JP6693312B2

JP6693312B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP6693312B2
Application number: JP2016134844A
Authority: JP
Inventors: 康弘岡; 松永　隆廣; 隆廣松永; 隆志木村; 恵明須山; 廣太郎戸矢
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2036-07-07
Also published as: AU2017203435A1; JP2018004216A; AU2017203435B2; ES2888808T3; CN107588474A; EP3267129B1; EP3267129A1; US20180010816A1; CN107588474B; US10495331B2

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、室外機と室内機が液管とガス管で接続された空気調和装置では、室内機の室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度や冷媒過熱度が所定の目標値となるように、膨張弁の開度が制御される。例えば、特許文献１に記載の空気調和装置は、圧縮機と四方弁と室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器と室内膨張弁を有する室内機を備えており、例えば、暖房運転を行うときに、圧縮機、室内熱交換器、室内膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒が循環するように四方弁の接続を切替える。これにより、室外熱交換器が蒸発器として機能し、室内熱交換器が凝縮器として機能する。そして、室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度が目標値になるように室内膨張弁の開度を制御することで、室内機で必要な暖房能力を発揮できるようにしている。

ところで、特許文献１に記載の空気調和装置は、１台の室外機に１台の室内機が冷媒配管で接続されたものであるが、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おいても、各室内機における冷媒過冷却度あるいは冷媒過熱度が目標値となるように各室内膨張弁の開度を制御する。

特開２０１１−００７４８２号公報

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では、空調運転を行うときに、他の室内機と比べて冷媒が流れにくい室内機が存在する場合がある。例えば、複数台の室内機のうち、他の室内機と比べて室外機から遠い位置に設置される室内機では、室外機と室内機を接続する冷媒配管が他の室内機と比べて長くなるため、当該室内機に作用する冷媒配管による圧力損失が他の室内機と比べて大きくなる。このため、他の室内機と比べて室外機から遠い位置に設置される室内機では、冷媒が流れにくくなる。また、複数台の室内機のうち、他の室内機と比べて室内熱交換器が大きい室内機では、他の室内機と比べて室内熱交換器のパスの長さが長い場合がある。また、複数の室内機のうち、他の室内機と室内熱交換器の形状が異なる室内機では、他の室内機と比べて室内熱交換器のパスの折り返しの回数が多い場合がある。このように、他の室内機と比べてパスの長さが長いあるいはパスの折り返しの回数が多い室内熱交換器では、他の室内機と比べてパスによる圧力損失が大きくなり、冷媒が流れにくくなる。

以上のように、複数台の室内機のうち、設置条件や室内熱交換器の違いに起因して冷媒が流れにくい室内機が存在する場合に、当該室内機は、他の室内機に比べて空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がりに時間がかかる。つまり、室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がり時間が室内機毎に異なるという問題があり、特に、室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がり時間の長い室内機が設置された部屋の使用者に不快感を与えるおそれがあった。

本発明は上記問題点に鑑み、複数台の室内機において、室内機の間で室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がり時間が異なる場合に、その時間差を小さくす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の室内機と、冷房運転を行っているときの各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度、あるいは、暖房運転を行っているときの各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度に基づいて、各室内膨張弁の開度を制御する制御手段とを有する。
制御手段は、空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの時間である立ち上がり時間が室内機毎に異なる場合、冷房運転を行っているときには、各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度のうち最大値と最小値を用いて冷媒過熱度の平均値を算出し、各室内機における冷媒過熱度が算出した平均値となるように各室内膨張弁の開度を調整し、暖房運転を行っているときには、各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度のうち最大値と最小値を用いて冷媒過冷却度の平均値を算出し、各室内機における冷媒過冷却度が算出した平均値となるように各室内膨張弁の開度を調整する冷媒量バランス制御を実行する。

本発明の空気調和装置によれば、複数台の室内機において、室内機の間で室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がり時間が異なる場合に、その時間差を小さくすることができる。

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、室内機および室外機の設置図である。本発明の実施形態における、室外機制御部での冷房運転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、屋内に設置される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）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、１階建ての建物６００の屋外に設置される１台の室外機２と、屋内に設置され室外機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。

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、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。

＜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、冷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熱度を所定値（例えば、５ｄｅｇ）以下とできれば、各室内機で十分な冷房能力を発揮できる。また、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）での冷媒過熱度が後述する平均冷媒過熱度となるように調整される。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後述する平均冷媒過冷却度となるように調整される。

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。

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が屋外に配置されており、室内機５ａ〜５ｃが屋内の各部屋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。尚、図２では、室内機５ｃは、室内機５ａ、５ｂと比べて室外機２との距離が遠い場所に設置されており、例えば、室外機２との距離が室内機５ａは１．５ｍ、室内機５ｂは２．５ｍ、室内機５ｃは１０ｍの位置にある。つまり、室内機５ｃは、室外機２に接続される液管８とガス管９の長さが室内機５ａ、５ｂと比べて長くなっている。

＜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、まず、室内機５ａ〜５ｃが冷房運転を行う場合について説明し、次に、暖房運転を行う場合について説明する。また、図１（Ａ）における破線矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、実線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。

＜冷房運転＞
図１（Ａ）に示すように、室内機５ａ〜５ｃが冷房運転を行う場合、室外機制御手段２００の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が連通するよう、また、ポートｃとポートｄ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。

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から冷媒配管４３を流れて室外熱交換器２３に流入し、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室外空気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管４４を流れ、全開とされている室外膨張弁２４と閉鎖弁２５を介して液管８に流入する。

液管８を流れる冷媒は、液管接続部５３ａ〜５３ｃ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、室内機液管７１ａ〜７１ｃを流れ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを通過するときに減圧される。室内機液管７１ａ〜７１ｃから室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入した冷媒は、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蒸発する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃで冷媒と熱交換を行って冷やされた空気が図示しない吹出口から各部屋に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｃが設置された各部屋の冷房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｃから流出した冷媒は、室内機ガス管７２ａ〜７２ｃ、ガス管接続部５４ａ〜５４ｃを介してガス管９に流入する。ガス管９を流れる冷媒は、閉鎖弁２６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、室外機ガス管４５、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。

＜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部屋に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｃが設置された各部屋の暖房が行われる。

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。

＜本発明に関わる動作、作用および効果＞
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。

図２に示すように、本実施形態の空気調和装置１では、前述したように、室内機５ｃは、室内機５ａ、５ｂと比べて室外機２との距離が遠い場所に設置されている。つまり、室内機５ｃは、室外機２との間の液管８とガス管９の長さが室内機５ａ、５ｂと比べて長くなっている。この場合に、空気調和装置１で冷房運転や暖房運転を行ったときは、以下のような問題がある。

前述したように、冷房運転では、圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管４１から四方弁２２を介して室外熱交換器２３に流入して凝縮して室外機２から流出し、室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入して蒸発する。一方、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。そして、室内機５ａ〜５ｃから流出した冷媒は、室外機２の室外熱交換器２３に流入して蒸発する。

このとき、室内機５ａ〜５ｃにおいては、室内機５ａ、５ｂと比べて室外機２との距離が遠い室内機５ｃでは液管８とガス管９が長くなるため、液管８とガス管９による圧力損失が室内機５ａ、５ｂと比べて大きくなる。このため、室内機５ａ、５ｂと比べて液管８とガス管９の冷媒配管が長くなる室内機５ｃには冷媒が流れにくくなる。

したがって、室内機５ａ〜室内機５ｃにおいて、室内機５ａ、５ｂと比べて冷媒が流れにくい室内機５ｃでは、他の室内機５ａ、５ｂに比べて空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの時間である立ち上がり時間が長くなって、室内機５ｃが設置された部屋の使用者に不快感を与えるおそれがあった。

そこで、本発明の空気調和装置１では、空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの時間である立ち上がり時間が室内機５ａ〜５ｃ毎に異なる場合、各立ち上がり時間の時間差を小さくする冷媒量バランス制御を実行する。具体的には、空気調和装置１が冷房運転を行うときには、室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口側（ガス管接続部５４ａ〜５４ｃ側）における冷媒過熱度を定期的（例えば、３０秒毎）に算出し、算出した冷媒過熱度のうち、最大値と最小値を抽出してこれらの平均値である平均冷媒過熱度を求める。また、暖房運転を行うときには、室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口側（液管接続部５３ａ〜５３ｃ側）における冷媒過冷却度を定期的（例えば、３０秒毎）に算出し、算出した冷媒過冷却度のうち最大値と最小値を抽出してこれらの平均値である平均冷媒過冷却度を求める。そして、室内機５ａ〜５ｃの室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を調整して、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口側における冷媒過熱度あるいは冷媒過冷却度を求めた平均冷媒過熱度あるいは平均冷媒過冷却度となるようにする。

本実施形態の空気調和装置１のように、室内機５ａ、５ｂと比べて室外機２より遠い場所に室内機５ｃが設置されているとき、冷房運転時の室内機５ａ〜５ｃの各冷媒過熱度は、室内機５ａで３ｄｅｇ、室内機５ｂで５ｄｅｇ、室内機５ｃで１１ｄｅｇ、というように、室内機５ａ、５ｂと比べて冷媒が流れにくい室内機５ｃの冷媒過熱度が大きくなっている。

上記のような状態であるときに冷媒量バランス制御を実行すると、平均冷媒過熱度（上記の例の場合では、最大値：１１ｄｅｇと最小値：３ｄｅｇの平均値である７ｄｅｇ）より冷媒過熱度が小さい室内機５ａおよび室内機５ｂでは、冷媒過熱度を平均冷媒過熱度まで上昇させるために室内膨張弁５２ａおよび室内膨張弁５２ｂの開度が絞られる。一方、平均冷媒過熱度より冷媒過熱度が大きい室内機５ｃでは、冷媒過熱度を平均冷媒過熱度まで低下させるために室内膨張弁５２ｃの開度が大きくされる。なお、冷房運転開始時の各室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの初期の開度については後述する。

また、暖房運転時の室内機５ａ〜５ｃの各冷媒過冷却度は、室内機５ａで６ｄｅｇ、室内機５ｂで１０ｄｅｇ、室内機５ｃで２０ｄｅｇ、というように、室内機５ａ、５ｂと比べて冷媒が流れにくい室内機５ｃの冷媒過冷却度が大きくなっている。

上記のような状態であるときに冷媒量バランス制御を実行すると、平均冷媒過冷却度（上記の例の場合では、最大値：２０ｄｅｇと最小値：６ｄｅｇの平均値である１３ｄｅｇ）より冷媒過冷却度が小さい室内機５ａおよび室内機５ｂでは、冷媒過冷却度を平均冷媒過冷却度まで上昇させるために室内膨張弁５２ａおよび室内膨張弁５２ｂの開度が絞られる。一方、平均冷媒過冷却度より冷媒過冷却度が大きい室内機５ｃでは、冷媒過冷却度を平均冷媒過冷却度まで低下させるために室内膨張弁５２ｃの開度が大きくされる。なお、暖房運転開始時の各室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの初期の開度については後述する。

以上説明したように、冷房運転時あるいは暖房運転時に冷媒量バランス制御を実行することで、室内機５ａ、５ｂで室内膨張弁５２ａ、５２ｂの開度が絞られる、つまり、室内機５ａ、５ｂに流れる冷媒量が減少する。一方、冷媒が流れにくい室内機５ｃでは、室内膨張弁５２ｃの開度が大きくされる。これにより、室内機５ａ、５ｂに流れていた冷媒の一部が室内機５ｃに流れて室内機５ｃを流れる冷媒量が増えるので、室内機５ｃにおける空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がり時間が短くなる。

＜室外機制御部での空調運転の処理の流れ＞
次に、図３および図４を用いて、本実施形態の空気調和装置１における冷房運転時の制御と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が冷房運転を行う場合の、図４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および図４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および図４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が冷房運転あるいは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、冷房運転時の制御において、室外機２の吸入圧力センサ３２で検出する圧縮機２１の吸入圧力をＰｌ、吸入圧力Ｐｌを用いて求める低圧飽和温度をＴｌｓ、室内機５ａ〜５ｃのガス側温度センサ６２ａ〜６２ｃで検出する熱交出口温度をＴｏｃ（各室内機５ａ〜５ｃに対して個別に言及する必要がある場合は、Ｔｏｃａ〜Ｔｏｃｃと記載）、熱交出口温度Ｔｏｃから低圧飽和温度Ｔｌｓを減じて求める室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口側における冷媒過熱度をＳＨ（各室内機５ａ〜５ｃに対して個別に言及する必要がある場合は、ＳＨａ〜ＳＨｃと記載）、各室内機５ａ〜５ｃでの冷媒過熱度ＳＨのうち最大値と最小値を用いて求める平均冷媒過熱度をＳＨｖとする。

更に、暖房運転時の制御において、室外機２の吐出圧力センサ３１で検出する圧縮機２１の吐出圧力をＰｈ、吐出圧力Ｐｈを用いて求める高圧飽和温度をＴｈｓ、室内機５ａ〜５ｃの液側温度センサ６１ａ〜６１ｃで検出する熱交出口温度をＴｏｗ（各室内機５ａ〜５ｃに対して個別に言及する必要がある場合は、Ｔｏｗａ〜Ｔｏｗｃと記載）、高圧飽和温度Ｔｈｓから熱交出口温度Ｔｏｗを減じて求める室内熱交換器５１ａ〜５１ｃの冷媒出口側における冷媒過冷却度をＳＣ（各室内機５ａ〜５ｃに対して個別に言及する必要がある場合は、ＳＣａ〜ＳＣｃと記載）、各室内機５ａ〜５ｃでの冷媒過冷却度ＳＣのうち最大値と最小値を用いて求める平均冷媒過冷却度をＳＣｖとする。

＜冷房運転時の制御＞
まず、図３を用いて冷房運転時の制御について説明する。始めに、ＣＰＵ２１０は、冷房運転開始処理を実行する（ＳＴ１）。ここで、冷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を冷房サイクルとすることであり、最初に冷房運転を行うときに行われる処理である。

次に、ＣＰＵ２１０は、冷房運転の制御を行う（ＳＴ２）。冷房運転の制御では、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を介して冷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（ガス管接続部５４ａ〜５４ｃ側）での冷媒過熱度ＳＨが運転開始時の目標冷媒過熱度（例えば、３ｄｅｇ）となるように室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を調整する。ここで、目標冷媒過熱度は、予め試験等を行って求めて記憶部５２０ａ〜５２０ｃに記憶されている値であり、各室内機で冷房能力が十分に発揮されることが確認できている値である。尚、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、冷房運転の開始から冷媒回路１００の状態が安定するまでの間（例えば、運転開始から３分間）は、上述した運転開始時の目標冷媒過熱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、吸入圧力センサ３２で検出した吸入圧力Ｐｌ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から熱交出口温度Ｔｏｃ（Ｔｏｃａ〜Ｔｏｃｃ）を通信部２３０を介して取り込む（ＳＴ３）。尚、熱交出口温度Ｔｏｃは、室内機５ａ〜５ｃにおいてガス側温度センサ６２ａ〜６２ｃ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、３０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、ＳＴ３で取り込んだ吸入圧力Ｐｌを用いて低圧飽和温度Ｔｌｓを求め（ＳＴ４）、求めた低圧飽和温度ＴｌｓとＳＴ３で取り込んだ熱交出口温度Ｔｏｃを用いて、室内機５ａ〜５ｃの冷媒過熱度ＳＨを求める（ＳＴ５）。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５で求めた室内機５ａ〜５ｃの冷媒過熱度ＳＨを用いて平均冷媒過熱度ＳＨｖを算出する（ＳＴ６）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃの冷媒過熱度ＳＨａ〜ＳＨｃの中で最大値と最小値を抽出し、これらの平均値を求めてこれを平均冷媒過熱度ＳＨｖとする。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ６で求めた平均冷媒過熱度ＳＨｖとＳＴ４で求めた低圧飽和温度Ｔｌｓを、通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ７）。通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して平均冷媒過熱度ＳＨｖと低圧飽和温度Ｔｌｓを受信した室内機５ａ〜５ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、ガス側温度センサ６２ａ〜６２ｃで検出した熱交出口温度Ｔｏｃａ〜Ｔｏｃｃから室外機２から受信した低圧飽和温度Ｔｌｓを減じて冷媒過熱度ＳＨａ〜ＳＨｃを求め、求めた冷媒過熱度ＳＨａ〜ＳＨｃが、室外機２から受信した平均冷媒過熱度ＳＨｖとなるように、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を調整する。
以上説明したＳＴ３〜ＳＴ７までの処理が、本発明の冷房運転時における冷媒量バランス制御に関わる処理である。

ＳＴ７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（ＳＴ８）。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。運転停止指示があれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、運転停止処理を実行し（ＳＴ９）、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。
ＳＴ８において運転停止指示がなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２に処理を戻す。

＜暖房運転時の制御＞
次に、図４を用いて暖房運転時の制御について説明する。なお、図４におけるＳＴ１７およびＳＴ１８の処理は、図３の冷房運転時の制御のＳＴ８およびＳＴ９の処理と同じであるため、説明を省略する。始めに、ＣＰＵ２１０は、暖房運転開始処理を実行する（ＳＴ１０）。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を暖房サイクルとすることであり、最初に暖房運転を行うときに行われる処理である。

次に、ＣＰＵ２１０は、暖房運転の制御を行う（ＳＴ１１）。暖房運転の制御では、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ＳＣが運転開始時の目標冷媒過冷却度（例えば、６ｄｅｇ）となるように室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を調整する。ここで、目標冷媒過冷却度は、予め試験等を行って求めて記憶部５３０ａ〜５３０ｃに記憶されている値であり、各室内機で暖房能力が十分に発揮されることが確認できている値である。尚、ＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、暖房運転の開始から冷媒回路１００の状態が安定するまでの間（例えば、運転開始から３分間）は、上述した運転開始時の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、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から熱交出口温度Ｔｏｗ（Ｔｏｗａ〜Ｔｏｗｃ）を通信部２３０を介して取り込む（ＳＴ１２）。尚、熱交出口温度Ｔｏｗは、室内機５ａ〜５ｃにおいて液側温度センサ６１ａ〜６１ｃ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、３０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、ＳＴ１２で取り込んだ吐出圧力Ｐｈを用いて高圧飽和温度Ｔｈｓを求め（ＳＴ１３）、求めた高圧飽和温度ＴｈｓとＳＴ１２で取り込んだ熱交出口温度Ｔｏｗを用いて、室内機５ａ〜５ｃの冷媒過冷却度ＳＣを求める（ＳＴ１４）。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１４で求めた室内機５ａ〜５ｃの冷媒過冷却度ＳＣを用いて平均冷媒過冷却度ＳＣｖを算出する（ＳＴ１５）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃの冷媒過冷却度ＳＣａ〜ＳＣｃの中で最大値と最小値を抽出し、これらの平均値を求めてこれを平均冷媒過冷却度ＳＣｖとする。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１５で求めた平均冷媒過冷却度ＳＣｖとＳＴ１３で求めた高圧飽和温度Ｔｈｓを、通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに送信する（ＳＴ１６）。通信部５３０ａ〜５３０ｃを介して平均冷媒過冷却度ＳＣｖと高圧飽和温度Ｔｈｓを受信した室内機５ａ〜５ｃのＣＰＵ５１０ａ〜５１０ｃは、室外機２から受信した高圧飽和温度Ｔｈｓから液側温度センサ６１ａ〜６１ｃで検出した熱交出口温度Ｔｏｗａ〜Ｔｏｗｃを減じて冷媒過冷却度ＳＣａ〜ＳＣｃを求め、求めた冷媒過冷却度ＳＣａ〜ＳＣｃが、室外機２から受信した平均冷媒過冷却度ＳＣｖとなるように、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を調整する。
以上説明したＳＴ１２〜ＳＴ１６までの処理が、本発明の暖房運転時における冷媒量バランス制御に関わる処理である。

以上説明したように、本発明の空気調和装置１は、冷房運転を行っているときには、室内機５ａ〜５ｃにおける冷媒過熱度ＳＨａ〜ＳＨｃが、これらの最大値および最小値を用いて求めた平均冷媒過熱度ＳＨｖとなるように、また、暖房運転を行っているとき、室内機５ａ〜５ｃにおける冷媒過冷却度ＳＣａ〜ＳＣｃが、これらの最大値および最小値を用いて求めた平均冷媒過冷却度ＳＣｖとなるように、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度を調整する冷媒量バランス制御を実行する。これにより、冷媒が流れにくい室内機が存在する場合に、当該室内機の空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がり時間を短くし、各室内機間の立ち上がり時間の時間差を小さくできる。

尚、以上説明した本実施形態では、室内機５ａ〜５ｃにおいて、液管８とガス管９の冷媒配管の長さに差異があるような設置条件によって冷媒が流れにくい室内機が存在する場合を例に挙げて冷媒量バランス制御を説明したが、本発明はこれに限らず、室内機５ａ〜５ｃにおいて、室内機熱交換器の違いに起因して冷媒が流れにくい室内機が存在する場合に、冷媒量バランス制御を実行してもよい。

例えば、室内機５ａ〜５ｃのうち、室内機５ｃが他の室内機５ａ、５ｂと比べて室内熱交換器が大きく、他の室内機５ａ、５ｂと比べて室内熱交換器のパスの長さが長い場合や、室内機５ｃが他の室内機５ａ、５ｂと室内熱交換器の形状が異なり、他の室内機５ａ、５ｂと比べて室内熱交換器のパスの折り返しの回数が多い場合がある。このような場合に、室内機５ｃにおいては、当該室内熱交換器のパスによる圧力損失が他の室内機５ａ、５ｂと比べて大きくなる。このため、室内機５ｃにおいては、他の室内機５ａ、５ｂと比べて冷媒が流れにくくなる。したがって、室内機５ｃは、他の室内機５ａ、５ｂに比べて空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がりの時間が長くなる。このような場合に冷媒量バランス制御を実行することで、室内機５ａ、５ｂで室内膨張弁５２ａ、５２ｂの開度が絞られる、つまり、室内機５ａ、５ｂに流れる冷媒量が減少する。一方、冷媒が流れにくい室内機５ｃでは、室内膨張弁５２ｃの開度が大きくされる。これにより、室内機５ａ、５ｂに流れていた冷媒の一部が室内機５ｃに流れて室内機５ｃを流れる冷媒量が増えるので、室内機５ｃにおける空調運転開始から室内温度が設定温度に到達するまでの立ち上がり時間を短くし、各室内機５ａ〜５ｃ間の立ち上がり時間の時間差を小さくできる。

１空気調和装置
２室外機
５ａ〜５ｃ室内機
３１吐出圧力センサ
５１ａ〜５１ｃ室内熱交換器
５２ａ〜５２ｃ室内膨張弁
６１ａ〜６１ｃ液側温度センサ
６３ａ〜６３ｃ吸込温度センサ
１００冷媒回路
２００室外機制御部
２１０ＣＰＵ
５００ａ〜５００ｃ室内機制御部
５１０ａ〜５１０ｃＣＰＵ
Ｐｈ吐出圧力
ＳＣ冷媒過冷却度
ＳＣｖ平均冷媒過冷却度
Ｔｈｓ高圧飽和温度
Ｔｏｃ、Ｔｏｗ熱交出口温度
Ｐｌ吸入圧力
ＳＨ冷媒過熱度
ＳＨｖ平均冷媒過熱度
Ｔｌｓ低圧飽和温度

Claims

圧縮機と四方弁と室外熱交換器と室外膨張弁を有する室外機と、
室内熱交換器と室内膨張弁を有する複数の室内機と、
冷房運転を行っているときの前記各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度、あるいは、暖房運転を行っているときの前記各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度に基づいて、前記各室内膨張弁の開度を制御する制御手段とを有する空気調和装置であって、
前記制御手段は、空調運転開始から室内温度が設定温度に到着するまでの時間である立ち上がり時間が室内機毎に異なる場合、冷房運転を行っているときには、前記各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度のうち最大値と最小値を用いて冷媒過熱度の平均値を算出し、前記各室内機における冷媒過熱度が算出した前記平均値となるように前記各室内膨張弁の開度を調整し、暖房運転を行っているときには、前記各室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度のうち最大値と最小値を用いて冷媒過冷却度の平均値を算出し、前記各室内機における冷媒過冷却度が算出した前記平均値となるように前記各室内膨張弁の開度を調整する冷媒量バランス制御を実行することを特徴とする空気調和装置。