JP6625265B2

JP6625265B2 - 空気調和機

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Publication number: JP6625265B2
Application number: JP2019505659A
Authority: JP
Inventors: 和典是永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JPWO2018167961A1; WO2018167961A1

Description

本発明は、複数の室内機を備える空気調和機に関する。

従来、複数の室内機を備えるマルチ型の空気調和機が知られている。マルチ型の空気調和機は、室外機と、室外機に延長配管により接続された室内機とを備えている。室外機には、圧縮機、冷媒の流路方向を切り替える四方弁、室外熱交換器、室外送風機、液側延長配管接続用バルブ、ガス側延長配管接続用バルブ、圧縮機の高圧側である吐出側配管に配置される圧力センサ、冷房運転時に室外熱交換器の出口側に流れる冷媒の温度を検出する室外出口側温度センサ及び室外制御装置が設けられている。室内機には、凝縮された冷媒を減圧する複数の電子膨張弁、複数の室内熱交換器、複数の室内送風機、冷房運転時に室内熱交換器の入口側に流れる冷媒の温度を検出する室内入口側温度センサ、冷房運転時に室内熱交換器の出口側に流れる冷媒の温度を検出する室内出口側温度センサ及び室内制御装置が設けられている。圧縮機、四方弁、室外熱交換器、電子膨張弁及び室内熱交換器が配管により接続されることによって、冷媒回路が構成されている。室外制御装置及び室内制御装置は、圧力センサによって検出された圧力、室外出口側温度センサ、室内入口側温度センサ及び室内出口側温度センサによって検出された各温度に基づいて、電子膨張弁の動作を制御する。

また、室内制御装置は、各室内機に固有の情報である室内機形態又は能力帯等を記憶しており、室内制御装置は、室内機形態又は能力帯等の情報を、各種通信手段を用いて室外制御装置に送信する。これにより、室内機と室外機とは、室内機形態又は能力帯等の情報を共有することができる。また、冷媒回路において、冷房運転時、四方弁は、圧縮機の吐出側配管と室外熱交換器とが接続するように切り替えられており、室外熱交換器が凝縮器として作用し、室内熱交換器が蒸発器として作用する。冷房運転時、各室内機内の電子膨張弁は、室内入口側温度センサによって検出された室内蒸発温度と、室内出口側温度センサによって検出された室内出口温度との差分から導出される蒸発器の過熱度ＳＨ＿ｅ［ｄｅｇ］が、目標過熱度ＳＨｍ＿ｅ［ｄｅｇ］に近づくように、開度が制御される。概して、電子膨張弁の開度が下がるほどＳＨ＿ｅが大きくなり、電子膨張弁の開度が上がるほどＳＨ＿ｅが小さくなる。

マルチ型の空気調和機において、室内機は複数台接続されている。そして、各室内機が設置される場所の室内温度と設定温度とには隔たりがある場合がある。室内温度と設定温度とがほぼ同等である部屋の場合、冷房能力が小さくて済む。一方、室内温度と設定温度との間に隔たりがある部屋の場合、冷房能力を大きくする必要がある。即ち、室内温度と設定温度とがほぼ同等である部屋の場合、ＳＨｍ＿ｅの値を大きくして、電子膨張弁の開度を絞ることによって流れる冷媒の量を抑えて、冷房能力を抑制する制御が望まれる。また、このような蒸発器の過熱度を用いて電子膨張弁の開度を制御するほかに、凝縮器の過冷却度を用いて電子膨張弁の開度を制御することも知られている。各室内機内の電子膨張弁は、圧力センサによって検出された高圧圧力が求められる高圧側飽和温度と、室外出口側温度センサによって検出された温度との差分から導出される凝縮器の過冷却度ＳＣ＿ｈｅｘ［ｄｅｇ］が、目標過冷却度ＳＣｍ＿ｈｅｘ［ｄｅｇ］に近づくように、開度が制御され、各室内機の能力帯に応じて按分される。

なお、凝縮器の過冷却度を用いて冷房運転時の各室内機の電子膨張弁を制御する場合、各室内機における個別の制御目標値が存在しない。このため、室内温度と設定温度とがほぼ同等である部屋の場合、ＳＨｍ＿ｅの値を大きくするといった室内毎の制御が困難である。また、室内熱交換器の出口が湿っている可能性があり、必要な冷媒量の増加、圧縮機に吸入される冷媒の乾き度が下がることによる低圧圧力損失の増加、圧縮機への液バック等の懸念がある。このため、マルチ型の空気調和機では、蒸発器の過熱度を用いた電子膨張弁の制御が採用される場合が多い。

ここで、冷房運転時に、ＳＨ＿ｅが過剰となった場合、室内熱交換器の一部が乾き状態となる可能性がある。室内熱交換器の一部が乾き状態になると、乾いている部分を通過した空気は冷却されず、高温高湿のままの風となる。一方、乾いていない部分を通過した空気は冷却され、低温低湿の風となる。高温高湿の風と低温低湿の風とが混合されると、高温高湿の空気が冷却され、露点温度まで達すると、露となって風路内に溜まる。これにより、溜まった露が風路を通過する風によって室内機の吹出し口から飛び出すという露飛び現象が発生するおそれがある。

生産性等の種々の事情によって、室内出口側温度センサが、室内熱交換器の入口と出口との中間側に若干寄った位置に取り付けられている場合がある。この場合、室内入口側温度センサによって検出された温度と、室内出口側温度センサによって検出された温度とに基づいてＳＨ＿ｅを導出して電子膨張弁の開度が制御される際、導出されるＳＨ＿ｅが、実際の過熱度よりも小さい値となる。即ち、過熱度において、検出値と実際値との間に齟齬が生じる。齟齬が生じたまま、ＳＨ＿ｅを目標過熱度ＳＨｍ＿ｅに近づけようとして、各室内機の電子膨張弁の開度の制御が継続されると、実際の過熱度が目標過熱度よりも大きくなってしまい、乾き状態による露飛び等の現象が発生し易くなる。

室内機出口側の過熱度の最適値は、１〜５［ｄｅｇ］程度であり、概して目標過熱度ＳＨｍ＿ｅは、２〜４［ｄｅｇ］程度に設定される。乾き状態を回避するためには、室内出口側温度センサが、室内熱交換器の入口と出口との中間側に若干寄った位置に取り付けられている場合、室内機の目標過熱度ＳＨｍ＿ｅの値を故意に小さくする必要があるが、どの程度小さくするかを把握することは容易ではない。また、室内出口側温度センサが、過熱度を全く検出することができない位置に取り付けられている場合もある。この場合、目標過熱度を変更する等の簡易な仕様変更では、対応することができない。この場合、室内出口側温度センサの設置位置を、過熱度が適切に検出することができる位置に変更する必要がある。即ち、ハードウエア仕様の変更を伴う。

ここで、特許文献１には、室外機に接続される室内機の機種に応じた蒸発器の目標過熱度を予め記憶する空気調和機が開示されている。特許文献１は、これにより、室内機毎に個別に最適な制御を行う。

特開２００１−２６３７６０号公報

しかしながら、特許文献１には、室内出口側温度センサが、室内熱交換器のどの位置に設けられているかが開示されていない。特許文献１では、室内入口側温度センサによって検出された温度と、室内出口側温度センサによって検出された温度とに基づいてＳＨ＿ｅを導出して、ＳＨ＿ｅがＳＨｍ＿ｅに近づくように電子膨張弁の開度が制御される。ここで、室内出口側温度センサが、室内熱交換器の入口と出口との中間に取り付けられている場合、導出されるＳＨ＿ｅが、実際の過熱度よりも小さい値となる。このとき、室内熱交換器が乾いた状態となり、露飛び現象が発生するおそれがある。また、室内熱交換器の内部の冷媒分配率の悪化によって熱交換性能が低下するおそれもある。

これを回避するために、各室内機に対応する電子膨張弁の制御を、凝縮器の過冷却度を用いた制御に変更することが考えられる。凝縮器の過冷却度を用いた電子膨張弁の制御は、凝縮器の過冷却度ＳＣ＿ｈｅｘ［ｄｅｇ］が、目標過冷却度ＳＣｍ＿ｈｅｘ［ｄｅｇ］に近づくように各室内機の電子膨張弁の開度の合計値を決定し、各室内機の能力等に応じて按分する制御である。しかし、蒸発器の過熱度を用いた制御に比べて、熱交換能力の適正化、必要冷媒量の低減、低圧圧力損失の回避及び圧縮機への液バック回避等の効果が得られない。また、室内熱交換器の出口側の過熱度に基づく制御のままとすると、室内出口側温度センサの配置変更を実施する必要がある。この場合、そもそも生産性等を考慮して設定された室内出口側温度センサの位置を変更することになるため、結果として生産性の低下を招く。また、位置変更する必要があるため、新たな開発負荷が増大する。このように、従来技術では、過冷却度に基づく制御では、各室内機毎に適切な制御を行うことができず、また、過熱度に基づく制御が不適な室内機が存在する場合、室内出口側温度センサの位置変更を伴ってしまう。

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、過熱度に基づく制御を行いつつ、過熱度に基づく制御が不適な室内機が存在する場合にも、設計変更を伴わない空気調和機を提供するものである。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、複数の膨張部及び複数の室内熱交換器が配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路と、少なくとも圧縮機及び室外熱交換器を収容する室外機と、少なくとも複数の室内熱交換器をそれぞれ収容する複数の室内機と、複数の膨張部の動作を制御するモードとして、冷房運転時に複数の室内熱交換器の出口側過熱度に基づいてそれぞれの膨張部を制御する過熱制御モードと、冷房運転時に室外熱交換器の過冷却度に基づいて全ての膨張部を制御する過冷却制御モードと、を有する制御部と、を備え、制御部は、複数の室内機のなかに、過熱制御モードに不適な室内機が存在するか否かを判定する判定手段と、判定手段によって、過熱制御モードに不適な室内機が存在すると判定された場合、過熱制御モードから過冷却制御モードに切り替える切替手段と、を有する。

本発明によれば、過熱制御モードに不適な室内機が存在するとき、過熱制御モードから過冷却制御モードに切り替える。このため、過熱制御モードに不適な室内機が存在しないときは、過熱制御モードで制御され、過熱制御モードに不適な室内機が存在するときに限り、過冷却制御モードで制御される。従って、過熱制御モードで得られる効果を極力維持しつつ、設計変更を伴わない。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００を示す回路図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の制御部３０を示すブロック図である。本発明の実施の形態１における過熱度を示すモリエル線図である。本発明の実施の形態１における過冷却度を示すモリエル線図である。本発明の実施の形態１における室内熱交換器１１の断面図である。本発明の実施の形態１における室内熱交換器１１の断面図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る空気調和機２００を示す回路図である。本発明の実施の形態３に係る空気調和機３００を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る空気調和機４００を示す回路図である。

実施の形態１．
以下、本発明に係る空気調和機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００を示す回路図である。この図１に基づいて、空気調和機１００について説明する。図１に示すように、空気調和機１００は、例えば１台の室外機７とｎ台の室内機１３−１〜１３−ｎとを備えており、室外機７とｎ台の室内機１３−１〜１３−ｎとは、それぞれ液側延長配管８及びガス側延長配管９によって接続されている。

空気調和機１００は、例えば冷凍サイクルを利用して空気の調和を行うマルチエアコンである。空気調和機１００は、例えばｎ台の室内機１３−１〜１３−ｎのいずれもが冷房運転を行う冷房運転モードと、ｎ台の室内機１３３−１〜１３−ｎのいずれもが暖房運転を行う暖房運転モードとを有し、いずれか一方のモードが選択される。なお、室外機７は、１台である場合について例示しているが、２台以上でもよい。また、室内機１３は、ｎ台である場合について例示しているが、２台以上であればよい。なお、室内機１３−１〜１３−ｎを総称して室内機１３と呼称する場合がある。

（室外機７，室内機１３）
室外機７は、室外に設置されるものであり、圧縮機１、流路切替装置２、室外熱交換器３、室外送風機４、液側延長配管接続用バルブ５、ガス側延長配管接続用バルブ６、吐出センサ、室外出口側温度センサ１５及び室外制御装置１６を有している。ｎ台の室内機１３−１〜１３−ｎは、それぞれ膨張部１０−１〜１０−ｎ、室内熱交換器１１−１〜１１−ｎ、室内送風機１２−１〜１２−ｎ、室内入口側温度センサ１８−１〜１８−ｎ、室内出口側温度センサ１９−１〜１９−ｎ及び室内制御装置１７−１〜１７−ｎを有している。ここで、圧縮機１、流路切替装置２、室外熱交換器３、ｎ個の膨張部１０−１〜１０−ｎ及びｎ個の室内熱交換器１１−１〜１１−ｎが配管により接続されて冷媒が流れる冷媒回路５０が構成されている。

なお、膨張部１０−１〜１０−ｎを総称して膨張部１０と呼称する場合がある。また、室内熱交換器１１−１〜１１−ｎを総称して室内熱交換器１１と呼称する場合がある。更に、室内送風機１２−１〜１２−ｎを総称して室内送風機１２と呼称する場合がある。更にまた、室内入口側温度センサ１８−１〜１８−ｎを総称して室内入口側温度センサ１８と呼称する場合がある。また、室内出口側温度センサ１９−１〜１９−ｎを総称して室内出口側温度センサ１９と呼称する場合がある。更に、室内制御装置１７−１〜１７−ｎを総称して室内制御装置１７と呼称する場合がある。

（冷媒回路５０）
圧縮機１は、低温低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態の冷媒にして吐出する機器である。流路切替装置２は、冷媒回路５０において冷媒が流れる方向を切り替える機器であり、例えば四方弁である。室外熱交換器３は、例えば室外空気と冷媒との間で熱交換させる機器である。室外熱交換器３は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外送風機４は、室外熱交換器３の近傍に設けられ、室外熱交換器３に室外空気を送る機器である。膨張部１０は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部１０は、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。室内熱交換器１１は、例えば室内空気と冷媒との間で熱交換させる機器である。室内熱交換器１１は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。室内送風機１２は、室内熱交換器１１の近傍に設けられ、室内熱交換器１１に室内空気を送る機器である。

液側延長配管接続用バルブ５は、室外機７と室内機１３とを接続する液側延長配管８の近傍に設けられる機器である。液側延長配管接続用バルブ５は、室外機７と室内機１３とのうち一方から他方に流れる冷媒の流れを許容又は遮断する。ガス側延長配管接続用バルブ６は、室外機７と室内機１３とを接続するガス側延長配管９の近傍に設けられる機器である。ガス側延長配管接続用バルブ６は、室外機７と室内機１３とのうち一方から他方に流れる冷媒の流れを許容又は遮断する。

圧力センサ１４は、圧縮機１の吐出側の配管に設けられており、圧縮機１によって圧縮されて吐出される高温高圧状態の冷媒の圧力Ｐｄ［ｋｇｆ／ｃｍ^２Ｇ］を検出するセンサである。室外出口側温度センサ１５は、冷房運転時における室外熱交換器３の出口側に流れる冷媒の室外出口側温度Ｔｃｏｕｔ［℃］を検出するセンサである。室内入口側温度センサ１８は、冷房運転時における室内熱交換器１１の入口側に流れる冷媒の室内入口側温度Ｔｅｉｎ［℃］を検出するセンサである。ここで、室内機１３−ｎの冷房運転時における室内熱交換器１１−ｎの入口側に流れる冷媒の室内入口側温度をＴｅｉｎ−ｎ［℃］と呼称する。室内出口側温度センサ１９は、冷房運転時における室内熱交換器１１の出口側に流れる冷媒の室内出口側温度Ｔｅｏｕｔ［℃］を検出するセンサである。ここで、室内機１３−ｎの冷房運転時における室内熱交換器１１−ｎの出口側に流れる冷媒の室内出口側温度をＴｅｏｕｔ−ｎ［℃］と呼称する。

（制御部３０）
室外制御装置１６は、室外機７に設けられ、圧力センサ１４によって検出された圧力及び室外出口側温度センサ１５によって検出された温度等の情報を受信し、圧縮機１及び膨張部１０等の各種アクチュエータの動作を制御する装置である。室内制御装置１７は、室内入口側温度センサ１８によって検出された温度及び室内出口側温度センサ１９によって検出された温度等の情報を受信する。また、室内制御装置１７は、室外制御装置１６と通信し、各情報を共有する。そして、室内制御装置１７は、膨張部１０の開度及び室内送風機１２の回転数等を調整する。なお、室外制御装置１６及び室内制御装置１７によって、制御部３０が構成されている。

（制御部３０，算出手段３１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の制御部３０を示すブロック図である。図２に示すように、制御部３０は、算出手段３１と、判定手段３２と、切替手段３３とを有している。算出手段３１は、室内入口側温度Ｔｅｉｎ−１〜Ｔｅｉｎ−ｎと、室内出口側温度Ｔｅｏｕｔ−１〜Ｔｅｏｕｔ−ｎとの差分に基づいて各室内機１３の過熱度ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎ［ｄｅｇ］を算出するものである。過熱度は、スーパーヒートとも呼称される。また、算出手段３１は、圧力Ｐｄ［ｋｇｆ／ｃｍ^２Ｇ］に対応する飽和温度に基づいて高圧飽和温度Ｃｔ［℃］を算出し、高圧飽和温度Ｃｔ［℃］から室外出口側温度Ｔｃｏｕｔ［℃］を減算して過冷却度ＳＣ＿ｈｅｘを算出するものである。過冷却度は、サブクールとも呼称される。

（過熱制御モード）
制御部３０は、複数の膨張部１０の動作を制御するモードとして、過熱制御モードと過冷却制御モードとを有している。過熱制御モードは、冷房運転時に複数の室内熱交換器１１の出口側過熱度に基づいてそれぞれの膨張部１０を制御するモードである。算出手段３１は、室内入口側温度Ｔｅｉｎ−１〜Ｔｅｉｎ−ｎと、室内出口側温度Ｔｅｏｕｔ−１〜Ｔｅｏｕｔ−ｎとの差分に基づいて各室内機１３の過熱度ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎ［ｄｅｇ］を算出する。そして、制御部３０は、過熱度ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎ［ｄｅｇ］が目標過熱度ＳＨｍ＿ｅ−１〜ＳＨｍ＿ｅ−ｎ［ｄｅｇ］に近づくように、対応する膨張部１０−１〜１０−ｎの開度を制御する。

図３は、本発明の実施の形態１における過熱度を示すモリエル線図である。図３において、横軸は比エンタルピ、縦軸は圧力である。図３に示すように、制御部３０が膨張部１０−１〜１０−ｎの開度を制御することによって、所望の過熱度となるように制御される。過熱度ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎが目標過熱度ＳＨｍ＿ｅ−１〜ＳＨｍ＿ｅ−ｎより大きい場合、制御部３０は、膨張部１０の目標開度Ａｎ＝Ａｎｆ＋ΔＳ１ｎ（Ａｎｆ：現在時刻の膨張部１０の開度、ΔＳ１ｎ：過熱度制御による補正開度、ｎ＝１，２，・・・，ｎ）のΔＳ１ｎを正の値に設定する。

また、制御部３０は、過熱度ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎが目標過熱度ＳＨｍ＿ｅ−１〜ＳＨｍ＿ｅ−ｎより小さい場合、ΔＳ１ｎを負の値に設定する。制御部３０は、過熱度ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎが、ＳＨｍ＿ｅ−１〜ＳＨｍ＿ｅ−ｎ−ａ１≦ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎ≦ＳＨｍ＿ｅ−１〜ＳＨｍ＿ｅ−ｎ＋ａ２（ａ１：ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎの下限側安定温度範囲［℃］、ａ２：ＳＨ＿ｅ−１〜ＳＨ＿ｅ−ｎの上限側安定温度範囲［℃］）を満たして開度安定域に収まっている場合、ΔＳ１ｎを零に設定し、膨張部１０の開度を維持する。

このように、過熱制御モードは、室内機１３毎に、室内機１３に対応する膨張部１０の開度を個別に制御することができる。ここで、各室内機１３が設置される場所の室内温度と設定温度とには隔たりがある場合がある。室内温度と設定温度とがほぼ同等である部屋の場合、冷房能力が小さくて済むが、室内温度と設定温度との間に隔たりがある部屋の場合、冷房能力を大きくする必要がある。即ち、室内温度と設定温度とがほぼ同等である部屋の場合、目標過熱度ＳＨｍ＿ｅの値を大きくして、電子膨張弁の開度を絞ることによって流れる冷媒の量を抑えて、冷房能力を抑制する制御が望まれる。その際、過熱制御モードは、室内機１３に対応する膨張部１０の開度を個別に制御することができるため、各室内機１３に適した過熱度に制御することができる。従って、全ての室内機１３において、最適な制御を行うことができる。

（過冷却制御モード）
過冷却制御モードは、冷房運転時に室外熱交換器３の過冷却度に基づいて全ての膨張部１０を制御するモードである。算出手段３１は、圧力Ｐｄ［ｋｇｆ／ｃｍ^２Ｇ］に対応する飽和温度に基づいて高圧飽和温度Ｃｔ［℃］を算出する。制御部３０は、高圧飽和温度Ｃｔ［℃］から室外出口側温度Ｔｃｏｕｔ［℃］を減算した過冷却度ＳＣ＿ｈｅｘが目標過冷却度ＳＣｍ＿ｈｅｘに近づくように、全ての膨張部１０−１〜１０−ｎの開度を制御する。

図４は、本発明の実施の形態１における過冷却度を示すモリエル線図である。図４において、横軸は比エンタルピ、縦軸は圧力である。図４に示すように、制御部３０が全ての膨張部１０の開度を制御することによって、所望の過冷却度となるように制御される。過冷却度ＳＣ＿ｈｅｘが目標過冷却度ＳＣｍ＿ｈｅｘより大きい場合、制御部３０は、全ての膨張部１０の合計の目標開度ΣＡ＝ΣＡｆ＋ΔＳ２（ΣＡｆ：現在時刻の膨張部１０の開度の合計、ΔＳ２：過冷却度制御による補正開度）のΔＳ２を正の値に設定する。また、制御部３０は、過冷却度ＳＣ＿ｈｅｘが目標過冷却度ＳＣｍ＿ｈｅｘより小さい場合、ΔＳ２を負の値に設定する。

制御部３０は、過冷却度ＳＣ＿ｈｅｘが、Ｓｃｍ＿ｈｅｘ−ｂ１≦ＳＣ＿ｈｅｘ≦Ｓｃｍ＿ｈｅｘ＋ｂ２（ｂ１：ＳＣ＿ｈｅｘの下限側安定温度範囲［℃］、ｂ２：ＳＣ＿ｈｅｘの上限側安定温度範囲［℃］）を満たして開度安定域に収まっている場合、ΔＳ２を零に設定し、膨張部１０の開度を維持する。各室内機１３−１〜１３−ｎの開度Ａ１〜Ａｎは、ΣＡが算出された後、Ａｎ＝ΣＡ×Ｃｎという式から求められる。ここで、Ｃｎは、各室内機１３の能力帯によって決定される評価値であり、室内制御装置１７に記憶され、算出時に室内制御装置１７から室外制御装置１６に情報が送信される。

（判定手段３２）
図２に示すように、判定手段３２は、複数の室内機１３のなかに、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在するか否かを判定するものである。ここで、過熱制御モードに適合する室内機１３と、過熱制御モードに不適な室内機１３とについて説明する。

（過熱制御モードに適合する室内機１３）
図５は、本発明の実施の形態１における室内熱交換器１１の断面図である。図５に示すように、室内熱交換器１１は、上部パス１１ａと下部パス１１ｂとを有している。上部パス１１ａは、冷媒が流れるパスのうち、室内熱交換器１１の上部に設けられている。冷房運転時において、冷媒は、上部パス１１ａの第１の入口４１から流入して、第１の出口４２から流出する。下部パス１１ｂは、冷媒が流れるパスのうち、室内熱交換器１１の下部に設けられている。冷房運転時において、冷媒は、下部パス１１ｂの第２の入口４３から流入して、第２の出口４４から流出する。ここで、室内入口側温度センサ１８は、下部パス１１ｂにおいて、冷房運転時における入口の近傍に設けられている。また、室内出口側温度センサ１９は、下部パス１１ｂにおいて、冷房運転時における出口の近傍に設けられている。

このように、室内出口側温度センサ１９は、冷房運転時における室内熱交換器１１の出口の近傍に設けられているため、室内出口側温度センサ１９によって検出された室内出口側温度Ｔｅｏｕｔ［℃］は、冷房運転時に室内熱交換器１１から流出する実際の温度に近い。このため、室内出口側温度に基づいて算出される過熱度の値は、実際の過熱度の値に近い。よって、図５に示す室内熱交換器１１を有する室内機１３は、過熱制御モードに適合する。

（過熱制御モードに不適な室内機１３）
図６は、本発明の実施の形態１における室内熱交換器１１の断面図である。図６に示すように、室内熱交換器１１は、上部パス１１ａと下部パス１１ｂとを有している。上部パス１１ａは、冷媒が流れるパスのうち、熱交換器の上部に設けられている。冷房運転時において、冷媒は、上部パス１１ａの第１の入口４１から流入して、第１の出口４２から流出する。下部パス１１ｂは、冷媒が流れるパスのうち、熱交換器の下部に設けられている。冷房運転時において、冷媒は、下部パス１１ｂの第２の入口４３から流入して、第２の出口４４から流出する。ここで、室内入口側温度センサ１８は、下部パス１１ｂにおいて、冷房運転時における入口の近傍に設けられている。また、室内出口側温度センサ１９は、下部パス１１ｂにおいて、冷房運転時における出口の近傍ではなく、入口と出口との中間に設けられている。

このように、室内出口側温度センサ１９は、冷房運転時における室内熱交換器１１の中間に設けられているため、室内出口側温度センサ１９によって検出された室内出口側温度Ｔｅｏｕｔ［℃］は、冷房運転時に室内熱交換器１１から流出する実際の温度よりも低い値となる。このため、室内出口側温度に基づいて算出される過熱度の値は、実際の過熱度よりも低い。よって、制御部３０は、過熱度を目標過熱度に近づけようとする際、膨張部１０の開度を過剰に絞り、過熱度が過剰に高くなるおそれがある。このため、図６に示す室内熱交換器１１を有する室内機１３は、過熱制御モードに不適である可能性がある。

ここで、室内制御装置１７は、自身の室内機１３が過熱制御モードに不適か否かの情報を記憶している。室外制御装置１６は、通電時において、室内制御装置１７と常に情報の送受信を行っており、過熱制御モードに不適な室内機１３が冷房運転を行おうとする場合、直ちに認識する。

図２に示すように、切替手段３３は、判定手段３２によって、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在すると判定された場合、過熱制御モードから過冷却制御モードに切り替えるものである。過熱制御モードに不適な室内機１３が存在する場合にのみ、過冷却制御モードが実施される。

（運転モード、冷房運転）
次に、空気調和機１００の運転モードについて図１を用いて説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機１に吸入された冷媒は、圧縮機１によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置２を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器３に流入し、室外熱交換器３において、室外送風機４によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮液化する。凝縮された液状態の冷媒は、各室内機１３に流入する。

各室内機１３において、冷媒は、それぞれの膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器１１に流入し、室内熱交換器１１において、室内送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発ガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、室内において冷房が実施される。蒸発した低温低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置２を通過して、圧縮機１に吸入される。

（運転モード、暖房運転）
次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機１に吸入された冷媒は、圧縮機１によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置２を通過して、各室内機１３に流入する。冷媒は、凝縮器として作用するそれぞれの室内熱交換器１１に流入し、室内熱交換器１１において、室内送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮液化する。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が実施される。

凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器３に流入し、室外熱交換器３において、室外送風機４によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発ガス化する。蒸発した低温低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置２を通過して、圧縮機１に吸入される。

（制御部３０の動作）
図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の動作を示すフローチャートである。次に、制御部３０の動作について説明する。室内機１３から冷房運転開始の指令が送信されて圧縮機１の運転が開始されると、制御部３０は、全ての膨張部１０を初期開度に制御する（ステップＳＴ１）。初期開度は、室内機１３の能力帯及び外気温度の条件等に応じて設定される。そして、固定時間ｔ１が経過するか否かが判断される（ステップＳＴ２）。固定時間ｔ１が経過するまで、ステップＳＴ２が繰り返される（ステップＳＴ２のＮｏ）。固定時間ｔ１が経過すると（ステップＳＴ２のＹｅｓ）、起動直後から安定したとされ、過熱制御モードに移行する（ステップＳＴ３）。

そして、判定手段３２によって、自身の室内機１３が過熱制御モードに不適か否かが記憶された情報が室内制御装置１７から読み出されて、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在するか否かが判定される（ステップＳＴ４）。過熱制御モードに不適な室内機１３が存在しないと判定された場合（ステップＳＴ４のＮｏ）、ＳＨｍ＿ｅ−１〜ｎ−ａ１≦ＳＨ＿ｅ−１〜ｎ≦ＳＨｍ＿ｅ−１〜ｎ＋ａ２を満たすか否かが判断される（ステップＳＴ５）。ＳＨｍ＿ｅ−１〜ｎ−ａ１≦ＳＨ＿ｅ−１〜ｎ≦ＳＨｍ＿ｅ−１〜ｎ＋ａ２を満たさない場合（ステップＳＴ５のＮｏ）、Ａｎ＝Ａｎｆ＋ΔＳ１ｎの数式を用いて過熱度が制御される（ステップＳＴ６）。

そして、室内機１３の運転指令が継続されているか否かが判断される（ステップＳＴ７）。室内機１３の運転指令が継続される場合（ステップＳＴ７のＹｅｓ）、所定時間ｔ２が経過した後（ステップＳＴ８）、ステップＳＴ４に戻る。また、ステップＳＴ７において、室内機１３の運転指令が継続されない場合（ステップＳＴ７のＮｏ）、制御が終了する。ここで、ステップＳＴ５において、ＳＨｍ＿ｅ−１〜ｎ−ａ１≦ＳＨ＿ｅ−１〜ｎ≦ＳＨｍ＿ｅ−１〜ｎ＋ａ２を満たす場合（ステップＳＴ５のＹｅｓ）、ステップＳＴ７に進む。

一方、ステップＳＴ４において、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在すると判定された場合（ステップＳＴ４のＹｅｓ）、Ｓｃｍ＿ｈｅｘ−ｂ１≦ＳＣ＿ｈｅｘ≦Ｓｃｍ＿ｈｅｘ＋ｂ２を満たすか否かが判断される（ステップＳＴ９）。Ｓｃｍ＿ｈｅｘ−ｂ１≦ＳＣ＿ｈｅｘ≦Ｓｃｍ＿ｈｅｘ＋ｂ２を満たさない場合（ステップＳＴ９のＮｏ）、ΣＡ＝ΣＡｆ＋ΔＳ２の数式及びＡｎ＝ΣＡ×Ｃｎの数式を用いて過冷却度が制御される（ステップＳＴ１０及びステップＳＴ１１）。

そして、室内機１３の運転指令が継続されているか否かが判断される（ステップＳＴ１２）。室内機１３の運転指令が継続される場合（ステップＳＴ１２のＹｅｓ）、所定時間ｔ３が経過した後（ステップＳＴ１３）、ステップＳＴ４に戻る。また、ステップＳＴ１２において、室内機１３の運転指令が継続されない場合（ステップＳＴ１２のＮｏ）、制御が終了する。ここで、ステップＳＴ９において、Ｓｃｍ＿ｈｅｘ−ｂ１≦ＳＣ＿ｈｅｘ≦Ｓｃｍ＿ｈｅｘ＋ｂ２を満たす場合（ステップＳＴ９のＹｅｓ）、ステップＳＴ１２に進む。

本実施の形態１によれば、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在するとき、過熱制御モードから過冷却制御モードに切り替える。このため、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在しないときは、過熱制御モードで制御され、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在するときに限り、過冷却制御モードで制御される。従って、過熱制御モードで得られる効果を極力維持しつつ、設計変更を伴わない。

ここで、過熱制御モードで得られる効果とは、前述の如く、室内機１３に対応する膨張部１０の開度を個別に制御することができ、各室内機１３に適した過熱度に制御することができることをいう。生産性等の種々の事情によって、室内出口側温度センサ１９が、室内熱交換器１１の入口と出口との中間側に若干寄った位置に取り付けられている場合でも、過冷却モードに変更するため、わざわざ設計変更をする必要がない。

また、空気調和機１００は、冷房運転時における室内熱交換器１１の出口側に流れる冷媒の温度を検出する室内出口側温度センサ１９を更に備え、過熱制御モードに不適な室内機１３は、室内出口側温度センサ１９が、室内熱交換器１１の入口と出口との中間に設けられている室内機１３である。このように、過熱制御モードに不適な室内機１３が存在しても、過熱制御モードで得られる効果を極力維持しつつ、設計変更を伴わない。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機２００を示す回路図である。本実施の形態２は、空気調和機２００が格納キット２０を備えている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図８に示すように、格納キット２０は、複数の膨張部１０及び膨張制御装置２１を有している。即ち、膨張部１０は、室内機１３の内部に設けられていない。格納キット２０の膨張部１０は、それぞれ室内機液側延長配管２３−１〜２３−ｎによって、室内機１３に接続されている。膨張制御装置２１は、室外制御装置１６及び室内制御装置１７と通信を行い、各種アクチュエータの動作状況及びセンサからの情報等を共有することができる。本実施の形態２のように、膨張部１０が、室内機１３の内部ではなく、格納キット２０の内部に格納されていても、実施の形態１と同様に、過熱制御モード及び過冷却制御モードが実施される。従って、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る空気調和機３００を示す回路図である。本実施の形態３は、複数の膨張部１０が室外機７に設けられている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図９に示すように、複数の膨張部１０が、室外機７の内部において、冷房運転時に液側延長配管接続用バルブ５の下流となる位置に設けられている。即ち、膨張部１０は、室内機１３の内部に設けられていない。また、ガス側延長配管９は、室外機７の内部においてｎ本に分岐して、室内機１３に接続されている。本実施の形態３のように、膨張部１０が、室内機１３の内部ではなく、室外機７の内部に格納されていても、実施の形態１と同様に、過熱制御モード及び過冷却制御モードが実施される。従って、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る空気調和機４００を示す回路図である。本実施の形態４は、空気調和機１００が室外中間温度センサ２２を備えている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態４では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１０に示すように、室外中間温度センサ２２は、室外熱交換器３の中間部に設けられ、室外熱交換器３の中間部に流れる冷媒の室外中間温度を検出するセンサである。なお、空気調和機４００は、圧力センサ１４を有していない。算出手段３１は、室外中間温度センサ２２によって検出された室外中間温度に基づいて、高圧飽和温度Ｃｔ［℃］を直接算出する。この場合、圧力から一旦飽和温度を算出することなく、直接高圧飽和温度を算出することができるため、制御部３０の処理速度を向上させることができる。

１圧縮機、２流路切替装置、３室外熱交換器、４室外送風機、５液側延長配管接続用バルブ、６ガス側延長配管接続用バルブ、７室外機、８，８−１，８−２，８−ｎ液側延長配管、９，９−１，９−２，９−ｎガス側延長配管、１０，１０−１，１０−２，１０−ｎ膨張部、１１，１１−１，１１−２，１１−ｎ室内熱交換器、１１ａ上部パス、１１ｂ下部パス、１２，１２−１，１２−２，１２−ｎ室内送風機、１３，１３−１，１３−２，１３−ｎ室内機、１４圧力センサ、１５室外出口側温度センサ、１６室外制御装置、１７，１７−１，１７−２，１７−ｎ室内制御装置、１８，１８−１，１８−２，１８−ｎ室内入口側温度センサ、１９，１９−１，１９−２，１９−ｎ室内出口側温度センサ、２０格納キット、２１膨張制御装置、２２室外中間温度センサ、２３，２３−１，２３−２，２３−ｎ室内機液側延長配管、５０冷媒回路、３０制御部、３１算出手段、３２判定手段、３３切替手段、４１第１の入口、４２第１の出口、４３第２の入口、４４第２の出口、１００，２００，３００，４００空気調和機。

Claims

圧縮機、室外熱交換器、複数の膨張部及び複数の室内熱交換器が配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路と、
少なくとも前記圧縮機及び前記室外熱交換器を収容する室外機と、
少なくとも複数の前記室内熱交換器をそれぞれ収容する複数の室内機と、
複数の前記膨張部の動作を制御するモードとして、冷房運転時に複数の前記室内熱交換器の出口側過熱度に基づいてそれぞれの前記膨張部を制御する過熱制御モードと、冷房運転時に前記室外熱交換器の過冷却度に基づいて全ての前記膨張部を制御する過冷却制御モードと、を有する制御部と、を備え、
前記制御部は、
複数の前記室内機のなかに、前記過熱制御モードに不適な室内機が存在するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記過熱制御モードに不適な室内機が存在すると判定された場合、前記過熱制御モードから前記過冷却制御モードに切り替える切替手段と、を有する
空気調和機。
冷房運転時における前記室内熱交換器の出口側に流れる冷媒の室内出口側温度を検出する室内出口側温度センサを更に備え、
前記過熱制御モードに不適な室内機は、
前記室内出口側温度センサが、前記室内熱交換器の入口と出口との中間に設けられている室内機であり、
前記制御部は、
前記室内機が前記過熱制御モードに不適か否かの情報を記憶している
請求項１記載の空気調和機。
複数の前記膨張部を格納する格納キットを更に備える
請求項１又は２記載の空気調和機。
複数の前記膨張部は、前記室外機に収容されている
請求項１又は２記載の空気調和機。
前記圧縮機の吐出側に流れる冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
冷房運転時における前記室外熱交換器の出口側に流れる冷媒の室外出口側温度を検出する室外出口側温度センサと、を更に備え、
前記制御部は、
前記圧力センサによって検出された圧力と前記室外出口側温度センサによって検出された温度とに基づいて前記過冷却度を算出する算出手段を更に有する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記室外熱交換器の中間部に流れる冷媒の室外中間温度を検出する中間温度センサと、
冷房運転時における前記室外熱交換器の出口側に流れる冷媒の室外出口側温度を検出する室外出口側温度センサと、を更に備え、
前記制御部は、
前記中間温度センサによって検出された室外中間温度と前記室外出口側温度センサによって検出された温度とに基づいて前記過冷却度を算出する算出手段を更に有する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。