JP2017133777A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転台数が変化しても各室内機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空気調和装置を提供する。
【解決手段】室内機５ａ〜５ｄの運転台数変化時において、サーモオン状態に移行した室内機５ａ〜５ｄに対応する室外膨張弁２４ａ〜２４ｄには運転機の能力比率で開度流量を割り当て、運転停止した室内機５ａ〜５ｄには停止機の所定開度に相当する開度流量を割り当てる。また、台数変化後開度流量Ｆｂの合計値と台数変化前開度流量の合計値を比較すると同じ値となるように各室内機５ａ〜５ｄに対応する室外膨張弁２４ａ〜２４ｄの開度を制御する。
【選択図】図１

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、冷媒回路における室内機の運転台数変化時の急激な冷媒流量の変化による不具合を防止する空気調和装置に関する。

圧縮機と四方弁と室外熱交換器と膨張弁を有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機が液管とガス管で接続して構成される冷媒回路を有する空気調和装置では、圧縮機から吐出されて凝縮器として機能している熱交換器に流入して凝縮した冷媒は、膨張弁を介して蒸発器として機能している熱交換器に流入して蒸発し、再び圧縮機に吸入されることで冷凍サイクルを形成している。

上記のような空気調和装置では、膨張弁の開度を制御して冷媒の温度を適正に制御して所望の冷凍能力で運転できるようにしている。具体的には、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度が目標値となるように吐出温度と目標値の差に応じて膨張弁の開度制御を行う吐出温度調節ステップや、凝縮温度と凝縮器出口温度の温度差（過冷却度）が予め定められた目標値となるように膨張弁の開度制御を行う過冷却度調節ステップや、蒸発温度と蒸発器出口温度の温度差（過熱度）が予め定められた目標値となるように膨張弁の開度制御を行う過熱度調節ステップなどがある。

上記の過冷却度調節ステップおよび過熱度調節ステップは、室内機毎に異なる空調負荷に対して適切な冷媒循環量を各室内機へ分配する目的で行われる。このとき、ユーザが１台の室内機５に対して運転開始若しくは運転停止を指示する操作を行うと、運転する室内機（サーモオン状態の室内機）容量の変化によって、各室内機に流れる冷媒循環量が急激に変化する。そのため、各室内機５が必要とする冷媒循環量と実際に流入した冷媒循環量とが大きく離れてしまい、圧縮機２１への液バックや吐出温度Ｔｄの過昇という問題が生じる場合がある。この問題の解決策として、運転台数が変化した際に予め室外膨張弁２４の開度を調整する方法がある。例えば、運転台数の変化台数に応じたパルスを各室外膨張弁２４に加減算する方法や、外気温又は室温に対応した開度となるように各膨張弁２４を制御する方法がある。また、予め、膨張弁開度の上限値と下限値を運転台数に応じて設定して、その範囲で膨張弁の開度制御を行う方法がある（例えば、特許文献１）。

特開２００５−１４７５４１号公報

しかし、これらの方法はいずれも運転台数変化前に各膨張弁が適正開度（各室内機で必要としている冷媒循環量を適切に分配できる開度）となっていても、運転台数が変化すると再度適正開度となるまで室外膨張弁を制御する必要があり、各膨張弁の開度が安定するまでに時間を要していた。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、運転台数が変化しても各膨張弁の開度を各室内機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マルチ型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マルチタイプ空気調和機において、サーモオン状態の前記室内機の台数が変化したとき、前記室内機の運転台数変化前の前記各室内機に対応する膨張弁の開度からそれぞれの開度流量を算出し、サーモオン状態の前記室内機の台数が変化する直前の前記開度流量の合計値を維持するように前記各膨張弁を開度制御する。

また、好ましくは、前記室内機の運転台数変化時に新たにサーモオン状態に移行した前記室内機に対応する前記膨張弁は、当該新たにサーモオン状態に移行した前記室内機の能力が前記マルチタイプ空気調和機全体の能力に占める比率と前記開度流量の合計値に基づいて定められる開度となるように制御される。

また、好ましくは、前記室内機の運転台数変化後、前記室外機に備えられる圧縮機の回転数の変化率に応じて前記各開度流量を算出し、算出した前記各開度流量となるように前記各膨張弁の開度を制御する。

上記のように構成した本発明のマルチ型空気調和装置によれば、運転台数が変化しても各膨張弁の開度を各室内機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。

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であって、増加時制御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であって、減少時制御を説明するフローチャートである。 （Ａ）は、増加時制御による各室外膨張弁の開度流量の変化を示す表であり、（Ｂ）は、減少時制御による各室外膨張弁の開度流量の変化を示す表である。

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。

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、冷媒と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、目標吐出温度をＴｄｔｇ、吐出温度Ｔｄと目標吐出温度Ｔｄｔｇとの差（Ｔｄ−Ｔｄｔｇ）である吐出温度差をΔＴｄとする。尚、目標吐出温度Ｔｄｔｇは、冷媒回路の安定時に圧縮機２１に吸入される冷媒の状態が適正となる温度であり、本実施形態では、凝縮温度Ｔｃと蒸発温度Ｔｅとを用いて算出する。

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）をそれぞれ過冷却度ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４とする。また、過冷却度ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４のうち最も大きな値のものを過冷却度の最大値ＳＣｍａｘ、最も小さな値のものを過冷却度の最小値ＳＣｍｉｎ、最大値ＳＣｍａｘと最小値ＳＣｍｉｎの差をΔＳＣとする。

空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、吐出温度Ｔｄが目標吐出温度Ｔｄｔｇ（目標値）となるように吐出温度差ΔＴｄ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の開度調節を行う（吐出温度調節ステップ）。

また、上記の吐出温度調節ステップと並行して、暖房運転時は、過冷却度ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４の値が所定の目標値となるように第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、各室内熱交換器５１ａ〜５１ｄの負荷に応じた循環量の冷媒を流すように第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の開度調節を個別に行う制御であり、冷房運転を行っているときは、過熱度ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４の値が所定の目標値となるように第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の開度調節を個別に行う（過熱度調節ステップ）。

上記の過冷却度調節ステップおよび過熱度調節ステップは、室内機毎に異なる空調負荷に対して適切な冷媒循環量を各室内機へ分配する目的で行われる。このとき、ユーザが１台の室内機５に対して運転開始若しくは運転停止を指示する操作を行うと、運転する室内機（サーモオン状態の室内機）容量の変化によって、各室内機に流れる冷媒循環量が急激に変化する。そのため、各室内機５が必要とする冷媒循環量と実際に流入した冷媒循環量とが大きく離れてしまい、圧縮機２１への液バックや吐出温度Ｔｄの過昇という問題が生じる場合がある。この問題の解決策として、運転台数が変化した際に予め室外膨張弁２４の開度を調整する方法がある。例えば、変化した台数に応じたパルスを各室外膨張弁２４に加減算する方法や、外気温又は室温に対応した開度となるように各膨張弁２４を制御する方法がある。しかし、これらの方法はいずれも運転台数変化前に各室外膨張弁２４が適正開度（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）となっていても、運転台数が変化すると再度適正開度となるまで室外膨張弁２４を制御する必要があり、各室外膨張弁２４の開度が安定するまでに時間を要していた。

したがって、室内機５の運転台数が変化しても各室外膨張弁２４が適正開度に近い状態となっているようにすることが好ましい。

そこで、本発明では、サーモオン状態の室内機の台数（運転台数）が変化したとき、変化前からサーモオン状態だった室内機５の各室外膨張弁２４の開度流量の比率を維持し、且つ、全ての室内機５の開度流量の合計値は運転台数の変化前と変わらないように各室外膨張弁を開度制御している。これによって、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。

以下、図２〜５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２〜５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、ユーザがいずれかの室内機５に対して運転開始若しくは運転停止を指示する操作を行い、サーモオン状態の室内機５の台数が変化したら開始する。ＣＰＵ２１０は、各室外膨張弁２４の現在の開度を検出し、これに基づいて各室外膨張弁２４の開度流量Ｆａａ〜Ｆａｄおよびその合計値Ｆｓｕｍを算出する（ＳＴ１）。ここで、開度流量Ｆａは、膨張弁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。開度流量Ｆａは、試験等により求めた室外膨張弁２４の開度との相関関係が予め記憶部２２０に記憶されており、これを基に算出される。

ＳＴ１の処理を終えたＣＰＵ２１０は、現在の圧縮機２１の回転数Ｎを検出して記憶部２２０にＮ１として記憶する（ＳＴ２）。

その後、ＣＰＵ２１０は、サーモオン状態の室内機５の台数が増加したか否かを判定する（ＳＴ３）。台数が増加していた場合（ＳＴ３−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０はＳＴ４に処理を進め、図３の増加時制御へ移行する。増加時制御へ移行するとき、圧縮機２１の回転数は増加する。台数が増加していない、つまり、減少していた場合（ＳＴ３−ＮＯ）、ＣＰＵ２１０はＳＴ５に処理を進め、図４の減少時制御へ移行する。減少時制御へ移行するとき、圧縮機２１の回転数は減少する。

（１）増加時制御
ＳＴ４の増加時制御について図３と図５（Ａ）を用いて説明する。図３は増加時制御における制御フローを示しており、図５（Ａ）は増加時制御による各室外膨張弁の開度流量Ｆａの変化を示す表である。なお、図５に記載されている数値は概念的なものを示している。図３の増加時制御では、ＣＰＵ２１０は、台数変化時点で既に運転停止（サーモオフ状態）であって、台数変化後においても運転停止である室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂとして、台数変化前の開度流量Ｆａをそのまま割り当てる（ＳＴＢ１）。図５（Ａ）において、台数変化時点で既に運転停止（サーモオフ状態）であって、台数変化後においても運転停止となる室内機である室内機５ｄの台数変化前開度流量Ｆａｄ＝１を室内機５ｄの台数変化後開度流量Ｆｂｄにそのまま割り当てる。

次に、ＣＰＵ２１０は、台数変化時点で既に運転停止（サーモオフ状態）であって、台数変化後においても運転停止である室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量Ｆａの合計値である停止機合計値Ｆｏｆｆを算出するとともに、運転機合計値Ｆｏｎ（＝Ｆｓｕｍ−Ｆｏｆｆ）を算出する（ＳＴＢ２）。

次に、ＣＰＵ２１０は、サーモオン状態に移行した室内機５の能力比率ＱＲを算出する（ＳＴＢ３）。能力比率ＱＲは、全てのサーモオン状態の室内機５の能力の合計値に占める当該室内機５の能力の比率であり、ここで、室内機５の能力とは簡易的には各室内機５の定格能力を使用する。これによって、当該室内機５が必要としている冷媒循環量を推定できる。なお、室内温度センサ６２で検出された室内温度や室内ファン５５の回転数等を考慮することで精度を向上させることができる。図５（Ａ）において、運転を開始した室内機５ｃの能力は１０である。また、サーモオン状態の室内機は室内機５ａ、５ｂおよび５ｃであり、各室内機の能力の合計値は２５である。したがって、室内機５ｃの能力比率ＱＲ＝２／５となる。

また、ＣＰＵ２１０は、台数変化時にサーモオン状態に移行した室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂを算出する。サーモオン状態に移行した室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂは、運転機合計値Ｆｏｎに当該室内機５の能力比率ＱＲを乗算して算出される。図５（Ａ）において、変化前開度流量Ｆａの合計値Ｆｓｕｍ＝２１であり、停止機の合計値Ｆｏｆｆ＝１であるため、運転機の合計値Ｆｏｎ＝２０となる。また、サーモオン状態に移行した室内機５ｃの能力比率ＱＲｃ＝２／５であるため、室内機５ｃの変化後開度流量Ｆｂｃ＝２０＊２／５＝８が割り当てられる。

さらに、ＣＰＵ２１０は、運転機合計値Ｆｏｎからサーモオン状態に移行した室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂを減じた値Ｆｏｎ’を算出し、記憶部２２０に記憶させる。図５（Ａ）において、運転機の合計値Ｆｏｎ＝２０であり、サーモオン状態に移行した室内機５ｃの変化後開度流量Ｆｂｃ＝８であるため、Ｆｏｎ’＝１２となる。

ＳＴＢ３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、台数変化時に既にサーモオン状態だった室内機５に対応する室外膨張弁２４各々の開度流量比率ＦＲを算出する（ＳＴＢ４）。台数変化時に既にサーモオン状態だった室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量比率ＦＲは、当該台数変化時に既にサーモオン状態だった室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量Ｆａが、台数変化時に既にサーモオン状態だった室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量Ｆａの合計値に占める比率である。図５（Ａ）において、台数変化時に既にサーモオン状態だった室内機は室内機５ａと５ｂである。室内機５ａに対応する室外膨張弁の開度流量Ｆａａ＝１２であり、室内機５ｂに対応する室外膨張弁の開度流量Ｆａｂ＝６である。したがって、室内機５ａに対応する室外膨張弁２４ａの開度流量比率ＦＲａ＝１２／（１２＋６）＝２／３となり、室内機５ｂに対応する室外膨張弁２４ｂの開度流量比率ＦＲｂ＝６／（１２＋６）＝１／３となる。

また、ＣＰＵ２１０は、台数変化時に既にサーモオン状態だった室内機５に対応する室外膨張弁２４各々の台数変化後開度流量Ｆｂを算出する。台数変化時に既にサーモオン状態だった室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂは、ＳＴＢ３で算出したＦｏｎ’に当該室内機５の開度流量比率ＦＲを乗算して算出される。図５（Ａ）において、Ｆｏｎ’＝１２であり、室内機５ａの開度流量比率ＦＲａ＝２／３であり、室内機５ｂの開度流量比率ＦＲｂ＝１／３である。したがって、室内機５ａに対応する室外膨張弁２４ａの台数変化後開度流量Ｆｂａ＝１２＊２／３＝８となり、室内機５ｂに対応する室外膨張弁２４ｂの台数変化後開度流量Ｆｂｂ＝１２＊１／３＝４となる。

ＳＴＢ４の処理が終わるまでに、全ての室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂが算出される。台数変化後開度流量Ｆｂの合計値と台数変化前開度流量Ｆａの合計値を比較すると同じ値となり、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。図５（Ａ）において、台数変化後開度流量Ｆｂの合計値と台数変化前開度流量Ｆａの合計値は２１で同じ値となっている。

ＳＴＢ４の処理を終えたＣＰＵ２１０は、算出した室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂを室外膨張弁２４の開度に変換し、当該開度となるように各室外膨張弁２４の開度制御を行う（ＳＴＢ５）。なお、開度流量Ｆａと室外膨張弁２４の開度との相関関係は予め記憶部２２０に記憶されている。

ＳＴＢ５の処理を終えたＣＰＵ２１０は、圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇに到達したか否かを判定する（ＳＴＢ６）。所定回転数Ｎｔｇは、全ての室内機５から要求された能力を発揮するための目標となる回転数である。圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇに到達していた場合（ＳＴＢ６−ＹＥＳ）、増加時制御を終了する。圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇに到達していない場合（ＳＴＢ６−ＮＯ）、圧縮機２１の回転数Ｎが図２のＳＴ２の時点で検出した圧縮機２１の回転数Ｎ１から１０％増加したか否かを判定する（ＳＴＢ７）。回転数Ｎ１から１０％増加していなかった場合（ＳＴＢ７−ＮＯ）、ＳＴＢ６へ処理を戻す。

圧縮機２１の回転数Ｎが図２のＳＴ２の時点で検出した圧縮機２１の回転数Ｎ１から１０％増加していた場合（ＳＴＢ７−ＹＥＳ）、室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂを圧縮機２１の回転数Ｎに合わせて１０％増加させ、増加させた台数変化後開度流量Ｆｂを室外膨張弁２４の開度に変換し、当該開度となるように各室外膨張弁２４の開度制御を行う（ＳＴＢ８）。
その後、回転数Ｎ１を更新してＳＴＢ６へ処理を戻し、圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇとなるまでこの処理を繰り返す。

（２）減少時制御
ＳＴ５の減少時制御について図４と図５（Ｂ）を用いて説明する。図４は減少時制御における制御フローを示しており、図５（Ｂ）は減少時制御による各室外膨張弁の開度流量Ｆａの変化を示す表である。図４の減少時制御では、ＣＰＵ２１０は、台数変化時点で既に運転停止（サーモオフ状態）であって、台数変化後においても運転停止である室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂとして、台数変化前の開度流量Ｆａをそのまま割り当てる（ＳＴＣ１）。図５（Ｂ）において、台数変化時点で既に運転停止（サーモオフ状態）であって、台数変化後においても運転停止となる室内機である室内機５ｄの台数変化前開度流量Ｆａｄ＝１を室内機５ｄの台数変化後開度流量Ｆｂｄにそのまま割り当てる。また、ＣＰＵ２１０は、台数変化時に運転停止した室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂに所定値αを割り当てる。所定値αは、運転停止中の室内機の初期開度に相当する開度流量であって、冷房運転時においては０であり、暖房運転時においては室内熱交換器に冷媒が溜らない程度の微小な開度流量である。図５（Ｂ）において、所定値α＝１であり、台数変化時に運転停止した室内機５ｃに対応する室外膨張弁２４ｃの台数変化後開度流量Ｆｂｃ＝１を割り当てる。

次に、ＣＰＵ２１０は、台数変化後に運転停止（サーモオフ状態）となる室内機５に対応する室外膨張弁２４の変化後開度流量Ｆｂの合計値である停止機合計値Ｆｏｆｆを算出するとともに、運転機合計値Ｆｏｎ（＝Ｆｓｕｍ−Ｆｏｆｆ）を算出する（ＳＴＣ２）。図５（Ｂ）において、台数変化後に運転停止（サーモオフ状態）となる室内機５は室内機５ｃと室内機５ｄである。室内機５ｃに対応する室外膨張弁２４ｃの開度流量Ｆｂｃと室内機５ｄに対応する室外膨張弁２４ｄの開度流量Ｆｂｄはともに１である。したがって、停止機合計値Ｆｏｆｆ＝１＋１＝２である。また、図５（Ｂ）において、各室外膨張弁２４の開度流量Ｆａａ〜ｄの合計値Ｆｓｕｍ＝２０である。したがって、運転機合計値Ｆｏｎ＝２０−２＝１８となる。

ＳＴＣ２の処理を終えたＣＰＵ２１０は、台数変化時に既にサーモオン状態であって、台数変化後も運転を継続する室内機５に対応する室外膨張弁２４各々の開度流量比率ＦＲを算出する（ＳＴＣ３）。台数変化時に既にサーモオン状態であって、台数変化後も運転を継続する室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量比率ＦＲは、当該台数変化時に既にサーモオン状態であって、台数変化後も運転を継続する室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量Ｆａが、台数変化時に既にサーモオン状態であって、台数変化後も運転を継続する室内機５に対応する室外膨張弁２４の開度流量Ｆａの合計値に占める比率である。図５（Ｂ）において、台数変化時に既にサーモオン状態であって、台数変化後も運転を継続する室内機は室内機５ａと５ｂである。室内機５ａに対応する室外膨張弁の開度流量Ｆａａ＝８であり、室内機５ｂに対応する室外膨張弁の開度流量Ｆａｂ＝４である。したがって、室内機５ａに対応する室外膨張弁２４ａの開度流量比率ＦＲａ＝８／（８＋４）＝２／３となり、室内機５ｂに対応する室外膨張弁２４ｂの開度流量比率ＦＲｂ＝４／（８＋４）＝１／３となる。

また、ＣＰＵ２１０は、台数変化時に既にサーモオン状態であって、台数変化後も運転を継続する室内機５に対応する室外膨張弁２４各々の台数変化後開度流量Ｆｂを算出する。台数変化時に既にサーモオン状態であって、台数変化後も運転を継続する室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂは、ＳＴＣ２で算出したＦｏｎに当該室内機５の開度流量比率ＦＲを乗算して算出される。図５（Ｂ）において、Ｆｏｎ＝１８であり、室内機５ａの開度流量比率ＦＲａ＝２／３であり、室内機５ｂの開度流量比率ＦＲｂ＝１／３である。したがって、室内機５ａに対応する室外膨張弁２４ａの台数変化後開度流量Ｆｂａ＝１８＊２／３＝１２となり、室内機５ｂに対応する室外膨張弁２４ｂの台数変化後開度流量Ｆｂｂ＝１８＊１／３＝６となる。

ＳＴＢ３の処理が終わるまでに、全ての室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂが算出される。台数変化後開度流量Ｆｂの合計値と台数変化前開度流量の合計値を比較すると同じ値となり、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。図５（Ｂ）において、台数変化後開度流量Ｆｂの合計値と台数変化前開度流量の合計値は２０で同じ値となっている。

ＳＴＣ３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、算出した室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂを室外膨張弁２４の開度に変換し、当該開度となるように各室外膨張弁２４の開度制御を行う（ＳＴＣ４）。なお、開度流量Ｆａと室外膨張弁２４の開度との相関関係は予め記憶部２２０に記憶されている。

ＳＴＣ４の処理を終えたＣＰＵ２１０は、圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇに到達したか否かを判定する（ＳＴＣ５）。所定回転数Ｎｔｇは、全ての室内機５から要求された能力を発揮するための目標となる回転数である。圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇに到達していた場合（ＳＴＣ５−ＹＥＳ）、減少時制御を終了する。圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇに到達していない場合（ＳＴＣ５−ＮＯ）、圧縮機２１の回転数Ｎが図２のＳＴ２の時点で検出した圧縮機２１の回転数Ｎ１から１０％減少したか否かを判定する（ＳＴＣ６）。回転数Ｎ１から１０％減少していなかった場合（ＳＴＣ６−ＮＯ）、ＳＴＣ５へ処理を戻す。

圧縮機２１の回転数Ｎが図２のＳＴ２の時点で検出した圧縮機２１の回転数Ｎ１から１０％減少していた場合（ＳＴＣ６−ＹＥＳ）、室内機５に対応する室外膨張弁２４の台数変化後開度流量Ｆｂを圧縮機２１の回転数Ｎに合わせて１０％減少させ、減少させた台数変化後開度流量Ｆｂを室外膨張弁２４の開度に変換し、当該開度となるように各室外膨張弁２４の開度制御を行う（ＳＴＣ７）。
その後、回転数Ｎ１を更新してＳＴＣ５へ処理を戻し、圧縮機２１の回転数Ｎが所定回転数Ｎｔｇとなるまでこの処理を繰り返す。

なお、室内機５の運転台数が変化する際に圧力変動が生じる。そのため、この圧力変動を考慮して変化後の膨張弁開度を設定してもよい。つまり、本実施例において、変化後開度流量Ｆｂを割り当てる際に、変化後開度流量Ｆｂに室内機能力に応じた補正値を加えることでより適正な開度を設定することができる。

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 (3)

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、
   サーモオン状態の前記室内機の台数が変化したとき、
   前記室内機の運転台数変化前の前記各室内機に対応する膨張弁の開度からそれぞれの開度流量を算出し、
   サーモオン状態の前記室内機の台数が変化する直前の前記開度流量の合計値を維持するように前記各膨張弁を開度制御することを特徴とする空気調和装置。
2. 前記室内機の運転台数変化時に新たにサーモオン状態に移行した前記室内機に対応する前記膨張弁は、当該新たにサーモオン状態に移行した前記室内機の能力が前記マルチタイプ空気調和機全体の能力に占める比率と前記開度流量の合計値に基づいて定められる開度となるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記室内機の運転台数変化後、前記室外機に備えられる圧縮機の回転数の変化率に応じて前記各開度流量を算出し、算出した前記各開度流量となるように前記各膨張弁の開度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。

Images