JP6638468B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１台の室外機に複数台の室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置に係わり、より詳細には、停止中の室内機から発生する冷媒音を低減しつつ、暖房運転中の室内機の冷媒循環量不足を抑制できる空気調和装置に関する。

冷凍サイクル中に停止している室内機が存在する状態で空気調和装置が暖房運転をしている際、停止中の室内機に対応する膨張弁の上流側となる室内熱交換器に液冷媒が滞留してしまうことがある。停止中の室内機の室内熱交換器に液冷媒が滞留すると、空気調和装置全体の冷媒循環量が低下し、暖房能力の低下等の不具合が発生してしまう。

これを回避するために、暖房運転時において、暖房運転中の室内機で冷媒循環量が不足しているとき、停止中の室内機に対応する膨張弁を開方向に制御する方法がある（例えば、特許文献１）。この方法では、暖房運転中の室内機が備える室内熱交換器の出口における冷媒の過冷却度が目標値となっているか否かによって、冷媒循環量が運転に必要な量に対して不足しているか判断する。冷媒循環量が不足している場合、凝縮器として機能している室内熱交換器内を流通する冷媒の圧力は冷媒循環量が正常な場合と比べて低下する。冷媒の圧力が低下すると室内熱交換器内における気液二相域が広がる。室内熱交換器内における気液二相域が広がると、室内熱交換器内における過冷却域が狭くなり、過冷却度が小さくなる。したがって、室内熱交換器の出口における冷媒の過冷却度が所定値よりも小さい場合は冷媒不足と判定し、停止中の室内機に対応する膨張弁を開方向に制御して停止中の室内機に滞留した冷媒を回収する。

しかし、低コスト化を目的として空気調和装置に充填する冷媒の量を低減させた場合、暖房運転中の室内機が備える室内熱交換器の出口における冷媒の過冷却度が低下し易くなる。そのため、上述した方法だと停止中の室内機に対応する膨張弁の開度が増加していき、停止中の室内機に流れる冷媒循環量が増加する。停止中の室内機に流れる冷媒循環量が増加すると、停止中の室内機から発生する冷媒音が増大し、ユーザに不快感を与えてしまう。

特開２０１５−１８３８５９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、停止中の室内機から発生する冷媒音を低減しつつ、暖房運転中の室内機の冷媒循環量不足を抑制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、一台の室外機に対して、室内熱交換器を有する室内機を複数台接続し、当該各室内機を個別に運転可能とした空気調和装置において、前記各室内機に対応する複数の膨張弁の開度を制御する制御部を備え、前記制御部は、暖房運転中の前記室内機の冷媒循環量が不足しているか否かを判定する冷媒不足判定手段と、前記冷媒不足判定手段によって暖房運転中の前記室内機の冷媒循環量が不足していると判定された場合、停止中の前記室内機に対応する前記膨張弁の開度を開く方向に制御する膨張弁制御手段と、停止中の前記室内機に流れる冷媒循環量を推定する停止機冷媒循環量推定手段と、を有し、前記膨張弁制御手段は、前記停止機冷媒循環量推定手段によって推定された冷媒循環量が所定値以上となった場合に停止中の前記室内機に対応する前記膨張弁の開度を閉じる方向に制御する。

また、好ましくは、前記所定値は、前記室内機が備える室内熱交換器の容量に応じて定められる。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、停止中の室内機から発生する冷媒音を低減しつつ、暖房運転中の室内機の冷媒循環量不足を抑制できる。

本発明の実施形態である空気調和装置の説明図であり、（Ａ）が冷媒回路図、（Ｂ）が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、室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態における、室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態における、室外機制御手段での処理を説明する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、１台の室外機に４台の室内機が並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行えるマルチ型の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）に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、１台の室外機２と、室外機２に第１液管８ａ、第２液管８ｂ、第３液管８ｃ、第４液管８ｄ、および、ガス管９で並列に接続された４台の室内機５ａ〜５ｄとを備えている。

上記各構成要素は次のように接続されている。第１液管８ａの一端が室外機２の第１液側閉鎖弁２８ａに、他端が室内機５ａの閉鎖弁５３ａにそれぞれ接続されている。また、第２液管８ｂの一端が室外機２の第２液側閉鎖弁２８ｂに、他端が室内機５ｂの閉鎖弁５３ｂにそれぞれ接続されている。また、第３液管８ｃの一端が室外機２の第３液側閉鎖弁２８ｃに、他端が室内機５ｃの閉鎖弁５３ｃにそれぞれ接続されている。また、第４液管８ｄの一端が室外機２の第４液側閉鎖弁２８ｄに、他端が室内機５ｄの閉鎖弁５３ｄにそれぞれ接続されている。また、ガス管９は一端が室外機２のガス側閉鎖弁２９に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｄの各閉鎖弁５４ａ〜５４ｄにそれぞれ接続されている。このように、室外機２と室内機５ａ〜５ｄとが第１液管８ａ、第２液管８ｂ、第３液管８ｃ、第４液管８ｄ、および、ガス管９で接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０が構成されている。

まず、図１（Ａ）を用いて、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、第１室外膨張弁２４ａと、第２室外膨張弁２４ｂと、第３室外膨張弁２４ｃと、第４室外膨張弁２４ｄと、室外ファン２７と、一端に第１液管８ａが接続された第１閉鎖弁２８ａと、一端に第２液管８ｂが接続された第２閉鎖弁２８ｂと、一端に第３液管８ｃが接続された第３閉鎖弁２８ｃと、一端に第４液管８ｄが接続された第４閉鎖弁２８ｄと、一端にガス管９が接続されたガス側閉鎖弁２９と、室外機制御手段２００とを備えている。そして、室外ファン２７および室外機制御手段２００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１０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と吐出管４１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、後述する四方弁２２のポートｃと吸入管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、圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管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と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。そして、ポートｄは、ガス側閉鎖弁２９と室外機ガス管４４で接続されている。

室外熱交換器２３は、後述する室外ファン２７の回転により図示しない吸込口から室外機２の内部に取り込まれた外気と冷媒と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冷媒配管４３で四方弁２２のポートｂに接続され、他方の冷媒出入口には室外機液管４５の一端が接続されている。室外熱交換器２３は、冷媒回路１０が冷房サイクルとなる場合は凝縮器として機能し、冷媒回路１０が暖房サイクルとなる場合は蒸発器として機能する。

室外機液管４５の他端には、第１液分管４６ａの一端と第２液分管４６ｂの一端と第３液分管４６ｃの一端と第４液分管４６ｄの一端が各々接続されている。また、第１液分管４６ａの他端は第１液側閉鎖弁２８ａと接続され、第２液分管４６ｂの他端は第２液側閉鎖弁２８ｂと接続され、第３液分管４６ｃの他端は第３液側閉鎖弁２８ｃと接続され、第４液分管４６ｄの他端は第４液側閉鎖弁２８ｄと接続されている。

第１液分管４６ａには、第１室外膨張弁２４ａが設けられている。また、第２液分管４６ｂには、第２室外膨張弁２４ｂが設けられている。また、第３液分管４６ｃには、第３室外膨張弁２４ｃが設けられている。さらには、第４液分管４６ｄには、第４室外膨張弁２４ｄが設けられている。

第１室外膨張弁２４ａ、第２室外膨張弁２４ｂ、第３室外膨張弁２４ｃ、第４室外膨張弁２４ｄは、各々電子膨張弁である。第１室外膨張弁２４ａの開度を調節することで、後述する室内機５ａの室内熱交換器５１ａを流れる冷媒量を調節する。第２室外膨張弁２４ｂの開度を調節することで、後述する室内機５ｂの室内熱交換器５１ｂを流れる冷媒量を調節する。第３室外膨張弁２４ｃの開度を調節することで、後述する室内機５ｃの室内熱交換器５１ｃを流れる冷媒量を調節する。第４室外膨張弁２４ｄの開度を調節することで、後述する室内機５ｄの室内熱交換器５１ｄを流れる冷媒量を調節する。

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。

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である吐出圧力を検出する高圧センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度を検出する吐出温度センサ３３とが設けられている。吸入管４２には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する低圧センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度センサ３４とが設けられている。室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３の温度を検出する室外熱交温度センサ３５が設けられている。

第１液分管４６ａにおける、第１室外膨張弁２４ａと第１液側閉鎖弁２８ａとの間には、この間の第１液分管４６ａを流れる冷媒の温度を検出する第１液温度センサ３８ａが設けられている。第２液分管４６ｂにおける、第２室外膨張弁２４ｂと第２液側閉鎖弁２８ｂとの間には、この間の第２液分管４６ｂを流れる冷媒の温度を検出する第２液温度センサ３８ｂが設けられている。第３室外膨張弁２４ｃと第３液側閉鎖弁２８ｃとの間には、この間の第３液分管４６ｃを流れる冷媒の温度を検出する第３液温度センサ３８ｃが設けられている。第４室外膨張弁２４ｄと第４液側閉鎖弁２８ｄとの間には、この間の第４液分管４６ｄを流れる冷媒の温度を検出する第４液温度センサ３８ｄ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内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１００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た制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０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、後述する各種テーブル等を記憶する。通信部２３０は、室内機５ａ〜５ｄとの通信を行うインターフェイスである。

ＣＰＵ２１０は、各種センサでの検出値を取り込むとともに、室内機５ａ〜５ｄから送信される運転開始／停止信号や運転情報（設定温度や室内温度等）を含んだ運転情報信号が通信部２３０を介して入力される。ＣＰＵ２１０は、これら取り込んだ各種検出値や入力された各種情報に基づいて、第１室外膨張弁２４ａ、第２室外膨張弁２４ｂ、第３室外膨張弁２４ｃおよび第４室外膨張弁２４ｄの開度制御や、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御、四方弁２２の切り換え制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、図１（Ｃ）に示すように、冷媒不足判定手段２１１と停止機冷媒循環量推定手段２１２と膨張弁制御手段２１３とを備えている。これらは、後述する制御で用いられる。

次に、４台の室内機５ａ〜５ｄについて説明する。４台の室内機５ａ〜５ｄは、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄと、第１液管８ａと第２液管８ｂと第３液管８ｃと第４液管８ｄがそれぞれ接続された液側閉鎖弁５３ａ〜５３ｄおよび分岐したガス管９の他端がそれぞれ接続されたガス側閉鎖弁５４ａ〜５４ｄと、室内ファン５５ａ〜５５ｄと、室内機制御手段５００ａ〜５００ｄとを備えている。そして、室内ファン５５ａ〜５５ｄおよび室内機制御手段５００ａ〜５００ｄ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１０の一部をなす室内機冷媒回路５０ａ〜５０ｄを構成している。

尚、室内機５ａ〜５ｄの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室内機５ａの構成についてのみ説明を行い、その他の室内機５ｂ、５ｃ、５ｄについては説明を省略する。また、図１（Ａ）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、ｃおよびｄ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、５ｃ、５ｄの構成装置となる。

室内熱交換器５１ａは、後述する室内ファン５５ａの回転により室内機５ａに備えられた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と冷媒を熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液側閉鎖弁５３ａに室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口がガス側閉鎖弁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。

室内ファン５５ａは、室内熱交換器５１ａの近傍に配置される樹脂材で形成されたクロスフローファンであり、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室内機５ａに備えられた図示しない吹出口から室内へ供給する。

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。室内熱交換器５１ａには、室内熱交換器５１ａの温度を検出する室内熱交温度センサ６１ａが設けられている。また、室内機ガス管７２ａには第１ガス温度センサ６３ａが設けられている。さらに、室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａ内に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ６２ａ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。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。

ＣＰＵ５１０ａは、各種センサでの検出値を取り込むとともに、使用者が図示しないリモコンを操作して設定した運転条件やタイマー運転設定等を含んだ信号が図示しないリモコン受光部を介して入力される。ＣＰＵ５１０ａは、これら取り込んだ各種検出値や入力された各種情報に基づいて室内ファン５５ａの駆動制御を行う。また、ＣＰＵ５１０ａは、運転開始／停止信号や運転情報（設定温度や室内温度等）を含んだ運転情報信号を、通信部５３０ａを介して室外機２に送信する。

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１０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、室内機５ａ〜５ｄが暖房運転を行う場合について説明し、冷房運転／除霜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、暖房運転時の冷媒の流れを示している。

図１（Ａ）に示すように、室内機５ａ〜５ｄが暖房運転を行う場合、つまり、冷媒回路１０が暖房サイクルとなる場合は、室外機２では、四方弁２２が実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｄとポートｃとが連通するよう、切り換えられる。これにより、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄが凝縮器として機能する。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管４１から四方弁２２を介して室外機ガス管４４に流入し、室外機ガス管４４からガス側閉鎖弁２９を介してガス管９に流入する。ガス管９に流入した冷媒は分岐して、ガス側閉鎖弁５４ａ〜５４ｄを介して室内機５ａ〜５ｄに流入する。

室内機５ａ〜５ｄに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ａ〜７２ｄを流れて室内熱交換器５１ａ〜５１ｄに流入する。室内熱交換器５１ａ〜５１ｄに流入した冷媒は、室内ファン５５ａ〜５５ｄの回転により図示しない吸込口から室内機５ａ〜５ｄの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄが凝縮器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄで冷媒と熱交換を行って暖められた室内空気が図示しない吹出口から室内機５ａ〜５ｄが設置されている部屋に吹き出されることによって、各部屋の暖房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｄから流出した冷媒は室内機液管７１ａ〜７１ｄを流れ、液側閉鎖弁５３ａ〜５３ｄを介して第１液管８ａ、第２液管８ｂ、第３液管８ｃ、および第４液管８ｄに流入する。第１液管８ａ、第２液管８ｂ、第３液管８ｃ、および第４液管８ｄから第１液側閉鎖弁２８ａ、第２液側閉鎖弁２８ｂ、第３液側閉鎖弁２８ｃ、および第４液側閉鎖弁２８ｄを介して室外機２に流入した冷媒は、第１液分管４６ａ、第２液分管４６ｂ、第３液分管４６ｃ、および第４液分管４６ｄを流れて第１室外膨張弁２４ａ、第２室外膨張弁２４ｂ、第３室外膨張弁２４ｃ、および第４室外膨張弁２４ｄを通過して減圧された後、室外機液管４５に流入する。尚、第１室外膨張弁２４ａ、第２室外膨張弁２４ｂ、第３室外膨張弁２４ｃ、第４室外膨張弁２４ｄの開度制御については後述する。

室外機液管４５から室外熱交換器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蒸発する。室外熱交換器２３から流出した冷媒は、冷媒配管４３を流れて四方弁２２に流入し四方弁２２から吸入管４２へと流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

尚、室内機５ａ〜５ｄが冷房運転あるいは除霜運転を行う場合、つまり、冷媒回路１０が冷房サイクルとなる場合は、室外機２では、四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄとが連通するよう、また、ポートｃとポートｂとが連通するよう、切り換えられる。これにより、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〜５１ｄが蒸発器として機能する。

次に、図１〜図５を用いて、本実施形態の空気調和装置１が暖房運転を行っているときの、第１室外膨張弁２４ａ、第２室外膨張弁２４ｂ、第３室外膨張弁２４ｃ、および第４室外膨張弁２４ｄの開度制御について詳細に説明する。

尚、以下の説明では、高圧センサ３１で検出する圧縮機２１の吐出圧力をＰｄ、吐出圧力Ｐｄを用いて算出する室内熱交換器５１ａ〜５１ｄでの凝縮温度をＴｃ、室外熱交温度センサ３５で検出する室外熱交換器２３での蒸発温度をＴｅ、吐出温度センサ３３で検出する圧縮機２１の吐出温度をＴｄとする。

また、第１液温度センサ３８ａ、第２液温度センサ３８ｂ、第３液温度センサ３８ｃ、第４液温度センサ３８ｄで検出する熱交出口温度をそれぞれＴｌ１、Ｔｌ２、Ｔｌ３、Ｔｌ４とし、凝縮温度Ｔｃと熱交出口温度Ｔｌ１、Ｔｌ２、Ｔｌ３、Ｔｌ４それぞれとの温度差（Ｔｃ−Ｔｌ１、Ｔｃ−Ｔｌ２、Ｔｃ−Ｔｌ３、Ｔｃ−Ｔｌ４）をそれぞれ室内熱交換器５１の出口における冷媒の過冷却度ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４とする。また、過冷却度ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４のうち、暖房運転中の室内機５の室内熱交換器５１の出口における冷媒の過冷却度の平均値をＳＣｍ、目標過冷却度をＳＣｔ、平均値ＳＣｍと目標過冷却度ＳＣｔとの差（ＳＣｍ−ＳＣｔ）である過冷却度差をΔＳＣとする。尚、目標過冷却度ＳＣｔは、暖房運転中の室内機５に対応する室外膨張弁２４を通過する冷媒の状態が確実に液相状態となる、各室内熱交換器５１ａ〜５１ｄの冷媒出口側における過冷却度（例えば、２℃）であり、予め試験等によって求められて記憶部２２０に記憶されているものである。

空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、暖房運転中の室内機５の過冷却度ＳＣの値が目標過冷却度ＳＣｔとなるように第１室外膨張弁２４ａ、第２室外膨張弁２４ｂ、第３室外膨張弁２４ｃ、および第４室外膨張弁２４ｄのうち暖房運転中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度調節を個別に行う（過冷却度調節ステップ）。なお、過冷却度調節ステップは、暖房運転中の室内機５に対応する室内熱交換器５１の負荷に応じた循環量の冷媒を流すように室外膨張弁２４の開度調節を個別に行う制御である。なお、停止中の室内機５の室外膨張弁２４の初期開度は冷媒が僅かに流れる程度の微小な開度となっている。

停止中の室内機５が存在する場合、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の上流側となる室内熱交換器に液冷媒が滞留してしまい、暖房運転中の室内機５の冷媒循環量が不足してしまうことがある。これを回避するために、暖房運転時において、暖房運転中の室内機５で冷媒循環量が不足しているとき、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４を開方向に制御する方法がある。この方法では、暖房運転中の室内機５の過冷却度ＳＣから、冷媒循環量が運転に必要な量に対して不足しているか否かを判定する。冷媒循環量が不足している場合、凝縮器として機能している室内熱交換器５１内を流通する冷媒の圧力は冷媒循環量が正常な場合と比べて低下する。冷媒の圧力が低下すると、室内熱交換器５１内における気液二相域が広がる。室内熱交換器５１内における気液二相域が広がると、室内熱交換器５１内における過冷却域が狭くなり、室内熱交換器５１の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが小さくなる。したがって、室内熱交換器５１の出口における冷媒の過冷却度が所定値よりも小さい場合は冷媒不足と判定し、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４を開方向に制御して停止中の室内機５に滞留した冷媒を回収する。

しかし、低コスト化を目的として空気調和装置１に充填する冷媒の量を低減させた場合、暖房運転中の室内機５の室内熱交換器５１の出口における冷媒の過冷却度ＳＣが低下し易くなる。そのため、上述した方法だと停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度が増加していき、停止中の室内機５に流れる冷媒循環量が増加する。停止中の室内機５に流れる冷媒循環量が増加すると、停止中の室内機５から発生する冷媒音が増大し、ユーザに不快感を与えてしまう。

そこで、本発明では、停止中の室内機５に流れる冷媒循環量を推定し、推定された冷媒循環量が所定値以上とならない範囲で停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度を制御している。これによって、停止中の室内機５から発生する冷媒音を低減しつつ、暖房運転中の室内機５の冷媒循環量不足を抑制できる。

以下、図２〜４を用いて本発明に関わる処理について詳細に説明する。尚、図２〜４に示すフローチャートでは、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。また、図２〜４では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、空気調和装置１が冷房運転や除霜運転を行うときの処理や、使用者の指示した設定温度や風量などの運転条件に対応した冷媒回路１０の制御、等といった一般的な処理については説明を省略する。

図２のフローチャートによる処理は、空気調和装置１の冷媒回路１０が暖房サイクルの状態となっているときに行われる。ＣＰＵ２１０は、停止中の室内機５が有るか否かを判定する（ＳＴ１１）。停止中の室内機５が有る場合（ＳＴ１１−ＹＥＳ）、ステップＳＴ１２に処理を進める。室内機５ａ〜５ｄの全てが暖房運転中、即ち、停止中の室内機５が無い場合（ＳＴ１１−ＮＯ）、ステップＳＴ１７に処理を進める。

ステップＳＴ１２において、ＣＰＵ２１０は、凝縮温度Ｔｃと熱交出口温度Ｔｌ１、Ｔｌ２、Ｔｌ３、Ｔｌ４それぞれとの温度差（Ｔｃ−Ｔｌ１、Ｔｃ−Ｔｌ２、Ｔｃ−Ｔｌ３、Ｔｃ−Ｔｌ４）から暖房運転中の室内機５それぞれの過冷却度ＳＣと、それぞれの過冷却度の平均値ＳＣｍを算出し記憶部２２０に記憶する。

ステップＳＴ１２の処理を終えたＣＰＵ２１０は、平均値ＳＣｍと目標過冷却度ＳＣｔとの差ΔＳＣ（＝ＳＣｍ−ＳＣｔ）を算出する（ＳＴ１３）。

ステップＳＴ１３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、停止中の室内機５それぞれに対応する室外膨張弁２４の開度制御時に加算するパルス値ΔＰを算出する（ＳＴ１４）。加算パルス値ΔＰは、予め記憶部２２０に記憶された差ΔＳＣと加算パルス値ΔＰとの対応関係を規定したテーブル（予め試験等によって求められる）に基づいて算出される。差ΔＳＣが正の値であれば、平均値ＳＣｍが目標過冷却度ＳＣｔに対して大きい。つまり、暖房運転中の室内機５に流れる冷媒循環量が過多となっている。したがって、加算パルス値ΔＰを負の値とし、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度を閉じる方向に制御することで、停止中の室内機５の室内熱交換器５１に冷媒が溜まりやすくして、暖房運転中の室内機５の冷媒循環量を適切な量に制御できる。差ΔＳＣが負の値であれば、平均値ＳＣｍが目標過冷却度ＳＣｔに対して小さい。つまり、暖房運転中の室内機５に流れる冷媒循環量が不足している。したがって、加算パルス値ΔＰを正の値とし、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度を開く方向に制御することで、停止中の室内機５の室内熱交換器５１に溜った冷媒を流して暖房運転中の室内機５に供給できる。尚、差ΔＳＣと加算パルス値ΔＰとの対応関係を規定したテーブルは、停止機の台数条件に応じて複数用意されていると良い。

ステップＳＴ１４の処理を終えたＣＰＵ２１０は、冷媒不足判定手段２１１によって加算パルスΔＰが０以上であるか否かを判定する（ＳＴ１５）。加算パルスΔＰが０以上である場合（ＳＴ１５−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、膨張弁制御手段２１３によって当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４のパルスＰに加算パルスΔＰを加算する開度制御を行う（ＳＴ１６）。ステップＳＴ１６の処理を終えたＣＰＵ２１０は、所定時間（例えば1分）経過を待ってから（ＳＴ１７）ステップＳＴ１１の処理に戻る。この所定時間は、膨張弁２４の動作に要する時間と膨張弁２４の開度制御による影響が過冷却度ＳＣの変化に現れるまでの時間を考慮したものである。

ステップＳＴ１５において、加算パルスΔＰが０未満である場合（ＳＴ１５−ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、全ての室外膨張弁２４の開度流量Ｖ０をそれぞれ算出する（図３のステップＳＴ２１）。ここで、開度流量Ｖ０は、室外膨張弁２４の入口側と出口側とが所定の圧力差の場合において、その開度で室外膨張弁２４を通過する冷媒循環量を示す。ＣＰＵ２１０は、開度流量Ｖ０を算出するにあたって、全ての室外膨張弁２４の現在のパルスＰをそれぞれ検出する。開度流量Ｖ０は、予め記憶部２２０に記憶された室外膨張弁２４の現在のパルスＰと開度流量Ｖ０との対応関係を規定したテーブル若しくは数式（予め試験等によって求められる）に基づいて算出される。また、膨張弁の大きさ（弁口径）等によって対応関係は異なるため、膨張弁種類に応じて複数用意されていると良い。

ステップＳＴ２１の処理を終えたＣＰＵ２１０は、停止中の室内機５の分配比率Ｒｄを算出する（ＳＴ２２）。分配比率Ｒｄは、室外膨張弁２４の入口側と出口側とが所定の圧力差の場合において、当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４を通過する冷媒の循環量が各室外膨張弁２４を通過する冷媒の循環量の合計値に占める比率である。ＣＰＵ２１０は、分配比率Ｒｄを算出するにあたって、全ての室外膨張弁２４の開度流量Ｖ０の合計値Ｖｓを算出する。分配比率Ｒｄは、Ｒｄ＝Ｖ０ｎ÷Ｖｓ（Ｖ０ｎ：当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量Ｖ０）で求められる。

ステップＳＴ２２の処理を終えたＣＰＵ２１０は、停止機冷媒循環量推定手段２１２によって当該停止中の室内機５の分配流量Ｖｄを推定する（ＳＴ２３）。分配流量Ｖｄは、当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４を通過する冷媒の循環量が、各室外膨張弁２４を通過する冷媒の循環量の合計値に占める比率である。停止機冷媒循環量推定手段２１２は、分配流量Ｖｄを算出するにあたって、圧縮機２１の回転数Ｎを検出する。分配流量Ｖｄは、Ｖｄ＝Ｎ＊Ｒｄ０（Ｒｄ０：当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の分配比率Ｒｄ）で求められる。

ステップＳＴ２３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、当該停止中の室内機５の分配流量Ｖｄが上限値Ｖｍａｘ（所定値）未満であるか否かを判定する（ＳＴ２４）。上限値Ｖｍａｘは、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の分配流量Ｖｄがそれ以上となると冷媒音が大きくなり、ユーザに不快感を与えてしまう値であり、予め試験等によって求められて記憶部２２０に記憶される。なお、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の分配流量Ｖｄがそれ以上となると冷媒音が大きくなる値は、室内熱交換器５１の容量によって変わる。したがって、上限値Ｖｍａｘは、それぞれの室内機５が備える室内熱交換器５１の容量に応じて定めるのが好ましい。分配流量Ｖｄが上限値Ｖｍａｘ未満である場合（ＳＴ２４−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、膨張弁制御手段２１３によって当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の現在のパルスＰに加算パルスΔＰを加算する開度制御を行う（ＳＴ２５）。ステップＳＴ２５の処理を終えたＣＰＵ２１０は、所定時間（例えば1分）経過を待ってから（ＳＴ２６）ステップＳＴ１１の処理に戻る。

ステップＳＴ２４において、分配流量Ｖｄが上限値Ｖｍａｘ以上である場合（ＳＴ２４−ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の分配流量Ｖｄから１０％減じた分配流量Ｘを算出する（図４のステップＳＴ３１）。なお、本実施例における分配流量Ｘは、分配流量Ｖｄから１０％減じた値としたが、これに限定されるものではなく、例えば、上限値Ｖｍａｘから１０％減じた値であってもよい。

ステップＳＴ３１の処理を終えたＣＰＵ２１０は、当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の分配流量Ｖｄが分配流量ＸとなるパルスＰ’を算出する（ＳＴ３２）。

ステップＳＴ３２の処理を終えたＣＰＵ２１０は、膨張弁制御手段２１３によって当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４のパルスＰがパルスＰ’となるように開度制御を行う（ＳＴ３３）。このように、暖房運転中の室内機５に流れる冷媒循環量が不足している場合であっても、停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の分配流量Ｖｄが上限値Ｖｍａｘ以上となっているときは、当該停止中の室内機５に対応する室外膨張弁２４の分配流量Ｖｄが１０％低下するように当該室外膨張弁２４を閉じる方向に制御するので、停止中の室内機５から発生する冷媒流動音を抑えることができる。ステップＳＴ３３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、所定時間（例えば1分）経過を待ってから（ＳＴ３４）ステップＳＴ１１の処理に戻る。

以上説明した実施形態によれば、運転台数が変化しても各室内機５で必要としている冷媒循環量を適切に分配できる開度に早く安定させることができる。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ〜５ｃ 室内機
８ａ〜８ｃ第１〜第３液管
２３ 室外熱交換器
２４ａ 第１室外膨張弁
２４ｂ 第２室外膨張弁
２４ｃ 第３室外膨張弁
３１ 高圧センサ
３２ 低圧センサ
３３ 吐出温度センサ
３４ 吸入温度センサ
３５ 室外熱交温度センサ

Claims (2)

1. 一台の室外機に対して、室内熱交換器を有する室内機を複数台接続し、当該各室内機を個別に運転可能とした空気調和装置において、前記各室内機に対応する複数の膨張弁の開度を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   暖房運転中の前記室内機の冷媒循環量が不足しているか否かを判定する冷媒不足判定手段と、
   前記冷媒不足判定手段によって暖房運転中の前記室内機の冷媒循環量が不足していると判定された場合、停止中の前記室内機に対応する前記膨張弁の開度を開く方向に制御する膨張弁制御手段と、
   停止中の前記室内機に流れる冷媒循環量を推定する停止機冷媒循環量推定手段と、を有し、
   前記膨張弁制御手段は、前記停止機冷媒循環量推定手段によって推定された冷媒循環量が所定値以上となった場合に停止中の前記室内機に対応する前記膨張弁の開度を閉じる方向に制御することを特徴とする空気調和装置。
2. 前記所定値は、前記室内機が備える室内熱交換器の容量に応じて定められ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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