JP2019174072A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃性冷媒に置き換えて冷媒充填量が減少しても使用者の不快感を低減できる空気調和装置を提供する【解決手段】ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｔでの要求能力の合計である合計要求能力が閾要求能力を超えた場合は、閾要求能力に対応する台数の室内機を運転し残る室内機を停止する。そして、停止する室内機を定期的に変更する停止室内機ローテーション制御を行う。ＣＰＵ２１０は、停止室内機ローテーション制御を実行するとき、所定時間毎に各室内機の熱負荷を算出し、同熱負荷が小さいものから順に選択した室内機を停止する。【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置は、室外機と複数台の室内機が冷媒配管で接続された冷媒回路を有し、冷媒回路に冷媒を循環させて冷媒の放熱あるいは吸熱を利用して空気を過熱あるいは冷却することで、空調空間の暖房あるいは冷房を行っている。このような空気調和装置では、室外機に接続される室内機の台数が多い程、また、室外機と各室内機を接続する冷媒配管の長さが長い程、冷媒回路に充填する冷媒量が多くなる。

従来、地球温暖化防止や安全性向上の観点から、冷媒回路の冷媒充填量が、全ての室内機で各室内機の最大能力を発揮できる冷媒充填量である最大充填量より少ない規制充填量とし、室内機の運転台数が多いときは運転台数を制限して運転を行うローテーション運転を行う技術がある（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の空気調和装置では、各室内機における室温と設定温度との温度差に応じて優先順位を設定している。詳細には、当該温度差が小さい程優先順位を高く設定する。すなわち、室温が設定温度に近いという事は、要求されている能力が小さく、停止させたときの影響が少ないため、ローテーション運転時に優先して停止させている。
しかし、上記の方法だと、温度差が同じ室内機同士の優先度の判断や、室内機側で熱負荷に急激な変化があった場合等を考慮することができない。その結果、使用者に不快感を与える恐れがある。

特開２０１８−０１３３０７号公報

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、ローテーション運転を行う際に、使用者の不快感を低減できる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、室外機と複数台の室内機が冷媒配管で接続された冷媒回路を有し、冷媒回路を冷媒が循環して各室内機が設置される空調空間の冷房運転あるいは暖房運転を行うものであって、冷媒回路の冷媒充填量が、全ての室内機で各室内機の最大能力を発揮できる冷媒充填量である最大充填量より少ない規制充填量とされている。そして、全ての室内機の要求能力の合算値である合計要求能力が、規制充填量の冷媒が充填されたときに各室内機で発揮できる能力の最大値の合算値である閾要求能力を超えた場合に、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の台数が当該割合以下の台数となるように一部の室内機を停止し、当該停止室内機を所定時間毎に変更する停止室内機ローテーション制御を実行する制御手段を有する。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、可燃性冷媒への置き換えをリプレイスで対応することによって冷媒充填量が減少することで全ての室内機で要求能力が発揮できない場合に、停止室内機を所定時間毎に変更するので、使用者の不快感を低減することができる。

本発明の実施形態における、空気調和装置の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段および室内機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、室内機および室外機の設置状態を表す図面である。 本発明の実施形態における、停止室内機選択テーブルである。 本発明の実施形態における、室外機制御部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における、室外機制御部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における、室外機制御部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における、室外機制御部の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、使用する冷媒を不燃性冷媒から可燃性冷媒に置き換えるために、不燃性冷媒に対応した
室外機と複数台の室内機から可燃性冷媒に対応した室外機と複数台の室内機に変更し、室外機と複数台の室内機を接続する冷媒配管は既設のものを流用する空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１（Ａ）および図２に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、空調空間である部屋３００の屋外に設置される１台の室外機２と、部屋３００に設置され、室外機２に既設の液管８およびガス管９と電気配線１０で並列に接続された能力が同じである２０台の室内機５ａ〜５ｔを備えている。具体的には、液管８の一端は室外機２の閉鎖弁２５に接続され、液管８の他端は分岐して各室内機５ａ〜５ｔの液管接続部５３ａ〜５３ｔに接続されている。ガス管９の一端は室外機２の閉鎖弁２６に接続され、ガス管９の他端は分岐して各室内機５ａ〜５ｔのガス管接続部５４ａ〜５４ｔに接続されている。このように室外機２と１０台の室内機５ａ〜５ｔが接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１００が構成されている。また、電気配線１０の一端は後述する室外機２の通信部２３０に接続され、電気配線１０の他端は分岐して後述する各室内機５ａ〜５ｔの通信部５３０ａ〜５３０ｔに接続されている。

尚、図１（Ａ）では、２０台の室内機５ａ〜５ｔのうち、室内機５ａ、室内機５ｂ、および、室内機５ｔのみを示している。また、上記冷媒回路１００には、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、Ｒ３２、あるいはこれらを含む混合冷媒等の、ＧＷＰが低い可燃性冷媒が用いられる。そして、以下に説明する室外機２および２０台の室内機５ａ〜５ｔは、各々が可燃性冷媒に対応するように設計されたものである。つまり、空気調和装置１は、元々はＲ４１０Ａ等の不燃性冷媒に対応した室外機（以降、旧室外機と記載）と２０台の室内機（以降、旧室内機と記載）が液管８およびガス管９で接続されて構成されていたものから、可燃性冷媒に対応し各々の能力は旧室外機および旧室内機と同じである室外機２と２０台の室内機５ａ〜５ｔに置き換え、液管８およびガス管９を流用して室外機２と２０台の室内機５ａ〜５ｔを接続した冷媒回路１００に可燃性冷媒を充填したものである。

まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、液管８の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９の一端が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２８と、室外ファン２７を備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室外機冷媒回路２０を構成している。

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、後述する四方弁２２のポートａに吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２８の冷媒流出側に吸入管４２で接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側に吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口に冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２８の冷媒流入側に冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６に室外機ガス管４５で接続されている。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂに冷媒配管４３で接続され、他方の冷媒出入口は室外機液管４４で閉鎖弁２５に接続されている。

室外膨張弁２４は室外機液管４４に設けられている。室外膨張弁２４は電子膨張弁であり、空気調和装置１が暖房運転を行っている場合すなわち室外熱交換器２３が蒸発器として機能する場合は、後述する吐出温度センサ３３で検出した圧縮機２１の吐出温度に応じてその開度が調整されることで、吐出温度が性能上限値を超えないようにしている。また、空気調和装置１が冷房運転を行っている場合すなわち室外熱交換器２３が凝縮器として機能する場合は、その開度が全開とされる

室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、図示しないファンモータによって回転することで図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

アキュムレータ２８は、上述したように、冷媒流入側が四方弁２２のポートｃに冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２１の冷媒吸入側に吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２８は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸込温度センサ３４が設けられている。

室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度あるいは室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ３５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が備えられている。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。

記憶部２２０は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７の制御状態等を記憶している。通信部２３０は、室内機５ａ〜５ｃとの通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果をセンサ入力部２４０を介して取り込む。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｔから送信される後述する制御信号を通信部２３０および電気配線１０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切り換え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、室外膨張弁２４の開度調整を行う。

次に、２０台の室内機５ａ〜５ｔについて説明する。２０台の室内機５ａ〜５ｔは、室内熱交換器５１ａ〜５１ｔと、室内膨張弁５２ａ〜５２ｔと、分岐した液管８の他端が接続された液管接続部５３ａ〜５３ｔと、分岐したガス分管９ａ〜９ｃの他端が接続されたガス管接続部５４ａ〜５４ｔと、室内ファン５５ａ〜５５ｔを備えている。そして、室内ファン５５ａ〜５５ｔを除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室内機冷媒回路５０ａ〜５０ｔを構成している。

以下に、２０台の室内機５ａ〜５ｔの構成について詳細に説明する。尚、室内機５ａ〜５ｔは全て構成が同じであるため、以下の説明では室内機５ａを例に挙げて詳細な説明を行い、その他の室内機５ｂ〜５ｔについては詳細な説明を省略する。また、図１では、室内機５ａの構成装置に付与した番号の末尾をａからｂ〜ｔにそれぞれ変更したものが、室外機５ａの構成装置と対応する室内機５ｂ〜５ｔの構成装置となる。

室内熱交換器５１ａは、冷媒と、後述する室内ファン５５ａの回転により図示しない吸込口から室内機５ａの内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液管接続部５３ａに室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部５４ａに室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、室内機５ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５ａが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。
尚、液管接続部５３ａやガス管接続部５４ａは、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内膨張弁５２ａは、室内機液管７１ａに設けられている。室内膨張弁５２ａは電子膨張弁であり、室内熱交換器５１ａが蒸発器として機能する場合すなわち室内機５ａが冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（ガス管接続部５４ａ側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内膨張弁５２ａは、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合すなわち室内機５ａが暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（液管接続部５３ａ側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、室内機５ａで十分な冷房能力あるいは暖房能力を発揮するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である

室内ファン５５ａは樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１ａの近傍に配置されている。室内ファン５５ａは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５ａの内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１ａにおいて冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ放出する。

以上説明した構成の他に、室内機５ａには各種のセンサが設けられている。室内機液管７１ａにおける室内熱交換器５１ａと室内膨張弁５２ａとの間には、室内熱交換器５１ａに流入あるいは室内熱交換器５１ａから流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１ａが設けられている。室内機ガス管７２ａには、室内熱交換器５１ａから流出あるいは室内熱交換器５１ａに流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２ａが設けられている。室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａの内部に流入する室内空気の温度、すなわち吸込温度を検出する吸込温度センサ６３ａが備えられている。

また、室内機５ａには、室内機制御手段５００ａが備えられている。室内機制御手段５００ａは、室内機５ａの図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ５１０ａと、記憶部５２０ａと、通信部５３０ａと、センサ入力部５４０ａを備えている。

記憶部５２０ａは、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室内機５ａの制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、使用者による空調運転に関する設定情報等を記憶する。通信部５３０ａは、室外機２および他の室内機５ｂ、５ｃとの通信を行うインターフェイスである。センサ入力部５４０ａは、室内機５ａの各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ５１０ａに出力する。

ＣＰＵ５１０ａは、前述した室内機５ａの各センサでの検出結果をセンサ入力部５４０ａを介して取り込む。また、ＣＰＵ５１０ａは、使用者が図示しないリモコンを操作して設定した運転情報やタイマー運転設定等を含んだ信号を図示しないリモコン受光部を介して取り込む。また、ＣＰＵ５１０ａは、運転開始／停止信号や運転情報（要求能力や設定温度、室内温度等）を含んだ制御信号を、通信部５３０ａおよび電気配線１０を介して室外機２に送信するとともに、室外機２が検出した吐出圧力等の情報を含む制御信号を通信部５３０ａおよび電気配線１０を介して室外機２から受信する。ＣＰＵ５１０ａは、取り込んだ検出結果やリモコンおよび室外機２から送信された信号に基づいて、室内膨張弁５２ａの開度調整や、室内ファン５５ａの駆動制御を行う。

尚、以上説明した室外機制御手段２００と室内機制御手段５００ａ〜５００ｔとで、本発明の制御手段が構成される。

以上説明した空気調和装置１が、図２に示す部屋３００に設置されている。室外機２が部屋３００の屋外に配置されており、２０台の室内機５ａ〜５ｔが部屋３００に設置されている。部屋３００の一壁面には、左右方向に渡って配置される窓３１０が設けられている。また、部屋３００の窓３１０が設けられる壁面に対向する壁面の一部に出入口３２０が設けられている。２０台の室内機５ａ〜５ｔは、部屋３００の左右方向に略等間隔で４台並べて配置されるとともに、窓３１０から出入口３２０に向かう方向に略等間隔で５台並べて配置されている。つまり、部屋３００には、左右方向に並べた室内機４台でなる列が、窓３１０から出入口３２０に向かう方向に５列並べられる形で室内機５ａ〜５ｔが配置されている。

より詳細には、窓３１０に一番近い列には、室内機５ａ〜５ｄの４台の室内機が配置されている。この室内機５ａ〜５ｄで構成される列を以降はＡグループとする。Ａグループの次の列つまりＡグループの出入口３２０側の列には、室内機５ｅ〜５ｈの４台の室内機が配置されている。この室内機５ｅ〜５ｈで構成される列を以降はＢグループとする。以下、出入口３２０に向かう順に、室内機５ｉ〜５ｌの４台の室内機が配置された列、室内機５ｍ〜５ｐの４台の室内機が配置された列、室内機５ｑ〜５ｔの４台の室内機が配置された列があり、各列を順にＣグループ、Ｄグループ、Ｅグループとする。

次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明では、空気調和装置１が冷房運転を行う場合でありかつ全ての室内機５ａ〜５ｔが運転する場合について説明し、暖房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。また、図１（Ａ）における矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示している。

図１に示すように、空気調和装置１が冷房運転を行う場合、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂが連通するよう、また、ポートｃとポートｄが連通するよう、切り換える。これにより、冷媒回路１００は、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器５１ａ〜５１ｔが蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四
方弁２２から冷媒配管４３を流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から室外機液管４４に流出した冷媒は、室外膨張弁２４で減圧され閉鎖弁２５を介して液管８に流出する。

液管８を流れる冷媒は液管接続部５３ａ〜５３ｔを介して室内機５ａ〜５ｔに流入する。室内機５ａ〜５ｔに流入した冷媒は室内機液管７１ａ〜７１ｔを流れ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｔを通過して減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器５１ａ〜５１ｔに流入し、室内ファン５５ａ〜５５ｔの回転により室内機５ａ〜５ｔの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｔが蒸発器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｔで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｔが設置された室内の冷房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｔから流出した冷媒は室内機ガス管７２ａ〜７２ｔを流れ、ガス管接続部５４ａ〜５４ｔを介してガス管９に流出する。ガス管９を流れて閉鎖弁２６を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管４５、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２８、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

尚、空気調和装置１が暖房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、四方弁２２を破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するように切り換える。これにより、冷媒回路１００は、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに各室内機５ａ〜５ｔの室内熱交換器５１ａ〜５１ｔが凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

ところで、空気調和装置１が冷房運転あるいは暖房運転を行うときは、各室内機５ａ〜５ｔにおいて、室内機制御手段５００ａ〜５００ｔのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｔは、使用者が決定した設定温度と吸込温度センサ６３ａ〜６３ｔで検出しセンサ入力部５４０ａ〜５４０ｔを介して取り込んだ室内温度の温度差を算出し、この温度差に基づく各室内機５ａ〜５ｔの要求能力を通信部５３０ａ〜５３０ｔを介して室外機２に送信する。

一方、通信部２３０を介して各室内機５ａ〜５ｔの要求能力を受信した室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、各室内機５ａ〜５ｔの要求能力の合算値である合計要求能力を算出し、算出した合計要求能力を達成するのに必要な量の冷媒を冷媒回路１００に循環させるための圧縮機２１の回転数を決定する。そして、ＣＰＵ２１０は、決定した回転数で圧縮機２１を駆動制御する。

前述したように、本実施形態の空気調和装置１は、元々は不燃性冷媒に対応した旧室外機と２０台の旧室内機が液管８およびガス管９で接続されて構成されていたものから、可燃性冷媒に対応し各々の能力は旧室外機および旧室内機と同じである室外機２と２０台の室内機５ａ〜５ｔに置き換え、液管８およびガス管９を流用して室外機２と２０台の室内機５ａ〜５ｔを接続した冷媒回路１００に可燃性冷媒を充填したものである。

旧室外機を室外機２に置き換えるとともに２０台の旧室内機を室内機５ａ〜５ｔに置き換えて可燃性冷媒を冷媒回路１００に充填するときは、その充填量が旧冷媒を使用していたときより少なくなる場合がある。これは、ＩＥＣ６０３３５−２−４０やＩＳＯ５１４９といった規格で、不燃性冷媒に比べて可燃性冷媒や微燃性冷媒の許容される充填量（以降、最大充填量と記載）が少なくなるためである。この最大充填量は、例えば、ＩＳＯ５１４９では、換気扇やガス漏れセンサを設置する等の部屋における冷媒濃度の管理に対する手当を行っていれば、部屋の大きさに関わらず許容される充填量として定められているものが該当し、不燃性冷媒では冷媒の種類によらず１５０ｋｇであるのに対し、可燃性冷媒や微燃性冷媒では各冷媒の発火下限濃度に応じた量とされ、一例としてＲ３２冷媒では約６０ｋｇとされている。

このため、空気調和装置１が旧室外機と２０台の旧室内機で構成されて旧冷媒を用いていたときは、各室内機において各室内機の最大能力が要求されても、各室内機で要求された最大能力を合算した能力が発揮できる冷媒充填量とされていたものをリプレイスにより可燃性冷媒あるいは微燃性冷媒に置き換えると、規制充填量まで充填しても旧冷媒と比べて充填量が少なくなって各室内機で最大能力を発揮できない恐れがある。例えば、全ての旧室内機で最大能力が要求された場合の合計要求能力を１００としたときに、この合計要求能力より最大充填量と規制充填量の差分の冷媒充填量の分だけ低い合計要求能力（以降、閾要求能力と記載。例えば、８０）しか発揮できない。

そこで、上記のように不燃性冷媒から可燃性冷媒に置き換えた空気調和装置１において、室内機５ａ〜５ｔの合計要求能力が閾要求能力を超えたときは、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の台数が当該割合以下の台数となるように一部の室内機を停止させることで、運転している室内機で最大能力に発揮させることが考えられる。例えば、本実施形態の空気調和装置１において、閾要求能力が各室内機の最大能力の合算値の８０％とされている場合に、全ての室内機５ａ〜５ｔで最大能力が要求されたときは、２０台の室内機５ａ〜５ｔのうちいずれか４台の室内機を停止させればよい。

しかし、上述したように４台の室内機を停止させるときに、常に室内機５ａ〜５ｔのうちの特定の４台の室内機を停止すると、停止室内機が受け持つ空調空間つまりは部屋３００における停止室内機の下方の室内温度が上昇あるいは低下して設定温度との温度差が運転している室内機が受け持つ空調空間と比べて大きくなる、つまり、停止室内機が受け持つ空調空間の空調環境が悪化するので、当該空調空間に存在する使用者に不快感を与える恐れがあった。

そこで、本実施形態の空気調和装置１では、各室内機５ａ〜５ｔの合計要求能力が閾要求能力を超えた場合は、室内機５ａ〜５ｔのうち閾要求能力に対応する台数である１６台の室内機を運転し残る４台の室内機を停止する。そして、停止する４台の室内機を定期的に変更する停止室内機ローテーション制御を行う。なお、各室内機５ａ〜５ｔのうち閾要求能力に対応する台数とは、規制充填量の冷媒が充填されたときに最大能力を発揮できる室内機の台数を示す。

具体的には、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、各室内機５ａ〜５ｔから取り込んだ要求能力の合計が閾要求能力を超えた場合、後述するフローチャートによって選択された室内機５ｑ〜５ｔを所定時間（例えば、２０分間）停止する。尚、上記所定時間は、予め試験等を行って定められたものであり、所定の外気温下において一般的な断熱性能を持つ部屋に各室内機５ａ〜５ｔを設置した状態で、この時間室内機が停止しても当該室内機が受け持つ空調空間の空調環境が極端に悪化（例えば、設定温度と室内温度の温度差が６℃以上となる）しないことが確認できている時間である。後述するフローチャートでは、（１）設定温度と室内温度の差ΔＴ、（２）直近の区間でのサーモオン時間、（３）直近の区間の運転中の室温の変化量の大きさ、（４）直近の区間の停止中の室温の変化量の小ささの４項目に基づいて優先順位を判定する。

＜（１）設定温度と室内温度の差ΔＴについて＞
図３に示す停止室内機選択テーブル４００は、室外機２の室外機制御手段２００が保有する記憶部２２０に記憶されているものであり、室内機５ａ〜５ｔ（すべて最大能力が等しいものとする）が冷房運転を行っているときの、使用者が定めた設定温度と、各吸込温度センサ６３ａ〜６３ｔで検出されて室外機２に送信された室内温度と、室内温度から設定温度を減じた温度差ΔＴと、温度差ΔＴに基づく順位が、室内機５ａ〜５ｔ毎に記憶されているものである。尚、停止室内機選択テーブル４００は、使用者によって室内機５ａ〜５ｔの設定温度が変更される度に、あるいは、定期的（例えば３０秒毎）に検出される室内温度を室外機２が受信する度に、その内容が更新される。また、図示は省略するが、図３に示すものとは別に室内機５ａ〜５ｔが暖房運転を行っているときの停止室内機選択テーブルも同様に記憶部２２０に記憶されている。

ここで順位とは、温度差ΔＴが小さい、つまり、設定温度と室内温度の差が小さいものに高い順位が付与されており、この温度差ΔＴが大きくなるにつれて順位が低くされている。そして、本実施形態における停止室内機ローテーション制御を実行する際は、ＣＰＵ２１０はこの停止室内機選択テーブル４００を所定時間（例えば、２０分）毎に参照し、順位が一番高いものから順に所定台数の室内機を選んで当該室内機を停止させる。例えば、本実施形態の空気調和装置１において、閾要求能力が全ての室内機５ａ〜５ｔで最大能力が要求されたときの合計要求能力の８０％とされている場合に、全ての室内機５ａ〜５ｔで最大能力が要求されたときは、ＣＰＵ２１０は、随時更新される停止室内機選択テーブル４００を所定時間毎に参照し、２０台の室内機５ａ〜５ｔのうち順位が一番高いものから順に４台の室内機を選んで当該室内機を停止させればよい。

具体的には、図３に示す停止室内機選択テーブル４００では、一番順位が高い（順位が１位）のは温度差ΔＴが０℃となっている室内機５ｒ、５ｓ、および５ｔの３台である。ＣＰＵ２１０は、冷房運転を行っているときに全ての室内機５ａ〜５ｔの要求能力が閾要求能力を超えて停止室内機ローテーション制御を実行する際は、停止室内機選択テーブル４００を参照して一番順位が高い３台の室内機５ｒ、５ｓ、および５ｔの計３台を所定時間停止させる。なお、本実施形態においては、前述の通り合計要求能力を発揮するために必要な停止機台数は４台であるところ、一番順位の高い（温度差ΔＴが０℃）となっている室内機は３台であるため、１台足りない。この場合は、停止室内機選択テーブル４００を参照して、次に順位の高い室内機が何台あるかを判定する。もし、次に順位の高い室内機がちょうど１台であれば、ＣＰＵ２１０は当該室内機も所定時間停止させる。そして、所定時間が経過した後は、再び更新された停止室内機選択テーブル４００を参照して、順位が高いものから４台の室内機を選択し当該各室内機を停止させる。

＜（２）直近の区間でのサーモオン時間について＞
停止室内機選択テーブル４００を参照して、次に順位の高い室内機が何台あるかを割り出し、次に順位の高い室内機が２台以上であれば、その全ての室内機を停止させてしまうと、５台以上停止させることになり室内機５ａ〜５ｔで発揮される能力の合算値が低下して、使用者に不快感を与える恐れがある。そのため本実施形態では、温度差ΔＴが同順位の室内機の中で更に順位をつけるため、直近の区間（例えば、３０分）でΔＴ＝０が発生した室内機を抽出する。この室内機を、室内機Ａとする。なお、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｔが冷房運転を行っているときにΔＴ＝０が発生した場合、室外機２の室外機制御手段２００が保有する記憶部２２０に記憶しているものとする。

具体的には、図３に示す停止室内機選択テーブル４００では、一番順位が高い３台の室内機５ｒ、５ｓ、および５ｔの次に順位が高いのは温度差ΔＴが＋１℃となっている室内機５ｐおよび５ｑの計２台である。室内機５ｐおよび５ｑのうち、室内機５ｑのみが室内機Ａだった場合、ＣＰＵ２１０は室内機５ｑを所定時間停止させる。また、室内機５ｐおよび５ｑの両方が室内機Ａだった場合、直近の区間（例えば、３０分）でサーモオン時間が短い室内機を優先して所定時間停止させる。サーモオン時間が短いということは、その室内機の周辺の室温が設定温度に到達してから、室温が設定温度付近で維持されるようにするための比較的低負荷の運転であると推定できる。比較的低負荷の運転をしているため、当該室内機を停止させたとしても使用者の快適性への影響は比較的小さい。

＜（３）直近の区間の運転中の室温の変化量の大きさについて＞
前述の判定では、比較的熱負荷が小さいと推定した室内機Ａの台数を割り出し、それを基に温度差ΔＴが同順位の室内機の中で更に順位をつけていたが、室内機Ａが存在しない、若しくは、室内機Ａだけでは規定停止台数に満たない場合は、直近の区間よりも長い区間（例えば、１時間）で常に運転状態（温度差ΔＴ＞０）だった室内機を抽出する。この室内機を、室内機Ｂとする。

具体的には、図３に示す停止室内機選択テーブル４００では、一番順位が高い３台の室内機５ｒ、５ｓ、および５ｔの次に順位が高いのは温度差ΔＴが＋１℃となっている室内機５ｐおよび５ｑの計２台である。室内機５ｐおよび５ｑのうち、室内機Ａが存在しない、かつ、室内機５ｑのみが室内機Ｂだった場合、ＣＰＵ２１０は室内機５ｑを所定時間停止させる。また、室内機５ｐおよび５ｑの両方が室内機Ｂだった場合、運転中の単位時間当たりの温度変化量（すなわち、吸込温度が設定温度に向かって変化している時の単位時間当たりの温度変化量）が大きい室内機を優先して所定時間停止させる。吸込温度が設定温度に向かって変化している時の単位時間当たりの温度変化量が大きいということは、熱負荷に対して当該室内機が発揮している冷房能力が比較的大きいと推定できる。言い換えれば、当該室内機が発揮している冷房能力に対して、熱負荷が小さいといえる。すなわち、当該室内機が発揮している冷房能力が室温を設定温度に到達させるために必要な冷房能力に対して余裕がある（大きい）ため、当該室内機を停止させたとしても使用者の快適性への影響は比較的小さい。

＜（４）直近の区間の停止中の室温の変化量の小ささについて＞
前述の判定では、比較的熱負荷が小さいと推定した室内機Ｂの台数を割り出し、それを基に温度差ΔＴが同順位の室内機の中で更に順位をつけていたが、室内機Ｂが存在しない、若しくは、室内機Ａと室内機Ｂだけでは規定停止台数に満たない場合、直近の区間よりも長い区間（例えば、１時間）で停止していた間の室温の変化量の小ささに基づいて停止させる室内機の優先順位を決定する。

具体的には、図３に示す停止室内機選択テーブル４００では、一番順位が高い３台の室内機５ｒ、５ｓ、および５ｔの次に順位が高いのは温度差ΔＴが＋１℃となっている室内機５ｐおよび５ｑの計２台である。室内機５ｐおよび５ｑのうち、室内機Ａ、室内機Ｂが存在しない場合、運転停止中の単位時間当たりの温度変化量（すなわち、吸込温度が設定温度から離れる方向に変化している時の単位時間当たりの温度変化量）が小さい室内機を優先して所定時間停止させる。吸込温度が設定温度から離れる方向に変化している時の単位時間当たりの温度変化量が小さいということは、熱負荷が比較的小さいと推定できる。すなわち、比較的低負荷の運転をしているため、当該室内機を停止させたとしても使用者の快適性への影響は比較的小さい。

尚、室内機５ａ〜５ｔの合計要求能力が閾要求能力を超えたときに、停止室内機を設けるのではなく全ての室内機５ａ〜５ｔを運転し、各室内機５ａ〜５ｔで発揮する能力を、閾要求能力を室内機５ａ〜５ｔの台数（本実施形態では２０台）で割った値つまり最大能力より低い能力に抑えることも考えられる。しかし、このように全ての室内機５ａ〜５ｔで発揮される能力を最大能力より低い能力に抑えると、最大能力を要求している使用者に不快感を与える恐れがある。

また、全ての室内機５ａ〜５ｔの室内熱交換器５１ａ〜５１ｔにガス冷媒と液冷媒が存在することとなるので、暖房運転時に室内熱交換器にガス冷媒のみが存在する停止室内機がある場合や、冷房運転時に室内熱交換器に液冷媒が略存在しない停止室内機がある場合と比べて空気調和装置１全体の冷媒循環量が減少し、室内機５ａ〜５ｔで発揮される能力の合算値が停止室内機が存在する場合と比べて小さくなる恐れがある。

以上説明した理由により、室内機５ａ〜５ｔの合計要求能力が閾要求能力を超えたときは、全ての室内機５ａ〜５ｔを運転するより、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の台数が当該割合以下の台数となるように一部の室内機を停止させる方が、室内機５ａ〜５ｔで発揮される能力の合算値を大きくできる。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１は、全ての室内機５ａ〜５ｔの合計要求能力が閾要求能力を超えたときに、閾要求能力に対応する台数の室内機を停止するとともに停止する室内機を所定時間毎に交代させる停止室内機ローテーション制御を行う。このため、冷媒回路１００に充填する冷媒が可燃性冷媒となって充填量が減少し、これに起因して空気調和装置１で発揮できる合計要求能力が低下しても、使用者の不快感を低減できる。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１は、全ての室内機５ａ〜５ｔの要求能力が閾要求能力を超えたときに、停止室内機選択テーブル４００を用いて選択した室内機を停止するとともに停止する室内機を所定時間毎に選択し直す停止室内機ローテーション制御を行う。これにより、冷媒回路１００に充填する冷媒が可燃性冷媒となって充填量が減少し、これに起因して空気調和装置１で発揮できる空調能力が低下しても、使用者の不快感を低減できる。

＜ローテーション運転時の停止室内機選択処理の流れ＞
次に、図４〜図７に示すフローチャートを用いて、冷房運転中のローテーション運転を行うとき、停止させる室内機を選択する際に、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。

図４〜図７に示すフローチャートは、ＣＰＵ２１０がローテーション運転を行う際の処理の流れを示すものであり、ＳＴはステップを表しこれに続く番号はステップ番号を表している。尚、図４では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、使用者の指示した設定温度や風量等の運転条件に対応した冷媒回路１００の制御といった、空気調和装置１に関わる一般的な処理については説明を省略している。

ＣＰＵ２１０は、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、各室内機５ａ〜５ｔから取り込んだ要求能力の合計が閾要求能力を超えた場合、室内機５ａ〜５ｔの合計要求能力と閾要求能力の差に基づいてローテーション運転時に室内機を停止させる台数である規定停止台数を算出する（ＳＴ１０１）。例えば、本実施形態の空気調和装置１において、閾要求能力が全ての室内機５ａ〜５ｔで最大能力が要求されたときの合計要求能力の８０％とされている場合に、全ての室内機５ａ〜５ｔで最大能力が要求されたときは、規定停止台数は４台となる。

次に、ＣＰＵ２１０は、カウンタｎを１に設定し（ＳＴ１０２）、その後、各室内機５ａ〜５ｔの温度差ΔＴを算出する（ＳＴ１０３）。温度差ΔＴは、各吸込温度センサ６３ａ〜６３ｔで検出されて室外機２に送信された室内温度から使用者が定めた設定温度を減じた値である。温度差ΔＴが大きい程、その室内機は高負荷であることを示す。

次に、ＣＰＵ２１０は、温度差ΔＴがｎ番目に小さい室内機の台数が残り規定停止台数以下であるか否かを判定する（ＳＴ１０４）。ＳＴ１０４の処理を始めて行うときは、カウンタｎは１となっているため、この場合、ＣＰＵ２１０は、温度差ΔＴが１番小さい室内機の台数と規定停止台数を比較する。温度差ΔＴがｎ番目に小さい室内機の数が残り規定停止台数以下である場合（ＳＴ１０４−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、温度差ΔＴがｎ番目に小さい室内機を全て停止させ（ＳＴ１０５）、停止させた室内機の台数が規定停止台数と等しい台数であるか否かを判定する（ＳＴ１０６）。

停止させた室内機の台数が規定停止台数と等しい台数である場合（ＳＴ１０６−ＹＥＳ）、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の台数が当該割合以下の台数となるように一部の室内機を停止できているので、ＣＰＵ２１０は、このフローチャートによる処理を終了させる。その後、ＣＰＵ２１０は、所定時間（例えば、２０分）が経過したら再び当該フローチャートの処理を行い、停止させる室内機を選択する。停止させた室内機の台数が規定停止台数と等しい値ではない、すなわち、停止させた室内機の台数が規定停止台数に満たない場合（ＳＴ１０６−ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、カウンタｎに１を加えて（ＳＴ１０７）、ＳＴ１０４に処理を戻す。ＳＴ１０４では、規定停止台数にＳＴ１０５で停止した室内機の台数を減じた「残り規定停止台数」と「温度差ΔＴがｎ番目に小さい室内機の台数」を比較する。

ＳＴ１０４において、温度差ΔＴがｎ番目に小さい室内機の数が残り規定停止台数以下ではない、つまり、残り規定停止台数を超えている場合（ＳＴ１０４−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、温度差ΔＴがｎ番目に小さい室内機のうち、直近の区間（例えば、３０分）でサーモオフが発生した室内機Ａの台数を抽出する（ＳＴ２０１）。その後、室内機Ａの台数が残り規定停止台数以下であるか否かを判定する（ＳＴ２０２）。室内機Ａの台数が残り規定停止台数以下である場合（ＳＴ２０２−ＹＥＳ）、サーモオン時間が短い室内機から順に残り規定停止台数分の室内機を停止させる（ＳＴ２０３）。これは、室内機の直近の区間のサーモオン時間が短い程、熱負荷が小さいと推定できるためである。ＳＴ２０３の処理によって、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の台数が当該割合以下の台数となるように一部の室内機を停止できたので、ＣＰＵ２１０は、このフローチャートによる処理を終了させる。

室内機Ａの台数が残り規定停止台数以下ではない場合（ＳＴ２０２−ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、まず、室内機Ａを全台停止させる（ＳＴ２０４）。ここまでで停止させた室内機の台数は、残り規定停止台数に達していない。そのため、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３０１に処理を移し、温度差ΔＴがｎ番目に小さい室内機のうち、直近の区間よりも長い区間（例えば、１時間）で常に温度差ΔＴ≠０だった室内機Ｂの台数を抽出する（ＳＴ３０１）。

その後、室内機Ｂの台数が残り規定停止台数以下であるか否かを判定する（ＳＴ３０２）。室内機Ｂの台数が残り規定停止台数以下である場合（ＳＴ３０２−ＹＥＳ）、運転中の単位時間当たりの温度変化量（すなわち、吸込温度が設定温度に向かって変化している時の単位時間当たりの温度変化量）が大きい室内機から順に残り規定停止台数分の室内機を停止させる（ＳＴ３０３）。これは、室内機の運転中の単位時間当たりの温度変化量（すなわち、吸込温度が設定温度に向かって変化している時の単位時間当たりの温度変化量）が大きい程、熱負荷が小さいと推定できるためである。ＳＴ３０３の処理によって、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の台数が当該割合以下の台数となるように一部の室内機を停止できたので、ＣＰＵ２１０は、このフローチャートによる処理を終了させる。

室内機Ｂの台数が残り規定停止台数以下ではない場合（ＳＴ３０２−ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、まず、室内機Ｂを全台停止させる（ＳＴ３０４）。ここまでで停止させた室内機の台数は、残り規定停止台数に達していない。そのため、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４０１に処理を移し、運転停止中の単位時間当たりの温度変化量（すなわち、吸込温度が設定温度から離れる方向に変化している時の単位時間当たりの温度変化量）が小さい室内機から順に残り規定停止台数分の室内機を停止させる。これは、室内機の運転停止中の単位時間当たりの温度変化量（すなわち、吸込温度が設定温度から離れる方向に変化している時の単位時間当たりの温度変化量）が小さい程、熱負荷が小さいと推定できるためである。ＳＴ４０１の処理によって、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の台数が当該割合以下の台数となるように一部の室内機を停止できたので、ＣＰＵ２１０は、このフローチャートによる処理を終了させる。

また、本実施形態の停止室内機ローテーション制御を行う際に停止する室内機は、停止室内機選択テーブル４００で順位が高い、つまり、室内温度と設定温度の温度差が小さいものを選択する。従って、当該室内機が停止している間に室内温度が上昇もしくは低下しても、設定温度と室内温度の温度差が、他の室内機を停止した場合と比べて小さくなるので、停止室内機が受け持つ空調空間に存在する使用者の不快感が少ない。

以上説明した各実施形態において、２０台の室内機５ａ〜５ｔが同じ最大能力を発揮でき、閾要求能力の室内機５ａ〜５ｔの最大能力の合算値に対する割合が停止室内機の台数の全室内機の台数に対する割合に置き換えられる、つまり、閾要求能力が室内機５ａ〜５ｔ最大能力の合算値の８０％であるときに、停止する室内機の台数も全台数（２０台）の８０％である４台とする場合について説明した。これに対し、能力が異なる複数種類の室内機で空気調和装置が構成される場合は、各室内機の最大能力の合算値に対する閾要求能力の割合を算出し、運転中の室内機の最大能力の合算値が当該割合以下の台数となるように異なる最大能力の室内機を複数台組み合わせて停止させる室内機を決定してもよい。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ〜５ｔ 室内機
８ 液管
９ ガス管
１０ 電気配線
６３ａ〜６３ｔ 吸込温度センサ
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
２３０ 通信部
３００部屋
３１０ 窓
３２０ 出入口
４００ 停止室内機選択テーブル
５００ａ〜５００ｔ 室内機制御部
５１０ａ〜５１０ｔ ＣＰＵ
５３０ａ〜５３０ｔ 通信部
５４０ａ〜５４０ｔ センサ入力部

Claims (4)

1. 室外機と複数台の室内機が冷媒配管で接続された冷媒回路を有し、同冷媒回路を冷媒が循環して前記各室内機が設置される空調空間の冷房運転あるいは暖房運転を行う空気調和装置であって、
   前記冷媒回路の冷媒充填量が、全ての前記室内機で同各室内機の最大能力を発揮できる冷媒充填量である最大充填量より少ない規制充填量とされており、
   前記全ての室内機の要求能力の合算値である合計要求能力が、前記規制充填量の冷媒が充填されたときに前記各室内機で発揮できる能力の最大値の合算値である閾要求能力を超えた場合に、前記各室内機の最大能力の合算値に対する前記閾要求能力の割合を算出し、当該割合以下の台数に応じて運転中の室内機のうち一部の室内機を停止し、当該停止室内機を所定時間毎に変更する停止室内機ローテーション制御を実行する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記停止室内機ローテーション制御を実行するとき、所定時間毎に各室内機の熱負荷を推定し、同熱負荷が小さいものから順に選択した室内機を停止する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御手段は、前記室内機の直近のサーモオン時間が短い程、前記熱負荷が小さいと判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記複数の室内機は、吸込温度を検出する吸込温度センサを有し、
   前記制御手段は、前記吸込温度が設定温度に向かって変化している時の前記吸込温度の単位時間当たりの温度変化量が大きい程、前記熱負荷が小さいと判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記複数の室内機は、吸込温度を検出する吸込温度センサを有し、
   前記制御手段は、前記室内機の直近のサーモオフ時の前記吸込温度の単位時間当たりの温度変化量が小さい程、前記熱負荷が小さいと判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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