JP5787102B2 - 分離型空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、分離型空気調和装置、特に分離型空気調和装置の冷媒制御に関する。

近年の業務用などの分離型空気調和機は、圧縮機としてインバータ式容量可変型圧縮機を用い、冷房運転時用の膨張弁として室内電動膨張弁を使用している。また、冷房運転時に室外ユニットから室内ユニットに送られる高圧液冷媒中に気泡が発生することのないように、室外ユニット内に高圧液冷媒を過冷却する過冷却器が設けられている。

前記過冷却器は、室外側熱交換器から流出される高圧液冷媒の一部を蒸発気化させ、この気化熱により室内ユニットへ冷媒を送る主回路の高圧液冷媒を冷却するように構成されている。蒸発気化させる前記高圧液冷媒の一部は、室外側熱交換器の出口と圧縮機の吸入側とを接続するバイパス回路により、バイパス回路中に配置されたバイパス用電動膨張弁及び過冷却器のバイパス側通路を順次経由して圧縮機の吸入側に送くられている。

また、上記分離型空気調和装置において、インバータ式容量可変型圧縮機の回転数制御、室内電動膨張弁の開度制御、及び室外電動膨張弁の開度制御は、次のように行われている。

インバータ式容量可変型圧縮機は、負荷の変化に対応させて容量を可変に制御するために、冷房運転時は吸入圧力が目標吸入圧力となるように、また、暖房運転時は吐出圧力が目標吐出圧力となるようにそれぞれ回転数制御され、これにより容量制御されている。室内電動膨張弁は、冷房運転時においては室内ユニットの出口側のガス冷媒の過熱度が一定となるように開度制御されている。また、バイパス用電動膨張弁は、冷房運転時、過冷却器におけるバイパス側通路の出口側のガス冷媒の過熱度が一定となるように開度制御されている。なお、このような分離型空気調和装置は、例えば、特許文献１、特許文献２などに記載されている。

特開２００７−２１８５５８号公報 特開２０１０−５４１１９号公報

しかしながら、前記バイパス回路が室外側熱交換器通過後の温風に晒されているような構造の室外ユニットを備えた分離型空気調和装置においては、圧縮機の回転数を低下させる低負荷冷房運転時に、バイパス用電動膨張弁の開度が異常に大きくなり、冷却用バイパス回路に過大な冷媒循環量の生ずる恐れのあることが本発明者により解明された。

本発明は、このような従来技術における課題を解決するものであって、低負荷冷房運転時における冷却用バイパス回路に過大な冷媒循環量が生ずることを防止し、適切な冷房運転を行えるようにした分離型空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る分離型空気調和装置は、このような課題を解決したものであって、室内側熱交換器及び室内電動膨張弁を備えた室内ユニットと、容量可変型圧縮機、室外側熱交換器、この室外側熱交換器で液化された液冷媒の一部を圧縮機の吸入側へバイパスするバイパス回路、このバイパス回路に設けられたバイパス用電動膨張弁、及び、このバイパス用電動膨張弁を通過した後の低圧冷媒の気化熱により前記室内ユニットへ搬送される液冷媒を過冷却する過冷却器を備えるとともに、前記バイパス回路が冷房運転時に凝縮器として作用する前記室外側熱交換器を通過した後の加熱された気流中に配設されてなる室外ユニットと、前記室内側熱交換器出口のガス冷媒の過熱度を一定にするように前記室内電動膨張弁の開度を制御するとともに、前記過冷却器出口のガス冷媒の過熱度を一定にするように前記バイパス用電動膨張弁の開度を制御し、さらに、前記圧縮機の回転数を低下させる低負荷冷房運転時において、前記バイパス回路を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂが過大となって必要冷房能力を担保できなくなることを回避するように前記バイパス用電動膨張弁の開度を規制する制御部とを有するものである。

前述のように、室外側熱交換器出口のガス冷媒の過熱度を一定にするように室内電動膨張弁を開度制御するとともに、過冷却器出口のガス冷媒の過熱度を一定にするようにバイパス用電動膨張弁を開度制御する場合には、次のような問題を発生することが本発明者により解明された。すなわち、冷房負荷の減少に対応して圧縮機から吐出される圧縮機冷媒循環量Ｇａを減少させた場合、バイパス回路を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂが減少する。この場合、バイパス回路が冷房運転時に凝縮器として作用する室外側熱交換器通過後の加熱された気流中に配設されているため、バイパス管の表面温度が上昇し易くなり、過冷却器出口の過熱度が実際より大きく検出される。このように、過冷却器出口の過熱度が実際より大きく検出されるようになると、バイパス用電動膨張弁の開度が過度に大きくなってバイパス循環量が多くなり、室内ユニットへ流れる主回路冷媒循環量Ｇｃが過度に減少する。そして、主回路冷媒循環量Ｇｃが過度に減少すると、室内側熱交換器の能力が減少し、吸入圧力が低下する。

したがって、吸入圧力が低下することにより圧縮機の能力が大きいと判断され、圧縮機の回転数が減少され、圧縮機から吐出される圧縮機冷媒循環量Ｇａが減少する。これにより、バイパス回路を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂが減少し、過冷却器出口の過熱度が実際よりさらに大きく測定される。この結果、過熱度を目標値まで下げようとバイパス冷媒循環量Ｇｂを増加させる側に制御することにより、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの比率がさらに多くなり、室内電動膨張弁を通る主回路冷媒循環量Ｇｃがさらに減少する。そして、このような作用が継続して繰り返されることにより、終には、主回路冷媒循環量Ｇｃが異常に減少し、又は主回路に殆ど冷媒が流れなくなり、冷房能力を担保することができなくなる現象の起こりうることが解明された。

そこで、本発明に係る分離型空気調和装置は、冷房負荷の減少に対応して圧縮機の回転数を低下させる冷房運転時において、室内電動膨張弁及びバイパス用電動膨張弁の開度制御を行う制御部により、バイパス回路を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂが過大とならないようにバイパス用電動膨張弁の開度を規制している。そして、本発明に係る分離型空気調和装置は、このようにバイパス用電動膨張弁を制御することにより、低負荷冷房運転時の主回路冷媒循環量Ｇｃを必要量に担保することができ、低負荷時の冷房運転を安定的に行うようにしている。

また、前記制御部は、圧縮機から吐出される圧縮機冷媒循環量Ｇａと、前記バイパス回路を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂと、前記圧縮機冷媒循環量Ｇａに対する前記バイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋとを算出し、前記割合Ｋによりバイパス用電動膨張弁の開度を規制するように構成することができる。このような構成によれば、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋを調整するようにバイパス用電動膨張弁の開度を規制することができるので、低負荷冷房運転時に室内ユニットへの主回路冷媒循環量Ｇｃを担保することができ、低負荷時の冷房運転を安定的に行うことができる。

また、前記制御部は、前記割合Ｋが予め定められた上限範囲内に存在するときに、前記バイパス用電動膨張弁の開度をそれ以上に開かせないように構成することもできる。このような構成によれば、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋが上限範囲にあるときにバイパス用電動膨張弁の開度を規制するので、低負荷冷房運転時に室内ユニットへの主回路冷媒循環量Ｇｃを担保することができ、低負荷時の冷房運転を安定的に行うことができる。

また、前記制御部は、前記割合Ｋが前記上限範囲を越えて大きくなるときに、前記バイパス用電動膨張弁の開度を強制的に絞るように構成することもできる。このような構成によれば、圧縮機冷媒循環量Ｇａの低下など何らかの原因により前記割合Ｋが前記上限範囲を越えて大きくなったときに、前記バイパス用電動膨張弁の開度を強制的に絞ることにより前記割合Ｋを減少させているので、低負荷時の冷房運転を継続して行うことができる。

また、前記制御部は、圧縮機から吐出される圧縮機冷媒循環量Ｇａ、前記バイパス回路を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂを算出し、さらに、前記室内ユニットへ連通する回路を主回路とした場合における主回路冷媒循環量Ｇｃを、Ｇｃ＝Ｇａ−Ｇｂなる式から算出し、主回路冷媒循環量Ｇｃによりバイパス用電動膨張弁の開度を規制するように構成することができる。このような構成によれば、主回路冷媒循環量Ｇｃを調整するようにバイパス用電動膨張弁の開度を規制するので、主回路冷媒循環量Ｇｃを必要量に担保することができ、低負荷時の冷房運転を安定的に行うことができる。

また、制御部は、主回路冷媒循環量Ｇｃが予め定められた下限範囲内に存在するときに、前記バイパス用電動膨張弁の開度をそれ以上に開かせないように構成することもできる。このような構成によれば、主回路冷媒循環量Ｇｃが前記下限範囲を下回らないように前記バイパス用電動膨張弁の開度を規制するので、低負荷時の冷房運転を安定化することができる。

また、前記制御部は、前記主回路冷媒循環量Ｇｃが前記下限範囲を下回るときに前記バイパス用電動膨張弁の開度を絞るように構成することもできる。このような構成によれば、圧縮機冷媒循環量Ｇａの低下など何らかの原因により主回路冷媒循環量Ｇｃがさらに減少し下位循環量Ｙ２より下回るようなときに、バイパス用電動膨張弁の開度を絞ることにより、主回路冷媒循環量Ｇｃを増加させるようにしているので、低負荷時の冷房運転を継続して行うことができる。

本発明に係る分理型空気調和装置によれば、冷房負荷の減少に対応して圧縮機の回転数を低下させる低負荷冷房運転時において、バイパス回路を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂが過大とならないようにバイパス用電動膨張弁の開度を規制する制御部を備えているので、低負荷時の冷房運転を安定的に行うことができる。

実施の形態１に係る分離型空気調和装置の冷媒回路図である。 同分離型空気調和装置の室外ユニットの外観斜視図である。 同分離型空気調和装置の制御ブロック図である。 同分離型空気調和装置におけるバイパス冷媒循環量を規制する制御フロ−図である。 実施の形態２に係る分離型空気調和装置におけるバイパス冷媒循環量を規制する制御フロ−図である。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係る分離型空気調和装置について説明する。
図１に示すように、本分離型空気調和装置は、室外ユニット１と複数台の室内ユニット２とからなるヒートポンプ式の分離型空気調和装置である。室外ユニット１と室内ユニット２とは、液側連絡配管３とガス側連絡配管４とにより接続されている。なお、図１には、室内ユニット２として２台を明記しているが、３台以上としてもよい。

図２に示すように、室外ユニット１は、縦長箱形のケーシング６を備えたものであって、内部に、圧縮機１１、室外側熱交換器１２などを備えた室外側冷媒回路１０（図１参照）が構成されている。室外ユニット１は、３方向のケーシング６の側面の内面側には、各側面に沿うように平面視Ｕ字形の室外側熱交換器１２が配置されている。室外ユニット１の上方部には、室外側熱交換器１２に外気を循環させるための室外ファン７が配置されている。室外ファン７は軸流送風機であって、室外ファン７の上部には、保護網としてのファングリル７ａが取り付けられている。

室外ユニット１は、室外側熱交換器１２が内面側に配置された３方向のケーシング６の側面に外気取入口６ｂが形成されており、白抜き図示矢印Ａのように略水平方向に外気が吸入される。また、吸入された外気は、室外側熱交換器１２において冷媒と熱交換した後、室外ファン７により斜線塗り矢印Ｂのように略方に向けて吹き出されるように形成されている。

室外ユニット１は、ケーシング６の正面に正面パネル６ａが着脱自在に取り付けられている。また、正面パネル６ａの上方内面側に電装品箱８が取り付けられている。そして、室外ユニット１の内部には、室外側熱交換器１２と正面パネル６ａにより取り囲まれた空間部９が形成されている。この空間部９は、室外側熱交換器１２を通過した後の外気が通過する空気経路を成すとともに、室外側冷媒回路１０を配置するスペースを形成している。

図１に示すように、室外側冷媒回路１０は、主として、圧縮機１１と、四路切換弁１３と、熱源側熱交換器としての前記室外側熱交換器１２と、第１冷媒分流器１４と、暖房時用の膨張機構としての室外電動膨張弁ＥＶａと、過冷却器１５と、バイパス回路１６と、アキュムレータ１７と、液側閉鎖弁３ａと、ガス側閉鎖弁４ａとを有している。

圧縮機１１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態においては、インバータにより回転数が制御されるモータによって駆動される容積式圧縮機である。図１において、圧縮機は１台のみの図示となっているが、２台以上の圧縮機が並列に接続されたものでもよい。

圧縮機１１は、圧縮機容量を負荷に整合させるように回転数制御されるものであって、冷房運転時は吸入圧力が予め定められた目標吸入圧力となるように回転数制御され、暖房運転時は吐出圧力が予め定められた目標吐出圧力となるように回転数制御されている。

四路切換弁１３は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、高圧ポート１３ａ、低圧ポート１３ｂ、第１切換ポート１３ｃと第２切換ポート１３ｄの二つの切換ポートを備えている。冷房運転時には図１における実線のように冷媒流れを形成し、暖房運転時には図１における破線のように冷媒流れを形成するように切り換わる。すなわち、冷房運転時、第１切換ポート１３ｃは高圧ポート１３ａに接続され、第２切換ポート１３ｄは低圧ポート１３ｂに接続される。

圧縮機１１の吐出口は四路切換弁１３の高圧ポート１３ａに接続され、圧縮機１１の吸入口は、アキュムレータ１７を介して四路切換弁１３の低圧ポート１３ｂに接続されている。また、四路切換弁１３の第１切換ポート１３ｃに対して室外側熱交換器１２、第１冷媒分流器１４、室外電動膨張弁ＥＶａ、過冷却器１５、液側閉鎖弁３ａを順次接続する回路が接続されている。また、四路切換弁１３の第２切換ポート１３ｄに対してガス側閉鎖弁４ａを接続する回路が形成されている。また、液側閉鎖弁３ａには液側連絡配管３が接続され、ガス側閉鎖弁４ａにはガス側連絡配管４が接続されている。

室外側熱交換器１２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外側熱交換器１２は、複数の冷媒経路が並列に形成されたもの、すなわち複数のパスからなる成るものである。

第１冷媒分流器１４は、暖房運転時に室外電動膨張弁ＥＶａを通過した後の気液二相流の冷媒を室外側熱交換器１２を形成する複数のパスに均一に分流するためのものである。
室外電動膨張弁ＥＶａは、暖房運転時に絞り作用を行う冷媒制御弁である。室外電動膨張弁ＥＶａは、冷房運転時には全開に制御され、暖房運転時には吐出ガス冷媒温度が、圧縮機１１の吸入圧力及び吐出圧力を考慮して予め定められる目標吐出ガス冷媒温度となるように制御されている。

過冷却器１５は、冷房運転時に室外側熱交換器１２から流出される高圧液冷媒と、一部の分流した高圧の液冷媒を減圧して得られた低圧の気液二相流冷媒とを熱交換器させることにより、室内ユニット２へ流れる主回路の高圧液冷媒を過冷却させるものである。過冷却器１５は、本実施形態において、２重管式の熱交換器であり、第１通路１５ａに室内側熱交換器２２から主回路へ送る高圧液冷媒を流通させ、第２通路１５ｂに分流して得られた低圧の気液二相流冷媒を流通させ、高圧液冷媒と低圧の気液二相流冷媒とを熱交換させるように構成されている。

また、室外側冷媒回路１０には、室外電動膨張弁ＥＶａと過冷却器１５との間の液管から、過冷却器１５の第２通路１５ｂを介して四路切換弁１３とアキュムレータ１７との間の吸入ガス配管に向けて冷媒をバイパスさせるバイパス回路１６が形成されている。このバイパス回路１６には、前記分流させる一部の高圧液冷媒が流されている。また、バイパス回路１６における過冷却器１５の第２通路１５ｂの入口側には、分流した一部の高圧液冷媒を減圧するためのバイパス用電動膨張弁ＥＶｂが設けられている。

このように構成されたバイパス回路１６は、冷房運転時に室外側熱交換器１２を通過した後の液冷媒の一部をバイパス用電動膨張弁ＥＶｂで減圧し、減圧された気液二相流冷媒を過冷却器１５の第２通路１５ｂに送り、これにより室外側熱交換器１２から液側閉鎖弁３ａに向けて流れる液冷媒を過冷却している。バイパス用電動膨張弁ＥＶｂは、冷房運転時にバイパス回路１６を流通する冷媒に対し絞り作用を行う冷媒制御弁として作用するものであり、暖房運転時には全閉とされている。

また、室外ユニット１には、外気温度を検出する室外空気温度センサ３１と、２個の圧力センサと５個の冷媒温度センサとが設けられている。２個の圧力センサのうちの一つは、圧縮機１１の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３２であって、圧縮機１１の吐出口と四路切換弁１３の高圧ポート１３ａとを接続する吐出配管に設けられている。他の一つの圧力センサは、圧縮機１１の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３３であって、圧縮機１１の吸入口とアキュムレータ１７とを接続する吸入配管に設けられている。

５個の冷媒温度センサは、第１冷媒温度センサ３４、第２冷媒温度センサ３５、第３冷媒温度センサ３６、第４冷媒温度センサ３７、及び、第５冷媒温度センサ３８である。
第１冷媒温度センサ３４は、暖房運転時に室外側熱交換器１２入口の低圧の気液二相流冷媒温度を検出するものであって、室外側熱交換器１２の入口の配管、又は、第１冷媒分流器１４と室外側熱交換器１２との間を接続する分流管の一つに設けられている。第２冷媒温度センサ３５は、暖房運転時に室外側熱交換器１２出口の低圧のガス冷媒温度を検出するものであって、室外側熱交換器１２と四路切換弁１３の第１切換ポート１３ｃとを接続する配管に設けられている。第３冷媒温度センサ３６は、冷房運転時に過冷却器１５の第２通路１５ｂの入口側の低圧の気液二相流冷媒温度を検出するものであって、室外電動膨張弁ＥＶａと過冷却器１５の第２通路１５ｂとを接続する配管に設けられている。第４冷媒温度センサ３７は、冷房運転時に過冷却器１５出口側の低圧のガス冷媒温度を検出するものであって、四路切換弁１３の低圧ポート１３ｂからアキュムレータ１７の入口に接続される配管に対し過冷却器１５の出口を接続する、過冷却器１５の出口側の配管に設けられている。第５冷媒温度センサ３８は、圧縮機１１の吐出ガス冷媒温度を検出するものであって、圧縮機１１の吐出口と四路切換弁１３の高圧ポート１３ａとを接続する配管に設けられている。

図１に示すように、各室内ユニット２は、主として室内側冷媒回路２０と、室内ファン２ａとを備えている。
室内側冷媒回路２０は、液側連絡配管３が接続される液側管継手３ｂ、室内電動膨張弁ＥＶｃ、第２冷媒分流器２１、室内側熱交換器２２、ガス側連絡配管４が接続されるガス側管継手４ｂが順次接続されたものである。

室内ファン２ａは、モータ駆動の遠心送風機であって、室内側熱交換器２２に室内空気を循環させるためのものである。
室内側熱交換器２２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する。室内側熱交換器２２は、複数の冷媒経路が並列に形成されたもの、すなわち複数のパスからなる成るものである。

第２冷媒分流器２１は、冷房運転時に室内電動膨張弁ＥＶｃを通過した後の気液二相流の冷媒を室内側熱交換器２２を形成する複数のパスに均一に分流するためのものである。
室内電動膨張弁ＥＶｃは、冷房運転時に絞り作用を行う冷媒制御弁である。室内電動膨張弁ＥＶｃは、暖房運転時には全開に制御され、冷房運転時には、室内側熱交換器２２出口における冷媒の過熱度が一定となるように制御されている。

また、室内ユニット２には、室内空気温度を検出する室内空気温度センサ３９と、２個の冷媒温度センサとが設けられている。２個の冷媒温度センサは、冷房運転時において室内側熱交換器出口の冷媒過熱を検出するためのものであって、第６冷媒温度センサ４０及び第７冷媒温度センサ４１である。第６冷媒温度センサ４０は、冷房運転時に室内側熱交換器２２入口の低圧の気液二相流冷媒温度を検出するものであって、室内側熱交換器２２入口の配管、又は、第２冷媒分流器２１と室内側熱交換器２２の間を接続する分流管の一つに設けられている。第７冷媒温度センサ４１は、冷房運転時に室内側熱交換器２２出口の低圧ガス冷媒の温度を検出するものであって、各室内側熱交換器２２の出口側配管に設けられている。

また、前記室外ユニット１は、各部の動作を制御する室外ユニット制御部５０ａ（図３参照）を有している。室外ユニット制御部５０ａは、電装品箱８内に形成されている。室外ユニット制御部５０ａは、室外ユニット１の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ、メモリ、圧縮機１１を容量制御するためのインバータ回路等を有しており、室内ユニット２の室内ユニット制御部５０ｂとの間で伝送線５０ｃを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、図３に示すように、室内ユニット制御部５０ｂと、室外ユニット制御部５０ａと、これらを接続する伝送線５０ｃとによって、分離が空気調和装置全体の運転制御を行う制御部５０が構成されている。

また、図３に示すように、制御部５０は、各種の空気温度センサ３１，３９、各種圧力センサ３２，３３、及び各種冷媒温度センサ３４〜３８，４０，４１の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁などを制御することができるよう、各種機器及び弁に接続されている。各種機器は、圧縮機１１、四路切換弁１３、室外ファン７、室内ファン２ａであり、各種弁は、室外電動膨張弁ＥＶａ、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂ、及び室内電動膨張弁ＥＶｃである。

次に、本実施の形態に係る分離型空気調和装置の動作について説明する。
まず、通常の冷房運転、すなわち、圧縮機の１１の回転速度を大きくは減速させていない状態、例えば定格能力を測定する標準条件付近における冷房運転（これを通常の冷房運転という）について説明する。

通常の冷房運転時は、四路切換弁が図１の実線で示される状態とされるとともに、各電動膨張弁が表１の冷房運転時の状態とされる。
すなわち、室外電動膨張弁ＥＶａは全開状態とされるとともに、室内電動膨張弁ＥＶｃは室内側熱交換器２２出口側のガス冷媒の過熱度が目標温度となるように冷媒制御する状態とされている。また、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂは、バイパス回路１６における過冷却器１５における第２通路１５ｂ出口側のガス冷媒温度の過熱度が目標過熱度となるように開度調節されている。

また、圧縮機１１は、吸入圧力センサ３３により検出される吸入圧力が予め設定されている目標吸入圧力となるように回転数制御されている。なお、目標吸入圧力の設定に当たっては、先ず目標蒸発温度を設定する。そして、室内側熱交換器２２から圧縮機１１へ流通する冷媒の圧力損失を予測して、この目標蒸発温度を維持するように目標吸入圧力を設定する。

なお、室内側熱交換器２２出口側のガス冷媒の前記過熱度は、第７冷媒温度センサ４１により検出される冷媒温度から第６冷媒温度センサ４０により検出される冷媒温度（蒸発温度に対応）を差し引くことによって検出される。また、過冷却器１５における第２通路１５ｂ出口側のガス冷媒の前記過熱度は、第４冷媒温度センサ３７により検出される第２通路１５出口側の冷媒温度から第３冷媒温度センサ３６により検出される冷媒温度（第２通路１５ｂにおける冷媒蒸発温度に対応）を差し引くことによって検出される。

そして、このような冷媒回路の状態で、圧縮機１１、室外ファン７及び室内ファン２ａを起動すると、図１において実線矢印で示されるように冷媒が循環される。
すなわち、圧縮機１１から吐出された高圧ガス冷媒は、四路切換弁１３を経由して室外側熱交換器１２に送られ、室外ファン７によって供給される室外空気と熱交換して凝縮液化し、高圧液冷媒となる。この高圧液冷媒の一部は、全開状態の室外電動膨張弁ＥＶａを通過して高圧液冷媒のまま過冷却器１５の第１通路１５ａに流入する。また、高圧液冷媒の他の一部は、バイパス回路１６に分岐され、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂによって減圧され、低圧の気液二相流となって過冷却器１５の第２通路１５ｂに流れる。

第１通路１５ａに流入した液冷媒は、第２通路１５ｂを流通する低圧の気液二相流冷媒と熱交換して冷却され、過冷却された状態で液側連絡配管３を経由し、室内ユニット２へ連通される主回路に流される。主回路に流された高圧液冷媒は、過冷却された状態で液側連絡配管３に送られるため、液側連絡配管３における圧力損失や加熱作用を受けても気化ガスを発生させることなく室内電動膨張弁ＥＶｃに流入する。これにより、室内電動膨張弁ＥＶｃにおける冷媒制御は、気泡ガスが混合する二相冷媒流が流入する状態ではなく液冷媒のみが流入する状態となるので、適正に、かつ異常音を発生することなく正常に行われる。

室内電動膨張弁ＥＶｃに送られた高圧の液冷媒は、室内電動膨張弁ＥＶｃによって減圧され、低圧の気液二相流状態の冷媒となって室内側熱交換器２２に送られる。この冷媒は、室内側熱交換器２２において室内空気と熱交換して室内空気を冷却し、冷媒自身は蒸発気化して低圧のガス冷媒となって、ガス側連絡配管４を経由して室外ユニット１に送られる。室外ユニット１に送られた低圧ガス冷媒は、四路切換弁１３を経由し、バイパス回路１６から流れてくるガス冷媒と混合してアキュムレータ１７を経由し、圧縮機１１に吸入される。

次に、暖房運転について説明する。
暖房運転時は、四路切換弁１３が図１の破線で示される状態に切り換えられるとともに、各電動膨張弁が前記表１の暖房運転時の状態とされる。

すなわち、室外電動膨張弁ＥＶａは、圧縮機１１の吐出ガス冷媒温度が目標吐出ガス冷媒温度となるように制御される。この目標吐出ガス冷媒温度は、吸入圧力センサ３３により検出される吸入圧力及び吐出圧力センサ３２により検出される吐出圧力の変化に対応して、適正な運転状態となるように予め設定されている。また、室内電動膨張弁ＥＶｃは全開状態とされ、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂは全閉状態とされている。

そして、圧縮機１１は、吐出圧力センサ３２により検出される吐出圧力が予め設定されている目標吐出圧力となるように回転数制御されている。
また、このような冷媒回路の状態で、圧縮機１１、室外ファン７及び室内ファン２ａを起動すると、図１において破線矢印で示すように冷媒が循環される。

すなわち、圧縮機１１から吐出された高圧ガス冷媒は、四路切換弁１３、ガス側連絡配管４を経由して室内側熱交換器２２に送られ、室内ファン２ａによって供給される室内空気と熱交換し、室内空気を加熱し、冷媒自身は凝縮液化して高圧液冷媒となる。この高圧液冷媒は、液側連絡配管３を経由して室外ユニット１に送られる。室外ユニット１に送られた冷媒は、過冷却器１５の第１通路１５ａを経由し、高圧液冷媒のまま室外電動膨張弁ＥＶａに送られる。室外電動膨張弁ＥＶａに送られた液冷媒は、室外電動膨張弁ＥＶａによって減圧され、低圧の気液二相流となって室外側熱交換器１２に送られる。そして、気液二相流の冷媒は、室外側熱交換器１２において外気から熱を吸収して蒸発気化し、低圧ガス冷媒となって四路切換弁１３、及びアキュムレータ１７を経由し、圧縮機１１に吸入される。

次に、本分離型空気調和装置における低負荷冷房運転時の動作について説明する。
本分離型空気調和装置は、冷房運転時には吸入圧力が予め定められた目標圧力となるように圧縮機１１が回転数制御されている。したがって、室温の低下等による冷房負荷の減少時には、圧縮機１１の回転数が低下し、圧縮機１１から吐出される冷媒循環量が減少している。なお、本明細書において「圧縮機冷媒循環量Ｇａ」というときは、圧縮機１１から吐出される冷媒循環量のことをいう。

このように冷房負荷の減少時には、圧縮機冷媒循環量Ｇａの減少により、室外ユニット１から室内ユニット２へ連通する回路に流通する冷媒循環量及びバイパス回路１６を流通する冷媒循環量も減少する。なお、本明細書において「主回路」というときは、室外ユニットから室内ユニットへ連通する回路のことをいい、「主回路冷媒循環量Ｇｃ」というときは主回路に流通する冷媒循環量のことをいう。また、「バイパス冷媒循環量Ｇｂ」というときは、バイパス回路１６を流通する冷媒循環量のことをいう。

また、バイパス冷媒循環量Ｇｂが減少すると、バイパス回路１６を構成する配管が室外側熱交換器１２通過後の温風に晒されているため、バイパス回路１６における第２通路１６ｂ出口側の配管温度が上昇し易くなっている。これにより、第４冷媒温度センサ３７により検出される冷媒温度が実際の冷媒温度より高めに検出される傾向となる。また、バイパス回路１６出口側のガス冷媒の過熱度が実際より高めに検出されて、バイパス冷媒循環量Ｇｂが本来あるべき循環量よりも多くなる傾向にある。

このような場合、従来のものでは次のような問題が生じていた。
すなわち、低負荷冷房運転時に上記のようにバイパス冷媒循環量Ｇｂが本来あるべき循環量よりも多くなると、主回路冷媒循環量Ｇｃが本来あるべき量より減少し、室内側熱交換器２２の能力が減少し、吸入圧力が低下する。そして、吸入圧力の低下に伴い圧縮機１１の回転数が減少し、バイパス冷媒循環量Ｇｂが減少する。この結果、バイパス回路１６出口側のガス冷媒の過熱度が実際より高めに検出されることになり、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋが増加し、主回路冷媒循環量Ｇｃが減少する。さらに、このような作用が連鎖的に発展すると、バイパス冷媒循環量Ｇｂが異常に増大し、冷房に必要な主回路冷媒循環量Ｇｃを担保することができなくなる。また、このような作用が継続的に繰り返されると、主回路冷媒循環量Ｇｃが著しく減少し、室内電動膨張弁ＥＶｃ入口の冷媒が過熱状態になるという極端な現象に発展することも懸念される。

そこで、本分離型空気調和装置においては、制御部５０によりバイパス冷媒循環量Ｇｂが次のように規制制御される。これを図４に基づき説明する。
図４に示すように、この規制制御は、まず圧縮機冷媒循環量Ｇａを算出する（ステップＳ１１）。この算出は、制御部５０において、吐出圧力センサ３２により検出される吐出圧力、吸入圧力センサ３３により検出される吸入圧力、第５冷媒温度センサ３８により検出される吐出ガス冷媒温度を見て、制御部５０に記憶されている圧縮機１１の性能特性から算出される。

続いて、バイパス冷媒循環量Ｇｂが制御部５０において算出される（ステップＳ１２）。この算出は、吐出圧力センサ３２により検出される吐出圧力、吸入圧力センサ３３により検出される吸入圧力、第３冷媒温度センサ３６及び第４冷媒温度センサ３７により検出されるバイパス回路１６出口側のガス冷媒の過熱度を把握する。そして、これら検出値を基礎データとし、さらに、制御部５０に予め記憶させていたバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの性能特性からバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度と、この開度に基づく冷媒循環量を算出する。このようにして算出された冷媒循環量が、バイパス冷媒循環量Ｇｂである。

次に、上記により算出された圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋが計算される。そして、この割合Ｋ（＝Ｇｂ／Ｇａ）が予め設定されている一定範囲内にあるかどうか、すなわち割合Ｋが予め設定されている下方規制値Ｘ１と上方規制値Ｘ２の範囲内にあるかどうかが後述の手順で判断される。この規制値は、運転されている室内ユニットの台数、容量により変化するが、例えば次のように設定される。すなわち、接続されている室内ユニット２が全数台運転されている場合の下方規制値Ｘ１を例えば０．４とし、上方規制値Ｘ２を例えば０．６とする。

圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋが予め設定されている一定範囲内にあるかどうかの判断手順として、先ず割合Ｋが下方規制値Ｘ１より大きいか判断される（ステップＳ１３）。

この判断において割合Ｋが下方規制値Ｘ１以下の場合（ステップＳ１３でＮＯの場合）は、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋが規制しなければならないほど大きくはないと判断され、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂは、通常冷房運転時と同様に制御される（ステップＳ１５）。一方、割合Ｋが下方規制値Ｘ１を越えているときは（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、割合Ｋが上方規制値Ｘ２を超えているか否か判断される（ステップＳ１４）。この判断において、割合Ｋが上方規制値Ｘ２未満の場合は（ステップＳ１４においてＮＯの場合）は、主回路冷媒循環量Ｇｃを担保する方策としてバイパス冷媒循環量Ｇｂをこれ以上増加させてはならないと判断され、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開動作が禁止される（ステップＳ１７）。

また、割合Ｋが上方規制値Ｘ２以上の場合（ステップＳ１４においてＹＥＳの場合）は、バイパス冷媒循環量Ｇｂの増大により冷房能力を担保できない程度にまで主回路冷媒循環量Ｇｃが減少していると判断される。また、その対策としてバイパス冷媒循環量Ｇｂを減少させる必要があると判断される。したがって、この場合は、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度を予め定められている開度分ずつ強制的の開度を絞る絞り操作が行われる（ステップＳ１６）。

以上の操作を一定時間毎に繰り返すために、所定時間Ｔが経過しするまで待機され（ステップＳ１８がＮＯ）、所定時間Ｔが経過した後（ステップＳ１８がＹＥＳ）、ステップＳ１１へ戻る。本実施の形態におけるバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの規制制御は、以上のごとく所定時間Ｔ毎にチェックされ、必要に応じバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度が規制される。

実施の形態１に係る分離型空気調和装置は、以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
（１）制御部５０は、冷房運転時に室内電動膨張弁ＥＶｃ及びバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度制御を行うものであるが、圧縮機１１の回転数を低下させる低負荷冷房運転時においては、バイパス回路１６を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂが過大とならないようにバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度を規制している。これにより、本分離型空気調和装置は、低負荷冷房運転時の主回路冷媒循環量Ｇｃを必要量に担保することができ、低負荷冷房運転を安定的に行うことができる。

（２）制御部５０は、圧縮機１１から吐出される圧縮機冷媒循環量Ｇａと、バイパス回路１６を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂと、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋとを算出している。また、制御部５０は、この割合Ｋによりバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度を規制している。このように、本分離型空気調和装置は、割合Ｋを規制しているので、低負荷冷房運転時の主回路冷媒循環量Ｇｃを必要量に担保することができ、低負荷冷房運転を安定的に行うことができる。

（３）制御部５０は、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋを、上限規制範囲内にあるときに、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度をそれ以上に開かせないよう規制しているので、低負荷冷房運転時の主回路冷媒循環量Ｇｃを必要量に担保することができ、低負荷時の冷房運転を安定的に行うことができる。

（４）制御部５０は、圧縮機冷媒循環量Ｇａに対するバイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋが前記上限規制範囲である一定レベルを超えた場合には、バイパス冷媒循環量Ｇｂの増加により主回路冷媒循環量Ｇｃが不足している状態と判断し、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度を強制的に絞るように構成している。これにより前記割合Ｋを減少させることができ、低負荷時の冷房運転を継続して行うことができる。

（実施の形態２）
次に、図５に基づき、実施の形態２について説明する。
実施の形態２は、実施の形態１における低負荷冷房運転時におけるバイパス冷媒循環量Ｇｂの規制制御を変更したものである。この相違点を中心に説明する。

すなわち、この実施の形態におけるバイパス冷媒循環量Ｇｂの規制制御は次のように行われる。
図５に示すように、実施の形態２の規制制御は、実施の形態１の場合と同様にまず圧縮機冷媒循環量Ｇａを算出し（ステップＳ２１）、次いで、バイパス冷媒循環量Ｇｂを算出する（ステップＳ２１）。この算出方法は、実施の形態１の場合と同様である。

続いて、室内電動膨張弁ＥＶｃが設置されている室内ユニット２側へ流れる主回路冷媒循環量Ｇｃを算出する。主回路冷媒循環量Ｇｃの算出は、Ｇｃ＝Ｇａ−Ｇｂなる式にて算出される（ステップＳ２３）。

そして、主回路冷媒循環量Ｇｃが予め設定されている下限範囲内にあるかどうか、すなわち主回路冷媒循環量Ｇｃが予め設定されている上方規制値Ｙ１と下方規制値Ｙ２との間に設定された下限範囲内にあるかどうか、後述のように判断される。この規制値は、室内ユニット２を冷房運転する場合に必要とされる主回路冷媒循環量Ｇｃを目安として定められるものであり、運転されている室内ユニット２の台数、容量を加味して定められる。したがって、運転されている室内ユニット２の台数、容量により、規制値は変化する。

主回路冷媒循環量Ｇｃが予め設定されている前記下限範囲内にあるかどうかの判断手順として、先ず主回路冷媒循環量Ｇｃが上方規制値Ｙ１未満であるか否か判断される（ステップＳ２４）。

この判断において、主回路冷媒循環量Ｇｃが上方規制値Ｙ１以上の場合（ステップＳ２４においてＮＯの場合）は、主回路冷媒循環量Ｇｃを必要冷媒循環量に担保する上においてバイパス冷媒循環量Ｇｂを規制する必要がないと判断され、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂは、通常冷房運転時と同様に制御される（ステップＳ２６）。一方、主回路冷媒循環量Ｇｃが上方規制値Ｙ１未満のときは（ステップＳ２４でＹＥＳの場合）、主回路冷媒循環量Ｇｃがさらに下方規制値Ｙ２未満か否か判断される（ステップＳ２５）。この判断において、主回路冷媒循環量Ｇｃが下方規制値Ｙ２以下にまで至っていない場合は（ステップＳ２５においてＮＯの場合）は、主回路冷媒循環量Ｇｃを担保する方策としてバイパス冷媒循環量Ｇｂをこれ以上に増加させてはならないと判断され、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開動作が禁止される（ステップＳ２８）。

また、主回路冷媒循環量Ｇｃが下方規制値Ｙ２以下まで減少した場合（ステップＳ２５においてＹＥＳの場合）は、バイパス冷媒循環量Ｇｂの増大により冷房能力を担保できない程度にまで主回路冷媒循環量Ｇｃが減少していると判断される。また、その対策としてバイパス冷媒循環量Ｇｂを減少させる必要があると判断される。したがって、この場合は、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度を予め定められている開度分、例えば予め定められた数ステップずつ開度を絞るための絞り操作が行われる（ステップＳ２７）。

以上の操作を一定時間毎に繰り返すために、所定時間Ｔが経過しするまで待機され（ステップＳ２９がＮＯ）、所定時間Ｔが経過した後（ステップＳ２９がＹＥＳ）、ステップＳ２１へ戻る。本実施の形態におけるバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの規制制御は、以上のごとく所定時間Ｔ毎にチェックされ、必要に応じバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度が規制される。

実施の形態２に係る分離型空気調和装置は、以上のように構成されているので、実施の形態１に係る前記（１）の効果に加え、以下に記載する（５）〜（７）の効果を奏することができる。

（５）制御部５０は、圧縮機冷媒循環量Ｇａ及びバイパス冷媒循環量Ｇｂを算出し、この結果に基づき主回路冷媒循環量Ｇｃを、Ｇｃ＝Ｇａ−Ｇｂなる式から算出し、主回路冷媒循環量Ｇｃを見ながらバイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度を規制している。したがって、主回路冷媒循環量Ｇｃを必要量に担保することができ、低負荷時の冷房運転を安定的に行うことができる。

（６）制御部５０は、主回路冷媒循環量Ｇｃが、予め定められた下限範囲内に存在するときに、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度をそれ以上に開かせないように規制しているので、低負荷冷房運転時に主回路冷媒循環量Ｇｃを必要量に担保することができ、低負荷時の冷房運転を安定的に行うことができる。

（７）制御部５０は、主回路冷媒循環量Ｇｃが前記下限範囲をさらに下回ったときは、バイパス冷媒循環量Ｇｂの増加により主回路冷媒循環量Ｇｃが不足している状態と判断し、バイパス用電動膨張弁ＥＶｂの開度を強制的に絞るように構成している。これにより、主回路冷媒循環量Ｇｃを増加させることができ、低負荷時の冷房運転を継続して行うことができる。

（変形例）
上記実施の形態に係る分離型空気調和装置は、以下のように変更することもできる。
・各実施の形態は、２台以上の室内ユニット２を接続するマルチ形を例に挙げて説明しているが、１台の室外ユニット１に対し１台の室内ユニット２を接続するペア形のものでもよい。

・各実施の形態は、２台以上の室内ユニット２を接続する例を示しているが、室内ユニット２の容量については言及していない。しかしながら、複数台の室内ユニット２の容量は、均一でなくてもよく、各種容量のものが混在している場合でもよい。

・各実施の形態は、ヒートポンプ式の空気調和装置を例に取り上げて説明しているが、冷房専用機であってもよい。
・各実施の形態は、縦長構造の室外ユニット１を例に説明しているが、室外側冷媒回路１０が室外側熱交換器１２通過後の外気に晒される室外ユニット１であれば、トランク型、円筒縦長形などの室外ユニット１であってもよい。

・各実施の形態は、１台の圧縮機１１を接続したもののみを例示しているが、複数台の圧縮機１１を並列接続して単一の室外側冷媒回路１０を構成したものでもよい。
・また、各実施の形態は、１台の室外ユニット１を接続したもののみを例示しているが、複数台の室外ユニット１を並列接続して単一の室外側冷媒回路１０を構成したものでもよい。

ＥＶｂ…バイパス用電動膨張弁、ＥＶｃ…室内電動膨張弁、１…室外ユニット、２…室内ユニット、１１…（容量可変型）圧縮機、１２…室外側熱交換器、１５…過冷却器、１６…バイパス回路、２２…室内側熱交換器、５０…制御部。

Claims (7)

1. 室内側熱交換器（２２）及び室内電動膨張弁（ＥＶｃ）を備えた室内ユニット（２）と、
   容量可変型圧縮機（１１）、室外側熱交換器（１２）、この室外側熱交換器（１２）で液化された液冷媒の一部を圧縮機（１１）の吸入側へバイパスするバイパス回路（１６）、このバイパス回路（１６）に設けられるバイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）、及び、このバイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）を通過した後の低圧冷媒の気化熱により前記室内ユニット（２）へ搬送される液冷媒を過冷却する過冷却器（１５）を備えるとともに、前記バイパス回路（１６）が冷房運転時に凝縮器として作用する前記室外側熱交換器（１２）を通過した後の加熱された気流中に配設されてなる室外ユニット（１）と、
   前記室内側熱交換器（２２）出口のガス冷媒の過熱度を一定にするように前記室内電動膨張弁（ＥＶｃ）の開度を制御するとともに、前記過冷却器（１５）出口のガス冷媒の過熱度を一定にするように前記バイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度を制御し、さらに、前記圧縮機（１１）の回転数を低下させる低負荷冷房運転時において、前記バイパス回路（１６）を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂが過大となって必要冷房能力を担保できなくなることを回避するように前記バイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度を規制する制御部（５０）とを
   有する分離型空気調和装置。
2. 請求項１記載の分離型空気調和装置において、
   前記制御部（５０）は、圧縮機（１１）から吐出される圧縮機冷媒循環量Ｇａと、前記バイパス回路（１６）を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂと、前記圧縮機冷媒循環量Ｇａに対する前記バイパス冷媒循環量Ｇｂの割合Ｋとを算出し、前記割合Ｋによりバイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度を規制するように構成されている
   分離型空気調和装置。
3. 請求項２記載の分離型空気調和装置において、
   前記制御部（５０）は、前記割合Ｋが予め定められた上限範囲内に存在するときに、前記バイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度をそれ以上に開かせないように構成されている
   分離型空気調和装置。
4. 請求項３記載の分離型空気調和装置において、
   前記制御部（５０）は、前記割合Ｋが前記上限範囲を越えて大きくなるときに、前記バイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度を強制的に絞るように構成されている
   分離型空気調和装置。
5. 請求項１記載の分離型空気調和装置において、
   前記制御部（５０）は、圧縮機（１１）から吐出される圧縮機冷媒循環量Ｇａ、前記バイパス回路（１６）を流通するバイパス冷媒循環量Ｇｂを算出し、さらに、前記室内ユニット（２）へ連通する回路を主回路とした場合における主回路冷媒循環量Ｇｃを、Ｇｃ＝Ｇａ−Ｇｂなる式から算出し、主回路冷媒循環量Ｇｃによりバイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度を規制するように構成されている
   分離型空気調和装置。
6. 請求項５記載の分離型空気調和装置において、
   制御部（５０）は、主回路冷媒循環量Ｇｃが予め定められた下限範囲内に存在するときに、前記バイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度をそれ以上に開かせないように構成されている
   分離型空気調和装置。
7. 請求項６記載の分離型空気調和装置において、
   前記制御部（５０）は、前記主回路冷媒循環量Ｇｃが前記下限範囲を下回るときに前記バイパス用電動膨張弁（ＥＶｂ）の開度を絞るように構成されている
   分離型空気調和装置。