JP2018071893A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停止中の室内機から発生する冷媒音を低減しつつ、暖房運転中の室内機の冷媒循環量不足を抑制できる空気調和装置を提供する。【解決手段】暖房運転時における着霜判定において、室外熱交換器で霜が発生していると判定した場合、室外熱交温度Ｔｅと外気温度Ｔｏとから着霜レベルＶｆを推定し、着霜レベルＶｆと着霜判定時の室内機の運転台数に基づいて、着霜判定時に運転停止していた室内機に対応する膨張弁の適正開度を決定したのち除霜運転を実行し、除霜運転中において、着霜判定時に運転停止していた室内機に対応する膨張弁の開度を適正開度とする。【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも１台の室外機に複数台の室内機が冷媒配管で接続されたマルチ型空気調和装置に係わり、より詳細には、停止中の室内機から発生する冷媒音を低減しつつ、除霜運転中の冷媒循環量不足を抑制できる空気調和装置に関する。

１台の室外機に複数台の室内機が並列に接続されるマルチ型空気調和装置において、暖房運転中に室外熱交換器に霜が付着した場合に、冷媒回路を冷房サイクルで運転させて除霜を行うリバース除霜運転が行われている。除霜運転は、室外熱交換器の温度が所定温度以上に上昇したとき、又は、除霜運転開始から予め定められた所定時間を経過したときに終了し、冷媒回路を暖房サイクルで運転させて暖房運転に復帰する。
従来、暖房運転中に複数台の室内機のうちいずれかを運転停止させる場合、当該室内機に対応する膨張弁は全閉若しくは微小開度となっていた。また、その後除霜運転が行われても当該室内機に対応する膨張弁は全閉若しくは微小開度の状態を維持していた。
そのため、運転停止中の室内機の台数が多いと、除霜運転時に室内機の室内熱交換器で吸熱される熱が少なくなり、除霜に費やす時間が長くなってしまうだけでなく、冷媒回路内の低圧が大きく低下し、この結果、低圧保護動作によって空気調和装置が異常停止してしまうという不具合があった。

これを回避するために、除霜運転時、運転停止中の室内機に対応する膨張弁を全開に制御する方法がある（例えば、特許文献１）。この方法であれば、運転停止中の室内機の台数が多い場合であっても除霜運転時に室内機の室内熱交換器で吸熱される熱を十分に確保できる。

しかし、運転停止中の室内機に対応する膨張弁の開度を全開にすると、当該運転停止中の室内機の室内熱交換器内を流れる冷媒の量が増加する。当該運転停止中の室内機の室内熱交換器内を流れる冷媒の量が増加すると、当該運転停止中の室内機から発生する冷媒音が増大し、ユーザに不快感を与えてしまう。
また、除霜運転時、運転停止中の室内機に対応する膨張弁が冷媒音を考慮して予め定めた固定の開度となるように制御する方法も考えられるが、除霜運転時に必要な室内機一台当たりの室内熱交換器での吸熱量は、室内機の接続台数や運転台数によって異なるため、このような方法では着霜量に応じた膨張弁の開度制御に改良の余地がある。

特開平５−２０３２９６号公報

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、運転停止中の室内機の台数が多い場合であっても、除霜運転時に室内機の室内熱交換器で吸熱される熱を十分に確保しつつ、運転停止中の室内機から発生する冷媒音を低減す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、室外熱交換器と、前記室外熱交換器を流通する冷媒の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、を有し、１台の前記室外機に対して複数の室内機が冷媒配管で並列に接続された空気調和装置であって、前記室内機の各々に対応して接続された膨張弁と、暖房運転時に、前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記膨張弁、前記室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路に備えられ、除霜運転中に、圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かうように冷媒の流れを切り替える流路切替手段と、前記圧縮機と、前記膨張弁と、前記流路切替手段とを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、暖房運転を行っているときに前記室外熱交換器で霜が発生しているか否かを判定する着霜判定を行い、前記着霜判定において、前記室外熱交換器で霜が発生していると判定した場合、前記室外熱交温度と前記外気温度と前記圧縮機の回転数から着霜量を推定し、当該着霜量に基づいて、前記着霜判定時に運転停止していた前記室内機に対応する前記膨張弁の適正開度を決定したのち前記除霜運転を実行し、前記除霜運転中において、前記着霜判定時に運転停止していた前記室内機に対応する前記膨張弁の開度を前記適正開度となるように制御する。

また、好ましくは、前記圧縮機の回転数に基づいて、前記着霜量を変更する。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、運転停止中の室内機の台数が多い場合であっても、除霜運転時に室内機の室内熱交換器で吸熱される熱を十分に確保しつつ、運転停止中の室内機から発生する冷媒音を低減できる。

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を説明するテーブルである。 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テーブルである。

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４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の液側閉鎖弁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の液側閉鎖弁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の液側閉鎖弁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の液側閉鎖弁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の各ガス側閉鎖弁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９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流路切替手段であり、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ｄ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ｂ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ｄ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の一端と第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。また、ＣＰＵ２１０は、図１（Ｃ）に示すように、着霜量判定手段２１１、パルス算出手段２１２、膨張弁制御手段２１３を備えている。これらは、後述する制御で用いられる。

次に、４台の室内機５ａ〜５ｄについて説明する。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。

室内機５ａは、室内熱交換器５１ａと、第１液管８ａがそれぞれ接続された液側閉鎖弁５３ａ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と、室内ファン５５ａと、室内機制御手段５００ａとを備えている。そして、室内ファン５５ａおよび室内機制御手段５００ａ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を構成している。

室内熱交換器５１ａは、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と冷媒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ｂとが連通するよう、また、ポートｄ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。

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ｄとが連通するよう、また、ポートｃとポートｂ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４を用いて、本実施形態の空気調和装置１が除霜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、暖房運転時において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Ｔｃ、外気温度センサ１００で検出する外気温度をＴｏとする。

また、室外熱交温度センサ３５で検出する室外熱交換器の蒸発温度Ｔｅは所定時間毎（例えば、３０秒）に常時検出され、記憶部２２０に記憶される。また、今回検出した室外熱交換器の蒸発温度Ｔｅと前回検出した蒸発温度Ｔｅ０の差（Ｔｅ−Ｔｅ０）である蒸発温度低下幅をΔＴｅする。また、ＣＰＵ２１０では、圧縮機２１が前回運転を開始してからの連続運転積算時間を計測しており、この連続運転積算時間をｔとする。

空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、以下の条件のうちいずれかを満たした場合、ＣＰＵ２１０は、四方弁２２の切り替え制御を行い、除霜運転を開始する。
（１）室外熱交換器の蒸発温度Ｔｃが閾温度Ｔｅ１以下
（２）室外熱交換器の蒸発温度Ｔｃが閾温度Ｔｅ２以下であって、蒸発温度低下幅ΔＴｅが閾値ΔＴｅｔ以上
（３）室外熱交換器の蒸発温度Ｔｃが閾温度Ｔｅ２以下であって、圧縮機２１の連続運転積算時間ｔが閾時間ｔ１以上
閾温度Ｔｅ１は、暖房運転中の室外熱交換器２３に霜が付着している可能性が高くなる室外熱交換器２３の温度であって、予め試験等によって求められて記憶部２２０に記憶されている。尚、閾温度Ｔｅ１は、外気温度センサ１００で検出する外気温度Ｔｏに応じて変化させても良い。
また、閾温度Ｔｅ２は、閾温度Ｔｅ１よりも所定温度（例えば２℃）高い値が設定される。
また、閾値ΔＴｅｔと閾時間ｔ０は、予め試験等によって求められて記憶部２２０に記憶されている。
従来、室内機５ａ〜５ｄのうち、例えば室内機５ｂ〜５ｄが運転停止している場合、室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄは冷媒音の発生を防ぐため全閉となるように開度制御され、その後除霜運転が行われても全閉の状態を維持していた。そのため、除霜運転時には室内機５ａの室内熱交換器５１ａでしか吸熱されず、室外熱交換器２３における放熱量が少なくなる。よって、除霜に費やす時間が長くなってしまうだけでなく、冷媒流量が減ることにより冷媒回路内の低圧が大きく低下し、この結果、低圧保護動作によって空気調和装置が異常停止してしまうという不具合があった。
これを回避するために、除霜運転時、運転停止中の室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄを全開に制御し、運転停止中の室内機の台数が多い場合であっても除霜運転時に室内機の室内熱交換器で吸熱される熱を十分に確保できるようにする方法がある。

しかし、運転停止中の室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄの開度を全開にすると、運転停止中の室内機５ｂ〜５ｄの室内熱交換器５１ｂ〜５１ｄ内を流れる冷媒の量が増加する。運転停止中の室内機５ｂ〜５ｄの室内熱交換器５１ｂ〜５１ｄ内を流れる冷媒の量が増加すると、運転停止中の室内機５ｂ〜５ｄから発生する冷媒音が増大し、ユーザに不快感を与えてしまう。
また、除霜運転時、運転停止中の室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄが冷媒音を考慮して予め定めた固定の開度となるように制御する方法も考えられるが、除霜運転時に必要な室内機一台当たりの室内熱交換器５１ｂ〜５１ｄでの吸熱量は、室内機５の接続台数や運転台数によって異なるため、このような方法では着霜量に応じた膨張弁の開度制御に改良の余地がある。

そこで、本発明では、室外熱交換器２３に付着した霜の量（着霜量）を推定し、着霜量および室内機５の運転台数に基づいて停止中の室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄの開度を設定している。これによって、運転停止中の室内機５の台数が多い場合であっても、除霜運転時に室内機５の室内熱交換器５１で吸熱される熱を十分に確保しつつ、運転停止中の室内機５から発生する冷媒音を低減できる。

以下、図２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が除霜運転以外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、空気調和装置１の冷媒回路１０が暖房サイクルの状態となっているときに行われる。ＣＰＵ２１０は、室外熱交換器２３が着霜しているか否かを判定する着霜判定を行う（ＳＴ１１）。着霜判定では、前述した条件（１）〜（３）の条件のうちいずれか一つを満たした場合に室外熱交換器２３が着霜したと判断する。室外熱交換器２３が着霜したと判断した場合（ＳＴ１１−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、蒸発温度Ｔｅ、外気温度Ｔｏ、圧縮機２１の回転数Ｎｃｐを用いて室外熱交換器２３に付着した霜の量（着霜量）の度合いを示す着霜レベルＶｆを抽出する（ＳＴ１１）。室外熱交換器２３が着霜していないと判断した場合（ＳＴ１１−ＮＯ）、ステップＳＴ１１を繰り返す。

ステップＳＴ１２では、ＣＰＵ２１０は、着霜判定時に外気温度センサ１００から外気温度Ｔｏを、室外熱交温度センサ３５から蒸発温度Ｔｅを、そして圧縮機２１の回転数Ｎｃｐをそれぞれ取得する。ＣＰＵ２１０は、取得した外気温度Ｔｏと蒸発温度Ｔｅから、外気温度Ｔｏと室外熱交換器２３の蒸発温度Ｔｅとの差（Ｔｏ−Ｔｅ）である温度差ΔＴを抽出する。ＣＰＵ２１０は、温度差ΔＴと圧縮機２１の回転数Ｎｃｐを用いて室外熱交換器２３に付着した霜の量の度合いを示す着霜レベルＶｆを図３に示すテーブルを用いて抽出する。記憶部２２０には、予め試験等により求められた圧縮機２１の回転数Ｎｃｐと着霜レベルＶｆとの対応関係を規定したテーブルが記憶されている。着霜レベルＶｆは、数値が大きい程室外熱交換器２３に付着した霜の量が多いことを示しており、本実施例では１〜５の５段階の数値で表している。着霜判定時の温度差ΔＴが大きい程着霜量が大きい。そのため、温度差ΔＴが大きい程着霜レベルＶｆには大きい数が設定される。また、同じ温度差ΔＴであっても暖房運転中の室外熱交換器２３に流入する冷媒の量が多ければ着霜量も多くなる。そのため、圧縮機２１の回転数Ｎｃｐが高い程着霜レベルＶｆには大きい数が設定される。また、冷媒密度に与える影響を考慮して外気温度Ｔｏに応じて着霜レベルＶｆを変更している。具体的には、当該テーブルは複数の外気温度Ｔｏの範囲に対して用意されており、図３（Ａ）は外気温度がＴｏ＜−２０℃の時のテーブル、図３（Ｂ）は外気温度が−２０℃≦Ｔｏ＜−１０℃の時のテーブル、図３（Ｃ）は外気温度が−１０℃≦Ｔｏの時のテーブルをそれぞれ示す。例えば、外気温度が−１５℃で温度差ΔＴが４ｄｅｇ、圧縮機の回転数Ｎｃｐが８０ｒｐｓの場合は、着霜レベルＶｆは「３」となる。
ステップＳＴ１２の処理を終えたＣＰＵ２１０は、抽出した着霜レベルＶｆと着霜判定時の室内機５の運転台数Ｎｕｏに基づいて停止中の室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄの適正開度を決定する（ＳＴ１３）。詳細には、ＣＰＵ２１０は、図４に示すテーブルを用いて停止中の室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄの適正開度を決定する。記憶部２２０には、予め試験等により求められた着霜レベルＶｆと着霜判定時の室内機５の運転台数Ｎｕｏとの対応関係を規定したテーブルが記憶されている。着霜判定時において、停止中の室内機５が多い程室外熱交換器２３に流れる冷媒の量は少なくなる。そのため、着霜判定時の室内機５の運転台数が少ない程大きい開度が設定されている。例えば、着霜レベルＶｆが「４」、着霜判定時の室内機５の運転台数が「１」の場合における膨張弁２４ｂ〜２４ｄの適正開度は、全閉状態から「２００パルス」を加算した開度となる。

ステップＳＴ１３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、着霜判定時に停止していた室内機５ｂ〜ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄの開度をステップＳＴ１３で決定した適正開度に設定しつつ、四方弁２２の切り替え制御を行い、冷房サイクルとして除霜運転を開始する（ＳＴ１４）。詳細には、まず圧縮機２１を停止してから四方弁２２の切り替え制御を行い、膨張弁２４ｂ〜２４ｄの開度を適正開度に設定し、圧縮機２１を起動させる。

次に、ＣＰＵ２１０は、ステップＳＴ１４で除霜運転を開始してからの経過時間ｔが所定時間ｔ０（例えば、１５分）となったか否かを判定する（ＳＴ１５）。所定時間ｔ０は、除霜運転の積算時間であり、長く除霜運転を継続していると室内温度が下がっていくので、快適性の低下を最小限にしつつ除霜を行える時間が設定される。経過時間ｔが所定時間ｔ０となった場合（ＳＴ１５−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、四方弁２２の切り替え制御を行い（ＳＴ１６）、暖房サイクルとして暖房運転に復帰する。経過時間ｔが所定時間ｔ０となっていない場合（ＳＴ１５−ＮＯ）、ステップＳＴ１５を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転中に除霜運転を行うときに、着霜判定時の蒸発温度Ｔｅ、外気温度Ｔｏ、圧縮機２１の回転数Ｎｃｐを用いて室外熱交換器２３に付着した霜の量（着霜量）を推定し、着霜量および室内機５の運転台数に基づいて停止中の室内機５ｂ〜５ｄに対応する膨張弁２４ｂ〜２４ｄの開度を設定している。これによって、運転停止中の室内機５の台数が多い場合であっても、除霜運転時に室内機５の室内熱交換器５１で吸熱される熱を十分に確保しつつ、運転停止中の室内機５から発生する冷媒音を低減できる。

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 (2)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、前記室外熱交換器を流通する冷媒の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを有する室外機と、
   室内熱交換器を有する室内機と、を有し、
   １台の前記室外機に対して複数の室内機が冷媒配管で並列に接続された空気調和装置であって、
   前記室内機の各々に対応して接続された膨張弁と、
   暖房運転時に、前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記膨張弁、前記室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記冷媒回路に備えられ、除霜運転中に、圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かうように冷媒の流れを切り替える流路切替手段と、
   前記圧縮機と、前記膨張弁と、前記流路切替手段とを制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、暖房運転を行っているときに前記室外熱交換器で霜が発生しているか否かを判定する着霜判定を行い、
   前記着霜判定において、前記室外熱交換器で霜が発生していると判定した場合、少なくとも前記室外熱交温度と前記外気温度とから着霜量を推定し、
   当該着霜量と前記着霜判定時の前記室内機の運転台数に基づいて、前記着霜判定時に運転停止していた前記室内機に対応する前記膨張弁の適正開度を決定したのち前記除霜運転を実行し、
   前記除霜運転中において、前記着霜判定時に運転停止していた前記室内機に対応する前記膨張弁の開度を前記適正開度とする空気調和装置。
2. 前記圧縮機の回転数に基づいて、前記着霜量を変更することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
   

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