JP7139813B2

JP7139813B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP7139813B2
Application number: JP2018174430A
Authority: JP
Inventors: 隆志木村
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: JP2020046112A

Description

本発明は、室内機と外気処理機とが室外機に冷媒配管で接続された空気調和装置に関する。

従来、１台の室外機に複数台の利用側ユニットが冷媒配管で接続される空気調和装置において、複数台の利用側ユニットが、取り込んだ室内空気と冷媒とを熱交換させて室内温度を使用者が要求する設定温度とする室内機と、冷媒と熱交換させて加熱もしくは冷却した外気を室内に供給する外気処理機とで構成されるものがある（例えば、特許文献１を参照）。

上記利用側ユニットのうち、外気処理機では、外気処理機に流入する冷媒量が外気処理機で要求されている運転能力を発揮するのに必要な量以上となる場合がある。例えば、外気処理機が接続されている室外機に接続されている室内機が大きい空調能力を要求したことによって圧縮機の回転数が上昇し、これに応じて外気処理機に流入する冷媒量が多くなることがある。そして、外気処理機に流入する冷媒量が多くなれば、外気処理機から吹き出される空気の温度である実吹出温度が、暖房運転時は使用者が設定した吹出温度の目標値である設定吹出温度よりも高い温度となることがあり、また、冷房運転時は設定吹出温度より低い温度となることがある。このように、実吹出温度と設定吹出温度との温度差が大きくなると、使用者が不快に感じる恐れがある。

そこで、外気処理機は、実吹出温度と設定吹出温度との温度差が所定値、例えば５℃以上となれば、外気処理機のファンは駆動させたままとし、外気処理機に設けられた膨張弁を閉じて外気処理機の熱交換器に冷媒を流さないことで、冷媒と熱交換をしない外気を室内に吹き出す所謂サーモオフ状態となる。具体的には、暖房運転時に実吹出温度が設定吹出温度より５℃以上高くなった場合、あるいは、冷房運転時に実吹出温度が設定吹出温度より５℃以上低くなった場合は、外気処理機はサーモオフ状態となる。

以上に記載したように、従来の外気処理機では、実吹出温度と設定吹出温度との温度差が所定値以上となれば外気処理機をサーモオフ状態として熱交換器で冷媒と熱交換をしていない外気を室内に吹き出す。これにより、外気処理機から実吹出温度が設定吹出温度に対して過剰に高い、あるいは、実吹出温度が設定吹出温度に対して過剰に低い空気が吹き出されることによって、使用者が不快に感じることを抑制している。

特開平９－２８７８００号公報

上述したように、外気処理機がサーモオフ状態となったとき、熱交換器で冷媒と熱交換をしていない外気が室内に吹き出される。このとき、次に説明するように、暖房運転時あるいは冷房運転時に外気の温度（以降、外気温度と記載する）と設定吹出温度との温度差が大きいと、使用者が不快に感じる恐れがある。冷房運転時に、例えば設定吹出温度が２２℃とされており、実吹出温度が１７℃以下となって外気処理機がサーモオフ状態とされたときの外気温度が３５℃の場合は、３５℃の外気が外気処理機に取り込まれて冷媒と熱交換をせずに室内に吹き出されるため、使用者が暑いと感じる恐れがある。また、暖房運転時に、例えば設定吹出温度が２０℃とされており、実吹出温度が２５℃以上となって外気処理機がサーモオフ状態とされたときの外気温度が５℃であれば、５℃の外気が外気処理機に取り込まれて冷媒と熱交換をせずに室内に吹き出されるため、使用者が寒いと感じる恐れがある。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、外気処理機がサーモオフ状態となることに起因する、使用者に与える不快感を軽減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、室外機と、外気処理機と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、室外機と外気処理機をそれぞれ制御する制御手段とを有する。外気処理機は、外気処理機熱交換器と、外気処理機ファンと、外気処理機から吹き出す空気の温度である実吹出温度を検出する吹出温度検出手段とを有する。制御手段は、実吹出温度の目標温度である設定吹出温度と実吹出温度との温度差である第１温度差と、設定吹出温度と外気温度との温度差である第２温度差をそれぞれ求め、第１温度差が第２温度差より小さい場合は、外気処理機熱交換器で冷媒と熱交換を行った外気を吹き出すサーモオン状態とし、第１温度差が第２温度差より大きい場合は、外気処理機熱交換器で冷媒と熱交換を行っていない外気を吹き出すサーモオフ状態とする。

上記のように構成した本発明の空気調和装置は、設定吹出温度と実吹出温度との温度差である第１温度差と、設定吹出温度と外気温度との温度差である第２温度差とを比較し、この比較結果に基づいて外気処理機をサーモオフ状態とするか否かを判断する。これにより、外気処理機がサーモオフ状態となることに起因する、使用者に与える不快感を軽減できる。

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、室内機制御手段、および、外気処理機制御手段の各ブロック図である。本発明の実施形態における、外気処理機のサーモオフ可否を判断する際の処理を示す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９台の室内機と１台の外気処理機とが並列に接続され、全ての室内機および外気処理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。なお、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。また、室外機が本発明の熱源側ユニットであり、９台の室内機および外気処理機が本発明の利用側ユニットである。

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に液管８およびガス管９で並列に接続された９台の室内機５ａ（図１（Ａ）では、これらのうちの２台のみを描画している）および１台の外気処理機５ｂとを備えている。より詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と各室内機５ａの液管接続部５３ａおよび外気処理機５ｂの液管接続部５３ｂとが液管８で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と各室内機５ａのガス管接続部５４ａおよび外気処理機５ｂのガス管接続部５４ｂとがガス管９で接続されている。このように、室外機２と９台の室内機５ａおよび１台の外気処理機５ｂとが液管８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が形成されている。

＜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、室外機膨張弁２４と、液管８が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外機ファン２８と、室外機制御手段２００とを備えている。そして、室外機ファン２８と室外機制御手段２００と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を形成している。

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高圧容器型の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で接続されており、また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管４２で接続されている。

四方弁２２は、冷媒回路１０における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の冷媒吐出側と吐出管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２７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、室外熱交換器２３に流入する冷媒と、後述する室外機ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気とを熱交換させるものである。上述したように、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と四方弁２２のポートｂとが冷媒配管４３で接続されている。また、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口と閉鎖弁２５とが室外機液管４４で接続されている。室外熱交換器２３は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は凝縮器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は蒸発器として機能する。

室外機膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外機膨張弁２４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が調整される。室外機膨張弁２４の開度は、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が調整され、冷房運転を行っている場合はその開度が全開とされる。

アキュムレータ２７は、前述したように、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２７では、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がガス冷媒と液冷媒に分離されて、ガス冷媒のみが圧縮機２１に吸入される。

室外機ファン２８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。室外機ファン２８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である吸入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込温度センサ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と室外機膨張弁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、例えばフラッシュメモリであり、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や室外機ファン２８の駆動状態、室外機膨張弁２４に与えるパルス数、各室内機５ａから送信される運転情報（運転／停止情報、冷房／暖房等の運転モード、後述する冷房要求能力や暖房要求能力など）などを記憶する。通信部２３０は、各室内機５ａや外気処理機５ｂ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、センサ入力部２４０を介して各種センサでの検出値を定期的（例えば、３０秒毎）に取り込むとともに、各室内機５ａから送信される運転情報を含む信号を通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、これら入力された各種情報に基づいて、室外機膨張弁２４の開度調整、圧縮機２１や室外機ファン２８の駆動制御、四方弁２２の切り換え制御などを行う。

＜室内機の構成＞
次に、９台の室内機５ａについて説明する。９台の室内機５ａは全て同じ構成を有しており、室内熱交換器５１ａと、室内機膨張弁５２ａと、液管接続部５３ａと、ガス管接続部５４ａと、室内機ファン５５ａと室内機制御手段５００ａとを備えている。そして、室内機ファン５５ａおよび室内機制御手段５００ａを除くこれら各構成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、室内熱交換器５１ａに流入する冷媒と、後述する室内機ファン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とが室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口とガス管接続部５４ａとが室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。なお、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。

室内機膨張弁５２ａは、室内機液管７１ａに設けられている。室内機膨張弁５２ａ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ことで、室内熱交換器５１ａに流入する冷媒量、あるいは、室内熱交換器５１ａから流出する冷媒量が調整される。具体的には、室内機膨張弁５２ａは、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）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内機膨張弁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目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、室内機５ａで要求される冷房能力あるいは暖房能力を発揮するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。

室内機ファン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。室内機ファン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放出する。

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と室内機膨張弁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、例えばフラッシュメモリであり、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、使用者により設定される運転情報などを記憶する。通信部５３０ａは、室外機２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など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（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、室内機膨張弁５２ａの開度調整や、室内機ファン５５ａの駆動制御を行う。

＜外気処理機の構成＞
次に、外気処理機５ｂについて説明する。外気処理機５ｂは、後述する外気処理熱交換器５１ｂにおいて冷媒と、外気処理機５ｂの内部に取り込んだ外気とを熱交換をさせ、冷媒と熱交換を行った外気を室内に吹き出すものである。具体的には、外気処理機５ｂは、外気を室内に取り込んで室内の換気を行いつつ、冷媒と熱交換を行って外気処理機５ｂから吹き出される外気の温度である実吹出温度が、使用者が図示しない外気処理機５ｂのリモコンなどを操作して設定する実吹出温度の目標値である設定吹出温度となるように制御される。

外気処理機５ｂは、外気処理熱交換器５１ｂと、外気処理機膨張弁５２ｂと、液管接続部５３ｂと、ガス管接続部５４ｂと、外気処理機ファン５５ｂと、外気処理機制御手段５００ｂとを備えている。そして、外気処理機ファン５５ｂおよび外気処理機制御手段５００ｂを除くこれら各構成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の一部をなす外気処理機冷媒回路５０ｂを構成している。

外気処理熱交換器５１ｂは、外気処理熱交換器５１ｂに流入する冷媒と、後述する外気処理機ファン５５ｂの回転により図示しない吸込口から外気処理機５ｂの内部に取り込まれた外気とを熱交換させるものである。外気処理熱交換器５１ｂの一方の冷媒出入口と液管接続部５３ｂとが外気処理機液管７１ｂで接続され、他方の冷媒出入口とガス管接続部５４ｂとが外気処理機ガス管７２ｂで接続されている。外気処理熱交換器５１ｂは、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。なお、液管接続部５３ｂやガス管接続部５４ｂ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。

外気処理機膨張弁５２ｂは、外気処理機液管７１ｂに設けられている。外気処理機膨張弁５２ｂ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ことで、外気処理熱交換器５１ｂに流入する冷媒量、あるいは、外気処理熱交換器５１ｂから流出する冷媒量が調整される。具体的には、外気処理機膨張弁５２ｂは、外気処理熱交換器５１ｂが蒸発器として機能する場合、すなわち、外気処理機５ｂが冷房運転を行う場合は、その開度は、外気処理熱交換器５１ｂの冷媒出口（ガス管接続部５４ｂ側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、外気処理機膨張弁５２ｂは、外気処理熱交換器５１ｂが凝縮器として機能する場合、すなわち、外気処理機５ｂが暖房運転を行う場合は、その開度は、外気処理熱交換器５１ｂの冷媒出口（液管接続部５３ｂ側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、外気処理機５ｂで要求される実吹出温度を実現するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。

外気処理機ファン５５ｂは樹脂材で形成されており、外気処理熱交換器５１ｂの近傍に配置されている。外気処理機ファン５５ｂ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外気処理機５ｂの内部に外気を取り込み、外気処理熱交換器５１ｂ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内へ放出する。

以上説明した構成の他に、外気処理機５ｂには各種のセンサが設けられている。外気処理機液管７１ｂにおける外気処理熱交換器５１ｂと外気処理機膨張弁５２ｂとの間には、外気処理熱交換器５１ｂに流入あるいは外気処理熱交換器５１ｂから流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１ｂが設けられている。外気処理機ガス管７２ｂには、外気処理熱交換器５１ｂから流出あるいは外気処理熱交換器５１ｂに流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２ｂが設けられている。

外気処理機５ｂの図示しない吸込口付近には、外気処理機５ｂの内部に流入する外気の温度、すなわち外気処理機５ｂにおける吸込温度を検出する吸込温度センサ６３ｂが備えられている。外気処理機５ｂの図示しない吹出口付近には、外気処理熱交換器５１ｂで冷媒と熱交換を行って外気処理機５ｂから室内に吹き出される外気の温度、すなわち外気処理機５ｂにおける実吹出温度を検出する吹出温度センサ６４ｂが備えられている。なお、吸込温度センサ６３ｂが本発明の外気温度検出手段であり、吹出温度センサ６４ｂが本発明の吹出温度検出手段である。

また、外気処理機５ｂには、外気処理機制御手段５００ｂが備えられている。外気処理機制御手段５００ｂは、外気処理機５ｂ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、ＣＰＵ５１０ｂと、記憶部５２０ｂと、通信部５３０ｂと、センサ入力部５４０ｂとを備えている。

記憶部５２０ｂは、例えばフラッシュメモリであり、外気処理機５ｂ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、使用者により設定される運転情報などを記憶する。通信部５３０ｂは、室外機２との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部５４０ｂは、外気処理機５ｂの各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ５１０ｂに出力する。

ＣＰＵ５１０ｂは、前述した外気処理機５ｂの各センサでの検出結果をセンサ入力部５４０ｂを介して取り込む。また、ＣＰＵ５１０ｂ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、ＣＰＵ５１０ｂは、運転開始／停止信号や運転情報（設定吹出温度や実吹出温度など）を含んだ制御信号を、通信部５３０ｂ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５３０ｂを介して室外機２から受信する。ＣＰＵ５１０ｂ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、外気処理機膨張弁５２ｂの開度調整や、外気処理機ファン５５ｂの駆動制御を行う。

なお、以上説明した室外機２の室外機制御手段２００と、各室内機５ａの室内機制御手段５００ａと、外気処理機５ｂの外気処理機制御手段５００ｂとで、本発明の制御手段が形成される。

＜冷媒回路の動作＞
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。なお、以下の説明ではまず、空気調和装置１が冷房運転を行う場合について説明する。次に、空気調和装置１が暖房運転を行う場合について説明する。なお、図１（Ａ）における実線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示しており、また、図１（Ａ）における破線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示して

＜冷房運転＞
空気調和装置１が冷房運転を行う場合は、図１（Ａ）に示すように、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とが連通するように、また、四方弁２２のポートｃとポートｄとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１ａと外気処理熱交換器５１ｂとが蒸発器として機能するとともに、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房サイクルとなる。

上記のような冷媒回路１０の状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された冷媒は、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を介して室外熱交換器２３へと流入する。室外熱交換器２３へと流入した冷媒は、室外機ファン２８の回転によって室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から室外機液管４４へと流出した冷媒は、開度が全開とされている室外機膨張弁２４を通過し、閉鎖弁２５を介して液管８に流出する。

液管８を流れる冷媒は、液管接続部５３ａを介して各室内機５ａに、液管接続部５３ｂを介して外気処理機５１ｂに、それぞれ流入する。各室内機５ａに流入した冷媒は各室内機液管７１ａを流れ、室内熱交換器５１ａの各々の冷媒出口での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された各室内機膨張弁５２ａを通過する際に減圧される。また、外気処理機５１ｂに流入した冷媒は外気処理機液管７１ｂを流れ、外気処理熱交換器５１ｂの冷媒出口での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された外気処理機膨張弁５２ｂを通過する際に減圧される。

ここで、各室内機５ａでの冷媒過熱度は、室外機２の吸入圧力センサ３２で検出した吸入圧力を用いて算出された低圧飽和温度から、各室内機５ａのガス側温度センサ６２ａで検出した冷媒温度を減じて求めることができる。また、各室内機５ａの目標冷媒過熱度は、各室内機５ａで設定された設定温度と各室内機５ａの吸込温度センサ６３ａで検出した室内温度との温度差に基づいてそれぞれ決定される。また、外気処理機５ｂでの冷媒過熱度は、上述した低圧飽和温度から、外気処理機５ｂのガス側温度センサ６２ｂで検出した冷媒温度を減じて求めることができる。また、外気処理機５ｂの目標冷媒過熱度は、外気処理機５ｂで設定された設定吹出温度と外気処理機５ｂの吹出温度センサ６４ｂで検出した実吹出温度との温度差に基づいて決定される。

なお、吸入圧力センサ３２で検出した吸入圧力に基づく低圧飽和温度、ガス側温度センサ６２ａ、および、ガス側温度センサ６２ｂで検出した冷媒温度はそれぞれ定期的、例えば、３０秒毎に各室内機５ａおよび外気処理機５ｂに取り込まれ、冷媒過熱度はこれら各値を取り込む度に、各室内機５ａの室内機制御手段５００ａのＣＰＵ５１０ａ、および、外気処理機５ｂの外気処理機制御手段５００ｂのＣＰＵ５１０ｂでそれぞれ算出される。また、各室内機５ａおよび外気処理機５ｂのそれぞれの目標冷媒過熱度は、冷媒過熱度を算出する間隔よりも長い間隔、例えば、３分毎に、設定温度と吸込温度との温度差、あるいは、目標吹出温度と吹出温度との温度差に基づいて決定される。

各室内機液管７１ａから各室内熱交換器５１ａに流入した冷媒は、各室内機ファン５５ａの回転により各室内機５ａの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。また、外気処理機液管７１ｂから外気処理熱交換器５１ｂに流入した冷媒は、外気処理機ファン５５ｂの回転により外気処理機５ｂの内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。このように、各室内熱交換器５１ａおよび外気処理熱交換器５１ｂがそれぞれ蒸発器として機能し、各室内熱交換器５１ａで冷媒と熱交換を行って冷却された室内空気、および、外気処理熱交換器５１ｂで冷媒と熱交換を行って冷却された外気が、それぞれの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、９台の室内機５ａおよび外気処理機５ｂが設置された室内の冷房および換気が行われる。

各室内熱交換器５１ａから各室内機ガス管７２ａに流出した冷媒は、各ガス管接続部５４ａを介してガス管９に流出する。また、外気処理熱交換器５１ｂから外気処理機ガス管７２ｂに流出した冷媒は、ガス管接続部５４ｂを介してガス管９に流出する。ガス管９で合流し閉鎖弁２６を介して室外機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２７、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＞
空気調和装置１が暖房運転を行う場合は、図１（Ａ）に示すように、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とが連通するように、また、四方弁２２のポートｂとポートｃとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１ａと外気処理熱交換器５１ｂとが凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房サイクルとなる。

上記のような冷媒回路１０の状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機液管４５へと流れ、閉鎖弁２６を介してガス管９に流出する。ガス管９を流れる冷媒は、ガス管接続部５４ａを介して各室内機５ａに、ガス管接続部５４ｂを介して外気処理機５１ｂに、それぞれ流入する。

各室内機５ａに流入した冷媒は各室内機ガス管７２ａを流れて各室内熱交換器５１ａに流入し、各室内機ファン５５ａの回転により各室内機５ａ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。また、外気処理機液管７１ｂに流入した冷媒は外気処理機ガス管７２ｂを流れて外気処理熱交換器５１ｂに流入し、外気処理機ファン５５ｂの回転により外気処理機５ｂの内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。このように、各室内熱交換器５１ａおよび外気処理熱交換器５１ｂがそれぞれ凝縮器として機能し、各室内熱交換器５１ａで冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気、および、外気処理熱交換器５１ｂで冷媒と熱交換を行って加熱された外気が、それぞれの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、９台の室内機５ａおよび外気処理機５ｂが設置された室内の暖房および換気が行われる。

各室内熱交換器５１ａから室内機液管７１ａに流出した冷媒は、室内熱交換器５１ａの各々の冷媒出口での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように開度が調整された各室内機膨張弁５２ａを通過する際に減圧される。また、外気処理熱交換器５１ｂから外気処理機液管７１ｂに流出した冷媒は、外気処理熱交換器５１ｂの冷媒出口での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように開度が調整された外気処理機膨張弁５２ｂを通過する際に減圧される。

ここで、各室内機５ａでの冷媒過冷却度は、室外機２の吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力を用いて算出された高圧飽和温度から、各室内機５ａの液側温度センサ６１ａで検出した冷媒温度を減じて求めることができる。また、各室内機５ａの目標冷媒過冷却度は、各室内機５ａで設定された設定温度と各室内機５ａの吸込温度センサ６３ａで検出した室内温度との温度差に基づいてそれぞれ決定される。また、外気処理機５ｂでの冷媒過冷却度は、上述した高圧飽和温度から外気処理機５ｂの液側温度センサ６１ｂで検出した冷媒温度を減じて求めることができる。また、外気処理機５ｂの目標冷媒過冷却度は、外気処理機５ｂで設定された設定吹出温度と外気処理機５ｂの吹出温度センサ６４ｂで検出した実吹出温度との温度差に基づいて決定される。

なお、吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力に基づく高圧飽和温度、液側温度センサ６１ａ、および、液側温度センサ６１ｂで検出した冷媒温度はそれぞれ定期的、例えば、３０秒毎に各室内機５ａおよび外気処理機５ｂ取り込まれ、冷媒過冷却度はこれら各値を取り込む度に、各室内機５ａの室内機制御手段５００ａのＣＰＵ５１０ａ、および、外気処理機５ｂの外気処理機制御手段５００ｂのＣＰＵ５１０ｂでそれぞれ算出される。また、各室内機５ａおよび外気処理機５ｂのそれぞれの目標冷媒過冷却度は、冷媒過冷却度を算出する間隔よりも長い間隔、例えば、３分毎に、設定温度と吸込温度との温度差、あるいは、目標吹出温度と吹出温度との温度差に基づいて決定される。

各室内機膨張弁５２ａで減圧された冷媒は各室内機液管７１ａを流れ、各液管接続部５３ａを介して液管９に流出する。また、外気処理機膨張弁５２ｂで減圧された冷媒は外気処理機液管７１ｂを流れ、液管接続部５３ｂを介して液管８に流出する。液管８で合流し閉鎖弁２５を介して室外機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機膨張弁２４を通過する際に減圧される。

室外機膨張弁２４で減圧された冷媒は、室外機液管４４を流れて室外熱交換器２３に流入し、室外機ファン２８の回転によって室外機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から冷媒配管４３に流出した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、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。

＜外気処理機のサーモオフ状態への移行可否判断について＞
以上説明した本実施形態の外気処理機５ｂは、空調運転を行っているときに、外気処理機５ｂで設定された設定吹出温度と外気処理機５ｂで検出した実吹出温度との温度差を求め、また、設定吹出温度と吸込温度センサ６３ｂで検出した外気温度との温度差を求める。そして、求めた２つの温度差を比較し、この比較結果に基づいて外気処理機５ｂをサーモオフ状態とするか否かを判断する。ここで、外気処理機５ｂのサーモオフ状態とは、外気処理機５ｂを、外気処理機ファン５５ｂは駆動させたままとし外気処理機膨張弁５２ａを閉じることで、外気処理機５ｂの内部に取り込んだ外気を、外気処理機熱交換器５１ｂで冷媒と熱交換させずに室内に吹き出す状態とすることである。

従来の外気処理機では、設定吹出温度と実吹出温度との温度差が予め定められた値、例えば、５℃以上となれば、外気処理機をサーモオフ状態としていた。例えば、冷房運転時に設定吹出温度が２２℃とされているときに実吹出温度が１７℃以下となれば、外気処理機をサーモオフ状態とする。また、例えば、暖房運転時に設定吹出温度が２０℃とされているときに実吹出温度が２５℃以上となれば、外気処理機をサーモオフ状態とする。なお、外気処理機において設定吹出温度と実吹出温度との温度差が大きくなる要因としては、例えば、外気処理機が接続されている室外機に接続されている室内機で大きな空調能力が要求され、これに応えるために圧縮機の回転数が上昇する場合である。

しかし、単に設定吹出温度と実吹出温度との温度差に基づいて外気処理機をサーモオフ状態とすれば、使用者が不快に感じる場合がある。例えば、上述した冷房運転時、設定吹出温度が２２℃とされているときに実吹出温度が１７℃以下となって外気処理機がサーモオフ状態となったときの外気温度が３５℃であれば、外気処理機に取り込まれた３５℃の外気が冷媒と熱交換をせずに室内に吹き出されることとなり、使用者が暑いと感じる恐れがある。また、上述した暖房運転時、設定吹出温度が２０℃とされているときに実吹出温度が２５℃以上となって外気処理機がサーモオフ状態となったときの外気温度が５℃であれば、外気処理機に取り込まれた５℃の外気が冷媒と熱交換をせずに室内に吹き出されることとなり、使用者が寒いと感じる恐れがある。

そこで、本実施形態の空気調和装置１では、設定吹出温度と実吹出温度との温度差と、設定吹出温度と外気温度との温度差とを比較し、設定吹出温度と実吹出温度との温度差の絶対値が設定吹出温度と外気温度との温度差の絶対値よりも大きい場合は、外気処理機５ｂをサーモオフ状態とし、設定吹出温度と実吹出温度との温度差の絶対値が設定吹出温度と外気温度との温度差の絶対値よりも小さい場合は、外気処理機５ｂをサーモオフ状態とはせずに外気処理機熱交換器５１ｂにおいて外気と冷媒とを熱交換させる状態（以降、サーモオン状態と記載する場合がある）とする。

ここで、上記の設定吹出温度と実吹出温度との温度差の絶対値を第１温度差、上記の設定吹出温度と外気温度との温度差の絶対値を第２温度差とすると、第１温度差と冷房運転時の第２温度差は、それぞれ以下の数式で求める。

・第１温度差＝｜設定吹出温度－実吹出温度｜（数式１）
・第２温度差＝｜外気温度－設定吹出温度｜（数式２）

なお、これら数式１および数式２は、予め外気処理機制御手段５００ｂの記憶部５２０ｂに記憶されている。

空気調和装置１が冷房運転を行っているとき、外気処理機５ｂにおいて、例えば、設定吹出温度が２２℃とされているときに実吹出温度が１７℃となったとき、外気温度が３５℃であれば、第１温度差は数式１により｜２２℃－１７℃｜＝５℃、第２温度差は数式２により｜３５℃－２２℃｜＝１３℃となり、第１温度差が第２温度差より小さい。この場合、設定吹出温度より低い１７℃の空気が外気処理機５ｂから吹き出される方が、３５℃の外気が外気処理機５ｂから吹き出される場合と比べて使用者に与える不快感が少ないので、外気処理機５ｂをサーモオフ状態とせずにサーモオン状態を継続する。

また、空気調和装置１が冷房運転を行っているとき、外気処理機５ｂにおいて、例えば、設定吹出温度と実吹出温度が上記と同じ温度であるとき、外気温度が２５℃であれば、第１温度差は数式１により｜２２℃－１７℃｜＝５℃、第２温度差は数式２により｜２５℃－２２℃｜＝３℃となり、第１温度差が第２温度差より大きい。この場合、設定吹出温度より高い２５℃の外気が外気処理機５ｂから吹き出される方が、設定吹出温度より低い１７℃の空気が外気処理機５ｂから吹き出される場合と比べて使用者に与える不快感が少ないので、外気処理機５ｂをサーモオフ状態とする。

一方、空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、外気処理機５ｂにおいて、例えば、設定吹出温度が２０℃とされているときに実吹出温度が２５℃となったとき、外気温度が５℃であれば、第１温度差は数式１により｜２０℃－２５℃｜＝５℃、第２温度差は数式２により｜５℃－２０℃｜＝１５℃となり、第１温度差が第２温度差より小さい。この場合、設定吹出温度より高い２５℃の空気が外気処理機５ｂから吹き出される方が、５℃の外気が外気処理機５ｂから吹き出される場合と比べて使用者に与える不快感が少ないので、外気処理機５ｂをサーモオフ状態とせずにサーモオン状態を継続する。

また、空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、外気処理機５ｂにおいて、例えば、設定吹出温度と実吹出温度が上記と同じ温度であるとき、外気温度が１６℃であれば、第１温度差は数式３により｜２０℃－２５℃｜＝５℃、第２温度差は数式４により｜１６℃－２０℃｜＝４℃となり、第１温度差が第２温度差より大きい。この場合、設定吹出温度より低い１６℃の外気が外気処理機５ｂから吹き出される方が、設定吹出温度より高い２５℃の空気が外気処理機５ｂから吹き出される場合と比べて使用者に与える不快感が少ないので、外気処理機５ｂをサーモオフ状態とする。

＜外気処理機のサーモオフ状態への移行可否判断に関わる処理＞
次に、図２を用いて、空気調和装置１が空調運転を行っているときに、外気処理機５ｂのサーモオフ状態への移行可否の判断に関わる処理について説明する。図２に示すのは、外気処理機５ｂの外気処理機制御手段５００ｂのＣＰＵ５１０ｂが、空調運転時に第１温度差と第２温度差の比較結果を用いて外気処理機５ｂをサーモオフ状態とする、あるいは、サーモオフ状態としないという判断をする際の処理の流れを示すフローチャートである。

図２のフローチャートにおいて、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く番号はステップの番号を示している。また、図２のフローチャートでは、実吹出温度をＴｂ、設定吹出温度をＴｂｐ、第１温度差をΔＴ１、第２温度差をΔＴ２としている。

空気調和装置１が空調運転を行っているとき、外気処理機制御手段５００ｂのＣＰＵ５１０ｂは、実吹出温度Ｔｂと、設定吹出温度Ｔｂｐと、外気温度Ｔｏとを取り込む（ＳＴ１）。具体的には、ＣＰＵ５１０ｂは、吹出温度センサ６４ｂで検出した実吹出温度Ｔｂと、吸込温度センサ６３ｂで検出した外気温度Ｔｏとを、それぞれセンサ入力部５４０ｂを介して定期的（例えば、３０秒毎）に取り込んで、記憶部５２０ｂに記憶する。また、前述したように、設定吹出温度Ｔｂｐは、使用者が図示しないリモコンなどを用いて設定した値を受信して記憶部５２０ｂに記憶する。

次に、ＣＰＵ５１０ｂは、第１温度差ΔＴ１と第２温度差ΔＴ２をそれぞれ算出する（ＳＴ２）。具体的には、ＣＰＵ５１０ｂは、ＳＴ１で取り込んだ実吹出温度Ｔｂと設定吹出温度Ｔｂｐと外気温度Ｔｏを、前述した数式１および数式２にそれぞれ代入して、第１温度差ΔＴ１と第２温度差ΔＴ２とを求める。

次に、ＣＰＵ５１０ｂは、ＳＴ３で求めた第１温度差ΔＴ１と第２温度差ΔＴ２を比較し、第１温度差ΔＴ１が第２温度差ΔＴ２以下であるか否かを判断する（ＳＴ３）。第１温度差ΔＴ１が第２温度差ΔＴ２以下であれば（ＳＴ３－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ｂは、現在の外気処理機５ｂがサーモオフ状態であればサーモオン状態として、あるいは、既に外気処理機５ｂがサーモオン状態であればこれを継続して（ＳＴ４）、ＳＴ１に処理を戻す。一方、第１温度差ΔＴ１が第２温度差ΔＴ２以下でなければ（ＳＴ３－Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ｂは、現在の外気処理機５ｂがサーモオン状態であればサーモオフ状態とし、あるいは、既に外気処理機５ｂがサーモオフ状態であればこれを継続して（ＳＴ５）、ＳＴ１に処理を戻す。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１は、外気処理機５ｂで検出した実吹出温度および外気温度と、外気処理機５ｂで設定された設定吹出温度とを用いて第１温度差と第２温度差を求め、求めた第１温度差と第２温度差との比較結果に応じて、外気処理機５ｂをサーモオフ状態とするか否かを判断する。これにより、外気処理機５ｂをサーモオフ状態として冷媒と熱交換をしない外気を室内に吹き出すと使用者が不快と感じる場合（第１温度差≦第２温度差の場合）はサーモオフ状態とせず、外気処理機５ｂをサーモオフ状態として冷媒と熱交換をしない外気を室内に吹き出しても使用者が不快と感じない場合（第１温度差＞第２温度差の場合）はサーモオフ状態とすることができるので、使用者の快適性を損なわない外気処理機５ｂの運転制御が実現できる。

なお、以上説明した実施形態において、外気温度は、外気処理機５ｂに備えられた吸込温度センサ６３ｂで検出した値を用いて第２温度差を算出する場合を説明した。しかし、本発明はこれに限られず、室外機２に備えられた外気温度センサ３６で検出した外気温度を室外機２から外気処理機５ｂに取り込み、取り込んだ外気温度を用いて第２温度差を算出してもよい。ただし、室外機２の設置場所の周囲環境と外気処理機５ｂの設置場所の周囲環境とが異なることに起因して、室外機２が取り込む外気と外気処理機５ｂが取り込む外気とで温度が異なる場合があるため、外気温度の検出には外気処理機５ｂに備えられた吸込温度センサ６３ｂを用いることが好ましく、外気温度センサ３６は吸込温度センサ６３ｂが故障した際に代替的に使用するとよい。

１空気調和装置
２室外機
５ａ室内機
５ｂ外気処理機
３６外気温度センサ
６３ｂ吸込温度センサ
６４ｂ吹出温度センサ
５００ｂ外気処理機制御手段
５１０ｂＣＰＵ
５２０ｂ記憶部
５４０ｂセンサ入力部
Ｔｂ実吹出温度
Ｔｂｐ設定吹出温度
Ｔｏ外気温度
Ｔｂｃ冷房時所定温度
Ｔｂｈ暖房時所定温度
ΔＴ１第１温度差
ΔＴ２第２温度差

Claims

室外機と、
外気処理機と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
前記室外機と前記外気処理機をそれぞれ制御する制御手段と、
を有する空気調和装置であって、
前記外気処理機は、外気処理機熱交換器と、外気処理機ファンと、前記外気処理機から吹き出す空気の温度である実吹出温度を検出する吹出温度検出手段とを有し、
前記制御手段は、
前記実吹出温度の目標温度である設定吹出温度と前記実吹出温度との温度差である第１温度差と、前記設定吹出温度と前記外気温度との温度差である第２温度差をそれぞれ求め、
前記第１温度差が前記第２温度差より小さい場合は、前記外気処理機熱交換器で冷媒と熱交換を行った外気を吹き出すサーモオン状態とし、
前記第１温度差が前記第２温度差より大きい場合は、前記外気処理機熱交換器で冷媒と熱交換を行っていない外気を吹き出すサーモオフ状態とする、
ことを特徴とする空気調和装置。