JP2006300373A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 小容量制御における冷媒音の発生を抑えることができる空気調和機を提供する。
【解決手段】 空気調和機１００は、圧縮機１０と室外熱交換器１４と第１室内膨張弁５ａと第１室内熱交換器３ａとを含む冷媒回路を備える空気調和機であって、ガス抜き回路２０とガス抜き回路２０開閉部と制御部とを備える。ガス抜き回路２０は、冷媒回路をバイパスして冷媒を圧縮機１０の吸入側に戻すための回路である。ガス抜き回路開閉部３０は、ガス抜き回路２０上に設けられ、ガス抜き回路２０を開閉する。そして、制御部６０は、圧縮機１０の周波数制御によって容量制御を行い、圧縮機１０の周波数が最低運転周波数に到達するまで圧縮機１０の周波数を低下させた後さらに容量低減が必要な場合には、ガス抜き回路開閉部３０を開き且つガス抜き回路開閉部３０を開いた状態で圧縮機１０の周波数制御を行うことによって容量の調整を行う小容量制御モードにて容量制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来の空気調和機には、冷媒を圧縮機の吸入側に戻すバイパス回路を含む冷媒回路が備えられ、容量制御がバイパス回路を開閉するバイパス回路開閉部によって行われるものがある（特許文献１参照）。このような空気調和機では、通常運転では主に圧縮機の周波数制御によって容量制御を行い、圧縮機の周波数が最低運転周波数に到達した後にさらに容量低減が必要な場合に、バイパス回路開閉部が開かれて容量が低減される。そして、圧縮機の周波数が一定に保持された状態でバイパス回路開閉部が開閉されることにより容量制御が行われる。
特開平２−９７８５３号公報

しかし、上記のような小容量制御が行われる場合、バイパス回路開閉部の開閉が頻繁に繰り返される場合がある。バイパス回路開閉部の開閉が頻繁に繰り返されると、冷媒音が繰り返し発生して、使用者等に不快感を与える恐れがある。
本発明の課題は、小容量制御における冷媒音の発生を抑えることができる空気調和機を提供することにある。

第１発明にかかる空気調和機は、圧縮機と室外熱交換器と第１膨張弁と第１室内熱交換器とを含む冷媒回路を備える空気調和機であって、バイパス回路とバイパス回路開閉部と制御部とを備える。バイパス回路は、冷媒回路をバイパスして冷媒を圧縮機の吸入側に戻すための回路である。バイパス回路開閉部は、バイパス回路上に設けられ、バイパス回路を開閉する。そして、制御部は、圧縮機の周波数制御によって容量制御を行い、圧縮機の周波数が最低運転周波数である第１周波数に到達するまで圧縮機の周波数を低下させた後さらに容量低減が必要な場合には、バイパス回路開閉部を開き且つバイパス回路開閉部を開いた状態で圧縮機の周波数制御を行うことによって容量の調整を行う第１制御モードにて容量制御を行う。

この空気調和機では、第１制御モードにおいて、バイパス回路開閉部が開かれた状態のまま圧縮機の周波数制御が行われることによって容量制御が行われる。このため、小容量制御時にバイパス回路開閉部の開閉頻度を低減させることができる。これにより、小容量制御における冷媒音の発生を抑えることができる。
第２発明にかかる空気調和機は、第１発明の空気調和機であって、制御部は、第１制御モードにおいて、バイパス回路開閉部を開くと共に圧縮機の周波数を第１周波数よりも大きい第２周波数とする。

この空気調和機では、第１制御モードにおいてバイパス回路開閉部が開かれると、冷媒がバイパス回路を介して圧縮機の吸入側に送られることによって容量が低下する。このため、圧縮機の周波数を第１周波数よりも大きい第２周波数とすることによって、バイパス回路を開くことによる容量の過剰な低下を抑えることができる。また、第２周波数は、圧縮機の最低運転周波数よりも大きいため、その後に周波数をより小さくすることが可能となり、容量をより低減させることができる。

第３発明にかかる空気調和機は、第１発明または第２発明の空気調和機であって、制御部は、第１制御モードにおいて圧縮機の周波数が第１周波数よりも大きい第３周波数に到達した場合は、バイパス回路開閉部を閉じた状態で圧縮機の周波数制御を行うことによって容量の調整を行う第２制御モードに切り換える。
この空気調和機では、第１制御モードにおいて圧縮機の周波数が第１周波数よりも大きい第３周波数に到達した場合に第２制御モードに切り換わる。すなわち、バイパス回路によらず圧縮機の周波数制御によって容量制御を行うことが適切な場合には、第２制御モードに移行することによって適切な容量制御を行うことができる。

第４発明にかかる空気調和機は、第１発明から第３発明のいずれかの空気調和機であって、レシーバーをさらに備える。レシーバーは、冷媒回路において室外熱交換器と第１室内熱交換器との間であって圧縮機とは反対側に位置し、液体状態の冷媒を貯留可能である。そして、バイパス回路は、レシーバーから圧縮機の吸入側に接続されレシーバー内の気体状態の冷媒を圧縮機の吸入側へと送るガス抜き回路である。

この空気調和機では、レシーバーから圧縮機の吸入側に接続されるガス抜き回路を利用して小容量制御が行われる。すなわち、レシーバーから圧縮機の吸入側に冷媒を戻すことによって容量制御を行うことができる。また、冷媒がレシーバーから圧縮機の吸入側に戻されることによって、冷媒音を比較的小さく抑えることができる。
第５発明にかかる空気調和機は、第１発明から第４発明のいずれかの空気調和機であって、バイパス回路は、圧縮機に接続される吸入管と吐出管とを接続するホットガスバイパス回路である。

この空気調和機では、圧縮機に接続される吸入管と吐出管とを接続するホットガスバイパス回路を利用して小容量制御が行われる。このため、圧縮機から吐出された冷媒を圧縮機の吸入側に戻すことによって容量制御を行うことができる。
第６発明にかかる空気調和機は、第１発明から第５発明のいずれかの空気調和機であって、冷媒回路は、第１膨張弁および第１室内熱交換器に並列に配置される第２室内熱交換器および第２膨張弁をさらに含む。

この空気調和機は、複数の室内熱交換器が備えられる、いわゆるマルチ型の空気調和機であり、負荷の変動が大きい。従って、容量制御の要求が強い。この空気調和機では、容量制御を適切に行うことができると共に冷媒音を抑えることができる。
第７発明にかかる空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、第１膨張弁と、第１室内熱交換器と、圧縮機の吸入側と吐出側とを接続するバイパス回路と、バイパス回路上に設けられバイパス回路を開閉するバイパス回路開閉部とを含む冷媒回路を備える空気調和機の制御方法であって、周波数制御ステップと、判断ステップと、第１制御モードステップとを備える。周波数制御ステップでは、圧縮機の周波数制御によって容量制御が行われる。判断ステップでは、圧縮機の周波数が最低運転周波数である第１周波数に到達し、且つ、さらに容量低減が必要か否かが判断される。そして、第１制御モードステップでは、判断ステップにおいて、圧縮機の周波数が最低運転周波数である第１周波数に到達し、且つ、さらに容量低減が必要であると判断された場合には、バイパス回路開閉部を開き且つバイパス回路開閉部を開いた状態で圧縮機の周波数制御を行うことによって容量の調整を行う第１制御モードにて容量制御が行われる。

この空気調和機の制御方法では、第１制御モードにおいて、バイパス回路開閉部が開かれた状態のまま圧縮機の周波数制御が行われることによって容量制御が行われる。このため、小容量制御時にバイパス回路開閉部の開閉頻度を低減させることができる。これにより、小容量制御における冷媒音の発生を抑えることができる。

第１発明にかかる空気調和機では、小容量制御時にバイパス回路開閉部の開閉頻度を低減させることができるため、小容量制御における冷媒音の発生を抑えることができる。
第２発明にかかる空気調和機では、バイパス回路開閉部が開かれるときに圧縮機の周波数を第１周波数よりも大きい第２周波数とすることによって、バイパス回路を開くことによる容量の過剰な低下を抑えることができる。

第３発明にかかる空気調和機では、バイパス回路によらず圧縮機の周波数制御によって容量制御を行うことが適切な場合には、第２制御モードに移行することによって適切な容量制御を行うことができる。
第４発明にかかる空気調和機では、レシーバーから圧縮機の吸入側に接続されるガス抜き回路を利用することによって、冷媒音を比較的小さく抑えることができる。

第５発明にかかる空気調和機では、圧縮機に接続される吸入管と吐出管とを接続するホットガスバイパス回路を利用することによって容量制御を行うことができる。
第６発明にかかる空気調和機は、容量制御を適切に行うことができると共に冷媒音を抑えることができる。
第７発明にかかる空気調和機では、小容量制御時にバイパス回路開閉部の開閉頻度を低減させることができるため、小容量制御における冷媒音の発生を抑えることができる。

＜構成＞
本発明の一実施形態にかかる空気調和機１００の構成を示す冷媒回路図を図１に示す。この空気調和機１００は、住宅内の冷暖房を行う空気調和機であって、一台の室外機１に対して複数の室内機２ａ−２ｃが接続される、いわゆるマルチ型空気調和機である。室内機２ａ−２ｃは、分岐ユニットＢＰ１を介して室外機１に接続されている。本実施形態では、１つの室外機１に対して、第１室内機２ａ、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃの合計３台の室内機２ａ−２ｃが分岐ユニットＢＰ１を介して接続されている。

〈室外機の構成〉
室外機１側の冷媒回路は、圧縮機１０、切換機構１１、油分離器１２、ホットガスバイパス回路１３（バイパス回路）、室外熱交換器１４、室外膨張弁１５、レシーバー１６、ブリッジ回路１７、冷却器１８、過冷却バイパス回路１９、ガス抜き回路２０（バイパス回路）、均圧回路２１などを含んでいる。

圧縮機１０は、電動機駆動のスクロール式の圧縮機であり、吸入したガス冷媒を圧縮するための機器である。圧縮機１０は、インバーターにより運転周波数を可変制御可能となっている。
切換機構１１は、冷房サイクルによる運転と暖房サイクルによる運転との切り換え時に、冷媒の流れの方向を切り換える機構であり、圧縮機１０の吐出管２２、吸入管２３、室外熱交換器１４のガス側および室内熱交換器３ａ−３ｃのガス側と接続された四路切換弁によって構成されている。切換機構１１は、冷房サイクルによる運転時には圧縮機１０の吐出側と室外熱交換器１４のガス側とを接続するとともに圧縮機１０の吸入側とガス閉鎖弁２４とを接続する（図１の切換機構１１の実線を参照。以下、この状態を「冷房サイクル側状態」と呼ぶ。）。また、切換機構１１は、暖房サイクルによる運転時には圧縮機１０の吐出側とガス閉鎖弁２４とを接続するとともに圧縮機１０の吸入側と室外熱交換器１４のガス側とを接続することが可能である（図１の切換機構１１の破線を参照。以下、この状態を「暖房サイクル側状態」と呼ぶ。）。

油分離器１２は、圧縮機１０の吐出側の冷媒中に含まれる潤滑油を分離して圧縮機１０の吸入側に返すための機構であり、吐出管２２の途中に設けられている。
ホットガスバイパス回路１３は、圧縮機１０の吐出管２２と吸入管２３とを連通する回路であり、圧縮機１０の吸入側と吐出側とを接続している。ホットガスバイパス回路１３は、一端が油分離器１２に接続され、他端が吸入管２３に接続されている。従って、ホットガスバイパス回路１３は、圧縮機１０から吐出された冷媒を吸入側に戻すと共に、油分離器１２で分離された油分を圧縮機１０の吸入側に戻すための油回収回路としても機能することができる。また、ホットガスバイパス回路１３上には、ホットガスバイパス回路開閉部２５（バイパス回路開閉部）と、通過する冷媒を減圧するキャピラリ２６とが設けられている。ホットガスバイパス回路開閉部２５は、ホットガスバイパス回路１３を開閉する電磁弁であり、ホットガスバイパス回路１３を流れる冷媒の流れを閉鎖および開放することができる。

室外熱交換器１４は、クロスフィンチューブ式の熱交換器であり、空気を熱源として冷媒と熱交換するための機器である。室外機１は、室外機１内に屋外の空気を取り込み、送り出すために室外熱交換器１４を通る空気流を生成する室外送風機２７を備えている。室外送風機２７は、室外熱交換器１４に空気を通すことによって屋外の空気と室外熱交換器１４を流れる冷媒との熱交換を行わせる。

室外膨張弁１５は、室外熱交換器１４の液側と接続され、後述するブリッジ回路１７と室外熱交換器１４との間に位置している。室外膨張弁１５は、通過する冷媒を減圧可能な電動弁であり、弁の開度が制御されることによって通過する冷媒の流量を調整することができる。
レシーバー１６は、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間を流れる冷媒を一時的に溜めるための容器であり、液体状態の冷媒を貯留可能である。レシーバー１６は、容器上部に入口を有しており、容器下部に出口を有している。レシーバー１６の入口は、ブリッジ回路１７を介して室外膨張弁１５及び液閉鎖弁２８に接続されている。また、レシーバー１６の出口は、冷却器１８及びブリッジ回路１７を介して室外膨張弁１５及び液閉鎖弁２８に接続されている。レシーバー１６は、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間であって圧縮機１０とは反対側に位置しており、室内膨張弁５ａ−５ｃと室外熱交換器１４との間に位置している。レシーバー１６は、冷房サイクルにおける冷媒の流れ方向においては、室内膨張弁５ａ−５ｃの上流側であって室外熱交換器１４の下流側に位置している。

ブリッジ回路１７は、室外膨張弁１５とレシーバー１６との間に接続された４つの逆止弁１７ａ−１７ｄから構成された回路であり、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間を流れる冷媒が室外熱交換器１４側からレシーバー１６に流入する場合及び室内熱交換器３ａ−３ｃ側からレシーバー１６に流入する場合のいずれの場合においても、レシーバー１６の入口からレシーバー１６内に冷媒を流入させ、かつ、レシーバー１６の出口から室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間に冷媒を戻す機能を有している。具体的には、逆止弁１７ａは、室内熱交換器３ａ−３ｃから室外熱交換器１４へ向かって流れる冷媒をレシーバー１６の入口に導くように接続されている。逆止弁１７ｂは、室外熱交換器１４から室内熱交換器３ａ−３ｃへ向かって流れる冷媒をレシーバー１６の入口に導くように接続されている。逆止弁１７ｃは、レシーバー１６の出口から冷却器１８を介して流れる冷媒を室内熱交換器３ａ−３ｃ側に流すことができるように接続されている。逆止弁１７ｄは、レシーバー１６の出口から冷却器１８を介して流れる冷媒を室外熱交換器１４側に流すことができるように接続されている。これにより、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間を流れる冷媒は、常に、レシーバー１６の入口から流入し、レシーバー１６の出口から流出して室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間に戻されるようになっている。

冷却器１８は、２重管式の熱交換器であり、室外熱交換器１４において凝縮されて室内熱交換器３ａ−３ｃに送られる冷媒を冷却するために設けられている。冷却器１８は、レシーバー１６とブリッジ回路１７との間に接続されている。
過冷却バイパス回路１９は、室外熱交換器１４から室内熱交換器３ａ−３ｃへ送られる冷媒の一部を分岐させて圧縮機１０の吸入側に戻すように設けられている。具体的には、過冷却バイパス回路１９は、レシーバー１６の出口とブリッジ回路１７の逆止弁１７ｄとを接続する回路部分から分岐されて冷却器１８を通り圧縮機１０の吸入管２３に合流するように接続されている。そして、過冷却バイパス回路１９には、過冷却バイパス回路１９を流れる冷媒の流量を調節するための過冷却バイパス用膨張弁２９が設けられている。過冷却バイパス用膨張弁２９は、冷却器１８に流す冷媒の流量の調節を行うための電動弁である。これにより、冷媒回路１０を流れる冷媒は、冷却器１８において、過冷却バイパス用膨張弁２９の出口から圧縮機１０の吸入管２３に戻される冷媒によって冷却されるようになっている。

ガス抜き回路２０は、その一端がレシーバー１６の上端部に接続され、その他端が過冷却バイパス回路１９に接続され圧縮機１０の吸入管２３に合流している。ガス抜き回路２０は、レシーバー１６内の気体状態の冷媒を圧縮機１０の吸入側へと送るための回路である。また、ガス抜き回路２０上には、ガス抜き回路開閉部３０（バイパス回路開閉部）が設けられている。ガス抜き回路開閉部３０は、ガス抜き回路２０を開閉する電磁弁であり、ガス抜き回路２０を流れる冷媒の流れを閉鎖および開放することができる。

均圧回路２１は、その一端がガス抜き回路２０におけるガス抜き回路開閉部３０とレシーバー１６との間に接続され、その他端が吐出管２２に接続されている。また、均圧回路２１には、その一端から他端に向かう冷媒の流通のみを許容する均圧用逆止弁３１が設けられている。この均圧回路２１は、空気調和機１００の停止中に外気温が異常に上昇してレシーバー１６の圧力が高くなりすぎた場合に、ガス冷媒を逃がすことでレシーバー１６の破裂を防止するためのものである。

〈室内機の構成〉
複数の室内機２ａ−２ｃは、室内の壁面や天井裏などにそれぞれ配置され、室内へ調和された空気を吹き出す。室内機２ａ−２ｃは、異なる室内にそれぞれ配置されてもよく、同一室内の異なる位置にそれぞれ配置されてもよい。室内機２ａ−２ｃは、それぞれ独立してサーモオン・オフおよび運転の起動・停止が可能となっており、室内機２ａ−２ｃごとに運転状態を切り換えることができる。複数の室内機２ａ−２ｃは、分岐ユニットＢＰ１を介して室外機１に接続されており、室外機１から送られてきた冷媒が分岐ユニットＢＰ１において分岐され各室内熱交換器３ａ−３ｃに送られる。また、各室内熱交換器３ａ−３ｃを流れた冷媒は、分岐ユニットＢＰ１において再び合流して室外機１へと送られる。

第１室内機２ａは、第１室内熱交換器３ａおよび第１室内送風機４ａを備えている。第１室内熱交換器３ａは、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う。第１室内送風機４ａは、第１室内機２ａ内から吹き出される空気の流れを生成し、第１室内熱交換器３ａを流れる冷媒と熱交換を行った空気を室内へと送る。
第２室内機２ｂは、第２室内熱交換器３ｂおよび第２室内送風機４ｂを備えている。第２室内熱交換器３ｂは、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う。第２室内送風機４ｂは、第２室内機２ｂ内から吹き出される空気の流れを生成し、第２室内熱交換器３ｂを流れる冷媒と熱交換を行った空気を室内へと送る。

第３室内機２ｃは、第３室内熱交換器３ｃおよび第３室内送風機４ｃを備えている。第３室内熱交換器３ｃは、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う。第３室内送風機４ｃは、第３室内機２ｃ内から吹き出される空気の流れを生成し、第３室内熱交換器３ｃを流れる冷媒と熱交換を行った空気を室内へと送る。
第１室内熱交換器３ａ、第２室内熱交換器３ｂおよび第３室内熱交換器３ｃは、冷媒回路において並列に設けられており、分岐ユニットＢＰ１に接続されている。

〈分岐ユニットの構成〉
分岐ユニットＢＰ１は、１つの室外機１から送られる冷媒を分岐して複数の室内機２ａ−２ｃに分配し、また、複数の室内機２ａ−２ｃから送られる冷媒を合流させて１つの室外機１に送るユニットである。この空気調和機１００では、１つの分岐ユニットＢＰ１には３つの室内機２ａ−２ｃが接続されているが、１つの分岐ユニットＢＰ１により多くの室内機またはより少ない室内機が接続されてもよい。また、１つの室外機１に複数の分岐ユニットが接続されてもよい。

分岐ユニットＢＰ１は、３つに分岐した液分岐管３２と、３つに分岐したガス分岐管３３とを有している。液分岐管３２は、室外機１の液閉鎖弁２８と第１室内熱交換器３ａ、第２室内熱交換器３ｂおよび第３室内熱交換器３ｃの液側とを連結している。また、ガス分岐管３３は、室外機１のガス閉鎖弁２４と第１室内熱交換器３ａ、第２室内熱交換器３ｂおよび第３室内熱交換器３ｃのガス側とを連結している。液分岐管３２の分岐点と各室内熱交換器３ａ−３ｃとの間には、第１室内膨張弁５ａ（第１膨張弁）、第２室内膨張弁５ｂ（第２膨張弁）および第３室内膨張弁５ｃが設けられており、各室内膨張弁５ａ−５ｃは冷媒回路において並列に設けられている。従って、第１室内熱交換器３ａと第１室内膨張弁５ａとからなる第１室内機２ａ側の冷媒回路と、第２室内熱交換器３ｂと第２室内膨張弁５ｂとからなる第２室内機２ｂ側の冷媒回路と、第３室内熱交換器３ｃと第３室内膨張弁５ｃとからなる第３室内機２ｃ側の冷媒回路とが互いに並列に分岐ユニットＢＰ１を介して室外機１側の冷媒回路に接続されている。第１室内膨張弁５ａ、第２室内膨張弁５ｂおよび第３室内膨張弁５ｃはそれぞれ通過する冷媒を減圧可能な電動弁であり、弁の開度が制御されることによって通過する冷媒の量を制御することができる。第１室内膨張弁５ａ、第２室内膨張弁５ｂおよび第３室内膨張弁５ｃはそれぞれ独立して制御可能となっている。

なお、液分岐管３２と第ガス液分岐管との間には、圧力調整用の電動弁６が設けられている。
〈各種センサ〉
空気調和機１００は、各部に設けられた圧力センサや温度センサ等の各種センサ４０−５１を備えている。以下、図１を用いて、各種センサ４０−５１について説明する。

圧縮機１０の吸入管２３には、圧縮機１０の吸入側を流れる低圧のガス冷媒の圧力（以下、「吸入側圧力Ｐｅ」と呼ぶ。）を検出するための吸入側圧力センサ４０が設けられている。圧縮機１０の吐出管２２には、圧縮機１０の吐出側を流れる高圧のガス冷媒の圧力（以下、「吐出側圧力Ｐｃ」と呼ぶ。）を検出するための吐出側圧力センサ４１が設けられている。また、圧縮機１０の吐出管２２には、高圧のガス冷媒の圧力の過上昇を検出するための高圧圧力スイッチ４２が設けられている。そして、圧縮機１０の吐出管２２には、圧縮機１０の吐出側の冷媒の吐出温度Ｔｄを検出するための吐出温度センサ４３が設けられ、圧縮機１０の吸入管２３には圧縮機１０の吸入側の冷媒の吸入温度Ｔｓを検出するための吸入温度センサ４４が設けられている。

また、室外機１の室外送風機２７の空気吸入口には、室外空気の温度Ｔａを検出するための外気温度センサ４５が設けられている。室外熱交換器１４には、冷房運転時には冷媒の凝縮温度に相当し、かつ、暖房運転時には冷媒の蒸発温度に相当する冷媒の温度Ｔｂを検出するための室外熱交温度センサ４６が設けられている。
また、過冷却バイパス回路１９の圧縮機１０の吸入側との合流部には、冷却器１８の出口側の過冷却バイパス回路１９を流れる冷媒の温度Ｔｓｈを検出して過熱度を検出するための過冷却バイパス回路温度センサ４７が設けられている。この過冷却バイパス回路温度センサ４７によって、圧縮機１０の吸入側の過熱度を検知することができる。

室内機２ａ−２ｃの室内送風機４ａ−４ｃの空気吸込口には、室内空気の温度Ｔｒを検出するための室内温度センサ４８がそれぞれ設けられている。この室内温度センサ４８によって、各室内機２ａ−２ｃによる空気調和を受ける室内の温度を検知することができる。また、室内熱交換器３ａ−３ｃには、冷房運転時には蒸発温度に相当し、かつ、暖房運転時には凝縮温度に相当する冷媒の温度Ｔｎを検出するための室内熱交温度センサ４９がそれぞれ設けられている。

分岐ユニットＢＰ１中のガス分岐管３３の各分岐には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管温度センサ５０がそれぞれ設けられている。ガス管温度センサ５０は、室内膨張弁５ａ−５ｃと室内熱交換器３ａ−３ｃとの間に設けられている。また、液分岐管３２の各分岐には、内部を通過する冷媒温度を検出する液管温度センサ５１がそれぞれ設けられている。液管温度センサ５１は、室内熱交換器３ａ−３ｃと液分岐管の分岐点との間に設けられている。

なお、各室内機２ａ−２ｃおよび分岐ユニットＢＰ１に備えられた各種センサ４８−５１については、簡略化のため同一機能のセンサには同一の符号を付している。
〈制御部〉
空気調和機１００は、図２に示すように、上記の各種センサ４０−５１が検出する信号に基づいて圧縮機１０や切換機構１１などの各機器を制御して冷房運転や暖房運転等の空調運転を行うための制御部６０を備える。

制御部６０は、主に、マイクロコンピュータやメモリーからなり、上述した各種センサ４０−５１の入力信号を受けることができるように接続されるとともに、操作端末６１に入力された指令信号を受けることができる。制御部６０は、これらの入力信号および指令信号に基づいて各種機器４ａ−４ｃ，１０，１１，２７、弁類５ａ−５ｃ、１５，２９、各種開閉部２５，３０を制御することができるように接続されている。そして、この制御部６０は、各種機器４ａ−４ｃ，１０，１１，２７、弁類５ａ−５ｃ、１５，２９、各種開閉部２５，３０を制御して冷房運転や暖房運転などの空調運転を行うことができる。なお、図２では、弁類５ａ−５ｃ、各種開閉部２５，３０、室内送風機４ａ−４ｃ、室内膨張弁５ａ−５ｃなどの複数の構成部品をそれぞれまとめて１つのブロックで表示しているが、各構成部品を個別に制御することが可能である。

以下、制御部６０が行う各種の制御について説明する。
＜制御部が行う制御＞
制御部６０は、冷房サイクルによる運転と暖房サイクルによる運転とを切り換えて行うことができる。冷房サイクルによる運転としては、冷房運転、デフロスト運転、油回収運転などがある。暖房サイクルによる運転としては、暖房運転がある。

（暖房運転制御）
暖房運転制御では、室内熱交換器３ａ−３ｃが凝縮器となる加熱動作が行われる。この暖房運転制御において、切換機構１１は、図１に破線で示す状態となる。室外膨張弁１５、室外送風機２７、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内膨張弁５ａ−５ｃおよび室内送風機４ａ−４ｃは、室内機２ａ−２ｃの運転状況などに応じて制御される。ホットガスバイパス回路開閉部２５は閉じられ、過冷却バイパス用膨張弁２９は適宜開閉される。ガス抜き回路開閉部３０は、適宜開閉される。この状態で冷媒が冷媒回路を循環することにより、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内熱交換器３ａ−３ｃが凝縮器として機能し且つ室外熱交換器１４が蒸発器として機能する。これにより、加熱された空気が室内へと吹き出され、暖房運転が行われる。

なお、上記のような暖房運転では、冷媒が以下のように冷媒回路を循環する。なお。ここでは、第１室内機２ａがサーモオン状態にあり、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃがサーモオフまたは運転停止状態にあるとして説明する。
まず、圧縮機１０から吐出された冷媒は、切換機構１１からガス閉鎖弁２４および分岐ユニットＢＰ１を通って第１室内熱交換器３ａへ送られる。第１室内熱交換器３ａでは、冷媒が室内空気に対して放熱して凝縮する。第１室内熱交換器３ａで凝縮した冷媒は、第１室内膨張弁５ａ、液閉鎖弁２８、ブリッジ回路１７を通ってレシーバー１６に流入する。レシーバー１６から流出した冷媒は、室外膨張弁１５で減圧され、ブリッジ回路１７を通って室外熱交換器１４へ送られる。室外熱交換器１４では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１４で蒸発した冷媒は、切換機構１１を通って圧縮機１０に吸入される。圧縮機１０は吸入した冷媒を圧縮して再び吐出する。

なお、室内機２ａ−２ｃのうち停止している第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃでは、対応する第２室内膨張弁５ｂと第３室内膨張弁５ｃとが微少開度で開かれており、冷媒の流入が制限されている。
制御部６０は、各室内機２ａ−２ｃの運転状態の変更に応じて圧縮機１０の周波数および室外膨張弁１５の開度等を制御して容量制御を行う。

（冷房運転制御）
冷房運転制御時には、室内熱交換器３ａ−３ｃが蒸発器となる冷却動作が行われる。この冷房運転制御時において、切換機構１１は、図１に実線で示す状態となる。室外膨張弁１５は全開にされ、室外送風機２７、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内膨張弁５ａ−５ｃおよび室内送風機４ａ−４ｃは、室内機２ａ−２ｃの運転状況などに応じて制御される。ホットガスバイパス回路開閉部２５、過冷却バイパス用膨張弁２９は適宜開閉される。ガス抜き回路開閉部３０は、適宜開閉される。この状態で冷媒が冷媒回路を循環することにより、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内熱交換器３ａ−３ｃが蒸発器として機能し且つ室外熱交換器１４が凝縮器として機能する。これにより、冷却された空気が室内へと吹き出され、冷房運転が行われる。

なお、上記のような冷房運転では、冷媒が以下のように冷媒回路を循環する。なお。ここでは、第１室内機２ａがサーモオン状態にあり、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃがサーモオフまたは運転停止状態にあるとして説明する。
まず、圧縮機１０から吐出された冷媒は、切換機構１１から室外熱交換器１４へ送られる。室外熱交換器１４では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器１４で凝縮した冷媒は、室外膨張弁１５およびブリッジ回路１７を通って、レシーバー１６に流入する。レシーバー１６から流出した冷媒は、液閉鎖弁２８を通り、分岐ユニットＢＰ１内の第１室内膨張弁５ａで減圧され、第１室内熱交換器３ａへ送られる。第１室内熱交換器３ａでは、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。第１室内熱交換器３ａで蒸発した冷媒は、ガス閉鎖弁２４、切換機構１１を通って圧縮機１０に吸入される。圧縮機１０は吸入した冷媒を圧縮して再び吐出する。

なお、室内機２ａ−２ｃのうち停止している第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃでは、対応する第２室内膨張弁５ｂと第３室内膨張弁５ｃとが全閉されており、冷媒の流入が制限されている。
制御部６０は、各室内機２ａ−２ｃの運転状態の変更に応じて圧縮機１０の周波数および室外膨張弁１５の開度等を制御して容量制御を行う。

（容量制御）
上記のような暖房運転および冷房運転においては、主に圧縮機１０の周波数が調整されることによって、容量制御が行われる。制御部６０は、室内機２ａ−２ｃまたは分岐ユニットＢＰ１からの要求に応じて圧縮機１０の周波数を変更する。このとき、要求される容量が非常に小さくて圧縮機１０の周波数がインバーター制御可能な最低運転周波数であっても制御しきれない場合、容量制御を行うための運転モードが、通常制御モード（第２制御モード）から小容量制御モード（第１制御モード）に移行する。また、小容量制御モードに移行後、要求される容量が大きくなり圧縮機１０の周波数が増大した場合には、小容量制御モードから通常制御モードに復帰する。

まず、通常制御モードから小容量制御モードに移行する場合について説明する。
図３に示すように、まず第１ステップＳ１（周波数制御ステップ）において通常制御モードでの容量制御が行われる。ここでは、ガス抜き回路開閉部３０およびホットガスバイパス回路開閉部２５が閉じられた状態で圧縮機１０の周波数制御を行うことによって容量制御が行われる。制御部６０は、室内機２ａ−２ｃまたは分岐ユニットＢＰ１からの容量制御要求に応じて圧縮機１０の周波数を所定間隔ごとに段階的に変更する。例えば、圧縮機１０の最低運転周波数が５２Ｈｚであって、これを第１レベルとすると、第２レベル＝５６Ｈｚ、第３レベル＝６１Ｈｚ、第４レベル＝６７Ｈｚのように各レベルの周波数が所定間隔ごとに増大するように設定され、圧縮機１０の周波数はこのレベル単位で増減する。なお、各レベルに設定された周波数の差は必ずしも同じ値に限るものではないが、近似した値となっている。また、高いレベルほど高い周波数が設定されている。制御部６０は、容量制御要求の有無やそのときの周波数での運転保持時間などを考慮して容量を増大させるか否かを判断する。容量を増大させる場合は、圧縮機１０の周波数を１レベル増大させる。また、制御部６０は、容量を低下させる場合には、圧縮機１０の周波数を１レベル低下させる。

次に、第２ステップＳ２（判断ステップ）において、制御モードを変更するか否かの判断が行われる。ここでは、容量を低下させる要求が受信され且つ圧縮機１０の周波数がインバーター制御可能な最低運転周波数（以下、「第１移行条件レベル」（第１周波数）と呼ぶ）に達している場合は、第３ステップＳ３および第４ステップＳ４に進み、制御モードが通常制御モードから小容量制御モードに変更される。従って、制御部６０は、圧縮機１０の周波数が最低運転周波数に到達するまで圧縮機１０の周波数を低下させた後、さらに容量低減が必要な場合にガス抜き回路開閉部３０を開く。上記条件が満たされない場合は、通常制御モードによる容量制御が継続される。

第３ステップＳ３では、ガス抜き回路開閉部３０が開かれると共に、圧縮機１０の周波数が所定のレベル（以下、「第１移行初期レベル」と呼ぶ）に設定される。すなわち、小容量制御モードへの移行時の周波数の初期値として第１移行初期レベルの周波数（第２周波数）に圧縮機１０の周波数が設定される。この第１移行初期レベルの周波数は、第１移行条件レベルよりも大きな値であり、従って、ガス抜き回路開閉部３０が開かれると共に圧縮機１０の周波数が増大される。これにより、ガス抜き回路開閉部３０の開放時の冷媒循環量を安定させることができる。

第４ステップＳ４（第１制御モードステップ）では、小容量制御モードによる容量制御が行われる。小容量制御モードでは、ガス抜き回路開閉部３０が開かれた状態で圧縮機１０の周波数制御が行われる。制御部６０は、容量制御要求の有無やそのときの周波数での運転保持時間などを考慮して容量を増大させるか否かを判断する。容量を増大させる場合は、圧縮機１０の周波数を１レベル増大させる。また、制御部６０は、容量を低下させる場合には、圧縮機１０の周波数を１レベル低下させる。このとき、図５に示すように、圧縮機１０の周波数は変動するが、ガス抜き回路開閉部３０は開かれた状態で保持されている。

次に、小容量制御モードから通常制御モードに移行する場合について説明する。
まず、第１１ステップＳ１１（第１制御モードステップ）において、小容量制御モードが行われる。小容量制御モードの内容については上記と同様である。
次に、第１２ステップＳ１２（判断ステップ）において、周波数制御モードを変更するか否かの判断が行われる。ここでは、容量を増大させる要求が受信され且つ圧縮機１０の周波数が所定のレベル（以下、「第２移行条件レベル」と呼ぶ）に達している場合、または、圧縮機１０の周波数が他の所定のレベル（以下、「第３移行条件レベル」と呼ぶ）に達している場合には、第１３ステップＳ１３および第１４ステップＳ１４に進み、制御モードが小容量制御モードから通常制御モードに変更される。なお、第２移行条件レベルおよび第３移行条件レベルは、第１移行条件レベルよりも高いレベルである。また、第３移行条件レベルは、第２移行条件レベルよりも高いレベルである。なお、この第３移行条件レベルは、ガス抜き回路開閉部３０が開かれた状態で可能な最大容量制御量の周波数換算値、または、１つの室内機２ａ−２ｃのみが運転されている状態に取りうる最大周波数である。上記条件が満たされない場合は、小容量制御モードによる容量制御が継続される。

第１３ステップＳ１３では、ガス抜き回路開閉部３０が閉じられると共に圧縮機１０の周波数が所定のレベル（以下、「第２移行初期レベル」と呼ぶ）に設定されるか、または、ガス抜き回路開閉部３０が閉じられると共に圧縮機１０の周波数がそのときのレベルから所定段階低いレベルに設定される。第２移行初期レベルの周波数は、第３移行条件レベルの周波数（第３周波数）よりも小さく、第１移行条件レベルと同じレベルである。従って、第３移行条件レベル以上のレベルから第２移行初期レベルに変更される場合は、圧縮機１０の周波数が低減される。

第１４ステップＳ１４（周波数制御ステップ）では、通常制御モードにて容量制御が行われる。通常制御モードの内容については上記と同様である。
（露付き防止制御）
上記のような小容量制御モードは、露付き防止制御の実行中に行われることが多く、冷房運転時のみ行われる。露付き防止制御は、冷房運転時において室内機２ａ−２ｃの蒸発温度の低下によって室内機２ａ−２ｃの吹出口が結露しないように圧縮機１０の周波数を変更して蒸発温度が過剰に低下しないようにする制御である。具体的には、室内熱交温度センサ４９が検知した温度Ｔｎに基づき室外送風器２７および圧縮機１０が制御される。露付き防止制御では、圧縮機１０の周波数は、室内機２ａ−２ｃまたは分岐ユニットＢＰ１から送信される露付き防止ステータスによって制御される。露付き防止ステータスには、「アップ」や「垂下」などがある。「アップ」は周波数の増大を要求する指令であり、「垂下」は周波数の減少を要求する指令である。

＜効果＞
（１）
従来の空気調和機における小容量の容量制御では、圧縮機１０の周波数を最低運転周波数に保持した状態でホットガスバイパス回路開閉部２５のオン・オフを切り換えることによって容量制御が行われている。この場合、図６に示すように、ホットガスバイパス回路開閉部２５の開閉が頻繁に行われるため、開閉時の冷媒音によって居住者等に不快を与える恐れがある。

しかし、この空気調和機１００では、小容量制御モードにおいて、ガス抜き回路開閉部３０が開かれた状態で圧縮機１０の周波数が制御される。このため、ガス抜き回路開閉部３０の開閉の頻度が少なく、冷媒音の発生を抑えることができる。また、ホットガスバイパス回路開閉部２５のオン・オフによる容量制御の場合よりもきめ細かい制御が可能である。このため、冷媒の循環量をより適切に制御することができ、室内機２ａ−２ｃの運転の安定性を向上させることができる。

（２）
従来、この空気調和機１００のようにアキュムレーターが備えられていない空気調和機では、容量制御はホットガスバイパス回路開閉部２５の開閉によって行うことが一般的である。例えば、小容量の容量制御時の低圧低下防止や、高圧上昇防止のためにホットガスバイパス回路開閉部２５による容量制御が行われる。しかし、ホットガスバイパス回路１３には圧力差が比較的大きい冷媒が流れるため、大きな冷媒音が発生して居住者等に不快感を与える恐れがある。

しかし、この空気調和機１００では、ホットガスバイパス回路開閉部２５ではなく、ガス抜き回路開閉部３０によって容量制御が行われる。このため、圧縮機１０の吐出側からレシーバーまでの圧損分だけ圧力差が低減し、冷媒音を抑えることができる。
＜他の実施形態＞
（１）
上記の実施形態では、１つの室外機１に３つの室内機２ａ−２ｃが接続されているが、１つの室外機１に接続される室内機２ａ−２ｃの数は上記のものに限られず１つ以上の室内機２ａ−２ｃが接続されればよい。

（２）
上記の実施形態では、分岐ユニットＢＰ１を介して室内機２ａ−２ｃと室外機１とが接続されているが、分岐ユニットＢＰ１が備えられず室内膨張弁５ａ−５ｃをそれぞれ内蔵した室内機２ａ−２ｃが直接的に室外機１に接続されてもよい。
さらに、ガス抜き回路２０の出口は過冷却バイパス回路１９に接続されるのではなく、圧縮機１０の吸入管２３に接続されてもよい。

（３）
上記の実施形態では、冷房運転時の小容量制御モードにおいてガス抜き回路開閉部３０が利用されている。しかし、ホットガスバイパス回路開閉部２５に代えてガス抜き回路開閉部３０を利用することによって冷媒音を抑えるという観点からは、冷房運転に限らず暖房運転時に上記のような小容量制御モードによる容量制御が行われてもよい。また、上記のような小容量の場合に限らず容量の大きい容量制御においてガス抜き回路開閉部３０が利用されてもよい。

（４）
上記の実施形態では、冷房運転時の小容量制御モードにおいて、ガス抜き回路開閉部３０が開かれた状態で圧縮機１０の周波数を調整する制御が行われている。しかし、ガス抜き回路開閉部３０の開閉頻度を低減して冷媒音を抑制する観点からは、冷房運転に限らず暖房運転時の容量制御において上記のような制御が行われてもよい。

また、開閉頻度を低減して冷媒音を抑制する観点からは、ガス抜き回路開閉部３０に代えてホットガスバイパス回路開閉部２５が利用されてもよい。この場合も、圧縮機１０の周波数を一定にしてホットガスバイパス回路開閉部２５のオン・オフによって容量制御が行われる場合と比べて、開閉の頻度が低減されて冷媒音が抑制される。ただし、冷媒音をより抑制する観点からは、ホットガスバイパス回路開閉部２５ではなくガス抜き回路開閉部３０が利用されることが望ましい。

（５）
上記の実施形態では、小容量制御モードにおいてガス抜き回路開閉部３０が開かれた状態で圧縮機１０の周波数制御が行われている。しかし、小容量制御モードにおいて圧縮機１０の周波数を一定に保持した状態でガス抜き回路開閉部３０のオン・オフによって容量制御を行う場合であっても、圧縮機１０の周波数を一定に保持した状態でホットガスバイパス回路開閉部２５のオン・オフによって容量制御を行う場合と比べると冷媒音を抑制することが可能である。

本発明は、小容量制御における冷媒音の発生を抑えることができる効果を有し、空気調和機として有用である。

空気調和機の構成を示す冷媒回路図。 空気調和機の制御ブロック図。 通常制御モードから小容量制御モードへの移行時のフローチャート。 小容量制御モードから通常制御モードへの移行時のフローチャート。 本願の圧縮機周波数とガス抜き回路開閉部の開度とのタイミングチャート。 従来の圧縮機周波数とガス抜き回路開閉部の開度とのタイミングチャート。

符号の説明

３ａ 第１室内熱交換器
３ｂ 第２室内熱交換器
５ａ 第１室内膨張弁（第１膨張弁）
５ｂ 第２室内膨張弁（第２膨張弁）
１０ 圧縮機
１１ 切換機構
１３ ホットガスバイパス回路（バイパス回路）
１４ 室外熱交換器
１６ レシーバー
２０ ガス抜き回路（バイパス回路）
２５ ホットガスバイパス回路開閉部（バイパス回路開閉部）
３０ ガス抜き回路開閉部（バイパス回路開閉部）
６０ 制御部
１００ 空気調和機

Claims (7)

1. 圧縮機（１０）と室外熱交換器（１４）と第１膨張弁（５ａ）と第１室内熱交換器（３ａ）とを含む冷媒回路を備える空気調和機（１００）であって、
   前記冷媒回路をバイパスして冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に戻すバイパス回路（１３，２０）と、
   前記バイパス回路（１３，２０）上に設けられ前記バイパス回路（１３，２０）を開閉するバイパス回路開閉部（２５，３０）と、
   前記圧縮機（１０）の周波数制御によって容量制御を行い、前記圧縮機（１０）の周波数が最低運転周波数である第１周波数に到達するまで前記圧縮機（１０）の周波数を低下させた後さらに容量低減が必要な場合には、前記バイパス回路開閉部（２５，３０）を開き且つ前記バイパス回路開閉部（２５，３０）を開いた状態で前記圧縮機（１０）の周波数制御を行うことによって容量の調整を行う第１制御モードにて容量制御を行う制御部（６０）と、
   を備える空気調和機（１００）。
2. 前記制御部（６０）は、前記第１制御モードにおいて、前記バイパス回路開閉部（２５，３０）を開くと共に前記圧縮機（１０）の周波数を前記第１周波数よりも大きい第２周波数とする、
   請求項１に記載の空気調和機（１００）。
3. 前記制御部（６０）は、前記第１制御モードにおいて前記圧縮機（１０）の周波数が前記第１周波数よりも大きい第３周波数に到達した場合は、前記バイパス回路開閉部（２５，３０）を閉じた状態で前記圧縮機（１０）の周波数制御を行うことによって容量の調整を行う第２制御モードに切り換える、
   請求項１または２に記載の空気調和機（１００）。
4. 前記冷媒回路において前記室外熱交換器（１４）と前記第１室内熱交換器（３ａ）との間であって前記圧縮機（１０）とは反対側に位置し、液体状態の冷媒を貯留可能なレシーバー（１６）をさらに備え、
   前記バイパス回路（２０）は、前記レシーバー（１６）から前記圧縮機（１０）の吸入側に接続され前記レシーバー（１６）内の気体状態の前記冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側へと送るガス抜き回路（２０）である、
   請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機（１００）。
5. 前記バイパス回路（１３）は、前記圧縮機（１０）に接続される吸入管（２３）と吐出管（２２）とを接続するホットガスバイパス回路（１３）である、
   請求項１から４のいずれかに記載の空気調和機（１００）。
6. 前記冷媒回路は、前記第１膨張弁（５ａ）および前記第１室内熱交換器（３ａ）に並列に配置される第２室内熱交換器（３ｂ）および第２膨張弁（５ｂ）をさらに含む、
   請求項１から５のいずれかに記載の空気調和機（１００）。
7. 圧縮機（１０）と、室外熱交換器（１４）と、第１膨張弁（５ａ）と、第１室内熱交換器（３ａ）と、前記圧縮機（１０）の吸入側と吐出側とを接続するバイパス回路（１３，２０）と、前記バイパス回路（１３，２０）上に設けられ前記バイパス回路（１３，２０）を開閉するバイパス回路開閉部（２５，３０）とを含む冷媒回路を備える空気調和機（１００）の制御方法であって、
   前記圧縮機（１０）の周波数制御によって容量制御が行われる周波数制御ステップ（Ｓ１，Ｓ１４）と、
   前記圧縮機（１０）の周波数が最低運転周波数である第１周波数に到達し、且つ、さらに容量低減が必要か否かが判断される判断ステップ（Ｓ２，Ｓ１２）と、
   前記判断ステップ（Ｓ２，Ｓ１２）において、圧縮機（１０）の周波数が最低運転周波数である第１周波数に到達し、且つ、さらに容量低減が必要であると判断された場合には、前記バイパス回路開閉部（２５，３０）を開き且つ前記バイパス回路開閉部（２５，３０）を開いた状態で前記圧縮機（１０）の周波数制御を行うことによって容量の調整を行う第１制御モードにて容量制御が行われる第１制御モードステップ（Ｓ４，Ｓ１１）と、
   を備える空気調和機（１００）の制御方法。

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