JP5166915B2 - マルチ型空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、マルチ型空気調和機に関するものである。

一台の室外機ユニットに対し、複数台の室内機ユニットが並列に接続されたマルチ型の空気調和装置が知られている。この空気調和装置は、高圧ガス管、低圧ガス管および液ラインを室外機ユニットと室内機ユニットとの間に配設し、室外熱交換器および各室内熱交換器のガス管側をそれぞれ高圧ガス管と低圧ガス管とに選択的に連通するよう切換え可能にしている。この空気調和装置の運転時、運転条件に応じて各熱交換器のガス管との接続を個別に高圧ガス管と低圧ガス管とに切換える接続切換機構を設けて、各室内機ユニットでは各室内の要求に応じて冷房運転と暖房運転とを個別に行い、室外機ユニット側では室内全体の要求の変化に応じて熱源側熱交換器を蒸発器または凝縮器に切換える。

ところで、複数台の室内機ユニットの中で、冷房運転を暖房運転に、または暖房運転を冷房運転に切換える冷暖切換えの際に、接続切換機構を構成する四方弁、電磁弁（開閉弁）の近傍の圧力状態が急激に変化するので、大きな騒音（切替音）が発生して、ユーザに不快感を与えることがあった。
そのため、冷暖切換えの前に、室外機ユニットの圧縮機の運転を停止して圧力差を低減する均圧処理を行うことが提案されている。ところが、室外機ユニットの圧縮機の運転を停止すると、冷暖切換えが行なわれない室内機ユニットの空調を維持できないという問題がある。
また、特許文献１には、高圧ガス管から低圧ガス管に冷媒をバイパスさせてから、室内熱交換器のサイクルを切換えることにより、高圧側圧力と低圧側圧力とが均圧化された状態で冷暖の切換えを行なうことを提案している。ところが、この提案においても、冷暖切換えが行なわれない室内機ユニットの空調の能力が低下するという問題がある。

特公平７−５２０４６号公報

本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷暖切替えが行なわれない室内機ユニットの空調の能力を大幅に低減することなく、切換音を低減できる、マルチ型空気調和機を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明のマルチ型空気調和機は、圧縮機と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器とを備える室外機ユニットと、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器を備え、室外機ユニットに対して並列に接続される複数の室内機ユニットと、圧縮機の吐出側に一端が接続される高圧ガス管と、圧縮機の吸入側に一端が接続される低圧ガス管と、室内機ユニットのそれぞれについて、冷媒の流れ方向を制御し冷暖房運転を選択的に切換える複数の接続切替機構と、を備えることを前提としている。
そして本発明のマルチ型空気調和機は、接続切替機構が、高圧ガス管の主管から分岐される高圧ガス分岐管に接続される第１ポートと、室内熱交換器側に接続される第２ポートと、低圧ガス管の主管から分岐された低圧ガス分岐管に接続される第３ポートと、低圧ガス分岐管に合流する低圧バイパス管に接続される第４ポートと、が形成された四方弁と、四方弁の上流側の高圧ガス分岐管上に設けられる第１開閉弁と、第１開閉弁より高圧ガス分岐管の上流側に一端が接続され、かつ第１開閉弁より高圧ガス分岐管の下流側に他端が接続されて、第１開閉弁を迂回する高圧バイパス管と、を備えており、さらに高圧バイパス管の下流側と四方弁の第１ポートとの間の高圧ガス分岐管に一端が接続され、低圧バイパス管が接続される位置よりも下流側の低圧ガス分岐管に他端が接続される高低圧バイパス管と、高低圧バイパス管上に設けられる第２開閉弁と、を備えることを特徴としている。

ここで、接続切替機構に備えられている、四方弁、第１開閉弁は、冷暖切換えの際に、接続状態の切換え、または開閉の切替えが行われる。この弁の切換えの際に、切換音が発生する。そこで、この切換音に対応して、本発明によるマルチ型空気調和機は、以下のように制御される。
冷房運転されているいずれかの室内機ユニットを暖房運転へ運転切換えする際、またはその逆の際に、通常は閉じておく第２開閉弁を開くことにより、接続切替機構の四方弁又は第１開閉弁における差圧を低減する。これにより、四方弁の切換え動作、第１開閉弁の開閉動作により生じる切替え音を低減することができる。
より具体的には、本発明によるマルチ型空気調和機が、接続切替機構の動作を制御する制御手段を備え、この制御手段は、冷房運転されているいずれかの室内機ユニットを暖房運転へ運転切換えする際に、運転切換えの指令がなされた後に、閉じていた第２開閉弁を開くステップ（ａ）と、第２開閉弁を開いた後に、四方弁の第１ポート〜第４ポートの接続状態を、冷房運転用から暖房運転用に切換えるステップ（ｂ）と、第１ポート〜第４ポートの接続状態を、冷房運転用から暖房運転用に切換えた後に、第２開閉弁を閉じるステップ（ｃ）と、を実行させる。
第２開閉弁を開くことにより、四方弁の第１ポートより上流側の冷媒ガスが高低圧バイパス管に流れ込み、四方弁の第１ポートと第２ポートとの間の差圧が小さくなり、四方弁の切替えによる切換音を低減できる。

冷房運転から暖房運転へ切換えの際の切換音は、四方弁の切替え以外に、第１開閉弁の開閉動作の際にも生じる。したがって、本発明のマルチ型空気調和機の制御手段は、ステップ（ｃ）の後に、室外機ユニットの圧縮機の運転能力を下げるステップ（ｄ）と、圧縮機の運転能力が低減された後に、閉じていた第１開閉弁を開くステップ（ｅ）と、第１開閉弁を開いた後に、室外機ユニットの圧縮機の運転能力を上げるステップ（ｆ）と、を備えることが好ましい。例えば、圧縮機の回転数を下げて圧縮機の運転能力を下げることにより、第１開閉弁の上流側と下流側とのガス冷媒の圧力の差が小さくなる。これにより、第１開閉弁を閉から開に切替える際の切換音を低減する。

また、暖房運転されているいずれかの室内機ユニットを冷房運転へ運転切換えする際には、制御手段は、運転切換えの指令がなされた後に、開いていた第１開閉弁を閉じるステップ（ｊ）と、第１開閉弁が閉じた以降に、第２開閉弁を開くステップ（ｋ）と、を実行させる。そうすると、室内熱交換器内の高圧ガス冷媒を低圧ガス管に流れ込んで室内四方弁周りの差圧が小さくなり、後の室内四方弁の接続状態の切替えによる切替音を低減できる。

本発明による制御手段は、ステップ（ｋ）の後に、室外機ユニットの圧縮機の運転能力を下げるステップ（ｌ）と、圧縮機の運転能力が低減された後に、四方弁の第１ポート〜第４ポートの接続状態を、暖房運転用から冷房運転用に切換えるステップ（ｍ）と、四方弁の第１ポート〜第４ポートの接続状態を、暖房運転用から冷房運転用に切換えた後に、室外機ユニットの圧縮機の運転能力を上げるステップ（ｎ）と、を実行させることが好ましい。四方弁の切換えによる切換音を低減するためである。

以上説明したように、本発明によれば、冷暖切替えが行なわれない室内機ユニットの空調の能力を低減することなく、各室内熱交換器におけるサイクル切換時の切換音を低減できる。

以下に、本発明に係るマルチ型空気調和機を冷暖房フリーマルチエアコン（空気調和装置）に適用した一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、冷暖房フリーマルチエアコン２００（以下、単にエアコン２００と称する）は、一つの室外機ユニット１と、複数の室内機ユニット３ａ〜３ｇと、これらを接続する高圧ガス管５、低圧ガス管７、および液管９を備えている。更に、室外機ユニット１と複数の室内機ユニット３との間には、高圧ガス管５および低圧ガス管７の切り換えを行う分流コントローラ（接続切替機構）４６ａ〜４６ｄが設けられている。図１において、符号１００ａ〜１００ｄはリモコンである。なお、複数の室内機ユニット３ａ〜３ｇを総称するときは、単に室内機ユニット３という。他の構成要素、例えば分流コントローラ４６ａ〜４６ｄについても同様である。

複数の室内機ユニット３が各分流コントローラ４６に接続可能であり、図１の例では、分流コントローラ４６ａに４台の室内機ユニット３ａ〜３ｄが接続されている。また、分流コントローラ４６ｂ〜４６ｄには、室内機ユニット３ｅ〜３ｇがそれぞれ１台ずつ接続されている。

エアコン２００において、異なる分流コントローラ４６ａ〜４６ｄに接続される各室内機ユニット３ａ〜３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇは、それぞれ異なるモードでの運転が可能である。一方、同一の分流コントローラ４６に接続される室内機ユニット、例えば、図１において、同一の分流コントローラ４６ａに接続される室内機ユニット３ａ〜３ｄは、同一のモードで運転することが要求される。例えば、室内機ユニット３ａが暖房モードであった場合には、その他の室内機ユニット３ｂ〜３ｄについても、暖房モードでの運転が要求される。

次に、エアコン２００のより具体的な構成を、図２〜図５を参照しながら説明する。なお、図２、図３では、簡略化のために、分流コントローラ４６ａに１台の室内機ユニット３のみを示している。また、分流コントローラ４６の構成は、図２、図５では省略し、図３、図４に示している。

室外機ユニット１は、圧縮機１０（１０ａ，１０ｂ）と室外熱交換器１２（１２ａ，１２ｂ）とを２台ずつ備えている。
室外熱交換器１２は、室外空気と冷媒とを熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器または蒸発器として動作する。各室外熱交換器１２ａ，１２ｂとレシーバ２３との間の液管９との間であって、各室外熱交換器１２ａ，１２ｂの近傍には、それぞれ、室外膨張弁（膨張弁）１１ａ，１１ｂが設けられている。室外膨張弁１１としては、電子膨張弁が用いられる。

各室外膨張弁１１ａ，１１ｂをバイパスする室外膨張弁バイパス管１６ａ，１６ｂが設けられており、各バイパス管１６ａ，１６ｂには、室外熱交換器１２ａ，１２ｂからレシーバ２３への冷媒流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁１９ａ，１９ｂが設けられている。一方の室外熱交換器１２ａに接続された室外膨張弁バイパス管１６ａには、逆止弁１９ａの上流側に電磁弁であるバイパス遮断弁２１が設けられている。

室外膨張弁１１ａ，１１ｂのレシーバ２３側に接続された配管は、液管９の合流点９ａにて合流するようになっている。
各室外熱交換器１２ａ，１２ｂには、それぞれ、液管９側に設けられた液管側温度センサ３０ａ，３０ｂと、室外四方弁１４ａ，１４ｂ側に設けられた四方弁側温度センサ３２ａ，３２ｂが設けられている。
また、室外熱交換器１２ａ，１２ｂの近傍には、室外温度すなわち外気温度を測定する室外温度センサ３４が設けられている。

各圧縮機１０ａ，１０ｂとしては、例えばスクロールコンプレッサを用いるのが好ましい。これらの圧縮機１０ａ，１０ｂは、要求される能力に応じて、２台同時に運転する場合もあり、また、１台のみ運転させ、他の１台をバックアップとする場合もある。
圧縮機１０で圧縮された冷媒は、高圧ガス冷媒となり、高圧ガス管５へと吐出される。高圧ガス管５には、吐出冷媒の圧力を測定するための高圧圧力センサＰＳＨが設けられている。また、各圧縮機１０ａ，１０ｂの吐出管には、吐出管温度を測定する吐出管温度センサ３６ａ，３６ｂが設けられている。

本実施形態にかかるエアコン２００に用いられる冷媒としては、例えばＲ４１０Ａが用いられる。このＲ４１０Ａは、従来の冷媒であるＲ２２、Ｒ４０７Ｃに比べて１．４（５℃）倍の密度を有し、１．６（５℃）倍の高圧が可能な高密度高圧冷媒とされており、高い冷凍能力を発揮し、圧力損失も少ないという利点を有する。

室外機ユニット１内に位置する高圧ガス管５は、分岐点５ａ，５ｂにおいて分岐し、それぞれの分岐管６ａ，６ｂが高圧ガス管用ポート１４−１において室外四方弁１４ａ，１４ｂに接続されている。室外四方弁１４ａ，１４ｂは、それぞれ、室外熱交換器１２ａ，１２ｂに接続される室外熱交換器側ポート１４−２と、低圧ガス管７の分岐点７ｄにおいて分岐する室外側低圧ガス分岐管１５ａ，１５ｂに接続される低圧ガス管側ポート１４−３と、ストレーナ１７ａ，１７ｂおよびキャピラリチューブ１８ａ，１８ｂを介して室外側低圧ガス分岐管１５ａ，１５ｂに接続されるバイパス管側ポート１４−４とを備えている。

室外機ユニット１内に位置する低圧ガス管７は、アキュムレータ２０を介して、各圧縮機１０ａ，１０ｂに接続されている。アキュムレータ２０において回収された液冷媒は、液冷媒返送ライン２２ａ，２２ｂによって各圧縮機１０ａ，１０ｂに戻されるようになっている。アキュムレータ２０の上流側（すなわち吸入管）には、システムの低圧圧力を測定する低圧圧力センサＰＳＬおよび吸入管温度センサ３８が設けられている。この低圧圧力センサＰＳＬにより、圧縮機１０に吸入される冷媒ガス圧力が測定される。

室外熱交換器１２ａ，１２ｂは、室外四方弁１４ａ，１４ｂに接続される側の反対側に、液管９が接続されている。この室外機ユニット１内の液管９には、液冷媒を貯留するレシーバ２３と、冷房運転時に液管９を流れる冷媒に過冷却を与える過冷却器２５とを備えている。過冷却器２５は、液管９を流れる液冷媒の一部を取り出し、膨張弁２５ａによって膨張気化させて冷却した冷媒によって、液管９を流れる液冷媒に過冷却を与えるようになっている。過冷却に用いられて気化したガス冷媒は、アキュムレータ２０に返送される。

室内機ユニット３は、複数設けられている。各室内機ユニット３は、構成が同じである。
室内機ユニット３は、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０を備えている。室内熱交換器４０には、その前後の温度を測定するための温度センサ３３，３５が設けられている。室内熱交換器４０の近傍には、室内温度を測定するための室内温度センサ３７が設けられている。室内熱交換器４０と液管９とを接続する液冷媒用分岐管４４には、室内膨張弁４２が設けられている。

分流コントローラ４６は、次のような構成となっている（図３、図４参照）。
分流コントローラ４６は、室内四方弁４８を備えている。室内四方弁４８は、高圧ガス管５の主管から分岐された高圧ガス分岐管５ｃに接続される高圧ガス管用ポート４８−１（第１ポート）と、室内熱交換器４０側に接続される室内熱交換器側ポート４８−２（第２ポート）と、低圧ガス管７の主管から分岐された室内側低圧ガス分岐管７ｃに接続される低圧ガス管用ポート４８−３（第３ポート）と、室内側低圧ガス分岐管７ｃの中途位置４９に合流する低圧バイパス管５０に接続される低圧バイパス管用ポート４８−４（第４ポート）とを有している。

室内四方弁４８は、冷房運転時には（図３）、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させ、且つ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４８−３とを連通する。また、室内四方弁４８は、暖房運転時（図４）には、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通する。

室内四方弁４８の上流側の高圧ガス分岐管５ｃには、高圧ガス分岐管用開閉弁（第１開閉弁）５２が設けられている。この高圧ガス分岐管用開閉弁５２を迂回するように高圧ガス分岐管用バイパス管（高圧バイパス管）５４が形成されており、この高圧ガス分岐管用バイパス管５４には第１キャピラリチューブ５５が設けられている。高圧ガス分岐管用バイパス管５４は、高圧ガス分岐管用開閉弁５２より高圧ガス分岐管５ｃの上流側に一端が接続され、かつ高圧ガス分岐管用開閉弁５２より高圧ガス分岐管５ｃの下流側に他端が接続されて、高圧ガス分岐管用開閉弁５２を迂回している。
室内四方弁４８の下流側の低圧バイパス管５０には、第２キャピラリチューブ５７が設けられている。

高圧ガス分岐管用バイパス管５４の上流側の高圧ガス分岐管５ｃと低圧バイパス管５０の下流側（中途位置４９の下流側）の室内側低圧ガス分岐管７ｃとの間には、第１高低圧バイパス管５８が設けられている。第１高低圧バイパス管５８には、高圧ガス分岐管５ｃ側から室内側低圧ガス分岐管７ｃ側に向かって、第１高低圧バイパス開閉弁６０と第３キャピラリチューブ６２とが順に設けられている。

高圧ガス分岐管用バイパス管５４の下流側と室内四方弁４８の高圧ガス管用ポート４８−１との間で一端が高圧ガス分岐管５ｃに接続され、低圧バイパス管５０の下流側（中途位置４９の下流側）の室内側低圧ガス分岐管７ｃに他端が接続される第２高低圧バイパス管（高低圧バイパス管）６３が設けられている。第２高低圧バイパス管６３には、高圧ガス分岐管５ｃ側から室内側低圧ガス分岐管７ｃ側に向かって、第２高低圧バイパス開閉弁（第２開閉弁）６４と第４キャピラリチューブ６５とが順に設けられている。

エアコン２００は、図５に示すように、室外機ユニット１を制御する室外制御装置ＣＬ１と、室内機ユニット３を制御する室内制御装置ＣＬ２とを備えている。本実施形態では、室内制御装置ＣＬ２は、室内機ユニット３ａ〜３ｄに対して１台、室内機ユニット３ｅ，３ｆ，３ｇに対してそれぞれ１台ずつ設けられている。室外制御装置ＣＬ１と室内制御装置ＣＬ２とは互いに通信が行われるようになっている。なお、図５において、図２〜図４に用いた構成と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、室外熱交換器１２ａ，１２ｂ、圧縮機１０ａ，１０ｂ、室外四方弁１４ａ，１４ｂについては、図５では一つのみを示している。

室外制御装置ＣＬ１は、制御部７０と入力部７２とを備えている。
制御部７０は、入力部７２から得られるデータに基づいて、各制御値を演算する。この制御値を、室外膨張弁１１ａ、室外ファンＦ１、室外四方弁１４ａ、圧縮機１０ａ等の各制御機器に向けて送る。制御部７０の各演算結果は、室内制御装置ＣＬ２の入力部８２へと送られる。
入力部７２には、室外熱交換器１２ａに設けられた液管側温度センサ３０ａ、四方弁側温度センサ３２ａ、室外熱交換器１２ａの近傍に設けられた室外温度センサ３４、圧縮機１０ａの吐出管に設けられた吐出管温度センサ３６ａ、高圧圧力センサＰＳＨ、アキュムレータ２０の上流側に設けられた低圧圧力センサＰＳＬおよび吸入管温度センサ３８の各出力値が入力される。

室内制御装置ＣＬ２は、制御部８０と入力部８２とを備えている。
制御部８０は、入力部８２から得られるデータに基づいて、各制御値を演算する。この制御値を、室内膨張弁４２、室内ファンＦ２、分流コントローラ４６の室内四方弁４８等の制御機器に送る。制御部８０の各演算結果は、室外制御装置ＣＬ１の入力部７２へと送られる。
入力部８２には、室内熱交換器４０に設けられた各温度センサ３３，３５、室内温度センサ３７の各出力値が入力される。

室外制御装置ＣＬ１、室内制御装置ＣＬ２は、演算処理装置としてのＣＰＵ、主記憶装置としてのＲＡＭ等、および、エアコン２００の運転を行なうためのプログラムが記録された記録媒体を少なくとも含んでいる。室外制御装置ＣＬ１、室内制御装置ＣＬ２は、各々のＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、エアコン２００を目的に沿って運転させる。

エアコン２００は、全ての室内機ユニット３において冷房運転が選択されている運転パターン（全冷房全台運転）、春季や秋季のような中間期であって、冷房運転を行う室内機ユニット３の台数が暖房運転を行う室内機ユニット３の台数よりも多い冷房主体の運転を行う運転パターン（冷房主体運転）、冬季のように、全ての室内機ユニット３において暖房運転が選択されている運転パターン（全暖房全台運転）、暖房運転を行なう室内機ユニット３の台数が、冷房運転を行なう室内機ユニット３の台数よりも多い暖房主体の運転パターン（暖房主体）、室内機ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しい冷暖バランス時に行われる運転パターン（冷暖バランス）等、種々の運転パターンにより運転される。

図２は、冷暖バランスの運転パターンを示している。この運転パターンでは、夏季のように要求冷房能力が大きくなく、したがって要求される凝縮能力が比較的小さい（例えば能力の５０％）ので、一方の室外熱交換器１２ｂは停止されている。
この第２室外熱交換器１２ｂの停止は次のようになされる。
第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外四方弁１４ｂを切換えて（室外四方弁１４ｂに導通させてＯＮとして）、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切り、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させる。これにより、圧縮機１０ａから吐出された高圧ガスを第２室外熱交換器１２ｂに流さないようにする。また、第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外膨張弁１１ｂを全閉にする。

他方の第１室外熱交換器１２ａの下流側の室外膨張弁１１ａは全開とされており、また、室外膨張弁バイパス管１６ａに設けたバイパス遮断弁２１も開とされている。

圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５の各分岐点５ａ，５ｂで分岐して、各室外四方弁１４ａ，１４ｂへと流れる。一方、高圧ガス冷媒の一部分（ごく少量）は、室内機ユニット３へと接続される高圧ガス管５を通って室内機ユニット３へと流れる。室外四方弁１４ａ，１４ｂでは、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２が連通され、また、低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通されている。この場合、電磁弁とされる室外四方弁１４ａ，１４ｂは導通されずＯＦＦとされている。

したがって、高圧ガス管用ポート１４−１へと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、室外熱交換器側ポート１４−２を通過して、室外熱交換器１２ａへと導かれる。一方、室外四方弁１４ａ，１４ｂの低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，１５ｂを通る管は閉ループとされているので、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，１５ｂには高圧ガス冷媒は流れず、また、低圧ガス管７の分岐点７ｄから低圧ガス冷媒が流れ込むこともない。ただし、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，１５ｂ内は低圧ガス冷媒が満たされた状態となっている。

室外熱交換器１２ａへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、外気と熱交換して放熱し、凝縮液化される。この場合、室外膨張弁１１ａ，１１ｂはいずれも全開とされおり、凝縮液化した高圧液冷媒はここを通った後に、レシーバ２３を通過し、過冷却器２５で過冷却された後、液管９を通って室内機ユニット３へと導かれる。なお、室外機ユニット１と室内機ユニット３とを接続する液管９は、その長さが長い場合には、過冷却器２５をつけて液管９内での液冷媒の蒸発を避けることが望ましい。

冷房運転されている室内機ユニット３ｆに流れ込んだ高圧液冷媒は、以下のように流れる（図２、図３参照）。
高圧液冷媒は、室内機ユニット３ｆに接続された液冷媒用分岐管４４に分岐した後、室内機ユニット３ｆの室内膨張弁４２で絞られて膨張させられる。その後、液冷媒は室内熱交換器４０で蒸発して、室内空気から熱を奪い冷却する。蒸発気化した低圧ガス冷媒は、分流コントローラ４６の室内四方弁４８へと流れ込む。室内四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させ、且つ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４８−３とを連通させている。したがって、室内熱交換器４０からの低圧ガス冷媒は、室内四方弁４８を通り、室内側低圧ガス分岐管７ｃへと流れ込んだ後、主管である低圧ガス管７を通って室外機ユニット１へと導かれる。なお、高圧液冷媒は、室内機ユニット３ｇにおいても同様に流れる。

冷房運転されている室内機ユニット３ｆの分流コントローラ４６内では、高圧ガス冷媒が次のように流れる（図３参照）。高圧ガス管５から各室内機ユニット３に分岐した高圧ガス分岐管５ｃを通って流れ込んだ高圧ガス冷媒は、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が閉とされているので、高圧ガス分岐管用バイパス管５４を通り、第１キャピラリチューブ５５で減圧される。減圧されたガス冷媒は、室内四方弁４８を通り、低圧バイパス管５０へと流れ込み、第２キャピラリチューブ５７で絞られて流量調整された後、中途位置４９において室内側低圧ガス分岐管７ｃに合流する。
一方、分流コントローラ４６の第１高低圧バイパス開閉弁６０は閉とされているので、第１高低圧バイパス管５８には高圧ガス冷媒が流れない。

低圧ガス管７を通って室外機ユニット１に流れ込んだ低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０で気液分離後、圧縮機１０ａへと戻される。

また、暖房運転を行う室内機ユニット３ａの分流コントローラ４６ａは、次のように動作される（図４参照）。
分流コントローラ４６の室内四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させている。したがって、高圧ガス管５から供給される高圧ガス冷媒は、室内四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。

＜第１実施形態（冷房→暖房への切換え）＞
さて、以上のように、冷暖バランス運転されているエアコン２００において、冷房運転されている室内機ユニット３ｆ（または３ｇ）が、リモコン１００ｆの操作により、暖房運転に切り替わるよう指示された場合の各機器の動作を図６に基づいて説明する。
なお、この機器の動作の制御は、室内制御装置ＣＬ２にて実現されるが、これに代えて、または、これと協働して、室外制御装置ＣＬ１、リモコン１００、またこれらの装置以外の外部装置によって行うこともできる。

図６に示すように、室内機ユニット３ｆは、当初、冷房運転されており、ＰＩ制御により圧縮機１０ａは駆動されている。このとき、対応する分流コントローラ４６ｆの室内四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させ、且つ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４８−３とを連通させている（この状態を、図６では「ＯＦＦ」と表示している）。また、分流コントローラ４６ｆの高圧ガス分岐管用開閉弁５２、第１高低圧バイパス開閉弁６０、第２高低圧バイパス開閉弁６４は全て閉じている。

この冷房運転の最中に、リモコン１００ｆから、室内機ユニット３ｆの運転を暖房に切換えるように指令されると（室内機ユニット 運転モード 「冷」→「暖」）、分流コントローラ４６ｆの第２高低圧バイパス開閉弁６４を開く（ＯＮ）。そうすることにより、室内四方弁４８の高圧ガス管用ポート４８−１（第１ポート）より上流側の冷媒ガスが第２高低圧バイパス管６３に流れ込み、室内四方弁４８の高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４との間の差圧が小さくなる。第２高低圧バイパス開閉弁６４が開いてから時間Ｔ１が経過した後に、室内四方弁４８の接続状態を暖房用に切換える。つまり、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させる。上述のように、室内四方弁４８の高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４との間の差圧が小さいので、切換音を低減することができる。室内四方弁４８の接続状態を暖房用に切換えてから、時間Ｔ２が経過した後に、第２高低圧バイパス開閉弁６４を閉じる（ＯＦＦ）。

第２高低圧バイパス開閉弁６４を閉じてから、時間Ｔ３が経過した後に、圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低くして、圧縮機１０ａの回転数を下げる。圧縮機１０ａの能力を低下することにより、高圧ガス分岐管用開閉弁５２の上流側と下流側とのガス冷媒の差圧を小さくする。本実施の形態では、圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）は、所定の値まで連続的に低減させた後は、所定の値を所定時間維持するが、高圧側と低圧側との差圧を低くできるのであれば、この形態に限定されない。また、圧縮機１０ａの能力を低下させる手法は、圧縮機１０ａの回転数を下げることに限定されない。さらに、差圧を検知しながら、圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を適宜制御することもできる。
圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低下させてから、時間Ｔ４が経過した後、高圧ガス分岐管用開閉弁５２を開く（ＯＮ）。これにより、分流コントローラ４６ｆは、暖房運転への切換えが完了する。このとき、高圧ガス分岐管用開閉弁５２の上流側と下流側とのガス冷媒の差圧が小さいので、切換音を低減することができる。

高圧ガス分岐管用開閉弁５２を開いてから、時間Ｔ５が経過した後に、圧縮機１０ａの動作周波数を上げ、正規の暖房運転を行う。なお、ここまで、圧縮機１０ａを停止することがない。

＜第１実施形態（暖房から冷房への切換え）＞
次に、冷暖バランス運転されているエアコン２００において、暖房運転されている室内機ユニット３ａ（または３ｅ）が、リモコン１００ａ（または１００ｅ）の操作により、冷房運転に切り替わるよう指示された場合の各機器の動作を図７に基づいて説明する。
図７に示すように、室内機ユニット３ａは、当初、暖房運転されており、ＰＩ制御により圧縮機１０ａは駆動されている。このとき、対応する分流コントローラ４６ａの室内四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させている（この状態を、図７では「ＯＮ」と表示している）。また、分流コントローラ４６ａにおいて、高圧ガス分岐管用開閉弁５２は開いており（ＯＮ）、第１高低圧バイパス開閉弁６０および第２高低圧バイパス開閉弁６４は閉じている（ＯＦＦ）。

この暖房運転の最中に、リモコン１００ａから、室内機ユニット３ａの運転を冷房に切換えるように指令されてから（室内機ユニット 運転モード 「暖」→「冷」）、時間Ｔ６が経過した後に分流コントローラ４６ａの高圧ガス分岐管用開閉弁５２を閉じる（ＯＦＦ）。これと同時（又はそれ以降）に、第２高低圧バイパス開閉弁６４を開く（ＯＮ）。そうすることにより、室内熱交換器４０内の高圧ガス冷媒が第２高低圧バイパス管６３を介して低圧ガス管７（室内側低圧ガス分岐管７ｃ）に流れ込む。したがって、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２との間の差圧が小さくなり、後に行われる室内四方弁４８の接続状態切換えの際の切替音を低減することができる。

第２高低圧バイパス開閉弁６４を開いてから、時間Ｔ７が経過した後に、圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低くして、圧縮機１０ａの回転数を下げる。圧縮機１０ａの能力を低下することにより、高圧側と低圧側との差圧を低くするためである。圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低下させてから、時間Ｔ８が経過したならば、室内四方弁４８の接続状態を冷房用に切換える。つまり、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させる。
これと同時（又はそれ以降）に、第２高低圧バイパス開閉弁６４を閉じる（ＯＦＦ）。

室内四方弁４８の接続状態を冷房用に切換え、且つ第２高低圧バイパス開閉弁６４を閉じてから時間Ｔ９が経過した後に、圧縮機１０ａの動作周波数を上げていき、正規の冷房運転を行う。なお、ここまで、圧縮機１０ａを停止することがない。

以上説明したように、本実施形態によれば、冷房運転から暖房運転に切換える際に、先行する室内四方弁４８の切換えに対しては第２高低圧バイパス開閉弁６４を開くことにより切換音を低減し、後続の高圧ガス分岐管用開閉弁５２の切換えに対しては圧縮機１０の能力を低くすることにより切換音を低減する。また、本実施形態によれば、暖房運転から冷房運転に切換える際に、室内四方弁４８の切換えに対して第２高低圧バイパス開閉弁６４を開くことに加え圧縮機１０の能力を低くすることにより切換音を低減する。したがって、本実施形態によれば、冷暖房の切換えの際にユーザに不快感を与えることがない。また、本実施形態においても圧縮機１０の能力を低くするが、その期間が短いために、冷暖の切換えに関わらない室内機ユニット３の空調の能力の低下を最小限に食い止めることができる

＜参考例（冷房→暖房への切換え）＞
以上説明した、第１実施形態においては、第２高低圧バイパス管６３の第２高低圧バイパス開閉弁６４を開閉（ＯＮ、ＯＦＦ）することと、圧縮機１０ａの回転数を低くすることとを組合せて、室内四方弁４８の切換音および高圧ガス分岐管用開閉弁５２の切換音の双方の低減を実現した。以下説明するように、本発明は、これに限らず、圧縮機１０ａの回転数を低くすることのみで、室内四方弁４８の切換音および高圧ガス分岐管用開閉弁５２の切換音の双方の低減を実現できる。なお、この参考例は、第２高低圧バイパス管６３を設けない分流コントローラ４６で実現することができる。

図８に示すように、室内機ユニット３ｆは、当初、冷房運転されている。このとき、対応する分流コントローラ４６ｆの室内四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させ、且つ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４８−３とを連通させている（この状態を、図８では「ＯＦＦ」と表示している）。また、分流コントローラ４６ｆの高圧ガス分岐管用開閉弁５２および第１高低圧バイパス開閉弁６０は閉じている。

この冷房運転の最中に、リモコン１００ｆから、室内機ユニット３ｆの運転を暖房に切換えるように指令されると（室内機ユニット 運転モード 「冷」→「暖」）、圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低くして、圧縮機１０ａの回転数を下げる。圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低下させてから、時間Ｔ１１が経過した後に、室内四方弁４８の接続状態を暖房用に切換える。つまり、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させる。圧縮機１０ａの能力が低下されているので、室内四方弁４８の切換えによる切換音を低減することができる。

室内四方弁４８の接続状態を暖房用に切換えてから、均圧時間としての時間Ｔ１２が経過した後に、高圧ガス分岐管用開閉弁５２を開く（ＯＮ）。これにより、分流コントローラ４６ｆは、暖房運転への切換えが完了する。このときも、圧縮機１０ａの能力が低下されているので、室内四方弁４８の切換えによる切換音を低減することができる。

高圧ガス分岐管用開閉弁５２を開いてから、時間Ｔ１３が経過した後に、圧縮機１０ａの動作周波数を上げていき、正規の暖房運転を行なう。なお、ここまで、圧縮機１０ａを停止することがない。

＜参考例（暖房から冷房への切換え）＞
次に、暖房運転されている室内機ユニット３ａ（または３ｅ）が、リモコン１００ａ（または１００ｅ）の操作により、冷房運転に切り替わるよう指示された場合の各機器の動作を図９に基づいて説明する。
図９に示すように、室内機ユニット３ａは、当初、暖房運転されている。このとき、対応する分流コントローラ４６ａの室内四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させている（この状態を、図９では「ＯＮ」と表示している）。また、分流コントローラ４６ａにおいて、高圧ガス分岐管用開閉弁５２は開いており（ＯＮ）、第１高低圧バイパス開閉弁６０は閉じている（ＯＦＦ）。

この暖房運転の最中に、リモコン１００ａから、室内機ユニット３ａの運転を暖房に切換えるように指令されると（室内機ユニット 運転モード 「暖」→「冷」）、圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低くして、圧縮機１０ａの回転数を下げる。圧縮機１０ａの動作周波数（Ｈｚ）を低下させてから、時間Ｔ１５が経過した後に、分流コントローラ４６ａの高圧ガス分岐管用開閉弁５２を閉じる（ＯＦＦ）。圧縮機１０ａの能力が低下されているので、高圧ガス分岐管用開閉弁５２のＯＮからＯＦＦへの切換えによる切換音を低減することができる。

高圧ガス分岐管用開閉弁５２を冷房用に切換えてから、時間Ｔ１６が経過した後に、室内四方弁４８の接続状態を冷房用に切換える。つまり、つまり、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通させ、且つ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通させる。これにより、分流コントローラ４６ｆは、冷房運転への切換えが完了する。このときも、圧縮機１０ａの能力が低下されているので、室内四方弁４８の切換えによる切換音を低減することができる。

室内四方弁４８の接続状態を冷房用に切換えてから、時間Ｔ１７が経過した後に、圧縮機１０ａの動作周波数を上げていき、冷房運転の能力を高くする。なお、ここまで、圧縮機１０ａを停止することがない。

以上説明したように、参考例によれば、冷房運転から暖房運転に切換える際、また、暖房運転から冷房運転に切換える際に、室内四方弁４８および高圧ガス分岐管用開閉弁５２を順次切換えるのに先立って圧縮機１０の能力を低くすることにより切換音を低減する。したがって、参考例によっても、冷暖の切換えの際にユーザに不快感を与えることがない。また、参考例は、第１実施形態のように第２高低圧バイパス管６３を設ける必要がないので、分流コントローラ４６を簡易なものとすることができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は説明した実施形態に限るものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更を加えることができる。例えば、冷暖切換えの際に、室外機ユニット１の室外膨張弁１１が開いていると、冷媒が室外膨張弁１１を流動することで騒音が発生する。したがって、室外機ユニット１まで含めて冷暖切換えの際の騒音を低減するためには、室外膨張弁１１を、例えば図６のＴ３、Ｔ４の期間に閉じておくことが好ましい。

本発明の実施形態に係る冷暖房フリーマルチエアコンの全体概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る冷暖房フリーマルチエアコンの全体概略構成を示す図であり、冷房・暖房がバランスした運転パターンを示す図である。 冷房運転されている室内機ユニットに対応する分流コントローラの構成を示す図である。 暖房運転されている室内機ユニットに対応する分流コントローラの構成を示す図である。 本発明の実施形態にかかる冷暖房フリーマルチエアコンの制御ブロックを示した図である。 本発明の実施形態に係る冷暖房フリーマルチエアコンにおいて、特定の室内機が冷房から暖房に切換えられる際の各機器の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る冷暖房フリーマルチエアコンにおいて、特定の室内機が暖房から冷房に切換えられる際の各機器の動作を示す図である。 本発明の参考例に係る冷暖房フリーマルチエアコンにおいて、特定の室内機が冷房から暖房に切換えられる際の各機器の動作を示す図である。 本発明の参考例に係る冷暖房フリーマルチエアコンにおいて、特定の室内機が暖房から冷房に切換えられる際の各機器の動作を示す図である。

符号の説明

２００…冷暖房フリーマルチエアコン、
１…室外機ユニット、３ａ〜３ｇ…室内機ユニット、５…高圧ガス管、５ｃ…高圧ガス分岐管、７…低圧ガス管、７ｃ…室内側低圧ガス分岐管、９…液管、
１０ａ，１０ｂ…圧縮機、１２ａ，１２ｂ…室外熱交換器、１４ａ，１４ｂ…室外四方弁、１５ａ，１５ｂ…室外側低圧ガス分岐管、
４０…室内熱交換器、４６ａ〜４６ｇ…分流コントローラ、４８…室内四方弁、４８−１…高圧ガス管用ポート、４８−２…室内熱交換器側ポート、４８−３…低圧ガス管用ポート、４８−４…低圧バイパス管用ポート、５０…低圧バイパス管、５２…高圧ガス分岐管用開閉弁、５４…高圧ガス分岐管用バイパス管、５８…第１高低圧バイパス管、６０…第１高低圧バイパス開閉弁、６３…第２高低圧バイパス管、６４…第２高低圧バイパス開閉弁、
ＣＬ１…室外制御装置
ＣＬ２…室内制御装置

Claims (5)

1. 圧縮機と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器とを備える室外機ユニットと、
   室内の空気と前記冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器を備え、前記室外機ユニットに対して並列に接続される複数の室内機ユニットと、
   前記圧縮機の吐出側に一端が接続される高圧ガス管と、
   前記圧縮機の吸入側に一端が接続される低圧ガス管と、
   前記室内機ユニットのそれぞれについて、前記冷媒の流れ方向を制御し冷暖房運転を選択的に切換える複数の接続切替機構と、を備え、
   前記接続切替機構は、
   前記高圧ガス管の主管から分岐される高圧ガス分岐管に接続される第１ポートと、前記室内熱交換器側に接続される第２ポートと、前記低圧ガス管の主管から分岐された低圧ガス分岐管に接続される第３ポートと、前記低圧ガス分岐管に合流する低圧バイパス管に接続される第４ポートと、が形成された四方弁と、
   前記四方弁の上流側の前記高圧ガス分岐管上に設けられる第１開閉弁と、
   前記第１開閉弁より前記高圧ガス分岐管の上流側に一端が接続され、かつ前記第１開閉弁より前記高圧ガス分岐管の下流側に他端が接続されて、前記第１開閉弁を迂回する高圧バイパス管と、
   前記高圧バイパス管の下流側と前記四方弁の前記第１ポートとの間の前記高圧ガス分岐管に一端が接続され、前記低圧バイパス管が接続される位置よりも下流側の前記低圧ガス分岐管に他端が接続される高低圧バイパス管と、
   前記高低圧バイパス管上に設けられる第２開閉弁と、
   を備えることを特徴とするマルチ型空気調和装置。
2. 前記接続切替機構の動作を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、冷房運転されているいずれかの前記室内機ユニットを暖房運転へ運転切換えする際に、
   前記運転切換えの指令がなされた後に、閉じていた前記第２開閉弁を開くステップ（ａ）と、
   前記第２開閉弁を開いた後に、前記四方弁の前記第１ポート〜前記第４ポートの接続状態を、冷房運転用から暖房運転用に切換えるステップ（ｂ）と、
   前記第１ポート〜前記第４ポートの接続状態を、冷房運転用から暖房運転用に切換えた後に、前記第２開閉弁を閉じるステップ（ｃ）と、
   を実行させることを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。
3. 前記制御手段は、
   前記ステップ（ｃ）の後に、
   前記室外機ユニットの前記圧縮機の運転能力を下げるステップ（ｄ）と、
   前記圧縮機の運転能力が低減された後に、閉じていた前記第１開閉弁を開くステップ（ｅ）と、
   前記第１開閉弁を開いた後に、前記室外機ユニットの前記圧縮機の運転能力を上げるステップ（ｆ）と、
   を実行させることを特徴とする請求項２に記載のマルチ型空気調和装置。
4. 前記接続切替機構の動作を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、暖房運転されているいずれかの前記室内機ユニットを冷房運転へ運転切換えする際に、
   前記運転切換えの指令がなされた後に、開いていた前記第１開閉弁を閉じるステップ（ｊ）と、
   前記第１開閉弁が閉じた以降に、前記第２開閉弁を開くステップ（ｋ）と、
   を実行させることを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。
5. 前記制御手段は、
   前記ステップ（ｋ）の後に、
   前記室外機ユニットの前記圧縮機の運転能力を下げるステップ（ｌ）と、
   前記圧縮機の運転能力が低減された後に、前記四方弁の前記第１ポート〜前記第４ポートの接続状態を、暖房運転用から冷房運転用に切換えるステップ（ｍ）と、
   前記四方弁の前記第１ポート〜前記第４ポートの接続状態を、暖房運転用から冷房運転用に切換えた後に、前記室外機ユニットの前記圧縮機の運転能力を上げるステップ（ｎ）と、
   を実行させることを特徴とする請求項４に記載のマルチ型空気調和装置。

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