source side heat exchanger during defrost operation, and fully closes the throttling device.
  • the control device After returning from the defrost operation to the heating operation, the control device performs a first determination process to determine whether the difference between the temperature detected by the discharge temperature detection device and the condensation temperature converted from the pressure detected by the discharge pressure detection device is equal to or greater than a first threshold value, which is a preset value, and whether the difference between the temperature detected by the inlet temperature detection device and the evaporation temperature converted from the pressure detected by the suction pressure detection device is equal to or greater than a second threshold value, which is a preset value. If the conditions of the first determination process are not met, the control device reduces the opening of the throttling device.
  • the control device switches the flow path switching device so that the refrigerant discharged from the compressor flows into the heat source side heat exchanger during defrost operation and fully closes the throttling device, and after returning to heating operation from defrost operation, performs a first determination process to determine whether or not too much liquid refrigerant is returning to the outdoor unit, and reduces the opening of the throttling device if the conditions of the first determination process are not met.
  • the control device switches the flow path switching device so that the refrigerant discharged from the compressor flows into the heat source side heat exchanger during defrost operation and fully closes the throttling device, and after returning to heating operation from defrost operation, performs a first determination process to determine whether or not too much liquid refrigerant is returning to the outdoor unit, and reduces the opening of the throttling device if the conditions of the first determination process are not met.
  • the opening of the throttling device of the indoor unit can be reduced to suppress excessive liquid refrigerant returning from the indoor unit to the outdoor unit and suppress liquid backflow to the compressor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a refrigerant circuit configuration of an air-conditioning apparatus according to an embodiment.
  • 2 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during cooling only operation in the air conditioning apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during cooling-dominant operation in the air-conditioning apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during heating only operation in the air conditioning apparatus of FIG. 1 .
  • 4 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during heating-dominant operation in the air-conditioning apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control process after returning from a defrost operation to a heating operation of the air conditioner according to the embodiment.
  • Embodiment An air-conditioning device 100 will be described below.
  • the air-conditioning device 100 is installed in, for example, a building or an apartment, and can perform cooling or heating operation using a refrigerant circuit 101 that circulates refrigerant.
  • the air-conditioning device 100 according to the embodiment can perform only cooling, only heating, or both simultaneously for a plurality of spaces to be air-conditioned.
  • the air-conditioning device 100 according to the embodiment can perform a defrost operation to remove frost that has formed on the heat source side heat exchanger 13 during heating operation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a refrigerant circuit configuration of an air-conditioning apparatus 100 according to an embodiment.
  • the air-conditioning apparatus 100 according to embodiment 1 includes an outdoor unit 10, a plurality of indoor units 20a, 20b, a relay unit 30, and a control device 40.
  • the example of Fig. 1 shows a case where the air-conditioning apparatus 100 is configured with one outdoor unit 10, two indoor units 20a, 20b, and one relay unit 30.
  • the outdoor unit 10 and the relay unit 30 are connected by the first main pipe 1 and the second main pipe 2.
  • the relay unit 30 and the indoor unit 20a are also connected by the first branch pipe 5a and the second branch pipe 6a, and the relay unit 30 and the indoor unit 20b are connected by the first branch pipe 5b and the second branch pipe 6b.
  • the outdoor unit 10, the relay unit 30, and the indoor units 20a and 20b are connected by their respective pipes to form a refrigerant circuit 101 in which the refrigerant circulates.
  • the number of indoor units 20a and 20b is not limited to this example and may be three or more.
  • the number of outdoor units 10 and relay units 30 may also be, for example, two or more.
  • the type of refrigerant used in the air conditioning device 100 is not particularly limited, and may be any of the following: natural refrigerants such as carbon dioxide, hydrocarbons, and helium; alternative refrigerants that do not contain chlorine such as HFC410A, HFC407C, and HFC404A; or fluorocarbon refrigerants such as R22 or R134a that are used in existing products.
  • natural refrigerants such as carbon dioxide, hydrocarbons, and helium
  • alternative refrigerants that do not contain chlorine such as HFC410A, HFC407C, and HFC404A
  • fluorocarbon refrigerants such as R22 or R134a that are used in existing products.
  • the outdoor unit 10 is provided to supply heat to the indoor units 20.
  • the outdoor unit 10 includes a compressor 11, a flow path switching device 12, a heat source side heat exchanger 13, and an accumulator 14. Furthermore, the outdoor unit 10 includes check valves 15a, 15b, 15c, 15d, a first connecting pipe 3, and a second connecting pipe 4 so that the flow of the refrigerant flowing into the relay unit 30 can be in a constant direction regardless of the request of the indoor units 20.
  • the compressor 11 draws in low-temperature, low-pressure gas refrigerant, compresses it, and discharges it in a high-temperature, high-pressure state.
  • an inverter compressor is used as the compressor 11, which can control the capacity, which is the amount of refrigerant discharged per unit time, by arbitrarily changing the drive frequency.
  • the drive frequency of the compressor 11 is controlled by the control device 40.
  • the compressor 11 is not limited to an inverter type, and may be, for example, a constant speed type compressor, or a compressor that combines an inverter type and a constant speed type.
  • the compressor 11 may be any type that can compress the sucked refrigerant to a high pressure state, and may be, for example, a reciprocating, rotary, scroll, or screw type.
  • the flow path switching device 12 is, for example, a four-way valve, and switches between cooling operation and heating operation by switching the direction of refrigerant flow.
  • the switching of the flow path switching device 12 is controlled by the control device 40.
  • the flow path switching device 12 is not limited to this example, and may be configured by combining other valves, such as two-way valves or three-way valves.
  • the heat source side heat exchanger 13 exchanges heat between the refrigerant and a fluid such as outdoor air or water. Specifically, during cooling operation, the heat source side heat exchanger 13 functions as a condenser that releases heat from the refrigerant to the outdoor air and condenses and liquefies the refrigerant. During heating operation, the heat source side heat exchanger 13 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant into a gas and absorbs heat from the outdoor air as the heat of vaporization.
  • the outdoor unit 10 When the heat source side heat exchanger 13 is an air-cooled heat exchanger, the outdoor unit 10 is provided with a blower (not shown), such as a heat source side fan, for supplying outdoor air to the heat source side heat exchanger 13.
  • a blower such as a heat source side fan
  • the rotation speed of the heat source side fan is controlled by the control device 40, thereby controlling the condensation capacity or evaporation capacity of the heat source side heat exchanger 13.
  • the outdoor unit 10 is provided with a water circulation pump (not shown) for circulating a fluid such as water and supplying it to the heat source side heat exchanger 13.
  • the rotation speed of the water circulation pump is controlled by the control device 40, thereby controlling the condensation capacity or evaporation capacity of the heat source side heat exchanger 13.
  • the accumulator 14 is provided on the low-pressure side, which is the suction side of the compressor 11.
  • the accumulator 14 stores excess refrigerant that occurs due to differences in the operating conditions between cooling and heating operations, as well as excess refrigerant due to transient changes in operation.
  • the first connection pipe 3 connects the second main pipe 2 downstream of the check valve 15a to the first main pipe 1 downstream of the check valve 15b.
  • the second connection pipe 4 connects the second main pipe 2 upstream of the check valve 15a to the first main pipe 1 upstream of the check valve 15b.
  • the junction of the second connection pipe 4 and the second main pipe 2 is illustrated as junction a, the junction of the first connection pipe 3 and the second main pipe 2 as junction b (downstream of junction a), the junction of the second connection pipe 4 and the first main pipe 1 as junction c, and the junction of the first connection pipe 3 and the first main pipe 1 as junction d (downstream of junction c).
  • Check valve 15a is provided between junction a and junction b, and allows refrigerant to flow only in the direction from the outdoor unit 10 to the relay unit 30.
  • Check valve 15b is provided between junction c and junction d, and allows refrigerant to flow only in the direction from the relay unit 30 to the outdoor unit 10.
  • Check valve 15c is provided in the first connecting pipe 3, and allows refrigerant to flow only in the direction from junction d to junction b.
  • Check valve 15d is provided in the second connecting pipe 4, and allows refrigerant to flow only in the direction from junction c to junction a.
  • the indoor units 20a and 20b supply heat from the outdoor unit 10 to a cooling load or a heating load, respectively, to perform cooling or heating to a space to be air-conditioned.
  • the indoor unit 20b is equipped with an expansion device 21b and a load-side heat exchanger 22b.
  • indoor unit 20 when there is no need to distinguish between indoor units 20a and 20b, they will simply be referred to as "indoor unit 20" as appropriate.
  • expansion device 21a and expansion device 21b have the same configuration, and load side heat exchanger 22a and load side heat exchanger 22b have the same configuration, the following explanation will be given using expansion device 21a and load side heat exchanger 22a as examples.
  • the throttling device 21a functions as a pressure reducing valve and an expansion valve, and reduces the pressure and expands the refrigerant by adjusting the flow rate of the refrigerant.
  • the throttling device 21a is composed of a valve whose opening can be controlled, such as an electronic expansion valve. In this case, the opening of the throttling device 21a is controlled by the control device 40.
  • the load side heat exchanger 22a exchanges heat between the refrigerant and a fluid such as indoor air or water. Specifically, during cooling operation, the load side heat exchanger 22a functions as an evaporator that evaporates and gasifies the refrigerant and absorbs heat from the outdoor air as heat of vaporization. During heating operation, the load side heat exchanger 22a functions as a condenser that releases heat from the refrigerant to the indoor air and condenses and liquefies the refrigerant.
  • the indoor unit 20a is provided with a blower (not shown), such as a load side fan, for supplying indoor air to the load side heat exchanger 22a.
  • a blower such as a load side fan
  • the rotation speed of the load side fan is controlled by the control device 40, thereby controlling the evaporation capacity or condensation capacity of the load side heat exchanger 22a.
  • the relay unit 30 switches the flow of refrigerant depending on the operating conditions so as to distribute low-temperature refrigerant to the indoor units 20 performing cooling operation and high-temperature refrigerant to the indoor units 20 performing heating operation.
  • the relay unit 30 is equipped with a gas-liquid separator 31, a first throttling device 32, a second throttling device 33, first on-off valves 34a, 34b, and second on-off valves 35a, 35b.
  • first on-off valves 34a, 34b and the second on-off valves 35a, 35b when there is no need to distinguish between the first on-off valves 34a, 34b and the second on-off valves 35a, 35b, they will be simply referred to as the "first on-off valve 34" and the "second on-off valve 35" as appropriate.
  • the relay unit 30 is provided with a connection pipe 7, a connection pipe 8, and a relay pipe 9.
  • the connection pipe 7 connects the gas side of the gas-liquid separator 31 to the first on-off valve 34, and is a pipe through which the gas refrigerant flows.
  • the connection pipe 8 connects the liquid side of the gas-liquid separator 31 to the indoor unit 20, and is a pipe through which the liquid refrigerant flows.
  • the relay pipe 9 is provided to relay between the connection pipe 7 and the connection pipe 8.
  • the gas-liquid separator 31 is provided in the second main pipe 2, and is connected to the connecting pipe 7 and the connecting pipe 8.
  • the gas-liquid separator 31 separates the two-phase refrigerant flowing through the second main pipe 2 into gas refrigerant and liquid refrigerant.
  • the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator 31 is supplied to the first opening/closing valve 34 via the connecting pipe 7.
  • the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 31 is supplied to the first throttling device 32 via the connecting pipe 8.
  • the first throttling device 32 is provided in the connecting pipe 8.
  • the first throttling device 32 functions as a pressure reducing valve and an expansion valve, and reduces the pressure and expands the refrigerant by adjusting the flow rate of the refrigerant.
  • the first throttling device 32 is composed of a valve whose opening degree can be controlled, such as an electronic expansion valve. In this case, the opening degree of the first throttling device 32 is controlled by the control device 40.
  • the second throttling device 33 is provided in the relay pipe 9.
  • the second throttling device 33 functions as a pressure reducing valve and an expansion valve, and reduces the pressure and expands the refrigerant by adjusting the flow rate of the refrigerant.
  • the second throttling device 33 is composed of a valve whose opening degree can be controlled, such as an electronic expansion valve. In this case, the opening degree of the second throttling device 33 is controlled by the control device 40.
  • the first on-off valves 34a, 34b are provided to control the supply of refrigerant to the indoor units 20a, 20b for each operating mode, and are provided between the connection pipe 7 and the first branch pipes 5a, 5b.
  • the first on-off valves 34a, 34b are connected to the gas-liquid separator 31 on one side and to the load-side heat exchangers 22a, 22b of the indoor units 20a, 20b on the other side, respectively, and are controlled to open or close to allow or block the flow of refrigerant.
  • the second on-off valves 35a, 35b are also provided to control the supply of refrigerant to the indoor units 20a, 20b for each operating mode, and are provided between the first branch pipes 5a, 5b and the first main pipe 1.
  • the second on-off valves 35a, 35b are connected on one side to the first main pipe 1 and on the other side to the load side heat exchangers 22a, 22b of the indoor units 20a, 20b, respectively, and are controlled to open or close to allow or block the flow of refrigerant.
  • Control device 40 The control device 40 controls the entire air conditioning device 100.
  • the control device 40 controls the flow path switching device 12, the throttling devices 21a and 21b, the first throttling device 32, the second throttling device 33, the first on-off valves 34a and 34b, and the second on-off valves 35a and 35b, etc., depending on the operation mode of the air conditioning device 100.
  • the control device 40 realizes various functions by executing software on a calculation device such as a microcomputer, or is composed of hardware such as a circuit device that realizes various functions.
  • the refrigerant circuit 101 is provided with a discharge temperature detection device 51, a discharge pressure detection device 52, an inlet temperature detection device 53, a suction pressure detection device 54, and condenser outlet temperature detection devices 55a, 55b.
  • the discharge temperature detection device 51 is provided on the discharge side of the compressor 11 and detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11.
  • the discharge pressure detection device 52 is provided on the discharge side of the compressor 11 and detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 11.
  • the inlet temperature detection device 53 is provided at the inlet of the accumulator 14 and detects the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator 14.
  • the suction pressure detection device 54 is provided on the suction side of the compressor 11 and detects the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 11.
  • the suction pressure detection device 54 may be provided at the inlet of the accumulator 14.
  • the condenser outlet temperature detectors 55a and 55b are provided at the outlets of the load side heat exchangers 22a and 22b when they function as condensers, and detect the temperature of the refrigerant that flows out when the load side heat exchangers 22a and 22b function as condensers.
  • the discharge temperature detector 51, the inlet temperature detector 53, and the condenser outlet temperature detectors 55a and 55b are, for example, thermistors, and the discharge pressure detector 52 and the suction pressure detector 54 are, for example, pressure gauges.
  • the air conditioner 100 has operation modes of full cooling operation, cooling-dominated operation, full heating operation, heating-dominated operation, and defrost operation, and performs one of these operations.
  • Full cooling operation is a type of cooling operation in which all indoor units 20 cool the air-conditioned space.
  • Cooling-dominated operation is a type of cooling operation in which the cooling load of the indoor units 20 that cool the air-conditioned space exceeds the heating load of the indoor units 20 that heat the air-conditioned space.
  • Full heating operation is a type of heating operation in which all indoor units 20 heat the air-conditioned space.
  • Heating-dominated operation is a type of heating operation in which the heating load of the indoor units 20 that heat the air-conditioned space exceeds the cooling load of the indoor units 20 that cool the air-conditioned space.
  • Defrost operation is an operation performed to remove frost that has formed on the heat source-side heat exchanger 13 during heating operation (full heating operation or heating-dominated operation).
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during cooling only operation in the air-conditioning apparatus 100 of Fig. 1. During cooling only operation, all indoor units 20a, 20b perform cooling for the space to be air-conditioned. In Fig. 2, the direction of refrigerant flow during cooling only operation is indicated by arrows.
  • the flow path switching device 12 in the outdoor unit 10 is switched so that the discharge side of the compressor 11 is connected to the heat source side heat exchanger 13 and the suction side of the compressor 11 is connected to the first main pipe 1.
  • the first opening and closing valves 34a and 34b are closed and the second opening and closing valves 35a and 35b are opened.
  • the low-temperature, low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 11 and discharged as a high-temperature, high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the heat source side heat exchanger 13 via the flow path switching device 12.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the heat source side heat exchanger 13 exchanges heat with the outdoor air and condenses while releasing heat, becoming a high-pressure liquid refrigerant that flows out of the heat source side heat exchanger 13.
  • the high-pressure liquid refrigerant that flows out of the heat source side heat exchanger 13 passes through the second main pipe 2, flows out of the outdoor unit 10, and flows into the relay unit 30.
  • the high-pressure liquid refrigerant that flows into the repeater 30 flows into the first throttling device 32 via the gas-liquid separator 31, where it is reduced in pressure and expanded to become intermediate-pressure liquid refrigerant.
  • the intermediate-pressure liquid refrigerant then passes through the connecting pipe 8, is diverted to the second branch pipes 6a, 6b, and flows out of the repeater 30.
  • the intermediate-pressure liquid refrigerant that flows out of the repeater 30 passes through the second branch pipes 6a, 6b and flows into the indoor units 20a, 20b.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows into the indoor unit 20a is decompressed and expanded by the throttling device 21a to become a low temperature, low pressure, two-phase gas-liquid refrigerant, which flows into the load side heat exchanger 22a.
  • the low temperature, low pressure, two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the load side heat exchanger 22a exchanges heat with the indoor air, absorbing heat and evaporating, thereby cooling the indoor air, and flows out of the load side heat exchanger 22a as a low pressure gas refrigerant.
  • the low pressure gas refrigerant that flows out of the load side heat exchanger 22a passes through the first branch pipe 5a, flows out of the indoor unit 20a, and flows into the relay unit 30.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows into the indoor unit 20b becomes low pressure gas refrigerant through the throttling device 21b and the load side heat exchanger 22b, just like the refrigerant that flows into the indoor unit 20a.
  • the low pressure gas refrigerant then passes through the first branch pipe 5b, flows out of the indoor unit 20b, and flows into the relay unit 30.
  • the low-pressure gas refrigerant that flows into the repeater 30 reaches the first main pipe 1 via the second on-off valves 35a and 35b, flows out of the repeater 30, and then flows into the outdoor unit 10.
  • the low-pressure gas refrigerant that flows into the outdoor unit 10 passes through the flow path switching device 12 and the accumulator 14, and is sucked into the compressor 11. The above-mentioned circulation is then repeated.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during cooling-dominated operation in the air-conditioning apparatus 100 of Fig. 1.
  • the indoor unit 20a cools the air-conditioned space
  • the indoor unit 20b heats the air-conditioned space.
  • the direction of refrigerant flow during cooling-dominated operation is indicated by arrows.
  • the flow path switching device 12 in the outdoor unit 10 is switched so that the discharge side of the compressor 11 is connected to the heat source side heat exchanger 13 and the suction side of the compressor 11 is connected to the first main pipe 1.
  • the first on-off valve 34a and the second on-off valve 35b are closed, and the first on-off valve 34b and the second on-off valve 35a are opened.
  • the low-temperature, low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 11 and discharged as a high-temperature, high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the heat source side heat exchanger 13 via the flow switching device 12.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the heat source side heat exchanger 13 exchanges heat with the outdoor air and condenses while releasing heat, becoming a high-pressure two-phase gas-liquid refrigerant that flows out of the heat source side heat exchanger 13.
  • the high-pressure two-phase gas-liquid refrigerant that flows out of the heat source side heat exchanger 13 passes through the second main pipe 2, flows out of the outdoor unit 10, and flows into the relay unit 30.
  • the high-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that flows into the repeater 30 flows into the gas-liquid separator 31 and is separated into high-pressure gas refrigerant and high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure gas refrigerant separated by the gas-liquid separator 31 passes through the connecting pipe 7, then passes through the first branch pipe 5b via the first opening/closing valve 34b, and flows out of the repeater 30.
  • the high-pressure gas refrigerant that flows out of the repeater 30 flows into the indoor unit 20b.
  • the high-pressure gas refrigerant that flows into the indoor unit 20b flows into the load side heat exchanger 22b, where it exchanges heat with the indoor air and condenses while releasing heat, heating the indoor air, and flows out of the load side heat exchanger 22b as high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant that flows out of the load side heat exchanger 22b is reduced in pressure and expanded by the throttling device 21b to become intermediate-pressure liquid refrigerant, flows out of the indoor unit 20b, and then flows into the relay unit 30.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows into the repeater 30 passes through the second branch pipe 6b and then branches off, one of which passes through the second branch pipe 6a and flows out of the repeater 30.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows out of the repeater 30 flows into the indoor unit 20a.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows into the indoor unit 20a is decompressed and expanded by the throttling device 21a to become a low temperature, low pressure, two-phase gas-liquid refrigerant, which flows into the load side heat exchanger 22a.
  • the low temperature, low pressure, two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the load side heat exchanger 22a exchanges heat with the indoor air, absorbing heat and evaporating, thereby cooling the indoor air, and flows out of the load side heat exchanger 22a as a low pressure gas refrigerant.
  • the low pressure gas refrigerant that flows out of the load side heat exchanger 22a passes through the first branch pipe 5a, flows out of the indoor unit 20a, and flows into the relay unit 30.
  • the low pressure gas refrigerant that flows into the relay unit 30 reaches the first main pipe 1 via the second opening and closing valve 35a.
  • the high-pressure liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 31 passes through the connecting pipe 8 and then flows into the first throttling device 32, where it is decompressed and expanded to become intermediate-pressure liquid refrigerant.
  • the intermediate-pressure liquid refrigerant flowing out of the first throttling device 32 merges with the intermediate-pressure liquid refrigerant that flows from the indoor unit 20b into the relay unit 30 and then passes through the relay pipe 9.
  • the intermediate-pressure liquid refrigerant passing through the relay pipe 9 is decompressed and expanded by the second throttling device 33 to become low-pressure liquid refrigerant.
  • the low-pressure liquid refrigerant then reaches the first main pipe 1, where it merges with the low-pressure gas refrigerant passing through the first main pipe 1 via the second opening/closing valve 35a, and flows out of the relay unit 30.
  • the low-pressure refrigerant that flows out of the relay unit 30 flows into the outdoor unit 10 via the first main pipe 1.
  • the low-pressure refrigerant that flows into the outdoor unit 10 passes through the flow path switching device 12 and the accumulator 14, and is sucked into the compressor 11. The above-mentioned circulation is then repeated.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during heating only operation in the air conditioning apparatus 100 of Fig. 1. During heating only operation, all of the indoor units 20a, 20b perform heating for the space to be air-conditioned. In Fig. 4, the direction of refrigerant flow during heating only operation is indicated by arrows.
  • the flow path switching device 12 in the outdoor unit 10 is switched so that the discharge side of the compressor 11 is connected to the first main pipe 1, and the suction side of the compressor 11 is connected to the heat source side heat exchanger 13.
  • the first opening/closing valves 34a, 34b are opened, and the second opening/closing valves 35a, 35b are closed.
  • the first throttling device 32 is fully closed, and the second throttling device 33 is fully opened.
  • the low-temperature, low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 11 and discharged as high-temperature, high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 11 flows out of the outdoor unit 10 via the flow path switching device 12, the first main pipe 1, the first connecting pipe 3, and the second main pipe 2, and flows into the repeater 30.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the repeater 30 passes through the first branch pipes 5a and 5b via the gas-liquid separator 31, the connecting pipe 7, and the first opening and closing valves 34a and 34b, then flows out of the repeater 30 and flows into the indoor units 20a and 20b.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the indoor unit 20a flows into the load-side heat exchanger 22a, where it exchanges heat with the indoor air and condenses while releasing heat, heating the indoor air, and flows out of the load-side heat exchanger 22a as high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant that flows out of the load-side heat exchanger 22a is decompressed and expanded by the throttling device 21a to become low-pressure liquid refrigerant, and after flowing out of the indoor unit 20a, it flows into the relay unit 30 through the second branch pipe 6a.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the indoor unit 20b becomes a low-pressure liquid refrigerant through the load-side heat exchanger 22b and the throttling device 21b, just like the refrigerant that flows into the indoor unit 20a.
  • the low-pressure liquid refrigerant flows into the relay unit 30 through the second branch pipe 6b.
  • the low-pressure liquid refrigerant that flows into the repeater 30 flows out of the repeater 30 through the second throttling device 33 and the first main pipe 1.
  • the low-pressure liquid refrigerant that flows out of the repeater 30 flows into the outdoor unit 10 through the first main pipe 1.
  • the low-pressure liquid refrigerant that flows into the outdoor unit 10 flows into the heat source side heat exchanger 13 through the second connection pipe 4 and the second main pipe 2.
  • the low-pressure liquid refrigerant that flows into the heat source side heat exchanger 13 exchanges heat with the outdoor air, absorbs heat, and evaporates, becoming a low-temperature, low-pressure gas refrigerant that flows out of the heat source side heat exchanger 13.
  • the low-pressure gas refrigerant that flows out of the heat source side heat exchanger 13 passes through the flow switching device 12 and the accumulator 14 and is sucked into the compressor 11. The above-mentioned circulation is then repeated.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during heating-dominated operation in the air-conditioning apparatus 100 of Fig. 1.
  • the indoor unit 20b heats the air-conditioned space and the indoor unit 20a cools the air-conditioned space.
  • the direction of refrigerant flow during heating-dominated operation is indicated by arrows.
  • the flow path switching device 12 in the outdoor unit 10 is switched so that the discharge side of the compressor 11 is connected to the first main pipe 1, and the suction side of the compressor 11 is connected to the heat source side heat exchanger 13.
  • the first opening/closing valve 34a and the second opening/closing valve 35b are closed, and the first opening/closing valve 34b and the second opening/closing valve 35a are opened.
  • the first throttling device 32 and the second throttling device 33 are fully closed.
  • the low-temperature, low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 11 and discharged as high-temperature, high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 11 flows out of the outdoor unit 10 via the flow path switching device 12, the first main pipe 1, the first connecting pipe 3, and the second main pipe 2, and flows into the repeater 30.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the repeater 30 passes through the first branch pipe 5b via the gas-liquid separator 31, the connecting pipe 7, and the first opening/closing valve 34b, then flows out of the repeater 30 and flows into the indoor unit 20b.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the indoor unit 20b flows into the load-side heat exchanger 22b, where it exchanges heat with the indoor air and condenses while releasing heat, heating the indoor air, and flows out of the load-side heat exchanger 22b as high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant that flows out of the load-side heat exchanger 22b is reduced in pressure and expanded by the throttling device 21b to become intermediate-pressure liquid refrigerant, and after flowing out of the indoor unit 20b, it flows into the relay unit 30 through the second branch pipe 6a.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows into the relay unit 30 passes through the second branch pipe 6b, then the second branch pipe 6a, and flows out of the relay unit 30.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows out of the relay unit 30 flows into the indoor unit 20a.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant that flows into the indoor unit 20a is decompressed and expanded by the throttling device 21a to become a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant, which flows into the load side heat exchanger 22a.
  • the low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant that flows into the load side heat exchanger 22a exchanges heat with the indoor air, absorbing heat and evaporating, thereby cooling the indoor air, and becomes a low-pressure gas refrigerant and flows out of the load side heat exchanger 22a.
  • the low-pressure gas refrigerant that flows out of the load side heat exchanger 22a passes through the first branch pipe 5a, flows out of the indoor unit 20a, and flows into the relay unit 30.
  • the low-pressure gas refrigerant that flows into the relay unit 30 reaches the first main pipe 1 through the second opening and closing valve 35a.
  • the low-pressure gas refrigerant then flows out of the relay unit 30 through the first main pipe 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the flow of refrigerant during defrost operation in the air-conditioning apparatus 100 of Fig. 1.
  • Fig. 6 the direction of refrigerant flow during defrost operation is indicated by arrows.
  • the heating operation In defrost operation, the heating operation (full heating operation or heating-dominated operation) is interrupted, and the flow path switching device 12 in the outdoor unit 10 is switched so that the discharge side of the compressor 11 is connected to the heat source side heat exchanger 13 and the suction side of the compressor 11 is connected to the first main pipe 1.
  • the first opening/closing valves 34a, 34b and the second opening/closing valves 35a, 35b are closed.
  • the throttling devices 21a, 21b are fully closed.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant When the low-temperature, low-pressure gas refrigerant is sucked into the compressor 11, it is compressed by the compressor 11 to become a high-temperature, high-pressure gas refrigerant, and is discharged from the compressor 11.
  • the gas refrigerant discharged from the compressor 11 passes through the flow switching device 12 and flows into the heat source side heat exchanger 13.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that flows into the heat source side heat exchanger 13 becomes a liquid refrigerant by exchanging heat with the surrounding air.
  • the heat source side heat exchanger 13 functions as a condenser that radiates heat to the surrounding air and lowers the refrigerant temperature in the piping.
  • the frost attached to the surface of the heat source side heat exchanger 13 is melted by the heat radiation from the heat source side heat exchanger 13 into the air.
  • the blower (not shown) arranged near the heat source side heat exchanger 13 is often stopped.
  • the liquid refrigerant flowing out from the heat source side heat exchanger 13 flows into the relay unit 30 through the second main pipe 2.
  • the liquid refrigerant that flows into the repeater 30 passes through the connecting pipe 8, then flows into the first throttling device 32, where it is decompressed and expanded, then passes through the relay pipe 9, where it is decompressed and expanded by the second throttling device 33, becoming a low-temperature, low-pressure gas.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant then flows out of the repeater 30 via the first main pipe 1.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant that flows out of the repeater 30 flows into the outdoor unit 10 via the first main pipe 1.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant that flows into the outdoor unit 10 passes through the flow path switching device 12 and the accumulator 14, and is sucked into the compressor 11. The above-mentioned circulation is then repeated.
  • the first on-off valves 34a, 34b and the second on-off valves 35a, 35b are closed, and the throttling devices 21a, 21b are fully closed, so the liquid refrigerant stored in the indoor units 20a, 20b is retained in the indoor units 20a, 20b as is.
  • the liquid refrigerant stored in the indoor units 20a, 20b does not flow to the outdoor unit 10, so the amount of inflow to the outdoor unit 10 increases, preventing the liquid refrigerant stored in the accumulator 14 from overflowing and liquid back into the compressor 11.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the control process of the air conditioning device 100 according to the embodiment after returning from defrost operation to heating operation.
  • the control process shown in FIG. 7 is executed at preset intervals (e.g., once every 30 seconds) for several minutes (e.g., 10 minutes).
  • Step S1 The control device 40 performs a first determination process to determine whether the difference between the temperature detected by the discharge temperature detection device 51 and the saturation temperature (condensation temperature) converted from the pressure detected by the discharge pressure detection device 52 is equal to or greater than a first preset threshold value B1 (compressor discharge temperature-saturation temperature (condensation temperature) ⁇ B1), and whether the difference between the temperature detected by the inlet temperature detection device 53 and the saturation temperature (evaporation temperature) converted from the pressure detected by the suction pressure detection device 54 is equal to or greater than a second preset threshold value B2 (accumulator inlet temperature-saturation temperature (evaporation temperature) ⁇ B2). If the conditions of the first determination process are met, the process proceeds to step S2, and if the conditions of the first determination process are not met, the process proceeds to step S3.
  • a first preset threshold value B1 compressor discharge temperature-saturation temperature (condensation temperature) ⁇ B1
  • B2 second preset threshold value
  • Step S2 The control device 40 performs a second determination process to determine whether the difference between the temperature detected by the discharge temperature detection device 51 and the saturation temperature (condensation temperature) converted from the pressure detected by the discharge pressure detection device 52 is equal to or greater than a third threshold A1 (>B1) (compressor discharge temperature-saturation temperature (condensation temperature) ⁇ A1), and whether the difference between the temperature detected by the inlet temperature detection device 53 and the saturation temperature (evaporation temperature) converted from the pressure detected by the suction pressure detection device 54 is equal to or greater than a fourth threshold A2 (>B2) (accumulator inlet temperature-saturation temperature (evaporation temperature) ⁇ A2). If the condition of the second determination process is satisfied, the process proceeds to step S4, and if the condition of the second determination process is not satisfied, the process proceeds to step S5.
  • a third threshold A1 >B1
  • evaporation temperature evaporation temperature
  • Step S3 The control device 40 determines that too much liquid refrigerant is returning to the outdoor unit 10, and reduces the opening of the throttling devices 21a, 21b of the indoor units 20a, 20b.
  • the liquid refrigerant accumulated in the accumulator 14 overflows and liquid backs into the compressor 11, which may cause a malfunction.
  • a process occurs in which the liquid refrigerant accumulated in the accumulator 14 of the outdoor unit 10 is expelled and accumulated again in the indoor unit 20.
  • Step S4 The control device 40 determines that the liquid refrigerant returning from the indoor units 20a, 20b to the outdoor unit 10 is insufficient, and increases the opening of the throttling devices 21a, 21b of the indoor units 20a, 20b. If the liquid returning from the indoor units 20a, 20b to the outdoor unit 10 is insufficient, the pressure on the suction side of the compressor 11 decreases, which reduces the suction density of the compressor 11 and causes a decrease in heating capacity.
  • the opening of the throttling devices 21a, 21b of the indoor units 20a, 20b is increased to reduce the pressure on the suction side, which reduces the suction density of the compressor 11 and causes a decrease in heating capacity.
  • Step S5 The control device 40 performs subcooling control of the outlets of the load side heat exchangers 22a and 22b, assuming that the openings of the throttling devices 21a and 21b of the indoor units 20a and 20b are appropriate. In other words, the openings of the throttling devices 21a and 21b are controlled so that the subcooling (degree of supercooling) of the outlets of the load side heat exchangers 22a and 22b is a preset value.
  • the air conditioning device 100 includes an outdoor unit 10 having a compressor 11, a flow path switching device 12, a heat source side heat exchanger 13, and an accumulator 14, indoor units 20a, 20b having throttling devices 21a, 21b and load side heat exchangers 22a, 22b, a relay unit 30 connected between the outdoor unit 10 and the indoor units 20a, 20b and switching the flow of refrigerant depending on the operating conditions, and a communication unit between the outdoor unit 10, the relay unit 30, and the indoor units 20a, 20b.
  • the refrigerant circuit 101 is connected to the accumulator 14 by piping and includes a refrigerant circuit 101 through which a refrigerant circulates, a control device 40 that controls the refrigerant circuit 101, a discharge temperature detection device 51 that detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11, a discharge pressure detection device 52 that detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 11, an inlet temperature detection device 53 that detects the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator 14, and a suction pressure detection device 54 that detects the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 11.
  • the control device 40 switches the flow path switching device 12 so that the refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the heat source side heat exchanger 13, and fully closes the throttling device 21.
  • the control device 40 performs a first determination process to determine whether the difference between the temperature detected by the discharge temperature detection device 51 and the saturation temperature (condensation temperature) converted from the pressure detected by the discharge pressure detection device 52 is equal to or greater than a first threshold value, which is a preset value, and whether the difference between the temperature detected by the inlet temperature detection device 53 and the saturation temperature (evaporation temperature) converted from the pressure detected by the suction pressure detection device 54 is equal to or greater than a second threshold value, which is a preset value. If the conditions of the first determination process are not met, the control device 40 reduces the opening of the throttling device.
  • the control device 40 switches the flow path switching device 12 during defrost operation so that the refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the heat source side heat exchanger 13 and fully closes the throttling devices 21a, 21b, and after returning to heating operation from defrost operation, performs a first judgment process to determine whether too much liquid refrigerant is returning to the outdoor unit 10, and reduces the opening of the throttling devices 21a, 21b if the conditions of the first judgment process are not met.
  • the control device 40 performs a first judgment process, and if the conditions of the first judgment process are satisfied, it performs a second judgment process to determine whether the difference between the temperature detected by the discharge temperature detection device 51 and the saturation temperature (condensation temperature) converted from the pressure detected by the discharge pressure detection device 52 is equal to or greater than a third threshold value that is greater than the first threshold value and whether the difference between the temperature detected by the inlet temperature detection device 53 and the saturation temperature (evaporation temperature) converted from the pressure detected by the suction pressure detection device 54 is equal to or greater than a fourth threshold value that is greater than the second threshold value and if the conditions of the second judgment process are satisfied, it increases the opening of the throttling devices 21a and 21b.
  • a first judgment process is performed, and if the conditions of the first judgment process are satisfied, a second judgment process is performed to judge whether or not there is insufficient liquid return to the outdoor unit 10, and if the conditions of the second judgment process are satisfied, the opening of the throttling devices 21a, 21b is increased.
  • the opening of the throttling devices 21a, 21b of the indoor units 20a, 20b the pressure on the suction side decreases, the suction density of the compressor 11 decreases, and a decrease in heating capacity can be suppressed.
  • control device 40 executes the control process including the first determination process and the second determination process at predetermined intervals for a predetermined time after returning from defrost operation to heating operation.
  • the first judgment process for judging whether too much liquid refrigerant is returning to the outdoor unit 10 and the second judgment process for judging whether the liquid return to the outdoor unit 10 is insufficient are performed at the above-mentioned timing, so that the excessive return of liquid refrigerant to the outdoor unit 10 and the insufficient return of liquid refrigerant to the outdoor unit 10 can be efficiently eliminated.

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Abstract

空気調和装置は、圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器、およびアキュムレータを有する室外機と、絞り装置および負荷側熱交換器を有する室内機と、室外機と室内機との間に接続され、運転状況に応じて冷媒の流れを切り替える中継機と、室外機と中継機と室内機とが配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路を制御する制御装置と、圧縮機から吐出された冷媒の温度を検知する吐出温度検知装置と、圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検知する吐出圧力検知装置と、アキュムレータに流入する冷媒の温度を検知する入口温度検知装置と、圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検知する吸入圧力検知装置と、を備え、制御装置は、デフロスト運転の際に、圧縮機から吐出された冷媒が熱源側熱交換器に流入するよう流路切替装置を切り替えるとともに絞り装置を全閉し、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、吐出温度検知装置が検知した温度と、吐出圧力検知装置が検知した圧力から換算される凝縮温度との差があらかじめ設定された値である第1閾値以上、かつ、入口温度検知装置が検知した温度と、吸入圧力検知装置が検知した圧力から換算される蒸発温度との差があらかじめ設定された値である第2閾値以上であるかどうかを判定する第1判定処理を行い、第1判定処理の条件を満たさない場合、絞り装置の開度を小さくするものである。

Description

空気調和装置
 本開示は、デフロスト運転が可能な空気調和装置に関するものである。
 従来、暖房運転中に室外機の熱交換器に霜が生じた場合、その熱交換器をデフロスト(除霜)する空気調和装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1では、暖房運転中に、室外機の複数の熱交換器の何れかに対してデフロスト要求があった場合、デフロスト要求のあった熱交換器のみの流路切換機構を切り換えて、圧縮機から吐出された高温の冷媒をデフロスト要求のあった熱交換器に直接導入することでデフロスト運転を実行している。
特許第5029001号公報
 特許文献1では、デフロスト運転時、室内機の絞り装置が開いているため、暖房運転中に室内機の熱交換器へ溜められていた液冷媒が、室内機の絞り装置を通じて室外機へ流入する。そして、室外機への液冷媒の流入量が多くなると、室外機の圧縮機へ液バックしてしまうという課題があった。
 本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機への液バックを抑制することができる空気調和装置を提供することを目的としている。
 本開示に係る空気調和装置は、圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器、およびアキュムレータを有する室外機と、絞り装置および負荷側熱交換器を有する室内機と、前記室外機と前記室内機との間に接続され、運転状況に応じて冷媒の流れを切り替える中継機と、前記室外機と前記中継機と前記室内機とが配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路を制御する制御装置と、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検知する吐出温度検知装置と、前記圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検知する吐出圧力検知装置と、前記アキュムレータに流入する冷媒の温度を検知する入口温度検知装置と、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検知する吸入圧力検知装置と、を備え、前記制御装置は、デフロスト運転の際に、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記熱源側熱交換器に流入するよう流路切替装置を切り替えるとともに前記絞り装置を全閉し、前記デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、前記吐出温度検知装置が検知した温度と、前記吐出圧力検知装置が検知した圧力から換算される凝縮温度との差があらかじめ設定された値である第1閾値以上、かつ、前記入口温度検知装置が検知した温度と、前記吸入圧力検知装置が検知した圧力から換算される蒸発温度との差があらかじめ設定された値である第2閾値以上であるかどうかを判定する第1判定処理を行い、前記第1判定処理の条件を満たさない場合、前記絞り装置の開度を小さくするものである。
 本開示に係る空気調和装置によれば、制御装置は、デフロスト運転の際に、圧縮機から吐出された冷媒が熱源側熱交換器に流入するように流路切替装置を切り替えるとともに絞り装置を全閉し、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、室外機へ液冷媒が戻り過ぎているかどうかを判定する第1判定処理を行い、第1判定処理の条件を満たさない場合、絞り装置の開度を小さくする。このように、デフロスト運転の際に室内機の絞り装置を全閉することで、室内機に溜められている液冷媒が室外機に流れないので、圧縮機への液バックを抑制することができる。さらに、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、室内機から室外機へ液冷媒が戻り過ぎている場合に、室内機の絞り装置の開度を小さくすることで、室内機から室外機へ液冷媒が戻り過ぎるのを抑制し、圧縮機への液バックを抑制することができる。
実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略図である。 図1の空気調和装置における全冷房運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。 図1の空気調和装置における冷房主体運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。 図1の空気調和装置における全暖房運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。 図1の空気調和装置における暖房主体運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。 図1の空気調和装置におけるデフロスト運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。 実施の形態に係る空気調和装置のデフロスト運転から暖房運転へ復帰後の制御処理を示すフローチャートである。
 以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、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。
 実施の形態.
 実施の形態に係る空気調和装置100について説明する。以下では、空気調和装置100は、例えばビルあるいはマンションなどに設置され、冷媒を循環させる冷媒回路101を利用して、冷房運転または暖房運転を実行できるものである。特に、実施の形態に係る空気調和装置100は、複数の空調対象空間に対して冷房のみ、暖房のみ、または、それら両方を同時に行うことができる。さらに、実施の形態に係る空気調和装置100は、暖房運転時に熱源側熱交換器13に着いた霜を除くためのデフロスト運転を行うことができる。
[空気調和装置100の構成]
 図1は、実施の形態に係る空気調和装置100の冷媒回路構成の一例を示す概略図である。実施の形態1に係る空気調和装置100は、室外機10、複数の室内機20a、20b、中継機30、および制御装置40を備えている。図1の例では、空気調和装置100が1台の室外機10と、2台の室内機20a、20bと、1台の中継機30とで構成される場合を示している。
 空気調和装置100では、室外機10と中継機30とが第1主管1および第2主管2で接続されている。また、中継機30と室内機20aとが第1枝管5aおよび第2枝管6aで接続され、中継機30と室内機20bとが第1枝管5bおよび第2枝管6bで接続されている。このように、室外機10と、中継機30と、室内機20a、20bとがそれぞれの配管で接続されることにより、冷媒が循環する冷媒回路101が構成されている。なお、室内機20a、20bの台数は、この例に限られず、3台以上であってもよい。また、室外機10および中継機30の台数についても、例えば2台以上であってもよい。さらに、空気調和装置100に使用される冷媒の種類は、特に限定されず、たとえば二酸化炭素あるいは炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、HFC410AあるいはHFC407C、HFC404Aなど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あるいはR134aなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。
(室外機10)
 室外機10は、室内機20に熱を供給するために設けられている。室外機10は、圧縮機11、流路切替装置12、熱源側熱交換器13、およびアキュムレータ14を備えている。さらに、室外機10は、室内機20の要求にかかわらず、中継機30に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができるように、逆止弁15a、逆止弁15b、逆止弁15c、逆止弁15d、第1接続配管3、および、第2接続配管4を備えている。
 圧縮機11は、低温低圧のガス冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。圧縮機11として、例えば、駆動周波数を任意に変化させることにより、単位時間あたりの冷媒送出量である容量を制御することが可能なインバータ圧縮機などが用いられる。圧縮機11の駆動周波数は、制御装置40によって制御される。
 なお、圧縮機11は、インバータタイプに限られず、例えば一定速タイプの圧縮機、あるいは、インバータタイプと一定速タイプとを組み合わせた圧縮機であってもよい。また、圧縮機11は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮することができるものであればよく、例えば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリューなどの各種タイプで構成される。
 流路切替装置12は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。流路切替装置12の切り替えは、制御装置40によって制御される。なお、流路切替装置12は、この例に限られず、例えば二方弁または三方弁などの他の弁を組み合わせることによって構成されてもよい。
 熱源側熱交換器13は、室外空気または水などの流体と冷媒との間で熱交換を行う。具体的には、熱源側熱交換器13は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させて液化する凝縮器として機能する。また、熱源側熱交換器13は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させてガス化し、気化熱として室外空気から熱を吸収する蒸発器として機能する。
 熱源側熱交換器13が空冷式熱交換器である場合、室外機10には、室外空気を熱源側熱交換器13に供給するための熱源側ファンなどの図示しない送風機が設けられる。そして、制御装置40によって熱源側ファンの回転数が制御されることにより、熱源側熱交換器13の凝縮能力または蒸発能力が制御される。
 また、熱源側熱交換器13が水冷式熱交換器である場合、室外機10には、水などの流体を循環させて熱源側熱交換器13に供給するための図示しない水循環ポンプが設けられる。そして、制御装置40によって水循環ポンプの回転数が制御されることにより、熱源側熱交換器13の凝縮能力または蒸発能力が制御される。
 アキュムレータ14は、圧縮機11の吸入側である低圧側に設けられている。アキュムレータ14は、冷房運転と暖房運転との運転状態の違いによって生じる余剰冷媒、および過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒などを貯留する。
 第1接続配管3は、逆止弁15aの下流側における第2主管2と逆止弁15bの下流側における第1主管1とを接続するものである。第2接続配管4は、逆止弁15aの上流側における第2主管2と逆止弁15bの上流側における第1主管1とを接続するものである。なお、第2接続配管4と第2主管2との合流部を合流部a、第1接続配管3と第2主管2との合流部を合流部b(合流部aより下流)、第2接続配管4と第1主管1との合流部を合流部c、第1接続配管3と第1主管1との合流部を合流部d(合流部cより下流)として図示している。
 逆止弁15aは、合流部aと合流部bとの間に設けられており、室外機10から中継機30への方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁15bは、合流部cと合流部dとの間に設けられており、中継機30から室外機10への方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁15cは、第1接続配管3に設けられており、合流部dから合流部bへの方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁15dは、第2接続配管4に設けられており、合流部cから合流部aへの方向のみに冷媒の流れを許容する。
(室内機20a、20b)
 室内機20a、20bは、それぞれ、冷房負荷または暖房負荷に対して、室外機10からの熱を供給し、空調対象空間に対して冷房または暖房を行うものである。室内機20aは、絞り装置21aおよび負荷側熱交換器22aを備えている。室内機20bは、絞り装置21bおよび負荷側熱交換器22bを備えている。
 なお、以下の説明において、室内機20aおよび20bを特に区別する必要がない場合には、単に「室内機20」と適宜称して説明する。また、絞り装置21aおよび絞り装置21bは同一の構成であり、負荷側熱交換器22aおよび負荷側熱交換器22bは同一の構成であるため、以下では、絞り装置21aおよび負荷側熱交換器22aを例にとって説明する。
 絞り装置21aは、減圧弁および膨張弁としての機能を有し、冷媒の流量を調整することによって冷媒を減圧して膨張させる。絞り装置21aは、例えば、電子式膨張弁などの開度の制御が可能な弁で構成される。この場合、絞り装置21aの開度は、制御装置40によって制御される。
 負荷側熱交換器22aは、室内空気または水などの流体と冷媒との間で熱交換を行う。具体的には、負荷側熱交換器22aは、冷房運転の際に、冷媒を蒸発させてガス化し、気化熱として室外空気から熱を吸収する蒸発器として機能する。また、負荷側熱交換器22aは、暖房運転の際に、冷媒の熱を室内空気に放熱して冷媒を凝縮させて液化する凝縮器として機能する。
 室内機20aには、室内空気を負荷側熱交換器22aに供給するための負荷側ファンなどの図示しない送風機が設けられる。そして、制御装置40によって負荷側ファンの回転数が制御されることにより、負荷側熱交換器22aの蒸発能力または凝縮能力が制御される。
(中継機30)
 中継機30は、冷房運転を実施する室内機20には低温の冷媒を分配し、暖房運転を実施する室内機20には高温の冷媒を分配するように、運転状況に応じて冷媒の流れを切り替えるものである。
 中継機30は、気液分離器31、第1絞り装置32、第2絞り装置33、第1開閉弁34a、34b、および第2開閉弁35a、35bを備えている。なお、以下の説明において、第1開閉弁34a、34bおよび第2開閉弁35a、35bを特に区別する必要がない場合には、単に「第1開閉弁34」、「第2開閉弁35」と適宜称して説明する。
 また、中継機30には、接続配管7、接続配管8、および中継配管9が設けられている。接続配管7は、気液分離器31のガス側と第1開閉弁34とを接続し、ガス冷媒が流れる配管である。接続配管8は、気液分離器31の液側と室内機20とを接続し、液冷媒が流れる配管である。中継配管9は、接続配管7と接続配管8とを中継するために設けられている。
 気液分離器31は、第2主管2に設けられ、接続配管7および接続配管8が接続されている。気液分離器31は、第2主管2を流れてくる二相冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離させる。気液分離器31で分離されたガス冷媒は、接続配管7を介して第1開閉弁34に供給される。また、気液分離器31で分離された液冷媒は、接続配管8を介して第1絞り装置32に供給される。
 第1絞り装置32は、接続配管8に設けられている。第1絞り装置32は、減圧弁および膨張弁としての機能を有し、冷媒の流量を調整することによって冷媒を減圧して膨張させる。第1絞り装置32は、例えば、電子式膨張弁などの開度の制御が可能な弁で構成される。この場合、第1絞り装置32の開度は、制御装置40によって制御される。
 第2絞り装置33は、中継配管9に設けられている。第2絞り装置33は、減圧弁および膨張弁としての機能を有し、冷媒の流量を調整することによって冷媒を減圧して膨張させる。第2絞り装置33は、例えば、電子式膨張弁などの開度の制御が可能な弁で構成される。この場合、第2絞り装置33の開度は、制御装置40によって制御される。
 第1開閉弁34a、34bは、運転モードごとに室内機20a、20bへの冷媒の供給を制御するためのものであり、接続配管7と第1枝管5a、5bとの間に設けられている。つまり、第1開閉弁34a、34bは、一方が気液分離器31に、他方が室内機20a、20bの負荷側熱交換器22a、22bに、それぞれ接続されており、開閉が制御されることで、冷媒を導通したりしなかったりするものである。
 第2開閉弁35a、35bも、運転モードごとに室内機20a、20bへの冷媒の供給を制御するためのものであり、第1枝管5a、5bと第1主管1との間に設けられている。つまり、第2開閉弁35a、35bは、一方が第1主管1に、他方が室内機20a、20bの負荷側熱交換器22a、22bに、それぞれ接続されており、開閉が制御されることで、冷媒を導通したりしなかったりするものである。
(制御装置40)
 制御装置40は、この空気調和装置100全体を制御する。例えば、制御装置40は、空気調和装置100の運転モードに応じて、流路切替装置12、絞り装置21a、21b、第1絞り装置32、第2絞り装置33、第1開閉弁34a、34b、および、第2開閉弁35a、35bなどを制御する。制御装置40は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアなどで構成されている。
 上記の冷媒回路101には、吐出温度検知装置51、吐出圧力検知装置52、入口温度検知装置53、吸入圧力検知装置54、および、凝縮器出口温度検知装置55a、55bが備えられている。吐出温度検知装置51は、圧縮機11の吐出側に設けられ、圧縮機11から吐出された冷媒の温度を検知する。吐出圧力検知装置52は、圧縮機11の吐出側に設けられ、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力を検知する。入口温度検知装置53は、アキュムレータ14の入口に設けられ、アキュムレータ14に流入する冷媒の温度を検知する。吸入圧力検知装置54は、圧縮機11の吸入側に設けられ、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力を検知する。なお、吸入圧力検知装置54は、アキュムレータ14の入口に設けられていてもよい。凝縮器出口温度検知装置55a、55bは、負荷側熱交換器22a、22bが凝縮器として機能する際の出口に設けられ、負荷側熱交換器22a、22bが凝縮器として機能する際に流出した冷媒の温度を検知する。吐出温度検知装置51、入口温度検知装置53、および凝縮器出口温度検知装置55a、55bは、例えばサーミスタであり、吐出圧力検知装置52および吸入圧力検知装置54は、例えば圧力計である。
[空気調和装置100の冷媒動作]
 次に、上記構成を有する空気調和装置100における各種運転モードでの冷媒の動作について説明する。空気調和装置100は、運転モードとして、全冷房運転、冷房主体運転、全暖房運転、暖房主体運転、デフロスト運転を有しており、それらのうちいずれかの運転を行う。
 全冷房運転は、冷房運転の一種であり、すべての室内機20が空調対象空間に対して冷房を行う運転である。冷房主体運転は、冷房運転の一種であり、空調対象空間に対して冷房を行う室内機20の冷房負荷が、空調対象空間に対して暖房を行う室内機20の暖房負荷を上回る場合に行われる運転である。全暖房運転は、暖房運転の一種であり、すべての室内機20が空調対象空間に対して暖房を行う運転である。暖房主体運転は、暖房運転の一種であり、空調対象空間に対して暖房を行う室内機20の暖房負荷が、空調対象空間に対して冷房を行う室内機20の冷房負荷を上回る場合に行われる運転である。デフロスト運転は、暖房運転時(全暖房運転あるいは暖房主体運転時)に熱源側熱交換器13に着いた霜を除くために行う運転である。
(全冷房運転)
 図2は、図1の空気調和装置100における全冷房運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。全冷房運転では、すべての室内機20a、20bが空調対象空間に対して冷房を行う。図2において、全冷房運転時の冷媒の流れ方向を矢印で示す。
 全冷房運転では、まず、室外機10における流路切替装置12は、圧縮機11の吐出側と熱源側熱交換器13とが接続され、圧縮機11の吸入側と第1主管1とが接続されるように切り替えられる。また、第1開閉弁34a、34bが閉止され、第2開閉弁35a、35bが開放される。
 低温低圧の冷媒は、圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12を介して熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって熱源側熱交換器13から流出する。熱源側熱交換器13から流出した高圧の液冷媒は、第2主管2を通過して室外機10から流出し、中継機30に流入する。
 中継機30に流入した高圧の液冷媒は、気液分離器31を介して第1絞り装置32に流入し、減圧および膨張されて中間圧の液冷媒となる。そして、中間圧の液冷媒は、接続配管8を通過した後、第2枝管6a、6bに分流し、中継機30から流出する。中継機30から流出した中間圧の液冷媒は、第2枝管6a、6bを通過して室内機20a、20bに流入する。
 室内機20aに流入した中間圧の液冷媒は、絞り装置21aによって減圧および膨張されて低温低圧の気液二相冷媒となり、負荷側熱交換器22aに流入する。負荷側熱交換器22aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内空気と熱交換して吸熱および蒸発することにより室内空気を冷却し、低圧のガス冷媒となって負荷側熱交換器22aから流出する。負荷側熱交換器22aから流出した低圧のガス冷媒は、第1枝管5aを通過して室内機20aから流出し、中継機30に流入する。
 室内機20bに流入した中間圧の液冷媒についても、室内機20aに流入した冷媒と同様に、絞り装置21bおよび負荷側熱交換器22bを介して低圧のガス冷媒となる。そして、低圧のガス冷媒は、第1枝管5bを通過して室内機20bから流出し、中継機30に流入する。
 中継機30に流入した低圧のガス冷媒は、第2開閉弁35a、35bを介して第1主管1に至り、中継機30から流出した後、室外機10に流入する。室外機10に流入した低圧のガス冷媒は、流路切替装置12およびアキュムレータ14を通過して、圧縮機11へ吸入される。そして、以下、上述した循環が繰り返される。
(冷房主体運転)
 図3は、図1の空気調和装置100における冷房主体運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。ここでは、室内機20aが空調対象空間に対して冷房を行い、室内機20bが空調対象空間に対して暖房を行う場合を例にとって説明する。図3において、冷房主体運転時の冷媒の流れ方向を矢印で示す。
 冷房主体運転では、まず、室外機10における流路切替装置12は、圧縮機11の吐出側と熱源側熱交換器13とが接続され、圧縮機11の吸入側と第1主管1とが接続されるように切り替えられる。また、第1開閉弁34aおよび第2開閉弁35bが閉止され、第1開閉弁34bおよび第2開閉弁35aが開放される。
 低温低圧の冷媒は、圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12を介して熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の気液二相冷媒となって熱源側熱交換器13から流出する。熱源側熱交換器13から流出した高圧の気液二相冷媒は、第2主管2を通過して室外機10から流出し、中継機30に流入する。
 中継機30に流入した高圧の気液二相冷媒は、気液分離器31に流入し、高圧のガス冷媒と高圧の液冷媒とに分離される。気液分離器31によって分離された高圧のガス冷媒は、接続配管7を通過した後、第1開閉弁34bを介して第1枝管5bを通過し、中継機30から流出する。中継機30から流出した高圧のガス冷媒は、室内機20bに流入する。
 室内機20bに流入した高圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器22bに流入し、室内空気と熱交換して放熱しながら凝縮することによって室内空気を加熱し、高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器22bから流出する。負荷側熱交換器22bから流出した高圧の液冷媒は、絞り装置21bによって減圧および膨張されて中間圧の液冷媒となり、室内機20bから流出した後に、中継機30に流入する。
 中継機30に流入した中間圧の液冷媒は、第2枝管6bを通過した後分流し、一方が第2枝管6aを通過して中継機30から流出する。中継機30から流出した中間圧の液冷媒は、室内機20aに流入する。
 室内機20aに流入した中間圧の液冷媒は、絞り装置21aによって減圧および膨張されて低温低圧の気液二相冷媒となり、負荷側熱交換器22aに流入する。負荷側熱交換器22aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内空気と熱交換して吸熱および蒸発することにより室内空気を冷却し、低圧のガス冷媒となって負荷側熱交換器22aから流出する。負荷側熱交換器22aから流出した低圧のガス冷媒は、第1枝管5aを通過して室内機20aから流出し、中継機30に流入する。中継機30に流入した低圧のガス冷媒は、第2開閉弁35aを介して第1主管1に至る。
 一方、気液分離器31によって分離された高圧の液冷媒は、接続配管8を通過した後、第1絞り装置32に流入し、減圧および膨張されて中間圧の液冷媒となる。第1絞り装置32から流出した中間圧の液冷媒は、室内機20bから中継機30に流入した後に分流した中間圧の液冷媒と合流し、中継配管9を通過する。中継配管9を通過する中間圧の液冷媒は、第2絞り装置33によって減圧および膨張され、低圧の液冷媒となる。そして、低圧の液冷媒は第1主管1に至り、第2開閉弁35aを介して第1主管1を通過する低圧のガス冷媒と合流し、中継機30から流出する。
 中継機30から流出した低圧の冷媒は、第1主管1を介して室外機10に流入する。室外機10に流入した低圧の冷媒は、流路切替装置12およびアキュムレータ14を通過して、圧縮機11へ吸入される。そして、以下、上述した循環が繰り返される。
(全暖房運転)
 図4は、図1の空気調和装置100における全暖房運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。全暖房運転では、すべての室内機20a、20bが空調対象空間に対して暖房を行う。図4において、全暖房運転の冷媒の流れ方向を矢印で示す。
 全暖房運転では、まず、室外機10における流路切替装置12は、圧縮機11の吐出側と第1主管1とが接続され、圧縮機11の吸入側と熱源側熱交換器13とが接続されるように切り替えられる。また、第1開閉弁34a、34bが開放され、第2開閉弁35a、35bが閉止される。さらに、第1絞り装置32が全閉され、第2絞り装置33が全開される。
 低温低圧の冷媒は、圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12、第1主管1、第1接続配管3、および第2主管2を介して室外機10から流出し、中継機30に流入する。中継機30に流入した高温高圧のガス冷媒は、気液分離器31、接続配管7および第1開閉弁34a、34bを介して第1枝管5a、5bを通過した後、中継機30から流出し、室内機20a、20bに流入する。
 室内機20aに流入した高温高圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器22aに流入し、室内空気と熱交換して放熱しながら凝縮することによって室内空気を加熱し、高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器22aから流出する。負荷側熱交換器22aから流出した高圧の液冷媒は、絞り装置21aによって減圧および膨張されて低圧の液冷媒となり、室内機20aから流出した後に、第2枝管6aを通って中継機30に流入する。
 室内機20bに流入した高温高圧のガス冷媒についても、室内機20aに流入した冷媒と同様に、負荷側熱交換器22bおよび絞り装置21bを介して低圧の液冷媒となる。そして、低圧の液冷媒は、室内機20bから流出した後に、第2枝管6bを通って中継機30に流入する。
 中継機30に流入した低圧の液冷媒は、第2絞り装置33および第1主管1を介して中継機30から流出する。中継機30から流出した低圧の液冷媒は、第1主管1を介して室外機10に流入する。室外機10に流入した低圧の液冷媒は、第2接続配管4および第2主管2を介して熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した低圧の液冷媒は、室外空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって熱源側熱交換器13から流出する。熱源側熱交換器13から流出した低圧のガス冷媒は、流路切替装置12およびアキュムレータ14を通過して、圧縮機11へ吸入される。そして、以下、上述した循環が繰り返される。
(暖房主体運転)
 図5は、図1の空気調和装置100における暖房主体運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。ここでは、室内機20bが空調対象空間に対して暖房を行い、室内機20aが空調対象空間に対して冷房を行う場合を例にとって説明する。図5において、暖房主体運転の冷媒の流れ方向を矢印で示す。
 暖房主体運転では、まず、室外機10における流路切替装置12は、圧縮機11の吐出側と第1主管1とが接続され、圧縮機11の吸入側と熱源側熱交換器13とが接続されるように切り替えられる。また、第1開閉弁34aおよび第2開閉弁35bが閉止され、第1開閉弁34bおよび第2開閉弁35aが開放される。さらに、第1絞り装置32および第2絞り装置33が全閉される。
 低温低圧の冷媒は、圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置12、第1主管1、第1接続配管3、および第2主管2を介して室外機10から流出し、中継機30に流入する。中継機30に流入した高温高圧のガス冷媒は、気液分離器31、接続配管7および第1開閉弁34bを介して第1枝管5bを通過した後、中継機30から流出し、室内機20bに流入する。
 室内機20bに流入した高温高圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器22bに流入し、室内空気と熱交換して放熱しながら凝縮することによって室内空気を加熱し、高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器22bから流出する。負荷側熱交換器22bから流出した高圧の液冷媒は、絞り装置21bによって減圧および膨張されて中間圧の液冷媒となり、室内機20bから流出した後に、第2枝管6aを通って中継機30に流入する。
 中継機30に流入した中間圧の液冷媒は、第2枝管6bを通過した後に第2枝管6aを通過し、中継機30から流出する。中継機30から流出した中間圧の液冷媒は、室内機20aに流入する。
 室内機20aに流入した中間圧の液冷媒は、絞り装置21aによって減圧および膨張されて低温低圧の気液二相冷媒となり、負荷側熱交換器22aに流入する。負荷側熱交換器22aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内空気と熱交換して吸熱および蒸発することにより室内空気を冷却し、低圧のガス冷媒となって負荷側熱交換器22aから流出する。負荷側熱交換器22aから流出した低圧のガス冷媒は、第1枝管5aを通過して室内機20aから流出し、中継機30に流入する。中継機30に流入した低圧のガス冷媒は、第2開閉弁35aを介して第1主管1に至る。そして、低圧のガス冷媒は、第1主管1を介して中継機30から流出する。
 中継機30から流出した低圧の液冷媒は、第1主管1を介して室外機10に流入する。室外機10に流入した低圧の液冷媒は、第2接続配管4および第2主管2を介して熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した低圧の液冷媒は、室外空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって熱源側熱交換器13から流出する。熱源側熱交換器13から流出した低圧のガス冷媒は、流路切替装置12およびアキュムレータ14を通過して、圧縮機11へ吸入される。そして、以下、上述した循環が繰り返される。
(デフロスト運転)
 図6は、図1の空気調和装置100におけるデフロスト運転時の冷媒の流れについて説明するための概略図である。図6において、デフロスト運転の冷媒の流れ方向を矢印で示す。
 デフロスト運転では、暖房運転(全暖房運転あるいは暖房主体運転)が中断され、室外機10における流路切替装置12は、圧縮機11の吐出側と熱源側熱交換器13とが接続され、圧縮機11の吸入側と第1主管1とが接続されるように切り替えられる。また、第1開閉弁34a、34bおよび第2開閉弁35a、35bが閉止される。さらに、絞り装置21a、21bが全閉される。
 低温低圧のガス冷媒が圧縮機11へ吸入されると圧縮機11で圧縮され、高温高圧のガス冷媒となり、圧縮機11から吐出される。圧縮機11から吐出されたガス冷媒は、流路切替装置12を通り、熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した高温高圧のガス冷媒は、周囲の空気と熱交換することで液冷媒となる。熱源側熱交換器13は、周囲空気へ放熱し、配管内の冷媒温度を降下させる凝縮器として機能する。従って、熱源側熱交換器13の空気中への放熱によって、熱源側熱交換器13の表面に付着した霜が融解される。このとき、熱源側熱交換器13の近傍に配設されている送風機(図示せず)は停止していることが多い。熱源側熱交換器13から流出した液冷媒は、第2主管2を通って中継機30へ流入する。
 中継機30へ流入した液冷媒は、接続配管8を通過した後、第1絞り装置32に流入し、減圧および膨張された後、中継配管9を通過し、第2絞り装置33によって減圧および膨張され、低温低圧のガスとなる。そして、低温低圧のガス冷媒は、第1主管1を介して中継機30から流出する。中継機30から流出した低温低圧のガス冷媒は、第1主管1を介して室外機10に流入する。室外機10に流入した低温低圧のガス冷媒は、流路切替装置12およびアキュムレータ14を通過して、圧縮機11へ吸入される。そして、以下、上述した循環が繰り返される。
 デフロスト運転では、第1開閉弁34a、34bおよび第2開閉弁35a、35bが閉止されており、絞り装置21a、21bが全閉されているため、室内機20a、20bに溜められている液冷媒がそのまま室内機20a、20bに保持される。つまり、室内機20a、20bに溜められている液冷媒が室外機10に流れないので、室外機10への流入量が多くなってアキュムレータ14に溜まった液冷媒がオーバーフローして圧縮機11へ液バックするのを抑制することができる。
 また、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後は、室外機10のアキュムレータ14に溜まった液冷媒を追い出して、再度室内機20へ溜める過程が発生する。そのため、アキュムレータ14に溜まった液冷媒の量が多いとその分、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後の暖房能力の立ち上がりが遅くなる。そこで、室内機20a、20bに溜められている冷媒がそのまま室内機20a、20bに保持され、室外機10に流れないようにする。そうすることで、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後の暖房能力の立ち上がりを改善することができ、低外気温度時の暖房能力を向上させることができる。
 図7は、実施の形態に係る空気調和装置100のデフロスト運転から暖房運転へ復帰後の制御処理を示すフローチャートである。実施の形態に係る空気調和装置100では、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、数分の間(例えば10分の間)、あらかじめ設定された間隔毎(例えば30秒毎に1回)に図7に示す制御処理を実行する。
(ステップS1)
 制御装置40は、吐出温度検知装置51が検知した温度と、吐出圧力検知装置52が検知した圧力から換算される飽和温度(凝縮温度)との差があらかじめ設定された第1閾値であるB1以上(圧縮機吐出温度-飽和温度(凝縮温度)≧B1)、かつ、入口温度検知装置53が検知した温度と、吸入圧力検知装置54が検知した圧力から換算される飽和温度(蒸発温度)との差があらかじめ設定された第2閾値であるB2以上(アキュムレータ入口温度-飽和温度(蒸発温度)≧B2)であるかどうかを判定する第1判定処理を行う。そして、第1判定処理の条件を満たす場合、処理はステップS2に進み、第1判定処理の条件を満たさない場合、処理はステップS3に進む。
(ステップS2)
 制御装置40は、吐出温度検知装置51が検知した温度と、吐出圧力検知装置52が検知した圧力から換算される飽和温度(凝縮温度)との差があらかじめ設定された第3閾値であるA1(>B1)以上(圧縮機吐出温度-飽和温度(凝縮温度)≧A1)、かつ、入口温度検知装置53が検知した温度と、吸入圧力検知装置54が検知した圧力から換算される飽和温度(蒸発温度)との差があらかじめ設定された第4閾値であるA2(>B2)以上(アキュムレータ入口温度-飽和温度(蒸発温度)≧A2)であるかどうかを判定する第2判定処理を行う。そして、第2判定処理の条件を満たす場合、処理はステップS4に進み、第2判定処理の条件を満たさない場合、処理はステップS5に進む。
(ステップS3)
 制御装置40は、室外機10へ液冷媒が戻り過ぎているとして、室内機20a、20bの絞り装置21a、21bの開度を小さくする。ここで、室内機20a、20bから室外機10へ液冷媒が戻りすぎると、アキュムレータ14に溜まった液冷媒がオーバーフローして圧縮機11へ液バックし、故障を招く恐れがある。また、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後は、室外機10のアキュムレータ14に溜まった液冷媒を追い出して、再度室内機20へ溜める過程が発生する。そのため、アキュムレータ14に溜まった液冷媒の量が多いとその分、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後の暖房能力の立ち上がりが遅くなる。そこで、室内機20a、20bから室外機10へ液冷媒が戻り過ぎている場合に、室内機20a、20bの絞り装置21a、21bの開度を小さくする。そうすることで、室内機20a、20bから室外機10へ液冷媒が戻りすぎるのを抑制し、アキュムレータ14に溜まった液冷媒がオーバーフローして圧縮機11へ液バックするのを抑制することができる。さらに、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後の暖房能力の立ち上がりを改善することができ、低外気温度時の暖房能力を向上させることができる。
(ステップS4)
 制御装置40は、室内機20a、20bから室外機10への液冷媒の戻りが足りてないとして、室内機20a、20bの絞り装置21a、21bの開度を大きくする。ここで、室内機20a、20bから室外機10への液戻りが足りなくなると、圧縮機11の吸入側の圧力が下がり、それによって圧縮機11の吸入密度が下がり、暖房能力低下が発生する。そこで、室内機20a、20bから室外機10への液戻りが足りてない場合に、室内機20a、20bの絞り装置21a、21bの開度を大きくすることで、吸入側の圧力が下がって圧縮機11の吸入密度が下がり、暖房能力低下が発生するのを抑制することができる。
(ステップS5)
 制御装置40は、室内機20a、20bの絞り装置21a、21bの開度が適正開度であるとして、負荷側熱交換器22a、22bそれぞれの出口のサブクール制御を行う。つまり、負荷側熱交換器22a、22bそれぞれの出口のサブクール(過冷却度)があらかじめ設定された値となるように、絞り装置21a、21bの開度をそれぞれ制御する。ここで、負荷側熱交換器22a、22bそれぞれの出口のサブクールは、吐出圧力検知装置52が検知した圧力から換算される飽和温度(凝縮温度)-凝縮器出口温度検知装置55a、55bが検知した温度(SC=飽和温度(凝縮温度)-凝縮器出口温度)である。
 なお、上記のA1およびB1は、圧縮比に応じた値であり、例えばA1=30℃、B1=25℃である。また、上記のA2およびB2は、アキュムレータ14の入口にスーパーヒート(過熱度)がつくかつかないか位の値であり、例えばA2=5℃、B2=3℃である。
 以上、実施の形態に係る空気調和装置100は、圧縮機11、流路切替装置12、熱源側熱交換器13、およびアキュムレータ14を有する室外機10と、絞り装置21a、21bおよび負荷側熱交換器22a、22bを有する室内機20a、20bと、室外機10と室内機20a、20bとの間に接続され、運転状況に応じて冷媒の流れを切り替える中継機30と、室外機10と中継機30と室内機20a、20bとが配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路101と、冷媒回路101を制御する制御装置40と、圧縮機11から吐出された冷媒の温度を検知する吐出温度検知装置51と、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力を検知する吐出圧力検知装置52と、アキュムレータ14に流入する冷媒の温度を検知する入口温度検知装置53と、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力を検知する吸入圧力検知装置54と、を備えている。そして、制御装置40は、デフロスト運転の際に、圧縮機11から吐出された冷媒が熱源側熱交換器13に流入するよう流路切替装置12を切り替えるとともに絞り装置21を全閉し、デフロスト運転から暖房運転に復帰後、吐出温度検知装置51が検知した温度と、吐出圧力検知装置52が検知した圧力から換算される飽和温度(凝縮温度)との差があらかじめ設定された値である第1閾値以上、かつ、入口温度検知装置53が検知した温度と、吸入圧力検知装置54が検知した圧力から換算される飽和温度(蒸発温度)との差があらかじめ設定された値である第2閾値以上であるかどうかを判定する第1判定処理を行い、第1判定処理の条件を満たさない場合、前記絞り装置の開度を小さくするものである。
 実施の形態に係る空気調和装置100によれば、制御装置40は、デフロスト運転の際に、圧縮機11から吐出された冷媒が熱源側熱交換器13に流入するよう流路切替装置12を切り替えるとともに絞り装置21a、21bを全閉し、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、室外機10へ液冷媒が戻り過ぎているかどうかを判定する第1判定処理を行い、第1判定処理の条件を満たさない場合、絞り装置21a、21bの開度を小さくする。このように、デフロスト運転の際に室内機20a、20bの絞り装置21a、21bを全閉することで、室内機20a、20bに溜められている液冷媒が室外機10に流れないので、圧縮機11への液バックを抑制することができる。さらに、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、室内機20a、20bから室外機10へ液冷媒が戻り過ぎている場合に、室内機20a、20bの絞り装置21a、21bの開度を小さくすることで、室内機20a、20bから室外機10へ液冷媒が戻りすぎるのを抑制し、圧縮機11への液バックを抑制することができ、さらに、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後の暖房能力の立ち上がりを改善することができ、低外気温度時の暖房能力を向上させることができる。
 また、実施の形態に係る空気調和装置100において、制御装置40は、第1判定処理を行い、第1判定処理の条件を満たした場合、吐出温度検知装置51が検知した温度と、吐出圧力検知装置52が検知した圧力から換算される飽和温度(凝縮温度)との差があらかじめ設定され第1閾値よりも大きい値である第3閾値以上、かつ、入口温度検知装置53が検知した温度と、吸入圧力検知装置54が検知した圧力から換算される飽和温度(蒸発温度)との差があらかじめ設定され第2閾値よりも大きい値である第4閾値以上であるかどうかを判定する第2判定処理を行い、第2判定処理の条件を満たす場合、絞り装置21a、21bの開度を大きくするものである。
 実施の形態に係る空気調和装置100によれば、第1判定処理を行い、第1判定処理の条件を満たした場合、室外機10への液戻りが足りてないかどうかを判定する第2判定処理を行い、第2判定処理の条件を満たす場合、絞り装置21a、21bの開度を大きくする。つまり、室外機10への液戻りが足りてない場合に、室内機20a、20bの絞り装置21a、21bの開度を大きくすることで、吸入側の圧力が下がって圧縮機11の吸入密度が下がり、暖房能力低下が発生するのを抑制することができる。
 また、実施の形態に係る空気調和装置100において、制御装置40は、第1判定処理および第2判定処理を含む制御処理を、デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、あらかじめ設定された時間の間、あらかじめ設定された間隔毎に実行する。
 実施の形態に係る空気調和装置100によれば、室外機10へ液冷媒が戻り過ぎているかどうかを判定する第1判定処理および室外機10への液戻りが足りてないかどうかを判定する第2判定処理を、上記のタイミングで行うことで、室外機10への液冷媒の戻り過ぎおよび室外機10への液戻り不足を効率的に解消することができる。
 1 第1主管、2 第2主管、3 第1接続配管、4 第2接続配管、5a 第1枝管、5b 第1枝管、6a 第2枝管、6b 第2枝管、7 接続配管、8 接続配管、9 中継配管、10 室外機、11 圧縮機、12 流路切替装置、13 熱源側熱交換器、14 アキュムレータ、15a 逆止弁、15b 逆止弁、15c 逆止弁、15d 逆止弁、20 室内機、20a 室内機、20b 室内機、21a 絞り装置、21b 絞り装置、22a 負荷側熱交換器、22b 負荷側熱交換器、30 中継機、31 気液分離器、32 第1絞り装置、33 第2絞り装置、34 第1開閉弁、34a 第1開閉弁、34b 第1開閉弁、35 第2開閉弁、35a 第2開閉弁、35b 第2開閉弁、40 制御装置、51 吐出温度検知装置、52 吐出圧力検知装置、53 入口温度検知装置、54 吸入圧力検知装置、55a 凝縮器出口温度検知装置、55b 凝縮器出口温度検知装置、100 空気調和装置、101 冷媒回路。

Claims (4)

  1.  圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器、およびアキュムレータを有する室外機と、
     絞り装置および負荷側熱交換器を有する室内機と、
     前記室外機と前記室内機との間に接続され、運転状況に応じて冷媒の流れを切り替える中継機と、
     前記室外機と前記中継機と前記室内機とが配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
     前記冷媒回路を制御する制御装置と、
     前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検知する吐出温度検知装置と、
     前記圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検知する吐出圧力検知装置と、
     前記アキュムレータに流入する冷媒の温度を検知する入口温度検知装置と、
     前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検知する吸入圧力検知装置と、を備え、
     前記制御装置は、
     デフロスト運転の際に、
     前記圧縮機から吐出された冷媒が前記熱源側熱交換器に流入するよう流路切替装置を切り替えるとともに前記絞り装置を全閉し、
     前記デフロスト運転から暖房運転へ復帰後、
     前記吐出温度検知装置が検知した温度と、前記吐出圧力検知装置が検知した圧力から換算される凝縮温度との差があらかじめ設定された値である第1閾値以上、かつ、前記入口温度検知装置が検知した温度と、前記吸入圧力検知装置が検知した圧力から換算される蒸発温度との差があらかじめ設定された値である第2閾値以上であるかどうかを判定する第1判定処理を行い、
     前記第1判定処理の条件を満たさない場合、前記絞り装置の開度を小さくする
     空気調和装置。
  2.  前記制御装置は、
     前記第1判定処理を行い、前記第1判定処理の条件を満たした場合、
     前記吐出温度検知装置が検知した温度と、前記吐出圧力検知装置が検知した圧力から換算される前記凝縮温度との差があらかじめ設定され前記第1閾値よりも大きい値である第3閾値以上、かつ、前記入口温度検知装置が検知した温度と、前記吸入圧力検知装置が検知した圧力から換算される前記蒸発温度との差があらかじめ設定され前記第2閾値よりも大きい値である第4閾値以上であるかどうかを判定する第2判定処理を行い、
     前記第2判定処理の条件を満たす場合、前記絞り装置の開度を大きくする
     請求項1に記載の空気調和装置。
  3.  前記制御装置は、
     前記第2判定処理を行い、前記第2判定処理の条件を満たない場合、前記負荷側熱交換器の出口のサブクールがあらかじめ設定された値となるように前記絞り装置の開度を制御する
     請求項2に記載の空気調和装置。
  4.  前記制御装置は、
     前記第1判定処理および前記第2判定処理を含む制御処理を、前記デフロスト運転から前記暖房運転へ復帰後、あらかじめ設定された時間の間、あらかじめ設定された間隔毎に実行する
     請求項3に記載の空気調和装置。
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