JP2015117854A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の室内機の設置位置に高低差がある場合でも、暖房運転時に各室内機で十分な暖房能力を発揮できる空気調和装置を提供する。
【解決手段】目標過冷却度テーブルを用い、室内機５ａ〜５ｃの高低差が大きくなる程目標過冷却度を大きくすることで、高低差Ｈに起因するガス冷媒の偏流を抑制して一番低い位置に設置されている室内機５ｃで暖房能力が発揮できるようにしている。例えば、目標過冷却度テーブルを参照すると、高低差Ｈが１５ｍであるときの目標過冷却度は８℃であり、室内機５ａ、５ｂでの過冷却度を目標過冷却度とするために室内膨張弁の開度が、目標過冷却度が４℃である場合と比べて小さくなる。この結果、室内機５ａ、５ｂに流入するガス冷媒量が減少しその分室内機５ｃに流入するガス冷媒量が増える。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも１台の室外機に複数の室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置に関する。

従来、少なくとも１台の室外機に複数の室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置において、室外機の設置場所と各室内機の設置場所との高低差や、各室内機間の高低差を考慮して冷媒回路を制御することで、各室内機で十分な空調能力を発揮できるようにしたものが提案されている。

例えば、特許文献１に記載の空気調和装置は、圧縮機と四方弁と室外熱交換器と室外ファンと室外膨張弁とを備えた室外機を地上に設置する一方、室内熱交換器と室内膨張弁と室内ファンとを備えた２台の室内機が高低差をもって（特許文献１では、建物の１階に１台の室内機が、４階にもう１台の室内機が各々）設置され、これらと室外機とを冷媒配管で接続して冷媒回路を形成している。

この空気調和装置で冷房運転を行うとき、室外機で凝縮した液冷媒は、重力に逆らって各室内機に流れるので、高い位置に設置された室内機の室内膨張弁の上流側（室外機側）における液冷媒の圧力は、低い位置に設置された室内機の室内膨張弁の上流側における液冷媒の圧力よりも低くなる。このため、高い位置に設置された室内機の室内膨張弁の上流側の冷媒圧力と下流側（室内熱交換器側）の冷媒圧力との圧力差が、低い位置に設置された室内機の室内膨張弁の上流側の冷媒圧力と下流側（室内熱交換器側）の冷媒圧力との圧力差に比べて小さくなる。室内膨張弁の上流側と下流側との圧力差が小さいほど室内膨張弁を流れる冷媒量が少なくなるので、低い位置に設置された室内機に多くの冷媒が流れて高い位置に設置された室内機に流れる冷媒量が減少して十分な冷房能力が得られない虞がある。

そこで、特許文献１の空気調和装置では、低い位置に設置された室内機の室内膨張弁の開度を、高い位置に設置された室内機の室内膨張弁の開度より所定開度小さくすることで、低い位置に設置された室内機における冷媒流量を少なくし、高い位置に設置された室内機における冷媒流量を増やしている。これにより、室外機を地上に設置する一方、２台の室内機が高低差をもって設置されている空気調和装置であっても、高い位置に設置された室内機で十分な冷房能力を発揮できるようにしている。

特開平６−１５９８４３号公報

ところで、特許文献１の空気調和装置において、各室内機が高低差をもって設置され、かつ、室外機が少なくとも１台の室内機より高い位置に設置されている場合に、空気調和装置で暖房運転を行ったときは、以下のような問題があった。

暖房運転では、圧縮機から吐出されたガス冷媒は、各室内機の室内熱交換器に流入して凝縮するが、室外機より低い位置に設置されている室内機では、室内熱交換器で凝縮した液冷媒が、高い位置に設置された室外機に向かい重力に逆らって流れることとなる。従って、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の下流側（室外機側）における液冷媒の圧力は、他の室内機の室内膨張弁の下流側における液冷媒の圧力よりも高くなる。このため、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の上流側（室内熱交換器側）の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が、他の室内機の室内膨張弁の上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差に比べて小さくなる。

室内膨張弁の上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が小さいほど室内膨張弁を流れる冷媒量が少なくなるので、他の室内機に多くの冷媒が流れて、室外機より低い位置に設置された室内機に流れる冷媒量が減少して十分な暖房能力が得られない虞がある。そこで、特許文献１の空気調和装置と同様の思想で、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の開度を、他の室内機の室内膨張弁の開度よりも常に大きくなるように制御することが考えられる。これにより、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が小さくなり、室外機より低い位置に設置されている室内機における冷媒流量が増加して暖房能力を向上する。

ここで、室外機より低い位置に設置されている室内機と他の室内機との高低差が大きい程、両者の室内膨張弁の下流側における液冷媒の圧力の差が大きくなり、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が小さくなる。そのため、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の開度は、室外機より低い位置に設置されている室内機と他の室内機との高低差に応じた開度とする必要がある。つまり、室外機より低い位置に設置されている室内機と他の室内機との高低差が大きくなる程、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の開度を大きくする必要がある。しかし、室外機より低い位置に設置されている室内機と他の室内機との高低差が大きい場合は、室外機より低い位置に設置されている室内機の室内膨張弁の開度が全開となっても、室外機より低い位置に設置されている室内機における冷媒流量が不足して、当該室内機の室内熱交換器の冷媒出口における過冷却度が大きくなり、暖房能力が低下するという問題があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、複数の室内機の設置位置に高低差がある場合でも、暖房運転時に各室内機で十分な暖房能力を発揮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、圧縮機と流路切換手段と室外熱交換器とを有する室外機と、室内熱交換器とこの室内熱交換器を流れる冷媒流量を調整する室内流量調整手段とを有する複数の室内機と、室外機や複数の室内機を運転制御する制御手段とを有し、室外機には、複数の室内機が冷媒配管で並列に接続され、複数の室内機が高低差をもって設置されるものである。そして、制御手段は、複数の室内機の高低差の大きさに応じて大きくなるように設定された、室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度の目標値となる目標過冷却度を記憶しており、空気調和装置が暖房運転を行うとき、冷媒過冷却度が目標過冷却度となるように、室内流量調整手段を制御するものである。

また、本発明の空気調和装置は、圧縮機と流路切換手段と室外熱交換器と圧縮機から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有する室外機と、室内熱交換器とこの室内熱交換器を流れる冷媒流量を調整する室内流量調整手段とを有する複数の室内機と、室外機や複数の室内機を運転制御する制御手段とを有し、室外機には、複数の室内機が冷媒配管で並列に接続され、複数の室内機が高低差をもって設置されるものである。そして、制御手段は、室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度の目標値となる目標過冷却度を記憶しているとともに、複数の室内機の高低差の大きさに応じて大きくなるように設定された減算値を記憶しており、空気調和装置が暖房運転を行うとき、吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力を用いて高圧飽和温度を算出し、算出した高圧飽和温度から減算値を減じて補正高圧飽和温度を求め、求めた補正高圧飽和温度を用いて冷媒過冷却度を求め、求めた冷媒過冷却度が目標過冷却度となるように、室内流量調整手段を制御するものである。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、暖房運転時に、室内機の設置位置の高低差が大きくなるのに応じて、室内機の室内熱交換器の冷媒出口における過冷却度の目標値である目標過冷却度や、室外機から各室内機に送信する高圧飽和温度から減じる減算値を大きくするので、複数の室内機の設置位置に高低差がある場合でも、暖房運転時に各室内機での冷媒偏流が抑制され、各室内機で十分な暖房能力を発揮できる。

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図である。 本発明の実施形態における、制御のためのテーブルあり、（Ａ）は目標過冷却度テーブル、（Ｂ）は飽和温度減算値テーブルである。 本発明の実施形態における、室外機制御部での処理を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施形態における、室外機制御部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、建物の屋上に設置される１台の室外機に、建物の各階に設置される３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、本実施例における空気調和装置１は、建物の屋上に設置される１台の室外機２と、建物の各階に設置され、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された３台の室内機５ａ〜５ｃとを備えている。詳細には、液管８は、一端が室外機２の閉鎖弁２５に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各液管接続部５３ａ〜５３ｃ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の閉鎖弁２６に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各ガス管接続部５４ａ〜５４ｃに、それぞれ接続されている。以上により、空気調和装置１の冷媒回路１００が構成されている。

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、流路切換手段である四方弁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、室外ファン２７とを備えている。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、後述する四方弁２２のポートｃ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と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、上述したように圧縮機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、閉鎖弁２６と室外機ガス管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内部に取り込まれた外気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、その開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量を調整する。室外膨張弁２４の開度は、空気調和装置１が冷房運転を行っている場合は全開とされる。また、空気調和装置１が暖房運転を行っている場合は、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を制御することで、吐出温度が性能上限値を超えないようにしている。

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を検出する吐出圧力検出手段である高圧センサ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。吸入管４２には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力（吸入圧力）を検出する低圧検出手段である低圧センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度（吸入温度）を検出する吸入温度検出手段である吸入温度センサ３４とが設けられている。

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、タイマー計測機能を有する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、後述する室外ファン制御テーブル３００や室外ファン回転数テーブル４００、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〜５ｃから送信される制御信号を通信部２３０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。

さらには、室外機２には、設置情報入力部２５０が備えられている。設置情報入力部２５０は、例えば、室外機２の図示しない筐体側面に配置されており、外部から操作可能とされている。設置情報入力部２５０は、図示は省略するが、設定ボタンと決定ボタンと表示部とからなる。設定ボタンは、例えばテンキーで構成され、冷媒配管長の長さや後述する各室内機５ａ〜５ｃの設置位置の高低差等、空気調和装置１の制御に関わる設置条件を入力するためのものである。決定ボタンは、設定ボタンの操作により入力した情報を確定するためのものである。表示部は、入力した各種情報や現在の室外機２の運転情報等を表示するものである。尚、設置情報入力部２５０は上記に限るものではなく、例えば、設定ボタンがディップスイッチやダイヤルスイッチ等であってもよい。また、設置条件は、室内機５ａ〜５ｃを遠隔操作する図示しないリモコンを操作して入力できるようにしてもよい。

次に、３台の室内機５ａ〜５ｃについて説明する。３台の室内機５ａ〜５ｃは、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃと、室内流量調整手段である室内膨張弁５２ａ〜５２ｃと、分岐した液管８の他端が接続された液管接続部５３ａ〜５３ｃと、分岐したガス管９の他端が接続されたガス管接続部５４ａ〜５４ｃと、室内ファン５５ａ〜５５ｃとを備えている。そして、室内ファン５５ａ〜５５ｃ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〜５０ｃを構成している。

尚、室内機５ａ〜５ｃ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については説明を省略する。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およびｃ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により図示しない吸込口から室内機５ａ内部に取り込まれた室内空気と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は、その開度が室内熱交換器５１ａの冷媒出口（ガス管接続部５４ａ側）での過熱度が目標過熱度となるように調整され、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合は、その開度が室内熱交換器５１ａの冷媒出口（液管接続部５３ａ側）での過冷却度が目標過冷却度となるように調整される。ここで、目標過熱度および目標過冷却度は、室内機５ａで十分な暖房能力あるいは冷房能力が発揮されるための過熱度および過冷却度である。

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内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。そして、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。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。ＣＰＵ５１０ａは、取り込んだ検出結果やリモコン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。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）を含んだ制御信号を、通信部５３０ａを介して室外機２に送信する。
尚、以上説明した室外機制御手段２００と室内機制御手段５００ａ〜５００ｃ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に示す建物６００に設置されている。具体的には、室外機２が屋上（ＲＦ）に配置されており、室内機５ａが３階、室内機５ｂが２階、室内機５ｃが１階に、それぞれ設置されている。そして、室外機２と室内機５ａ〜５ｃとは、上述した液管８とガス管９とで相互に接続されており、これら液管８とガス管９とは、図示しない建物６００の壁面内や天井裏に埋設されている。

尚、図２では、最上階（３階）に設置されている室内機５ａと最下階（１階）に設置されている室内機５ｃとの高低差をＨで表している。本実施形態では、この高低差Ｈの最大値を１５ｍとして以下の説明を行う。

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、室内機５ａ〜５ｃが暖房運転を行う場合について説明し、冷房／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〜５ｃが暖房運転を行う場合、室外機制御手段２００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ｄとが連通するよう、また、ポートｂとポートｃとが連通するよう、切り換える。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〜５１ｃ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を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管４５、ガス管９、ガス管接続部５４ａ〜５４ｃを流れて室内機５ａ〜５ｃに流入する。室内機５ａ〜５ｃに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ａ〜７２ｃを流れて室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入し、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転により室内機５ａ〜５ｃ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〜５１ｃが凝縮器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃ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〜５ｃが設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｃから流出した冷媒は室内機液管７１ａ〜７１ｃを流れ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを通過して減圧される。減圧された冷媒は、室内機液管７１ａ〜７１ｃ、液管接続部５３ａ〜５３ｃを流れて液管８に流入する。

液管８、閉鎖弁２５を流れて室外機２に流入した冷媒は、室外機液管４４を流れ、吐出温度センサ３３で検出した圧縮機２１の吐出温度に応じた開度とされた室外膨張弁２４を通過するときにさらに減圧される。室外機液管４４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、吸入管４２を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
以上説明したように冷媒回路１００を冷媒が循環することで、空気調和装置１の暖房運転が行われる。

尚、室内機５ａ〜５ｃが冷房／除霜運転を行う場合、室外機制御手段２００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ｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り換える。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〜５１ｃが蒸発器として機能する。

次に、図１、図２、図３（Ａ）、および、図４を用いて、本実施形態の空気調和装置１において、本発明に関わる冷媒回路の動作やその作用、および、効果について説明する。

室外機２の室外機制御部２００に備えられている記憶部２２０には、図３（Ａ）に示す目標過冷却度テーブル３００ａが予め記憶されている。目標過冷却度テーブル３００ａは、空気調和装置１が暖房運転を行うときに、室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口（室内膨張弁５２ａ〜５２ｃ側）における過冷却度の目標値となる目標過冷却度Ｓｃｔ（単位：℃）を設置された室内機間の高低差Ｈ（単位：ｍ）に応じて定めたものである。

具体的には、高低差Ｈが５ｍ未満である場合の目標過冷却度Ｓｃｔを４℃、高低差Ｈが５ｍ以上１０ｍ未満である場合の目標過冷却度Ｓｃｔを６℃、高低差Ｈが１０ｍ以上１５ｍ以下である場合の目標過冷却度Ｓｃｔを８℃、としている。つまり、高低差Ｈが大きくなる程目標過冷却度Ｓｃｔを大きくしている。
尚、目標過冷却度Ｓｃｔは、予め試験によって求められたものであり、高低差Ｈで室内機５ａ〜５ｃが設置された場合に一番低い位置に設置されている室内機５ｃにおいても暖房能力が発揮できることが確認されている値である。

ここで、目標過冷却度テーブル３００ａにおいて、高低差Ｈが大きくなるのに応じて目標過冷却度Ｓｃｔを大きくしている理由について説明する。図２に示すように、本実施形態の空気調和装置１では、室外機２が建物６００の屋上に設置されるとともに室内機５ａ〜５ｃが各階に設置されている。つまり、室外機２が室内機５ａ〜５ｃより高い位置に設置されるとともに、室内機５ａ〜５ｃの設置場所にも高低差Ｈがある設置となっている。この場合に、空気調和装置１で暖房運転を行ったときは、以下のような問題がある。

暖房運転では、圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、吐出管４１から四方弁２２を介して室外機ガス管４５を流れて室外機２から流出し、室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入して凝縮する。このとき、室外機２が室内機５ａ〜５ｃより高い位置に設置されているために、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃで凝縮した液冷媒は、重力に逆らって室外機２に向かって流れることになる。

このとき、１階に設置されている室内機５ｃの室内膨張弁５２ｃの下流側（室外機２側）における液冷媒の圧力は、他の階に設置されている室内機５ａ、５ｂの室内膨張弁５２ａ、５２ｂの下流側における液冷媒の圧力よりも高くなる。このため、室内機５ｃの室内膨張弁５２ｃの上流側（室内熱交換器５１ｃ側）の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が、室内機５ａ、５ｂの室内膨張弁５２ａ、５２ｂの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差に比べて小さくなる。

上記のような冷媒回路１００の状態では、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が小さいほど、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを流れる冷媒流量が少なくなる。従って、１階に設置された室内機５ｃにおける冷媒流量は、他の室内機５ａ、５ｂにおける冷媒流量と比べて少なくなる。このことは、１階（一番低い位置）に設置された室内機５ｃと３階（一倍高い位置）に設置された室内機５ａとの高低差Ｈが大きくなる程、顕著になる。

一方、暖房運転では、上述したように、各室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口における過冷却度が目標過冷却度Ｓｃｔとなるように、各室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度が制御される。具体的には、現在の過冷却度が目標過冷却度Ｓｃｔより大きいときは、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を大きくして、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入する冷媒量を増加させることで、現在の過冷却度を小さくする。また、現在の過冷却度が目標過冷却度Ｓｃｔより小さいときは、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を小さくして、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入する冷媒量を減少させることで、現在の過冷却度を大きくする。

以上のことから、室内機５ａ〜５ｃの高低差Ｈが大きく（例えば、高低差Ｈが１５ｍ）、かつ、目標過冷却度Ｓｃｔが小さい（例えば、４℃）場合は、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度が、目標過冷却度Ｓｃｔが大きい場合と比べて大きくなっていることに加え、室内機５ｃの室内膨張弁５２ｃの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が、室内機５ａ、５ｂの室内膨張弁５２ａ、５２ｂの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差に比べて小さくなっていることに起因して、室内機５ｃにおける冷媒流量が室内機５ａ、５ｂにおける冷媒流量と比べて少なくなる。

上記の問題を解決するために、室内機５ａ、５ｂと比べて室内膨張弁５２ｃの開度をより大きくすることが考えられるが、小さい目標過冷却度Ｓｃｔが設定されており、かつ、高低差Ｈが大きい場合は、室内機５ｃにおける冷媒流量が室内機５ａ、５ｂにおける冷媒流量と比べて極端に少なくなっているので、室内膨張弁５ｃを全開としても、目標過冷却度Ｓｃｔが得られない、つまり、室内機５ｃにおける冷媒流量を増加させることができず、室内機５ｃで暖房能力が発揮できない虞あった。

そこで、本発明では、目標過冷却度テーブル３００ａを用い、室内機５ａと室内機５ｃとの高低差Ｈが大きくなるにつれて目標過冷却度Ｓｃｔを大きくすることで、一番低い位置に設置されている室内機５ｃにおける冷媒流量を確保して、室内機５ｃでも暖房能力が発揮できるようにしている。例えば、目標過冷却度テーブル３００ａによると、高低差Ｈが１５ｍであるときの目標過冷却度Ｓｃｔは８℃であり、室内機５ａ〜５ｃでの過冷却度を目標過冷却度Ｓｃｔとするための室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度が、目標過冷却度Ｓｃｔが４℃である場合と比べて小さくなる。

この結果、室内機５ａ、５ｂに流入するガス冷媒量が少なくなるとともに、室内機５ｃの室内膨張弁５２ｃの下流側における液冷媒の圧力が小さくなって室内機５ｃの室内膨張弁５２ｃの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が小さくなる。これにより、室内機５ｃに流入するガス冷媒量が増えるので、室内機５ｃにおいて、室内膨張弁５２ｃの開度調整により目標過冷却度Ｓｃｔが達成できる冷媒流量となり、室内機５ｃにおける暖房能力が確保できる。

次に、図１、図２、図３（Ａ）、および、図４を用いて、本実施形態の空気調和装置１における暖房運転時の制御について説明する。図４は、空気調和装置１が暖房運転を行う場合の、室外機制御部２００のＣＰＵ２１０が行う制御に関する処理の流れを示すものである。図４において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。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。

最初に、ＣＰＵ２１０は、使用者の運転指示が暖房運転指示であるか否かを判断する（ＳＴ１）。
暖房運転指示でなければ（ＳＴ１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、冷房運転時もしくは除湿運転時の制御を行い（ＳＴ１３）、ＳＴ１に処理を戻す。ここで、冷房運転時もしくは除湿運転時の制御とは、四方弁２２を操作して室外熱交換器２３が凝縮器として機能するように冷媒回路１００を切り換える制御や、冷房運転時または除湿運転時における室内機５ａ〜５ｃからの要求能力に応じた回転数で圧縮機２１や室外ファン２７を起動する、等、冷房運転時または除湿運転時の一般的な制御のことである。

ＳＴ１において、暖房運転指示であれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、図１（Ａ）に示すように、四方弁２２を操作して室外熱交換器２３が蒸発器として機能するように冷媒回路１００を切り換え、室内機５ａ〜５ｃからの要求能力に応じた回転数で圧縮機２１や室外ファン２７を起動する。

次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している高低差Ｈを読み出す（ＳＴ２）。ここで、記憶部２２０から読み出す高低差Ｈは、設置されている室内機のうち、一番高い位置に設置されている室内機と一番低い位置に設置されている室内機との高低差（本実施形態では、前述したように、３階に設置されている室内機５ａと１階に設置されている室内機５ｃとの高低差）であり、空気調和装置１の設置時に、施工者が設置情報入力部２５０を操作することによって入力されて記憶部２２０に記憶されていたものである。

次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している目標過冷却度テーブル３００ａを参照し、読み出した高低差Ｈに応じた目標過冷却度Ｓｃｔを抽出する（ＳＴ３）。そして、ＣＰＵ２１０は、抽出した目標過冷却度Ｓｃｔを室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ４）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、目標過冷却度Ｓｃｔを用いて送信用信号を生成し、この送信用信号を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する。尚、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２からの送信用信号を受信した室内機５ａ〜５ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、受信した信号に含まれる目標過冷却度Ｓｃｔを記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶する。

ＳＴ４の処理を終えたＣＰＵ２１０は、タイマー計測を開始し（ＳＴ５）、高圧センサ３１で検出した圧縮機２１の吐出圧力Ｐｈをセンサ入力部２４０を介して取り込む（ＳＴ６）。次に、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出圧力Ｐｈを用いて高圧飽和温度Ｔｓｈを算出する（ＳＴ７）。

次に、ＣＰＵ２１０は、算出した高圧飽和温度Ｔｓｈを室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ８）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、高圧飽和温度Ｔｓｈを用いて送信用信号を生成し、この送信用信号を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する。

尚、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２からの送信用信号を受信した室内機５ａ〜５ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、受信した信号に含まれる高圧飽和温度Ｔｓｈを記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶する。そして、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、液側温度センサ６１ａ〜６１ｃで検出した冷媒温度をセンサ入力部５４０ａ〜５４０ｃを介して取り込み、これと記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶した高圧飽和温度Ｔｓｈとを用いて室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口における過冷却度を算出し、算出した過冷却度と記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶している目標過冷却度Ｓｃｔとの差に応じて室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度調整を行う。

ＳＴ８の処理を終えたＣＰＵ２１０は、使用者による運転モード切替指示があるか否かを判断する（ＳＴ９）。ここで、運転モード切替指示とは、現在の運転（ここでは暖房運転）から別の運転（冷房運転／除湿運転）への切替を指示するものである。運転モード切替指示がある場合は（ＳＴ９−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１に処理を戻す。運転モード切替指示がない場合は（ＳＴ９−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、使用者による運転停止指示があるか否かを判断する（ＳＴ１０）。ここで、運転停止指示とは、全ての室内機５ａ〜５ｃが運転を停止することを示すものである。

運転停止指示があれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１や室外ファン２７を停止して室外機２を停止させ、処理を終了する。運転停止指示がなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５でタイマー計測を開始してから所定時間（例えば、１分）が経過したか否かを判断する（ＳＴ１１）。

所定時間が経過していなければ（ＳＴ１１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ９に処理を戻す。所定時間が経過していれば（ＳＴ１１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、タイマーをリセットして（ＳＴ１２）、ＳＴ５に処理を戻す。以降、ＳＴ９やＳＴ１０で、使用者から運転モードの切替指示や運転停止指示がなければ、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５からＳＴ１２までの処理を繰り返し、所定時間毎に室内機５ａ〜５ｃに高圧飽和温度Ｔｓｈを送信する。

次に、本発明の空気調和装置１の第２の実施形態について、図１、図２、図３（Ｂ）、および、図５を用いて説明する。尚、本実施形態では、空気調和装置１の構成や設置状態、運転動作については、第１の実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。第１の実施形態と異なるのは、目標過冷却度テーブル３００ａに代えて、室外機２の記憶部２２０に図３（Ｂ）に示す飽和温度減算値テーブル３００ｂを記憶し、この飽和温度減算値テーブル３００ｂを用いて、空気調和装置１の暖房運転時の制御を行っていることである。

室外機２の室外機制御部２００に備えられている記憶部２２０には、図３（Ｂ）に示す飽和温度減算値テーブル３００ｂが予め記憶されている。飽和温度減算値テーブル３００ｂは、空気調和装置１が暖房運転を行うときに、室内機５ａ〜５ｃにおいて室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口（室内膨張弁５２ａ〜５２ｃ側）における過冷却度を算出する際に使用する高圧飽和温度Ｔｓｈを、設置された室内機間の高低差Ｈ（単位：ｍ）に応じて補正するための減算値Ｔｓｕｂ（単位：℃）を定めたものである。

具体的には、高低差Ｈが５ｍ未満である場合の減算値Ｔｓｕｂを０℃、高低差Ｈが５ｍ以上１０ｍ未満である場合の減算値Ｔｓｕｂを２℃、高低差Ｈが１０ｍ以上１５ｍ以下である場合の減算値Ｔｓｕｂを４℃、としている。つまり、高低差Ｈが大きくなる程減算値Ｔｓｕｂを大きくしている。
尚、減算値Ｔｓｕｂは、予め試験によって求められたものであり、高圧飽和温度Ｔｓｈから減算値Ｔｓｕｂを減じて求める補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを用いて室内機５ａ〜５ｃにおける過冷却度を制御することで、高低差Ｈで室内機５ａと室内機５ｃとが設置された場合に全ての室内機で暖房能力が十分に発揮できることが確認されている値である。

第１の実施形態では、暖房運転時の室内機５ａ〜５ｃにおける目標過冷却度Ｓｃｔを高低差Ｈに応じて異ならせた目標過冷却度テーブル３００ａを用い、高低差Ｈに応じて抽出した目標過冷却度Ｓｃｔを室外機２から送信し、これを受信した室内機５ａ〜５ｃは現在の過冷却度が目標過冷却度Ｓｃｔとなるように室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度調整を行った。

これに対し、第２の実施形態では、室内機５ａ〜５ｃにおける目標過冷却度Ｓｃｔを所定値（例えば、４℃）に固定し、高低差Ｈに応じた減算値Ｔｓｕｂを用いて高圧飽和温度Ｔｓｈを補正した補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを室外機２から室内機５ａ〜５ｃに送信し、室内機５ａ〜５ｃでは、受信した補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを用いて算出した現在の過冷却度が目標過冷却度Ｓｃｔとなるように室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度調整を行うことで、第１の実施形態で説明した高低差Ｈに応じた目標過冷却度Ｓｃｔを用いて制御するのと同等の効果を得ている。
尚、第２の実施形態では、固定された目標過冷却度Ｓｃｔは、室内機５ａ〜５ｃの記憶部５２０ａ〜５２０ｃに予め記憶されている。

次に、図１、図２、図３（Ｂ）、および、図５を用いて、本実施形態の空気調和装置１における暖房運転時の制御について説明する。図５は、空気調和装置１が暖房運転を行う場合の、室外機制御部２００のＣＰＵ２１０が行う制御に関する処理の流れを示すものである。図５において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。尚、図５で示す処理のうち、ＳＴ２１、２２については、図４に示す第１の実施形態におけるＳＴ１、２と同じであり、また、ＳＴ２９〜３３については、図４に示す第１の実施形態におけるＳＴ９〜１３と同じである。従って、これらについての説明は省略し、第１の実施形態と処理が異なるＳＴ２３〜２８についてのみ説明する。

ＳＴ２２の処理を終えたＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している飽和温度減算値テーブル３００ｂを参照し、読み出した高低差Ｈに応じた減算値Ｔｓｕｂを抽出する（ＳＴ２３）。次に、ＣＰＵ２１０は、タイマー計測を開始し（ＳＴ２４）、高圧センサ３１で検出した圧縮機２１の吐出圧力Ｐｈをセンサ入力部２４０を介して取り込む（ＳＴ２５）。次に、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出圧力Ｐｈを用いて高圧飽和温度Ｔｓｈを算出する（ＳＴ２６）。

次に、ＣＰＵ２１０は、算出した高圧飽和温度ＴｓｈからＳＴ２３で抽出した減算値Ｔｓｕｂを減じて補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを算出する（ＳＴ２７）。そして、ＣＰＵ２１０は、算出した補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ２８）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを用いて送信用信号を生成し、この送信用信号を通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する。尚、通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して室外機２からの送信用信号を受信した室内機５ａ〜５ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、受信した信号に含まれる補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶する。そして、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、液側温度センサ６１ａ〜６１ｃで検出した冷媒温度をセンサ入力部５４０ａ〜５４０ｃを介して取り込み、これと記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶した補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃとを用いて室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口における過冷却度を算出し、算出した過冷却度と記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶している目標過冷却度Ｓｃｔとの差に応じて室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度調整を行う。

尚、ＳＴ２９やＳＴ３０で、使用者から運転モードの切替指示や運転停止指示がなければ、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２４からＳＴ３２までの処理を繰り返し、所定時間毎に室内機５ａ〜５ｃに補正高圧飽和温度Ｔｓｈｃを送信する。

以上説明したように、本発明の空気調和装置は、暖房運転時に、室内機の設置位置の高低差が大きくなるのに応じて、室内機の室内熱交換器の冷媒出口における過冷却度の目標値である目標過冷却度や、室外機から各室内機に送信する高圧飽和温度から減じる減算値を大きくするので、複数の室内機の設置位置に高低差がある場合でも、暖房運転時に各室内機での冷媒偏流が抑制され、各室内機で十分な暖房能力を発揮できる。

尚、以上説明した各実施形態では、いずれの室内機よりも高い位置に室外機が配置されている場合を例に挙げて説明したが、複数の室内機のうち少なくともいずれか１台の室内機より高い位置に室外機が設置されている場合であっても、本発明の奏する効果を得ることができる。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ〜５ｃ 室内機
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ 室外膨張弁
２７ 室外ファン
３１ 吐出圧力センサ
５１ａ〜５１ｃ 室内熱交換器
５２ａ〜５２ｃ 室内膨張弁
６１ａ〜６１ｃ 液側温度センサ
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
２４０センサ入力部
２５０ 設置情報入力部
３００ａ 目標過冷却度テーブル
３００ｂ 飽和温度減算値テーブル
５１０ａ〜５１０ｃ ＣＰＵ
５２０ａ〜５２０ｃ 記憶部
５４０ａ〜５４０ｃ センサ入力部
Ｓｃｔ 目標過冷却度
Ｔｓｈ 高圧飽和温度
Ｔｓｈｃ 補正高圧飽和温度
Ｔｓｕｂ 減算値
Ｐｈ 吐出圧力
Ｈ 高低差

Claims (2)

1. 圧縮機と、流路切換手段と、室外熱交換器とを有する室外機と、
   室内熱交換器と、同室内熱交換器を流れる冷媒流量を調整する室内流量調整手段とを有する複数の室内機と、
   前記室外機や複数の前記室内機を運転制御する制御手段と、を有し、
   前記室外機には、複数の前記室内機が冷媒配管で並列に接続され、
   複数の前記室内機が高低差をもって設置される、
   空気調和装置であって、
   前記制御手段は、
   複数の前記室内機の高低差の大きさに応じて大きくなるように設定された、前記室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度の目標値となる目標過冷却度を記憶しており、
   前記空気調和装置が暖房運転を行うとき、前記冷媒過冷却度が前記目標過冷却度となるように、前記室内流量調整手段を制御すること、
   を特徴とする空気調和装置。
2. 圧縮機と、流路切換手段と、室外熱交換器と、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有する室外機と、
   室内熱交換器と、同室内熱交換器を流れる冷媒流量を調整する室内流量調整手段とを有する複数の室内機と、
   前記室外機や複数の前記室内機を運転制御する制御手段と、を有し、
   前記室外機には、複数の前記室内機が冷媒配管で並列に接続され、
   複数の前記室内機が高低差をもって設置される、
   空気調和装置であって、
   前記制御手段は、
   前記室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度の目標値となる目標過冷却度を記憶しているとともに、複数の前記室内機の高低差の大きさに応じて大きくなるように設定された減算値を記憶しており、
   前記空気調和装置が暖房運転を行うとき、前記吐出圧力検出手段で検出した前記吐出圧力を用いて高圧飽和温度を算出し、前記高圧飽和温度から前記減算値を減じて補正高圧飽和温度を求め、求めた前記補正高圧飽和温度を用いて前記冷媒過冷却度を求め、求めた前記冷媒過冷却度が前記目標過冷却度となるように、前記室内流量調整手段を制御すること、
   を特徴とする空気調和装置。

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