JP6304058B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の冷媒パスを有する熱交換器を備えた空気調和装置に関する。

従来、空気調和装置としては、例えば、複数の冷媒パスを上下方向に並列に配置してなる室外熱交換器を室外機に備えるものが知られている。この空気調和装置で暖房運転を行う場合は、室外熱交換器は蒸発器として機能するので、室外熱交換器には室内機で気液二相状態あるいは液となった冷媒が流入する。このとき、重力の影響により下層の冷媒パスに液冷媒が偏って流れるため、室外熱交換器における蒸発能力が低下して暖房能力が低下する恐れがある。

複数の冷媒パス間における冷媒流量の偏りを是正する手段としては、室外熱交換器の各冷媒パスにキャピラリーチューブを設け、特定の冷媒パスに設けられるキャピラリーチューブの流路抵抗を、他の冷媒パスに設けられるキャピラリーチューブの流路抵抗より大きくすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、上記のような室外熱交換器では、下層の冷媒パスに設けられるキャピラリーチューブの流路抵抗を他の冷媒パスに設けられるキャピラリーチューブの流路抵抗より大きくすると、当該室外熱交換器が蒸発器として機能するときに、下層に流入する液冷媒量がキャピラリーチューブにより規制されるので、冷媒パス間での冷媒流量の偏りが是正される。これにより、室外熱交換器における蒸発能力の低下が抑制でき、暖房能力の低下を防ぐことができる。

特開２０１１−２３２０１１号公報

空気調和装置で暖房運転を行うとき、冷媒循環量の減少による暖房能力の低下は、外気温度が低下するほど大きくなる。特に、外気温度が極端に低い（例えば、−１５℃未満）場合は、冷媒循環量が少し減るだけで暖房能力が大きく低下する恐れがある。これは、蒸発器として機能する室外熱交換器において外気温度が低いほど冷媒は外気から熱を奪いにくくなるため、少しの冷媒流量の低下で蒸発能力が大きく低下するためである。

特許文献１に記載の室外熱交換器では、各冷媒パスに設けられたキャピラリーチューブの流路抵抗によって冷媒循環量が低下するため、外気温度が極端に低い場合には室外熱交換器における蒸発能力が大きく低下して暖房能力が大きく低下する恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、冷媒パス間における冷媒流量の偏りを是正しつつ、低外気温度時に冷媒循環量の低下に起因する空調能力の低下を抑制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、複数の冷媒パスを備えた室外熱交換器と外気温度を検出する外気温度検出手段を有するものであって、複数の冷媒パスのうち少なくとも１本の冷媒パスに、当該冷媒パスに流れる冷媒流量を規制するか否かを切り換える流量バランス手段を有している。そして、室外熱交換器が蒸発器として機能するとき、外気温度検出手段で検出した外気温度が予め定められる閾外気温度より低い場合は、流量バランス手段による冷媒流量の規制が行われず、外気温度検出手段で検出した外気温度が上記閾外気温度より高い場合は、流量バランス手段による冷媒流量の規制が行われるものである。

上記のように構成した本発明の空気調和装置は、室外熱交換器が蒸発器として機能するとき、外気温度検出手段で検出した外気温度が予め定められる閾外気温度未満である場合は、流量バランス手段による冷媒流量の規制が行われず、外気温度検出手段で検出した外気温度が予め定められる閾外気温度以上である場合は、流量バランス手段による冷媒流量の規制が行われる。これにより、冷媒パス間における冷媒流量の偏りを是正しつつ、低外気温度時に冷媒循環量の低下に起因する空調能力低下を抑制できる。

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）が室外機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、流量バランス手段の状態を示す図であり、（Ａ）は開閉弁が開いている状態、（Ｂ）は開閉弁が閉じている状態をそれぞれ示している。 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。

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、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。

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２７ａに接続され、第１液管８ａの他端が室内機５ａの液管接続部５３ａに接続されている。第２液管８ｂの一端が室外機２の第２液側閉鎖弁２７ｂに接続され、第２液管８ｂの他端が室内機５ｂの液管接続部５３ｂに接続されている。第３液管８ｃの一端が室外機２の第３液側閉鎖弁２７ｃに接続され、第３液管８ｃの他端が室内機５ｃの液管接続部５３ｃに接続されている。ガス管９の一端は室外機２のガス側閉鎖弁２８に接続され、ガス管９の他端は分岐して室内機５ａ〜５ｃの各ガス管接続部５４ａ〜５４ｃにそれぞれ接続されている。このように、室外機２と室内機５ａ〜５ｃとが第１液管８ａ、第２液管８ｂ、第３液管８ｃ、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。

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膨張弁２４ａと、第２膨張弁２４ｂと、第３膨張弁２４ｃと、アキュムレータ２５と、第１流量バランス手段２６ａと、第２流量バランス手段２６ｂと、第３流量バランス手段２６ｃと、上述した第１液側閉鎖弁２７ａ、第２液側閉鎖弁２７ｂ、第３液側閉鎖弁２７ｃ、およびガス側閉鎖弁２８と、室外ファン２９と、室外機制御手段２００を備えている。そして、室外ファン２９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の冷媒吐出口と後述する四方弁２２のポートａが吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２１の冷媒吸入側とアキュムレータ２４の冷媒流出側が吸入管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と圧縮機２１の冷媒吐出口が吐出管４１で接続されている。ポートｂと後述する室外熱交換器２３に備えられた第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇの各々の一端が冷媒配管４３で接続されている。ポートｃとアキュムレータ２４の冷媒流入側が冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄとガス側閉鎖弁２８が室外機ガス管４５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２９の回転により図示しない吸込口から室外機２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は、第１冷媒パス２３ａ、第２冷媒パス２３ｂ、第３冷媒パス２３ｃ、第４冷媒パス２３ｄ、第５冷媒パス２３ｅ、第６冷媒パス２３ｆ、第７冷媒パス２３ｇを有している。これら７本の冷媒パスは、下から第１冷媒パス２３ａ、第２冷媒パス２３ｂ、・・・、第７冷媒パス２３ｃの順に上下方向に並列に配置されている。上述したように、第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇの各々の一端と四方弁２２のポートｂが冷媒配管４３で接続されている。第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇの各々の他端と後述する第１液分管４４ａ〜第３液分管４４ｃの一端が室外機液管４４で接続されている。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。

第１膨張弁２４ａは第１液分管４４ａに設けられている。第１液分管４４ａの一端は室外機液管４４に接続され、他端は第１液側閉鎖弁２７ａに接続されている。第２膨張弁２４ｂは第２液分管４４ｂに設けられている。第２液分管４４ｂの一端は室外機液管４４に接続され、他端は第２液側閉鎖弁２７ｂに接続されている。第３膨張弁２４ｃは第３液分管４４ｃに設けられている。第３液分管４４ｃの一端は室外機液管４４に接続され、他端は第３液側閉鎖弁２７ｃに接続されている。

第１膨張弁２４ａ、第２膨張弁２４ｂ、および第３膨張弁２４ｃは、全て室外機制御手段２００によりその開度が制御される。第１膨張弁２４ａの開度を制御することによって、室内機５ａに流れる冷媒量が調整される。第２膨張弁２４ｂの開度を制御することによって、室内機５ｂに流れる冷媒量が調整される。第３膨張弁２４ｃの開度を制御することによって、室内機５ｃに流れる冷媒量が調整される。第１膨張弁２４ａ、第２膨張弁２４ｂ、および第３膨張弁２４ｃは、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整される。

アキュムレータ２５は、上述したように、冷媒流入側と四方弁２２のポートｃが冷媒配管４６で接続され、冷媒流出側と圧縮機２１の冷媒吸入口が吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２５は、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

第１流量バランス手段２６ａは、第１冷媒パス２３ａにおける四方弁２２側に設けられている。第２流量バランス手段２６ｂは、第２冷媒パス２３ｂにおける四方弁２２側に設けられている。第３流量バランス手段２６ｃは、第３冷媒パス２３ｃにおける四方弁２２側に設けられている。本実施形態では、これら第１流量バランス手段２６ａ、第２流量バランス手段２６ｂ、および第３流量バランス手段２６ｃの構成は全て同じであるため、ここでは第１流量バランス手段２６ａの構成のみ説明し、第２流量バランス手段２６ｂおよび第３流量バランス手段２６ｃについては説明を省略する。図１（Ａ）では、第１流量バランス手段２６ａの各構成に付与した番号の末尾をａからｂまたはｃに変更したものが、第１流量バランス手段２６ａの構成に対応する第２流量バランス手段２６ｂおよび第３流量バランス手段２６ｃの構成となる。

第１流量バランス手段２６ａは、流量規制手段であり所定の流路抵抗を有するキャピラリーチューブ２６ａａと、開閉手段である開閉弁２６ａｂと、バイパス管２６ａｃを有する。キャピラリーチューブ２６ａａは、第１冷媒パス２３ａを流れる冷媒量を、流量バランス手段を備えていない第４冷媒パス２３ｄ〜第７冷媒パス２３ｇと比べて規制する（減少させる）ものである。バイパス管２３ａｃはキャピラリーチューブ２６ａａをバイパスするように第１冷媒パス２３ａに接続されている。開閉弁２６ａｂはバイパス管２３ａｃに設けられ、その開閉によってバイパス管２３ａｃに冷媒を流通させるまたは冷媒の流通を遮断する。従って、開閉弁２６ａｂが開とされていればバイパス管２３ａｃに冷媒が流れてキャピラリーチューブ２６ａａがバイパスされるので、キャピラリーチューブ２６ａａによる冷媒流量の規制が行われず、開閉弁２６ａｂが閉とされていればバイパス管２３ａｃには冷媒が流れずキャピラリーチューブ２６ａａを流れるので、キャピラリーチューブ２６ａａによる冷媒流量の規制が行われる。

室外ファン２９は、室外熱交換器２３の近傍に配置される樹脂材で形成されたプロペラファンであり、図示しないファンモータによって回転することで室外機２に設けられた図示しない吸込口から室外機２内部に外気を取り込み、室外熱交換器２３において第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇを流れる冷媒と熱交換した外気を室外機２に設けられた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。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２５の冷媒流入側近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の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。室外機液管４４には、室外熱交換器２３に流入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冷媒温度センサ３６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検出手段である外気温度センサ３７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、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２９の駆動状態等を記憶する。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には、センサ入力部２４０を介して各種センサでの検出値が入力されるとともに、室内機５ａ〜５ｃ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、これら入力された各種情報に基づいて、第１膨張弁２４ａ〜第３膨張弁２４ｃの開度制御、圧縮機２１や室外ファン２９の駆動制御、および第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃの開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂの開閉制御を行う。

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、液管接続部５３ａ〜５３ｃと、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１０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（Ａ）では、室内機５ａの構成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の構成と対応する室内機５ｂ、５ｃの構成となる。

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る。室内熱交換器５１ａの一方の冷媒出入口と液管接続部５３ａが室内機液管７１ａで接続されている。室内熱交換器５１ａの他方の冷媒出入口とガス管接続部５４ａが室内機ガス管７２ａで接続されている。尚、液管接続部５３ａやガス管接続部５４ａには、各冷媒配管が溶接やフレアナット等によって接続されている。
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。室内機液管７１ａ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の吸込口５１０ａ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。

次に、本実施形態における空気調和装置１が暖房運転を行うときの冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）および図２を用いて説明する。本実施形態の空気調和装置１では、外気温度センサ３７で検出した外気温度が閾外気温度（例えば、−１５℃）以上である場合と閾外気温度未満である場合とで、第１流量バランス手段２６ａ〜２６ｃの開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂの開閉状態を異ならせている。尚、閾外気温度は、これ以下の外気温度では冷媒循環量の減少により大きく暖房能力が低下することが予め試験等を行って判明している温度である。

以下の説明では、まず、外気温度センサ３７で検出した外気温度が閾外気温度以上である場合の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について説明し、次に、外気温度センサ３７で検出した外気温度が閾外気温度未満である場合の冷媒回路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、冷房運転や除湿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）における矢印は冷媒の流れを示している。さらには、図２において、開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂが開いている場合は白抜きで描き、開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂが閉じている場合は黒塗りで描いている。

＜外気温度が閾外気温度以上である場合＞
図１（Ａ）に示すように、室内機５ａ〜５ｃ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が連通するよう、また、ポートｂとポートｃ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。そして、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１および室外ファン２９を起動するとともに、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃの開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂの開閉制御を行う。ここでは、ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ３７から取り込んだ外気温度が閾外気温度以上であるので、図２（Ａ）に示すように、開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂは全て閉とする。

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に流入し、四方弁２２から室外機ガス管４５を流れガス側閉鎖弁２８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流し、ガス管接続部５４ａ〜５４ｃを介して室内機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、液管接続部５３ａ〜５３ｃを介して第１液管８ａ〜第３液管８ｃに流入する。第１液管８ａ〜第３液管８ｃに流入した冷媒は、第１液側閉鎖弁２７ａ〜第３液側閉鎖弁２７ｃを介して室外機２に流入し、第１液分管４４ａ〜第３液分管４４ｃを流れる際に第１膨張弁２４ａ〜第３膨張弁２４ｃを通過して減圧される。

各膨張弁で減圧された冷媒は、第１液分管４４ａ〜第３液分管４４ｃから室外機液管４４に流入して合流した後、室外熱交換器２３に流入して第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇに分流する。室外熱交換器２３に流入し第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇを流れる冷媒は、室外ファン２９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。

冷媒が第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇを流れるとき、図２（Ａ）に示すように、第１冷媒パス２３ａ〜第３冷媒パス２３ｃの第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃの開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂが閉とされているので、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃに流入した冷媒は、キャピラリーチューブ２６ａａ〜２６ａｃに流れる。

これにより、第１冷媒パス２３ａ〜第３冷媒パス２３ｃを流れる冷媒量はキャピラリーチューブ２６ａａ〜２６ａｃの流路抵抗により規制され、流量バランス手段が設けられていない他の冷媒パス（第４冷媒パス２３ｄ〜第７冷媒パス２３ｇ）を流れる冷媒量より少なくなるので、室外熱交換器２３に気液二相状態の冷媒あるいは液冷媒が流入しても、重力の影響で下層の冷媒パス（ここでは第１冷媒パス２３ａ〜第３冷媒パス２３ｃ）に液冷媒が偏って流れることを抑制できる。室外熱交換器２３における冷媒の流れが下層の冷媒パスに偏らないので、室外熱交換器２３での蒸発能力低下が抑制でき、必要な暖房能力を確保できる。

室外熱交換器２３の第１冷媒パス２３ａ〜第７冷媒パス２３ｇから冷媒配管４３に流出した冷媒は、四方弁２２を介して冷媒配管４６を流れてアキュムレータ２５に流入し、アキュムレータ２５でガス冷媒と液冷媒とに分離される。アキュムレータ２５から流出したガス冷媒は、吸入管４２を流れて圧縮機２１に吸入され、再び圧縮される。

＜外気温度が閾外気温度未満である場合＞
外気温度センサ３７で検出した外気温度が閾外気温度未満である場合は、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃの開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂの開閉制御を除き、冷媒回路１０の動作や冷媒の流れは、前述した「外気温度が閾外気温度以上である場合」と同じであるため、詳細な説明は省略し、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃにおける冷媒の流れとその効果のみ説明する。

ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ３７から取り込んだ外気温度が閾外気温度未満であるので、図２（Ｂ）に示すように、開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂは全て開とする。この状態で冷媒が室外熱交換器２３の各冷媒パスを流れるとき、図２（Ｂ）に示すように、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃに流入した冷媒は、キャピラリーチューブ２６ａａ〜２６ａｃには流れずバイパス管２６ａｃ〜２６ｃｃを流れる。これにより、第１冷媒パス２３ａ〜第３冷媒パス２３ｃを流れる冷媒量が規制されることがないので、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃを流れる冷媒量が減少しない。従って、冷媒回路１０における冷媒循環量の減少を抑制でき、冷媒循環量の低下に起因する暖房能力の低下を抑制できる。

次に、図３に示すフローチャートを用いて、本発明の空気調和装置１が暖房運転を行うときに、室外機制御部２００のＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。図３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。尚、図３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、暖房運転時に使用者が指示した運転条件に応じた制御といった、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する。

まず、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、冷房運転もしくは除湿運転の制御を行い（ＳＴ１２）、ＳＴ１に処理を戻す。冷房運転もしくは除湿運転の制御とは、四方弁２２を操作して室外熱交換器２３が凝縮器として、また、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能するように冷媒回路１００を切り替える制御や、冷房運転時もしく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２９を起動する等、冷房運転時もしくは除湿運転時の一般的な制御のことである。

ＳＴ１で暖房運転指示であれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、暖房運転準備を行う（ＳＴ２）。暖房運転準備とは、四方弁２２を操作して室外熱交換器２３が蒸発器として、また、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが凝縮器として機能するように冷媒回路１００を切り替える、つまり、冷媒回路１００を図１（Ａ）に示す状態とすることである。

次に、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１と室外ファン２９を起動する（ＳＴ３）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、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２９を起動する。

次に、ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ３７が検出した外気温度をセンサ入力部２４０を介して取り込む（ＳＴ４）。尚、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ外気温度を記憶部２２０に記憶している。

次に、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ外気温度が閾外気温度未満であるか否かを判断する（ＳＴ５）。取り込んだ外気温度が閾外気温度未満であれば（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃの開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂを開とし（ＳＴ６）、ＳＴ８に処理を進める。

ＳＴ５において、取り込んだ外気温度が閾外気温度未満でなければ（ＳＴ５−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃの開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂを閉とし（ＳＴ７）、ＳＴ８に処理を進める。

ＳＴ６あるいはＳＴ７の処理を終えたＣＰＵ２１０は、暖房運転制御を行う（ＳＴ８）。暖房運転制御とは、ＣＰＵ２１０が、室内機５ａ〜５ｃが送信する運転情報（設定温度や室内温度等）を含んだ運転情報信号を通信部２３０を介して受信し、これに基づいた圧縮機２１や室外ファン２９の駆動制御や第１膨張弁２４ａ〜第３膨張弁２４ｃの開度制御を行うことである。

次に、ＣＰＵ２１０は、使用者による運転切替指示があるか否かを判断する（ＳＴ９）。運転切替指示とは、現在の運転から別の運転へ切り替え、例えば、暖房運転から冷房運転もしくは除湿運転への切り替えを指示するものである。運転切替指示があれば（ＳＴ９―Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１に処理を戻す。

運転切替指示がなければ（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）。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ものである。

運転停止指示がなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４に処理を戻す。運転停止指示があれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、運転停止処理を行い（ＳＴ１１）、処理を終了する。運転停止処理とは、圧縮機２１や室外ファン２９を停止させることである。

以上説明したように、本実施形態における空気調和装置は、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとき、つまり、空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、外気温度センサ３７で検出した外気温度が予め定められる閾外気温度未満である場合は開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂを開として第１冷媒パス２３ａ〜第３冷媒パス２３ｃを流れる冷媒量を規制せず、外気温度センサ３７で検出した外気温度が予め定められる閾外気温度以上である場合は、開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂを閉として第１冷媒パス２３ａ〜第３冷媒パス２３ｃを流れる冷媒量を規制する。これにより、冷媒パス間における冷媒流量の偏りを是正しつつ、低外気温度時に冷媒循環量の低下に起因する暖房能力低下を抑制できる。

尚、以上説明した実施形態では、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃが、キャピラリーチューブ２６ａａ〜２６ｃａと、開閉弁２６ａｂ〜２６ｃｂを備えたバイパス管２６ａｃ〜２６ｃｃで構成されているが、これに代えて第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃが流量調整弁（例えば、電子膨張弁）で構成されていてもよい。この場合は、外気温度が閾外気温度未満であれば流量調整弁を全開とし、外気温度が閾外気温度以上であれば、流量調整弁が設けられた冷媒パスを流れる冷媒量と流量バランス手段が設けられていない冷媒パスを流れる冷媒量とがほぼ同じとなるような流量調整弁の開度とする。

また、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃのキャピラリーチューブ２６ａａ〜２６ｃａは全て同じ流路抵抗を持つものとしているが、例えば、最下層の第１冷媒パス２３ａに備えられるキャピラリーチューブ２６ａａの流路抵抗を、他のキャピラリーチューブ２６ｂａ、２６ｃａより大きくする、というように、キャピラリーチューブ２６ａａ〜２６ｃａの流路抵抗を異ならせて、各冷媒パスでの冷媒流量の規制量を異ならせてもよい。尚、第１流量バランス手段２６ａ〜第３流量バランス手段２６ｃが膨張弁である場合は、例えば、最下層の第１冷媒パス２３ａに備えられる膨張弁の開度を、他の膨張弁開度より小さくする、というように、膨張弁の開度を異ならせて、各冷媒パスでの冷媒流量の規制量を異ならせてもよい。

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
２３ａ〜２３ｇ 第１〜第７冷媒パス
２６ａ〜２６ｃ 第１流量バランス手段〜第３流量バランス手段
２６ａａ〜２６ｃａ キャピラリーチューブ
２６ａｂ〜２６ｃｂ 開閉弁
２６ａｃ〜２６ｃｃ バイパス管
３７ 外気温度センサ
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２４０ センサ入力部

Claims (5)

1. 複数の冷媒パスを備えた室外熱交換器と、外気温度を検出する外気温度検出手段を有する空気調和装置であって、
   複数の前記冷媒パスのうち少なくとも１本の冷媒パスに、当該冷媒パスに流れる冷媒流量を規制するか否かを切り換える流量バランス手段を有し、
   前記室外熱交換器が蒸発器として機能するとき、
   前記外気温度検出手段で検出した外気温度が予め定められる閾外気温度より低い場合は、前記流量バランス手段による冷媒流量の規制を行わず、
   前記外気温度検出手段で検出した外気温度が前記閾外気温度より高い場合は、前記流量バランス手段による冷媒流量の規制を行う、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記流量バランス手段は、同流量バランス手段が設けられた冷媒パスに流れる冷媒流量を規制する流量規制手段と、開閉手段を備え前記流量規制手段をバイパスするバイパス管を有し、
   前記室外熱交換器が蒸発器として機能するとき、
   前記外気温度検出手段で検出した外気温度が前記閾外気温度未満である場合は、前記開閉手段が開とされ、
   前記外気温度検出手段で検出した外気温度が前記閾外気温度以上である場合は、前記開閉手段が閉とされる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記流量バランス手段が複数の冷媒パスに設けられるとき、当該複数のパスでの冷媒流量の規制量が異なるように、前記流量規制手段が選択される、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記流量バランス手段は流量調整弁で構成され、
   前記室外熱交換器が蒸発器として機能するとき、
   前記外気温度検出手段で検出した外気温度が前記閾外気温度未満である場合は、前記流量調整弁が全開とされ、
   前記外気温度検出手段で検出した外気温度が前記閾外気温度以上である場合は、前記流量調整弁が所定開度とされるとともに、前記流量バランス手段が複数の冷媒パスに設けられるときは、当該複数のパスでの冷媒流量の規制量が異なるように、前記流量調整弁の開度が制御される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
5. 前記室外熱交換器において、前記複数の冷媒パスは上下方向に並列に配置され、
   前記流量バランス手段は、少なくとも一番下に配置される冷媒パスに設けられる、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の空気調和装置。

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