WO2020110289A1

WO2020110289A1 - 制御装置及び空気調和装置

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Publication number: WO2020110289A1
Application number: PCT/JP2018/044169
Authority: WO
Inventors: 裕昭金子; 章太郎山本
Original assignee: 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-04
Also published as: EP3889521A4; EP3889521A1; US20200173694A1; JPWO2020110289A1; JP6557918B1; CN111512102A; US11204188B2; EP3889521B1; CN111512102B

Abstract

複数の室外ユニットと複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置の制御装置であって、複数の室外ユニットと室内ユニットとを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する温度センサが検出した温度に基づいて各室外ユニットの過冷却回路の出口における過冷却度を求め、求めた複数の過冷却度に基づいて過冷却度の目標値を求め、各室外ユニットの過冷却回路の出口における過冷却度の差が小さくなるように、過冷却度が目標値よりも大きい室外ユニットの圧縮機の回転数を増加させ、過冷却度が目標値よりも小さい室外ユニットの圧縮機の回転数を減少させるよう制御する制御手段を有する。

Description

制御装置及び空気調和装置

　本発明は、制御装置及び空気調和装置に関する。

　室外ユニットが複数ある空気調和装置の場合、冷媒充填運転の冷媒量判定時に室外ユニットの凝縮器内の冷媒量にアンバランスが生じ、冷凍サイクルとして適正な冷媒量が判定できない場合がある。
　特許文献１には、室外ユニット間の冷媒量バランス制御として、室外ユニットの凝縮器出口の過冷却度を判定し、過冷却度が小さい側の圧縮機の回転数を、過冷却度が大きい側の圧縮機回転数より小さくする例、及び、過冷却度が小さい側のファン回転数を、過冷却度が大きい側のファン回転数より大きくする例が記載されている。

特許第４８０３２３７号公報

　特許文献１では、それぞれの室外ユニットの凝縮器出口において適切に過冷却度を求めることができることを前提として、室外ユニットの凝縮器出口の過冷却度を用いて冷媒充填運転時の冷媒量を判定している。しかし、室外ユニットの凝縮器出口の冷媒が二相状態では温度変化がない。そのため、冷媒比エンタルピー変化があっても、その冷媒比エンタルピー変化を判断できず、室外ユニットの凝縮器出口の過冷却度を適切に求めることができなかった。その結果、冷媒充填運転時の冷媒量を適切に判定することができない問題があった。

　そこで、本発明は、冷媒回路に充填されている冷媒量を適切に判定可能とすることを目的とする。

　本発明は、複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置の制御装置であって、前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットとを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する温度センサが検出した温度に基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度を求め、求めた複数の過冷却度に基づいて過冷却度の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度の差が小さくなるように、過冷却度が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を増加させ、過冷却度が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を減少させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする。

　本発明によれば、冷媒回路に充填されている冷媒量を適切に判定可能とすることができる。

実施形態１の空気調和装置の概略構成の一例を示す図である。制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。情報処理の一例を示すフローチャートである。実施形態１の冷媒量のバランス制御処理の一例を示すフローチャートである。実施形態２の冷媒量のバランス制御処理の一例を示すフローチャートである。実施形態３の空気調和装置の概略構成の一例を示す図である。実施形態３の冷媒量のバランス制御処理の一例を示すフローチャートである。実施形態４の冷媒量のバランス制御処理の一例を示すフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
＜実施形態１＞
　実施形態１について説明する。図１は、実施形態１の空気調和装置の概略構成の一例を示す図である。空気調和装置は、室外ユニット１０ａ、１０ｂ及び室内ユニット４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが液管３１とガス管３０とで接続されて閉回路を構成している。この閉回路の中に冷媒が封入されており、冷媒が循環することで冷凍サイクルが実現される。ここで、室外ユニット１０の接続台数は複数台であればよく、２台より多くてもよい。室内ユニット４０の接続台数は、１台でもよい。室外ユニット１０ａは、空気調和装置の制御装置の一例である。

　まず、室外ユニット１０ａの構成について説明する。室外ユニット１０ａには、インバータにより回転周波数を可変できる圧縮機１１ａと、四方弁（可逆弁）１２ａと、室外空気と熱交換を行う室外熱交換器１３ａと、室外熱交換器１３ａの冷媒流量を調整するために電子膨張弁等で構成された室外膨張弁１４ａと、過冷却回路２０ａと、ガス阻止弁１６ａと、液阻止弁１７ａ等とが配管接続されて設けられている。また、室外ユニット１０ａには、過冷却回路２０ａの冷却源としての過冷却バイパス管２２ａが設けられている。過冷却バイパス管２２ａは、室外膨張弁１４ａから液管３１へ送られる冷媒の一部を圧縮機１１ａに戻すように設けられている。より具体的には、過冷却バイパス管２２ａは、室外膨張弁１４ａと過冷却回路２０ａとの間から過冷却回路２０ａを通り圧縮機１１ａの吸入口側に接続するように設けられている。さらに、過冷却バイパス管２２ａには、過冷却バイパス管２２ａを流れる冷媒の流量を調節するための過冷却膨張弁２３ａが設けられている。

　また、過冷却回路２０ａの出口付近の配管には、過冷却回路出口温度センサ６０ａが設けられている。過冷却回路出口温度センサ６０ａは、過冷却回路２０ａの出口付近の配管の冷媒の温度を検出する。また、過冷却バイパス管２２ａには、冷媒充填口である冷媒充填ポート８１ａが設けられ、冷媒充填ポート８１ａの下流には、冷媒充填用の冷媒充填用電磁弁８０ａが設けられている。充填時には、冷媒充填ポート８１ａに、冷媒が封入された冷媒ボンベが充填用ホースを介して接続される。また、圧縮機１１ａの吐出側の配管には、圧縮機１１ａより吐出されたガス冷媒の圧力を検出する高圧圧力センサ６２ａが設けられている。

　また、室外ユニット１０ａには、室外ユニット１０ａの動作を制御する制御部７０ａが設けられている。制御部７０ａは、室外ファン１５ａ、高圧圧力センサ６２ａ、室外膨張弁１４ａ、過冷却膨張弁２３ａ、過冷却回路出口温度センサ６０ａ、圧縮機１１ａ、冷媒充填用電磁弁８０ａ、室外ユニット１０ｂの制御部７０ｂと、信号線を介して、信号を送ったり、信号を受け取ったりできるよう接続されている。室外ユニット１０ｂの構成も室外ユニット１０ａの構成と同様である。以下、制御部７０ａは、制御部７０ｂに対しても信号を送り、制御部７０ｂを介して室外ユニット１０ｂも制御するものとして説明を行う。

　次に、室内ユニット４０ａの構成について説明する。室内ユニット４０ａには、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４１ａと、室内熱交換器４１ａの冷媒流量を調整するために電子膨張弁等で構成された室内膨張弁４２ａとが配管接続されて設けられている。室内ユニット４０ｂ、室内ユニット４０ｃ、室内ユニット４０ｄの構成も室内ユニット４０ａの構成と同様である。

　図２は、制御部７０ａのハードウェア構成の一例を示す図である。制御部７０ａは、ＣＰＵ２０１と、記憶部２０２と、入力部２０３と、表示部２０４と、通信部２０５と、を含む。ＣＰＵ２０１は、記憶部２０２に記憶されたプログラムを読み出して処理を実行する。記憶部２０２は、ＣＰＵ２０１が処理を実行する際の主メモリ、ワークエリア等の一次記憶領域として用いられると共に、ＣＰＵ２０１が処理を実行する際に用いるデータ（例えば、後述する各閾値）、プログラム等を記憶する。記憶部２０２は、記憶媒体の一例である。入力部２０３は、例えばボタン等であり、ユーザによる操作を受け付け、ＣＰＵ２０１に入力する。表示部２０４は、例えばディスプレイ等であり、ＣＰＵ２０１の処理の結果を表示する。通信部２０５は、信号線を介して室外ユニット１０ｂ等と通信を行う。制御部７０ａの機能及び処理は、ＣＰＵ２０１が記憶部２０２に記憶されているプログラムに基づき処理を実行することによって実現される。他の例としては制御部７０ａの機能及び処理の一部はハードウェア回路を用いて実現されてもよい。制御部７０ｂのハードウェア構成も制御部７０ａのハードウェア構成と同様である。

　実施形態１に係る制御部７０ａは、空気調和装置の冷媒充填時において、室外ユニット１０ａ、１０ｂ間の冷媒量のバランスをとるための処理を行う。冷媒充填時には、空気調和装置に充填された冷媒量が適切か否かを判定する必要があり、冷媒量を判定する際には、室外ユニット１０ａ、１０ｂ間の冷媒量のバランスがとれている必要がある。しかしながら、外的要因等により室外ユニット間の冷媒量のバランスが取れていない場合がある。これに対し、本実施形態の空気調和装置は、制御部７０ａの制御により冷媒量のバランスを調整し、冷媒量のバランスが適切な状態において、冷媒量が適切か否かを判定する。

　制御部７０ａの処理に先立ち、冷媒充填について説明する。まず、室外ユニット１０ａ、１０ｂと室内ユニット４０ａ～４０ｄが設置され、ガス管３０と液管３１で室外ユニット１０ａ、１０ｂと室内ユニット４０ａ～４０ｄとが接続される。なお、室外ユニット１０ａ、１０ｂには、所定量の冷媒が封入されている。室内ユニット４０ａ～４０ｄ側の冷媒配管内の真空引きが行われた後、室外ユニット１０ａ、１０ｂのガス阻止弁１６ａ、１６ｂ及び液阻止弁１７ａ、１７ｂが開かれ、冷媒回路内に室外ユニット１０ａ、１０ｂに封入された冷媒が充満される。

　次に、冷媒充填を行う作業者が、室外ユニット１０ａの冷媒充填ポート８１ａと、冷媒が封入された冷媒ボンベとを充填用ホースを介して接続する。接続完了後、作業者は、冷媒ボンベのバルブを開いた状態で入力部２０３に対して冷媒充填運転を開始するための操作を行う。入力部２０３に対して冷媒充填運転を開始するための操作が行われると、ＣＰＵ２０１の信号により室外ユニット１０ａ、１０ｂは冷媒充填運転を開始する。冷媒充填運転中に冷媒充填が必要であると判断すると、ＣＰＵ２０１は、所定の信号を冷媒充填用電磁弁８０ａに送る。冷媒充填用電磁弁８０ａは、所定の信号を受け取ると、電磁弁を開く。冷媒ボンベのバルブが開かれた状態で冷媒充填用電磁弁８０ａが開かれると冷媒ボンベの冷媒が冷媒回路内に充填される。

　実施形態１の空気調和装置においては、室外ユニット１０ａ、１０ｂ、室内ユニット４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが冷房運転している際に冷媒充填が行われる。冷房運転時には、室外ユニット１０ａ、１０ｂ及び圧縮機１１ａ、１１ｂは稼働し、四方弁１２ａ、１２ｂはガス管３０と圧縮機吸入配管とを接続し、室外熱交換器１３ａ、１３ｂと圧縮機吐出配管とを接続する向きとなる。冷媒の流れは、室外ユニット１０ａ、１０ｂは同じ方向となるため、室外ユニット１０ａを代表に説明する。圧縮機１１ａで圧縮された高圧ガス冷媒は、四方弁１２ａ、室外熱交換器１３ａへ送られ、室外吸込空気と熱交換し凝縮し高圧液冷媒となり、室外膨張弁１４ａを通過する。この際、膨張弁の抵抗により液圧力が若干低下する。そして、過冷却バイパス管２２ａと過冷却回路２０ａに分かれて送られ、バイパスされた液冷媒は過冷却膨張弁２３ａにて減圧されバイパスされなかった残りの液冷媒と熱交換してガス化し圧縮機吸入側へ送られる。一方、バイパスされなかった液冷媒は過冷却回路２０ａで冷却され、過冷却回路出口管２１ａ、そして液管３１へ送られる。同様に室外ユニット１０ｂからも高圧液冷媒が液管３１へ送られ合流し、室内ユニット４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄそれぞれで冷房運転に使われ低圧ガス冷媒となる。各室内ユニットから出た低圧ガス冷媒は、ガス管３０を通り室外ユニット１０ａ、１０ｂの圧縮機吸入側に分けて送られ、再び圧縮され再循環する。

　図３は、制御部７０ａが行う冷媒充填制御処理を示すフローチャートである。冷媒充填制御処理は、上述のように冷房運転による冷媒充填運転中に実行される処理である。
　Ｓ３０１において、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１０ａ及び室外ユニット１０ｂ間の冷媒量のバランスを取る制御を行う。Ｓ３０１の処理の詳細は、後述する図４及び図５等を用いて説明する。

　Ｓ３０２において、ＣＰＵ２０１は、後述する待機処理を実行した後、空気調和装置の冷媒量（充填量）が適切か否かを判定する。待機処理として、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１０ａ、１０ｂの室外膨張弁１４ａ、１４ｂを固定開度（最大開度でもよい）、室外ファン１５ａ、１５ｂの回転数（風量）をサイクル状態に見合った値でほぼ一定に安定するよう制御する。より具体的には、ＣＰＵ２０１は、一定時間待機する。そして、ＣＰＵ２０１は、安定した状態において、空気調和装置の冷媒量の判定を行う。ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１０ａの過冷却回路出口温度センサ６０ａで検出された温度と、室外ユニット１０ｂの過冷却回路出口温度センサ６０ｂで検出された温度と、に基づき、平均温度を求め、平均温度が予め定められた閾値以下か否かに基づき、空気調和装置の冷媒量が適切か否かを判定する。平均温度が閾値以下である場合、ＣＰＵ２０１は、空気調和装置の冷媒量が適切であると判定する。一方、平均温度が閾値を超える場合、ＣＰＵ２０１は、空気調和装置の冷媒量が適切でないと判定する。ＣＰＵ２０１は、空気調和装置の冷媒量が適切でない（不足である）と判定すると、Ｓ３０３に進み、空気調和装置の冷媒量が適切であると判定すると、Ｓ３０４に進む。

　Ｓ３０３において、ＣＰＵ２０１は、冷媒回路への冷媒の充填を行う。ＣＰＵ２０１は、所定の信号を冷媒充填用電磁弁８０ａに送ることで、冷媒充填用電磁弁８０ａを所定の時間開き、冷媒回路内へ所定量の冷媒を充填する。ここで、所定の時間は、例えば、外気温度に応じてＣＰＵ２０１等が決定してもよい。また、所定量は、一定量に限られず、例えば、サイクル内の冷媒の状態及びボンベ残量のいずれか又は双方に応じて変動し得る。そして、ＣＰＵ２０１は、Ｓ３０１の処理に戻り冷媒量のバランス制御を行った後、Ｓ３０２を実行し再度冷媒量の判定を行う。

　Ｓ３０４において、ＣＰＵ２０１は、充填された冷媒量が適切である旨を表示部２０４に表示する。ＣＰＵ２０１は、充填された冷媒量が適切である旨を表示部２０４に表示すると、冷媒充填制御処理を終了する。冷媒充填制御処理が終了すると、冷媒の充填が完了する。作業者は、充填された冷媒量が適切である旨が表示部２０４に表示された場合、冷媒充填ポート８１ａから充填用ホースを外す等し、冷媒充填の作業を終了する。

　次に、室外ユニット間の冷媒量のバランスを取る原理について説明する。まず、室外熱交換器内の冷媒量は一般に、熱交換器出口比エンタルピーが小さいと多く、過冷却度が大きいと多い。そのため、熱交換器出口比エンタルピー又は過冷却度が複数の室外ユニットにおいてにほぼ同等となるように操作することで、複数の室外ユニットにおける冷媒量のバランスを保つことができる。ここで、室外熱交換器の出口の冷媒状態に影響を与える要因としては圧縮機回転数がある。室外膨張弁の開度も熱交換器出口の冷媒状態に影響を与えるが、実施形態１の制御部７０ａは、より影響度の大きい圧縮機回転数を制御することで冷媒量をバランスさせる。

　図４は、実施形態１の冷媒量のバランス制御処理の一例を示すフローチャートである。Ｓ４０１において、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１０ａの過冷却回路出口温度センサ６０ａで検出された温度と高圧圧力センサ６２ａで検出された圧力の飽和温度との差に基づき室外ユニット１０ａの過冷却回路２０ａの出口における過冷却度を求める。また、ＣＰＵ２０１は、制御部７０ｂを介して室外ユニット１０ｂの過冷却回路出口温度センサ６０ｂで検出された温度と高圧圧力センサ６２ｂで検出された圧力の飽和温度とを受け取る。そして、ＣＰＵ２０１は、過冷却回路出口温度センサ６０ｂで検出された温度と高圧圧力センサ６２ｂで検出された圧力の飽和温度との差に基づき室外ユニット１０ｂの過冷却回路２０ｂの出口における過冷却度を求める。なお、制御部７０ｂのＣＰＵ２０１が室外ユニット１０ｂにおける過冷却回路２０ｂの出口における過冷却度を求めるようにしてもよい。そして、制御部７０ａのＣＰＵ２０１は、制御部７０ｂによって求められた過冷却回路２０ｂの出口における過冷却度を、制御部７０ｂより受け取るようにしてもよい。

　Ｓ４０２において、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１０ａの過冷却回路２０ａの出口における過冷却度と、室外ユニット１０ｂの過冷却回路２０ｂの出口における過冷却度と、の差分が閾値以上か否かを判定する。ＣＰＵ２０１は、差分が閾値以上であると判定した場合、Ｓ４０３に進み、差分が閾値未満であると判定した場合、冷媒量のバランス制御処理を終了する。

　Ｓ４０３において、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１０ａの過冷却回路２０ａの出口における過冷却度と、室外ユニット１０ｂの過冷却回路２０ｂの出口における過冷却度と、に基づき、過冷却度の平均値を求める。平均値は目標値の一例である。

　Ｓ４０４において、ＣＰＵ２０１は、過冷却度が平均値より小さい側の室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数を減少させ、過冷却度が平均値より大きい側の室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数を増加させる制御を行う。原理については後述するが、圧縮機の回転数を減少させると室外ユニットの過冷却度が大きくなり、圧縮機の回転数を増加させると室外ユニットの過冷却度が小さくなる。したがって、本処理により、複数の室外ユニット間の過冷却度の差を小さくすることができる。

　Ｓ４０４の処理についてより具体的に説明する。ＣＰＵ２０１は、過冷却度が平均値よりも大きい室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数の増加分と、過冷却度が平均値よりも小さい室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数の増加分と、が等しくなるように、各圧縮機１１の回転数を決定する。増加分及び増加分の一例としては、２ヘルツ（Ｈｚ）である。すなわち、ＣＰＵ２０１は、過冷却度が平均値よりも大きい室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数を２ヘルツ上げ、過冷却度が平均値よりも小さい室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数を２ヘルツ下げる。ＣＰＵ２０１による周波数の変更量は、平均値や過冷却度の差分によらず、一定とする。Ｓ４０４の処理の後、ＣＰＵ２０１は、Ｓ４０１へ進む。

　ここで、過冷却度と圧縮機の回転数の関係について説明する。圧縮機の回転数を減少させると、空気側から求まる熱交換量Ｑｃ＝ＫＡ（Ｔｃ－Ｔａ）はほとんど変化せずに、冷媒循環量Ｇｒのみが低下するためＨｉ－Ｈｏが大きくなる。室外熱交換器入口冷媒比エンタルピーＨｉはほとんど変化しないため室外熱交換器出口冷媒比エンタルピーＨｏが小さくなる（式１参照）。つまり、過冷却回路入口冷媒比エンタルピーが小さくなるため（Ｈｓｉ＝Ｈｏ）、過冷却回路の能力Ｑｓｃが一定の場合、過冷却回路出口冷媒比エンタルピーＨｓｏも小さくなる（式２参照）。すなわち、過冷却度が大きくなる。反対に、圧縮機の回転数を増加させると、過冷却度が小さくなる。
　Ｑｃ＝ＫＡ（Ｔｃ－Ｔａ）＝Ｇｒ（Ｈｉ－Ｈｏ）　　　　　　（式１）
　　　Ｑｃ：凝縮能力
　　　　Ｋ：熱通過率・・・室外ファン風量、室外熱交換器諸元にて変化
　　　　Ａ：室外熱交換器伝熱面積
　　　Ｔｃ：凝縮温度・・・吐出圧力の飽和温度とほぼ同等
　　　Ｔａ：外気温度
　　　Ｇｒ：冷媒循環量・・・圧縮機回転数と吸入冷媒状態にて変化
　　　Ｈｉ：室外熱交換器入口冷媒比エンタルピー
　　　Ｈｏ：室外熱交換器出口冷媒比エンタルピー
　Ｑｓｃ＝Ｇｒ（Ｈｓｉ－Ｈｓｏ）　　　　　　　　　　　　　（式２）
　　Ｑｓｃ：過冷却能力
　　Ｈｓｉ：過冷却回路入口冷媒比エンタルピー
　　Ｈｓｏ：過冷却回路出口冷媒比エンタルピー

　実施形態１の空気調和装置によれば、過冷却回路２０の出口の温度に基づき過冷却回路２０の出口における過冷却度を求めることで、適切に過冷却度を求めることができる。また、実施形態１の空気調和装置によれば、過冷却度の平均値を求め、過冷却度が平均値よりも大きい室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数を増加させ、過冷却度が平均値よりも小さい室外ユニット１０の圧縮機１１の回転数を減少させるよう制御することにより、室外ユニット１０間の冷媒量のバランスをとることができる。よって、実施形態１の空気調和装置によれば、冷媒回路に充填されている冷媒量を適切に判定可能とすることができる。

＜実施形態２＞
　実施形態２について説明する。ここでは、実施形態１と異なる点について主に説明する。室外熱交換器の出口の冷媒状態に影響を与える要因としては圧縮機回転数以外に室外ファン回転数がある。実施形態２の制御部７０ａは、室外ファン回転数を制御することで冷媒量をバランスさせる。

　図５は、実施形態２の冷媒量のバランス制御処理の一例を示すフローチャートである。Ｓ５０１からＳ５０３までの処理は、図４のＳ４０１からＳ４０３までの処理と同様であるため説明を省略する。Ｓ５０４において、ＣＰＵ２０１は、過冷却度が平均値より小さい側の室外ユニット１０のファン回転数を増加させ、過冷却度が平均値より大きい側の室外ユニット１０のファン回転数を減少させる制御を行う。原理については後述するが、ファン回転数を増加させると室外ユニットの過冷却度が大きくなり、ファン回転数を減少させると室外ユニットの過冷却度が小さくなる。したがって、本処理によれば、複数の室外ユニット間の過冷却度を小さくすることができる。

　Ｓ５０４の処理についてより具体的に説明すると、ＣＰＵ２０１は、過冷却度が平均値よりも小さい室外ユニット１０の室外ファン１５のファン回転数の増加分と、過冷却度が平均値よりも大きい室外ユニット１０の室外ファン１５のファン回転数の減少分と、が等しくなるように、各室外ファン１５の回転数を決定する。

　ここで、過冷却度と室外ファンの回転数の関係について説明する。室外ファンの回転数を増加させると、熱通過率Ｋが大きくなるため凝縮能力Ｑｃが増加する。冷媒循環量Ｇｒ、凝縮器入口冷媒比エンタルピーＨｉはほとんど変化しないため凝縮器出口冷媒比エンタルピーＨｏが小さくなる（式１参照）。つまり、過冷却回路入口冷媒比エンタルピーが小さくなるため（Ｈｓｉ＝Ｈｏ）、過冷却回路の能力Ｑｓｃが一定の場合、過冷却回路出口冷媒比エンタルピーＨｓｏも小さくなる（式２参照）。すなわち、過冷却度が大きくなる。反対に、室外ファンの回転数を減少させると、過冷却度が小さくなる。

　実施形態２の空気調和装置によれば、圧縮機の回転数に替えてファンの回転数を制御することで、室外ユニット１０間の冷媒量のバランスをとることができる。よって、実施形態２の空気調和装置によれば、冷媒回路に充填されている冷媒量を適切に判定可能とすることができる。

＜実施形態３＞
　実施形態３について説明する。ここでは、上述した実施形態と異なる点について主に説明する。図６は、実施形態３の空気調和装置の概略構成の一例を示す図である。室外ユニット１００ａの構成について説明する。実施形態３の空気調和装置は、実施形態１の空気調和装置に対して、室外ユニット１００ａに、過冷却回路２０ａの入口付近の配管に過冷却回路入口温度センサ６１ａが設けられている。実施形態３の制御部７０ａは、室外ファン１５ａ、高圧圧力センサ６２ａ、室外膨張弁１４ａ、過冷却膨張弁２３ａ、過冷却回路出口温度センサ６０ａ、過冷却回路入口温度センサ６１ａ、圧縮機１１ａ、冷媒充填用電磁弁８０ａ、室外ユニット１００ｂの制御部７０ｂと、信号線を介して、信号を送ったり、信号を受け取ったりできるよう接続されている。過冷却回路入口温度センサ６１ａは、過冷却回路２０ａの入口付近の配管の冷媒の温度を検出する。室外ユニット１００ｂの構成も室外ユニット１００ａの構成と同様である。

　図７は、実施形態３の冷媒量のバランス制御の一例を示すフローチャートである。Ｓ７０１において、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１００ａの過冷却回路入口温度センサ６１ａで検出された温度と室外ユニット１００ａの過冷却回路出口温度センサ６０ａで検出された温度とに基づき、過冷却回路２０ａの入口と出口との温度差を求める。また、ＣＰＵ２０１は、制御部７０ｂを介して室外ユニット１００ｂの過冷却回路入口温度センサ６１ｂで検出された温度と室外ユニット１００ｂの過冷却回路出口温度センサ６０ｂで検出された温度とを受け取る。そして、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１００ｂの過冷却回路入口温度センサ６１ｂで検出された温度と室外ユニット１００ｂの過冷却回路出口温度センサ６０ｂで検出された温度とに基づき、過冷却回路２０ｂの入口と出口との温度差を求める。なお、制御部７０ｂのＣＰＵ２０１が室外ユニット１００ｂの過冷却回路入口温度センサ６１ｂで検出された温度と室外ユニット１００ｂの過冷却回路出口温度センサ６０ｂで検出された温度とに基づき、過冷却回路２０ｂの入口と出口との温度差を求めるようにしてもよい。そして、過冷却回路２０ａのＣＰＵ２０１は、制御部７０ｂで求められた、過冷却回路２０ｂの入口と出口との温度差を、制御部７０ｂを介して受け取るようにしてもよい。実施形態１で示した過冷却回路２０の出口における過冷却度の替わりに、実施形態３では、過冷却回路２０の入口と出口との温度差を用いる。

　Ｓ７０２において、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１００ａの過冷却回路２０ａの入口と出口との温度差と、室外ユニット１００ｂの過冷却回路２０ｂの入口と出口との温度差と、の差分が閾値以上か否かを判定する。ＣＰＵ２０１は、差分が閾値以上であると判定した場合、Ｓ７０３に進み、差分が閾値未満であると判定した場合、図７に示す冷媒量のバランス制御の処理を終了する。

　Ｓ７０３において、ＣＰＵ２０１は、室外ユニット１００ａの過冷却回路２０ａの入口と出口との温度差と、室外ユニット１００ｂの過冷却回路２０ｂの入口と出口との温度差と、に基づき、温度差の平均値を求める。平均値は目標値の一例である。

　Ｓ７０４において、ＣＰＵ２０１は、温度差が平均値より小さい側の室外ユニット１００の圧縮機１１の回転数を減少させ、温度差が平均値より大きい側の室外ユニット１００の圧縮機１１の回転数を増加させる制御を行う。ＣＰＵ２０１は、温度差が平均値より小さい側の室外ユニット１００の圧縮機１１の回転数の減少分の合計量と、温度差が平均値より大きい側の室外ユニット１００の圧縮機１１の回転数の増加分の合計量と、が等しくなるように、各圧縮機１１の回転数を決定する。Ｓ７０４の処理の後、ＣＰＵ２０１は、Ｓ７０１へ進む。合計量は、予め設定された値であり、例えば、２ヘルツである。

　実施形態３の空気調和装置によれば、過冷却度の替わりに、室外ユニット１００の過冷却回路２０の入口と出口との温度差を利用することができる。すなわち、実施形態３の空気調和装置によれば、実施形態１の効果を奏すると共に、さらに過冷却度を求めるために高圧圧力センサ６２で圧力を測定する必要がなく、飽和温度に変換する際の誤差を減らすことができる。

＜実施形態４＞
　実施形態４について説明する。ここでは、実施形態３と異なる点について主に説明する。実施形態４の制御部７０ａは、室外ファン回転数を制御することで冷媒量をバランスさせる。図８は、実施形態４の冷媒量のバランス制御処理の一例を示すフローチャートである。Ｓ８０１からＳ８０３までの処理は、図７のＳ７０１からＳ７０３までの処理と同様であるため説明を省略する。Ｓ８０４において、ＣＰＵ２０１は、温度差が平均値より小さい側の室外ユニット１００のファン回転数を増加させ、温度差が平均値より大きい側の室外ユニット１００のファン回転数を減少させる制御を行う。

　より具体的に説明すると、ＣＰＵ２０１は、温度差が平均値より小さい側の室外ユニット１００の室外ファン１５のファン回転数の増加分と、温度差が平均値よりも大きい室外ユニット１００の室外ファン１５のファン回転数の減少分と、が等しくなるように、各室外ファン１５の回転数を決定する。

　実施形態４の空気調和装置によれば、過冷却度の替わりに、室外ユニット１００の過冷却回路２０の入口と出口との温度差を利用することができる。すなわち、実施形態４の空気調和装置によれば、実施形態２の効果を奏すると共に、さらに過冷却度を求めるために高圧圧力センサ６２で圧力を測定する必要がなく、飽和温度に変換する際の誤差を減らすことができる。

（変形例１）
　３台以上の場合について説明する。Ｓ４０２において、ＣＰＵ２０１は、すべての室外ユニット１０の過冷却度のうち最大値と最小値との差分が閾値以上か判定する。ＣＰＵ２０１は、すべての室外ユニット１０の過冷却度のうち最大値と最小値との差分が閾値以上であると判定した場合、Ｓ４０３に進み、すべての室外ユニット１０の過冷却度のうち最大値と最小値との差分が閾値未満であると判定した場合、図４に示す冷媒量のバランス制御の処理を終了する。

　Ｓ４０４において、ＣＰＵ２０１は、予め定められた増加分（２ヘルツ）を過冷却度が平均値より大きい側の室外ユニット１０の数で除することで、大きい側の各室外ユニット１０の増加分を決定する。同様に、予め定められた減少分（２ヘルツ）を過冷却度が平均値より小さい側の室外ユニット１０の数で除することで、小さい側の各室外ユニット１０の減少分を決定する。
　例えば、大きい側の室外ユニット１０の数が２で小さい側の室外ユニット１０の数が１の場合、各室外ユニット１０の増加分は１ヘルツとなる。これにより、増加分の合計値と減少分の合計値とを常に２ヘルツに保つことができる。

（変形例２）
　変形例２について説明する。ＣＰＵ２０１は、さらに、各圧縮機１１の行程容積に基づいて、各圧縮機１１の回転数を制御するようにしてもよい。制御部７０ａは、予め記憶部２０２に各圧縮機１１の行程容積を記憶していてもよいし、各圧縮機１１の制御部７０に対して各圧縮機１１の行程容積を問い合わせ、問い合わせの結果として取得した各圧縮機１１の行程容積を記憶部２０２に記憶するようにしてもよい。同じ変更量、圧縮機の回転数を上げる場合であっても、ＣＰＵ２０１は、圧縮機の行程容積が小さい方の回転数を圧縮機の行程容積が大きい方の回転数より基準となる行程容積との比に基づき若干上げ、圧縮機の行程容積が大きい方の回転数を圧縮機の行程容積が小さい方の回転数より基準となる行程容積との比に基づき若干下げるよう制御する。例えば２台の圧縮機の回転数を同じ１ヘルツ上げようとする場合であっても、ＣＰＵ２０１は、圧縮機の行程容積が小さい方の回転数を１ヘルツより若干上げ、圧縮機の行程容積が大きい方の回転数を１ヘルツより若干下げるよう制御する。この場合も、ＣＰＵ２０１は、増加分の合計量及び減少分の合計量がそれぞれ基準の行程容積換算で２ヘルツになるよう調整するものとする。

　変形例２の空気調和装置によれば、圧縮機の行程容積も考慮した室外ユニット間の冷媒量のバランス制御を行うことができる。変形例２では、実施形態１を例に説明を行ったが、他の実施形態でも同様である。

（変形例３）
　変形例３について説明する。上述した実施形態では、目標値の例として、過冷却度又は温度差（以下指標値と称する）の平均値を用いて説明したが、目標値は、複数の室外ユニットそれぞれについて得られた複数の指標値に基づいて得られる値であればよく、実施形態に限定されるものではない。より好ましくは、目標値は複数の指標値のうち最大値から最小値の間の値であればよい。例えば、目標値は、複数の指標値の中央値であってもよい。これにより、効率的に冷媒量のバランスを取ることができる。

（変形例４）
　変形例４について説明する。上述した各実施形態では、冷媒充填制御処理を行うことで空気調和装置を制御する制御装置の一例として、室外ユニット１０ａ、又は室外ユニット１０ａの制御部７０ａ等を例にあげて説明を行った。ただし、空気調和装置が室内ユニット及び室外ユニットの管理する管理装置をさらに有している場合において、管理装置が冷媒充填制御処理を行ってもよい。このように、制御装置は、室外ユニット１０ａに限定されるものではない。また他の例としては、空気調和装置が外部装置と有線又は無線を介して外部装置と通信可能に接続されている場合において、外部装置が冷媒充填制御処理を行ってもよい。

（変形例５）
　変形例５について説明する。上述した各実施形態では、過冷却回路２０ａの冷却源の一例として過冷却バイパス管２２ａ等を例にあげて説明を行った。ただし、過冷却回路２０ａの冷却源としての外部熱源を利用するようにしてもよい。

　以上、上述した各実施形態によれば、冷媒回路に充填されている冷媒量を適切に判定可能とすることができる。

　以上、本発明の実施形態の一例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではない。

Claims

　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置の制御装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットとを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する温度センサが検出した温度に基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度を求め、求めた複数の過冷却度に基づいて過冷却度の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度の差が小さくなるように、過冷却度が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を増加させ、過冷却度が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を減少させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする制御装置。
　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置の制御装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットとを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する温度センサが検出した温度に基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度を求め、求めた複数の過冷却度に基づいて過冷却度の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度の差が小さくなるように、過冷却度が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を減少させ、過冷却度が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を増加させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする制御装置。
　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置の制御装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットとを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する第１の温度センサが検出した温度と各室外ユニットの前記過冷却回路を通過する前の冷媒の温度を検出する第２の温度センサが検出した温度とに基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差を求め、求めた複数の冷媒の温度差に基づいて温度差の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差の差が小さくなるように、温度差が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を増加させ、温度差が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を減少させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする制御装置。
　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置の制御装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットとを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する第１の温度センサが検出した温度と各室外ユニットの前記過冷却回路を通過する前の冷媒の温度を検出する第２の温度センサが検出した温度とに基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差を求め、求めた複数の冷媒の温度差に基づいて温度差の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差の差が小さくなるように、温度差が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を減少させ、温度差が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を増加させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする制御装置。
　前記制御の後、前記制御手段は、前記冷媒回路への冷媒の充填量が適切か否かを判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
　前記制御手段は、過冷却度が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの圧縮機の回転数の増加分の合計量と、過冷却度が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの圧縮機の回転数の減少分の合計量と、が等しくなるように、各圧縮機の回転数を決定することを特徴とする請求項１又は３に記載の制御装置。
　前記合計量は予め設定された値であることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
　前記制御手段は、圧縮機の台数に基づいて各圧縮機の回転数を決定することを特徴とする請求項６又は７に記載の制御装置。
　前記制御手段は、各圧縮機の行程容積に基づいて各圧縮機の回転数を決定することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の制御装置。
　前記制御手段は、前記求めた複数の過冷却度に基づいて、過冷却度の平均値を前記目標値として求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
　前記制御手段は、前記求めた複数の温度差に基づいて、温度差の平均値を前記目標値として求めることを特徴とする請求項３又は４に記載の制御装置。
　前記制御手段は、前記求めた複数の過冷却度のうち差分が閾値以上のものがあるか否かを判定し、前記求めた複数の過冷却度のうち差分が閾値以上のものがある場合、前記求めた複数の過冷却度に基づいて前記過冷却度の目標値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
　前記制御手段は、前記求めた複数の温度差の差分が閾値以上のものがあるか否かを判定し、前記求めた複数の温度差のうち差分が閾値以上のものがある場合、前記求めた複数の温度差に基づいて前記温度差の目標値を求めることを特徴とする請求項３又は４に記載の制御装置。
　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する温度センサが検出した温度に基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度を求め、求めた複数の過冷却度に基づいて過冷却度の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度の差が小さくなるように、過冷却度が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を増加させ、過冷却度が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を減少させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする空気調和装置。
　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する温度センサが検出した温度に基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度を求め、求めた複数の過冷却度に基づいて過冷却度の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の出口における過冷却度の差が小さくなるように、過冷却度が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を減少させ、過冷却度が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を増加させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする空気調和装置。
　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する第１の温度センサが検出した温度と各室外ユニットの前記過冷却回路を通過する前の冷媒の温度を検出する第２の温度センサが検出した温度とに基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差を求め、求めた複数の冷媒の温度差に基づいて温度差の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差の差が小さくなるように、温度差が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を増加させ、温度差が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの圧縮機の回転数を減少させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする空気調和装置。
　複数の室外ユニットと前記複数の室外ユニットと配管で接続された室内ユニットとを有する空気調和装置であって、
　前記複数の室外ユニットと前記室内ユニットを含む冷媒回路への冷媒の充填が完了する前に、各室外ユニットが有する過冷却回路を通過した冷媒の温度を検出する第１の温度センサが検出した温度と各室外ユニットの前記過冷却回路を通過する前の冷媒の温度を検出する第２の温度センサが検出した温度とに基づいて前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差を求め、求めた複数の冷媒の温度差に基づいて温度差の目標値を求め、前記各室外ユニットの前記過冷却回路の入口と出口との冷媒の温度差の差が小さくなるように、温度差が前記目標値よりも大きい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を減少させ、温度差が前記目標値よりも小さい前記室外ユニットの熱交換器のファンの回転数を増加させるよう制御する制御手段を有することを特徴とする空気調和装置。