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、建物の屋上に設置される1台の室外機に、建物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。
図1(A)および図2に示すように、本実施形態における空気調和装置1は、建物の屋上に設置される1台の室外機2と、建物の各階に設置され、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とを備えている。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。
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、冷媒貯留器であるアキュムレータ28と、室外ファン27とを備えている。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と冷媒配管43で接続されている。ポートcは、アキュムレータ28の冷媒流入側と冷媒配管46で接続されている。そして、ポートdは、閉鎖弁26と室外機ガス管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内部に取り込まれた外気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と冷媒配管46で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機21の冷媒吸入側と吸入管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。また、後述する第3冷媒収容動作において、液管8に滞留する冷媒を収容する冷媒貯留器として機能する。
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、後述する室外ファン制御テーブル300や室外ファン回転数テーブル400、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。
CPU210は、前述した室外機2の各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、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制御信号に基づいて、室外膨張弁24の開度調整を行う。
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、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とを備えている。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、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、室外機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により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は、その開度が室内熱交換器51aの冷媒出口(ガス管接続部54a側)での過熱度が目標過熱度となるように調整され、室内熱交換器51aが凝縮器として機能する場合は、その開度が室内熱交換器51aの冷媒出口(液管接続部53a側)での過冷却度が目標過冷却度となるように調整される。ここで、目標過熱度および目標過冷却度は、室内機5aで十分な暖房能力あるいは冷房能力が発揮されるための過熱度および過冷却度である。
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内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内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。CPU510aは、取り込んだ検出結果やリモコン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。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)を含んだ制御信号を、通信部530aを介して室外機2に送信する。
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。
以上説明した空気調和装置1が、図2に示す建物600に設置されている。具体的には、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。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とで相互に接続されており、これら液管8とガス管9とは、図示しない建物600の壁面内や天井裏に埋設されている。尚、図2では、最上階(3階)に設置されている室内機5aと最下階(1階)に設置されている室内機5cとの高低差をHで表している。
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/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〜5cが暖房運転を行う場合、室外機制御手段200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、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。
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、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。
以上説明したように冷媒回路100を冷媒が循環することで、空気調和装置1の暖房運転が行われる。
尚、室内機5a〜5cが冷房/除霜運転を行う場合、室外機制御手段200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とが連通するように切り換える。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〜51cが蒸発器として機能する。
次に、図1乃至図3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。以下の説明では、吐出圧力センサ31で検出した圧縮機21の吐出圧力をPd、吐出圧力Pdを用いて算出する高圧飽和温度をThとする。また、室内機5a〜5cにおいて、室内熱交換器51a〜51cが凝縮器として機能しているときに、ガス側温度センサ62a〜62cで検出する冷媒温度である熱交入口温度をTia〜Tic(特に区別が必要ない場合は、熱交入口温度Ti)、液側温度センサ61a〜61cで検出する冷媒温度である熱交出口温度をToa〜Toc(特に区別が必要ない場合は、熱交出口温度To)とする。さらには、吸込温度センサ63a〜63cで検出した吸込温度をTsa〜Tsc(特に区別が必要ない場合は、吸込温度Ts)、吹出温度センサ64a〜64cで検出した吹出温度をTba〜Tbc(特に区別が必要ない場合は、吹出温度Tb)とする。尚、室内熱交換器51aが凝縮器として機能するときに、熱交入口温度をTia〜Ticを検出するガス側温度センサ62a〜62cが本発明の熱交入口温度センサとなり、熱交出口温度をToa〜Tocを検出する液側温度センサ61a〜61cが本発明の熱交出口温度センサとなる。
図2に示すように、本実施形態の空気調和装置1では、室外機2が建物600の屋上に設置されるとともに室内機5a〜5cが各階に設置されている。つまり、室外機2が室内機5a〜5cより高い位置に設置されるとともに、室内機5aと室内機5cの設置場所にも高低差Hがある設置となっている。この場合に、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から流出し、室内機5a〜5cの室内熱交換器51a〜51cに流入して凝縮する。このとき、室外機2が室内機5a〜5cより高い位置に設置されているために、室内熱交換器51a〜51cで凝縮し液管8に流出した液冷媒は、重力に逆らって室外機2に向かって液管8を流れることになる。
従って、室外機2に比べて室内機5a〜5cの設置位置が低くなる程液管8に流出した液冷媒が室外機2に向かって流れにくくなるため、1階に設置されている室内機5cの室内膨張弁52cの下流側(室外機2側)における液冷媒の圧力は、他の階に設置されている室内機5a、5bの室内膨張弁52a、52bの下流側における液冷媒の圧力よりも高くなる。このため、室内機5cの室内膨張弁52cの上流側(室内熱交換器51c側)の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が、室内機5a、5bの室内膨張弁52a、52bの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差に比べて小さくなる。
上記のような冷媒回路100の状態では、室内膨張弁52a〜52cの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が小さいほど、室内膨張弁52a〜52cを流れる冷媒量が少なくなる。従って、1階に設置された室内機5cを流れる冷媒量は、他の室内機5a、5bを流れる冷媒量と比べて少なくなる。このことは、1階(一番低い位置)に設置された室内機5cと3階(一番高い位置)に設置された室内機5aとの高低差Hが大きくなる程顕著になり、高低差が大きくなる(例えば、50m)と室内機5cから液管8に流出した液冷媒が室外機2に向かって流れなくなって液管8の下方に液冷媒が滞留する恐れがある。そして、液管8の下方に液冷媒が滞留すると、室内膨張弁5cを全開としても室内機5cに冷媒が流れずに室内機5cで暖房能力が発揮されない虞あった。
以上説明したように、室外機2が建物600の屋上に設置されるとともに室内機5a〜5cが各階に設置されている空気調和装置1が暖房運転を行うときに、室内機5cで暖房能力が発揮されない原因は、室内機5aと室内機5cとの高低差Hが大きいことに起因する液管8での液冷媒の滞留である。そこで、本発明では、空気調和装置1が暖房運転を行うときに、液管8に液冷媒が滞留して室内機5cで暖房能力が発揮されない場合は、まずは停止している室内機があれば当該室内機の室内熱交換器に、液管8に滞留する液冷媒を収容する第1冷媒収容動作を実行する。
次に、停止している室内機が存在しない場合や、第1冷媒収容動作の実行中に停止室内機の室内熱交換器に液冷媒が充満したときに室内機5cで暖房能力がまだ発揮されない場合は、第1冷媒収容動作に加えて、運転している室内機のうち暖房能力が発揮されていない室内機5c以外の室内機5a、5bにおいて目標過冷却度を所定値(例えば、2℃)増加させ、当該室内機5a、5bの過冷却度が、所定値増加させた目標過冷却度となるように各室内膨張弁52a、52bの開度を減じることで、当該室内機5a、5bの室内熱交換器51a、51bに、液管8に滞留する液冷媒を収容する第2冷媒収容動作を実行する。尚、上述した所定値は、予め試験等を行って求められたものであり、所定値だけ上昇させた目標過冷却度とするために各室内膨張弁の開度を減じることで当該室内機の冷媒流量が減少しても、発揮される暖房能力の減少が極力抑えられることが判明している値である。
そして、第1冷媒収容動作および/または第2冷媒収容動作を実行しても、室内機5cで暖房能力がまだ発揮されない場合は、第1冷媒収容動作および/または第2冷媒収容動作に加えて、室外熱交換器24の開度を、吐出温度センサ33で検出した圧縮機21の吐出温度が性能上限値を超えないように調整しているときの開度より大きくして、冷媒貯留器であるアキュムレータ28に液管8に滞留する液冷媒を収容する第3冷媒収容動作を実行する。
上述した第1冷媒収容動作、第2冷媒収容動作、および第3冷媒収容動作を実行することで、液管8に滞留する液冷媒が減少することによって室内機5cの室内膨張弁52cの下流側における液冷媒の圧力が小さくなり、室内機5cの室内膨張弁52cの上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が小さくなる。これにより、室内機5cに流入する冷媒量が増えるので、室内機5cを流れる冷媒量が増加して室内機5cで暖房能力が発揮できるようになる。
次に、図3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3は、空気調和装置1が暖房運転を行う場合の、室外機制御部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3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、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、室内機5aは運転を停止しており、室内機5b、5cが暖房運転を行っている場合を例に挙げて説明する。
最初に、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、冷房運転時もしくは除湿運転時の制御を行い(ST16)、ST1に処理を戻す。ここで、冷房運転時もしくは除湿運転時の制御とは、四方弁22を操作して室外熱交換器23が凝縮器として機能するように冷媒回路100を切り換える制御や、冷房運転時また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27を起動する、等、冷房運転時または除湿運転時の一般的な制御のことである。
ST1において、暖房運転指示であれば(ST1−Yes)、CPU210は、図1(A)に示すように、四方弁22を操作して室外熱交換器23が蒸発器として機能するように冷媒回路100を切り換る(ST2)。次に、CPU210は、暖房運転の開始処理を行う(ST3)。暖房運転の開始処理では、CPU210は、室内機5b、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、吐出温度センサ33で検出した圧縮機21の吐出温度をセンサ入力部240を介して取り込み、取り込んだ吐出温度に応じて室外膨張弁24の開度を調整する。さらには、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530b、530cを介して受信した室内機5b、5c(暖房運転を行う室内機)の室内機制御手段500b、500cのCPU510b、510cは、使用者の風量指示に応じた回転数で室内ファン55b、55cを起動するとともに、室内熱交換器51b、51cの冷媒出口(液管接続部53b、53c側)での過冷却度が目標過冷却度となるように室内膨張弁52b、52cの開度を調整する。一方、運転開始信号を通信部530aを介して受信した室内機5a(暖房運転を行わない室内機)の室内機制御手段500aのCPU510aは、室内膨張弁52aの開度を最小開度より少しだけ大きい開度とする。これは、ガス管9から室内機5aに流入した冷媒や冷凍機油が室内熱交換器51aに滞留しないようにするためである。
次に、CPU210は、吐出圧力センサ31で検出した吐出圧力Phをセンサ入力部240を介して取り込むとともに、各室内機5a〜5cから通信部230を介して、熱交入口温度Ti(Tia〜Tic)、熱交出口温度To(Toa〜Toc)、吸込温度Ts(Tsa〜Tsc)、および、吹出温度Tb(Tba〜Tbc)を取り込む(ST4)。尚、熱交入口温度Ti、熱交出口温度To、吸込温度センサTs、吹出温度Tbは、室内機5a〜5cにおいてそれぞれを検出する各センサ(ガス側温度センサ62a〜62c、液側温度センサ61a〜61c、吸込温度センサ63a〜63c、吹出温度センサ64a〜64c)での検出値をCPU510a〜510cが取り込み、通信部530a〜530cを介して室外機2に送信しているものである。また、上述した各検出値は、所定時間毎(例えば、5秒毎)に各CPUに取り込まれて各記憶部に記憶されている。
次に、CPU210は、暖房能力が発揮できていない室内機があるか否かを判断する(ST5)。具体的には、CPU210は、ST4で取り込んだ吐出圧力Phを用いて算出した高圧飽和温度をThからST4で取り込んだ熱交出口温度Tob、Tocを減じて室内機5b、5cの室内熱交換器51b、51cの冷媒出口側における過冷却度を求める。また、CPU210は、室内機5b、5cの吹出温度Tbb、Tbcから吸込温度Tsb、Tscを減じてその温度差を求める。そして、CPU210は、求めた過冷却度が所定の過冷却度(例えば、20℃)より大きく、かつ、求めた温度差が所定温度差(例えば5℃)より小さい室内機があれば、当該室内機で暖房能力が発揮できていないと判断する。
尚、本実施形態では、1階に設置されている室内機5cが上述した条件を満たして暖房能力が発揮できていないとして説明を続ける。
暖房能力が発揮できていない室内機があれば(ST5−Yes)、CPU210は、停止している室内機があるか否かを判断する(ST6)。前述したように、本実施形態では、室内機5aが暖房運転を停止しているため(ST6−Yes)、CPU210は、ST7に処理を進める。
ST7において、CPU210は、室内機5aで冷媒充満条件が成立しているか否かを判断する。ここで、冷媒充満条件とは、室内機5aの室内熱交換器51aが液冷媒で満たされた状態であるか否かを示すものであり、具体的には、ST4で取り込んだ室内機5aの熱交入口温度Tiaと熱交出口温度Toaが同じ温度であれば、室内熱交換器51aが液冷媒で満たされていることを示す。
冷媒充満条件が成立していれば(ST7−Yes)、CPU210は、ST13に処理を進める。冷媒充満条件が成立していなければ(ST7−No)、CPU210は、現在第1冷媒収容動作を実行中であるか否かを判断する(ST8)。
第1冷媒収容動作を実行中であれば(ST8−Yes)、CPU210は、ST13に処理を進める。第1冷媒収容動作を実行中でなければ(ST8−Yes)、CPU210は、第1冷媒収容動作を実行する(ST9)。具体的には、CPU210は、通信部230を介して室内機5aに室内膨張弁52aの開度を最小開度とするよう指示する信号を送信する。室外機2からの信号を通信部530aを介して受信したCPU510aは、室内膨張弁52aの開度を最小開度とする。室内膨張弁52aの開度を最小開度とすることで、室内熱交換器51aから流出する冷媒量が最小量となる。従って、室内熱交換器51aに液冷媒を収容でき、この分液管8に滞留する液冷媒量が減少する。尚、室内膨張弁52aの開度を全閉とはせずに最小開度とするのは、室内機5aに冷媒とともに流入する冷凍機油を室内熱交換器51aに滞留させないためであり、室内熱交換器51aから最小量で流出する冷媒とともに冷凍機油を室内機5aから流出させるためである。
ST9の処理を終えたCPU210は、使用者による運転モード切替指示があるか否かを判断する(ST10)。ここで、運転モード切替指示とは、現在の運転(ここでは暖房運転)から別の運転(冷房運転あるいは除湿運転)への切替を指示するものである。運転モード切替指示がある場合は(ST10−Yes)、CPU210は、ST1に処理を戻す。運転モード切替指示がない場合は(ST10−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(ST11)。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示すものである。
運転停止指示があれば(ST11−Yes)、CPU210は、運転停止処理を実行し(ST12)、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を介して暖房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530b、530cを介して受信した室内機5b、5cのCPU510b、510cは、室内ファン55b、55cを停止するとともに室内膨張弁52b、52cを全閉とする。また、運転停止信号を通信部530aを介して受信した室内機5aのCPU510aは、室内膨張弁52aを全閉とする。
運転停止指示がなければ(ST11−No)、CPU210は、ST4に処理を戻す。
ST6において停止室内機が存在しない場合(ST6−No)、ST7において停止している室内機5aで冷媒充満条件が成立している場合(ST7−Yes)、および、ST8で第1冷媒収容動作を実行中である場合(ST8−Yes)は、CPU210は、第2冷媒収容動作を実行中であるか否かを判断する(ST13)。
第2冷媒収容動作を実行中でなければ(ST13−No)、CPU210は、第2冷媒収容動作を実行し(ST14)、ST10に処理を進める。第2冷媒収容動作を実行中であれば(ST13−Yes)、CPU210は、第3冷媒収容動作を実行し(ST15)、ST10に処理を進める。
第2冷媒収容動作では、CPU210は、通信部230を介して室内機5bに、室内熱交換器51bの冷媒出口側における過冷却度の目標値である目標過冷却度を、現在の値より所定値(例えば、2℃)増加させる旨を示す信号を送信する。そして、この信号を通信部530bを介して受信したCPU510bは、冷媒出口側における過冷却度が現在の目標過冷却度より所定値増加させた値となるように、室内膨張弁52bの開度を現在の開度より減じる。これにより、室内熱交換器51bから流出する冷媒量が減少し、室内熱交換器51bに滞留する液冷媒量が多くなる、つまり、室内熱交換器51bに液冷媒を収容でき、この分液管8に滞留する液冷媒量が減少する。
第3冷媒収容動作では、CPU210は、室外膨張弁24の開度を現在の開度より大きくすることで、室内機5a〜5cから室外機2に流入する冷媒量を増加させる。室外機2に流入する冷媒量を増加させることによって、室外熱交換器23で冷媒が蒸発し切らずに気液二相状態でアキュムレータ28に流入し、アキュムレータ28に液冷媒のみが滞留する。これにより、アキュムレータ28に液冷媒を収容でき、この分液管8に滞留する液冷媒量が減少する。
ST14の処理あるいはST15の処理を終えたCPU210はST10へと処理を進め、以降はST9からST10に処理を進めた場合と同様に、ST10における運転モード切替指示とST11における運転停止指示がない場合は、ST4に処理を戻す。そして、CPU210は、ST5において、運転能力が低下している室内機が存在する限り、ST6からST11までの処理(ST13〜ST15の処理を含む)を繰り返す。このように、第1冷媒収容動作、第2冷媒収容動作、第3冷媒収容動作を順に開始し、かつ、各冷媒収容動作を並行して行うことで、液管8に液冷媒が滞留している状態を解消して室内機5cに冷媒が流れるようになり、室内機5cで暖房能力が発揮できるようになる。
尚、各冷媒収容動作を行う際に、第1冷媒収容動作、第2冷媒収容動作、第3冷媒収容動作の順で開始する理由は、以下の通りである。まず、第1冷媒収容動作を先に開始するのは、第1冷媒収容動作が停止している室内機の室内熱交換器に液冷媒を収容する動作であるため、空気調和装置1全体の運転(本実施形態では暖房運転を行っている室内機5b、5c)に与える影響が少ないためである。
次に、第3冷媒収容動作を最後に開始する理由は次の通りである。第3冷媒収容動作はアキュムレータ28に液冷媒を溜める動作であるため、第3冷媒収容動作を優先して行うとアキュムレータ28で液冷媒がオーバーフローして圧縮機21に液冷媒が吸入される所謂液圧縮が発生する可能性が高くなる。そこで、第1冷媒収容動作や第2冷媒収容動作を先に実行して液管8に滞留する液冷媒量をある程度減少させた上で第3冷媒収容動作を行えば、アキュムレータ28でオーバーフローが発生する可能性が低くなるようにしている。
そして、第2冷媒収容動作は、運転している室内機のうち暖房能力を発揮していない室内機以外の室内機(本実施形態では、室内機5b)の室内熱交換器に冷媒を収容する動作であるため、当該室内機の暖房能力が(僅かであっても)低下することは防げず、第1冷媒収容動作と比べると空気調和装置1全体の運転に与える影響は大きい。しかし、第3冷媒収容動作の実行中にアキュムレータ28でオーバーフローが発生した場合に空気調和装置1に与える影響と比べると、第2冷媒収容動作の実行中に僅かに暖房能力が低下する方が空気調和装置1全体の運転に与える影響は小さい。従って、第2冷媒収容動作は、第1冷媒収容動作よりも後に開始し、第3冷媒収容動作よりも先に開始する。
ST5において、暖房能力が発揮できていない室内機がなければ(ST5−No)、CPU210は、現在、第1冷媒収容動作、第2冷媒収容動作、第3冷媒収容動作のうちいずれかの冷媒収容動作を実行中であるか否かを判断する(ST17)。いずれかの冷媒収容動作を実行中でなければ(ST17―No)、CPU210は、ST10に処理を進める。いずれかの冷媒収容動作を実行中であれば(ST17―Yes)、CPU210は、実行中の冷媒収容動作を全て停止し(ST18)、ST10に処理を進める。
以上説明したように、本発明の空気調和装置は、第1冷媒収容動作、第2冷媒収容動作、および第3冷媒主要動作を実行することによって冷媒回路中に滞留する冷媒を収容する。これにより、室外機が複数の室内機より高い位置に設置されている場合でも、暖房運転時に各室内機で十分な暖房能力を発揮できる。