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WO2015140994A1 - 熱源側ユニット及び空気調和装置 - Google Patents

熱源側ユニット及び空気調和装置 Download PDF

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Publication number
WO2015140994A1
WO2015140994A1 PCT/JP2014/057808 JP2014057808W WO2015140994A1 WO 2015140994 A1 WO2015140994 A1 WO 2015140994A1 JP 2014057808 W JP2014057808 W JP 2014057808W WO 2015140994 A1 WO2015140994 A1 WO 2015140994A1
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WO
WIPO (PCT)
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refrigerant
heat source
source side
gas
side unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/057808
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博幸 岡野
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
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Priority to CN201480072377.6A priority patent/CN105899884B/zh
Priority to EP14885982.0A priority patent/EP3121526A4/en
Priority to AU2014387521A priority patent/AU2014387521B2/en
Priority to US15/105,619 priority patent/US10539343B2/en
Priority to JP2016508422A priority patent/JP6067178B2/ja
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    • F25B2700/1933—Suction pressures

Definitions

  • the present invention relates to a heat source side unit and the like capable of performing an operation (hereinafter referred to as a cooling / heating mixed operation) in which a cooling operation or a heating operation is performed in each of a plurality of indoor units (load side units).
  • a cooling / heating mixed operation capable of performing an operation (hereinafter referred to as a cooling / heating mixed operation) in which a cooling operation or a heating operation is performed in each of a plurality of indoor units (load side units).
  • the dryness of the refrigerant flowing into the heat source side unit varies depending on the operation capacity and the cooling / heating ratio. Therefore, in the refrigerant, the ratio of the gaseous refrigerant (gas refrigerant) and the liquid refrigerant (liquid refrigerant) has changed, but the entire amount of refrigerant has flowed to the outdoor heat exchanger. Since the pressure loss in the outdoor heat exchanger increases with the flow rate of refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger, the pressure loss in the outdoor heat exchanger increases and the compressor suction density decreases as the amount of refrigerant increases. To do. When the suction density of the compressor decreases, the drive frequency increases in order to maintain the flow rate in order to achieve the same ability. Therefore, as a result, there is a problem that power consumption increases and the energy saving effect of operation in the entire apparatus is reduced.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat source side unit or the like that can suppress power consumption by reducing pressure loss in a refrigerant circuit. .
  • a heat source side unit is a heat source side unit that configures a refrigerant circuit by pipe connection with a load side unit that supplies capacity to a load, and includes a compressor that compresses and discharges a refrigerant, and an evaporator
  • a heat source side heat exchanger that functions as a radiator, and a liquid refrigerant outlet that separates the inflowing refrigerant into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant, and the liquid refrigerant flows out
  • the heat source side heat exchanger is an evaporator
  • the gas-liquid separator connected to the refrigerant inflow side pipe, the gas refrigerant outlet through which the gaseous refrigerant flows out in the gas-liquid separator, and the refrigerant outflow when the heat source side heat exchanger functions as an evaporator
  • a bypass pipe for connecting the pipe on the side and a throttle device for controlling the passage of the refrigerant in the bypass pipe.
  • the heat source side unit includes a gas-liquid separator, a bypass pipe, and a throttling device, and bypasses the refrigerant that does not need to pass through the outdoor heat exchanger serving as an evaporator, so that the low-pressure channel
  • FIG. 1 and the following drawings the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and are common to the whole text of the embodiments described below.
  • the form of the component represented by the whole specification is an illustration to the last, Comprising: It does not limit to the form described in the specification.
  • the combination of the components is not limited to the combination in each embodiment, and the components described in the other embodiments can be applied to another embodiment.
  • the subscripts may be omitted.
  • the size relationship of each component may be different from the actual one.
  • the level of temperature, pressure, etc. is not particularly determined in relation to absolute values, but is relatively determined in the state, operation, etc. of the system, apparatus, and the like.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of an air-conditioning apparatus 500 according to an embodiment of the present invention. Based on FIG. 1, the refrigerant circuit structure of the air conditioning apparatus 500 is demonstrated.
  • the air conditioner 500 is installed in, for example, a building, a condominium, etc., and can perform a cooling and heating mixed operation using a refrigeration cycle (heat pump cycle) for circulating a refrigerant.
  • a refrigeration cycle heat pump cycle
  • the air conditioner 500 includes a heat source side unit 100, a plurality of (two in FIG. 1) load side units 300 (load side units 300a and 300b), and a refrigerant control unit 200.
  • the refrigerant control unit 200 is installed between the heat source side unit 100 and the load side unit 300, and each load side unit 300 can select and execute cooling or heating by switching the flow of the refrigerant.
  • the heat source side unit 100 and the refrigerant control unit 200 are connected by two pipes (a high pressure pipe 402 and a low pressure pipe 401), and the refrigerant control unit 200 and the load side unit 300 are two.
  • the refrigerant control unit 200 and the load side unit 300 are two.
  • are connected to each other liquid pipe 406 (liquid pipes 406a and 406b) and gas pipe 405 (gas pipes 405a and 405b)) to form a refrigeration cycle.
  • the heat source side unit 100 has a function of supplying cold or warm heat to the load side unit 300.
  • the heat source unit 100 includes a compressor 101, a four-way switching valve 102 that is a flow path switching device, a heat source side heat exchanger 103, and an accumulator 104. These devices are connected in series to constitute a part of the main refrigerant circuit. Further, the heat source side unit 100 includes a check valve 108, a check valve 109, a check valve 110, a check valve 111, a check valve 112, a check valve 113, a check valve 114, a check valve 115, a first valve.
  • the connecting pipe 120, the second connecting pipe 121, the third connecting pipe 122, the fourth connecting pipe 123, and the fifth connecting pipe 124 are mounted.
  • coolant control unit 200 can be made into a fixed direction.
  • the second connection pipe 121 and the fifth connection pipe 124 are connected via a gas-liquid separator 116, and the sixth connection pipe 125 is an accumulator 104 as a gas-side outflow pipe of the gas-liquid separator 116 serving as a bypass pipe.
  • An expansion device 117 for adjusting the flow rate of the refrigerant is provided on the sixth connection pipe 125.
  • the heat source unit 100 is equipped with an on-off valve 105 (an on-off valve 105a and an on-off valve 105b), a check valve 107, and a heat source side fan 106.
  • the compressor 101 sucks in a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, compresses the refrigerant, and circulates the refrigerant in the system as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant, thereby causing an operation related to air conditioning.
  • the compressor 101 may be composed of, for example, an inverter type compressor whose capacity can be controlled.
  • the compressor 101 is not limited to an inverter type compressor capable of capacity control.
  • it may be constituted by a constant speed type compressor, a compressor combined with an inverter type and a constant speed type, or the like.
  • the four-way switching valve 102 is provided on the discharge side of the compressor 101 and has a refrigerant flow path during cooling operation (all cooling operation mode or cooling main operation mode) and during heating operation (all heating operation mode or heating main operation mode). Is switched. And the flow of a refrigerant
  • the heat source side heat exchanger 103 (the heat source side heat exchanger 103a and the heat source side heat exchanger 103b) performs heat exchange between the heat medium (for example, ambient air, water, etc.) and the refrigerant. During heating operation, it functions as an evaporator to evaporate and gasify the refrigerant. In cooling operation, the refrigerant functions as a condenser (heat radiator) to condense and liquefy the refrigerant. If the heat source side heat exchanger 103 is an air-cooled heat exchanger as in the present embodiment, it has a blower such as the heat source side fan 106.
  • the heat medium for example, ambient air, water, etc.
  • control device 118 to be described later controls the condensing capacity or evaporating capacity of the heat source side heat exchanger 103 by controlling the rotation speed of the heat source side fan 106. Further, if the heat source side heat exchanger 103 is a water-cooled heat exchanger, the condensing capacity or evaporation capacity of the heat source side heat exchanger 103 is controlled by controlling the rotation speed of a water circulation pump (not shown).
  • the accumulator 104 is provided on the suction side of the compressor 101, and has a function of separating liquid refrigerant and gas refrigerant and a function of storing surplus refrigerant.
  • the first connection pipe 120 is a pipe connecting the high pressure pipe 402 on the downstream side of the check valve 113 and the low pressure pipe 401 on the downstream side of the check valve 112.
  • the fifth connection pipe 124 is a pipe that connects the second connection pipe 121 and the low-pressure pipe 401 via the gas-liquid separator 116.
  • the refrigerant flowing from the refrigerant control unit 200 mainly passes during the heating operation.
  • the relative positions of the components may be different from the actual ones.
  • the gas-liquid separator 116 is provided at a position higher than the lower part of the low-pressure pipe 401.
  • the sixth connection pipe 125 is connected to the suction side of the compressor 101 (the inflow side of the accumulator 104 and the secondary side (refrigerant outflow side) of the heat source side heat exchanger 103) and the gas-liquid separator 116 via the expansion device 117. It is piping which connects the gas side outflow part.
  • the second connection pipe 121 is a pipe that connects the high-pressure pipe 402 on the upstream side of the check valve 113 and the liquid-side outflow portion of the gas-liquid separator 116.
  • the gas-liquid separator 116 separates liquid refrigerant and gas refrigerant.
  • the gas-liquid separator 116 has a liquid side outflow portion and a gas side outflow portion.
  • the liquid side outflow portion is connected to the second connection pipe 121.
  • the gas side outflow portion is connected to the inflow side of the accumulator 104 through the expansion device 117 by the sixth connection pipe 125 as described above.
  • the expansion device 117 controls the amount of refrigerant passing through the sixth connection pipe 125. By controlling the amount of refrigerant passing through the sixth connection pipe 125, the amount of refrigerant passing through the heat source side heat exchanger 103 can be controlled.
  • the expansion device 117 is configured by an electronic expansion valve or the like that can adjust the opening degree based on an instruction from the control device 118, for example.
  • the expansion device 117 may have a fixed opening.
  • the apparatus may be configured by combining two or more fixed diaphragms or a fixed diaphragm and a variable diaphragm.
  • a joining part of the second connection pipe 121 and the high-pressure pipe 402 is defined as a joining part a.
  • a joining part between the first connection pipe 120 and the high-pressure pipe 402 is defined as a joining part b (downstream side from the joining part a).
  • a junction between the fifth connection pipe 124 and the low-pressure pipe 401 is defined as a junction c.
  • pressure piping 401 be the confluence
  • the gas-liquid separator 116 may be installed on the low-pressure pipe 401 without providing the fifth connection pipe 124.
  • the heat source side heat exchanger 103 works as a condenser if it is installed on a pipe branched from the low-pressure pipe 401 and connected to the junction part a (during cooling operation)
  • the pressure drop on the low pressure side due to the pressure loss in the gas-liquid separator 116 can be suppressed.
  • the check valve 112 is provided between the merging portion c and the merging portion d, and allows the refrigerant to flow only in the direction from the refrigerant control unit 200 to the heat source side unit 100.
  • the check valve 113 is provided between the merging part a and the merging part b, and allows the refrigerant to flow only in the direction from the heat source side unit 100 to the refrigerant control unit 200.
  • the check valve 115 is provided in the first connection pipe 120 and allows the refrigerant to flow only in the direction from the joining part d to the joining part b.
  • the check valve 114 is provided in the second connection pipe 121 and allows the refrigerant to flow only in the direction from the junction c to the junction a.
  • the third connection pipe 122 connects the high-pressure pipe 402 on the downstream side of the check valve 109 and the connection pipe 403 on the downstream side of the check valve 108.
  • the fourth connection pipe 123 connects the connection pipe 404 on the upstream side of the check valve 109 and the connection pipe 403 on the upstream side of the check valve 108.
  • a joining part of the fourth connecting pipe 123 and the connecting pipe 404 is a joining part e.
  • the joining portion of the fourth connection pipe 123 and the high-pressure pipe 402 is defined as a joining portion f (downstream from the joining portion e).
  • a joining part between the fourth connecting pipe 123 and the connecting pipe 403 is defined as a joining part g.
  • a junction between the third connection pipe 122 and the connection pipe 404 is defined as a junction h (downstream from the junction g).
  • the junction part of the 6th connection piping 125 and the suction side piping of the accumulator 104 is made into the junction part i.
  • the check valve 108 is provided between the merging portion g and the merging portion h, and allows the refrigerant to flow only in the direction from the four-way switching valve 102 to the heat source side heat exchanger 103.
  • the check valve 109 is provided between the merging portion e and the merging portion f, and allows the refrigerant to flow only in the direction from the heat source side heat exchanger 103 to the refrigerant control unit 200.
  • the check valve 107 is provided between the heat source side heat exchanger 103 a and the check valve 109, and allows the refrigerant to flow only in the direction from the heat source side heat exchanger 103 a to the check valve 109.
  • the on-off valves 105a and 105b are provided upstream of the heat source side heat exchangers 103a and 103b, and the refrigerant is not allowed to pass therethrough by being controlled on and off.
  • the flow of the refrigerant to the heat source side heat exchangers 103a and 103b is controlled by controlling the opening and closing of the on-off valve 105a.
  • the heat source side unit 100 includes a high pressure sensor 141 that detects the pressure (high pressure) of the refrigerant discharged from the compressor 101.
  • a low pressure sensor 142 that detects the pressure (low pressure) of the refrigerant sucked into the compressor 101 is provided.
  • the high pressure sensor 141 and the low pressure sensor 142 send a signal related to the detected pressure to the control device 118 that controls the operation of the air conditioning apparatus 500.
  • the control device 118 performs the drive frequency of the compressor 101, the rotational speed of the blower, the switching control of the four-way switching valve 102, and the like based on the high pressure and the low pressure.
  • the control device 118 controls the air conditioner 500 with a focus on equipment included in the heat source side unit 100.
  • the control device 118 is composed of, for example, a microcomputer.
  • control arithmetic processing means such as a CPU (Central Processing Unit).
  • CPU Central Processing Unit
  • storage means not shown
  • a control arithmetic processing means performs the process based on the data of a program, and implement
  • the control device 118 is installed in the heat source side unit 100, but the installation location is not limited as long as it can control devices and the like.
  • the refrigerant control unit 200 is interposed between the heat source side unit 100 and the load side unit 300, and switches the flow of the refrigerant according to the operating state of the load side unit 300.
  • “a” or “b” is added after symbols of some devices included in the refrigerant control unit 200. This indicates whether it is connected to “load side unit 300a” or “load side unit 300b” described later.
  • the suffix “a” or “b” added after the reference numeral may be omitted. When omitted, the description includes the case of any device connected to the “load-side unit 300a” or the “load-side unit 300b”.
  • the refrigerant control unit 200 is connected to each of the heat source side units 100 by a high pressure pipe 402 and a low pressure pipe 401, and is connected to each of the load side units 300 by a liquid pipe 406 and a gas pipe 405.
  • the refrigerant control unit 200 includes a gas-liquid separator 211, a first on-off valve 212 (first on-off valves 212a and 212b), a second on-off valve 213 (second on-off valves 213a and 213b), and a first throttle device. 214, the 2nd expansion device 215, the 1st refrigerant
  • the refrigerant control unit 200 has a connection in which a pipe on the downstream side of the primary side of the second refrigerant heat exchanger 217 (the side on which the refrigerant flows via the first expansion device 214 flows) is branched and connected to the low-pressure pipe 401.
  • a pipe 220 is provided.
  • the gas-liquid separator 211 is provided in the high-pressure pipe 402 and has a function of separating the two-phase refrigerant flowing through the high-pressure pipe 402 into a gas refrigerant and a liquid refrigerant.
  • the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator 211 is supplied to the first on-off valve 212 via the connection pipe 221 and the liquid refrigerant is supplied to the first refrigerant heat exchanger 216, respectively.
  • the first on-off valve 212 is for controlling the supply of the refrigerant to the load side unit 300 for each operation mode, and is provided between the connection pipe 221 and the gas pipe 405. That is, one of the first on-off valves 212 is connected to the gas-liquid separator 211 and the other is connected to the indoor heat exchanger 312 of the load side unit 300, and controls whether or not the refrigerant is allowed to pass by opening and closing. .
  • the second on-off valve 213 is also for controlling the supply of the refrigerant to the load side unit 300 for each operation mode, and is provided between the gas pipe 405 and the low pressure pipe 401.
  • one of the second on-off valves 213 is connected to the low-pressure pipe 401 and the other is connected to the indoor heat exchanger 312 of the load-side unit 300. There is nothing to do.
  • the first expansion device 214 is provided between a pipe connecting the gas-liquid separator 211 and the liquid pipe 406, that is, between the first refrigerant heat exchanger 216 and the second refrigerant heat exchanger 217. It functions as an expansion valve, and expands the refrigerant by decompressing it.
  • the first throttle device 214 may be configured by a device whose opening degree can be variably controlled, for example, a precise flow rate control device using an electronic expansion valve, an inexpensive refrigerant flow rate control means such as a capillary tube, or the like.
  • the second expansion device 215 is provided on the upstream side of the secondary refrigerant heat exchanger 217 in the connection pipe 220, has a function as a pressure reducing valve or an expansion valve, and decompresses and expands the refrigerant. Is. Similar to the first throttle device 214, the second throttle device 215 can be variably controlled, for example, a precise flow control device using an electronic expansion valve, an inexpensive refrigerant flow rate control means such as a capillary tube, etc. It is good to comprise.
  • the first refrigerant heat exchanger 216 includes a refrigerant flowing on the primary side (the side on which the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 211 flows) and the secondary side (on the connection pipe 220 after passing through the second expansion device 215). Heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the refrigerant refrigerant flowing out of the two refrigerant heat exchangers 217 and the refrigerant flowing through the refrigerant refrigerant.
  • the second refrigerant heat exchanger 217 exchanges heat between the refrigerant flowing on the primary side (downstream side of the first expansion device 214) and the refrigerant flowing on the secondary side (downstream side of the second expansion device 215). It is something to execute.
  • the first refrigerant heat exchanger 216 and the second refrigerant heat exchanger 217 exchanges heat between the refrigerant flowing through the main circuit (primary side) and the refrigerant flowing through the connection pipe 220 (secondary side) so that the refrigerant flowing through the main circuit can be supercooled.
  • the bypass amount is controlled so that proper supercooling can be achieved at the primary outlet of the second refrigerant heat exchanger 217 according to the opening of the second expansion device 215.
  • the load side unit 300 supplies the cooling heat or the heat from the heat source side unit 100 to the cooling load or the heating load.
  • a is added after the code of each device provided in the “load side unit 300a”
  • b is added after the code of each device provided in the “load side unit 300b”. This is shown in the figure.
  • “a” and “b” after the reference may be omitted, but each device is provided in both the load side unit 300a and the load side unit 300b.
  • an indoor heat exchanger 312 (indoor heat exchangers 312a and 312b) and an indoor expansion device 311 (indoor expansion devices 311a and 311b) are mounted in series.
  • a blower (not shown) for supplying air to the indoor heat exchanger 312 may be provided.
  • the indoor heat exchanger 312 may perform heat exchange between the refrigerant and a heat medium different from the refrigerant such as water.
  • the indoor heat exchanger 312 performs heat exchange between a heat medium (for example, ambient air or water) and the refrigerant, condenses and liquefies the refrigerant as a condenser (heat radiator) during heating operation, and evaporates during cooling operation. As a vessel, the refrigerant is evaporated and gasified.
  • the indoor heat exchanger 312 is generally configured by combining fans not shown in the figure, and the condensing capacity or evaporating capacity is controlled by the rotational speed of the fans.
  • the indoor throttle device 311 has a function as a pressure reducing valve or an expansion valve, and expands the refrigerant by reducing the pressure.
  • the indoor throttling device 311 may be configured by a device whose opening degree can be variably controlled, for example, a precise flow rate control device using an electronic expansion valve, an inexpensive refrigerant flow rate control means such as a capillary tube, or the like.
  • the load-side unit 300 includes a temperature sensor 314 (temperature sensors 314a and 314b) that detects the temperature of the refrigerant pipe between the indoor expansion device 311 and the indoor heat exchanger 312, the indoor heat exchanger 312 and the first on-off valve 212. And the temperature sensor 313 (temperature sensor 313a and 313b) which detects the temperature of refrigerant
  • the compressor 101 is not particularly limited as long as it can compress the sucked refrigerant into a high-pressure state.
  • the compressor 101 can be configured using various types such as reciprocating, rotary, scroll, or screw.
  • the gas-liquid separator 116 is not limited in its method and shape as long as the two-phase refrigerant can be separated into a gas phase and a liquid phase, and for example, a method such as gravity separation or centrifugal separation can be adopted.
  • the separation efficiency of the gas-liquid separator 116 is not limited, and may be selected according to the amount of liquid back, the circulation amount of the refrigerant, the target performance value, the target cost, and the like that are acceptable in the system.
  • the type of refrigerant used in the air conditioner 500 is not particularly limited.
  • natural refrigerants such as carbon dioxide, hydrocarbons and helium
  • alternative refrigerants not containing chlorine such as HFC410A, HFC407C, and HFC404A
  • existing refrigerants Any of CFC refrigerants such as R22 and R134a used in products may be used.
  • FIG. 1 shows an example in which the control device 118 that controls the operation of the air conditioner 500 is mounted in the heat source side unit 100, it is provided in either the refrigerant control unit 200 or the load side unit 300. It may be. Further, the control device 118 may be provided outside the heat source side unit 100, the refrigerant control unit 200, and the load side unit 300. Further, the control device 118 may be divided into a plurality according to the function and provided in each of the heat source side unit 100, the refrigerant control unit 200, and the load side unit 300. In this case, each control device is preferably connected wirelessly or by wire so that communication is possible.
  • movement which the air conditioning apparatus 500 performs is demonstrated.
  • a cooling request and a heating request are received from a remote controller or the like installed in a room or the like.
  • the air conditioning apparatus 500 performs any one of the four operation modes according to demand.
  • all the load side units 300 are all cooling operation modes that are cooling operation requests, cooling operation requests and heating operation requests are mixed, and it is determined that there are many loads to be processed by the cooling operation.
  • FIG. 2 is a diagram showing a refrigerant flow in the heating only operation mode of the air-conditioning apparatus 500 according to Embodiment 1 of the present invention. Based on FIG. 2, the operation
  • Compressor 101 compresses a low-temperature / low-pressure refrigerant and discharges a high-temperature / high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 101 passes through the four-way switching valve 102 and flows to the high-pressure pipe 402 via the check valve 115. Then, it flows out of the heat source side unit 100.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed out of the heat source side unit 100 passes through the connection pipe 221 via the gas-liquid separator 211 of the refrigerant control unit 200.
  • the first on-off valve 212 is opened and the second on-off valve 213 is closed. For this reason, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant reaches the load-side unit 300 through the first on-off valve 212 and the gas pipe 405.
  • the gas refrigerant that has flowed into the load-side unit 300 flows into the indoor heat exchanger 312 (the indoor heat exchanger 312a and the indoor heat exchanger 312b). Since the indoor heat exchanger 312 functions as a condenser, the refrigerant exchanges heat with ambient air to condense and liquefy. At this time, the refrigerant radiates heat to the surroundings to heat the air-conditioning target space such as the room. Thereafter, the liquid refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 312 is decompressed by the indoor expansion device 311 (the indoor expansion device 311a and the indoor expansion device 311b) and flows out of the load side unit 300.
  • the liquid refrigerant decompressed by the indoor expansion device 311 flows through the liquid pipe 406 (liquid pipe 406a and liquid pipe 406b) and flows into the refrigerant control unit 200.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the refrigerant control unit 200 reaches the low-pressure pipe 401 through the connection pipe 220 via the second expansion device 215.
  • the refrigerant flowing through the low-pressure pipe 401 flows out of the refrigerant control unit 200 and then returns to the heat source side unit 100.
  • the refrigerant that has returned to the heat source side unit 100 flows into the gas-liquid separator 116. Here, it is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant.
  • the separated gas refrigerant flows through the sixth connection pipe 125 to the accumulator 104 via the expansion device 117.
  • the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 116 passes through the second connection pipe 121 and passes through the check valve 114 and the check valve 110 to the heat source side heat exchanger 103 (the heat source side heat exchanger 103a and the heat source side).
  • the on-off valve 105 (the on-off valve 105a and the on-off valve 105b) is open.
  • the heat source side heat exchanger 103 functions as an evaporator, the refrigerant exchanges heat with the surrounding air, and the refrigerant evaporates and gasifies. Thereafter, the refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 103 flows into the accumulator 104 via the four-way switching valve 102.
  • the compressor 101 sucks the gas refrigerant in the accumulator 104 and circulates it in the system, so that a refrigeration cycle is established. With the above flow, the air conditioner 500 performs the operation in the heating only operation mode.
  • the dryness x is calculated based on, for example, the load side heat exchanger outlet enthalpy ho calculated from the high pressure sensor 141 and the temperature sensor 314, the saturated liquid enthalpy hl, and the saturated gas enthalpy hg calculated from the low pressure sensor 142. It can be obtained from the relational expression (1).
  • the flow resistance from the gas-liquid separator 116 to the junction i is Cvg
  • the flow resistance Cvg is expressed by the following equation (2)
  • the channel resistance from the second connection pipe 121 to the junction i through the heat source side heat exchanger 103 is Cvl
  • the channel resistance Cvl is expressed by the following equation (3).
  • ⁇ Pg ⁇ Pl.
  • the following equation (4) is established.
  • the flow path resistance Cvl is determined by the specifications from the second connection pipe 121 to the junction i through the heat source side heat exchanger 103. For this reason, it can obtain
  • a variable throttle can be used so that the opening degree (that is, the flow path resistance CVg) according to the dryness during operation can be controlled.
  • the dryness of the refrigerant flowing into the gas-liquid separator 116 is It is roughly constant. For this reason, when the expansion device 117 is a fixed throttle, the equation (4) may be satisfied according to the dryness of the refrigerant flowing into the gas-liquid separator 116.
  • FIG. 3 is a diagram showing a refrigerant flow when the air-conditioning apparatus 500 according to Embodiment 1 of the present invention is in the heating main operation mode.
  • the load-side unit 300 that performs cooling and the load-side unit 300 that performs heating are mixed and the load related to heating is larger, the operation is performed in the heating main operation mode.
  • movement of the air conditioning apparatus 500 at the time of heating main operation mode is demonstrated.
  • the operation in the heating main operation mode when the load side unit 300a performs heating and the load side unit 300b performs cooling will be described.
  • the flow of the refrigerant until the refrigerant passes through the load side unit 300a that performs heating is the same as that in the heating only operation mode.
  • the liquid refrigerant liquefied by the heat exchange by the indoor heat exchanger 312a and passed through the liquid pipe 406a is supercooled by the second refrigerant heat exchanger 217. Then, it passes through the liquid pipe 406b and reaches the load side unit 300b that performs cooling.
  • the refrigerant flowing into the load side unit 300b is decompressed by the indoor expansion device 311b.
  • the refrigerant decompressed by the indoor expansion device 311b flows into the indoor heat exchanger 312b.
  • the refrigerant evaporates and gasifies by exchanging heat with the surrounding air. At this time, the refrigerant cools the room by absorbing heat from the surroundings. Thereafter, the refrigerant that has flowed out of the load side unit 300b flows through the connection pipe 220 via the second on-off valve 213b. This refrigerant merges with the refrigerant that has flowed through the connection pipe 220 via the first throttle device 214 and the second throttle device 215 for supercooling by the second refrigerant heat exchanger 217, and reaches the low-pressure pipe 401.
  • the refrigerant that has passed through the low-pressure pipe 401 and returned to the heat source side unit 100 passes through the check valve 114 and the check valve 110 to the heat source side heat exchanger 103 (heat source side heat exchanger 103a and heat source side heat exchanger 103b).
  • the on-off valve 105 (the on-off valve 105a and the on-off valve 105b) is in an open state. Since the heat source side heat exchanger 103 functions as an evaporator, the refrigerant exchanges heat with the surrounding air, and the refrigerant evaporates and gasifies. Thereafter, the refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 103 flows into the accumulator 104 via the four-way switching valve 102. The compressor 101 sucks the refrigerant in the accumulator 104 and circulates it in the system, so that a refrigeration cycle is established. With the above flow, the air conditioner 500 executes the heating main operation mode.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the cooling operation ratio and the dryness of the air-conditioning apparatus 500 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the control of the expansion device 117 performed by the control device 118 in the heating main operation mode will be described.
  • the flow path resistance Cvl necessary for the expansion device 117 can be obtained by the above-described equation (3).
  • the inlet dryness x of the gas-liquid separator 116 becomes a value determined by the ratio of the heating load and the cooling load from FIG.
  • the control device 118 controls the opening degree of the expansion device 117 so that the gas refrigerant contained in the dryness refrigerant according to the cooling load factor flows.
  • each of the load side unit 300 that is cooling and the load side unit 300 that is heating is based on the difference between the actual suction temperature and the blowout temperature of the load side unit 300 and the airflow setting value.
  • the expansion device 117 whose opening degree can be changed the opening degree control according to the cooling load factor during the heating main operation can be performed. When the dryness x is estimated to be 1 or more, the opening degree of the expansion device 117 is fully opened within the control range, so that the pressure loss generated on the low pressure side of the refrigerant circuit can be reduced.
  • FIG. 5 is a diagram showing a refrigerant flow in the cooling only operation mode of the air-conditioning apparatus 500 according to Embodiment 1 of the present invention. Based on FIG. 3, the operation
  • Compressor 101 compresses a low-temperature / low-pressure refrigerant and discharges a high-temperature / high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 101 passes through the four-way switching valve 102 and flows to the heat source side heat exchanger 103. Since the heat source side heat exchanger 103 functions as a condenser, the refrigerant exchanges heat with the surrounding air to condense and liquefy. Thereafter, the liquid refrigerant that has flowed out of the heat source side heat exchanger 103 flows out of the heat source side unit 100 through the connection pipe 404 and the check valve 113.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat source side unit 100 flows into the primary side (refrigerant inflow side) of the first refrigerant heat exchanger 216 via the gas-liquid separator 211 of the refrigerant control unit 200.
  • the liquid refrigerant flowing into the primary side of the first refrigerant heat exchanger 216 is supercooled by the refrigerant on the secondary side (refrigerant outflow side) of the first refrigerant heat exchanger 216.
  • the liquid refrigerant whose degree of supercooling has been increased is throttled to an intermediate pressure by the first throttle device 214. Thereafter, the liquid refrigerant flows into the second refrigerant heat exchanger 217, and further increases the degree of supercooling. Then, the liquid refrigerant is divided and partly flows through the liquid pipes 406 a and 406 b and flows out of the refrigerant control unit 200.
  • the liquid refrigerant flowing out from the refrigerant control unit 200 flows into the load side units 300a and 300b.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the load side units 300a and 330b is throttled by the indoor throttle devices 311a and 301b, and becomes a low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant.
  • This low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant flows into the indoor heat exchangers 312a and 312b. Since the indoor heat exchangers 312a and 312b function as evaporators, the refrigerant exchanges heat with ambient air to evaporate and gasify. At this time, the refrigerant cools the room by absorbing heat from the surroundings.
  • the refrigerant that has flowed out of the load-side units 300a and 300b passes through the second on-off valves 213a and 213b, and is connected to the first expansion device 214 and the second expansion device 215 for supercooling by the second refrigerant heat exchanger 217.
  • the refrigerant that has flowed through the connection pipe 220 passes through the low-pressure pipe 401.
  • the refrigerant flowing through the low-pressure pipe 401 flows out of the refrigerant control unit 200 and then returns to the heat source side unit 100.
  • the gas refrigerant that has returned to the heat source side unit 100 is again sucked into the compressor 101 via the check valve 112, the four-way switching valve 102, and the accumulator 104.
  • the gas refrigerant can flow to the accumulator 104 via the gas-liquid separator 116 and the sixth connection pipe 125.
  • the primary side of the gas-liquid separator 116 is controlled so that the degree of superheat is> 0, so there is no need to separate the gas-liquid by the gas-liquid separator 116. Therefore, the refrigerant does not pass through the check valve 114 in the liquid side outflow pipe of the gas-liquid separator 116.
  • the flow path can have a path that flows to the accumulator 104 via the check valve 112 and the four-way switching valve 102 and a path that returns to the accumulator 104 via the expansion device 117.
  • the pressure loss that occurs in the flow path is proportional to the power of 1.75. For this reason, since the number of paths becomes two, the flow rate decreases in each path, and the pressure loss on the low pressure side can be decreased in the cooling only operation mode, and the power consumption can be suppressed. With the above flow, the air conditioner 500 executes the cooling only operation mode.
  • the control operation of the diaphragm device 117 will be described.
  • the refrigerant flowing into the load-side unit 300 is superheated, so that the opening degree of the expansion device 117 is maximized as in the case where the cooling load factor is 0.5 or more during heating-main operation. .
  • the opening degree of the expansion device 117 is maximized as in the case where the cooling load factor is 0.5 or more during heating-main operation.
  • FIG. 6 is a diagram showing a refrigerant flow during the cooling main operation mode of the air-conditioning apparatus 500 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the load-side unit 300 that performs cooling and the load-side unit 300 that performs heating coexist and the load related to cooling is larger, the operation is performed in the cooling main operation mode.
  • movement of the air conditioning apparatus 500 at the time of the cooling main operation mode is demonstrated.
  • the operation in the cooling main operation mode when the load side unit 300a performs cooling and the load side unit 300b performs heating will be described.
  • Compressor 101 compresses a low-temperature / low-pressure refrigerant and discharges a high-temperature / high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 101 flows into the heat source side heat exchanger 103 via the four-way switching valve 102. Since the heat source side heat exchanger 103 works as a condenser, the refrigerant exchanges heat with the surrounding air to condense and make two-phase. Thereafter, the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the heat source side heat exchanger 103 flows out of the heat source side unit 100 through the high-pressure pipe 402, the check valve 113, and the like.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the heat source side unit 100 flows into the gas-liquid separator 211 of the refrigerant control unit 200.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the gas-liquid separator 211 is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant by the gas-liquid separator 211.
  • the gas refrigerant flows out from the gas-liquid separator 211 and then flows into the connection pipe 221.
  • the gas refrigerant that has flowed into the second connection pipe 121 flows through the gas pipe 405b through the first on-off valve 212b, and then flows into the load side unit 300b.
  • the gas refrigerant that has flowed into the load-side unit 300b heats the air-conditioned space by radiating heat to the surroundings in the indoor heat exchanger 312b, condenses and liquefies itself, and flows out from the indoor heat exchanger 312b.
  • the liquid refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 312b is throttled to an intermediate pressure by the indoor throttle device 311b.
  • the liquid refrigerant flowing into the second refrigerant heat exchanger 217 further increases the degree of supercooling, flows through the liquid pipe 406a, and flows out of the refrigerant control unit 200.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the load-side unit 300a is throttled by the indoor throttle device 311a and becomes a low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant.
  • This low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant flows into the indoor heat exchanger 312a, cools the air-conditioned space by taking heat away from the surroundings, evaporates and vaporizes itself, and flows out of the indoor heat exchanger 312a.
  • the gas refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 312a flows through the gas pipe 405a and out of the load side unit 300a, and then flows into the refrigerant control unit 200.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant control unit 200 passes through the second on-off valve 213 a and is connected to the connection pipe 220 via the first expansion device 214 and the second expansion device 215 in order to supercool the second refrigerant heat exchanger 217. It merges with the flowing refrigerant and reaches the low-pressure pipe 401.
  • the refrigerant flowing through the low-pressure pipe 401 flows out of the refrigerant control unit 200 and then returns to the heat source side unit 100.
  • the gas refrigerant that has returned to the heat source side unit 100 is again sucked into the compressor 101 via the check valve 112, the four-way switching valve 102, and the accumulator 104.
  • the air conditioner 500 executes the cooling main operation mode.
  • the control operation of the diaphragm device 117 will be described.
  • the inlet state of the load-side unit 300 is controlled with a dryness of 1, so that the expansion device 117 may be fully opened in the control range.
  • produces with the non-return valve 112 and the four-way switching valve 102 is reduced, and the energy-saving operation
  • Embodiment 2 the gas refrigerant passes through the sixth connection pipe 125 serving as a bypass pipe.
  • the present invention is not limited to this.
  • the opening degree of the expansion device 117 is controlled so that part of the liquid refrigerant passes through the sixth connection pipe 125. You may make it pass. In other words, it is not always necessary to completely separate the liquid gas ideally by the gas-liquid separator 116, and it is allowed as a system to allow a part of the liquid to flow from the sixth connection pipe to the junction i through the expansion device 117.
  • the on-off valves 105a and 105b are controlled based on the rotational speed of the heat source side fan 106.
  • the on-off valves 105a and 105b may be controlled by monitoring the control values (frequency, power consumption, current) of the water circulation pump.
  • the air conditioner 500 having one heat source side unit 100, one refrigerant control unit 200, and two load side units 300 is shown. It is not limited.
  • the load-side unit 300 is described as an example applied to the air conditioner 500 that can be operated in a mixture of cooling and heating, but is not particularly limited.
  • the present invention can also be applied to other apparatuses that configure a refrigerant circuit using a refrigeration cycle, such as a refrigeration cycle apparatus and a refrigeration system that heat a load by supplying capacity.
  • 100 heat source side unit 101 compressor, 102 four-way switching valve, 103, 103a, 103b heat source side heat exchanger, 104 accumulator, 105, 105a, 105b open / close valve, 106 heat source side fan, 107, 108, 109, 110, 111 , 112, 113, 114, 115 check valve, 116 gas-liquid separator, 117 throttle device, 118 control device, 120 first connection piping, 121 second connection piping, 122 third connection piping, 123 fourth connection piping, 124 5th connection piping, 125 6th connection piping, 141 High pressure sensor, 142 Low pressure sensor, 200 Refrigerant control unit, 211 Gas-liquid separator, 212, 212a, 212b First on-off valve, 213, 213a, 213b Second on-off valve 214, first diaphragm unit, 215 second diaphragm unit 216 1st refrigerant heat exchanger, 217 2nd refrigerant heat exchanger

Landscapes

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Abstract

　負荷側ユニット３００と配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニット１００であって、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１０１と、蒸発器又は放熱器として機能する熱源側熱交換器１０３と、流入した冷媒を液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離し、液状の冷媒が流出する液冷媒流出口が、熱源側熱交換器１０３が蒸発器として機能するときの冷媒流入側となる接続配管４０４と接続される気液分離器１１６と、気液分離器１１６においてガス状の冷媒が流出するガス冷媒流出口と熱源側熱交換器１０３が蒸発器として機能するときの冷媒流出側の配管とを接続する第６接続配管１２５と、第６接続配管１２５を通過する冷媒を制御する絞り装置１１７とを備えるものである。

Description

熱源側ユニット及び空気調和装置
　本発明は、複数の室内ユニット（負荷側ユニット）のそれぞれで冷房運転又は暖房運転を実行する運転（以下、冷暖混在運転と称する）が可能な熱源側ユニット等に関するものである。
　従来から、熱源機（熱源側ユニット）に接続された複数台の負荷側ユニットにおいて、冷房と暖房とを混在して同時に運転可能な空気調和装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。このような空気調和装置では、必要とする冷房負荷又は暖房負荷に応じて室外熱交換器が凝縮器又は凝縮器として働くよう流路を切替え、負荷側ユニットへの冷媒の供給は中継器によって切替えられている。
特開平４－３５９７６７号公報（第８頁、図１）
　暖房運転中又は暖房負荷が主となる冷暖混在運転中において、熱源側ユニットへ流入する冷媒の乾き度は運転容量や冷暖比に応じて変化する。したがって冷媒中において、ガス状の冷媒（ガス冷媒）と液状の冷媒（液冷媒）の割合は変化しているが、冷媒の全量を室外熱交換器へ流していた。室外熱交換器での圧力損失は室外熱交換器を流れる冷媒流量に応じて増加するため、冷媒量が増加するに従い、室外熱交換器での圧力損失が大きくなり、圧縮機の吸入密度が低下する。圧縮機の吸入密度が低下すると、同一能力を発揮するために流量を維持しようとして駆動周波数が多くなる。したがって、結果として消費電力が増加し、装置全体における運転の省エネルギーの効果が低下するという課題があった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷媒回路における圧力損失を低下することで消費電力を抑制することができる熱源側ユニット等を提供することを目的としている。
　本発明に係る熱源側ユニットは、負荷に対して能力供給を行う負荷側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットであって、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、蒸発器又は放熱器として機能する熱源側熱交換器と、流入した冷媒を液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離し、液状の冷媒が流出する液冷媒流出口が、熱源側熱交換器が蒸発器のときの冷媒流入側の配管と接続される気液分離器と、気液分離器においてガス状の冷媒が流出するガス冷媒流出口と熱源側熱交換器が蒸発器として機能するときの冷媒流出側の配管とを接続するバイパス配管と、バイパス配管における冷媒の通過を制御する絞り装置とを備えるものである。
　本発明に係る熱源側ユニットによれば、気液分離器、バイパス配管及び絞り装置を備え、蒸発器となる室外熱交換器において通過させる必要がない分の冷媒をバイパスすることで、低圧流路において生じる圧力損失を低減することで圧縮機における冷媒の吸入密度低下を抑制し、消費電力を抑制することができる。
本発明の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構成図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モードの運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モードの運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房運転比率と乾き度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モードの運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モードの運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
　以下、発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、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。そして、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置５００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図１に基づいて、空気調和装置５００の冷媒回路構成について説明する。この空気調和装置５００は、例えばビル、マンション等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷暖混在運転を実行できるものである。
　空気調和装置５００は、熱源側ユニット１００と、複数台（図１では２台）の負荷側ユニット３００（負荷側ユニット３００ａ、３００ｂ）と、冷媒制御ユニット２００と、を有している。冷媒制御ユニット２００は、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００との間に設置され、冷媒の流れを切り換えることで、各負荷側ユニット３００が冷房又は暖房を選択して実行することができる。ここで、空気調和装置５００では、熱源側ユニット１００と冷媒制御ユニット２００とが２本の配管（高圧配管４０２、低圧配管４０１）で接続され、冷媒制御ユニット２００と負荷側ユニット３００とが２本の配管（液管４０６（液管４０６ａ、４０６ｂ）、ガス管４０５（ガス管４０５ａ及び４０５ｂ））で接続され、冷凍サイクルを形成している。
［熱源側ユニット１００］
　熱源側ユニット１００は、負荷側ユニット３００に冷熱又は温熱を供給する機能を有している。
　熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１、流路切替え装置である四方切替え弁１０２、熱源側熱交換器１０３及びアキュムレータ１０４を搭載する。これらの機器を直列に接続し、メインの冷媒回路の一部を構成する。また、熱源側ユニット１００は、逆止弁１０８、逆止弁１０９、逆止弁１１０、逆止弁１１１、逆止弁１１２、逆止弁１１３、逆止弁１１４、逆止弁１１５、第１接続配管１２０、第２接続配管１２１、第３接続配管１２２、第４接続配管１２３及び第５接続配管１２４を搭載する。このため、負荷側ユニット３００の要求にかかわらず、冷媒制御ユニット２００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。第２接続配管１２１と第５接続配管１２４は気液分離器１１６を介して接続されており、バイパス配管となる気液分離器１１６のガス側流出配管として、第６接続配管１２５がアキュムレータ１０４の一次側に接続されている。第６接続配管１２５上には冷媒の流量を調整するための絞り装置１１７が設けられている。さらに、熱源側ユニット１００には、開閉弁１０５（開閉弁１０５ａ及び開閉弁１０５ｂ）、逆止弁１０７並びに熱源側ファン１０６が搭載されている。
　圧縮機１０１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・高圧のガス冷媒として、系内に冷媒を循環させることによって空気調和に係る運転をさせるものである。圧縮機１０１は、例えば容量制御可能なインバータタイプの圧縮機等で構成するとよい。ただし、圧縮機１０１を容量制御可能なインバータタイプの圧縮機に限定するものではない。例えば一定速のタイプの圧縮機、インバータタイプと一定速タイプと組み合わせた圧縮機等で構成してもよい。
　四方切替え弁１０２は、圧縮機１０１の吐出側に設けられ、冷房運転（全冷房運転モード又は冷房主体運転モード）時と暖房運転（全暖房運転モード又は暖房主体運転モード）時とで冷媒流路を切替える。そして、熱源側熱交換器１０３が運転モードに応じて蒸発器又は凝縮器として機能するように冷媒の流れを制御する。
　熱源側熱交換器１０３（熱源側熱交換器１０３ａ及び熱源側熱交換器１０３ｂ）は、熱媒体（例えば、周囲空気、水等）と冷媒との間で熱交換を行う。暖房運転時には蒸発器として機能して冷媒を蒸発・ガス化する。また、冷房運転時には凝縮器（放熱器）として機能して冷媒を凝縮・液化する。本実施の形態のように、熱源側熱交換器１０３が空冷式熱交換器であれば、熱源側ファン１０６等の送風機を有している。例えば、後述する制御装置１１８は、熱源側ファン１０６の回転数を制御して熱源側熱交換器１０３の凝縮能力又は蒸発能力を制御する。また、熱源側熱交換器１０３が水冷式熱交換器であれば、水循環ポンプ（図示せず）の回転数を制御して熱源側熱交換器１０３の凝縮能力又は蒸発能力を制御する。アキュムレータ１０４は、圧縮機１０１の吸入側に設けられ、液冷媒とガス冷媒とを分離する機能と余剰冷媒を貯留する機能とを有している。
　第１接続配管１２０は、逆止弁１１３の下流側における高圧配管４０２と逆止弁１１２の下流側における低圧配管４０１とを接続する配管である。第５接続配管１２４は、気液分離器１１６を介して、第２接続配管１２１と低圧配管４０１とを接続する配管である。後述するように、主として、暖房運転時に冷媒制御ユニット２００から流入する冷媒が通過する。ここで図１は構成部品の相対的な位置が実際とは異なる場合がある。例えば気液分離器１１６は、低圧配管４０１の下部よりも高い位置に設けている。このように、油の溜まりこみを防止するために、気液分離器１１６を低圧配管４０１よりも高い位置に設けることが望ましい。第６接続配管１２５は、絞り装置１１７を介して圧縮機１０１の吸入側（アキュムレータ１０４の流入側、熱源側熱交換器１０３の二次側（冷媒流出側）ともなる）と気液分離器１１６のガス側流出部とを接続する配管である。第２接続配管１２１は逆止弁１１３の上流側における高圧配管４０２と気液分離器１１６の液側流出部とを接続する配管である。
　気液分離器１１６は液冷媒とガス冷媒とを分離する。そして、気液分離器１１６は液側流出部とガス側流出部とを有している。液側流出部は第２接続配管１２１と接続している。一方、ガス側流出部は、前述したように、第６接続配管１２５によって、絞り装置１１７を介してアキュムレータ１０４の流入側と接続している。絞り装置１１７は、第６接続配管１２５を通過する冷媒量を制御する。第６接続配管１２５を通過する冷媒量を制御することで、熱源側熱交換器１０３を通過する冷媒量を制御することができる。ここで、本実施の形態では、絞り装置１１７は、例えば制御装置１１８からの指示に基づいて開度を調整することができる電子膨張弁等で構成する。ただし、絞り装置１１７は開度が固定のものであってもよい。また、２台以上の固定絞り又は固定絞りと可変絞りとを組合せて装置を構成してもよい。
　ここで、図１に示すように、第２接続配管１２１と高圧配管４０２との合流部を合流部ａとする。また、第１接続配管１２０と高圧配管４０２との合流部を合流部ｂ（合流部ａより下流側）とする。第５接続配管１２４と低圧配管４０１との合流部を合流部ｃとする。そして、第１接続配管１２０と低圧配管４０１との合流部を合流部ｄ（合流部ｃより下流側）とする。
　また、気液分離器１１６は、第５接続配管１２４を設けず、低圧配管４０１上に設置してもよい。ただ、図１等に示すように、低圧配管４０１より分岐して合流部ａに接続される配管上に設置しておけば、熱源側熱交換器１０３が凝縮器として働く場合（冷房運転時）、気液分離器１１６における圧力損失による低圧側の圧力低下を抑制することができる。
　逆止弁１１２は、合流部ｃと合流部ｄとの間に設けられており、冷媒制御ユニット２００から熱源側ユニット１００への方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１３は、合流部ａと合流部ｂとの間に設けられており、熱源側ユニット１００から冷媒制御ユニット２００への方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１５は、第１接続配管１２０に設けられており、合流部ｄから合流部ｂの方向へのみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１１４は、第２接続配管１２１に設けられており、合流部ｃから合流部ａの方向へのみに冷媒の流れを許容する。
　第３接続配管１２２は、逆止弁１０９の下流側における高圧配管４０２と逆止弁１０８の下流側における接続配管４０３とを接続するものである。第４接続配管１２３は、逆止弁１０９の上流側における接続配管４０４と逆止弁１０８の上流側における接続配管４０３とを接続するものである。
　ここで、図１に示すように、第４接続配管１２３と接続配管４０４との合流部を合流部ｅとする。また、第４接続配管１２３と高圧配管４０２との合流部を合流部ｆ（合流部ｅより下流）とする。第４接続配管１２３と接続配管４０３との合流部を合流部ｇとする。第３接続配管１２２と接続配管４０４との合流部を合流部ｈ（合流部ｇより下流）とする。そして、第６接続配管１２５とアキュムレータ１０４の吸入側配管の合流部を合流部ｉとする。
　逆止弁１０８は、合流部ｇと合流部ｈとの間に設けられており、四方切替え弁１０２から熱源側熱交換器１０３への方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１０９は、合流部ｅと合流部ｆとの間に設けられており、熱源側熱交換器１０３から冷媒制御ユニット２００への方向のみに冷媒の流れを許容する。逆止弁１０７は、熱源側熱交換器１０３ａと逆止弁１０９との間に設けられており、熱源側熱交換器１０３ａから逆止弁１０９の方向のみに冷媒の流れを許容する。
　開閉弁１０５ａ及び１０５ｂは熱源側熱交換器１０３ａ及び１０３ｂの上流部に設けられており、開閉が制御されることで冷媒を同通したりしなかったりするものである。開閉弁１０５ａの開閉を制御することで熱源側熱交換器１０３ａ及び１０３ｂへの冷媒の流れを制御する。
　また、熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１から吐出された冷媒の圧力（高圧圧力）を検知する高圧センサ１４１を有している。また、圧縮機１０１に吸入される冷媒の圧力（低圧圧力）を検知する低圧センサ１４２を有している。高圧センサ１４１及び低圧センサ１４２は、検知した圧力に係る信号を、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８に送る。制御装置１１８は、高圧圧力及び低圧圧力に基づいて、圧縮機１０１の駆動周波数、送風機の回転数、四方切替え弁１０２の切替え制御等を行う。
　制御装置１１８は、熱源側ユニット１００が有する機器を中心に、空気調和装置５００の制御を行う。ここで、制御装置１１８は、例えばマイクロコンピュータ等で構成されている。例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）等の制御演算処理手段を有する。また、記憶手段（図示せず）を有しており、制御等に係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理手段がプログラムのデータに基づく処理を実行して熱源側ユニット１００を構成する機器等の制御を実現する。ここで、本実施の形態では、熱源側ユニット１００内に制御装置１１８を設置しているが、機器等の制御を行うことができれば、設置場所は問わない。
［冷媒制御ユニット２００］
　冷媒制御ユニット２００は、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００との間に介在し、負荷側ユニット３００の運転状況に応じて冷媒の流れを切り替える。ここで、図１では、冷媒制御ユニット２００が有するいくつかの機器の符号の後に「ａ」又は「ｂ」を付加している。これは、後に説明する「負荷側ユニット３００ａ」に接続しているか、「負荷側ユニット３００ｂ」に接続しているかを表している。そして、以下の説明においては、符号の後に付加した添字「ａ」又は「ｂ」を省略する場合がある。省略した場合は「負荷側ユニット３００ａ」又は「負荷側ユニット３００ｂ」に接続されているいずれの機器の場合も含んで説明している。
　冷媒制御ユニット２００は、高圧配管４０２及び低圧配管４０１で熱源側ユニット１００のそれぞれと接続し、液管４０６及びガス管４０５で負荷側ユニット３００のそれぞれと接続している。冷媒制御ユニット２００には、気液分離器２１１と、第１開閉弁２１２（第１開閉弁２１２ａ、２１２ｂ）と、第２開閉弁２１３（第２開閉弁２１３ａ、２１３ｂ）と、第１絞り装置２１４と、第２絞り装置２１５と、第１冷媒熱交換器２１６と、第２冷媒熱交換器２１７と、が搭載されている。また、冷媒制御ユニット２００には、第２冷媒熱交換器２１７の一次側（第１絞り装置２１４を経由した冷媒が流れる側）の下流側における配管を分岐し、低圧配管４０１に接続させた接続配管２２０が設けられている。
　気液分離器２１１は、高圧配管４０２に設けられ、高圧配管４０２を流れてくる二相冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する機能を有している。気液分離器２１１で分離されたガス冷媒は接続配管２２１を介して第１開閉弁２１２に、液冷媒は第１冷媒熱交換器２１６に、それぞれ供給される。
　第１開閉弁２１２は、運転モードごとに負荷側ユニット３００への冷媒の供給を制御するためのものであり、接続配管２２１とガス管４０５との間に設けられている。つまり、第１開閉弁２１２は、一方が気液分離器２１１に、他方が負荷側ユニット３００の室内熱交換器３１２にそれぞれ接続されており、開閉により、冷媒を通過させるか否かを制御する。
　第２開閉弁２１３も、運転モードごとに負荷側ユニット３００への冷媒の供給を制御するためのものであり、ガス管４０５と低圧配管４０１との間に設けられている。つまり、第２開閉弁２１３は、一方が低圧配管４０１に、他方が負荷側ユニット３００の室内熱交換器３１２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１絞り装置２１４は、気液分離器２１１と液管４０６とを接続する配管、つまり第１冷媒熱交換器２１６と第２冷媒熱交換器２１７との間に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１絞り装置２１４は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による緻密な流量制御装置や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。
　第２絞り装置２１５は、接続配管２２０において第２冷媒熱交換器２１７の二次側における上流側に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２絞り装置２１５は、第１絞り装置２１４と同様に、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による緻密な流量制御装置や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。
　第１冷媒熱交換器２１６は、一次側（気液分離器２１１で分離された液冷媒が流れる側）を流れる冷媒と、二次側（接続配管２２０において第２絞り装置２１５を経由した後に第２冷媒熱交換器２１７から流出した冷媒が流れる側）を流れる冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。
　第２冷媒熱交換器２１７は、一次側（第１絞り装置２１４の下流側）を流れる冷媒と、二次側（第２絞り装置２１５の下流側）を流れる冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。
　第１絞り装置２１４、第２絞り装置２１５、第１冷媒熱交換器２１６及び第２冷媒熱交換器２１７を冷媒制御ユニット２００に搭載することによって、第１冷媒熱交換器２１６及び第２冷媒熱交換器２１７によってメイン回路（一次側）を流れる冷媒と接続配管２２０（二次側）を流れる冷媒との間で熱交換を行い、メイン回路を流れる冷媒の過冷却をとれるようになっている。第２絞り装置２１５の開度によって、第２冷媒熱交換器２１７の一次側出口において適正な過冷却がとれるようバイパス量を制御するようになっている。
［負荷側ユニット３００］
　負荷側ユニット３００は、冷房負荷又は暖房負荷に対し、熱源側ユニット１００からの冷熱又は温熱を供給する。例えば、図１では、「負荷側ユニット３００ａ」に備えられている各機器の符号の後に「ａ」を付加し、「負荷側ユニット３００ｂ」に備えられている各機器の符号の後に「ｂ」を付加して図示している。そして、以下の説明においては、符号の後の「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、負荷側ユニット３００ａ、負荷側ユニット３００ｂのいずれにも各機器が備えられている。
　負荷側ユニット３００には、室内熱交換器３１２（室内熱交換器３１２ａ、３１２ｂ）と、室内絞り装置３１１（室内絞り装置３１１ａ、３１１ｂ）とが、直列に接続されて搭載されている。また、室内熱交換器３１２に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、室内熱交換器３１２が、冷媒と水等の冷媒とは異なる熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。
　室内熱交換器３１２は、熱媒体（例えば、周囲空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行い、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として冷媒を凝縮・液化し、冷房運転時には蒸発器として冷媒を蒸発・ガス化させるものである。室内熱交換器３１２は、一般的には、図では省略されているファンを合わせて構成され、ファンの回転数によって凝縮能力又は蒸発能力が制御される。
　室内絞り装置３１１は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この室内絞り装置３１１は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による緻密な流量制御装置や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。
　負荷側ユニット３００には、室内絞り装置３１１と室内熱交換器３１２との間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１４（温度センサ３１４ａ及び３１４ｂ）、室内熱交換器３１２と第１開閉弁２１２及び第２開閉弁２１３との間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１３（温度センサ３１３ａ及び３１３ｂ）、が少なくとも設けられている。これらの各種検知手段で検知された情報（温度情報）は、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８に送られて、各種アクチュエーターの制御に利用される。つまり、温度センサ３１３及び温度センサ３１４からの情報は、負荷側ユニット３００に設けられている室内絞り装置３１１の開度、図示省略の送風機の回転数等の制御に利用されることになる。
　ここで、圧縮機１０１は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。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等の各種タイプを利用して圧縮機１０１を構成することができる。また、気液分離器１１６は二相冷媒を気相と液相に分離することができれば方式や形状を限定するものではなく、例えば重力分離や遠心分離等の方式を採用することができる。さらに、気液分離器１１６の分離効率についても限定されるものではなく、システムで許容できる液バック量や冷媒の循環量、目標とする性能値、及び目標コスト等に応じて選択すればよい。さらに、空気調和装置５００に使用する冷媒の種類を特に限定するものではなく、例えば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウム等の自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａ等の塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａ等のフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。
　図１では、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８を熱源側ユニット１００に搭載した場合を例に示しているが、冷媒制御ユニット２００、又は、負荷側ユニット３００のいずれかに設けるようにしてもよい。また、制御装置１１８を、熱源側ユニット１００、冷媒制御ユニット２００、及び、負荷側ユニット３００の外部に設けるようにしてもよい。また、制御装置１１８を機能に応じて複数に分けて、熱源側ユニット１００、冷媒制御ユニット２００、負荷側ユニット３００のそれぞれに設けるようにしてもよい。この場合、各制御装置を無線又は有線で接続し、通信可能にしておくとよい。
　次に空気調和装置５００が実行する運転動作について説明する。
　空気調和装置５００においては、例えば室内等に設置されたリモートコントローラ等からの冷房要求、暖房要求を受信する。空気調和装置５００は、要求に応じて４つの運転モードのうち、いずれかの空気調和動作を行う。４つの運転モードとして、負荷側ユニット３００が全て冷房運転要求である全冷房運転モード、冷房運転要求と暖房運転要求が混在しており、かつ冷房運転により処理すべき負荷が多いと判断される冷房主体運転モード、冷房運転要求と暖房運転要求が混在しており、かつ暖房負荷が多いと判断される暖房主体運転モード、全ての負荷側ユニット３００が全て暖房運転要求である全暖房運転モードがある。
　まず、暖房運転（全暖房運転モード又は暖房主体運転モードにおける運転）について説明する。
［全暖房運転モード］
　図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の全暖房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。図２に基づいて、全暖房運転モード時における空気調和装置５００の運転動作について説明する。
　圧縮機１０１は低温・低圧の冷媒を圧縮して、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を通り、逆止弁１１５を介して高圧配管４０２へ流れる。そして、熱源側ユニット１００から流出する。熱源側ユニット１００から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒制御ユニット２００の気液分離器２１１を経由し、接続配管２２１を通過する。全暖房運転モードでは、第１開閉弁２１２は開放状態とし、第２開閉弁２１３は閉止状態とする。このため、高温・高圧のガス冷媒は第１開閉弁２１２及びガス管４０５を通って負荷側ユニット３００へ至る。
　負荷側ユニット３００に流入したガス冷媒は、室内熱交換器３１２（室内熱交換器３１２ａ及び室内熱交換器３１２ｂ）に流入する。室内熱交換器３１２は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。このとき冷媒が周囲に放熱することによって室内等の空調対象空間は暖房される。その後、室内熱交換器３１２から流出した液冷媒は、室内絞り装置３１１（室内絞り装置３１１ａ及び室内絞り装置３１１ｂ）で減圧され、負荷側ユニット３００から流出する。
　室内絞り装置３１１で減圧された液冷媒は、液管４０６（液管４０６ａ及び液管４０６ｂ）を流れ、冷媒制御ユニット２００に流入する。冷媒制御ユニット２００に流入した液冷媒は、第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を経由して低圧配管４０１に至る。低圧配管４０１を流れる冷媒は、冷媒制御ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００に戻る。
　熱源側ユニット１００に戻った冷媒は、気液分離器１１６に流入する。ここでガス冷媒と液冷媒とに分離される。分離されたガス冷媒は第６接続配管１２５を通り、絞り装置１１７を介してアキュムレータ１０４へ流れる。一方、気液分離器１１６で分離された液冷媒は第２接続配管１２１を通り、逆止弁１１４及び逆止弁１１０を介して熱源側熱交換器１０３（熱源側熱交換器１０３ａ及び熱源側熱交換器１０３ｂ）に至る。このとき開閉弁１０５（開閉弁１０５ａ及び開閉弁１０５ｂ）は開いている。熱源側熱交換器１０３は蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して冷媒は蒸発、ガス化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した冷媒は、四方切替え弁１０２を経由してアキュムレータ１０４へ流入する。そして、アキュムレータ１０４内のガス冷媒を圧縮機１０１が吸入し、系内を循環させることで冷凍サイクルが成り立っている。以上の流れで、空気調和装置５００は全暖房運転モードでの運転を実行する。
　ここで、全暖房運転モードにおいて、制御装置１１８が行う絞り装置１１７の制御について説明する。全暖房運転において、気液分離器１１６の入口における冷媒の乾き度がｘであるとする。このとき、気液分離器１１６における入口冷媒流量をＧｒとすると、ガス冷媒量Ｇｇは、Ｇｇ＝Ｇｒ・ｘとなる。
　乾き度ｘは、例えば高圧センサ１４１と温度センサ３１４から計算される負荷側熱交換器出口エンタルピｈｏと、低圧センサ１４２より試算される飽和液エンタルピｈｌ、及び飽和ガスエンタルピｈｇに基づいて、次式（１）の関係式より求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　気液分離器１１６から合流部ｉまでの流路抵抗をＣｖｇとすると、流路抵抗Ｃｖｇは次式（２）で表される。また、第２接続配管１２１から熱源側熱交換器１０３を経由して合流部ｉまでの流路抵抗をＣｖｌとすると、流路抵抗Ｃｖｌは次式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、ΔＰｇ＝ΔＰｌとなる。また、液冷媒量Ｇｌは、Ｇｌ＝Ｇｒ・（１－ｘ）となる。したがって、理想的に気液が完全に分離されてガス冷媒のみが第６接続配管から絞り装置１１７を経由して合流部ｉへ流れ、液冷媒のみが第２接続配管１２１から熱源側熱交換器１０３を経由して合流部ｉへ流れるとき、次式（４）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　流路抵抗Ｃｖｌは第２接続配管１２１から熱源側熱交換器１０３を経由して合流部ｉまでの仕様によって決まる。このため、事前の評価、計算等によって求めることができる。そして、同一のユニットである場合には流路抵抗Ｃｖｌは一定である。ここでは運転中の乾き度に応じた開度（つまり流路抵抗ＣＶｇ）を制御できるように可変の絞りとすることもできるが、運転中は気液分離器１１６に流入する冷媒の乾き度はおおよそ一定となっている。このため、絞り装置１１７を固定絞りとする場合には、気液分離器１１６に流入する冷媒の乾き度に応じて式（４）を満たすようにすればよい。
［暖房主体運転モード］
　図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の暖房主体運転モード時の冷媒の流れを示す図である。冷房を行う負荷側ユニット３００と暖房を行う負荷側ユニット３００が混在しており、かつ暖房に係る負荷の方が大きい場合、暖房主体運転モードによる運転を行う。図３に基づいて、暖房主体運転モード時における空気調和装置５００の運転動作について説明する。ここでは、負荷側ユニット３００ａが暖房を行い、負荷側ユニット３００ｂが冷房を行う場合の暖房主体運転モードの運転について説明する。
　暖房を行う負荷側ユニット３００ａを冷媒が通過するまでの冷媒の流れは全暖房運転モードにおける運転と同じである。室内熱交換器３１２ａによる熱交換により液化し、液管４０６ａを通過した液冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７によって過冷却される。そして、液管４０６ｂを通過して、冷房を行う負荷側ユニット３００ｂに至る。負荷側ユニット３００ｂに流入した冷媒は、室内絞り装置３１１ｂで減圧される。室内絞り装置３１１ｂで減圧された冷媒は、室内熱交換器３１２ｂに流入する。室内熱交換器３１２ｂは蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発、ガス化する。このとき冷媒が周囲から吸熱することによって室内は冷房される。その後、負荷側ユニット３００ｂから流出した冷媒は、第２開閉弁２１３ｂを介して、接続配管２２０を流れる。この冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０１に至る。
　低圧配管４０１を通過して熱源側ユニット１００に戻った冷媒は、逆止弁１１４及び逆止弁１１０を介して熱源側熱交換器１０３（熱源側熱交換器１０３ａ及び熱源側熱交換器１０３ｂ）に至る。ここで、開閉弁１０５（開閉弁１０５ａ及び開閉弁１０５ｂ）は開状態である。熱源側熱交換器１０３は蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して冷媒は蒸発、ガス化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した冷媒は、四方切替え弁１０２を経由してアキュムレータ１０４へ流入する。そして、アキュムレータ１０４内の冷媒を圧縮機１０１が吸入し、系内を循環させることで冷凍サイクルが成り立っている。以上の流れで、空気調和装置５００は暖房主体運転モードを実行する。
　図４は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷房運転比率と乾き度との関係を示す図である。暖房主体運転モードにおいて、制御装置１１８が行う絞り装置１１７の制御について説明する。絞り装置１１７に必要な流路抵抗Ｃｖｌは、前述した式（３）で求めることができる。このとき、暖房主体運転モードにおいては気液分離器１１６の入口乾き度ｘは、図４より暖房負荷と冷房負荷の比率によって決まる値となる。
　全負荷Ｑｔ（＝暖房負荷Ｑｈ＋冷房負荷Ｑｃ）に対する冷房負荷Ｑｃの割合を冷房負荷率とすると、冷房負荷Ｑｃと暖房負荷Ｑｈとが等しいとき（冷房負荷率＝０．５のとき）、全熱回収運転となって気液分離器１１６の入口乾き度が１となる。そして、冷房負荷率が小さくなるにしたがって全暖房運転モードで運転したときの冷媒の乾き度に近づく運転となる。暖房主体モードでの運転中は、この冷房負荷率に応じた乾き度の冷媒中に含まれるガス冷媒を流すように、制御装置１１８は絞り装置１１７の開度を制御する。
　冷房負荷率を求める方法としては、例えば、実際の負荷側ユニット３００の吸込み温度と吹き出し温度との差及び風量設定値より冷房している負荷側ユニット３００及び暖房している負荷側ユニット３００のそれぞれの能力を演算して冷房負荷率とすることができる。また、例えば簡易的には、暖房している負荷側ユニット３００の能力コードと冷房している負荷側ユニット３００の能力コードより演算することができる。例えば、開度が変更可能な絞り装置１１７とすることで、暖房主体運転時の冷房負荷率に応じた開度制御をすることが可能となる。乾き度ｘが１以上と推定される場合には絞り装置１１７の開度は制御範囲内で全開としておくことで、冷媒回路の低圧側において発生する圧力損失を小さくすることができる。
　次に、冷房運転（全冷房運転モード又は冷房主体運転モードにおける運転）について説明する。
［全冷房運転モード］
　図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の全冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。図３に基づいて、全冷房運転モード時における空気調和装置５００の運転動作について説明する。
　圧縮機１０１は低温・低圧の冷媒を圧縮して、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を通り、熱源側熱交換器１０３へ流れる。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した液冷媒は、接続配管４０４を通って、逆止弁１１３を経て、熱源側ユニット１００から流出する。
　熱源側ユニット１００から流出した高圧液冷媒は、冷媒制御ユニット２００の気液分離器２１１を経由し、第１冷媒熱交換器２１６の一次側（冷媒流入側）に流入する。第１冷媒熱交換器２１６の一次側に流入した液冷媒は、第１冷媒熱交換器２１６の二次側（冷媒流出側）を冷媒によって過冷却をつけられる。この過冷却度が大きくなった液冷媒は、第１絞り装置２１４にて中間圧まで絞られる。その後、この液冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７に流れ、さらに過冷却度を大きくする。それからこの液冷媒は分流して、一部が液管４０６ａ及び４０６ｂを流れ、冷媒制御ユニット２００から流出する。
　冷媒制御ユニット２００から流出した液冷媒は、負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入する。負荷側ユニット３００ａ、３３０ｂに流入した液冷媒は、室内絞り装置３１１ａ、３０１ｂにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器３１２ａ、３１２ｂに流入する。室内熱交換器３１２ａ及び３１２ｂは蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発、ガス化する。このとき冷媒が周囲から吸熱することによって室内は冷房される。その後、負荷側ユニット３００ａ及び３００ｂから流出した冷媒は、第２開閉弁２１３ａ、２１３ｂを介し、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０１に至る。
　低圧配管４０１を流れる冷媒は、冷媒制御ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。
　一方、絞り装置１１７を開くことで気液分離器１１６を介して第６接続配管１２５を経由してアキュムレータ１０４へガス冷媒を流すことができる。全冷房運転時、気液分離器１１６の一次側は過熱度＞０となるよう制御されているため、気液分離器１１６によって気液を分離する必要はない。したがって、気液分離器１１６の液側流出管は逆止弁１１４によって冷媒が通過しない。絞り装置１１７を開くことで、流路は逆止弁１１２、四方切替え弁１０２を介してアキュムレータ１０４に流れる経路と、絞り装置１１７を介してアキュムレータ１０４に戻す経路とができる。流路において生じる圧力損失は流量の１．７５乗に比例する。このため、経路が２つになることで、各経路では流量が低下し、全冷房運転モードの運転において、低圧側の圧力損失を低下することができ、消費電力の抑制が可能となる。以上の流れで、空気調和装置５００は全冷房運転モードを実行する。
　ここで、絞り装置１１７の制御動作について説明する。全冷房運転モードでの運転中は負荷側ユニット３００へ流れ込む冷媒は過熱度がついているので、暖房主体運転時の冷房負荷率０．５以上の場合と同じく絞り装置１１７の開度は最大とする。開度を最大とすることで、低圧側の逆止弁１１２及び四方切替え弁１０２で発生する圧力損失を小さくし、消費電力を抑制することができる。
［冷房主体運転モード］
　図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置５００の冷房主体運転モード時の冷媒の流れを示す図である。冷房を行う負荷側ユニット３００と暖房を行う負荷側ユニット３００が混在しており、かつ冷房に係る負荷の方が大きい場合、冷房主体運転モードによる運転を行う。図６に基づいて、冷房主体運転モード時における空気調和装置５００の運転動作について説明する。ここでは、負荷側ユニット３００ａが冷房を行い、負荷側ユニット３００ｂが暖房を行う場合の冷房主体運転モードの運転について説明する。
　圧縮機１０１は低温・低圧の冷媒を圧縮して、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を介して熱源側熱交換器１０３に流入する。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、二相化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した気液二相冷媒は、高圧配管４０２を通って、逆止弁１１３を経て、熱源側ユニット１００から流出する。
　熱源側ユニット１００から流出した気液二相冷媒は、冷媒制御ユニット２００の気液分離器２１１に流入する。気液分離器２１１に流入した気液二相冷媒は、気液分離器２１１でガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は、気液分離器２１１から流出した後、接続配管２２１に流入する。第２接続配管１２１に流入したガス冷媒は、第１開閉弁２１２ｂを介して、ガス管４０５ｂを流れ、負荷側ユニット３００ｂに流入する。負荷側ユニット３００ｂに流入したガス冷媒は、室内熱交換器３１２ｂで周囲に放熱することで空調空間を暖房するとともに、自身は凝縮・液化し、室内熱交換器３１２ｂから流出する。室内熱交換器３１２ｂから流出した液冷媒は、室内絞り装置３１１ｂで中間圧力まで絞られる。
　室内絞り装置３１１ｂで絞られた中間圧力の液冷媒は、液管４０６ｂを流れ、気液分離器２１１で分離され、第１冷媒熱交換器２１６、第１絞り装置２１４を経由してきた液冷媒と合流してから、第２冷媒熱交換器２１７に流入する。第２冷媒熱交換器２１７に流入した液冷媒は、さらに過冷却度を大きくして、液管４０６ａを流れ、冷媒制御ユニット２００から流出する。冷媒制御ユニット２００から流出した液冷媒は、負荷側ユニット３００ａに流入する。負荷側ユニット３００ａに流入した液冷媒は、室内絞り装置３１１ａにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器３１２ａに流入し、周囲から熱を奪うことで空調空間を冷房するとともに、自身は蒸発・気化し、室内熱交換器３１２ａから流出する。
　室内熱交換器３１２ａから流出したガス冷媒は、ガス管４０５ａを流れて負荷側ユニット３００ａから流出した後、冷媒制御ユニット２００に流入する。冷媒制御ユニット２００に流入した冷媒は、第２開閉弁２１３ａを介し、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０１に至る。
　低圧配管４０１を流れる冷媒は、冷媒制御ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置５００は冷房主体運転モードを実行する。
　ここで、絞り装置１１７の制御動作について説明する。冷房主体運転モードにおける運転においても、全冷房運転モードの運転と同様に、負荷側ユニット３００の入口状態は乾き度１で制御されるので絞り装置１１７は制御範囲で全開としておけばよい。これにより、逆止弁１１２と四方切替え弁１０２で発生する圧力損失を低減し、圧縮機１０１の吸入密度の低下を抑制することで省エネルギーの運転を実現することができる。
　実施の形態２．
　上述した実施の形態では、バイパス配管となる第６接続配管１２５には、ガス冷媒が通過するようにした。本発明はこれに限定するものではなく、例えば熱源側熱交換器１０３を通過する冷媒量を制御するため、絞り装置１１７の開度を制御して液冷媒の一部が第６接続配管１２５を通過するようにしてもよい。つまり、必ずしも理想的に気液分離器１１６で完全に液ガスを分離する必要はなく、システムとして一部の液を第６接続配管から絞り装置１１７を経由して合流部ｉへ流すことを許容できる場合、反対に一部のガスが第２接続配管１２１から熱源側熱交換器１０３を経由して合流部ｉへ流すことを許容できる場合、又はそのいずれも許容できる場合には、式（４）で求められる流路抵抗Ｃｖｇに対して補正を行い、目標とすることもできる。
　実施の形態３．
　上述した実施の形態１では、熱源側ファン１０６の回転数に基づいて、開閉弁１０５ａ及び１０５ｂを制御するようにした。例えば、熱源側熱交換器１０３が水冷式熱交換器であれば、水循環ポンプの制御値（周波数、消費電力、電流）を監視等して、開閉弁１０５ａ及び１０５ｂを制御することとしてもよい。
　また、実施の形態１では、熱源側ユニット１００を１台、冷媒制御ユニット２００を１台及び負荷側ユニット３００を２台とした空気調和装置５００の例を示したが、各ユニットの台数を特に限定するものではない。また、実施の形態１では、負荷側ユニット３００において、冷房と暖房とを混在して運転可能な空気調和装置５００に適用した場合を例に説明したが、特に限定するものではない。例えば、能力供給により負荷に加熱する冷凍サイクル装置、冷凍システム等、冷凍サイクルを利用して冷媒回路を構成する他の装置等にも本発明を適用することができる。
　１００　熱源側ユニット、１０１　圧縮機、１０２　四方切替え弁、１０３，１０３ａ，１０３ｂ　熱源側熱交換器、１０４　アキュムレータ、１０５，１０５ａ，１０５ｂ　開閉弁、１０６　熱源側ファン、１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５　逆止弁、１１６　気液分離器、１１７　絞り装置、１１８　制御装置、１２０　第１接続配管、１２１　第２接続配管、１２２　第３接続配管、１２３　第４接続配管、１２４　第５接続配管、１２５　第６接続配管、１４１　高圧センサ、１４２　低圧センサ、２００　冷媒制御ユニット、２１１　気液分離器、２１２，２１２ａ，２１２ｂ　第１開閉弁、２１３，２１３ａ，２１３ｂ　第２開閉弁、２１４　第１絞り装置、２１５　第２絞り装置、２１６　第１冷媒熱交換器、２１７　第２冷媒熱交換器、２２０　接続配管、２２１　接続配管、３００，３００ａ，３００ｂ　負荷側ユニット、３１１，３１１ａ，３１１ｂ　室内絞り装置、３１２，３１２ａ，３１２ｂ　室内熱交換器、３１３，３１３ａ，３１３ｂ，３１４，３１４ａ，３１４ｂ　温度センサ、４０１　低圧配管、４０２　高圧配管、４０３　接続配管、４０４　接続配管、４０５，４０５ａ，４０５ｂ　ガス管、４０６，４０６ａ，４０６ｂ　液管、５００　空気調和装置。

Claims (6)

  1. 　負荷に対して能力供給を行う負荷側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットであって、
    　冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    　蒸発器又は放熱器として機能する熱源側熱交換器と、
    　流入した冷媒を液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離し、液状の冷媒が流出する液冷媒流出口が、前記熱源側熱交換器が蒸発器のときの冷媒流入側の配管と接続される気液分離器と、
    　該気液分離器においてガス状の冷媒が流出するガス冷媒流出口と前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能するときの冷媒流出側の配管とを接続するバイパス配管と、
    　該バイパス配管における前記冷媒の通過を制御する絞り装置と
    を備える熱源側ユニット。
  2. 　前記熱源側熱交換器の機能に基づき、冷媒の流れを切り換える流路切替え装置をさらに備え、
    　前記熱源側熱交換器が凝縮器として機能するときには、前記負荷側ユニットから流入した冷媒の一部を分岐して前記流路切替え装置をバイパスさせるように、前記気液分離器及び前記バイパス配管を、前記流路切替え装置を通過する流路に対して並列接続して構成する請求項１に記載の熱源側ユニット。
  3. 　前記気液分離器の冷媒流入側における冷媒の乾き度を検出する乾き度検出装置をさらに備え、
    　前記乾き度検出装置の検出に係る前記冷媒の乾き度に基づいて、前記絞り装置の開度を制御する請求項１又は２に記載の熱源側ユニット。
  4. 　前記負荷側ユニットが前記負荷に対して供給する能力に基づいて得られる前記冷媒の乾き度から前記絞り装置の開度を制御する請求項１又は２に記載の熱源側ユニット。
  5. 　前記ガス冷媒流出口から液状の冷媒も流出可能に前記絞り装置を制御する請求項１～４のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
  6. 　複数の負荷側ユニットと、
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の熱源側ユニットとを配管接続して冷媒回路を構成する空気調和装置。
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