(57)【要約】【課題】１台の室外機に複数の室内機を接続する多室型空気調和装置において、室内機が最小台数、最小能力で接続された場合でも、高圧上昇を防止できる室外機を提供する。【解決手段】室外機２は、複数の室内機３が接続される空気調和装置の室外機である。室外機２は、圧縮機１１と、容器２０と、制御部４とを備えている。容器２０は圧縮機１１の吸入側に配置され、冷媒貯留量を増減できる。制御部４は、暖房運転時において、圧縮機１１および容器２０を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回ったときに、容器２０に余剰冷媒を溜めるための湿り運転制御を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の室内機（３）が接続される空気調和装置（１）の室外機であって、
圧縮機（１１）と、
前記圧縮機（１１）の吸入側に配置され、冷媒貯留量を増減できる容器（２０）と、
暖房運転時において、前記圧縮機（１１）および前記容器（２０）を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回ったときに、前記容器（２０）に余剰冷媒を溜めるための湿り運転制御を行う制御部（４）と、
を備えた室外機（２）。
【請求項２】
前記湿り運転制御は、接続される前記室内機（３）の台数が所定数以下の場合に行われる、
請求項１に記載の室外機（２）。
【請求項３】
前記湿り運転制御は、運転状態に基づいて設定される前記圧縮機（１１）の目標吐出管温度の上限値を下げることを含む、
請求項１に記載の室外機（２）。
【請求項４】
前記圧縮機（１１）の運転周波数は、運転状態に基づいて加減され、
前記湿り運転制御は、前記圧縮機（１１）および前記容器（２０）を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回り、前記圧縮機（１１）の運転周波数が所定周波数以下の場合に行われる、
請求項１に記載の室外機（２）。
【請求項５】
前記湿り運転制御は、前記圧縮機（１１）および前記容器（２０）を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回り、冷媒の凝縮温度が所定温度以上の場合に行われる、
請求項１に記載の室外機（２）。
【請求項６】
前記目標吐出管温度の上限値を、圧縮機信頼性を守れる最小の吐出過熱が確保される吐出管温度まで下げて湿り運転制御が行われる、
請求項３に記載の室外機（２）。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の室外機（２）と、前記室外機（２）に接続される複数の室内機（３）とで構成される、
空気調和装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの室外機に複数の室内機を接続する多室型空気調和装置における、冷媒の容量制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和装置の余剰冷媒の調整方法として、冷房運転時は余剰冷媒を室外熱交換器に溜め、暖房運転は余剰冷媒を室内熱交換器に溜める方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、冷房運転時は室外熱交換器の容積が大きいため、余剰冷媒を室外熱交換器に溜めても性能、信頼性に影響がほとんどないが、暖房運転時は室内熱交換器の容積が小さいため、余剰冷媒を溜めすぎると高圧が上昇するという不具合が生じる。また、余剰冷媒を調整するために、受液器を設けることもある（例えば、特許文献２参照）。しかし、受液器を設ける方法では、部品点数が増加するためコスト高の要因となる。そこで、液圧縮に至らず且つ吐出管温度の異常上昇にも至らないエリアでの過冷却度制御を行う方法（例えば、特許文献３）が採用されている。
【特許文献１】特開２００２−２９５９１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６６１０号公報
【特許文献３】特開平７−１９８１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、１台の室外機に複数の室内機を接続する多室型空気調和装置では、室内機が最大台数、最大能力で接続された時の能力を確保するために、容量の大きい圧縮機が搭載され、それを見越した冷媒量が充填されている。この種の冷却システムでは、室内機が最小台数、最小能力で接続された場合には、冷媒封入量が過多になるため、過冷却度制御だけでは余剰冷媒を調節することはできず、高圧上昇を招く恐れがある。
【０００４】
本発明の目的は、１台の室外機に複数の室内機を接続する多室型空気調和装置において、室内機が最小台数、最小能力で接続された場合でも、高圧上昇を防止できる室外機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る室外機は、複数の室内機が接続される空気調和装置の室外機であって、圧縮機と、容器と、制御部とを備えている。容器は圧縮機の吸入側に配置され、冷媒貯留量を増減できる。制御部は、暖房運転時において、圧縮機および容器を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回ったときに、容器に余剰冷媒を溜めるための湿り運転制御を行う。
この室外機では、接続される室内機の総容量が小さく冷媒循環路の容量が所定量を下回った場合でも、湿り運転制御によって余剰冷媒が容器に溜められるので高圧側（室内機側）の液冷媒が減少する。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【０００６】
第２発明に係る室外機は、第１発明に係る室外機であって、湿り運転制御は、接続される室内機の台数が所定数以下の場合に行われる。
この室外機では、室内機の接続台数が所定台数以下の場合、湿り運転制御によって余剰冷媒が容器に溜められるので高圧側の液冷媒が減少する。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【０００７】
第３発明に係る室外機は、第１発明に係る室外機であって、湿り運転制御は、運転状態に基づいて設定される圧縮機の目標吐出管温度の上限値を下げることを含んでいる。
ここでは、圧縮機の目標吐出管温度の上限値を下げるために、室外機側に設けられている膨張弁の開度が大きくなり、冷媒が容器に溜まるようになる。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。さらに、受液器などの部品を設ける必要が無いので低コストである。
【０００８】
第４発明に係る室外機は、第１発明に係る室外機であって、圧縮機の運転周波数が、運転状態に基づいて加減される。湿り運転制御は、圧縮機および容器を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回り、圧縮機の運転周波数が所定周波数以下の場合に行われる。
ここでは、一般に高圧側圧力が上昇するとピークカット制御の働きで運転周波数が落ちてくる。このピークカット制御で高圧側圧力を下げられない場合、すなわち運転周波数を落としても高圧側圧力を下げられない場合に、湿り運転が開始される。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【０００９】
第５発明に係る室外機は、第１発明に係る室外機であって、湿り運転制御は、圧縮機および容器を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回り、冷媒の凝縮温度が所定温度以上の場合に行われる。
ここでは、高圧側圧力が上昇すると、凝縮温度が高くなる。したがって、凝縮温度が所定温度まで上昇したとき、高圧側圧力が上昇していると判定され、湿り運転が開始される。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【００１０】
第６発明に係る室外機は、第３発明に係る室外機であって、目標吐出管温度の上限値を、最小の吐出過熱が確保される吐出管温度まで下げて湿り運転制御が行われる。
ここでは、簡単な制御で余剰冷媒が容器に溜められるので、高圧側圧力の異常上昇が防止される。さらに受液器などの部品を設ける必要がないので、低コストである。そして、湿り運転を行っても圧縮機を保護できる。
【００１１】
第７発明に係る空気調和装置は、第１発明から第６発明のいずれか１つに係る室外機と、室外機に接続される複数の室内機とで構成されている。
室内機が最小台数、最小能力で接続された場合でも、余剰冷媒を調節することができ、高圧側圧力の異常上昇を防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明に係る室外機は、接続される室内機の総容量が小さく冷媒循環路の容量が所定量を下回った場合でも、湿り運転制御によって余剰冷媒が容器に溜められるので高圧側の液冷媒が減少する。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
第２発明に係る室外機は、室内機の接続台数が所定台数以下の場合、湿り運転制御によって余剰冷媒が容器に溜められるので高圧側の液冷媒が減少する。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【００１３】
第３発明に係る室外機は、高圧側圧力の異常上昇が防止される上に、受液器などの部品を設ける必要が無いので低コストである。
第４発明に係る室外機は、運転周波数が所定周波数まで低下したとき、高圧側圧力が上昇していると判定され、湿り運転が開始される。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【００１４】
第５発明に係る室外機は、凝縮温度が所定温度まで上昇したとき、高圧側圧力が上昇していると判定され、湿り運転が開始される。このため、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
第６発明に係る室外機は、高圧側圧力の異常上昇が防止される上に、受液器などの部品を設ける必要がないので、低コストである。そして、湿り運転を行っても圧縮機を保護できる。
【００１５】
第７発明に係る空気調和装置は、室内機が最小台数、最小能力で接続された場合でも、余剰冷媒を調節することができ、高圧側圧力の異常上昇を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜空気調和装置の構成＞
本発明の一実施形態に係る室外機を含む空気調和装置の冷媒回路を、図１に示す。空気調和装置１は、多室型空気調和装置であって、１つの室外機２に対して複数の室内機３が並列に接続される構成となっている。空気調和装置１の冷媒回路１０は、主として圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、室内熱交換器１６が順に接続されたものであり、蒸気圧縮式の冷凍サイクルとなっている。ここで、圧縮機１１は、インバータによる回転数制御を行う容量可変のインバータ圧縮機である。また、圧縮機１１の吸入側には、冷媒貯留量を増減できるアキュムレータ（容器）２０が設けられている。
【００１７】
圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３および膨張弁１４は室外機２に含まれており、室内熱交換器１６は室内機３に含まれている。また、四路切換弁１２と室内熱交換器１６との間は冷媒連絡配管１７ａにより接続され、膨張弁１４と室内熱交換器１６との間は冷媒連絡配管１７ｂにより接続される。冷媒連絡配管１７ａ、１７ｂは、室外機２と室内機３との間に配置される。室外機２の内部冷媒回路の端末部には、ガス側閉鎖弁１８と液側閉鎖弁１９とが設けられている。ガス側閉鎖弁１８は四路切換弁１２側に配置されており、液側閉鎖弁１９は膨張弁１４側に配置されている。ガス側閉鎖弁１８には冷媒連絡配管１７ａが接続され、液側閉鎖弁１９には冷媒連絡配管１７ｂが接続される。これらの閉鎖弁１８，１９は、室外機２や室内機３を設置するときには閉状態にされている。そして、閉鎖弁１８、１９は、室外機２、室内機３を現地に設置し冷媒連絡配管１７ａおよび冷媒連絡配管１７ｂを閉鎖弁１８，１９に接続した後に開状態とされる。
【００１８】
また、本実施形態の空気調和装置１は、サーミスタから成る多くの温度センサを備えている。室外温度センサ１０２は、室外機２が設置されている周囲温度を検知し、吐出管温度センサ１１１は、圧縮機１１の吐出配管に取付けられ、吐出管温度Ｔｏを検出する。暖房運転時の蒸発温度センサ１１３は、室外熱交換器１３に取付けられ、蒸発温度Ｔｅを検出し、凝縮温度センサ１１６は、室内熱交換器１６に取付けられ、凝縮温度Ｔｃを検出する。また、液管温度センサ１１７は、室内熱交換器１６の暖房運転時の出口側に取付けられ、液管温度Ｔｌを検出する。これら温度センサの検出値に基づき、制御部４が空気調和装置１を運転制御する。
【００１９】
＜空気調和装置の動作＞
（冷房運転）
次にこの空気調和装置１の運転動作について説明する。冷房運転時は、四路切換弁１２が図１において実線で示す状態に保持される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁１２を介して室外熱交換器１３に流入し、室外空気と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、膨張弁１４で所定の低圧に減圧され、さらに室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して蒸発する。そして、冷媒の蒸発によって冷却された室内空気は、図示しない室内ファンによって室内へと吹き出され、室内を冷房する。また、室内熱交換器１６で蒸発して気化した冷媒は、冷媒連絡配管１７ａを通って室外機２に戻り、圧縮機１１に吸い込まれる。
【００２０】
（暖房運転）
暖房運転時は、四路切換弁１２が図１において破線で示す状態に保持される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁１２を介して各室内機３の室内熱交換器１６に流入し、室内空気と熱交換して凝縮・液化する。冷媒の凝縮によって加熱された室内空気は、室内ファンによって室内へと吹き出され、室内を暖房する。室内熱交換器１６において液化した冷媒は、冷媒連絡配管１７ｂを通って室外機２に戻る。室外機２に戻った冷媒は、膨張弁１４で所定の低圧に減圧され、さらに室外熱交換器１３で室外空気と熱交換して蒸発する。そして、室外熱交換器１３で蒸発して気化した冷媒は、四路切換弁１２を介して圧縮機１１に吸い込まれる。
【００２１】
＜通常制御＞
図２は、本発明の一実施形態に係る室外機を含む空気調和装置の制御ブロック図である。制御部４は、目標吐出管温度設定部４１、膨張弁解度制御部４２及びインバータ制御部４３を有し、目標吐出管温度設定部４１は、温度センサ１１３，１１６，１１７の検出値Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌに基づいて目標吐出管温度Ｔｍを設定する。膨張弁開度制御部４２は、目標吐出管温度Ｔｍと吐出管温度Ｔｏとの偏差を算出し、目標吐出管温度Ｔｍと吐出管温度Ｔｏが一致するように、膨張弁１４の開度調整を行う。インバータ制御部４３は、圧縮機１１の運転周波数を適時設定し、圧縮機１１を最適運転させる。
【００２２】
なお、目標吐出管温度Ｔｍは、Ｔｍ＝α×Ｔｃ−β×Ｔｅ＋γの式で算出され、γは過冷却度補正項であり、実際の過冷却度（Ｔｌ−Ｔｃ）に基づいて算出される。実際の過冷却度が目標の過冷却度より小さい場合は、過冷却度補正項γが正となり、目標吐出管温度Ｔｍが上がる。そのためアキュムレータ２０の液が減少し、過冷却度がついてくる。また、実際の過冷却度が目標の過冷却度より大きい（過冷却度がつき過ぎている）場合は、γが負となり目標吐出管温度Ｔｍが下がり、アキュムレータ２０の液が増加し、過冷却度が小さくなる。
ところで、多室型空気調和装置では、室内機の形態変化に対応するため、大容量室内機の最大数接続に対応できうる冷媒量が選定されている。そのため、小容量室内機の最小接続で暖房運転された場合は、余剰冷媒を高圧側に蓄えることになり、過冷却がつきすぎて高圧側圧力が異常上昇する。
【００２３】
＜容量制御＞
そこで、高圧側圧力の異常上昇を回避するため、暖房運転時には、所定の運転周波数以下で高圧が上昇した場合は、吐出管温度上限値を、圧縮機１１の湿り限界となる吐出過熱度が確保できる値へ変更し、膨張弁１４の開度を調節して湿り運転を行う。この湿り運転を行うことによって、圧縮機１１の吸入口前に接続しているアキュムレータ２０に余剰冷媒を溜めて、凝縮器側（室内機側）の液冷媒を減らし高圧を低下させている。
【００２４】
（暖房運転制御ロジック）
図３は、暖房運転制御のフローチャートである。容量制御は、暖房運転制御の一部分であり、暖房運転が開始されると容量制御をするか否かを決定する。先ずＳ１で、接続されている室内機の容量がＱＬ未満であるか否かを判定する。Ｓ１においてＹｅｓの場合はＳ２へ進み、圧縮機１１の運転周波数がＦＬ未満であるか否かを判定する。Ｓ２においてＹｅｓの場合はＳ３へ進み、凝縮温度がＴｃＨ以下であるか否かを判定する。Ｓ３においてＹｅｓの場合は湿り制御運転を行う。なお、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれかでＮｏの場合は通常制御を行う。なお、ＱＬ、ＦＬ、ＴｃＨは、予め実験によって求められ、制御部４に記憶されている。
【００２５】
（湿り運転制御ロジック）
図４は、湿り運転制御のフローチャートである。Ｓ１１で目標吐出温度Ｔｍを、最小の吐出過熱度を確保できるＴｍｈに設定する。次にＳ１２へ進み、吐出管温度ＴｏとＴｍｈを比較する。Ｓ１３では、ＴｏとＴｍｈとの差から膨張弁１４の開度を設定する。例えば、Ｔｏ≧Ｔｍｈならば膨張弁１４の開度を大きくするように設定し、Ｔｏ＜Ｔｍｈならば膨張弁１４の開度を小さくするように設定する。そしてＳ１４へ進み、膨張弁１４を動作させる。膨張弁１４を動作させた後はＳ１へ戻る。
【００２６】
＜特徴＞
（１）
この室外機２は、複数の室内機３が接続される。室外機２は、運転周波数を変更可能な圧縮機１１と、アキュムレータ２０と、制御部４とを備えている。アキュムレータ２０は、圧縮機１１の吸入側に接続され冷媒貯留量を増減できる。制御部４は、暖房運転時に圧縮機１１およびアキュムレータ２０を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回った場合、アキュムレータ２０に余剰冷媒を溜めるための湿り運転制御を行う。このため、室内機３の接続台数が最小（２台以下）の場合でも、湿り運転制御によって余剰冷媒がアキュムレータ２０に溜められるので室内熱交換器１６側の液冷媒が減少し、高圧側圧力の異常上昇が防止される。また、湿り運転制御は、圧縮機１１の目標吐出管温度の上限値を、最小の吐出過熱が確保される吐出管温度まで下げることによって、膨張弁１４の開度が大きくなり冷媒がアキュムレータ２０に溜まるようになる。このため、受液器などの部品を設ける必要が無く、低コストである。
【００２７】
（２）
この室外機２では、湿り運転制御が、圧縮機１１およびアキュムレータ２０を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回り、圧縮機の運転周波数が所定周波数以下の場合に行われる。つまり、運転周波数が所定周波数まで低下したとき高圧側圧力が上昇したと判定され、湿り運転によって高圧側圧力の異常上昇が防止される。さらに、湿り運転制御が、圧縮機１１およびアキュムレータ２０を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回り、冷媒の凝縮温度が所定温度以上の場合に行われる。つまり、凝縮温度が所定温度まで上昇したとき高圧側圧力が上昇したと判定され、湿り運転によって高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【００２８】
（３）
この室外機２を備えた空気調和装置１は、暖房運転時において、圧縮機１１およびアキュムレータ２０を含む冷媒循環路の容量が所定量を下回ったときに、アキュムレータ２０に余剰冷媒を溜めるための湿り運転制御を行う制御部を備えている。このため、余剰冷媒の調節が可能であり、高圧側圧力の異常上昇が防止される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように本発明によれば、簡単な手段で冷凍回路内の余剰冷媒を調節することができるので、１台の室外機に複数の室内機を接続する多室型空気調和装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る室外機を含む空気調和装置の冷媒回路。
【図２】同実施形態に係る室外機の制御ブロック図。
【図３】同実施形態に係る室外機の暖房運転制御のフローチャート。
【図４】同実施形態に係る室外機の湿り運転制御のフローチャート。
【符号の説明】
【００３１】
１  空気調和装置
２  室外機
３  室内機
４  制御部
１１  圧縮機
２０  アキュムレータ（容器）
【図１】
2007271215.tif 000003
【図２】
2007271215.tif 000004
【図３】
2007271215.tif 000005
【図４】
2007271215.tif 000006