JP2006183979A - 冷媒配管長さ検知システムおよび冷媒配管長さ検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便に冷媒配管長さを検知することができる冷媒配管長さ検知システムを提供する。
【解決手段】 圧縮機から吐出した冷媒を室外熱交換器で凝縮させ、凝縮した液冷媒を室内熱交換器へ供給して蒸発させ、ガス冷媒配管を介して室内熱交換器から圧縮機へとガス冷媒を導く冷房運転を行わせる運転制御部７２と、圧縮機の吸入圧力と室内熱交換器の飽和圧力とから低圧ガス管の圧力損失を算出する圧力損失算出部７４と、算出された圧力損失に基づいて、低圧ガス管の長さを算出する低圧ガス管配管長さ算出部７６と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、室外機と室内機とを接続するとともに冷媒回路を構成する冷媒配管の長さを検知する冷媒配管長さ検知システムおよび冷媒配管長さ検知方法に関するものである。

冷媒配管長さの算出方法として、特許文献１に記載されたものが知られている。
冷房運転を行い安定状態となった後に強制的に膨張弁の開度を変更し、圧縮機からの吐出ガス温度が所定温度になるまでの経過時間によって冷媒配管長さを算出するものである。

特開２００１−２８０７５６号公報（［００５７］〜［００６９］，図１及び図３）

特許文献１記載の方法は、安定状態となり得る適正な冷房運転がなされることが前提となっており、冷媒充填量が適正でない場合には用いることができない。したがって、長さが不明な既設の冷媒配管に対して冷媒を充填しようとする場合に適用できるものではない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、例えば冷媒充填量が不足している等の適正な冷房運転が実現できない場合であっても冷媒配管長さを検知することができる冷媒配管長さ検知システムおよび冷媒配管長さ検知方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷媒配管長さ検知システムおよび冷媒配管長さ検知方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和装置の冷媒配管長さ検知システムは、冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続するとともに前記圧縮機、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器との間で冷媒回路を構成する冷媒配管とを備えた空気調和装置の冷媒配管の長さを検知する冷媒配管長さ検知システムにおいて、前記圧縮機から吐出した冷媒を前記室外熱交換器で凝縮させ、凝縮した液冷媒を前記室内熱交換器へ供給して蒸発させ、ガス冷媒配管を介して前記室内熱交換器から前記圧縮機へとガス冷媒を導く冷房運転を行わせる運転制御部と、前記圧縮機の吸入圧力と前記室内熱交換器の飽和圧力とから前記ガス冷媒配管の圧力損失を算出する圧力損失算出部と、算出された前記圧力損失に基づいて、前記ガス冷媒配管の長さを算出するガス冷媒配管長さ算出部と、を備えていることを特徴とする。

冷房運転を行うと、室内熱交換器から圧縮機へと流れるガス冷媒配管にはガス冷媒が流れ、配管内のガス流れに基づく圧力損失が生じる。すなわち、室内熱交換器で気化された冷媒ガスは、ガス冷媒配管を通って圧縮機の吸入側に到達するまでに、冷媒配管内壁面の摩擦によって圧力が降下する。この圧力損失に基づいて、ガス冷媒配管長さを決定する。
ガス冷媒配管長さは、例えば、予め取得している冷媒配管の内径、管摩擦係数、冷媒の比重、および冷媒の平均流速から算出される。ガス冷媒配管長さの算出式は、例えばダルシーの式（Darcy's Formula）を用いる。なお、冷媒の平均流速は、例えば圧縮機の吐出流量からシステム内を流れる冷媒の平均流量を算出し、これを冷媒配管の流路断面積で除することによって算出する。
圧力損失に用いる高圧側の圧力は、室内熱交換器の飽和圧力を用いる。この飽和圧力は、例えば、室内熱交換器の冷媒温度から算出する。室内熱交換器の冷媒は、相変化しているため特に温度滑りがない冷媒（例えばＲ４１０Ａ）の場合には室内熱交換器内の冷媒温度（飽和温度）が一定なので、算出する飽和圧力の精度が確保される。なお、「温度滑りがない」とは、相変化時（室内熱交換器内では気液二相状態）に温度変化がなく一定であることをいう。
圧力損失に用いる低圧側の圧力は、圧縮機の吸入圧力を用いることとした。圧縮機の吸入圧力は、種々の手段によって得ることができるが、特に、圧縮機の吸入側に設けられた圧力センサを用いるのが好適である。この圧力センサは、圧力制御運転を行う空気調和装置には通常設けられているものなので、これを流用することでセンサの数を減らすことができる。
このように、本発明によれば、室内熱交換器から圧縮機の吸入側に向かうガス冷媒流れさえ形成できれば、全体の冷媒配管長さを決定できるので、簡便に冷媒配管長さを決定することができる。

さらに、本発明の冷媒配管長さ検知システムによれば、前記空気調和装置は、前記室内機を複数台備えるとともに、これらの室内機が一つの前記室外機に対してそれぞれ冷媒配管で接続された構成とされており、前記運転制御部は、一台の前記室内機ごとに順次前記冷房運転を行わせ、前記圧力損失算出部は、それぞれの室内機ごとに圧力損失を算出することを特徴とする。

複数の室内機を備えている場合には、全ての室内機を同時に運転させると、冷媒不足となり冷凍サイクルが実現できないおそれがある。そこで、一台の室内機のみを運転させて順次冷房運転を行うこととした。

さらに、本発明の冷媒配管長さ検知システムによれば、前記ガス冷媒配管長さ算出部は、各前記室内機ごとに算出された前記圧力損失のうち最も大きな圧力損失を用いて、最大ガス冷媒配管長さを算出することを特徴とする。

さらに、本発明の冷媒配管長さ検知システムによれば、得られた前記最大ガス冷媒配管長さに基づいて、前記空気調和装置の制御パラメータの補正量を計算する制御パラメータ算出部を備えていることを特徴とする。

実際の冷媒配管長さが設計値の冷媒配管長さと異なると、圧力損失も設計値からずれることになる。したがって、計算から得られた最大ガス冷媒配管長さに基づいて、空気調和装置の制御パラメータを補正する必要がある。本発明によれば、制御パラメータの補正量を計算することとしたので、この補正量に従って空気調和装置の制御パラメータで再設定すれば、設計通りの運転が可能となる。
空気調和装置の制御パラメータとしては、以下のものが挙げられる。
１．冷房運転時の目標低圧圧力、および／または、暖房運転時の目標高圧圧力
空気調和装置の運転が圧力制御によって行われている場合には、冷房運転時には目標低圧圧力になるように、暖房運転時には目標高圧圧力になるように、圧縮機の回転数、膨張弁の開度等を制御する。
冷媒配管の長さが設計値とは異なり、圧力損失が設計値からずれると、その分だけ実際の高圧圧力や低圧圧力が設計値からずれることになる。そこで、目標低圧圧力および／または目標高圧圧力を冷媒配管長さに応じて補正する。
例えば、冷媒配管の長さが設計値よりも長い場合には、圧力損失が大きくなるので、その分を考慮して、圧縮機の回転数を上げるために、目標低圧圧力を下げ、目標高圧圧力を上げる。
２．デフロスト（除霜）運転や油回収運転等の液バック気味運転の終了を示す過熱度の閾値
デフロスト運転や油回収運転等の液バック気味運転を行う場合には、圧縮機の吸入側の温度を測定して過熱度を把握しながら、過熱度が閾値を超えた場合に液バック気味運転を終了する。
例えば、冷媒配管長が長いほどその分だけ液冷媒が冷媒配管に溜まり込む量が多くなる。この場合には、過熱度の閾値を大きくして、早めに液バック気味運転を終了する。これにより、運転が終了してからの液バック量を抑えることができる。
３．電子膨張弁のゲイン・サンプリングタイム
冷媒配管長が長いほど、電子膨張弁の変化に対する冷媒の応答が遅くなるので、電子膨張弁のゲイン・サンプリングタイムを遅くして、ハンチングを防止させることができる。電子膨張弁としては、冷房運転時に、凝縮冷媒を減圧する膨張弁が挙げられる。

また、本発明の冷媒配管長さ検知方法によれば、冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続するとともに前記圧縮機、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器との間で冷媒回路を構成する冷媒配管とを備えた空気調和装置の冷媒配管の長さを検知する冷媒配管長さ検知方法において、前記圧縮機から吐出した冷媒を前記室外熱交換器で凝縮させ、凝縮した液冷媒を前記室内熱交換器へ供給して蒸発させ、ガス冷媒配管を介して前記室内熱交換器から前記圧縮機へとガス冷媒を導く冷房運転を行わせ、前記圧縮機の吸入圧力と前記室内熱交換器の飽和圧力とから前記ガス冷媒配管の圧力損失を算出し、算出された前記圧力損失に基づいて、前記ガス冷媒配管の長さを算出することを特徴とする。

圧縮機の吸入圧力と室内熱交換器の飽和圧力から得られる圧力損失を用いることとしたので、室内熱交換器から圧縮機の吸入側に向かうガス冷媒流れさえ形成できれば、簡便な構成で冷媒配管長さを決定できる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
先ず、本発明の冷媒配管長さ検知システムが適用される空気調和装置について説明した後に、本発明の冷媒配管長さ検知システムについて説明する。

図１には、高圧ガス管、低圧ガス管および液管によって一つの室外機と接続された複数の室内機を備え、それぞれの室内機で冷房・暖房運転を独立に行う冷暖房フリーマルチエアコン（空気調和装置）の概略構成が示されている。
冷暖房フリーマルチエアコンは、一つの室外ユニット（室外機）１と、複数の室内ユニット（室内機）３と、これらを接続する高圧ガス管５、低圧ガス管７および液管９とを備えている。
室外ユニット１は、例えば２台とされた圧縮機１０と、例えば２台とされた室外熱交換器１２とを備えている。
室外熱交換器１２は、室外空気と熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器または蒸発器として動作する。各室外熱交換器１２ａ，ｂとレシーバ２３との間の液管９との間であって、各室外熱交換器１２ａ，ｂの近傍には、それぞれ、室外側膨張弁１３ａ，ｂが設けられている。この室外側膨張弁１３ａ，ｂをバイパスする室外側膨張弁バイパス管１６ａ，ｂが設けられており、各バイパス管１６ａ，ｂには、室外熱交換器１２ａ，ｂからレシーバ２３への冷媒流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁１９ａ，ｂが設けられている。一方の第１室外熱交換器１２ａに接続された室外側膨張弁バイパス管１６ａには、逆止弁１９ａの上流側に開閉弁２１が設けられている。
室外側膨張弁１３ａ，ｂのレシーバ２３側に接続された配管は、液管９の合流点９ａにて合流するようになっている。

各圧縮機１０ａ，ｂは、好適にはスクロールコンプレッサが用いられる。これらの圧縮機１０ａ，ｂは、要求される能力に応じて、２台同時に運転する場合もあり、また、１台のみ運転させ、他の１台をバックアップとする場合もある。
圧縮機１０で圧縮された冷媒は、高圧ガス冷媒となり、高圧ガス管５へと吐出される。
なお、冷媒としては、例えばＲ４１０Ａが用いられる。このＲ４１０Ａは、従来の冷媒であるR22，R407Cに比べて約1.4倍（5℃）の密度を有し、1.6倍の高圧（5℃）となる高密度高圧冷媒のため、高い冷凍能力を発揮し、圧力損失も少ないという利点を有する。

室外ユニット１内に位置する高圧ガス管５は、分岐点５ａ，ｂにおいて分岐し、それぞれの分岐管６ａ，ｂが高圧ガス管用ポート１４−１において室外側四方弁１４ａ，１４ｂに接続されている。室外側四方弁１４ａ，ｂは、それぞれ、室外熱交換器１２ａ，ｂに接続される室外熱交換器側ポート１４−２と、低圧ガス管７の分岐点７ｄにおいて分岐する低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続される低圧ガス管側ポート１４−３と、ストレーナ１７ａ，ｂ及びキャピラリチューブ１８ａ，ｂを介して低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続されるバイパス管側ポート１４−４とを備えている。

室外ユニット１内に位置する低圧ガス管７は、アキュムレータ２０を介して、各圧縮機１０ａ，ｂに接続されている。アキュムレータ２０において回収された液冷媒は、液冷媒返送ライン２２ａ，ｂによって各圧縮機１０ａ，ｂに戻されるようになっている。
アキュムレータ２０の上流側には、圧縮機１０の吸入圧力を検出する吸入圧力センサＰＳＬが設けられている。

室外熱交換器１２ａ，ｂは、室外側四方弁１４ａ，ｂに接続される側の反対側に、液管９が接続されている。この室外ユニット１内の液管９には、液冷媒を貯留するレシーバ２３と、冷房運転時に液管９を流れる冷媒に過冷却を与える過冷却器２５とを備えている。過冷却器２５は、液管９を流れる液冷媒の一部を取り出し、膨張弁２５ａによって膨張気化させて冷却した冷媒によって、液管９を流れる液冷媒に過冷却を与えるようになっている。過冷却に用いられて気化したガス冷媒は、アキュムレータ２０に返送される。

室内ユニット３は、複数設けられており、各室内ユニットの構成は同等とされる。
室内ユニット３は、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０を備えている。室内熱交換器４０には、そのベンド部に温度センサＴＳ２が設けられている。また、室内熱交換器４０の冷房時の冷媒入口には温度センサＴＳ１、冷房時の冷媒出口には温度センサＴＳ３が設けられている。
室内熱交換器４０と液管９とを接続する液冷媒用分岐管４４には、膨張弁４２が設けられている。
各室内ユニット３には、高圧ガス管５及び低圧ガス管７の切り替えを行う分流コントローラ４６が設けられている。

分流コントローラ４６は、次のような構成となっている。
分流コントローラ４６は、室内側四方弁４８を備えている。室内側四方弁４８は、高圧ガス管５の主管から分岐された高圧ガス分岐管５ｃに接続される高圧ガス管用ポート４８−１と、室内熱交換器４０側に接続される室内熱交換器側ポート４８−２と、低圧ガス管７の主管から分岐された室内側低圧ガス分岐管７ｃに接続される低圧ガス管用ポート４８−３と、室内側低圧ガス分岐管７ｃの中途位置４９に合流する低圧バイパス管５０に接続される低圧バイパス管用ポート４８−４とを有している。

室内側四方弁４８は、暖房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通する。また、室内側四方弁４８は、冷房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通する。

室内側四方弁４８の上流側の高圧ガス分岐管５ｃには、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が設けられている。この高圧ガス分岐管用開閉弁５２を迂回するように高圧ガス分岐管用バイパス流路５４が形成されており、この高圧ガス分岐管用バイパス流路５４には第１キャピラリチューブ５５が設けられている。
室内側四方弁４８の下流側の低圧バイパス管５０には、第２キャピラリチューブ５７が設けられている。
高圧ガス分岐管用バイパス流路５４の上流側の高圧ガス分岐管５ｃと低圧バイパス管５０の下流側（中途位置４９の下流側）の室内側低圧ガス分岐管７ｃとの間には、高低圧バイパス管（バイパス管）５８が設けられている。高低圧バイパス管５８には、高圧ガス分岐管５ｃ側から室内側低圧ガス分岐管７ｃ側に向かって、高低圧バイパス管用開閉弁（開閉弁）６０と第３キャピラリチューブ（減速手段）６２とが順に設けられている。

次に、上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンについて、各運転モードに応じてその動作を説明する。
その後、本発明にかかる冷媒配管長さ検知システムの実施形態について説明する。
以下に説明するように、冷暖房フリーマルチエアコンは、要求される凝縮能力・蒸発能力に応じて、室外熱交換器１２の動作を適宜変更するものである。

［全冷房全台運転：運転パターンＣ４］
先ず、夏季のように、全ての室内ユニット３において冷房運転が選択されている場合の動作について、図１を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは凝縮器として動作する。
圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５の各分岐点５ａ，ｂで分岐して、各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れる。一方、高圧ガス冷媒の一部分（ごく少量）は、室内ユニット３へと接続される高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと流れる。なお、本実施形態において、圧縮機は１台のみ用いており、他の１台はバックアップ用とされている。
室外側四方弁１４ａ，ｂでは、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２が連通され、また、低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通されている。したがって、高圧ガス管用ポート１４−１へと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、室外熱交換器側ポート１４−２を通過して、室外熱交換器１２ａ，ｂへと導かれる。一方、室外側四方弁１４ａ，ｂの低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、室外側低圧ガス分岐間１５ａ，ｂを通る流路は閉ループとされているので、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂには高圧ガス冷媒は流れず、また、低圧ガス管７の分岐点７ｄから低圧ガス冷媒が流れ込むこともない。ただし、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内は低圧ガス冷媒が満たされた状態となっている。

室外熱交換器１２ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、外気と熱交換して放熱し、凝縮液化される。凝縮液化した高圧液冷媒は、レシーバ２３を通過し、過冷却器２５で過冷却された後、液管９を通って室内ユニット３へと導かれる。なお、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する液管９は、その長さが１００ｍを超えるので、このように過冷却をつけて液管９内での液冷媒の蒸発を避けることが望ましい。

室内ユニット３側へと流れ込んだ高圧液冷媒は、各室内ユニット３に接続された高圧ガス分岐管５ｃに分岐した後、各室内ユニット３の膨張弁４２で絞られて膨張させられる。その後、液冷媒は室内熱交換器４０で蒸発して、室内空気から熱を奪い冷却する。蒸発気化した低圧ガス冷媒は、分流コントローラ４６の室内側四方弁４８へと流れ込む。室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。したがって、室内熱交換器４０からの低圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、室内側低圧ガス分岐管７ｃへと流れ込んだ後、主管である低圧ガス管７を通って室外ユニット１へと導かれる。

分流コントローラ４６内では、高圧ガス冷媒について、次のような冷媒流れが形成されている。高圧ガス管５から各室内ユニット３に分岐した高圧ガス分岐管５ｃを通って流れ込んだ高圧ガス冷媒は、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が閉とされているので、高圧ガス分岐管用バイパス流路５４を通り、第１キャピラリチューブ５５で減圧される。減圧されたガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、低圧バイパス管５０へと流れ込み、第２キャピラリチューブ５７で絞られて流量調整された後、中途位置４９において室内側低圧ガス分岐管７ｃに合流する。このように、高圧ガス分岐管５ｃの高圧ガス冷媒を室内側四方弁４８を介して流すようにしたので、高圧ガス分岐管５ｃにおいて高圧ガスが滞留することがなく、ひいては、主管である高圧ガス管５において高圧ガスが滞留することがない。したがって、高圧ガス管５（もしくは高圧ガス分岐管５ｃ）内で高圧ガス冷媒が放熱・凝縮してしまい、液冷媒が高圧ガス管５内に溜まり込むことが防止される。特に、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する高圧ガス管５の配管長は１００ｍを超え、たとえ配管を断熱したとしてもその放熱量は無視できないものとなるため、このような高圧ガス冷媒を分流コントローラ４６によって流動させる冷媒回路が有効となる。
一方、分流コントローラ４６の高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉とされているので、高低圧バイパス管５８には高圧ガス冷媒が流れない。

低圧ガス管７を通って室外ユニット１に流れ込んだ低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０で液冷媒が除去された後、圧縮機１０ａへと戻される。
このように、全冷房全台運転では、要求される凝縮能力が大きいため、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂが凝縮器として運転される。

［冷房主体（中間期：室外ファンコントロール範囲内）：運転パターンＣ２］
図２には、春季や秋季のような中間期であって、冷房運転を行う室内ユニット３の台数が、暖房運転を行う室内ユニット３の台数よりも多い冷房主体の運転を行う場合が示されている。また、室外温度が冬季のように低すぎず（例えば５℃以上）、室外熱交換器１２ａ，ｂに設けた室外ファン（図示せず）の運転・停止（又は室外ファンの回転数制御）によって凝縮能力をコントロールできる範囲における場合である。

この運転パターンでは、夏季のように要求冷房能力が大きくなく、したがって要求される凝縮能力が比較的小さい（例えば能力の５０％）ので、第２室外熱交換器１２ｂは停止されている。この第２室外熱交換器１２ｂの停止は次のように行われる。
第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側四方弁１４ｂを切り替えて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切り、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させる。これにより、圧縮機１０ａから吐出された高圧ガスを第２室外熱交換器１２ｂに流さないようにする。また、第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側膨張弁１３ｂを全閉にする。

他方の第１室外熱交換器１２ａの下流側の室外側膨張弁１３ａは全開とされており、また、室外側膨張弁バイパス管１６ａに設けた開閉弁２１も開とされている。

暖房運転を行う室内ユニット３ａの分流コントローラ４６は、次のように動作される。
分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。

［冷暖バランス（冷房≒暖房、低圧許容範囲）：運転パターンＣ０］
図３には、室内ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しい冷暖バランス運転の場合が示されている。本運転パターンＣ０は、室内ユニット３の暖房運転をしている各室内熱交換器４０の容量が比較的大きく、しかも、外気温に対応する飽和蒸気圧を考慮しても室外熱交換器１２ａ，ｂにおける液冷媒の溜まり込みが許容される範囲（低圧許容範囲）となっている。
したがって、本運転パターンＣ０では、室外熱交換器１２ａ，ｂのいずれも停止すなわち冷媒を流さないようになっており、凝縮器としても蒸発器としても動作させていない。すなわち、室外側四方弁１４ａ，ｂの高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切る。
冷房運転に供される高圧液冷媒は、暖房運転をしている室内ユニット３ａ，ｂの室内熱交換器４０において凝縮した高圧液冷媒が用いられる。

本運転パターンにおいても、暖房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。
また、冷房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。

［全暖房全台運転：運転パターンＥ４］
次に、冬季のように、全ての室内ユニット３において暖房運転が選択されている場合の動作について、図４を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは蒸発器として動作する。

圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと導かれる。高圧ガス冷媒のごく一部は、高圧ガス管５の分岐点５ａ，ｂにおいて分岐して各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込む。室外側四方弁１４ａ，ｂは、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、また、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とが連通されている。したがって、室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、バイパス管側ポート１４−４を通って、キャピラリチューブ１８ａ，ｂで減圧された後、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに合流する。室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内の低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０を通過して、再び圧縮機１０ａへと戻される。また、室外熱交換器１２ａ，ｂから導かれる低圧ガス冷媒も、室外側四方弁１４ａ，ｂを介して室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに流れるようになっている。

高圧ガス管５によって室内ユニット３へと導かれた高圧ガス冷媒は、各高圧ガス分岐管５ｃを通過して、各分流コントローラ４６へと流れ込む。分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。この高圧液冷媒は、液管９によって室外ユニット１へと導かれ、室外熱交換器１２ａ，ｂの上流側に位置する室外側膨張弁１３ａ，ｂによって減圧させられて低圧液冷媒とされた後に、室外熱交換器１２ａ，ｂへと送られる。低圧液冷媒は、室外熱交換器１２ａ，ｂにおいて外気から熱を奪うことにより蒸発して低圧ガス冷媒とされる。低圧ガス冷媒は、上述のように、室外側四方弁１４ａ，ｂへと導かれた後、低圧ガス分岐管１５ａ，ｂを通って圧縮機１０ａへと戻される。

［冷媒配管長さ検知］
上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンの冷媒配管長さを検知する場合を例として、本発明の冷媒配管長さ検知システムの一実施形態について、図５を用いて説明する。
ビル等の建物に高圧ガス管５、低圧ガス管７及び液管９が既に設置されており、これら冷媒配管５，７，９を流用して、室外ユニット１及び室内ユニット３を据え付ける場合に、未知である既設の冷媒配管長さは、次のように検知する。

図５に示すように、冷媒配管長さ検知システム７０は、冷媒配管長さを検知しようとする場合に室外機２及び室内機３の運転を制御する運転制御部７２と、低圧ガス管７内を流れるガス冷媒の圧力損失を算出する圧力損失算出部７４と、圧力損失に基づいて低圧ガス管７の配管長を算出する低圧ガス管長さ算出部（ガス冷媒配管長さ算出部）７６と、冷暖房フリーマルチエアコンの制御パラメータを算出する制御パラメータ算出部８２とを備えている。

運転制御部７２は、冷媒配管長さを検知する場合に、各室内機３を一台ずつ順番に冷房運転を行わせるものである。したがって、圧縮機１０から吐出した冷媒は、室外熱交換器１２で凝縮させられ、液冷媒として液管９を介して室内熱交換器４０へと送られ、この室内熱交換器４０で蒸発させられる。その後、ガス冷媒は、低圧ガス管７を介して室内熱交換器４０から圧縮機１０へと導かれる。

圧力損失算出部７４は、圧縮機１０の吸入圧力Ｐｏｕｔと室内熱交換器４０の飽和圧力Ｐｉｎとから圧力損失△Ｐを算出する。すなわち、飽和圧力Ｐｉｎから吸入圧力Ｐｏｕｔを減じることにより（△Ｐ＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）、圧力損失△Ｐを得る。

圧縮機１０の吸入圧力Ｐｏｕｔは、圧縮機１０の吸入側に設けられた吸入圧力センサＰＳＬを用いる（例えば図１参照）。吸入圧力センサＰＳＬは、冷暖房フリーマルチエアコンが圧力制御運転を行う場合には低圧圧力を測定するために通常設けられているものなので、これを流用することでセンサの数を減らすことができる。

室内熱交換器４０の飽和圧力Ｐｉｎは、室内熱交換器４０に設けた温度センサＴＳ１〜ＴＳ３によって測定された冷媒温度から算出する。すなわち、これらの温度センサＴＳ１〜ＴＳ３によって飽和温度を決定し、この飽和温度に応じた飽和圧力Ｐｉｎを得る。
温度センサＴＳ１〜ＴＳ３は、それぞれ、室内熱交換器４０の冷房時の冷媒入口、室内熱交換器４０のベンド部、および室内熱交換器４０の冷房時の冷媒出口に設けられている。これらの温度センサＴＳ１〜ＴＳ３の温度の平均値を用いても良いし、Ｒ４０１Ａのような温度滑りがない冷媒の場合には、室内熱交換器４０内が飽和状態であり冷媒温度が一定なので、室内熱交換器４０のベンド部に設けた温度センサＴＳ２のみを用いても良い。なお、温度滑りがないとは、相変化時（室内熱交換器４０内では気液二相状態）に温度変化がないことをいう。

低圧ガス管長さ算出部（ガス冷媒配管長さ算出部）７６は、圧力損失算出部７４において算出された圧力損失△Ｐに基づいて、冷房運転している室内熱交換器４０と圧縮機１０との間の低圧ガス管７の長さ△ｘを算出する。
低圧ガス管７の長さ△ｘは、以下のダルシーの式（Darcy's Formula）によって算出する。
△Ｐ＝λ（△ｘ／Ｄ）・（ρｕ^２／２）
ここで、λはダルシーの管摩擦係数、△ｘは低圧ガス管７の配管長さ、Ｄは配管の内径、ρは冷媒の比重、ｕは平均流速である。
ダルシーの管摩擦係数λ、配管の内径Ｄ、冷媒の比重ρ、平均流速ｕは、予め取得しておく。平均流速ｕは、圧縮機１０の吐出流量からシステム内を流れる冷媒の平均流量を算出し、これを冷媒配管の流路断面積（πＤ^２／４）で除することによって算出する。

制御パラメータ算出部８２は、低圧ガス管長さ算出部７６によって得られた最大ガス冷媒配管長さに基づいて、冷暖房フリーマルチエアコンの制御パラメータの補正量を計算する。
制御パラメータとしては、以下のものが挙げられる。
１．冷房運転時の目標低圧圧力、暖房運転時の目標高圧圧力
冷暖房フリーマルチエアコンの運転が圧力制御によって行われているので、冷房運転時には目標低圧圧力になるように、暖房運転時には目標高圧圧力になるように、圧縮機の回転数、膨張弁の開度等を制御するようになっている。
冷媒配管の長さが設計値とは異なり、圧力損失△Ｐが設計値からずれると、その分だけ実際の高圧圧力や低圧圧力が設計値からずれることになる。そこで、目標低圧圧力および目標高圧圧力を冷媒配管長さに応じて補正する。
例えば、冷媒配管の長さが設計値よりも長い場合には、圧力損失が大きくなるので、その分を考慮して、圧縮機１０の回転数を上げるために、目標低圧圧力を下げ、目標高圧圧力を上げる。
２．デフロスト（除霜）運転や油回収運転等の液バック気味運転の終了を示す過熱度の閾値
デフロスト運転や油回収運転等の液バック気味運転を行う場合には、圧縮機１０の吸入側の温度を測定して過熱度を把握しながら、過熱度が閾値を超えた場合に液バック気味運転を終了する。
例えば、冷媒配管長が長いほどその分だけ液冷媒が冷媒配管に溜まり込む量が多くなる。この場合には、過熱度の閾値を大きくして、早めに液バック気味運転を終了する。これにより、運転が終了してからの液バック量を抑えることができる。
３．電子膨張弁のゲイン・サンプリングタイム
冷媒配管長が長いほど、電子膨張弁の変化に対する冷媒の応答が遅くなるので、電子膨張弁のゲイン・サンプリングタイムを遅くして、ハンチングを防止させることができる。電子膨張弁としては、冷房運転時に、凝縮冷媒を減圧する膨張弁４２（例えば図１参照）が挙げられる。

次に、図６を用いて、上記構成の冷媒配管長さ検知システム７０を用いた冷媒配管長さ検知方法について説明する。
まず、運転制御部７２の指令によって、冷媒配管長さを検知するための冷房試運転が開始される（Ｓ０）。

次に、運転制御部７２は、室内機３を一台のみ冷房運転させる（Ｓ１）。これにより、圧縮機１０から吐出した冷媒は、室外熱交換器１２で凝縮させられ、液冷媒として室内熱交換器３へと送られ、この室内熱交換器４０で蒸発させられる。その後、ガス冷媒は、低圧ガス管７を介して室内熱交換器４０から圧縮機１０へと導かれる。この際に、ガス冷媒は、低圧ガス管７内壁面の摩擦によって圧力が降下する。この圧力損失△Ｐを、圧力損失算出部７４によって算出する（Ｓ１）。

そして、全ての室内機３に対応する圧力損失△Ｐを計算したか否かを判断する（Ｓ２）。全ての室内機３に対応する圧力損失△Ｐを計算していない場合には、ステップＳ１へ戻る。そして、圧力損失△Ｐの計算を終えた室内機３を停止し、圧力損失△Ｐを計算していない別の室内機３に対して冷房運転を開始させる。この室内機３に対しても、同様に、圧力損失△Ｐを算出する。

これを繰り返し、全ての室内機３について圧力損失△Ｐを計算した後に、各室内機３に対する圧力損失△Ｐのうち、最も大きい最大圧力損失△Ｐｍａｘを計算する。そして、この最大圧力損失△Ｐｍａｘを用いて、低圧ガス管長さ算出部７６により、最大低圧ガス管長さ△ｘｍａｘを算出する（Ｓ３）。

また、最大ガス冷媒配管長さを用いて、制御パラメータ算出部８２によって、制御パラメータの補正量が算出され、既に設定されている冷暖房フリーエアコンの制御パラメータが変更される（Ｓ６）。制御パラメータとしては、上述のように、冷房運転時の目標低圧圧力、暖房運転時の目標高圧圧力、デフロスト運転や油回収運転等の液バック気味運転の終了を示す過熱度の閾値、電子膨張弁のゲイン・サンプリングタイム等が挙げられる。

本実施形態の冷媒配管長さ検知システム７０によれば、以下の作用効果を奏する。
室内熱交換器４０と圧縮機１０の吸入側との間の低圧ガス管７の圧力損失を用いて冷媒配管長さを検知することとしたので、室内熱交換器から圧縮機の吸入側に向かうガス冷媒流れさえ形成できれば、冷媒配管長さを決定できる。したがって、簡便に冷媒配管長さを決定することができる。

運転制御部７２によって、１台ずつ室内機３を冷房運転させることとしたので、全ての室内機３を同時に運転させて冷媒不足となり、冷凍サイクルが実現できなくなるといった不具合を回避することができる。

制御パラメータ算出部８２により、得られた最大ガス冷媒配管長さに基づいて、冷暖房フリーマルチエアコンの制御パラメータの補正量を計算することとしたので、冷暖房フリーマルチエアコンの制御パラメータを変更することができ、これにより、最適な運転条件で冷暖房フリーマルチエアコンを運転することができる。

なお、本実施形態では３管方式の冷暖房フリーマルチエアコンを用いてガス配管長さ検知システム７０について説明したが、本発明のガス配管長さ検知システム７０は、２管方式の他の形式の空気調和装置にも適用することができる。
また、ガス配管長さ検知システム７０は、空気調和装置に当初から組み込まれた形式で提供されても良いし、空気調和装置とは別の装置として提供されても良い。

冷暖房フリーマルチエアコンであり、全冷房全台運転の運転パターンを示した概略構成図である。 中間期における冷房主体運転であって室外ファンのコントロール範囲内の運転パターンを示した概略構成図である。 冷暖バランスの運転パターンを示した概略構成図である。 全暖房全台運転の運転パターンを示した概略構成図である。 本発明のガス配管長さ検知システムの一実施形態を示した図である。 本発明のガス配管長さ検知方法の一実施形態を示したフローチャートである。

符号の説明

１ 室外ユニット（室外機）
３ 室内ユニット（室内機）
５ 高圧ガス管
７ 低圧ガス管
９ 液管
７０ ガス配管長さ検知システム
７２ 運転制御部
７４ 圧力損失算出部
７６ 低圧ガス管長さ算出部（ガス冷媒配管長さ算出部）
８２ 制御パラメータ算出部

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続するとともに前記圧縮機、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器との間で冷媒回路を構成する冷媒配管とを備えた空気調和装置の冷媒配管の長さを検知する冷媒配管長さ検知システムにおいて、
   前記圧縮機から吐出した冷媒を前記室外熱交換器で凝縮させ、凝縮した液冷媒を前記室内熱交換器へ供給して蒸発させ、ガス冷媒配管を介して前記室内熱交換器から前記圧縮機へとガス冷媒を導く冷房運転を行わせる運転制御部と、
   前記圧縮機の吸入圧力と前記室内熱交換器の飽和圧力とから前記ガス冷媒配管の圧力損失を算出する圧力損失算出部と、
   算出された前記圧力損失に基づいて、前記ガス冷媒配管の長さを算出するガス冷媒配管長さ算出部と、
   を備えていることを特徴とする冷媒配管長さ検知システム。
2. 前記空気調和装置は、前記室内機を複数台備えるとともに、これらの室内機が一つの前記室外機に対してそれぞれ冷媒配管で接続された構成とされており、
   前記運転制御部は、一台の前記室内機ごとに順次前記冷房運転を行わせ、
   前記圧力損失算出部は、それぞれの室内機ごとに圧力損失を算出することを特徴とする請求項１記載の冷媒配管長さ検知システム。
3. 前記ガス冷媒配管長さ算出部は、各前記室内機ごとに算出された前記圧力損失のうち最も大きな圧力損失を用いて、最大ガス冷媒配管長さを算出することを特徴とする請求項２記載の冷媒配管長さ検知システム。
4. 得られた前記最大ガス冷媒配管長さに基づいて、前記空気調和装置の制御パラメータの補正量を計算する制御パラメータ算出部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の冷媒配管長さ検知システム。
5. 冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続するとともに前記圧縮機、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器との間で冷媒回路を構成する冷媒配管とを備えた空気調和装置の冷媒配管の長さを検知する冷媒配管長さ検知方法において、
   前記圧縮機から吐出した冷媒を前記室外熱交換器で凝縮させ、凝縮した液冷媒を前記室内熱交換器へ供給して蒸発させ、ガス冷媒配管を介して前記室内熱交換器から前記圧縮機へとガス冷媒を導く冷房運転を行わせ、
   前記圧縮機の吸入圧力と前記室内熱交換器の飽和圧力とから前記ガス冷媒配管の圧力損失を算出し、
   算出された前記圧力損失に基づいて、前記ガス冷媒配管の長さを算出することを特徴とする冷媒配管長さ検知方法。

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