WO2006003925A1

WO2006003925A1 - 冷凍装置及び空気調和装置

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Abstract

　冷媒が下側から流入して上側から流出するように構成された蒸発器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置及び空気調和装置において、蒸発器の蒸発能力を膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大する。空気調和装置（１）は、冷媒回路（１２）と、第１油戻し回路（１０１）とを備えている。冷媒回路（１２）は、圧縮機構（２１）と、蒸発器として機能する際には冷媒が下側から流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器（２３）と、熱源側膨張弁（２４）とが接続されて構成される熱源側冷媒回路（１２ｄ）に対して、複数の利用側冷媒回路（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が接続されて構成されており、３０°C以下の温度範囲において２層に分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される。第１油戻し回路（１０１）は、熱源側熱交換器（２３）の下部に接続され、熱源側熱交換器（２３）内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに圧縮機構（２１）に戻す。

Description

明細書

冷凍装置及び空気調和装置

技術分野

[0001] 本発明は、冷凍装置及び空気調和装置、特に、冷媒が下側から流入して上側から流出するように構成された蒸発器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置及び空気調和装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、冷媒の蒸発器として冷媒が下側力流入して上側力流出するように構成された熱交を有する蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた冷凍装置がある (例えば、特許文献 1参照。 ) oこの冷凍装置においては、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐため、冷媒よりも比重が小さ!、ために 2層に分離して冷媒の液面の上に浮!ヽた状態で溜まった冷凍機油を冷媒の液面付近力抜き出して圧縮機の吸入側に戻すようにしている。

また、蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた冷凍装置の一例として、複数の熱源側熱交を有する熱源側冷媒回路と、熱源側冷媒回路に接続された複数の利用側冷媒回路とを有する蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた空気調和装置がある (例えば、特許文献 2参照。 ) ₀このような空気調和装置においては、各熱源側熱交換器に流入する冷媒の流量を調節することができるように熱源側膨張弁が設けられている。そして、この空気調和装置において、例えば、暖房運転時ゃ冷暖同時運転時に熱源側熱交換器を蒸発器として機能させる場合には、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷が小さくなるのに応じて、熱源側膨張弁の開度を小さくすることによって蒸発能力を小さくする制御を行い、さらに、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷が非常に小さくなる場合には、複数の熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交換器の一部を凝縮器として機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交の蒸発能力と相殺して蒸発能力を小さくする制御を行っている。

[0003] また、上述の空気調和装置にお!、ては、例えば、冷房運転時ゃ冷暖同時運転時に熱源側熱交を凝縮器として機能させる場合には、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷が小さくなるのに応じて、熱源側熱交換器に接続された熱源側膨張弁の開度を小さくすることによって熱源側熱交内に溜まる液冷媒の量を増やして実質的な伝熱面積を減少させることで凝縮能力を小さくする制御を行って、る。しかし、熱源側膨張弁の開度を小さくする制御を行うと、熱源側膨張弁の下流側 (具体的には、熱源側膨張弁と利用側冷媒回路との間)の冷媒圧力が低下する傾向となって安定せず、熱源側冷媒回路の凝縮能力を小さくする制御を安定的に行うことができないという問題があった。これに対して、圧縮機で圧縮された高圧のガス冷媒を、熱源側膨張弁において減圧されて利用側冷媒回路に送られる冷媒に合流させる加圧回路を設けることによって、熱源側膨張弁の下流側の冷媒圧力を高くする制御が提案されている（例えば、特許文献 3参照。 )₀

特許文献 1：特開昭 63 - 204074号公報

特許文献 2：特開平 3 - 260561号公報

特許文献 3：特開平 3— 129259号公報

発明の開示

上述の空気調和装置において、冷媒の蒸発器として機能する場合に冷媒が下側から流入して上側力流出するように構成されたプレート熱交等の熱交を熱源側熱交換器として使用する場合がある。この場合には、熱源側熱交換器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐため、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上のレベルになるように維持する必要がある。しかし、複数の利用側冷媒回路における空調負荷が非常に小さくなる場合等のように、熱源側熱交換器を蒸発能力の小さい蒸発器として機能させる場合においては、熱源側膨張弁の開度を小さくすることによつて熱源側熱交換器を流れる冷媒量を減少させようとしても、熱源側熱交換器内の冷媒の液面の制約から熱源側膨張弁の開度をあまり小さくすることができないため、熱源側膨張弁の開度調節のみでは十分に蒸発能力を制御できず、結果的に、複数の熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交^^の蒸発能力と相殺して蒸発能力を小さくする制御を行うことが必要になっている。

[0005] このため、複数の熱源側熱交を設置する分だけ部品点数の増加及びコストァップが生じ、また、複数の熱源側熱交換器の一部を凝縮器として機能させて蒸発能力を小さくする場合に熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機において圧縮される冷媒量が増加することになり、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷力 S小さい運転条件における copが悪くなるという問題がある。

また、上述の空気調和装置において、冷媒回路に加圧回路を設けることによって、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる場合に、熱源側膨張弁にぉヽて減圧されて利用側冷媒回路に送られる冷媒に圧縮機で圧縮された高圧のガス冷媒を合流させるようにすると、熱源側膨張弁から利用側冷媒回路に送られる冷媒が気液二相流になり、し力も、熱源側膨張弁の開度を小さくなる程、加圧回路から高圧のガス冷媒が合流された後の冷媒のガス分率が大きくなり、複数の利用側冷媒回路間で偏流が生じてしまうため、結果的に、熱源側膨張弁の開度を十分に小さくすることができないという問題が生じている。この結果、熱源側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる場合と同様に、熱源側冷媒回路に複数の熱源側熱交を設けて、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷が非常に小さくなる場合には、複数の熱源側膨張弁を閉止して凝縮器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによつて凝縮能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を蒸発器として機能させることにより凝縮器として機能する熱源側熱交^^の凝縮能力と相殺して凝縮能力を小さくする制御を行うことが必要になっている。

[0006] このため、複数の熱源側熱交を設置する分だけ部品点数の増加及びコストァップが生じ、また、複数の熱源側熱交換器の一部を蒸発器として機能させて凝縮能力を小さくする場合に熱源側熱交換器で蒸発される冷媒量の分だけ圧縮機において圧縮される冷媒量が増加することになり、複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷力 S小さい運転条件における copが悪くなるという問題がある。

本発明の課題は、冷媒が下側力流入して上側力流出するように構成された蒸発器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置及び空気調和装置にぉ、て、蒸発器の蒸発能力を膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することにある。 [0007] 第 1の発明にかかる冷凍装置は、冷媒回路と、油戻し回路とを備えている。冷媒回路は、圧縮機構と、凝縮器と、膨張弁と、冷媒が下側力流入して上側力流出するように構成された蒸発器とが接続されて構成されており、 30°C以下の温度範囲にお V、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される。油戻し回路は、蒸発器の下部に接続され、蒸発器内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに圧縮機構に戻す。

この冷凍装置では、冷媒が下側力流入して上側から流出するように構成された蒸発器を有する冷媒回路を備えており、この冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒として、 30°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用している。ここで、蒸発器における冷媒の蒸発温度は、熱源として水や空気やブラインを熱源とする場合には、 30°C以下の温度である。このため、この冷凍装置において、冷凍機油は、蒸発器内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まるのではなぐ冷媒と混合した状態で蒸発器内に溜まることになる。そして、蒸発器内に溜まった冷凍機油は、蒸発器の下部に接続された油戻し回路によって、冷媒とともに圧縮機構に戻されるようになつている。このため、従来の冷凍装置のように、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐために、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上のレベルになるように維持する必要がなくなる。

これにより、この冷凍装置では、冷凍負荷に応じて膨張弁の開度を小さくすることによって蒸発器の蒸発能力を小さくする制御を行い、その結果、蒸発器内における冷媒の液面が低下しても、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むことがなくなるため、蒸発器の蒸発能力を膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になる。

[0008] 第 2の発明にかかる冷凍装置は、第 1の発明にかかる冷凍装置において、冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒は、 5°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒である。

この冷凍装置では、冷凍機油及び冷媒の組み合わせとして、— 5°C以下の温度範囲にお、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用して、る。このため、この冷凍装置において、冷凍機油は、蒸発器における冷媒の蒸発温度が低い場合においても、蒸発器内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まるのではなぐ冷媒と混合した状態で蒸発器内に溜まることになるが、このような場合でも、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むことを防ぐことができる。

[0009] 第 3の発明に力かる冷凍装置は、第 2の発明に力かる冷凍装置にぉ、て、冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒の組み合わせは、エーテル油及び R410Aであるこの冷凍装置では、冷凍機油としてエーテル油を使用し、冷媒として R410Aを使用している。この冷凍機油及び冷媒の組み合わせでは、 5°C以下の温度範囲において 2層に分離しないが、このような場合でも、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができる。

[0010] 第 4の発明にかかる冷凍装置は、第 1〜第 3の発明のいずれかにかかる冷凍装置におヽて、油戻し回路を通じて熱源側熱交換器の下部から圧縮機構に戻される冷凍機油及び冷媒と合流するまでの間の差圧を増加させる差圧増加機構をさらに備えている。

第 1〜第 3の発明のいずれかにかかる冷凍装置では、油戻し回路を通じて蒸発器の下部から圧縮機構に戻される冷凍機油及び冷媒の流量が、油戻し回路において蒸発器の下部と圧縮機構との間の圧力損失に応じて決定されるため、例えば、蒸発器内や蒸発器の冷媒出口側力圧縮機構の吸入側までの間の配管内における圧力損失が小さぐ油戻し回路における圧力損失が小さくなつてしまう場合等において、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、油戻し回路を通じて蒸発器の下部力圧縮機構に戻すことができない場合が生じ得る。

しかし、この冷凍装置では、差圧増加機構を備えることで、油戻し回路を通じて蒸発器の下部力圧縮機構に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくすることができるようになつているため、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、油戻し回路を通じて蒸発器の下部から圧縮機構に戻すことができる。

[0011] 第 5の発明にかかる冷凍装置は、冷媒回路と、油戻し回路とを備えている。冷媒回路は、圧縮機構と、凝縮器と、膨張弁と、冷媒が下側力流入して上側力流出するように構成された蒸発器とが接続されて構成されており、蒸発器内にぉヽて 2層に分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される。油戻し回路は、蒸発器の下部に接続され、蒸発器内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに圧縮機構に戻す。この冷凍装置では、冷媒が下側力流入して上側から流出するように構成された蒸発器を有する冷媒回路を備えており、この冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒として、蒸発器内にぉヽて 2層に分離しなヽ組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用している。このため、この冷凍装置において、冷凍機油は、蒸発器における冷媒の蒸発温度の条件において、蒸発器内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まるのではなぐ冷媒と混合した状態で蒸発器内に溜まることになる。そして、蒸発器内に溜まつた冷凍機油は、蒸発器の下部に接続された油戻し回路によって、冷媒とともに圧縮機構に戻されるようになつている。このため、従来の冷凍装置のように、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐために、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上のレベルになるように維持する必要がなくなる。

これにより、この冷凍装置では、冷凍負荷に応じて膨張弁の開度を小さくすることによって蒸発器の蒸発能力を小さくする制御を行い、その結果、蒸発器内における冷媒の液面が低下しても、蒸発器内に冷凍機油が溜まり込むことがなくなるため、蒸発器の蒸発能力を膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になる。第 6の発明に力かる空気調和装置は、冷媒回路と、油戻し回路とを備えて、る。冷媒回路は、圧縮機構と、蒸発器として機能する際には冷媒が下側力流入して上側カゝら流出するように構成された熱源側熱交^^と、熱源側膨張弁とが接続されて構成される熱源側冷媒回路に対して、利用側熱交換器と利用側膨張弁が接続されて構成される複数の利用側冷媒回路が接続されて構成されており、 30°C以下の温度範囲にお、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される。油戻し回路は、熱源側熱交換器の下部に接続され、熱源側熱交換器内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに圧縮機構に戻す。

この空気調和装置では、蒸発器として機能する際には冷媒が下側力流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器を有する熱源側冷媒回路と、複数の利用側冷媒回路とが接続されて構成される冷媒回路を備えており、この冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒として、 30°C以下の温度範囲において 2層に分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用している。ここで、熱源側熱交^^における冷媒の蒸発温度は、熱源として水や空気やブラインを熱源とする場合には、 30 °C以下の温度である。このため、この空気調和装置において、冷凍機油は、熱源側熱交換器内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まるのではなぐ冷媒と混合した状態で熱源側熱交換器内に溜まることになる。そして、熱源側熱交換器内に溜まつた冷凍機油は、熱源側熱交^^の下部に接続された油戻し回路によって、冷媒とともに圧縮機構に戻されるようになつている。このため、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐために、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上のレベルになるように維持する必要がなくなる。

[0013] これにより、この空気調和装置では、複数の利用側冷媒回路の空調負荷に応じて熱源側膨張弁の開度を小さくすることによって熱源側熱交^^の蒸発能力を小さくする制御を行い、その結果、熱源側熱交内における冷媒の液面が低下しても、熱源側熱交翻内に冷凍機油が溜まり込むことがなくなるため、熱源側熱交翻の蒸発能力を熱源側膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になるそして、この空気調和装置では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器を複数設けて、熱源側熱交翻を蒸発器として機能させる場合に、複数の熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能力を小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範囲の蒸発能力の制御幅を得ることができるようになる。

[0014] これにより、熱源側熱交換器の蒸発能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱交の単一化が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交の単一化が可能となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交を設置することにより発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させて蒸発能力を小さくする場合に熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機構において圧縮される冷媒量が増カロして複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷力、さい運転条件における CO Pが悪くなるという問題を解消することができる。

[0015] 第 7の発明にかかる冷凍装置は、第 6の発明にかかる空気調和装置において、冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒は、 5°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな!、組み合わせの冷凍機油及び冷媒である。

この冷凍装置では、冷凍機油及び冷媒の組み合わせとして、— 5°C以下の温度範囲にお、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用して、る。このため、この冷凍装置において、冷凍機油は、蒸発器として機能する熱源側熱交換器における冷媒の蒸発温度が低ヽ場合にお!ヽても、熱源側熱交換器内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まるのではなぐ冷媒と混合した状態で熱源側熱交換器内に溜まることになるが、このような場合でも、熱源側熱交内に冷凍機油が溜まり込むことを防ぐことができる。

[0016] 第 8の発明にかかる空気調和装置は、第 7の発明にかかる空気調和装置において、冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒の組み合わせは、エーテル油及び R41 OAである。

この空気調和装置では、冷凍機油としてエーテル油を使用し、冷媒として R410A を使用している。この冷凍機油及び冷媒の組み合わせでは、— 5°C以下の温度範囲にお!/、て 2層に分離しな!、ため、熱源側熱交翻内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができる。

[0017] 第 9の発明にかかる空気調和装置は、第 6〜第 8の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、油戻し回路を通じて熱源側熱交換器の下部力圧縮機構に戻される冷凍機油及び冷媒と合流するまでの間の差圧を増加させる差圧増加機構をさらに備えている。

第 6〜第 8の発明のいずれかにかかる空気調和装置では、油戻し回路を通じて蒸発器として機能する熱源側熱交^^の下部カゝら圧縮機構に戻される冷凍機油及び冷媒の流量が、油戻し回路において蒸発器として機能する熱源側熱交^^の下部と圧縮機構との間の圧力損失に応じて決定されるため、例えば、蒸発器として機能する熱源側熱交内や熱源側熱交^^の冷媒出口側カゝら圧縮機構の吸入側までの間の配管内における圧力損失が小さぐ油戻し回路における圧力損失が小さくなつてしまう場合等において、熱源側熱交内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、油戻し回路を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構に戻すことができない場合が生じ得る。

しかし、この空気調和装置では、差圧増加機構を備えることで、油戻し回路を通じて熱源側熱交換器の下部から圧縮機構に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくすることができるようになっているため、熱源側熱交内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、油戻し回路を通じて熱源側熱交^^の下部力圧縮機構に戻すことができる。

[0018] 第 10の発明にかかる空気調和装置は、第 6〜第 9の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、油戻し回路は、開閉弁を有している。開閉弁は、熱源側熱交換器を凝縮器として機能する場合に閉止され、熱源側熱交を蒸発器として機能する場合に開けられる。

この空気調和装置では、油戻し回路に開閉弁を設けるとともに、熱源側熱交翻を凝縮器として機能させる場合には開閉弁を閉止した状態で運転することによって、熱源側熱交換器において凝縮された後に利用側冷媒回路に送られる冷媒量が減少するのを防ぐことができる。

[0019] 第 11の発明にかかる空気調和装置は、第 10の発明にかかる空気調和装置において、開閉弁は、熱源側膨張弁の開度が所定開度以下になった場合に開けられる。この空気調和装置では、熱源側熱交換器内の冷媒の液面が冷凍機油の溜まり込みのない一定以上のレベルまでは、油戻し回路を使用する必要がないため、熱源側熱交内に冷凍機油の溜まり込みが生じうる冷媒の液面に対応する熱源側膨張弁の開度を所定開度として設定し、熱源側膨張弁の開度がこの所定開度以下になつた場合にのみ開閉弁を開けて運転することによって、熱源側熱交換器において蒸発されることなく圧縮機構に送られる冷媒量が増加するのを防ぐことができる。

[0020] 第 12の発明にかかる空気調和装置は、第 6〜第 11の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、熱源側熱交換器は、熱源側熱交換器内を流れる冷媒の流量とは関係なく一定量供給される水を熱源として使用している。

この空気調和装置では、熱源側熱交換器内を流れる冷媒の流量とは関係なく一定量供給される水を熱源として使用しており、水量の制御により熱源側熱交^^における蒸発能力を制御することができない。しかし、この空気調和装置においては、熱源側膨張弁によって熱源側熱交換器の蒸発能力を制御する際の制御幅が拡大されているため、水量の制御をしなくても、熱源側熱交換器の蒸発能力を制御する際の制御幅を確保することができる。

[0021] 第 13の発明にかかる空気調和装置は、第 6〜第 12の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、熱源側熱交換器は、プレート式熱交換器である。

この空気調和装置では、熱源側熱交換器としてプレート式熱交換器を使用しており、その構造上、熱源側熱交換器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐために冷媒の液面の上に浮いた状態で溜まった冷凍機油を冷媒の液面付近力抜き出すことが困難である。しかし、この空気調和装置においては、冷凍機油が冷媒と混合した状態で熱源側熱交換器内に溜まり、熱源側熱交換器内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに熱源側熱交翻の下部力も抜き出すだけでよいため、プレート式熱交翻を使用する場合であっても、油戻し回路の設置が容易である。

[0022] 第 14の発明にかかる空気調和装置は、冷媒回路と、油戻し回路とを備えている。

冷媒回路は、圧縮機構と、蒸発器として機能する際には冷媒が下側力流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器と、熱源側膨張弁とが接続されて構成される熱源側冷媒回路に対して、利用側熱交換器と利用側膨張弁が接続されて構成される複数の利用側冷媒回路が接続されて構成されており、熱源側熱交換器が蒸発器として機能する際に熱源側熱交換器内にお！ヽて 2層に分離しな!ヽ組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される。油戻し回路は、熱源側熱交換器の下部に接続され、熱源側熱交換器内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに圧縮機構に戻す。

この空気調和装置では、蒸発器として機能する際には冷媒が下側力流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器を有する熱源側冷媒回路と、複数の利用側冷媒回路とが接続されて構成される冷媒回路を備えており、この冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒として、熱源側熱交換器が蒸発器として機能する際に熱源側熱交^^内にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用している。このため、この空気調和装置において、冷凍機油は、蒸発器として機能する熱源側熱交換器における冷媒の蒸発温度の条件にお!、て、熱源側熱交換器内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まるのではなぐ冷媒と混合した状態で熱源側熱交内に溜まることになる。そして、熱源側熱交内に溜まった冷凍機油は、熱源側熱交^^の下部に接続された油戻し回路によって、冷媒とともに圧縮機構に戻されるようになつている。このため、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐために、熱源側熱交換器内の冷媒の液面を一定以上のレベルになるように維持する必要がなくなる。

[0023] これにより、この空気調和装置では、複数の利用側冷媒回路の空調負荷に応じて熱源側膨張弁の開度を小さくすることによって熱源側熱交^^の蒸発能力を小さくする制御を行い、その結果、熱源側熱交内における冷媒の液面が低下しても、熱源側熱交翻内に冷凍機油が溜まり込むことがなくなるため、熱源側熱交翻の蒸発能力を熱源側膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になるそして、この空気調和装置では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器を複数設けて、熱源側熱交翻を蒸発器として機能させる場合に、複数の熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによって蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能力を小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範囲の蒸発能力の制御幅を得ることができるようになる。

[0024] これにより、熱源側熱交換器の蒸発能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱交の単一化が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交の単一化が可能となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交を設置することにより発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させて蒸発能力を小さくする場合に熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機構において圧縮される冷媒量が増カロして複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷力、さい運転条件における CO Pが悪くなるという問題を解消することができる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]本発明にかかる一実施形態の空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

[図 2]熱源側熱交^^の全体の概略構造を示す図である。

[図 3]図 2の C部分の拡大図であって、熱源側熱交換器の下部の概略構造を示す図である。

[図 4]空気調和装置の暖房運転モードにおける動作を説明する概略の冷媒回路図である。

[図 5]空気調和装置の冷房運転モードにおける動作を説明する概略の冷媒回路図である。

[図 6]空気調和装置の冷暖房同時運転モード (蒸発負荷)における動作を説明する概略の冷媒回路図である。

[図 7]空気調和装置の冷暖房同時運転モード (凝縮負荷)における動作を説明する概略の冷媒回路図である。

[図 8]変形例 1にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

[図 9]変形例 1の空気調和装置の暖房運転モードにおける動作を説明する概略の冷媒回路図である。

[図 10]変形例 1の空気調和装置の冷房運転モードにおける動作を説明する概略の冷媒回路図である。

[図 11]変形例 2にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

[図 12]変形例 3にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

[図 13]変形例 4にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

[図 14]変形例 4にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

[図 15]変形例 4にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

[図 16]変形例 4にかかる空気調和装置の概略の冷媒回路図である。

符号の説明

[0026] 1 空気調和装置 (冷凍装置） 12 冷媒回路

12a, 12b、 12c 利用側冷媒回路

12d 熱源側冷媒回路

21 圧縮機構

23 熱源側熱交換器 (蒸発器）

24 熱源側膨張弁 (膨張弁）

31、 41、 51 利用側膨張弁

32、 42、 52 利用側熱交換器 (凝縮器）

101 第 1油戻し回路 (油戻し回路）

101b 開閉弁

111 加圧回路

121 冷却器

122 冷却回路

131、 141 減圧機構 (差圧増加機構）

151 ポンプ機構 (差圧増加機構）

161 ェジヱクタ機構 (差圧増加機構）

発明を実施するための最良の形態

以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について説明する。

(1)空気調和装置の構成

図 1は、本発明にかかる一実施形態の空気調和装置 1の概略の冷媒回路図である。空気調和装置 1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の屋内の冷暖房に使用される装置である。

空気調和装置 1は、主として、 1台の熱源ユニット 2と、複数 (本実施形態では、 3台）の利用ユニット 3、 4、 5と、各利用ユニット 3、 4、 5に接続される接続ユニット 6、 7、 8と、接続ユニット 6、 7、 8を介して熱源ユニット 2と利用ユニット 3、 4、 5とを接続する冷媒連絡配管 9、 10、 11とを備えており、例えば、ある空調空間については冷房運転を行いつつ他の空調空間については暖房運転を行う等のように、利用ユニット 3、 4、 5が設置される屋内の空調空間の要求に応じて、冷暖同時運転が可能になるように構成されている。すなわち、本実施形態の空気調和装置 1の蒸気圧縮式の冷媒回路 12 は、熱源ユニット 2と、利用ユニット 3、 4、 5と、接続ユニット 6、 7、 8と、冷媒連絡配管 9 、 10、 11とが接続されることによって構成されている。

[0028] そして、空気調和装置 1の冷媒回路 12には、本実施形態において、 20°C以下の温度範囲にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用されている。このような冷媒と冷凍機油との組み合わせとして、例えば、 R410Aとポリビ- ルエーテル（PVE)等のエーテル油との組み合わせがある。ここで、—20°C以下の温度範囲にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用するのは、以下のような理由によるものである。

まず、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻 23 (後述)を蒸発器として機能させる場合の冷媒の蒸発温度の最高値が 30°Cである点に着目して、少なくともこの蒸発温度の最高値 (すなわち、 30°C)以下の温度範囲において、熱源側熱交換器 23内に溜まった冷凍機油と冷媒とが 2層に分離しな、ようにすることで、熱源側熱交の下部から冷媒とともに冷凍機油を抜き出して熱源ユニット 2の圧縮機構 21 (後述）に戻すことができるようにしているためである。

より好ましくは、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻 23 (後述)を蒸発器として機能させる場合の冷媒の蒸発温度の最低値に着目して、この蒸発温度の最低値以下の温度範囲において、熱源側熱交換器 23内に溜まった冷凍機油と冷媒とが 2層に分離しないようにすることで、熱源側熱交の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出して熱源ユニット 2の圧縮機構 21 (後述）に戻すことができるようにすることが望ましいためである。尚、蒸発温度の最低値としては、熱源側熱交換器 23の熱源として水を使用する場合には 5°Cであり、熱源側熱交換器 23の熱源として空気を使用する場合には— 15°Cであり、熱源側熱交換器 23の熱源としてブライン (例えば、エチレンダリコール 40〜50wt%を含むもの）を使用する場合には 20°Cである。

[0029] <利用ユニット >

利用ユニット 3、 4、 5は、ビル等の屋内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、屋内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット 3、 4、 5は、冷媒連絡配管 9 、 10、 11及び接続ユニット 6、 7、 8を介して熱源ユニット 2に接続されており、冷媒回路 12の一部を構成している。

次に、利用ユニット 3、 4、 5の構成について説明する。尚、利用ユニット 3と利用ュニット 4、 5とは同様の構成であるため、ここでは、利用ユニット 3の構成のみ説明し、利用ユニット 4、 5の構成については、それぞれ、利用ユニット 3の各部を示す 30番台の符号の代わりに 40番台又は 50番台の符号を付して、各部の説明を省略する。

利用ユニット 3は、主として、冷媒回路 12の一部を構成しており、利用側冷媒回路 1 2a (利用ユニット 4、 5では、それぞれ、利用側冷媒回路 12b、 12c)を備えている。この利用側冷媒回路 12aは、主として、利用側膨張弁 31と、利用側熱交翻 32とを備えている。本実施形態において、利用側膨張弁 31は、利用側冷媒回路 12a内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、利用側熱交換器 32の液側に接続された電動膨張弁である。本実施形態において、利用側熱交換器 32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^^であり、冷媒と屋内空気との熱交換を行うための機器である。本実施形態において、利用ユニット 3は、ユニット内に屋内空気を吸入して、熱交換した後に、供給空気として屋内に供給するための送風ファン（図示せず)を備えており、屋内空気と利用側熱交翻32を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。

[0030] また、利用ユニット 3には、各種のセンサが設けられている。利用側熱交換器 32の液側には液冷媒の温度を検出する液側温度センサ 33が設けられており、利用側熱交換器 32のガス側にはガス冷媒の温度を検出するガス側温度センサ 34が設けられている。さらに、利用ユニット 3には、ユニット内に吸入される屋内空気の温度を検出する RA吸入温度センサ 35が設けられている。また、利用ユニット 3は、利用ユニット 3 を構成する各部の動作を制御する利用側制御部 36を備えている。そして、利用側制御部 36は、利用ユニット 3の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリを有しており、リモコン（図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、熱源ユニット 2との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになつている。

[0031] <熱源ユニット >

熱源ユニット 2は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡配管 9、 10、 11を介して利用ユニット 3、 4、 5に接続されており、利用ユニット 3、 4、 5の間で冷媒回路 1 2を構成している。

次に、熱源ユニット 2の構成について説明する。熱源ユニット 2は、主として、冷媒回路 12の一部を構成しており、熱源側冷媒回路 12dを備えている。この熱源側冷媒回路 10dは、主として、圧縮機構 21と、第 1切換機構 22と、熱源側熱交換器 23と、熱源側膨張弁 24と、レシーバ 25と、第 2切換機構 26と、液側閉鎖弁 27と、高圧ガス側閉鎖弁 28と、低圧ガス側閉鎖弁 29と、第 1油戻し回路 101と、加圧回路 111と、冷却器 121と、冷却回路 122とを備えている。

圧縮機構 21は、主として、圧縮機 21aと、圧縮機 21aの吐出側に接続された油分離器 21bと、油分離器 21bと圧縮機 21aの吸入管 21cとを接続する第 2油戻し回路 2 Idとを有している。圧縮機 21aは、本実施形態において、インバータ制御により運転容量を可変することが可能な容積式圧縮機である。油分離器 21bは、圧縮機 21a〖こおいて圧縮されて吐出された高圧のガス冷媒に同伴する冷凍機油を分離する容器である。第 2油戻し回路 21dは、油分離器 21bにおいて分離された冷凍機油を圧縮機 21aに戻すための回路である。第 2油戻し回路 21dは、主として、油分離器 21bと圧縮機 21aの吸入管 21cとを接続する油戻し管 21eと、油戻し管 21eに接続された油分離器 21bにおいて分離された高圧の冷凍機油を減圧するキヤビラリチューブ 21fとを有している。キヤビラリチューブ 21fは、油分離器 21bにおいて分離された高圧の冷凍機油を圧縮機 21aの吸入側の冷媒圧力まで減圧する細管である。本実施形態において、圧縮機構 21は、圧縮機が圧縮機 21aの 1台のみであるが、これに限定されず、利用ユニットの接続台数等に応じて、 2台以上の圧縮機が並列に接続されたものであってもよい。

第 1切棚構 22は、熱源側熱交翻 23を凝縮器として機能させる際 (以下、凝縮運転状態とする）には圧縮機構 21の吐出側と熱源側熱交 23のガス側とを接続し、熱源側熱交換器 23を蒸発器として機能させる際 (以下、蒸発運転状態とする）には圧縮機構 21の吸入側と熱源側熱交 23のガス側とを接続するように、熱源側冷媒回路 12d内における冷媒の流路を切り換えることが可能な四路切換弁であり、その第 1ポート 22aは圧縮機構 21の吐出側に接続されており、その第 2ポート 22bは熱源側熱交換器 23のガス側に接続されており、その第 3ポート 22cは圧縮機構 21の吸入側に接続されており、第 4ポート 22dはキヤビラリチューブ 91を介して圧縮機構 21 の吸入側に接続されている。そして、第 1切換機構 22は、上述のように、第 1ポート 2 2aと第 2ポート 22bとを接続するとともに、第 3ポート 22cと第 4ポート 22dとを接続 (凝縮運転状態に対応、図 1の第 1切構 22の実線を参照）したり、第 2ポート 22bと第 3ポート 22cとを接続するとともに、第 1ポート 22cと第 4ポート 22dとを接続 (蒸発運転状態に対応、図 1の第 1切構 22の破線を参照)する切り換えを行うことが可能である。

熱源側熱交換器 23は、冷媒の蒸発器及び冷媒の凝縮器として機能させることが可能な熱交換器であり、本実施形態において、水を熱源として冷媒と熱交換するプレート熱交換器である。熱源側熱交換器 23は、そのガス側が第 1切換機構 22の第 2ポート 22bに接続され、その液側が熱源側膨張弁 24に接続されている。熱源側熱交換器 23は、図 2に示されるように、プレスカ卩ェ等によって成形された複数のプレート部材 23aをパッキン（図示せず)を介して重ね合わせることにより、各プレート部材 23a 間に上下方向に延びる複数の流路 23b、 23cが形成され、これらの複数の流路 23b 、 23c内を冷媒と水とが交互に流れる（具体的には、冷媒が流路 23b内を流れて、水が流路 23c内を流れる、図 2の矢印 A及び B参照）ことによって熱交換を行うことができるように構成されている。そして、複数の流路 23bは、その上端部及び下端部において、互いが連通されており、熱源側熱交の上部及び下部に設けられたガス側ノズル 23d及び液側ノズル 23eに接続されている。このガス側ノズル 23dは第 1切構 22に接続されており、液側ノズル 23eは熱源側膨張弁 24に接続されて、る。これにより、冷媒は、熱源側熱交換器 23が蒸発器として機能する場合には、液側ノズル 23e (すなわち、下側）から流入してガス側ノズル 23d (すなわち、上側）から流出し、熱源側熱交 23が凝縮器として機能する場合には、ガス側ノズル 23d (すなわち、上側）から流入して液側ノズル 23e (すなわち、下側）から流出することになる（図 2の矢印 A参照)。また、複数の流路 23cは、その上端部及び下端部において、互いが連通されており、熱源側熱交換器 23の上部及び下部に設けられた水入口ノズル 2 3f及び水出口ノズル 23gに接続されている。また、熱源としての水は、本実施形態において、空気調和装置 1の外部に設置された冷水塔設備やボイラー設備力の水配管（図示せず)を通じて熱源側熱交換器 23の水入口ノズル 23fから供給水 CWSとして流入し、冷媒と熱交換を行った後に、水出口ノズル 23gから流出して冷水塔設備やボイラー設備に排出水 CWRとして戻されるようになつている。ここで、冷水塔設備やボイラー設備カゝら供給される水は、熱源側熱交 23内を流れる冷媒の流量とは関係なく一定量供給されている。

熱源側膨張弁 24は、本実施形態にぉヽて、液冷媒連絡配管 9を介して熱源側熱交換器 23と利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cとの間を流れる冷媒の流量の調節等を行うことが可能な電動膨張弁であり、熱源側熱交の液側に接続されている。レシーバ 25は、熱源側熱交換器 23と利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cとの間を流れる冷媒を一時的に溜めるための容器である。レシーバ 25は、本実施形態において、熱源側膨張弁 24と冷却器 121との間に接続されている。

第 2切浦構 26は、熱源ユニット 2を冷暖同時機用の熱源ユニットとして使用する場合（図 4〜7参照）であって高圧のガス冷媒を利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送る際 (以下、暖房負荷要求運転状態とする）には、圧縮機構 21の吐出側と高圧ガス側閉鎖弁 28とを接続し、熱源ユニット 2を冷暖切替機用の熱源ユニットとして使用する場合 (変形例 1、図 8〜10参照、以下、冷暖切替時冷房運転状態とする）にであつて冷房運転を行う際には、高圧ガス側閉鎖弁 28と圧縮機構 21の吸入側とを接続するように、熱源側冷媒回路 12d内における冷媒の流路を切り換えることが可能な四路切換弁であり、その第 1ポート 26aは圧縮機構 21の吐出側に接続されており、その第 2ポート 26bはキヤビラリチューブ 92を介して圧縮機構 21の吸入側に接続されており、その第 3ポート 26cは圧縮機構 21の吸入側に接続されており、その第 4ポート 2 6dは高圧ガス側閉鎖弁 28に接続されている。そして、第 2切構 26は、上述のように、第 1ポート 26aと第 2ポート 26bとを接続するとともに、第 3ポート 26cと第 4ポート 26dとを接続 (冷暖切替時冷房運転状態に対応、図 1の第 2切換機構 26の実線を参照）したり、第 2ポート 26bと第 3ポート 26cとを接続するとともに、第 1ポート 26aと第 4 ポート 26dとを接続 (暖房負荷要求運転状態に対応、図 1の第 2切換機構 26の破線を参照)する切り換えを行うことが可能である。 [0035] 液側閉鎖弁 27、高圧ガス側閉鎖弁 28及び低圧ガス側閉鎖弁 29は、外部の機器 · 配管 (具体的には、冷媒連絡配管 9、 10及び 11)との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁 27は、冷却器 121に接続されている。高圧ガス側閉鎖弁 28は、第 2切構 26の第 4ポート 26dに接続されている。低圧ガス側閉鎖弁 29は、圧縮機構 2 1の吸入側に接続されて、る。

第 1油戻し回路 101は、蒸発運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を蒸発器として機能させる際に、熱源側熱交 23内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに圧縮機構 21に戻す回路である。第 1油戻し回路 101は、主として、熱源側熱交換器 23の下部と圧縮機構 21とを接続する油戻し管 101aと、油戻し管 101aに接続された開閉弁 101bと、逆止弁 101cと、キヤビラリチューブ lOldとを有している。油戻し管 101a は、一端が熱源側熱交の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出すことができるように設けられており、本実施形態においては、図 3に示されるように、熱源側熱交換器 23の下部に設けられた液側ノズル 23eの管内を通じて熱源側熱交換器 23の冷媒が流れる流路 23b内まで延びる配管である。ここで、熱源側熱交換器 23には、複数の流路 23b間を連通させるために、各プレート部材 23aに連通孔 23hが設けられている（複数の流路 23c間も同様)。このため、油戻し管 101aは、複数の流路 23b を貫通するように設けられて、てもよ、（図 3の破線で示される油戻し管 101a参照)。また、油戻し管 101aの他端は、本実施形態において、圧縮機構 21の吸入側に接続されている。開閉弁 101bは、本実施形態において、必要に応じて第 1油戻し回路 10 1を使用できるようにするために接続されており、冷媒及び冷凍機油の流通及び遮断が可能な電磁弁である。逆止弁 101cは、冷媒及び冷凍機油が熱源側熱交換器 23 の下部力も圧縮機構 21の吸入側に向かって油戻し管 101a内を流れることをのみを許容する弁である。キヤビラリチューブ 101dは、熱源側熱交翻23の下部から抜き出された冷媒及び冷凍機油を圧縮機構 21の吸入側の冷媒圧力まで減圧する細管である。

[0036] 加圧回路 111は、凝縮運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機能させる際に、圧縮機構 21において圧縮された高圧のガス冷媒を、熱源側熱交換器 23において凝縮され熱源側膨張弁 24において減圧された後に利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒に合流させる回路である。加圧回路 111は、主として、圧縮機構 21の吐出側と熱源側膨張弁 24の下流側 (すなわち、熱源側膨張弁 24と液側閉鎖弁 27との間）とを接続する加圧管 111aと、加圧管 111aに接続された開閉弁 11 lbと、逆止弁 111cと、キヤビラリチューブ 11 Idとを有している。カロ圧管 11 laは、本実施形態において、一端が圧縮機構 21の油分離器 21bの出口と第 1及び第 2 切構 22、 26の第 1ポート 22a、 26aとの間に接続されている。また、加圧管 111a の他端は、本実施形態において、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間に接続されている。開閉弁 11 lbは、本実施形態において、必要に応じて加圧回路 111を使用できるようにするために接続されており、冷媒の流通及び遮断が可能な電磁弁である。逆止弁 111cは、冷媒が圧縮機構 21の吐出側から熱源側膨張弁 24の下流側に向かって加圧管 11 la内を流れることをのみを許容する弁である。キヤビラリチューブ 11 Idは、圧縮機構 21の吐出側から抜き出された冷媒を熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒圧力まで減圧する細管である。

冷却器 121は、凝縮運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機能させる際に、熱源側熱交において凝縮された後に、熱源側膨張弁 24において減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒を冷却する熱交換器である。冷却器 121は、本実施形態において、レシーバ 25と液側閉鎖弁 27との間に接続されている。言い換えれば、加圧回路 111は、加圧管 111aが熱源側膨張弁 24 と冷却器 121との間に接続されて、高圧のガス冷媒が熱源側膨張弁 24において減圧された冷媒に合流するように接続されている。冷却器 121としては、例えば、 2重管式の熱交^^を用いることが可能である。

冷却回路 122は、凝縮運転状態、すなわち、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機能させる際に、熱源側熱交から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の一部を熱源側冷媒回路 12dから分岐させて冷却器 121に導入し、熱源側熱交換器 23におヽて凝縮され熱源側膨張弁 24におヽて減圧されて利用側冷媒回路 12a, 12b、 12cに送られる冷媒を冷却した後、圧縮機構 21の吸入側に戻すように熱源側冷媒回路 12dに接続された回路である。冷却回路 122は、主として、熱源側熱交換器 23から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の一部を冷却器 121 に導入する導入管 122aと、導入管 122aに接続された冷却回路側膨張弁 122bと、冷却器 121を通過した冷媒を圧縮機構 21の吸入側に戻す導出管 122cとを有している。導入管 122aは、本実施形態において、一端がレシーバ 25と冷却器 121との間との間に接続されている。また、導入管 122aの他端は、本実施形態において、冷却器 121の冷却回路 122側の入口に接続されている。冷却回路側膨張弁 122bは、本実施形態において、必要に応じて冷却回路 122を使用できるようにするために接続されており、冷却回路 122を流れる冷媒の流量を調節することが可能な電動膨張弁である。導出管 122cは、本実施形態において、一端が冷却器 121の冷却回路 12 2側の出口に接続されている。また、導出管 122cは、本実施形態において、他端が圧縮機構 21の吸入側に接続されて!ヽる。

[0038] また、熱源ユニット 2には、各種のセンサが設けられている。具体的には、熱源ュ- ット 2は、圧縮機構 21の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ 93と、圧縮機構 21の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ 94と、圧縮機構 21の吐出側の冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ 95と、冷却回路 122の導出管 122cを流れる冷媒の温度を検出する冷却回路出口温度センサ 96とが設けられている。また、熱源ユニット 2は、熱源ユニット 2を構成する各部の動作を制御する熱源側制御部 97を備えてヽる。そして、熱源側制御部 97は、熱源ユニット 2の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータゃメモリを有しており、利用ユニット 3、 4、 5の利用側制御部 36、 46、 56との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになって!/、る。

[0039] <接続ユニット >

接続ユニット 6、 7、 8は、ビル等の屋内に利用ユニット 3、 4、 5とともに設置されている。接続ユニット 6、 7、 8は、冷媒連絡配管 9、 10、 11とともに、利用ユニット 3、 4、 5と熱源ユニット 2との間に介在しており、冷媒回路 12の一部を構成して、る。

次に、接続ユニット 6、 7、 8の構成について説明する。尚、接続ユニット 6と接続ュ- ット 7、 8とは同様の構成であるため、ここでは、接続ユニット 6の構成のみ説明し、接続ユニット 7、 8の構成については、それぞれ、接続ユニット 6の各部を示す 60番台の符号の代わりに 70番台又は 80番台の符号を付して、各部の説明を省略する。

接続ユニット 6は、主として、主として、冷媒回路 12の一部を構成しており、接続側冷媒回路 12e (接続ユニット 7、 8では、それぞれ、接続側冷媒回路 12f、 12g)を備えている。この接続側冷媒回路 12eは、主として、液接続管 61と、ガス接続管 62と、高圧ガス開閉弁 66と、低圧ガス開閉弁 67とを有している。本実施形態において、液接続管 61は、液冷媒連絡配管 9と利用側冷媒回路 12aの利用側膨張弁 31とを接続している。ガス接続管 62は、高圧ガス冷媒連絡配管 10に接続された高圧ガス接続管 6 3と、低圧ガス冷媒連絡配管 11に接続された低圧ガス接続管 64と、高圧ガス接続管 63と低圧ガス接続管 64とを合流させる合流ガス接続管 65とを有して 1ゝる。合流ガス接続管 65は、利用側冷媒回路 12aの利用側熱交のガス側に接続されている。そして、高圧ガス開閉弁 66は、本実施形態において、高圧ガス接続管 63に接続されており、冷媒の流通及び遮断が可能な電磁弁である。低圧ガス開閉弁 67は、本実施形態において、低圧ガス接続管 64に接続されており、冷媒の流通及び遮断が可能な電磁弁である。これにより、接続ユニット 6は、利用ユニット 3が冷房運転を行う際には、高圧ガス開閉弁 66を閉止し、かつ、低圧ガス開閉弁 67を開けた状態にして、液冷媒連絡配管 9を通じて液接続管 61に流入する冷媒を利用側冷媒回路 12aの利用側膨張弁 31に送り、利用側膨張弁 31で減圧され利用側熱交において蒸発された後に、合流ガス接続管 65及び低圧ガス接続管 64を通じて低圧ガス冷媒連絡配管 11に戻すように機能することができる。また、接続ユニット 6は、利用ユニット 3 が暖房運転を行う際には、低圧ガス開閉弁 67を閉止し、かつ、高圧ガス開閉弁 66を開けた状態にして、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて高圧ガス接続管 63及び合流ガス接続管 65に流入する冷媒を利用側冷媒回路 12aの利用側熱交換器 32のガス側に送り、利用側熱交 32において凝縮され利用側膨張弁 31で減圧された後に、液接続管 61を通じて液冷媒連絡配管 9に戻すように機能することができる。また、接続ユニット 6は、接続ユニット 6を構成する各部の動作を制御する接続側制御部 68 を備えている。そして、接続側制御部 68は、接続ユニット 6の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリを有しており、利用ユニット 3の利用側制御部 36との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになって!/、る。

以上のように、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cと、熱源側冷媒回路 12dと、冷媒連絡配管 9、 10、 11と、接続側冷媒回路 12e、 12f、 12gとが接続されて、空気調和装置 1の冷媒回路 12が構成されている。そして、本実施形態の空気調和装置 1では、例えば、利用ユニット 3、 4が冷房運転を行いつつ、利用ユニット 5が暖房運転を行う等の、いわゆる、冷暖同時運転を行うことが可能になっている。

そして、本実施形態の空気調和装置 1では、後述のように、熱源側熱交換器 23を蒸発器として機能させる際に、第 1油戻し回路 101を用いることによって、熱源側熱交換器 23の蒸発能力を熱源側膨張弁 24によって制御する際の制御幅が拡大されており、単一の熱源側熱交によって広範囲の蒸発能力の制御幅を得ることができるようになつている。また、空気調和装置 1では、後述のように、熱源側熱交換器 23を凝縮器として機能させる際に、加圧回路 111及び冷却器 121を用いることによつて、熱源側熱交換器 23の凝縮能力を熱源側膨張弁 24によって制御する際の制御幅が拡大されており、単一の熱源側熱交換器 23によって広範囲の凝縮能力の制御幅を得ることができるようになつている。これにより、本実施形態の空気調和装置 1では、従来の空気調和装置において、複数台設けられていた熱源側熱交換器の単一化が実現されている。

[0041] (2)空気調和装置の動作

次に、本実施形態の空気調和装置 1の動作について説明する。

本実施形態の空気調和装置 1の運転モードは、各利用ユニット 3、 4、 5の空調負荷に応じて、利用ユニット 3、 4、 5の全て暖房運転を行う暖房運転モードと、利用ュニット 3、 4、 5の全てが冷房運転を行う冷房運転モードと、利用ユニット 3、 4、 5の一部が冷房運転を行いつつ他の利用ユニットが暖房運転を行う冷暖房同時運転モードとに分けることができる。また、冷暖同時運転モードについては、利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷により、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻 23を蒸発器として機能させて運転している場合 (蒸発運転状態)と、熱源ユニット 2の熱源側熱交換器 23を凝縮器として機能させて運転して、る場合 (凝縮運転状態）とに運転モードを分けることができる。

以下、空気調和装置 1の 4つの運転モードにおける動作について説明する。

[0042] <暖房運転モード >

利用ユニット 3、 4、 5の全てを暖房運転する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、図 4に示されるように構成される（冷媒の流れについては、図 4の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、第 1切換機構 22を蒸発運転状態（図 4の第 1切換機構 22の破線で示された状態）に切り換え、第 2切換機構 26を暖房負荷要求運転状態（図 4の第 2切換機構 26の破線で示された状態）に切り換えることによって、熱源側熱交翻 23を蒸発器として機能させるととも〖こ、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて利用ユニット 3、 4、 5に圧縮機構 2 1にお、て圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになって!/、る。また、熱源側膨張弁 24は、冷媒を減圧するように開度調節されている。尚、加圧回路 111 の開閉弁 111b及び冷却回路 122の冷却回路側膨張弁 122bは閉止されており、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間を流れる冷媒に高圧のガス冷媒を合流させたり、冷却器 121への冷熱源の供給を遮断してレシーバ 25と利用ユニット 3、 4、 5との間を流れる冷媒を冷却しない状態になっている。接続ユニット 6、 7、 8においては、低圧ガス開閉弁 67、 77、 87を閉止するととちに高圧ガス開閉弁 66、 76、 86を開けることによって、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交換器 32、 42、 52を凝縮器として機能させる状態になっている。利用ユニット 3、 4、 5においては、利用側膨張弁 31、 41、 51 は、例えば、利用側熱交換器 32、 42、 52の過冷却度 (具体的には、液側温度センサ 33、 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 44、 54で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの暖房負荷に応じて開度調節されている。

このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する冷凍機油の大部分が分離されて第 2切構 26に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側に戻される。第 2切構 26に送られた高圧のガス冷媒は、第 2切構 26の第 1 ポート 26a及び第 4ポート 26dと高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られる。

そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、 3つに分岐されて、各接続ユニット 6、 7、 8の高圧ガス接続管 63、 73、 83に送られる。接続ユニット 6 、 7、 8の高圧ガス接続管 63、 73、 83に送られた高圧のガス冷媒は、高圧ガス開閉弁 66、 76、 86及び合流ガス接続管 65、 75、 85を通じて、禾 IJ用ユニット 3、 4、 5の禾 IJ 用側熱交^^ 32、 42、 52に送られる。

[0044] そして、利用側熱交換器 32、 42、 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 3 、 4、 5の利用側熱交^^ 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによつて凝縮される。一方、屋内の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換器 32、 42、 52において凝縮された冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51を通過した後、接続ユニット 6、 7、 8の液接続管 61、 71、 81に送られる。

そして、液接続管 61、 71、 81に送られた冷媒は、液冷媒連絡配管 9に送られて合流する。

そして、液冷媒連絡配管 9に送られて合流した冷媒は、熱源ユニット 2の液側閉鎖弁 27及び冷却器 121を通じて、レシーバ 25に送られる。レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、熱源側膨張弁 24によって減圧される。そして、熱源側膨張弁 24によって減圧された冷媒は、熱源側熱交換器 23において、熱源としての水と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒になり、第 1切構 22に送られる。そして、第 1切構 22に送られた低圧のガス冷媒は、第 1切換機構 22の第 2ポート 22b及び第 3ポート 22cを通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、暖房運転モードにおける動作が行われている。

[0045] このとき、各利用ユニット 3、 4、 5の暖房負荷が非常に小さくなる場合がある。このような場合には、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻23における冷媒の蒸発能力を小さくして、利用ユニット 3、 4、 5全体の暖房負荷 (すなわち、利用側熱交換器 32、 42、 52 の凝縮負荷)とバランスさせなければならない。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うことで熱源側熱交における冷媒の蒸発量を少なくする制御を行うようにして、る。このような熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うと、熱源側熱交内における冷媒の液面が低下することになる。すると、本実施形態の熱源側熱交換器 23のように、冷媒の蒸発器として機能する際に冷媒が下側力も流入して上側力も流出するように構成された熱交翻 (図 2及び図 3参照)では、蒸発された冷媒とともに冷凍機油が同伴して排出されにくくなり、冷凍機油の溜まり込みが生じやすくなる。

[0046] しかし、本実施形態の空気調和装置 1では、 30°C以下 (より好ましくは、蒸発温度の最低値以下）の温度範囲にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用する (すなわち、熱源側熱交換器が蒸発器として機能する際に熱源側熱交内にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用する）とともに、第 1油戻し回路 101を設けている。そして、この第 1油戻し回路 101の開閉弁 101bは、暖房運転モードの場合 (すなわち、第 1切換機構 22が蒸発運転状態になつている場合）に、開けられており、油戻し管 101aを通じて熱源側熱交翻23内から冷凍機油を熱源側熱交 23の下部カゝら冷媒とともに抜き出して圧縮機構 21に戻すことができるようになつている。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うことによって熱源側熱交内における冷媒の液面が低下して、蒸発された冷媒とともに冷凍機油が同伴して排出されにくい状態になっているにもかかわらず、熱源側熱交換器 23内における冷凍機油の溜まり込みを防ぐことができるようになつている。

[0047] 尚、開閉弁 101bは、熱源側熱交翻23が凝縮器として機能する場合に開けていると、熱源側熱交換器 23において凝縮された冷媒の一部が圧縮機構 21に戻されることになり、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒量が減少してしまうため、第 1切換機構 22が凝縮運転状態になっている場合には閉止し、第 1切換機構 22 が蒸発運転状態になっている場合に開けるようにすることが望ましい。さらに、第 1切換機構 22が蒸発運転状態になっている場合において、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うことによって熱源側熱交内における冷媒の液面が低下して、蒸発された冷媒とともに冷凍機油が同伴して排出されにくい状態になっている場合にのみ開けるようにしてもよい。例えば、開閉弁 101bを開ける条件として、第 1 切換機構 22が蒸発運転状態であることに加えて、熱源側膨張弁 24が所定開度以下であることを加えることができる。この所定開度は、熱源側熱交翻23内における冷媒の液面が低下して、蒸発された冷媒とともに冷凍機油が同伴して排出されにくい状態となる熱源側膨張弁 24の開度を実験的に見い出し、この実験的に見い出された開度に基づ、て決定される。 [0048] <冷房運転モード >

利用ユニット 3、 4、 5の全てを冷房運転する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、図 5に示されるように構成される（冷媒の流れについては、図 5の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、第 1切換機構 22を凝縮運転状態（図 5の第 1切換機構 22の実線で示された状態）に切り換えることによって、熱源側熱交を凝縮器として機能させるようになつている。また、熱源側膨張弁 24は、開けられた状態になっている。尚、第 1油戻し回路 10 1の開閉弁 101bは閉止されており、熱源側熱交の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出して圧縮機構 21に戻す動作を行わな、ようにして、る。接続ユニット 6 、 7、 8においては、高圧ガス開閉弁 66、 76、 86を閉止するとともに低圧ガス開閉弁 6 7、 77、 87を開けることによって、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交換器 32、 42、 5 2を蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交翻 32、 42 、 52と熱源ユニット 2の圧縮機構 21の吸入側とが低圧ガス冷媒連絡配管 11を介して接続された状態になっている。利用ユニット 3、 4、 5においては、利用側膨張弁 31、 41、 51は、例えば、利用側熱交換器 32、 42、 52の過熱度 (具体的には、液側温度センサ 33、 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 44、 54で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの冷房負荷に応じて開度調節されてヽる。

[0049] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する冷凍機油の大部分が分離されて第 1切換機構 22に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側に戻される。そして、第 1切換機構 22に送られた高圧のガス冷媒は、第 1切換機構 2 2の第 1ポート 22a及び第 2ポート 22bを通じて、熱源側熱交翻23に送られる。そして、熱源側熱交換器 23に送られた高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器 23において、熱源としての水と熱交換を行うことによって凝縮される。そして、熱源側熱交 23 において凝縮された冷媒は、熱源側膨張弁 24を通過した後、加圧回路 111通じて圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が合流し (詳細は後述)、レシ一ノ 25に送られる。そして、レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、冷却器 121に送られる。そして、冷却器 121に送られた冷媒は、冷却回路 122を流れる冷媒と熱交換を行うことによって冷却される（詳細は後述)。そして、冷却器 121において冷却された冷媒は、液側閉鎖弁 27を通じて、液冷媒連絡配管 9に送られる。

[0050] そして、液冷媒連絡配管 9に送られた冷媒は、 3つに分岐されて、各接続ユニット 6 、 7、 8の液接続管 61、 71、 81に送られる。そして、接続ユニット 6、 7、 8の液接続管 6 1、 71、 81に送られた冷媒は、利用ユニット 3、 4、 5の利用側膨張弁 31、 41、 51に送られる。

そして、利用側膨張弁 31、 41、 51に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51 によって減圧された後、利用側熱交換器 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて屋内に供給される。そして、低圧のガス冷媒は、接続ユニット 6、 7、 8の合流ガス接続管 65、 75、 85に送られる。

そして、合流ガス接続管 65、 75、 85に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス開閉弁 67、 77、 87及び低圧ガス接続管 64、 74、 84を通じて、低圧ガス冷媒連絡配管 1 1に送られて合流する。

[0051] そして、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られて合流した低圧のガス冷媒は、低圧ガス側閉鎖弁 29を通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷房運転モードにおける動作が行われて、る。

このとき、各利用ユニット 3、 4、 5の冷房負荷が非常に小さくなる場合がある。このような場合には、熱源ユニット 2の熱源側熱交翻23における冷媒の凝縮能力を小さくして、利用ユニット 3、 4、 5全体の冷房負荷 (すなわち、利用側熱交換器 32、 42、 52 の蒸発負荷)とバランスさせなければならない。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うことで熱源側熱交換器 23における冷媒の凝縮量を少なくする制御を行うようにして、る。このような熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うと、熱源側熱交内に溜まる液冷媒の量が増力！]して実質的な伝熱面積を減少することで凝縮能力が小さくなる。しかし、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行うと、熱源側膨張弁 24の下流側 (具体的には、熱源側膨張弁 24と利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cとの間）の冷媒圧力が低下する傾向となって安定せず、熱源側冷媒回路 12dの凝縮能力を小さくする制御を安定的に行うことが困難になる傾向にある。

[0052] これに対して、本実施形態の空気調和装置 1では、圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を、熱源側膨張弁 24において減圧されて利用側冷媒回路 12a 、 12b、 12cに送られる冷媒に合流させる加圧回路 111を設けている。そして、この加圧回路 111の開閉弁 111bは、冷房運転モードの場合 (すなわち、第 1切換機構 22 が凝縮運転状態になっている場合）に、開けられており、加圧管 111aを通じて圧縮機構 21の吐出側力も熱源側膨張弁 24の下流側に合流させることができるようになつている。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行いつつ、熱源側膨張弁 24の下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を合流させることによって、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒の圧力を高くすることができるようになつている。しかし、加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を熱源側膨張弁 24の下流側に合流させるだけでは、高圧のガス冷媒が合流されることにより、利用側冷媒回路 12a、 12b 、 12cに送られる冷媒がガス分率の大きな気液二相流となってしまい、液冷媒連絡配管 9から各利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに冷媒を分岐する際に、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12c間で偏流が生じてしまう。

[0053] これに対して、本実施形態の空気調和装置 1では、冷却器 121を熱源側膨張弁 24 の下流側にさらに設けている。このため、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行いつつ、熱源側膨張弁 24の下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を合流させることによって、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒圧力を高くする制御を行うとともに、熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒を、冷却器 121によって冷却するようにしているため、ガス冷媒を凝縮させることができて、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくても済むようになつている。また、本実施形態の空気調和装置 1においては、加圧管 111aは、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間に接続されているため、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒に高圧のガス冷媒が合流し、高圧のガス冷媒が合流されて温度が高くなつた冷媒を冷却器 121によって冷却するようになって、る。このため、冷却器 121において冷媒を冷却するための冷熱源として、低温の冷熱源を使用する必要がなぐ比較的高温の冷熱源を使用することができる。しカゝも、本実施形態の空気調和装置 1においては、冷却回路 122が設けられており、熱源側熱交換器 23から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の一部を圧縮機構 21 の吸入側に戻すことができる冷媒圧力まで減圧し、この冷媒を冷却器 121の冷却源として使用しているため、熱源側膨張弁 24において減圧されて利用側冷媒回路 12a 、 12b、 12cへ送られる冷媒の温度よりも十分に低い温度の冷却源を得ることができる。このため、熱源側膨張弁 24において減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12 cへ送られる冷媒を過冷却状態まで冷却することが可能になっている。そして、冷却回路 122の冷却回路側膨張弁 122bは、例えば、冷却器 121の過熱度 (冷却回路 1 22の導出管 122cに設けられた冷却回路出口温度センサ 96によって検出される冷媒温度より演算）に基づいて開度調節する等、熱源側膨張弁 24の下流側から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の流量や温度に応じて開度調節されている。

<冷暖同時運転モード (蒸発負荷） >

利用ユニット 3、 4、 5のうち、例えば、利用ユニット 3を冷房運転し、かつ、利用ュ- ット 4、 5を暖房運転する冷暖同時運転モードであって、利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷に応じて、熱源ユニット 2の熱源側熱交 23を蒸発器として機能させて運転している際 (蒸発運転状態)の動作について説明する。この際、空気調和装置 1 の冷媒回路 12は、図 6に示されるように構成される（冷媒の流れについては、図 6の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、上述の暖房運転モードと同様に、第 1切換機構 22を蒸発運転状態（図 6の第 1切構 22の破線で示された状態）に切り換え、第 2切構 26を暖房負荷要求運転状態（図 6の第 2切構 26の破線で示された状態）に切り換えること〖こよって、熱源側熱交 23を蒸発器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて利用ユニット 4、 5に圧縮機構 21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになつている。また、熱源側膨張弁 24は、冷媒を減圧するように開度調節されている。尚、加圧回路 111の開閉弁 11 lb及び冷却回路 1 22の冷却回路側膨張弁 122bは閉止されており、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間を流れる冷媒に高圧のガス冷媒を合流させたり、冷却器 121への冷熱源の供給を遮断してレシーバ 25と利用ユニット 3、 4、 5との間を流れる冷媒を冷却しない状態になっている。接続ユニット 6においては、高圧ガス開閉弁 66を閉止するとともに低圧ガス開閉弁 67を開けることによって、利用ユニット 3の利用側熱交換器 32を蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット 3の利用側熱交翻32と熱源ユニット 2の圧縮機構 21の吸入側とが低圧ガス冷媒連絡配管 11を介して接続された状態になつている。利用ユニット 3においては、利用側膨張弁 31は、例えば、利用側熱交換器 3 2の過熱度 (具体的には、液側温度センサ 33で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、利用ュニットの冷房負荷に応じて開度調節されている。接続ユニット 7、 8においては、低圧ガス開閉弁 77、 87を閉止するとともに高圧ガス開閉弁 76、 86を開けることによって、利用ユニット 4、 5の利用側熱交 42、 52を凝縮器として機能させるようにしている。利用ユニット 4、 5においては、利用側膨張弁 41、 51は、例えば、利用側熱交換器 4 2、 52の過冷却度 (具体的には、液側温度センサ 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 44、 54で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの暖房負荷に応じて開度調節されている。

このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する冷凍機油の大部分が分離されて第 2切構 26に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側に戻される。第 2切構 26に送られた高圧のガス冷媒は、第 2切構 26の第 1 ポート 26a及び第 4ポート 26dと、高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られる。

そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、 2つに分岐されて、各接続ユニット 7、 8の高圧ガス接続管 73、 83に送られる。接続ユニット 7、 8の高圧ガス接続管 73、 83に送られた高圧のガス冷媒は、高圧ガス開閉弁 76、 86及び合流ガス接続管 75、 85を通じて利用ユニット 4、 5の利用側熱交換器 42、 52に送られる。

[0056] そして、利用側熱交換器 42、 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 4、 5 の利用側熱交^^ 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによって凝縮される。一方、屋内の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換器 42、 52〖こおいて凝縮された冷媒は、利用側膨張弁 41、 51を通過した後、接続ユニット 7、 8の液接続管 71、 81に送られる。

そして、液接続管 71、 81に送られた冷媒は、液冷媒連絡配管 9に送られて合流する。

そして、液冷媒連絡配管 9に送られて合流した冷媒の一部は、接続ユニット 6の液接続管 61に送られる。そして、接続ユニット 6の液接続管 61に送られた冷媒は、利用ユニット 3の利用側膨張弁 31に送られる。

[0057] そして、利用側膨張弁 31に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31によって減圧された後、利用側熱交換器 32において、屋内空気と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて屋内に供給される。そして、低圧のガス冷媒は、接続ユニット 6の合流ガス接続管 65に送られる。

そして、合流ガス接続管 65に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス開閉弁 67及び低圧ガス接続管 64を通じて、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られて合流する。

そして、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス側閉鎖弁 29を通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。

一方、液冷媒連絡配管 9から接続ユニット 6及び利用ユニット 3に送られた冷媒を除いた残りの冷媒は、熱源ユニット 2の液側閉鎖弁 27及び冷却器 121を通じてレシ一ノ 25に送られる。レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、熱源側膨張弁 24によって減圧される。そして、熱源側膨張弁 24によって減圧された冷媒は、熱源側熱交 23において、熱源としての水と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒になり、第 1切構 22に送られる。そして、第 1切構 22に送られた低圧のガス冷媒は、第 1切構 22の第 2ポート 22b及び第 3 ポート 22cを通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷暖同時運転モード (蒸発負荷）における動作が行われている。

[0058] このとき、各利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷に応じて、熱源側熱交としては、蒸発負荷が必要であるが、その大きさが非常に小さくなる場合がある。このような場合には、上述の暖房運転モードと同様に、熱源ユニット 2の熱源側熱交換器 23 における冷媒の蒸発能力を小さくして、利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷とバランスさせなければならない。特に、このような冷暖同時運転モードにおいては、利用ュニット 3の冷房負荷と、利用ユニット 4、 5の暖房負荷とがほぼ同程度の負荷になる場合があり、このような場合には、熱源側熱交換器 23の蒸発負荷を非常に小さくしなければならない。

しかし、本実施形態の空気調和装置 1では、 30°C以下 (より好ましくは、蒸発温度の最低値以下）の温度範囲にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用する (すなわち、熱源側熱交換器が蒸発器として機能する際に熱源側熱交内にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用する）とともに、第 1油戻し回路 101を設けているため、上述の暖房運転モードの動作説明において述べたように、熱源側熱交換器 23内における冷凍機油の溜まり込みを防ぐことができるようになって!/、る。

[0059] <冷暖同時運転モード (凝縮負荷） >

利用ユニット 3、 4、 5のうち、例えば、利用ユニット 3、 4を冷房運転し、かつ、利用ュニット 5を暖房運転する冷暖同時運転モードであって、利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷に応じて、熱源ユニット 2の熱源側熱交 23を凝縮器として機能させて運転している際 (凝縮運転状態)の動作について説明する。この際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、図 7に示されるように構成される（冷媒の流れについては、図 7の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 1 2dにおいては、第 1切換機構 22を凝縮運転状態（図 7の第 1切換機構 22の実線で示された状態）に切り換え、第 2切換機構 26を暖房負荷要求運転状態 (図 7の第 2切構 26の破線で示された状態）に切り換えることによって、熱源側熱交 23を蒸発器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて利用ユニット 5 に圧縮機構 21にお、て圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになつている。また、熱源側膨張弁 24は、開けられた状態になっている。尚、第 1油戻し回路 101の開閉弁 101bは閉止されており、熱源側熱交の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出して圧縮機構 21に戻す動作を行わない状態になっている。接続ユニット 6、 7においては、高圧ガス開閉弁 66、 76を閉止するとともに低圧ガス開閉弁 67、 77を開けることによって、利用ユニット 3、 4の利用側熱交換器 32、 42を蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット 3、 4の利用側熱交翻 32、 42と熱源ュ- ット 2の圧縮機構 21の吸入側とが低圧ガス冷媒連絡配管 11を介して接続された状態になっている。利用ユニット 3、 4においては、利用側膨張弁 31、 41は、例えば、利用側熱交翻 32、 42の過熱度 (具体的には、液側温度センサ 33、 43で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 44で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの冷房負荷に応じて開度調節されている。接続ュニット 8においては、低圧ガス開閉弁 87を閉止するとともに高圧ガス開閉弁 86を開けることによって、利用ユニット 5の利用側熱交を凝縮器として機能させるようにしている。利用ユニット 5においては、利用側膨張弁 51は、例えば、利用側熱交換器 52 の過冷却度 (具体的には、液側温度センサ 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 54で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、利用ュニットの暖房負荷に応じて開度調節されて、る。

このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する冷凍機油の大部分が分離されて第 1切構 22及び第 2切構 26に送られる。そして、油分離器 21bにおいて分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側に戻される。そして、圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒のうち第 1切換機構 22に送られた高圧のガス冷媒は、第 1切換機構 22の第 1ポート 22a及び第 2ポート 22bを通じて、熱源側熱交翻23に送られる。そして、熱源側熱交換器 23に送られた高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器 23において、熱源としての水と熱交換を行うことによって凝縮される。そして、熱源側熱交 23において凝縮された冷媒は、熱源側膨張弁 24を通過した後、加圧回路 111通じて圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が合流し (詳細は後述）、レシーバ 25 に送られる。そして、レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、冷却器 121に送られる。そして、冷却器 121に送られた冷媒は、冷却回路 122を流れる冷媒と熱交換を行うことによって冷却される（詳細は後述)。そして、冷却器 121において冷却された冷媒は、液側閉鎖弁 27を通じて、液冷媒連絡配管 9に送られる。

[0061] 一方、圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒のうち第 2切構 26に送られた高圧のガス冷媒は、第 2切換機構 26の第 1ポート 26a及び第 4ポート 26dと、高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られる。

そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、接続ユニット 8の高圧ガス接続管 83に送られる。接続ユニット 8の高圧ガス接続管 83に送られた高圧のガス冷媒は、高圧ガス開閉弁 86及び合流ガス接続管 85を通じて利用ユニット 5の利用側熱交^^ 52に送られる。

そして、利用側熱交換器 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 5の利用側熱交^^ 52において、屋内空気と熱交換を行うことによって凝縮される。一方、屋内の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換器 52において凝縮された冷媒は、利用側膨張弁 51を通過した後、接続ユニット 8の液接続管 81に送られる。

[0062] そして、液接続管 81に送られた冷媒は、液冷媒連絡配管 9に送られて、第 1切換機構 22、熱源側熱交換器 23、熱源側膨張弁 24、レシーバ 25、冷却器 121及び液側閉鎖弁 27を通じて液冷媒連絡配管 9に送られた冷媒に合流される。

そして、この液冷媒連絡配管 9を流れる冷媒は、 2つに分岐されて、各接続ユニット 6、 7の液接続管 61、 71に送られる。そして、接続ユニット 6、 7の液接続管 61、 71に送られた冷媒は、利用ユニット 3、 4の利用側膨張弁 31、 41に送られる。

そして、利用側膨張弁 31、 41に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31、 41によって減圧された後、利用側熱交 32、 42において、屋内空気と熱交換を行うことによつて蒸発されて低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて屋内に供給される。そして、低圧のガス冷媒は、接続ユニット 6、 7の合流ガス接続管 65、 75に送られる。

[0063] そして、合流ガス接続管 65、 75に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス開閉弁 67 、 77及び低圧ガス接続管 64、 74を通じて、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られて合流する。

そして、低圧ガス冷媒連絡配管 11に送られた低圧のガス冷媒は、低圧ガス側閉鎖弁 29を通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷暖同時運転モード (凝縮負荷）における動作が行われている。

このとき、各利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷に応じて、熱源側熱交としては、凝縮負荷が必要であるが、その大きさが非常に小さくなる場合がある。このような場合には、上述の冷房運転モードと同様に、熱源ユニット 2の熱源側熱交換器 23 における冷媒の凝縮能力を小さくして、利用ユニット 3、 4、 5全体の空調負荷とバランスさせなければならない。特に、このような冷暖同時運転モードにおいては、利用ュニット 3、 4の冷房負荷と、利用ユニット 5の暖房負荷とがほぼ同程度の負荷になる場合があり、このような場合には、熱源側熱交換器 23の凝縮負荷を非常に小さくしなければならない。

しかし、本実施形態の空気調和装置 1では、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行いつつ、熱源側膨張弁 24の下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を合流させることによって、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒の圧力を高くする制御を行うとともに、熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12bに送られる冷媒を、冷却器 121によって冷却するようにしているため、ガス冷媒を凝縮させることができて、利用側冷媒回路 12a、 12bにガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくても済むようになって、る。

(3)空気調和装置の特徴

本実施形態の空気調和装置 1には、以下のような特徴がある。

(A)

本実施形態の空気調和装置 1では、蒸発器として機能する際には冷媒が下側から流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器 23を有する熱源側冷媒回路 12dと、複数の利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cとが接続されて構成される冷媒回路 12を備えており、この冷媒回路 12に使用される冷凍機油及び冷媒として、 30 °C以下 (より好ましくは、蒸発温度の最低値以下）の温度範囲において 2層に分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用している。ここで、熱源側熱交における冷媒の蒸発温度は、熱源として水や空気やブラインを熱源とする場合には、 30°C以下 (かつ、蒸発温度の最低値以上)の温度である。すなわち、この冷媒回路に使用される冷凍機油及び冷媒として、熱源側熱交換器が蒸発器として機能する際に熱源側熱交^^内にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用している。このため、空気調和装置 1において、冷凍機油は、熱源側熱交換器 2 3内における冷媒の液面に浮いた状態で溜まるのではなぐ冷媒と混合した状態で熱源側熱交内に溜まることになる。そして、熱源側熱交内に溜まった冷凍機油は、熱源側熱交換器 23の下部に接続された第 1油戻し回路 101によって、冷媒とともに圧縮機構 21の吸入側に戻されるようになつている。このため、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐために、熱源側熱交^^内の冷媒の液面を一定以上のレベルになるように維持する必要がなくなる。

これにより、空気調和装置 1では、複数の利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cの空調負荷に応じて熱源側膨張弁 24の開度を小さくすることによって、熱源側熱交の蒸発能力を小さくする制御を行い、その結果、熱源側熱交換器 23内における冷媒の液面が低下しても、熱源側熱交内に冷凍機油が溜まり込むことがなくなるため、熱源側熱交翻 23の蒸発能力を熱源側膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になる。

そして、空気調和装置 1では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器を複数設けて、熱源側熱交を蒸発器として機能させる場合に、複数の熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによつて蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能力を小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範囲の蒸発能力の制御幅を得ることができるようになる。

これにより、熱源側熱交換器の蒸発能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱交の単一化が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交の単一化が可能となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交を設置することにより発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させて蒸発能力を小さくする場合に熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機構において圧縮される冷媒量が増カロして複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷力、さい運転条件における CO Pが悪くなるという問題を解消することができる。

[0066] (B)

本実施形態の空気調和装置 1では、第 1油戻し回路 101に開閉弁 101bを設けるとともに、熱源側熱交翻23を凝縮器として機能させる場合には開閉弁 101bを閉止した状態で運転することによって、熱源側熱交において凝縮された後に利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒量が減少するのを防ぐことができる。また、空気調和装置 1では、熱源側熱交換器 23内の冷媒の液面が冷凍機油の溜まり込みのない一定以上のレベルまでは、第 1油戻し回路 101を使用する必要がないため、熱源側熱交翻 23内に冷凍機油の溜まり込みが生じうる冷媒の液面に対応する熱源側膨張弁 24の開度を所定開度として設定し、熱源側膨張弁 24の開度がこの所定開度以下になった場合にのみ開閉弁 101bを開けて運転することによって、熱源側熱交換器 23におヽて蒸発されることなく圧縮機構 21に送られる冷媒量が増加するのを防ぐことができる。

[0067] (C)

本実施形態の空気調和装置 1では、熱源側熱交換器 23としてプレート式熱交換器を使用しており、その構造上、熱源側熱交換器 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐために冷媒の液面の上に浮、た状態で溜まった冷凍機油を冷媒の液面付近から抜き出すことが困難である。しかし、本実施形態の空気調和装置 1においては、冷凍機油が冷媒と混合した状態で熱源側熱交換器 23内に溜まり、熱源側熱交換器 23内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに熱源側熱交の下部力抜き出すだけでよいため、プレート式熱交換器を使用する場合であっても、第 1油戻し回路 101の設置が容易である。

[0068] (D) 本実施形態の空気調和装置 1では、凝縮器として機能する熱源側熱交換器 23において凝縮された冷媒が熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a 、 12b、 12cに送られる際に、加圧回路 111から高圧のガス冷媒が合流して加圧されて、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒圧力が高くなる。ここで、従来の空気調和装置のように高圧のガス冷媒が合流させるだけでは、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒がガス分率の大きな気液二相流となってしまい、結果的に、熱源側膨張弁 24の開度を十分に小さくすることができないが、空気調和装置 1においては、熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒を、冷却器 121によって冷却するようにしているため、ガス冷媒を凝縮させることができて、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくても済むようになる。

これにより、空気調和装置 1では、複数の利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cの空調負荷に応じて熱源側膨張弁 24の開度を小さくすることによって熱源側熱交 23 の凝縮能力を小さくする制御を行うとともに加圧回路 111によって高圧のガス冷媒を合流させて加圧する制御を行っても、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくて済むようになるため、熱源側熱交の蒸発能力を熱源側膨張弁 24によって制御する際の制御幅を拡大することが可能になる。

そして、空気調和装置 1では、従来の空気調和装置のように、熱源側熱交換器を複数設けて、熱源側熱交を凝縮器として機能させる場合に、複数の熱源側膨張弁の一部を閉止して蒸発器として機能する熱源側熱交^^の台数を減らすことによつて蒸発能力を小さくしたり、複数の熱源側熱交^^の一部を凝縮器として機能させることにより蒸発器として機能する熱源側熱交換器の蒸発能力と相殺して蒸発能力を小さくする制御を行う必要がなくなるため、単一の熱源側熱交^^によって広範囲の凝縮能力の制御幅を得ることができるようになる。

これにより、熱源側熱交換器の凝縮能力の制御の制御幅の制約によって熱源側熱交の単一化が実現できていな力つた空気調和装置において、熱源側熱交の単一化が可能となるため、従来の空気調和装置において複数の熱源側熱交を設置することにより発生していた部品点数の増加及びコストアップを防ぎ、また、複数の熱源側熱交^^の一部を蒸発器として機能させて凝縮能力を小さくする場合に熱源側熱交換器で凝縮される冷媒量の分だけ圧縮機構において圧縮される冷媒量が増カロして複数の利用側冷媒回路全体の空調負荷力、さい運転条件における CO Pが悪くなるという問題を解消することができる。

[0069] (E)

本実施形態の空気調和装置 1では、加圧回路 111が熱源側膨張弁 24と冷却器 12 1との間に高圧のガス冷媒が合流するように接続されているため、高圧のガス冷媒が合流されて冷媒の温度が高くなつた冷媒を冷却器 121によって冷却することになる。これにより、冷却器 121において冷媒を冷却するための冷熱源として、低温の冷熱源を使用する必要がなぐ比較的高温の冷熱源を使用することができる。

また、空気調和装置 1では、熱源側膨張弁 24の下流側から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の一部を圧縮機構 21の吸入側に戻すことができる冷媒圧力まで減圧したものを冷却器 121の冷却源として使用しているため、熱源側膨張弁 2 4の下流側から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒の温度よりも十分に低い温度の冷却源を得ることができる。これにより、熱源側膨張弁 24の下流側から利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cへ送られる冷媒を過冷却状態まで冷却することが可會になる。

[0070] (F)

本実施形態の空気調和装置 1では、熱源側熱交換器 23内を流れる冷媒の流量制御とは関係なく一定量供給される水を熱源として使用しており、水量の制御により熱源側熱交における蒸発能力を制御することができない。しかし、空気調和装置 1においては、熱源側膨張弁 24によって熱源側熱交換器 23の蒸発能力又は凝縮能力を制御する際の制御幅が拡大されているため、水量の制御をしなくても、熱源側熱交換器 23の蒸発能力を制御する際の制御幅を確保することができる。

[0071] (4)変形例 1

上述の空気調和装置 1においては、冷暖同時運転が可能な空気調和装置を構成するために、熱源ユニット 2と利用ユニット 3、 4、 5とが冷媒連絡配管 9、 10、 11及び接続ユニット 6、 7、 8を介して接続されているが、図 8に示されるように、冷暖切替運転が可能な空気調和装置を構成するために、熱源ユニット 2と利用ユニット 3、 4、 5とを冷媒連絡配管 9、 10のみを介して接続してもよい。具体的には、本変形例の空気調和装置 1では、冷暖同時運転可能にする際に必要な低圧ガス冷媒連絡配管 11及び接続ユニット 6、 7、 8を省略して、利用ユニット 3、 4、 5を液冷媒連絡配管 9及び高圧ガス冷媒連絡配管 10に直接接続し、第 2切換機構 26の切り換えによって、高圧ガス冷媒連絡配管 10を利用ユニット 3、 4、 5から熱源ユニット 2に戻される低圧のガス冷媒が流れる配管として機能させたり、高圧ガス冷媒連絡配管 10を熱源ユニット 2から利用ユニット 3、 4、 5に供給する高圧のガス冷媒が流れる配管として機能させることができるようにしている。

次に、本変形例の空気調和装置 1の動作 (暖房運転モード及び冷房運転モード）について説明する。

まず、暖房運転モードについて説明する。利用ユニット 3、 4、 5の全てを暖房運転する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、図 9に示されるように構成される（冷媒の流れについては、図 9の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ュニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、第 1切浦構 22を蒸発運転状態（図 9の第 1切換機構 22の破線で示された状態）に切り換え、第 2切換機構 26を暖房負荷要求運転状態（図 9の第 2切構 26の破線で示された状態）に切り換えることによつて、熱源側熱交換器 23を蒸発器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒連絡配管 1 0を通じて利用ユニット 3、 4、 5に圧縮機構 21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになつている。また、熱源側膨張弁 24は、冷媒を減圧するように開度調節されている。尚、加圧回路 111の開閉弁 111b及び冷却回路 122の冷却回路側膨張弁 122bは閉止されており、熱源側膨張弁 24とレシーバ 25との間を流れる冷媒に高圧のガス冷媒を合流させたり、冷却器 121への冷熱源の供給を遮断してレシーバ 25と利用ユニット 3、 4、 5との間を流れる冷媒を冷却しない状態になっている。利用ユニット 3、 4、 5においては、利用側膨張弁 31、 41、 51は、例えば、利用側熱交換器 32、 42、 52の過冷却度 (具体的には、液側温度センサ 33、 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 44、 54で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、各利用ユニットの暖房負荷に応じて開度調節されている。

[0073] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する冷凍機油の大部分が分離されて第 2切構 26に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側に戻される。第 2切構 26に送られた高圧のガス冷媒は、第 2切構 26の第 1 ポート 26a及び第 4ポート 26dと、高圧ガス側閉鎖弁 28とを通じて、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られる。

そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られた高圧のガス冷媒は、 3つに分岐されて、利用ユニット 3、 4、 5の利用側熱交換器 32、 42、 52に送られる。

そして、利用側熱交換器 32、 42、 52に送られた高圧のガス冷媒は、利用ユニット 3 、 4、 5の利用側熱交^^ 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによつて凝縮される。一方、屋内の空気は、加熱されて屋内に供給される。利用側熱交換器 32、 42、 52において凝縮された冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51を通過した後、液冷媒連絡配管 9に送られて合流する。

[0074] そして、液冷媒連絡配管 9に送られて合流された冷媒は、熱源ユニット 2の液側閉鎖弁 27及び冷却器 121を通じてレシーバ 25に送られる。レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、熱源側膨張弁 24によって減圧される。そして、熱源側膨張弁 24によって減圧された冷媒は、熱源側熱交換器 23において、熱源としての水と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒になり、第 1切構 22に送られる。そして、第 1切構 22に送られた低圧のガス冷媒は、第 1切換機構 22の第 2ポート 22b及び第 3ポート 22cを通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、暖房運転モードにおける動作が行われている。

この場合においても、各利用ユニット 3、 4、 5の暖房負荷が非常に小さくなる場合があるが、 30°C以下 (より好ましくは、蒸発温度の最低値以下）の温度範囲において 2 層に分離しない組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用する (すなわち、熱源側熱交が蒸発器として機能する際に熱源側熱交内にぉヽて 2層に分離しな!ヽ組み合わせの冷凍機油及び冷媒を使用する）とともに、第 1油戻し回路 101を設けているため、上述の冷暖同時運転が可能に構成された空気調和装置の暖房運転モードと同様に、熱源側熱交内における冷凍機油の溜まり込みを防ぐことができるようになっている。

[0075] 次に、冷房運転モードについて説明する。利用ユニット 3、 4、 5の全てを冷房運転する際、空気調和装置 1の冷媒回路 12は、図 10に示されるように構成される（冷媒の流れについては、図 10の冷媒回路 12に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット 2の熱源側冷媒回路 12dにおいては、第 1切擁構 22を凝縮運転状態（図 1 0の第 1切換機構 22の実線で示された状態）に切り換え、第 2切換機構 26を冷暖切替時冷房運転状態（図 10の第 2切換機構 26の実線で示された状態）に切り換えることによって、熱源側熱交 23を凝縮器として機能させるとともに、高圧ガス冷媒連絡配管 10を通じて利用ユニット 3、 4、 5から熱源ユニット 2に戻される低圧のガス冷媒を圧縮機構 21の吸入側に送ることができるようになつている。また、熱源側膨張弁 24 は、開けられた状態になっている。尚、第 1油戻し回路 101の開閉弁 101bは閉止されており、熱源側熱交の下部力も冷媒とともに冷凍機油を抜き出して圧縮機構 21に戻す動作を行わない状態になっている。利用ユニット 3、 4、 5においては、利用側膨張弁 31、 41、 51は、例えば、利用側熱交換器 32、 42、 52の過熱度 (具体的には、液側温度センサ 33、 43、 53で検出される冷媒温度とガス側温度センサ 34、 4 4、 54で検出される冷媒温度との温度差）に基づいて開度調節する等、各利用ュニットの冷房負荷に応じて開度調節されている。

[0076] このような冷媒回路 12の構成において、圧縮機構 21の圧縮機 21aで圧縮され吐出された高圧のガス冷媒は、油分離器 21bにおいて、高圧のガス冷媒中に同伴する冷凍機油の大部分が分離されて第 1切換機構 22に送られる。そして、油分離器 21b において分離された冷凍機油は、第 2油戻し回路 21dを通じて圧縮機 21aの吸入側に戻される。そして、第 1切換機構 22に送られた高圧のガス冷媒は、第 1切換機構 2 2の第 1ポート 22a及び第 2ポート 22bを通じて、熱源側熱交翻23に送られる。そして、熱源側熱交換器 23に送られた高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器 23において、熱源としての水と熱交換を行うことによって凝縮される。そして、熱源側熱交 23 において凝縮された冷媒は、熱源側膨張弁 24を通過した後、加圧回路 111通じて圧縮機構 21で圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が合流し、レシーバ 25に送られる。そして、レシーバ 25に送られた冷媒は、レシーバ 25内に一時的に溜められた後、冷却器 121に送られる。そして、冷却器 121に送られた冷媒は、冷却回路 122を流れる冷媒と熱交換を行うことによって冷却される。そして、冷却器 121において冷却された冷媒は、液側閉鎖弁 27を通じて、液冷媒連絡配管 9に送られる。

[0077] そして、液冷媒連絡配管 9に送られた冷媒は、 3つに分岐されて、利用ユニット 3、 4 、 5の利用側膨張弁 31、 41、 51に送られる。

そして、利用側膨張弁 31、 41、 51に送られた冷媒は、利用側膨張弁 31、 41、 51 によって減圧された後、利用側熱交換器 32、 42、 52において、屋内空気と熱交換を行うことによって蒸発されて低圧のガス冷媒となる。一方、屋内の空気は、冷却されて屋内に供給される。そして、低圧のガス冷媒は、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られて合流する。

そして、高圧ガス冷媒連絡配管 10に送られて合流した低圧のガス冷媒は、高圧ガス側閉鎖弁 28と第 2切構 26の第 4ポート 26d及び第 3ポート 26cとを通じて、圧縮機構 21の吸入側に戻される。このようにして、冷房運転モードにおける動作が行われている。

この場合においても、各利用ユニット 3、 4、 5の冷房負荷が非常に小さくなる場合があるが、熱源側膨張弁 24の開度を小さくする制御を行いつつ、熱源側膨張弁 24の下流側に加圧回路 111を通じて高圧のガス冷媒を合流させることによって、熱源側膨張弁 24の下流側の冷媒の圧力を高くする制御を行うとともに、熱源側膨張弁 24によって減圧されて利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cに送られる冷媒を、冷却器 121によって冷却するようにしているため、上述の冷暖同時運転が可能に構成された空気調和装置の冷房運転モードと同様に、ガス冷媒を凝縮させることができて、利用側冷媒回路 12a、 12b、 12cにガス分率の大きな気液二相流の冷媒を送らなくても済むようになつている。

[0078] (5)変形例 2

上述の空気調和装置 1においては、熱源側膨張弁 24による熱源側熱交換器 23の蒸発能力の制御の制御幅と、熱源側膨張弁 24による熱源側熱交換器 23の凝縮能力の制御の制御幅との両方を拡大するために、第 1油戻し回路 101、加圧回路 111 、冷却器 121及び冷却回路 122を熱源ユニット 2に設けるようにしている力例えば、熱源側熱交 23の凝縮能力の制御の制御幅は確保されてヽるが、熱源側熱交翻23の蒸発能力の制御の制御幅のみを拡大することが必要な場合には、図 11に示されるように、第 1油戻し回路 101だけ (すなわち、加圧回路 111、冷却器 121及び冷却回路 122を省略)を熱源ユニット 2に設けるようにしてもよい (すなわち、加圧回路 111、冷却器 121及び冷却回路 122を省略してもよい)。

[0079] (6)変形例 3

上述の空気調和装置 1においては、第 1切換機構 22及び第 2切換機構 26として四路切換弁を使用しているが、これに限定されず、例えば、図 12に示されるように、第 1 切構 22及び第 2切構 26として三方弁を使用してもよい。

[0080] (7)変形例 4

上述の空気調和装置 1においては、第 1油戻し回路 101を通じて蒸発器として機能する熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒の流量が、第 1油戻し回路 101において蒸発器として機能する熱源側熱交翻 23の下部と圧縮機構 21との間の圧力損失に応じて決定されるため、例えば、蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23内や熱源側熱交換器 23の冷媒出口側から圧縮機構 2 1の吸入側までの間の配管内における圧力損失力、さぐ第 1油戻し回路 101における圧力損失が小さくなつてしまう場合等において、熱源側熱交換器 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、第 1 油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻すことができない場合が生じ得る。

このような場合においても、熱源側熱交換器 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻すことができるようにするために、図 13に示されるように、蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23の冷媒出口側と圧縮機構 21の吸入側との間に接続されており、熱源側熱交 23において蒸発されて圧縮機構 21の吸入側に戻されるガス冷媒を、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒と合流する前に減圧することが可能な減圧機構 131をさらに備えるようにしてもよい。

減圧機構 131は、主として、第 1切換機構 22の第 3ポート 22cと圧縮機構 21の吸入側とを接続する配管に接続された電磁弁力もなる開閉弁 131aと、開閉弁 131aをバィパスするバイパス管 13 lbとからなる。バイパス管 131bには、キヤビラリチューブ 13 lcが接続されている。この減圧機構 131では、第 1油戻し回路 101を使用する場合には、開閉弁 131aを閉止してバイパス管 131bのみを熱源側熱交換器 23において蒸発したガス冷媒が流れるようにし、それ以外の場合には、開閉弁 131aを開けて開閉弁 131a及びバイパス管 131bの両方を熱源側熱交換器 23において蒸発したガス冷媒が流れるように動作させることができるため、第 1油戻し回路 101を使用する場合には、蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23の冷媒出口側から圧縮機構 21の吸入側までの間における圧力損失を大きくして (すなわち、減圧機構 131を、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒と合流するまでの間の差圧を増加させる差圧増加機構として機能させることで)、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくすることができるようになる。これにより、熱源側熱交換器 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交換器 2 3の下部力も圧縮機構 21に戻すことができる。尚、キヤビラリチューブ 131cを接続することなくバイパス管 131bにおける圧力損失を適切に設定できる場合には、キヤビラリチューブ 131cは不用である。

また、差圧増加機構としての減圧機構は、上記の減圧機構 131のような開閉弁 131 a及びバイパス管 13 lbではなぐ図 14に示されるように、第 1切換機構 22の第 3ポート 22cと圧縮機構 21の吸入側とを接続する配管に接続された電動膨張弁であってもよい。この減圧機構 141では、第 1油戻し回路 101を使用する場合には、開度を小さくする制御を行って蒸発器として機能する熱源側熱交換器 23の冷媒出口側から圧縮機構 21の吸入側までの間における圧力損失を大きくして、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくすることができるようにし、それ以外の場合には、開度を大きく（例えば、全開）する制御を行うことができるため、熱源側熱交翻 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻すことができる。

[0082] また、上記のような減圧機構 131や減圧機構 141を用いずに、第 1油戻し回路 101 に、図 15に示されるように、差圧増加機構としてのポンプ機構 151を設けてもよい。例えば、ポンプ機構 151は、冷媒ポンプを使用することができる。ポンプ機構 151は、熱源側熱交換器 23内に溜まった冷凍機油を昇圧して第 1油戻し回路 101に送ることで (すなわち、ポンプ機構 151を、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交換器 23 の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒と合流するまでの間の差圧を増加させる差圧増加機構として機能させることで)、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくすることができる。これにより、熱源側熱交換器 23内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、第 1油戻し回路 1 01を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻すことができる。

[0083] また、ポンプ 151の代わりに、図 16に示されるように、差圧増加機構としてのェジェクタ機構 161を設けるようにしてもよい。ェジェクタ機構 161は、主として、第 1油戻し回路 101に設けられたェジェクタ 16 laと、ェジェクタ 16 laの駆動流体としての高圧のガス冷媒を圧縮機構 21の吐出側 (本変形例では、油分離器 21bと第 1切換機構 2 2の第 1ポート 22aとの間）から分岐する分岐管 161bと、分岐管 161bに設けられた開閉弁 161cとからなる。このェジヱクタ機構 161では、第 1油戻し回路 101を使用する場合において、開閉弁 161aを開けて駆動流体としての高圧のガス冷媒を圧縮機構 21の吐出側力ェジヱクタ 161aに供給し、高圧のガス冷媒によって熱源側熱交換器 23の下部に溜まった冷凍機油を吸引して第 1油戻し回路 101内に送ることで (すなわち、ェジェクタ機構 161を、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交換器 23の下部力圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒と合流するまでの間の差圧を増カロさせる差圧増加機構として機能させることで)、第 1油戻し回路 101を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻される冷凍機油及び冷媒の流量を大きくすることができる。これにより、熱源側熱交内に冷凍機油が溜まり込むのを防ぐことができるだけの十分な流量の冷凍機油及び冷媒を、確実に、第 1油戻し回路 10 1を通じて熱源側熱交の下部力も圧縮機構 21に戻すことができる。

[0084] (8)他の実施形態

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなぐ発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

産業上の利用可能性

[0085] 本発明を利用すれば、冷媒が下側から流入して上側力流出するように構成された蒸発器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置及び空気調和装置にお!、て、蒸発器の蒸発能力を膨張弁によって制御する際の制御幅を拡大することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 圧縮機構 (21)と、凝縮器 (32、 42、 52)と、膨張弁 (24)と、冷媒が下側から流入して上側カゝら流出するように構成された蒸発器 (23)とが接続されて構成されており、 3

0°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな!、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される冷媒回路（12)と、

前記蒸発器の下部に接続され、前記蒸発器内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに前記圧縮機構に戻す油戻し回路（101)と、

を備えた冷凍装置（1)。

[2] 前記冷媒回路（12)に使用される冷凍機油及び冷媒は、 5°C以下の温度範囲にお!、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒である、請求項 1に記載の冷凍装置 (1)。

[3] 前記冷媒回路（12)に使用される冷凍機油及び冷媒の組み合わせは、エーテル油及び R410Aである、請求項 2に記載の冷凍装置（1)。

[4] 前記油戻し回路（101)を通じて前記熱源側熱交換器 (23)の下部から前記圧縮機構 (21)に戻される冷凍機油及び冷媒と合流するまでの間の差圧を増カロさせる差圧増加機構（131、 141、 151、 161)をさらに備えている、請求項 1〜3のいずれかに記載の冷凍装置（1)。

[5] 圧縮機構 (21)と、凝縮器 (32、 42、 52)と、膨張弁 (24)と、冷媒が下側から流入して上側カゝら流出するように構成された蒸発器 (23)とが接続されて構成されており、前記蒸発器内にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される冷媒回路（12)と、

を備えた冷凍装置（1)。

[6] 圧縮機構 (21)と、蒸発器として機能する際には冷媒が下側力流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器 (23)と熱源側膨張弁 (24)とが接続されて構成される熱源側冷媒回路（12d)に対して、利用側熱交換器 (32、 42、 52)と利用側膨張弁 (31、 41、 51)とが接続されて構成される複数の利用側冷媒回路（12a、 12b、 12c)が接続されて構成されており、 30°C以下の温度範囲において 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される冷媒回路（ 12)と、

前記熱源側熱交換器の下部に接続され、前記熱源側熱交換器内に溜まった冷凍機油を冷媒とともに前記圧縮機構に戻す油戻し回路（101)と、

を備えた空気調和装置（1)。

[7] 前記冷媒回路（12)に使用される冷凍機油及び冷媒は、 5°C以下の温度範囲にお！、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒である、請求項 6に記載の空気調和装置（1)。

[8] 前記冷媒回路（12)に使用される冷凍機油及び冷媒の組み合わせは、エーテル油及び R410Aである、請求項 7に記載の空気調和装置（1)。

[9] 前記油戻し回路（101)を通じて前記熱源側熱交換器 (23)の下部から前記圧縮機構 (21)に戻される冷凍機油及び冷媒と合流するまでの間の差圧を増カロさせる差圧増加機構（131、 141、 151、 161)をさらに備えている、請求項 6〜8のいずれかに記載の空気調和装置（1)。

[10] 前記油戻し回路（101)は、開閉弁（101b)を有しており、

前記開閉弁は、前記熱源側熱交 (23)を凝縮器として機能する場合に閉止され、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能する場合に開けられる、

請求項 6〜9の！、ずれかに記載の空気調和装置（1)。

[11] 前記開閉弁（101b)は、前記熱源側膨張弁 (24)の開度が所定開度以下になった場合に開けられる、請求項 10に記載の空気調和装置（1)。

[12] 前記熱源側熱交換器 (23)は、前記熱源側熱交換器内を流れる冷媒の流量とは関係なく一定量供給される水を熱源として使用している、請求項 6〜 11のいずれかに記載の空気調和装置（1)。

[13] 前記熱源側熱交翻(23)は、プレート式熱交^^である、請求項 6〜12のいずれかに記載の空気調和装置（1)。

[14] 圧縮機構 (21)と、蒸発器として機能する際には冷媒が下側力流入して上側から流出するように構成された熱源側熱交換器 (23)と熱源側膨張弁 (24)とが接続されて構成される熱源側冷媒回路（12d)に対して、利用側熱交換器 (32、 42、 52)と利用側膨張弁 (31、 41、 51)とが接続されて構成される複数の利用側冷媒回路（12a、 12b、 12c)が接続されて構成されており、前記熱源側熱交^^が蒸発器として機能する際に前記熱源側熱交換器内にぉ、て 2層に分離しな、組み合わせの冷凍機油及び冷媒が使用される冷媒回路（ 12)と、

を備えた空気調和装置（1)。