JP2018017479A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転を行っているときに、設置形態の違いに関わらず、暖房運転を開始してから速やかに吐出温度を目標吐出温度に到達させること。【解決手段】室外機制御手段２００は、室外膨張弁２４の開度を暖房運転を開始した時点から所定時間の間、所定の初期開度に維持する暖房時初期開度制御を行うとき、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第１設置形態である場合は、初期開度を第３初期開度より大きい第１初期開度とし、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第２設置形態である場合は、初期開度を第３初期開度より小さい第２初期開度とし、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第３設置形態である場合は、初期開度を第３初期開度とする。【選択図】図４

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関する。

従来、１台の室外機と複数台の室内機が液管とガス管で接続された空気調和装置では、例えば、特許文献１に記載された空気調和装置のように、暖房運転開始から冷媒回路が安定するのに必要な所定時間が経過するまでは室外膨張弁が予め設定された初期開度に調整され、所定時間が経過した後は圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度が予め定められた目標吐出温度となるように室外膨張弁の開度が調整される。

特開２００９−１３８９８０号公報

上述した空気調和装置がビル等の階層を有する建物に設置されるときは、室外機の設置位置と複数台の室内機の設置位置に高低差がある場合がある。具体的には、室外機の設置位置が各室内機の設置位置より高く、かつ、室外機の設置位置と最下層の室内機の設置位置の高低差が所定高低差（例えば、５０ｍ）以上となる場合がある（以降、このような設置形態を第１設置形態と記載）。また、室外機の設置位置が各室内機の設置位置より低く、かつ、室外機の設置位置と最上層の室内機の設置位置の高低差が所定高低差以上となる場合がある（以降、このような設置形態を第２設置形態と記載）。そして、上記の第１設置形態や第２設置形態に該当しない、つまり、室外機の設置位置と各室内機の設置位置のどちらが上であるかに関わらず、室外機の設置位置と最下層あるいは最上層の室内機の設置位置の高低差が、所定高低差未満となる場合がある（以降、このような設置形態を第３設置形態と記載）。

上述した所定高低差は、空気調和装置の室外機に備えられた圧縮機の能力や、室外機と各室内機を接続する冷媒配管の径や長さに応じて定められるものであり、暖房運転時に各室内機で空気を加熱して凝縮した液冷媒が室外機に向かって流れる際に、重力の影響が大きくなる高低差である。設置形態が第１設置形態である場合は、各室内機から流出した液冷媒が、設置形態が第３設置形態である場合と比べて重力の影響で室外機に戻りにくく、室外機に流入する液冷媒量が減少する。これに対し、設置形態が第２設置形態である場合は、各室内機から流出した液冷媒が、設置形態が第３設置形態である場合と比べて重力の影響で室外機に戻りやすく、室外機に流入する液冷媒量が増加する。

つまり、設置形態が第１設置形態である場合は、設置形態が第３設置形態である場合と比べて室外機に戻る液冷媒量が少ないため、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度が第３設置形態である場合と比べて高くなる。一方、設置形態が第２設置形態である場合は、設置形態が第３設置形態である場合と比べて室外機に戻る液冷媒量が多いため、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度が第３設置形態である場合と比べて低くなる。

前述したように、空気調和装置が暖房運転を行うときは、暖房運転の開始から冷媒回路が安定するまでの所定時間（例えば、圧縮機を起動した時点から１分間）は、室外膨張弁の開度を予め定めた所定開度としている。この所定開度が例えば、設置形態が第３設置形態である場合を想定して定められている場合に、当該所定開度を、室外機への液冷媒の戻り量が第３設置形態と比べて少なくなる第１設置形態であるときに適用すると、冷媒回路が安定したときの吐出温度が、第３設置形態の場合の同時点での吐出温度と比べて高くなる。一方、上記所定開度を、室外機への液冷媒の戻り量が第３設置形態と比べて多くなる第２設置形態であるときに適用すると、冷媒回路が安定したときの吐出温度が、第３設置形態の場合の同時点での吐出温度と比べて低くなる。

従って、冷媒回路が安定した後、吐出温度を予め定められた目標吐出温度（例えば、５０℃）とするために室外膨張弁の開度を調整するとき、当該調整の開始時点での吐出温度と目標吐出温度の温度差が、設置形態が第１設置形態である場合や第２設置形態である場合の方が第３設置形態である場合より大きくなる恐れがある。これにより、設置形態が第１設置形態である場合や第２設置形態である場合は、冷媒回路が安定してから吐出温度を目標吐出温度とするまでにかかる時間が、第３設置形態の場合と比べて長くなる恐れがあり、各室内機で暖房能力が発揮されるまでに時間がかかる恐れがあった。

本発明は上記問題点に鑑み、暖房運転を行っているときに、設置形態の違いに関わらず、暖房運転を開始してから速やかに吐出温度を目標吐出温度に到達させることができる空気調和装置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、本発明の空気調和装置は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、室外膨張弁と、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を有する室外機と、室内熱交換器と室内膨張弁を有する複数台の室内機と、暖房運転を行っているときに、吐出温度検出手段により検出された吐出温度に基づいて、室外膨張弁の開度を調整する制御手段を有する。
室外機と複数台の室内機の設置形態を第１設置形態と第２設置形態と第３設置形態とすることが可能であり、第１設置形態は、室外機の設置位置が各室内機の設置位置より高く、かつ、室外機の設置位置と最下層の室内機の設置位置の高低差が所定高低差以上であり、第２設置形態は、室外機の設置位置が各室内機の設置位置より低く、かつ、室外機の設置位置と最上層の室内機の設置位置の高低差が所定高低差以上であり、第３設置形態は、室外機の設置位置と室内機の設置位置のどちらが上方であるかに関わらず、室外機の設置位置と最下層あるいは最上層の室内機の設置位置の高低差が、所定高低差未満である。
そして、空気調和装置は、上記各設置形態を入力する設置形態入力部を有する。
制御手段は、室外膨張弁の開度を暖房運転を開始した時点から所定時間の間、所定の初期開度に維持する暖房時初期開度制御を行うとき、設置形態入力部から入力された設置形態が第１設置形態である場合は、初期開度を第１初期開度とし、設置形態入力部から入力された設置形態が第２設置形態である場合は、初期開度を第２初期開度とし、設置形態入力部から入力された設置形態が第３設置形態である場合は、初期開度を第３初期開度とする。
そして、第１初期開度は第３初期開度より大きく、第２初期開度は第３初期開度より小さい。

本発明の空気調和装置によれば、暖房運転を行っているときに、設置形態の違いに関わらず、暖房運転を開始してから速やかに吐出温度を目標吐出温度に到達させることができる。

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、室外機および室内機の第１設置形態を示す設置図である。 本発明の実施形態における、室外機および室内機の第２設置形態を示す設置図である。 本発明の実施形態における、室外機制御部に記憶された室外膨張弁の初期開度テーブルを示す説明図である。 本発明の実施形態における、室外機制御部に記憶された室外膨張弁の調整開度テーブルを示す説明図である。 本発明の実施形態における、室外機制御部での暖房運転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、建物の屋外に設置される１台の室外機に、建物の屋内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。

＜空気調和装置の構成＞
図１（Ａ）、図２および図３に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、ビル等の建物６００の屋外に設置される１台の室外機２と、建物の屋内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。

＜室外機の構成＞
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、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、アキュムレータ２８と、室外ファン２７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、アキュムレータ２８の冷媒流出側に吸入管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に冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２８の冷媒流入側に冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６に室外機ガス管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の内部に取り込まれた外気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。

アキュムレータ２８は、上述したように、冷媒流入側が四方弁２２のポートｃに冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２１の冷媒吸入側に吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２８は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

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吐出圧力センサ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。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の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の内部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、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０と、設置形態入力部２５０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。設置形態入力部２５０は、例えば、ディップスイッチやダイヤルスイッチ等で構成されており、室外機２の筐体前面（図２および図３を参照）に配置されて外部から操作可能になっている。この設置形態入力部２５０は、空気調和装置１の設置形態を入力するためのものであり、入力された設置形態はＣＰＵ２１０に出力される。

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各種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、設置形態入力部２５０から出力された設置形態を取り込む。さらに、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設置形態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設置形態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切換状態や制御信号に基づいて、室外膨張弁２４の開度調整を行う。

＜室内機の構成＞
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、３台の室内機５ａ〜５ｃは全て同じ能力であり、暖房運転時の室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口側における冷媒過冷却度を所定値（例えば、１０ｄｅｇ）以下とできれば、各室内機で充分な暖房能力を発揮できる。

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、室内機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の回転により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すなわち室内機５ａが冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（ガス管接続部５４ａ側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度とは、室内機５ａで十分な冷房能力が発揮されるための冷媒過熱度である。また、室内膨張弁５２ａは、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合すなわち室内機５ａが暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（液管接続部５３ａ側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過冷却度とは、室内機５ａで十分な暖房能力が発揮されるための冷媒過冷却度である。

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。室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａの内部に流入する室内空気の温度、すなわち吸込温度を検出する吸込温度センサ６３ａが備えられている。そして、室内機５ａの図示しない吹出口付近には、室内熱交換器５１ａで冷媒と熱交換を行って室内機５ａから室内に放出される空気の温度、すなわち吹出温度を検出する吹出温度センサ６４ａ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の各種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。また、ＣＰＵ５１０ａは、運転開始／停止信号や運転情報（冷房／暖房といった運転モードや設定温度、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に送信するとともに、室外機２が検出した吐出圧力等の情報を含む制御信号を通信部５３０ａを介して室外機２から受信する。ＣＰＵ５１０ａは、取り込んだ検出結果やリモコンおよび室外機２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。
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。

＜室外機と室内機の設置＞
以上説明した空気調和装置１が、図２や図３に示すビル等の階層を有する建物６００に設置されている。具体的には、図２では、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。つまり、室外機２の設置位置は室内機５ａ〜５ｃの設置位置より高くなる。図３では、室外機２が屋外の地上に配置されており、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。つまり、室外機２の設置位置は室内機５ａ〜５ｃの設置位置より低くなる。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で相互に接続されており、これらの液管８とガス管９は、その一部が建物６００の図示しない壁面内や天井裏に埋設されている。

また、図２では、室外機２の設置位置と最下層の室内機５ｃの設置位置との高低差をＨで表わしており、この高低差Ｈが所定高低差（例えば、５０ｍ、以下同様）以上とされている。以降、このような設置形態を第１設置形態と記載する。また、図３では、室外機２の設置位置と最上層の室内機５ａの設置位置との高低差をＨで表わしており、この高低差Ｈが所定高低差以上とされている。以降、このような設置形態を第２設置形態と記載する。そして、図示を省略するが、第１設置形態や第２設置形態に該当しない、つまり、室外機２の設置位置と室内機５ａ〜５ｃの設置位置のどちらが上であるかに関わらず、室外機２の設置位置と最下層の室内機５ｃあるいは最上層の室内機５ａの設置位置との高低差Ｈが所定高低差未満となる場合がある。以降、このような設置形態を第３設置形態と記載する。尚、上述の所定高低差は、空気調和装置１の室外機２に備えられた圧縮機２１の能力や、室外機２と室内機５ａ〜５ｃを接続する冷媒配管である液管８やガス管９の径や長さに応じて定められ、前述のとおり、暖房運転時に室内機５ａ〜５ｃで空気を加熱して凝縮した液冷媒が室外機２に向かって流れる際に、重力の影響が大きくなる高低差である。

＜冷媒回路における冷媒の流れと各部の動作＞
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。

＜暖房運転＞
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のＣＰＵ２１０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、冷媒回路１００が、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暖房サイクルとなる。

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、閉鎖弁２６、ガス管９、ガス管接続部５４ａ〜５４ｃの順に流れて室内機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の内部に取り込まれた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て暖められた空気が図示しない吹出口から各室内に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｃが設置された各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を流れる冷媒は、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入する。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、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２８、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

尚、室内機５ａ〜５ｃが冷房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、四方弁２２を破線で示す状態、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とが連通するように切り換える。これにより、冷媒回路１００が、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冷房サイクルとなる。

＜本発明に関わる動作、作用および効果＞
次に、図１乃至図５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。

図２および図３に示すように、本実施形態の空気調和装置１では、設置形態が第１設置形態や第２設置形態のような高低差Ｈが所定高低差以上である場合に、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からガス管９に流出し、ガス管９を流れて室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入して凝縮する。そして、室内機５ａ〜５ｃから液管８に流出した液冷媒は、液管８を流れて室外機２に流入し、室外機液管４４を流れて室外熱交換器２３に流入して蒸発する。

このとき、設置形態が第１設置形態である場合は、室内機５ａ〜５ｃから流出した液冷媒が、高低差Ｈが所定高低差未満である第３設置形態である場合と比べて重力の影響で室外機２に戻りにくく、室外機２に流入する液冷媒量が第３設置形態である場合と比べて減少する。これに対し、設置形態が第２設置形態である場合は、室内機５ａ〜５ｃから流出した液冷媒が、高低差Ｈが所定高低差未満である第３設置形態である場合と比べて重力の影響で室外機２に戻りやすく、室外機２に流入する液冷媒量が第３設置形態である場合と比べて増加する。

つまり、設置形態が第１設置形態である場合は、設置形態が第３設置形態である場合と比べて室外機２に戻る液冷媒量が少ないため、圧縮機２１から吐出される冷媒温度である吐出温度が第３設置形態である場合と比べて高くなる。これに対し、設置形態が第２設置形態である場合は、設置形態が第３設置形態である場合と比べて室外機２に戻る液冷媒量が多いため、圧縮機２１から吐出される冷媒温度である吐出温度が第３設置形態である場合と比べて低くなる。

ところで、空気調和装置１で暖房運転を行うときは、暖房運転を開始してから冷媒回路１００が安定するまでの所定時間（例えば、圧縮機２１を起動した時点から１分間）は、室外膨張弁２４の開度は予め定めた初期開度（例えば、２００パルス）とされる。この初期開度が例えば、設置形態が第３設置形態である場合を想定して定められている場合に、当該初期開度を、室外機２への液冷媒の戻り量が第３設置形態と比べて少なくなる第１設置形態であるときに適用すると、冷媒回路１００が安定したときの吐出温度が、第３設置形態の場合の同時点での吐出温度と比べて高くなる。これに対し、上述の初期開度を、室外機２への液冷媒の戻り量が第３設置形態と比べて多くなる第２設置形態であるときに適用すると、冷媒回路１００が安定したときの吐出温度が、第３設置形態の場合の同時点での吐出温度と比べて低くなる。

したがって、冷媒回路１００が安定した後、吐出温度を予め定められた目標吐出温度（例えば、５０℃）とするために室外膨張弁２４の開度を調整するとき、当該調整の開始時点での吐出温度と目標吐出温度の温度差が、設置形態が第１設置形態である場合や第２設置形態である場合の方が第３設置形態である場合より大きくなる。この結果、設置形態が第１設置形態である場合や第２設置形態である場合は、冷媒回路１００が安定してから吐出温度を目標吐出温度とするまでにかかる時間が、第３設置形態の場合と比べて長くなる恐れがあり、室内機５ａ〜５ｃで暖房能力が発揮されるまでに時間がかかる恐れがあった。

そこで、本発明の空気調和装置１では、暖房運転を行っているときに、第１設置形態、第２設置形態、第３設置形態のように、設置形態の違いに関わらず、暖房運転を開始してから速やかに吐出温度を目標吐出温度に到達させるための暖房時初期開度制御を実行する。具体的には、空気調和装置１が暖房時初期開度制御を行うときは、設置形態入力部２５０から入力した設置形態を用い、図４に示す初期開度テーブル３００を参照して、入力した設置形態に応じた室外膨張弁２４の初期開度に対応する初期パルス数を抽出する。そして、抽出した初期パルス数を室外膨張弁２４に与えて、当該室外膨張弁２４を初期パルス数に対応する開度とし、この開度を、暖房運転開始から冷媒回路１００が安定するまでの所定時間（例えば、圧縮機２１を起動した時点から１分間）維持する。

図４に示す初期開度テーブル３００は、予め試験等を行って定められて記憶部２２０に記憶されている。初期開度テーブル３００には、第１設置形態に対する初期開度に対応する初期パルス数として３００パルス、第２設置形態に対する初期開度に対応する初期パルス数として１００パルス、第３設置形態に対する初期開度に対応する初期パルス数として２００パルスが設定されている。つまり、第１設置形態に対する初期開度を第１初期開度、第２設置形態に対する初期開度を第２初期開度、第３設置形態に対する初期開度を第３初期開度とすると、第１初期開度は第３初期開度より大きく、第２初期開度は第３初期開度より小さくなる。尚、第１設置形態に対応する初期パルス数と第２設置形態に対応する初期パルス数は、所定高低差（本実施形態では５０ｍ）から空気調和装置に固有の許容最大高低差（例えば、１００ｍ）まで同じ初期パルス数を用いる。

また、室外機制御手段２００の記憶部２２０には、暖房時初期開度制御の終了後、圧縮機２１の吐出温度を予め定められた目標吐出温度（例えば、５０℃）とする際に使用する調整開度テーブル４００が記憶されている。調整開度テーブル４００は、予め試験等を行って定められたものであり、図５に示すように、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度と目標吐出温度の温度差ΔＴｄを７つの温度範囲に区分し、各温度範囲に対応して室外膨張弁２４に与える増減パルス数が設定されている。

具体的には、温度差ΔＴｄが−２℃以上２℃未満の範囲にあるときの増減パルス数を０パルス、温度差ΔＴｄが２℃以上６℃未満の範囲にあるときの増減パルス数を５パルス、温度差ΔＴｄが６℃以上１０℃未満の範囲にあるときの増減パルス数を１０パルス、温度差ΔＴｄが１０℃以上の範囲にあるときの増減パルス数を２０パルスとしている。一方、温度差ΔＴｄが−６℃以上−２℃未満の範囲にあるときの増減パルス数を−５パルス、温度差ΔＴｄが−１０℃以上−６℃未満の範囲にあるときの増減パルス数を−１０パルス、温度差ΔＴｄが−１０℃未満の範囲にあるときの増減パルス数を−２０パルスとしている。

本実施形態の空気調和装置１において暖房時初期開度制御を実行するとき、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第１設置形態である場合には、室外膨張弁２４の初期開度を第１初期開度にあたる３００パルスとし、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第２設置形態である場合には、室外膨張弁２４の初期開度を第２初期開度にあたる１００パルスとし、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第３設置形態である場合には、室外膨張弁２４の初期開度を第３初期開度にあたる２００パルスとする。

これにより、第１設置形態の場合の室外膨張弁２４の第１初期開度は、第３設置形態の場合の室外膨張弁２４の第３初期開度よりも大きくされる。つまり、室内機５ａ〜５ｃから流出し室外機２に流入する液冷媒量が増えるようになり、冷媒回路１００が安定したときの吐出温度の上昇が抑えられて第３設置形態の場合の同時点での吐出温度に近づく。そして、第２設置形態の場合の室外膨張弁２４の第２初期開度は、第３設置形態の場合の室外膨張弁２４の第３初期開度よりも小さくされる。つまり、室内機５ａ〜５ｃから流出し室外機２に流入する液冷媒量が減少するようになり、冷媒回路１００が安定したときの吐出温度の低下が抑えられて第３設置形態の場合の同時点での吐出温度に近づく。

この結果、冷媒回路１００が安定した後、つまり、暖房時初期開度制御の終了時点での第１設置形態の場合や第２設置形態の場合の温度差ΔＴｄを第３設置形態の場合の同時点の温度差ΔＴｄに近づけることができるので、設置形態の相違に関わらず、冷媒回路１００が安定してから速やかに吐出温度を目標吐出温度に到達させることができ、特に、第１設置形態の場合や第２設置形態の場合の室内機５ａ〜５ｃで暖房能力が発揮されるまでの時間を短くすることができる。

＜室外機制御手段での暖房運転の処理の流れ＞
次に、図６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６は、空気調和装置１が暖房運転を行う場合の、室外機制御手段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６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６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１００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。また、以下の説明では、全ての室内機５ａ〜５ｃが暖房運転を行っている場合を例に挙げて説明する。

また、以下の説明では、暖房時初期開度制御を実行する時の室外膨張弁２４の初期パルス数をＰｏｓ（第１設置形態、第２設置形態、第３設置形態に対して個別に言及する必要がある場合は、Ｐｏｓ１、Ｐｏｓ２、Ｐｏｓ３と記載）、吐出温度センサ３３で検出する吐出温度をＴｄｒ、吐出温度の目標吐出温度をＴｄｔ、吐出温度と目標吐出温度の温度差をΔＴｄ、温度差ΔＴｄに応じた増減パルス数をＰｉｄとする。

始めに、ＣＰＵ２１０は、暖房運転開始処理を実行する（ＳＴ１）。ここで、暖房運転開始処理とは、ＣＰＵ２１０が四方弁２２を操作して冷媒回路１００を図１（Ａ）に示す状態、つまり、冷媒回路１００を暖房サイクルとすることである。そして、ＣＰＵ２１０は、暖房運転の開始処理後、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。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃに対し通信部２３０を介して暖房運転を開始する旨の運転開始信号を送信する。

運転開始信号を通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して受信した室内機５ａ〜５ｃの室内機制御手段５００ａ〜５００ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、使用者の風量指示に応じた回転数で室内ファン５５ａ〜５５ｃを起動するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口（液管接続部５３ａ〜５３ｃ側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を調整する。

次に、ＣＰＵ２１０は、室外膨張弁２４の初期開度に対応する初期パルス数Ｐｏｓを初期開度テーブル３００を参照して決定する（ＳＴ２）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している初期開度テーブル３００を参照し、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第１設置形態であるときは、室外膨張弁２４の初期開度を第１初期開度に対応するＰｏｓ１（３００パルス）を選択し、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第２設置形態であるときは、室外膨張弁２４の初期開度を第２初期開度に対応するＰｏｓ２（１００パルス）を選択し、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第３設置形態であるときは、室外膨張弁２４の初期開度を第３初期開度に対応するＰｏｓ３（２００パルス）を選択する。

次に、ＣＰＵ２１０は、室外膨張弁２４に対して初期開度に対応する初期パルス数Ｐｏｓを与える（ＳＴ３）。ここでは、ＣＰＵ２１０は、室外膨張弁２４に対応する初期パルス数Ｐｏｓを、ＳＴ２において選択された第１初期開度に対応する初期パルス数Ｐｏｓ１、第２初期開度に対応する初期パルス数Ｐｏｓ２、第３初期開度に対応する初期パルス数Ｐｏｓ３のいずれかを室外膨張弁２４に与える。

次に、ＣＰＵ２１０は、自己が保有するタイマーにてタイマー計測を開始し（ＳＴ４）、所定時間が経過したか否かを判断する（ＳＴ５）。ＣＰＵ２１０は、タイマーによる計測を所定時間（例えば、１分間）が経過するまで続行し（ＳＴ５−Ｎｏ）、所定時間が経過すれば（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、タイマーをリセットする（ＳＴ６）。

次に、ＣＰＵ２１０は、吐出温度センサ３３で検出した圧縮機２１の吐出温度Ｔｄｒをセンサ入力部２４０を介して取り込み（ＳＴ７）、ＳＴ７において取り込んだ吐出温度Ｔｄｒと記憶部２２０に予め記憶された目標吐出温度Ｔｄｔを用いて、温度差ΔＴｄを求める（ＳＴ８）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、吐出温度Ｔｄｒから目標吐出温度Ｔｄｔを減じて温度差ΔＴｄとする。

次に、ＣＰＵ２１０は、調整開度テーブル４００を参照して、ＳＴ８で求められた温度差ΔＴｄに応じた増減パルス数Ｐｉｄを抽出し、直近の室外膨張弁２４に与えているパルス数に増減パルス数Ｐｉｄを増減したパルス数を室外膨張弁２４に与える（ＳＴ９）。ここで、直近の室外膨張弁２４に与えているパルス数は、初回のみＳＴ３で室外膨張弁２４に与えられた初期パルス数Ｐｏｓとなり、初回以降は吐出温度Ｔｄｒを吐出温度センサ３３で検出するタイミング（例えば、２０秒毎）で、前回の室外膨張弁２４に与えているパルス数に増減パルス数Ｐｉｄを増減したパルス数となる。
以上説明したＳＴ１〜ＳＴ６までの処理が、暖房運転時における本発明の暖房時初期開度制御に関わる処理であり、ＳＴ７〜ＳＴ９までの処理が、暖房運転時における目標吐出温度制御に関わる処理である。

ＳＴ９の処理を終えた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）。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指示するものである。運転停止指示があれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、運転停止処理を実行し（ＳＴ１１）、処理を終了する。運転停止処理では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１や室外ファン２７を停止するとともに室外膨張弁２４を全閉とする。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃに対し通信部２３０を介して運転を停止する旨の運転停止信号を送信する。運転停止信号を通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して受信した室内機５ａ〜５ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、室内ファン５５ａ〜５５ｃを停止するとともに室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを全閉とする。
ＳＴ１０において運転停止指示がなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７に処理を戻す。

以上説明したように、本発明の空気調和装置１は、設置形態を入力する設置形態入力部２５０を有し、室外膨張弁２４の開度を暖房運転を開始した時点から所定時間の間、所定の初期開度に維持する暖房時初期開度制御を行うとき、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第１設置形態である場合は、初期開度を第３初期開度より大きい第１初期開度とし、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第２設置形態である場合は、初期開度を第３初期開度より小さい第２初期開度とし、設置形態入力部２５０から入力された設置形態が第３設置形態である場合は、初期開度を第３初期開度とする。これにより、空気調和装置１において、第１設置形態と第２設置形態と第３設置形態のように設置形態の相違に関わらず、暖房運転を開始してから速やかに吐出温度Ｔｄｒを目標吐出温度Ｔｄｔに到達させることができ、特に、第１設置形態や第２設置形態での室内機５ａ〜５ｃで暖房能力が発揮されるまでの時間を短くすることができる。

１ 空気調和装置
２ 室外機
２１ 圧縮機
２４ 室外膨張弁
３３ 吐出温度センサ
５ａ〜５ｃ 室内機
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２５０ 設置形態切換部
５００ａ〜５００ｃ 室内機制御部
５１０ａ〜５１０ｃ ＣＰＵ
Ｐｏｓ 初期パルス数
Ｔｄｒ 吐出温度
Ｔｄｔ 目標吐出温度
ΔＴｄ 温度差
Ｐｉｄ 増減パルス数

Claims (1)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、室外膨張弁と、前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を有する室外機と、
   室内熱交換器と室内膨張弁を有する複数台の室内機と、
   暖房運転を行っているときに、前記吐出温度検出手段により検出された吐出温度に基づいて、前記室外膨張弁の開度を調整する制御手段を有する空気調和装置であって、
   前記室外機と前記複数台の室内機の設置形態を第１設置形態と第２設置形態と第３設置形態とすることが可能であり、
   前記第１設置形態は、前記室外機の設置位置が前記各室内機の設置位置より高く、かつ、前記室外機の設置位置と最下層の室内機の設置位置の高低差が所定高低差以上であり、
   前記第２設置形態は、前記室外機の設置位置が前記各室内機の設置位置より低く、かつ、前記室外機の設置位置と最上層の室内機の設置位置の高低差が所定高低差以上であり、
   前記第３設置形態は、前記室外機の設置位置と前記室内機の設置位置のどちらが上方であるかに関わらず、前記室外機の設置位置と最下層あるいは最上層の室内機の設置位置の高低差が、所定高低差未満であり、
   前記各設置形態を入力する設置形態入力部を有し、
   前記制御手段は、前記室外膨張弁の開度を暖房運転を開始した時点から所定時間の間、所定の初期開度に維持する暖房時初期開度制御を行うとき、
   前記設置形態入力部から入力された設置形態が前記第１設置形態である場合は、前記初期開度を第１初期開度とし、
   前記設置形態入力部から入力された設置形態が前記第２設置形態である場合は、前記初期開度を第２初期開度とし、
   前記設置形態入力部から入力された設置形態が前記第３設置形態である場合は、前記初期開度を第３初期開度とし、
   前記第１初期開度は前記第３初期開度より大きく、前記第２初期開度は前記第３初期開度より小さい、
   ことを特徴とする空気調和装置。

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