WO2017094117A1

WO2017094117A1 - 空気調和装置

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Publication number: WO2017094117A1
Application number: PCT/JP2015/083754
Authority: WO
Inventors: 和久岩▲崎▼
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-08
Also published as: GB2559899B; JPWO2017094117A1; JP6545281B2; GB201805551D0; GB2559899A

Abstract

空気調和装置の制御装置は、室外機及び室内機が暖房運転している際に、冷媒が流れている配管全体の配管容積を算出する容積算出部と、吐出圧力と、吐出圧力と吸入圧力との差圧と、配管容積と、冷媒が流れている配管全体の共振周波数とが対応づけされた周波数テーブルと、容積算出部において算出された配管容積と、吐出圧力と、吐出圧力と吸入圧力との差圧とに基づいて、周波数テーブルを参照して共振周波数を推定する周波数推定部と、圧縮機の運転周波数が周波数推定部において推定された共振周波数になることを規制するように、圧縮機の運転周波数の範囲を設定する条件設定部とを備える。

Description

空気調和装置

　本発明は、圧縮機の駆動による圧力脈動を抑制する空気調和装置に関するものである。

　空気調和装置は、圧縮機を有する室外機と室内機とが冷媒配管により接続された冷媒回路を有し、圧縮機の駆動により冷房運転又は暖房運転等を行う。圧縮機が駆動する際に運転周波数に応じた周波数の圧力脈動が生じる。ここで、冷媒の圧力状態及び室内機に冷媒が流れるまでの配管の長さ又は容積などにより、空気調和装置の冷媒が流れる配管には特定の共振周波数が存在する。そして、高圧のガス冷媒が室外機から室内機へ流れる暖房運転において、圧縮機の特定の運転周波数と配管経路の固有の共振周波数とが一致した場合、配管内を流れるガス冷媒が脈動し、配管が振動する場合がある。

　圧力脈動を低減する装置として、圧縮機の吐出側にマフラーを設置する方法、又は圧力脈動低減装置を取り付ける空気調和装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、冷媒が流れる内管に噴流を吹き出す複数の小孔が形成されており、内管から外周に小孔から冷媒を吹出させて圧力脈動を低減する流路装置が開示されている。

特開２００８－１９６８４８号公報

　しかし、特許文献１のように通常の冷媒回路内に圧力脈動を低減させるための機構を配置する場合、もしくはマフラーを設置する場合、室外機の筐体内にスペースを設ける必要があるとともにコストが掛かってしまう。さらに、冷媒が孔空部分を通過する際の流体の圧力損失も大きく、性能低下を招く可能性がある。また、圧力脈動を抑制するために、圧縮機周波数の運転範囲が、配管系が持つ固有の共振周波数に一致しないように、配管長を長くすることも考えられる。

　また、圧縮機の運転周波数と配管系の持つ共振周波数とを一致させないために、圧縮機の下限運転周波数を引き上げることが考えられる。しかしながら、共振周波数は配管容積等により異なるため、例えば現地配管の径及び長さが異なる空気調和装置毎に個別に設定する必要がある。よって、いずれの空気調和装置であっても圧力脈動による振動が生じない運転周波数に設定することが難しい。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、空気調和装置の設置状態に合わせて、コストを掛けることなく圧力脈動による振動の発生を抑制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している。

　本発明に係る空気調和装置は、圧縮機を有する室外機と室内機とをガス配管及び液配管を介して接続した空気調和装置であって、圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力センサと、圧縮機の吸入側の冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力センサと、吐出圧力センサにより検知された吐出圧力と、吸入圧力センサにより検知された吸入圧力とに基づいて、圧縮機の運転周波数の範囲を設定する制御装置とを有し、制御装置は、室外機及び室内機が暖房運転している際に、冷媒が流れている配管全体の配管容積を算出する容積算出部と、吐出圧力と、吐出圧力と吸入圧力との差圧と、配管容積と、冷媒が流れている配管全体の共振周波数とが対応づけされた周波数テーブルと、容積算出部において算出された配管容積と、吐出圧力と、吐出圧力と吸入圧力との差圧とに基づいて、周波数テーブルを参照して共振周波数を推定する周波数推定部と、圧縮機の運転周波数が周波数推定部において推定された共振周波数になることを規制するように、圧縮機の運転周波数の範囲を設定する条件設定部とを備える。

　本発明に係る空気調和装置によれば、冷媒が流れる配管全体の配管容積から共振周波数を推定し、圧縮機の運転周波数が推定した共振周波数による運転が行われないように設定されることにより、共振周波数を打ち消すためのマフラーを別途設置することなく、空気調和装置の設置状態に対応して圧力脈動による騒音の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。図１の制御装置の一例を示す機能ブロック図である。図２の制御装置における周波数テーブルの一例を示す模式図である。図２の制御装置の動作例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。図５の制御装置の動作例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。図７の制御装置の動作例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１の一例を示す冷媒回路図であり、図１に基づいて空気調和装置１について説明する。空気調和装置１は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転または暖房運転を行なうものである。図１の空気調和装置１は、１台の室外機１０と２台の室内機３０とがガス配管２ａ及び液配管２ｂにより接続され、冷媒回路を構成している。なお、図１の空気調和装置１において、２台の室内機３０が室外機１０に接続されている場合について例示しているが、１台以上の室内機３０が室外機１０に接続されていればよい。

　室外機１０は、圧縮機１１、流路切替器１４及び室外熱交換器１５を有し、圧縮機１１、流路切替器１４及び室外熱交換器１５は、冷媒配管により直列に接続されている。圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。圧縮機１１は、例えばインバータ回路による電源周波数変換により運転周波数が制御されることにより、容量制御がなされるものである。

　流路切替器１４は、例えば四方弁からなり、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替えるものである。室外熱交換器１５は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器からなり、冷媒と空気との間で熱交換を行うものである。室外熱交換器１５は、冷房運転時には圧縮機１１から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器または放熱器として機能し、暖房運転時には室内機３０から流入した冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。また、室外機１０には室外熱交換器１５に送風を行う室外送風機が設けられてもよい。

　圧縮機１１と流路切替器１４との間には、オイルセパレータ１２及び逆止弁１３が接続されている。オイルセパレータ１２は、圧縮機１１の吐出側に設けられており、圧縮機１１から吐出され、冷凍機油が混在している冷媒ガスから冷凍機油を分離する。オイルセパレータ１２は、流路切替器１４及びアキュムレータ２０に接続されており、ガスになった冷媒は流路切替器１４側に流れ、冷凍機油は返油バイパス回路２４を通り圧縮機１１の吸入側へ流れる。

　返油バイパス回路２４には、返油バイパスキャピラリ２４ａ及び返油バイパス用電磁弁２４ｂが設けられている。返油バイパスキャピラリ２４ａは、返油バイパス回路２４を通る冷凍機油の流量を調整するものである。返油バイパス用電磁弁２４ｂは、返油バイパスキャピラリ２４ａに並列に接続されており、開閉制御により返油バイパス回路２４を流れる冷凍機油の流量を調整する。

　逆止弁１３は、オイルセパレータ１２と流路切替器１４との間における冷媒配管に設けられており、圧縮機１１の停止時に圧縮機１１の吐出側への冷媒の逆流を防止するものである。なお、図１において、オイルセパレータ１２及び逆止弁１３が設けられている場合について例示しているが、オイルセパレータ１２もしくは逆止弁１３のいずれか一方を設けてもよいし、圧縮機１１と流路切替器１４とを直接接続してもよい。

　さらに、空気調和装置１は、逆止弁１３と流路切替器１４との間に接続されたサブ室外熱交換器１６を有する。サブ室外熱交換器１６は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器からなり、室外熱交換器１５と同様、流路切替器１４を介して流入した冷媒と空気との間で熱交換を行うものである。サブ室外熱交換器１６と圧縮機１１との間には例えば四方弁又は三方弁等からなるサブ流路切替器２２ａが設けられている。また、室外熱交換器１５側には、開閉弁２２ｂが設けられており、サブ流路切替器２２ａと開閉弁２２ｂとにより運転時の室外熱交換器１５及びサブ室外熱交換器１６に流れる冷媒容量を制御することができる。

　そして、冷房運転時において、サブ流路切替器２２ａが圧縮機１１の吐出側とサブ室外熱交換器１６とを接続した場合、圧縮機１１から吐出した冷媒がサブ室外熱交換器１６へ流入される。暖房運転磁においてサブ流路切替器２２ａがサブ室外熱交換器１６とアキュムレータ２０とを接続した場合、サブ室外熱交換器１６から流出した冷媒がアキュムレータ２０へ戻される。

　また、空気調和装置１は、室外熱交換器１５と室内機３０との間に設けられた冷媒間熱交換器１７及び流量調整弁１８を有する。冷媒間熱交換器１７は、液配管１０ｘを流れる冷媒と、バイパス配管１９を流れる冷媒との間で熱交換を行なうものである。バイパス配管１９は、冷媒間熱交換器１７と流量調整弁１８との間の液配管１０ｘから分岐し、冷媒間熱交換器１７へ流入させる。バイパス配管１９には、バイパス配管１９を流れる冷媒の流量を調節するバイパス流量調整弁１９ａが設けられている。バイパス流量調整弁１９ａは、たとえば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なもので構成され、減圧弁や膨張弁として機能する。流量調整弁１８は、バイパス配管１９の分岐点の下流側に設けられており、たとえば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なもので構成され、減圧弁や膨張弁として機能する。

　さらに、圧縮機１１の吸入側には冷媒回路を循環する過剰な冷媒を貯留するアキュムレータ２０が設けられている。また、室外機１０と室内機３０との間には制御装置４０又は手動で開閉され、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するために設置された開閉弁３ａ、３ｂが設けられている。

　２台の室内機３０は、それぞれガス配管２ａ及び液配管２ｂを介して室外機１０に並列に接続されており、それぞれ室内熱交換器３１及び室内熱交換器３１に直列に接続された膨張弁３２を有する。なお、２台の室内機３０は、同一の構成要素を有する場合について例示する。室内熱交換器３１は、例えばフィンチューブ式熱交換器からなり、冷媒と空気との間で熱交換を行うものである。室内熱交換器３１は、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器（又は放熱器）として機能する。膨張弁３２は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この膨張弁３２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

　次に、図１を参照して空気調和装置１の暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。なお、暖房運転時には、室外熱交換器１５が蒸発器になり室内熱交換器３１が凝縮器になるように、流路切替器１４における冷媒流路が切り替えられる。まず、圧縮機１１から吐出した冷媒は、オイルセパレータ１２、逆止弁１３及び流路切替器１４を通り、ガス配管２ａを介して室内機３０に流入する。その後、室内熱交換器３１において冷媒が室内空気に放熱することにより室内空気の暖房が行われる。室内熱交換器３１から流出した冷媒は、膨張弁３２及び液配管２ｂを介して室外機１０に流入し、冷媒間熱交換器１７を通って室外熱交換器１５に流入する。室外熱交換器１５において冷媒は室外空気と熱交換した後、低温・低圧の冷媒になりアキュムレータ２０へ貯留される。

　ここで、室外機１０は、圧縮機１１、流路切替器１４などの各構成要素の駆動を制御する制御装置４０を有する。室内機３０は、室内機３０に搭載されている各アクチュエータ（たとえば、膨張弁３２や図示省略の室内送風機など）の駆動を制御する制御装置５０が搭載されている。なお、図１では、２台の室内機３０それぞれに制御装置５０が搭載されている状態を例に示しているが、１つの制御装置で２台の室内機３０の双方を制御するようにしてもよい。また、室内機３０の双方に制御装置５０が搭載されている場合、互いの制御装置５０が有線または無線で通信可能になっている。さらに、室内機３０に搭載されている制御装置５０は、室外機１０に搭載されている制御装置４０と有線又は無線で通信可能になっている。制御装置４０及び制御装置５０は、たとえば各アクチュエータを制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成されている。

　具体的には、室外機１０は、吐出圧力センサ６１ａ、吐出温度センサ６１ｂ、吸入圧力センサ６２ａ、吸入温度センサ６２ｂ、冷媒温度センサ６３、中間温度センサ６５、外気温度センサ６４、過冷却温度センサ６６、戻り温度センサ６７を有する。吐出圧力センサ６１ａは、オイルセパレータ１２と流路切替器１４との間に設けられ、圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力（高圧）を検知するものである。吐出温度センサ６１ｂは、圧縮機１１とオイルセパレータ１２との間に設けられ、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度を検知するものである。吸入圧力センサ６２ａは、アキュムレータ２０の上流側に設けられ、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力（低圧）を検知するものである。吸入温度センサ６２ｂは、アキュムレータ２０と圧縮機１１との間に設けられ、圧縮機１１に吸入する冷媒の温度を検知するものである。

　外気温度センサ６４は、室外機１０の周囲の温度を検知するものである。冷媒温度センサ６３は、室外熱交換器１５と冷媒間熱交換器１７との間に設けられ、室外熱交換器１５と冷媒間熱交換器１７との間を通る冷媒の温度を検知するものである。中間温度センサ６５は、バイパス配管１９の分岐点と流量調整弁１８との間に設けられ、液配管１０ｘを通る冷媒の中間温度を検知するものである。過冷却温度センサ６６は、バイパス配管１９に設けられ、冷媒間熱交換器１７を通過した後の冷媒の温度を検知するものである。戻り温度センサ６７は、流路切替器１４とアキュムレータ２０との間に設けられ、アキュムレータ２０に戻る冷媒の戻り温度を検知するものである。

　一方、室内機３０には、室内ガス配管温度センサ７１及び室内液温度センサ７２が設けられている。室内ガス配管温度センサ７１は、室内熱交換器３１に接続しているガス配管２ａに設けられ、室内熱交換器３１のガス側における冷媒のガス配管温度を検知するものである。室内液温度センサ７２は、室内熱交換器３１に接続している液配管２ｂに設けられ、室内熱交換器３１の液側における冷媒の温度を検知する。

　そして、各圧力センサで検知された圧力情報、及び、各温度センサで検知された温度情報は、信号として制御装置４０及び制御装置５０に送られるようになっている。制御装置４０及び制御装置５０は、各圧力センサ及び各温度センサから送信される信号に基づいて、各アクチュエータを制御する。

　ここで、上述した暖房運転が行われている際、圧力脈動に起因する騒音が発生する場合がある。すなわち、圧縮機１１から冷媒ガスが吐出する際に圧力脈動が発生し、圧力脈動が空気調和装置１の配管を加振することにより振動音が発生する。特に、圧力脈動が空気調和装置１の配管容積（配管長）に応じて定まる共振周波数と一致した場合、空気調和装置１全体の配管が異常振動する場合がある。そこで、制御装置４０は、空気調和装置１の配管が異常振動することを防止するように、圧縮機１１の運転周波数の運転範囲を設定する機能を有している。

　図２は、図１の制御装置の一例を示す機能ブロック図であり、図１及び図２を参照して制御装置４０について説明する。図２の制御装置４０は、容積算出部４１、周波数推定部４２、条件設定部４３、運転制御部４４、データ記憶部４５を備えている。

　容積算出部４１は、室外機１０及び室内機３０が運転している際に、冷媒が流れている配管全体の配管容積ＶＬを算出するものである。ここで、配管全体の配管容積ＶＬは、室外機１０及び室内機３０の内部の配管容積と、ガス配管２ａ及び液配管２ｂの配管容積を合計したものになる。室外機１０及び室内機３０の内部における配管容積（配管長）は製造時から既知であり、データ記憶部４５に予め記憶させておく。一方、ガス配管２ａ及び液配管２ｂの配管容積は、設置場所における現地配管の長さ等により異なる。そこで、容積算出部４１は、設置場所等により配管容積が異なるガス配管２ａ及び液配管２ｂを考慮した配管容積ＶＬを算出する。容積算出部４１は、圧縮機１１の運転周波数ｆと、吐出圧力と、吐出圧力と吸入圧力の差圧と、ガス配管２ａの配管径とを用いて冷媒が流れている配管全体の容積ＶＬを算出する。具体的には、容積算出部４１は、配管径取得部４１ａ、循環量算出部４１ｂ、容積推定部４１ｃを有する。

　配管径取得部４１ａは、室外機１０及び各室内機３０に接続されるガス配管２ａの配管径を取得するものである。ここで、データ記憶部４５には、例えば室外機１０及び室内機３０の容量（馬力）と配管径とを対応づけたテーブル情報が記憶されており、配管径取得部４１ａは、データ記憶部４５に記憶されたテーブル情報を参照してガス配管２ａの配管径を取得する。なお、配管径取得部４１ａは、データ記憶部４５から配管長を取得する場合について例示しているが、例えばキーボード等の入力装置を用いて作業者から入力される配管径を取得してもよい。

　循環量算出部４１ｂは、吐出圧力センサ６１ａにおいて検知された吐出圧力と、吸入圧力センサ６２ａにおいて検知された吸入圧力と、戻り温度センサ６７において検知された戻り温度に対応する飽和ガス圧力とにより、運転中に冷媒回路内に流れる冷媒循環量を算出するものである。なお、冷媒循環量の算出方法として種々の公知の手法を用いることができる。

　容積推定部４１ｃは、配管径取得部４１ａにおいて取得されたガス配管２ａの配管径と、循環量算出部４１ｂにおいて算出された冷媒循環量とに基づいて、運転中に冷媒が流れる冷媒回路の配管容積ＶＬを算出するものである。この際、容積推定部４１ｃは、吐出圧力センサ６１ａにおいて検知された吐出圧力と、室内ガス配管温度センサ７１において検知されたガス配管温度に対応する飽和ガス圧力とにより、ガス配管２ａにおける圧力損失を算出する。その後、容積推定部４１ｃは冷媒循環量と圧力損失と配管径とからガス配管２ａの配管長を演算する。そして、容積推定部４１ｃは、ガス配管２ａと液配管２ｂとは配管長がほぼ同一であるものとして、ガス配管２ａ及び液配管２ｂの配管容積を求め、求めた配管容積に室外機１０及び室内機３０の配管容積を加算して配管全体の配管容積ＶＬを算出する。

　周波数推定部４２は、容積算出部４１において算出された配管容積ＶＬと、吐出圧力と、吐出圧力と吸入圧力との差圧とに基づいて、周波数テーブルを参照して共振周波数ｆｖを推定するものである。ここで、データ記憶部４５には、共振周波数ｆｖの推定に用いられる周波数テーブルが記憶されており、周波数推定部４２は、吐出圧力と差圧と配管容積ＶＬとに基づき、周波数テーブルを参照して共振周波数ｆｖを推定する。

　図３は、周波数テーブルの一例を示す模式図である。周波数テーブルは、吐出圧力と、吐出圧力と吸入圧力との差圧と、配管容積と、冷媒が流れている配管全体の共振周波数ｆｖとが対応づけされた状態で記憶されている。具体的には、吐出圧力が例えば３０ｋｇ／ｃｍ^２未満の場合と、３０ｋｇ／ｃｍ^２以上の場合とに分類され、吐出圧力の分類毎にそれぞれ差圧ΔＰが４つの範囲（１０Ｋ以下、１０～１５Ｋ、１５～２０Ｋ、２０Ｋ以上）に分類されている。さらに、差圧ΔＰの４つの分類毎にそれぞれ配管容積ＶＬが３つの範囲（下限閾値α＜ＶＬ、下限閾値α≦ＶＬ≦上限閾値β、ＶＬ＞上限閾値β）に分類され、分類毎に共振周波数ｆｖ＝Ａ１～Ｈ３が記憶されている。例えば高圧圧力が３０ｋｇ／ｃｍ^２以上であり、差圧が１０～１５Ｋの範囲にあり、下限閾値α≦配管容積ＶＬ≦上限閾値βである場合、周波数推定部４２は、共振周波数ｆｖ＝Ｆ２であると推定する。

　図２の条件設定部４３は、圧縮機１１の運転周波数ｆが周波数推定部４２において推定された共振周波数ｆｖになることを規制するように圧縮機１１の運転条件を設定するものである。ここで、データ記憶部４５には、圧縮機１１の運転周波数ｆの下限運転周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘとが設定されている。そして、運転制御部４４は、下限運転周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘとの範囲内で運転周波数ｆの制御を行う。条件設定部４３は、下限運転周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘとの範囲内に共振周波数ｆｖが含まれるのを回避するように運転条件を設定する。

　特に、経験的に共振周波数ｆｖは、１０～２５Ｈｚ程度の低周波数領域で発生する場合が多い。このため、共振周波数ｆｖが下限運転周波数ｆｍｉｎより大きい場合、運転周波数ｆが共振周波数ｆｖであるような圧縮機１１の運転が行われ、異常振動が生じる可能性がある。そこで、共振周波数ｆｖが下限運転周波数ｆｍｉｎより大きい場合（ｆｖ＞ｆｍｉｎ）、条件設定部４３は下限運転周波数ｆｍｉｎを共振周波数ｆｖよりも補正値Δｆだけ大きいｆｍｉｎ＝ｆｖ＋Δｆに設定してデータ記憶部４５に記憶する。なお、補正値Δｆは、現地配管のばらつき（検知精度のばらつき）を考慮して予め設定しているが、任意に変更することができる。このように、圧縮機１１の運転範囲中から共振周波数ｆｖを外すことにより、空気調和装置１における配管の異常振動を是正し、騒音の発生を抑制することができる。なお、条件設定部４３は、下限運転周波数ｆｍｉｎを共振周波数ｆｖに設定するようにしてもよい（ｆｍｉｎ＝ｆｖ）。

　一方、共振周波数ｆｖが下限運転周波数ｆｍｉｎ以下である場合（ｆｖ≦ｆｍｉｎ）、条件設定部４３は運転条件の変更を行わず、データ記憶部４５には下限運転周波数ｆｍｉｎがそのまま記憶される。そして、運転制御部４４は、データ記憶部４５に記憶された運転条件に基づいて圧縮機１１を制御する。

　また、運転中の室外機１０及び室内機３０が変更されれば、冷媒が流れる対象の配管容積が変更し、共振周波数ｆｖが変化する可能性がある。このため、運転状態が変わったとき、再び共振周波数ｆｖの算出及び判定を行う。

　図４は、実施の形態１における制御処理の流れを示すフローチャートであり、図１から図４を参照して制御装置の動作例について説明する。まず、空気調和装置１の電源が投入されたとき、配管径取得部４１ａにおいて、室外機１０及び室内機３０の容量（馬力）に基づき、データ記憶部４５を参照してガス配管２ａ及び液配管２ｂの配管径が取得される（ステップＳＴ１）。その後、ユーザによるリモコンスイッチの操作により、室内機３０に運転の開始が指示される。

　ユーザから暖房運転が指示されている場合（ステップＳＴ２）、制御装置４０において、室外機１０及び室内機３０に設置された各センサによる検知情報及び圧縮機１１の運転周波数ｆが収集される。その後、配管径取得部４１ａにおいて、ガス配管２ａ及び液配管２ｂの配管径が取得される。また、循環量算出部４１ｂにおいて、吐出圧力、吸入圧力（戻り温度）及び圧縮機１１の運転周波数から空気調和装置１全体を流れる冷媒循環量が算出される。そして、容積推定部４１ｃにおいて、吐出圧力および室内ガス配管温度に対応する飽和ガス圧力により、ガス配管２ａの圧力損失が演算され、配管径と冷媒循環量と圧力損失とに基づいて、冷媒が流れる配管全体の配管容積ＶＬが算出される（ステップＳＴ３）。

　次に、配管容積及び吐出圧力センサ６１ａにおいて検知した高圧圧力と吸入圧力センサ６２ａにおいて検知した低圧圧力、及び高圧圧力と低圧圧力との差圧から配管容積での共振周波数ｆｖが共振周波数テーブルに基づいて推定される（ステップＳＴ４、図７参照）。その後、条件設定部４３において、圧縮機１１の運転範囲に共振周波数ｆｖが含まれるか否かが判定される（ステップＳＴ５）。下限運転周波数ｆｍｉｎが共振周波数ｆｖ以下の場合（ステップＳＴ５のＹＥＳ）、圧縮機１１の運転周波数の範囲内に共振周波数ｆｖが存在することになる。この場合、空気調和装置１の配管が異常振動する可能性があると判断し、圧縮機１１の運転周波数の範囲の変更が行われる（ステップＳＴ６）。具体的には、下限運転周波数ｆｍｉｎが共振周波数ｆｖに補正値Δｆを加算した値に設定され（ｆｍｉｎ＝ｆｖ＋Δｆ）、データ記憶部４５に記憶される。

　一方、下限運転周波数ｆｍｉｎが共振周波数ｆｖより大きい場合（ステップＳＴ５のＮＯ）、圧縮機１１の運転範囲において、運転中に冷媒が流れる配管全体は共振しないと判定する。なお、下限運転周波数ｆｍｉｎを変更するタイミングとして、運転中の室外機１０及び室内機３０が変更されれば、冷媒が流れる対象の配管容積が変更する。これに伴い、共振周波数ｆｖが変化する可能性があるため、再度運転状態が変わったタイミングで（ステップＳＴ７のＹＥＳ）、再び共振周波数ｆｖの算出及び判定が行われる（ステップＳＴ３～ステップＳＴ６）。

　上記実施の形態１によれば、冷媒が流れる配管全体の配管容積ＶＬから共振周波数ｆｖを推定し、圧縮機１１の運転周波数が推定した共振周波数ｆｖによる運転が行われないように設定されることにより、共振周波数ｆｖを打ち消すためのマフラーを別途設置することなく、空気調和装置１の設置状態に対応して圧力脈動による騒音の発生を抑制することができる。

　すなわち、従来のように、マフラー等を設置する場合、室外機１０の筐体内にスペースを設ける必要があるとともにコストが掛かってしまう。さらに、冷媒が孔空部分を通過する際の流体の圧力損失も大きく、性能低下を招く可能性がある。また、圧力脈動を抑制するために、圧縮機１１の運転周波数の範囲が、配管系が持つ固有の共振周波数に一致しないように、配管長を長くすることも考えられる。あるいは、圧縮機１１の運転周波数ｆと配管系の持つ共振周波数とを一致させないために、一律に圧縮機１１の下限運転周波数ｆｍｉｎを引き上げるなどが考えられる。しかしながら、共振周波数ｆｖは現地配管等により異なるため、空気調和装置１毎に個別に下限運転周波数の設定が必要となる。よって、全ての空気調和装置１を包括できる運転周波数とするには、すべての空気調和装置の下限運転周波数が引き上げられる可能性がある。すると、小容量の室内機のみが運転するなどの負荷が低い状態での運転では、発停頻度が上がるなどの課題が残ってしまう。

　一方、図３の制御装置４０においては、現地配管等の空気調和装置１の設置状態を考慮するために、冷媒が流れる配管全体の配管容積ＶＬから共振周波数ｆｖが推定される。そして、圧縮機１１の運転周波数が推定した共振周波数ｆｖによる運転が行われないように設定される。すると、マフラー等を用いずに、空気調和装置１の設置状態に合わせて圧力脈動による騒音の発生を抑制することができるようになる。

　さらに、条件設定部４３は、共振周波数ｆｖと運転周波数ｆの範囲の下限運転周波数ｆｍｉｎとを比較し、共振周波数ｆｖが下限運転周波数ｆｍｉｎより大きい場合、共振周波数ｆｖを下限運転周波数ｆｍｉｎとして設定するものであるとき、共振周波数ｆｖは低周波領域に存在しやすいという経験則に基づき、低運転周波数での運転時に圧力脈動が生じるのを確実に防止することができる。

　また、容積算出部４１が、ガス配管２ａの配管径を取得する配管径取得部４１ａと、運転している室外機１０及び室内機３０に流れる冷媒循環量を算出する循環量算出部４１ｂと、配管径と冷媒循環量とに基づいて、ガス配管２ａの配管容積を推定するとともに冷媒が流れている配管全体の配管容積ＶＬを算出する容積推定部４１ｃとを有する場合、ガス配管２ａが設置場所等により配管長が異なることを考慮し、ガス配管２ａの配管容積を精度良く推定するとともに、共振周波数ｆｖを精度良く導出することができる。

　実施の形態２．
　図５は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図であり、図５を参照して空気調和装置１００について説明する。なお、図５の空気調和装置１００において図１の空気調和装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図５の空気調和装置１００が図１の空気調和装置と異なる点は、２台の室外機１１０Ａ、１１０Ｂが室内機３０に対し並列に接続されている点である。

　図５の空気調和装置１００において、各室外機１１０Ａ、１１０Ｂは、ガス分岐管１０２ａ、１０２ｂ及び分配器１０３ａを介して互いに並列接続されており、分配器１０３ａはガス配管１０２ｃを介して各室内機３０に接続されている。また、室外機１１０Ａ、１１０Ｂは、液分岐管１０２ｐ、１０２ｑ及び分配器１０３ｐを介して互いに並列接続されており分配器１０３ｐは液配管１０２ｒを介して各室内機３０に接続されている。なお、図１では、空気調和装置１００に分配器１０３ａ及び分配器１０３ｐを搭載した場合について例示しているが、Ｔ字管等を用いて接続してもよい。

　図６は、図５の空気調和装置の動作例を示すフローチャートであり、図５及び図６を参照して空気調和装置１００の動作例について説明する。なお、図６のフローチャートにおいて図４のフローチャートと同一の工程には、同一の符号を付してその説明を省略する。図６において、図２の条件設定部４３は、室外機１１０Ａ、１１０Ｂ毎のそれぞれ下限運転周波数ｆｍｉｎａ、ｆｍｉｎｂと共振周波数ｆｖとをそれぞれ比較する（ステップＳＴ１５ａ、ＳＴ１５ｂ）。下限運転周波数ｆｍｉｎａが共振周波数ｆｖより大きい場合（ステップＳＴ１５ａのＮＯ）、室外機１１０Ａ側の圧縮機１１の運転範囲において、本システムの配管が共振するポイントがないと判断する。同様に、下限運転周波数ｆｍｉｎｂが共振周波数ｆｖより大きい場合（ステップＳＴ１５ｂのＮＯ）、室外機１１０Ｂ側の圧縮機１１の運転範囲において、本システムの配管が共振するポイントがないと判断する。

　一方、下限運転周波数ｆｍｉｎａが共振周波数ｆｖ以下の場合（ステップＳＴ１５ａのＹＥＳ）、室外機１１０Ａ側の圧縮機１１の運転範囲内に共振周波数ｆｖが存在することになる。この場合、下限運転周波数ｆｍｉｎａが共振周波数ｆｖ＋Δｆの値に設定される（ステップＳＴ１６ａ）。同様に、下限運転周波数ｆｍｉｎｂが共振周波数ｆｖ以下の場合（ステップＳＴ１５ｂのＹＥＳ）、室外機１１０Ａ側の圧縮機１１の運転範囲内に共振周波数ｆｖが存在することになる。この場合、下限運転周波数ｆｍｉｎｂが共振周波数ｆｖ＋Δｆの値に設定される（ステップＳＴ１６ｂ）。

　上記実施の形態２のように２台の室外機１１０Ａ、１１０Ｂを有する空気調和装置１００であっても、ガス分岐管１０２ａ、１０２ｂ及び液分岐管１０２ｐ、１０２ｑの配管長を考慮した共振周波数ｆｖの算出が行われることになる。よって、実施の形態１と同様、圧縮機１１の運転周波数が推定した共振周波数ｆｖによる運転が行われないように設定されることにより、マフラー等を用いずに、空気調和装置１００の設置状態に合わせて圧力脈動による騒音の発生を抑制することができるようになる。

　実施の形態３．
　図７は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図であり、図７を参照して空気調和装置２００について説明する。なお、図７の空気調和装置１００において図１の空気調和装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図７の空気調和装置１００が図１の空気調和装置と異なる点は、３台の室外機２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃが室内機３０に対し並列に接続されている点である。

　図７の空気調和装置２００において、室外機２１０Ａ、２１０Ｂは、ガス分岐管２０２ａ、２０２ｂ及び分配器２０５ａを介して互いに並列接続されており、分配器２０５ａはガス分岐管２０３ａ、２０３ｂ及び分配器２０５ｂを介して室外機２１０Ｃに並列に接続されている。分配器２０５ｂはガス配管２０４ａを介して室内機３０に接続されており、室外機２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃが互いに並列接続された状態になっている。また、室外機２１０Ｂ、２１０Ｃは、液分岐管２０２ｐ、２０２ｑ及び分配器２０５ｐを介して互いに並列接続されており、分配器２０５ｐは液分岐管２０２ｒ、２０２ｓ及び分配器２０５ｒを介して室外機２１０Ａに接続されている。分配器２０５ｒは液配管２０２ｔを介して室内機３０に接続されており、室外機２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃが互いに並列接続された状態になっている。

　図８は、図７の制御装置の動作例を示すフローチャートであり、図７及び図８を参照して空気調和装置１００の動作例について説明する。なお、図８のフローチャートにおいて図４のフローチャートと同一の工程には、同一の符号を付してその説明を省略する。図８において、図２の条件設定部４３は、室外機２１０Ａ～２１０Ｃ毎のそれぞれ下限運転周波数ｆｍｉｎａ、ｆｍｉｎｂ、ｆｍｉｎｃと共振周波数ｆｖとを比較する（ステップＳＴ２５ａ～ＳＴ２５ｃ）。下限運転周波数ｆｍｉｎａが共振周波数ｆｖより大きい場合（ステップＳＴ２５ａのＮＯ）、室外機２１０Ａ側の圧縮機１１の運転範囲において、本システムの配管が共振するポイントがないと判断する。同様に、下限運転周波数ｆｍｉｎｂが共振周波数ｆｖより大きい場合（ステップＳＴ２５ｂのＮＯ）、室外機２１０Ｂ側の圧縮機１１の運転範囲において、本システムの配管が共振するポイントがないと判断する。同様に、下限運転周波数ｆｍｉｎｃが共振周波数ｆｖより大きい場合（ステップＳＴ２５ｃのＮＯ）、室外機２１０Ｃ側の圧縮機１１の運転範囲において、本システムの配管が共振するポイントがないと判断する。

　一方、下限運転周波数ｆｍｉｎａが共振周波数ｆｖ以下の場合（ステップＳＴ２５ａのＹＥＳ）、室外機１１０Ａ側の圧縮機１１の運転範囲内に共振周波数ｆｖが存在することになる。この場合、下限運転周波数ｆｍｉｎａが共振周波数ｆｖ＋Δｆの値に設定される（ステップＳＴ２６ａ）。同様に、下限運転周波数ｆｍｉｎｂが共振周波数ｆｖ以下の場合（ステップＳＴ２５ｂのＹＥＳ）、室外機２１０Ｂ側の圧縮機１１の運転範囲内に共振周波数ｆｖが存在することになる。この場合、下限運転周波数ｆｍｉｎｂが共振周波数ｆｖ＋Δｆの値に設定される（ステップＳＴ２６ｂ）。同様に、下限運転周波数ｆｍｉｎｃが共振周波数ｆｖ以下の場合（ステップＳＴ２５ｃのＹＥＳ）、室外機２１０Ｃ側の圧縮機１１の運転範囲内に共振周波数ｆｖが存在することになる。この場合、下限運転周波数ｆｍｉｎｃが共振周波数ｆｖ＋Δｆの値に設定される（ステップＳＴ２６ｃ）。

　上記実施の形態３のように３台の室外機２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃを有する空気調和装置１００であっても、ガス分岐管及び液分岐管の配管長を考慮した共振周波数ｆｖの算出が行われることになる。よって、実施の形態１と同様、圧縮機１１の運転周波数が推定した共振周波数ｆｖによる運転が行われないように設定されることにより、マフラー等を用いずに、空気調和装置２００の設置状態に合わせて圧力脈動による騒音の発生を抑制することができるようになる。

　なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、図２の条件設定部４３は、下限運転周波数ｆｍｉｎと共振周波数ｆｖとを比較し、下限運転周波数ｆｍｉｎが共振周波数ｆｖより大きくなるように、運転条件を設定する場合について例示しているが、運転周波数の範囲に共振周波数ｆｖが含まれなければ、これに限定されない。例えば条件設定部４３は、共振周波数ｆｖが下限運転周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘとの間に含まれている場合、共振周波数ｆｖのみを運転範囲から除外するように運転条件を設定するようにしてもよい。

　また、上記実施の形態２、３において、各室外機１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０Ａ～２１０Ｃ毎の運転周波数ｆの範囲と共振周波数ｆｖとを比較する場合について例示しているが、運転中の下限運転周波数ｆｍｉｎの中で最も小さい下限運転周波数ｆｍｉｎを選定して、共振周波数ｆｖと比較するようにしてもよい。

　１、１００、２００　空気調和装置、２ａ　ガス配管、２ｂ　液配管、３ａ　開閉弁、３ｂ　開閉弁、１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ　室外機、１０ｘ　液配管、１１　圧縮機、１２　オイルセパレータ、１３　逆止弁、１４　流路切替器、１５　室外熱交換器、１５ａ　開閉弁、１６　サブ室外熱交換器、１７　冷媒間熱交換器、１８　流量調整弁、１９　バイパス配管、１９ａ　バイパス流量調整弁、２０　アキュムレータ、２２ａ　サブ流路切替器、２２ｂ　返油バイパス用電磁弁、２４　返油バイパス回路、２４ａ　返油バイパスキャピラリ、２４ｂ　返油バイパス用電磁弁、３０　室内機、３１　室内熱交換器、３２　膨張弁、４０　制御装置、４１　容積算出部、４１ａ　配管径取得部、４１ｂ　循環量算出部、４１ｃ　容積推定部、４２　周波数推定部、４３　条件設定部、４４　運転制御部、４５　データ記憶部、５０　制御装置、６１ａ　吐出圧力センサ、６１ｂ　吐出温度センサ、６２ａ　吸入圧力センサ、６２ｂ　吸入温度センサ、６３　冷媒温度センサ、６４　外気温度センサ、６５　中間温度センサ、６６　過冷却温度センサ、６７　戻り温度センサ、７１　室内ガス配管温度センサ、７２　室内液温度センサ、１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂ　ガス分岐管、１０２ｃ、２０４ａ　ガス配管、１０２ｐ、１０２ｑ、２０２ｐ、２０２ｑ、２０２ｒ、２０２ｓ　液分岐管、１０２ｒ、２０２ｔ　液配管、１０３ａ、１０３ｐ、２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｐ、２０５ｒ　分配器、ｆｍｉｎ、ｆｍｉｎａ、ｆｍｉｎｂ、ｆｍｉｎｃ　下限運転周波数、ｆｖ　共振周波数、ＶＬ　配管容積、ｆ　運転周波数、ｆｍａｘ　上限周波数、ｆｖ　共振周波数、ΔＰ　差圧、Δｆ　補正値、α　下限閾値、β　上限閾値。

Claims

　圧縮機を有する室外機と室内機とをガス配管及び液配管を介して接続した空気調和装置であって、
　前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力センサと、
　前記圧縮機の吸入側の冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力センサと、
　前記吐出圧力センサにより検知された前記吐出圧力と、前記吸入圧力センサにより検知された吸入圧力とに基づいて、前記圧縮機の運転周波数の範囲を設定する制御装置と
　を有し、
　前記制御装置は、
　前記室外機及び前記室内機が暖房運転している際に、冷媒が流れている配管全体の配管容積を算出する容積算出部と、
　前記吐出圧力と、前記吐出圧力と吸入圧力との差圧と、前記配管容積と、冷媒が流れている配管全体の共振周波数とが対応づけされた周波数テーブルと、
　前記容積算出部において算出された前記配管容積と、前記吐出圧力と、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧とに基づいて、前記周波数テーブルを参照して共振周波数を推定する周波数推定部と、
　前記圧縮機の運転周波数が前記周波数推定部において推定された共振周波数になることを規制するように、前記圧縮機の運転周波数の範囲を設定する条件設定部と
　を備える空気調和装置。
　前記条件設定部は、共振周波数と運転周波数の範囲の下限運転周波数とを比較し、共振周波数が下限運転周波数より大きい場合、共振周波数を下限運転周波数として設定するものである請求項１に記載の空気調和装置。
　前記ガス配管から前記室内機に流れる冷媒のガス配管温度を検知する室内ガス配管温度センサをさらに備え、
　前記容積算出部は、
　前記ガス配管の配管径を取得する配管径取得部と、
　前記吐出圧力と、前記吸入圧力と、前記室内ガス配管温度センサにより検知されたガス配管温度と、前記圧縮機の運転周波数とに基づいて、運転している前記室外機及び前記室内機に流れる冷媒循環量を算出する循環量算出部と、
　前記配管径取得部において取得された配管径と、前記循環量算出部において算出された冷媒循環量とに基づいて、前記ガス配管の配管容積を推定するとともに、冷媒が流れている配管全体の前記配管容積を算出する容積推定部と
　を有するものである請求項１または２に記載の空気調和装置。
　前記室外機は、前記室内機に並列に複数接続されており、
　前記条件設定部は、複数の前記室外機毎にそれぞれ前記圧縮機の運転周波数の範囲を設定するものである請求項１～３のいずれか１項に記載の空気調和装置。