JP6370489B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の室外機を１つの冷媒系統で室内機と接続した空気調和装置に関し、特に各室外機の冷媒量の均等化を図る空気調和装置に関するものである。

空気調和装置の大容量化に応じるため、複数の室外機を備えた空気調和装置が開発されている。このような複数の室外機を備えた空気調和装置は、種々の要因によって各室外機間に冷媒の偏りが生じる場合がある。そこで、従来から、各室外機間に生じる冷媒の偏りの是正（均液）を図った空気調和装置が提案されている。

例えば、特許文献１に記載された空気調和装置は、圧縮機、四方切換弁、熱交換器及びアキュムレータを搭載した室外機を複数台搭載し、熱交換器から流出する冷媒の過熱度を演算する熱交換器出口過熱度演算手段と、圧縮機から吐出する冷媒の過熱度を演算する圧縮機吐出過熱度演算手段とを備えている。また、当該空気調和装置は、熱交換器出口過熱度演算手段、及び、圧縮機吐出過熱度演算手段の演算値によって、前記アキュムレータの液冷媒量の不均衡を判断し、均液制御を実行する均液制御手段を備えている。

そして、当該空気調和装置は、室外機に熱交換器に空気を供給するための送風機を設け、均液制御手段は、熱交換器出口過熱度演算手段、及び、圧縮機吐出過熱度演算手段の演算値に基づき送風機の運転出力を制御する。さらに、空気調和装置の均液制御手段は、熱交換器から流出する冷媒の過熱度、及び、圧縮機から吐出される冷媒の過熱度を予め設定してある基準値に収束させることで均液制御を実行している。

特開２００８−２４９２５９号公報

特許文献１に記載の冷媒の均液制御では、熱交換器に空気を供給するための送風機を用いて均液制御を行う。具体的には、空気調和装置の均液制御手段は、２台以上接続された空気調和装置の一方の送風機の風量を低下させ、他方の送風機の風量を増加させることで均液制御を行っている。ところで、この均液制御を行う際に、空気調和装置に掛かる負荷によっては、一方の送風機の風量を通常時より増加させる必要がある。しかし、一方の送風機の風量を通常時より増加させると室外機の騒音が大きくなるため、これを避けるには、他方の送風機の風量をより減少させる必要がある。しかし、他方の送風機の風量をより減少させると、空気調和装置の運転能力が低下してしまう。そこで、この空気調和装置の運転能力の低下を避けるため、送風機の風量を増加させて均液制御を行わなければならないが、送風機の風量を通常時より常に増加させる均液制御が行われた場合、室外機の騒音が大きくなるという問題があった。

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、各室外機の冷媒量の均等化を図る際の室外機の送風機の騒音増加を抑制する空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、及び送風機を搭載した複数の室外機と、室内側熱交換器を搭載した室内機と、を備えた空気調和装置であって、暖房運転時又は暖房主体運転時において、前記熱源側熱交換器から流出する冷媒の第一の過熱度と、前記圧縮機から吐出する冷媒の第二の過熱度とから、前記複数の室外機において冷媒量の不均衡が発生していると判断したとき、前記冷媒量が多い方の室外機の送風機の運転出力を増加させ、前記冷媒量の少ない方の室外機の送風機の運転出力を低下させることで均液制御を実行する制御部を備え、前記制御部は、室外温度が基準温度より大きく、かつ、前記室内機の運転容量が基準容量未満である場合には、前記送風機を通常運転時の運転出力の最大値の範囲内で均液制御を実行し、室外温度が基準温度以下の場合、又は、室外温度が基準温度より大きく前記室内機の運転容量が基準容量以上である場合には、前記送風機を通常運転時の運転出力の最大値より増加させて均液制御を実行するものである。

本発明によれば、制御部は、室外温度が所定の値より大きく、かつ、室内機の運転容量が所定の値未満である場合には、送風機を通常運転時の運転出力にして均液制御を実行し、室外温度が所定の値以下の場合、又は、室外温度が所定の値より大きく室内機の運転容量が所定の値以上である場合には、送風機を通常運転時の運転出力より増加させて均液制御を実行する。このようにすることで、送風機の運転出力の最大値を常に増加させることがなくなるので、室外機の送風機の騒音増加を抑制することが可能な空気調和装置を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の概略冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転時の冷媒回路図である。 本発明の実施形態に係る空気調和装置の暖房運転時の制御部の制御動作に係るフローチャートである。

以下、本発明の空気調和装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態．
［空気調和装置の冷媒回路の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の概略冷媒回路図である。図１に基づいて、空気調和装置５００の冷媒回路の構成について説明する。空気調和装置５００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、冷房運転及び暖房運転を行うものである。図１に示されるように、空気調和装置５００は、熱源側ユニットとして室外機５１及び室外機１５１を備え、負荷側ユニットとして室内機５３ａ、室内機５３ｂを備えている。そして、室外機５１及び室外機１５１が、低圧管２０１及び高圧管２０２によって分流コントローラ５２に接続され、さらに分流コントローラ５２から室内機５３ａ及び室内機５３ｂに並列接続され、冷凍サイクル回路が構成されている。また、空気調和装置５００は、後述する制御部２０を備えている。なお、図１に示す空気調和装置５００はあくまでも一例であり、室外機を３つ以上備えてもよいし、室内機を１つ又は３つ以上にしてもよい。

室外機５１は、圧縮機１、熱源側熱交換器２、四方弁３、アキュムレータ４、逆止弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及び送風機６を備える。また、室外機５１は、高圧圧力検知手段３１、低圧圧力検知手段３２、圧縮機吐出温度検知手段３４、熱交換器出口温度検知手段３５、外気温度検知手段３６、圧縮機吐出過熱度演算手段３７、熱交換器出口過熱度演算手段３８及び室内機運転容量演算手段４１を備えている。

圧縮機１は、冷媒を吸引し、その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１の吐出側には、四方弁３が接続されている。四方弁３は、圧縮機１から吐出された冷媒の流路を熱源側熱交換器２へ流れる流路、又は室内機５３ａ及び室内機５３ｂへ流れる流路へ切り替えるものである。また、四方弁３は、アキュムレータ４とも接続されており、熱源側熱交換器２又は室内機５３ａ及び室内機５３ｂから流入した冷媒をアキュムレータ４へ送るようになっている。

なお、本実施の形態において流路切替弁として四方弁を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば二方弁又は三方弁等を組み合わせて構成してもよい。

送風機６は、ファン等で構成されており、熱源側熱交換器２に空気を送風するための機能を有している。アキュムレータ４は、過剰な冷媒を貯留するものであり、過剰な冷媒を貯留できる容器である。なお、本実施の形態において空気調和装置５００にアキュムレータ４を設けた例を示したが、空気調和装置５００の使用態様によってはアキュムレータ４を設けなくてもよい。

室外機１５１は、圧縮機１と同様に、圧縮機１０１、熱源側熱交換器１０２、四方弁１０３、アキュムレータ１０４、逆止弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ及び送風機１０６を備える。また、室外機１５１は、高圧圧力検知手段１３１、低圧圧力検知手段１３２、圧縮機吐出温度検知手段１３４、熱交換器出口温度検知手段１３５、外気温度検知手段１３６、圧縮機吐出過熱度演算手段１３７、熱交換器出口過熱度演算手段１３８及び室内機運転容量演算手段１４１を備えている。

圧縮機１０１は、冷媒を吸引し、その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１０１の吐出側には、四方弁１０３が接続されている。四方弁１０３は、圧縮機１０１から吐出された冷媒の流路を熱源側熱交換器１０２へ流れる流路、又は室内機５３ａ及び室内機５３ｂへ流れる流路へ切り替えるものである。また、四方弁１０３は、アキュムレータ１０４とも接続されており、熱源側熱交換器１０２又は室内機５３ａ及び室内機５３ｂから流入した冷媒をアキュムレータ１０４へ送るようになっている。

なお、本実施の形態において流路切替弁として四方弁を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば二方弁又は三方弁等を組み合わせて構成してもよい。

送風機１０６は、ファン等で構成されており、熱源側熱交換器１０２に空気を送風するための機能を有している。アキュムレータ１０４は、過剰な冷媒を貯留するものであり、過剰な冷媒を貯留できる容器である。なお、本実施の形態において空気調和装置５００にアキュムレータ４を設けた例を示したが、空気調和装置５００の使用態様によってはアキュムレータ１０４を設けなくてもよい。

四方弁３、及び四方弁１０３は、冷暖房運転の形態（モード）に対応した弁の切替を行い、冷媒の経路が切り替わるようにする。本実施の形態では、全冷房運転時（ここでは、空調を行っているすべての室内機が冷房をしているときの運転をいう）、冷房主体運転時（冷暖房同時運転のうち、冷房負荷が大きい運転をいう）と、全暖房運転時（ここでは、空調を行っているすべての室内機が暖房をしているときの運転をいう）、暖房主体運転時（冷暖房同時運転のうち、暖房負荷が大きい運転をいう）によって経路が切り替わるようにする。

熱源側熱交換器２、及び熱源側熱交換器１０２は、冷媒を通過させる伝熱管及びその伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィンを有し、冷媒と空気（外気）との熱交換を行う。例えば、全暖房運転時、暖房主体運転時においては蒸発器として機能し、例えば冷媒を蒸発させて気化させる。一方、全冷房運転時、冷房主体運転時においては凝縮器として機能し、例えば冷媒を凝縮して液化させる。場合によっては、例えば冷房主体運転時のように、完全にガス化、液化するのではなく、液体とガスとの二相混合（気液二相状態）の状態まで凝縮する等の調整が行われる。

本実施の形態の空気調和装置５００は、室外機５１、室外機１５１、及び室内機５３ａ、室内機５３ｂ、並びに分流コントローラ５２で構成する。本実施の形態では、冷媒の流れを制御するために室外機５１、室外機１５１と室内機５３ａ、室内機５３ｂとの間に分流コントローラ５２を設け、これらの機器の間を各種冷媒配管により配管接続する。また、複数台の室内機５３ａ及び５３ｂについては、互いに並列となるように接続する。なお、例えば室内機５３ａ、室内機５３ｂ等において、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、以下、ａ、ｂの添え字を省略して室内機５３と称する。また、本実施の形態において空気調和装置５００に分流コントローラ５２を設けた例を示したが、空気調和装置５００の使用態様によっては分流コントローラ５２を設けなくてもよい。

配管接続については、室外機５１、室外機１５１と分流コントローラ５２との間は、低圧管２０１と高圧管２０２とにより接続する。ここで、室外機５１及び室外機１５１と、低圧管２０１との間には、低圧管２０１からの冷媒を分岐させて、室外機５１及び室外機１５１に冷媒を導く冷媒分岐点１９が設けられている。一方、室外機５１及び室外機１５１と、高圧管２０２との間には、室外機５１及び室外機１５１からの冷媒を合流させて高圧管２０２に導く冷媒合流点１８が設けられている。高圧管２０２には室外機５１及び室外機１５１側から分流コントローラ５２側に高圧の冷媒が流れる。また、低圧管２０１には、高圧管２０２を流れる冷媒に比べて低圧の冷媒が分流コントローラ５２側から室外機５１、室外機１５１に流れる。ここで、圧力の高低については、基準となる圧力（数値）との関係により定められているものではなく、圧縮機１及び圧縮機１０１の加圧、各絞り装置（流量制限装置）の開閉（開度）状態の制御等により、冷媒回路内において、相対的な高低（中間を含む）に基づいて表すものであるとする。

一方、分流コントローラ５２と室内機５３ａとは、液管２０３ａとガス管２０４ａとにより接続される。同様に、室内機５３ｂとは、液管２０３ｂとガス管２０４ｂとにより接続される。なお、液管２０３ａ及び液管２０３ｂとを特に区別しない場合は、液管２０３と称し、同様にガス管２０４ａ及びガス管２０４ｂとを特に区別しない場合は、ガス管２０４と称する。低圧管２０１、高圧管２０２、液管２０３、ガス管２０４による配管接続により、室外機５１、室外機１５１、分流コントローラ５２及び室内機５３の間を冷媒が循環し、冷媒回路が構成される。

室外機５１の逆止弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは冷媒が逆流することを防止して冷媒の流れを整え、冷媒の循環経路を運転モードに合わせ一定にするものである。逆止弁５ａは四方弁３と低圧管２０１との間の配管上に位置し、低圧管２０１から四方弁３の方向への冷媒流れを許容する。逆止弁５ｂは熱源側熱交換器２と低圧管２０１との間の配管上に位置し、低圧管２０１から熱源側熱交換器２の方向への冷媒流れを許容する。逆止弁５ｃは、四方弁３と高圧管２０２との間の配管上に位置し、四方弁３から高圧管２０２への冷媒流れを許容する。逆止弁５ｄは、熱源側熱交換器２と高圧管２０２との間の配管上に位置し、熱源側熱交換器２から高圧管２０２の方向への冷媒流れを許容する。

同様に、室外機１５１の逆止弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄは冷媒が逆流することを防止して冷媒の流れを整え、冷媒の循環経路をモードに合わせ一定にするものである。逆止弁１０５ａは四方弁１０３と低圧管２０１との間の配管上に位置し、低圧管２０１から四方弁１０３の方向への冷媒流れを許容する。逆止弁１０５ｂは熱源側熱交換器１０２と低圧管２０１との間の配管上に位置し、低圧管２０１から熱源側熱交換器１０２の方向への冷媒流れを許容する。逆止弁１０５ｃは、四方弁１０３と高圧管２０２との間の配管上に位置し、四方弁１０３から高圧管２０２への冷媒流れを許容する。逆止弁１０５ｄは、熱源側熱交換器１０２と高圧管２０２との間の配管上に位置し、熱源側熱交換器１０２から高圧管２０２の方向への冷媒流れを許容する。

圧縮機１の吐出側における配管上に冷媒の圧力を検知する高圧圧力検知手段３１を取り付け、圧縮機１の吸入側の配管上には、暖房運転時における熱源側熱交換器２の出口側に係る冷媒の圧力を検知するための低圧圧力検知手段３２を取り付けている。また、室外機５１には、圧縮機１の高圧側（吐出側）に係る冷媒の温度を検出するための圧縮機吐出温度検知手段３４が取り付けられている。また、室外機５１には、暖房運転時における熱源側熱交換器２の出口側の冷媒の温度を検出するための熱交換器出口温度検知手段３５が取り付けられている。また、室外機５１には、室外機５１の周囲の外気温度を検知する外気温度検知手段３６が取り付けられている。なお、高圧圧力検知手段３１及び低圧圧力検知手段３２は、圧力センサ等によって構成されている。また、圧縮機吐出温度検知手段３４、熱交換器出口温度検知手段３５及び外気温度検知手段３６はサーミスタ等の温度センサにより構成されている。

さらに、室外機５１は、圧縮機吐出過熱度演算手段３７、熱交換器出口過熱度演算手段３８、及び室内機運転容量演算手段４１を備え、これらは例えばマイクロコンピュータにより構成されている。圧縮機吐出過熱度演算手段３７は、圧縮機１から吐出する冷媒の過熱度を演算する。熱交換器出口過熱度演算手段３８は、熱源側熱交換器２から流出する冷媒の過熱度を演算する。また、室内機運転容量演算手段４１は、室内機５３についての運転容量を演算する。加えて、室外機５１は、後述する制御部２０と接続されている。制御部２０は例えばマイクロコンピュータにより構成されている。なお、本実施の形態において、室外機５１に圧縮機吐出過熱度演算手段３７、熱交換器出口過熱度演算手段３８、及び室内機運転容量演算手段４１をそれぞれ設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、上記の各演算手段を１つに集約した演算手段を設けてもよいし、別々に演算手段を設けてもよい。

圧縮機１０１の吐出側における配管上に冷媒の圧力を検知する高圧圧力検知手段１３１を取り付け、圧縮機１０１の吸入側の配管上には、暖房運転時における熱源側熱交換器１０２の出口側に係る冷媒の圧力を検知するための低圧圧力検知手段１３２を取り付けている。また、室外機１５１には、圧縮機１０１の高圧側（吐出側）に係る冷媒の温度を検出するための圧縮機吐出温度検知手段１３４が取り付けられている。また、室外機１５１には、暖房運転時における熱源側熱交換器１０２の出口側の冷媒の温度を検出するための熱交換器出口温度検知手段１３５が取り付けられている。また、室外機１５１には、室外機１５１の周囲の外気温度を検知する外気温度検知手段１３６が取り付けられている。なお、高圧圧力検知手段１３１及び低圧圧力検知手段１３２は、圧力センサ等によって構成されている。また、圧縮機吐出温度検知手段１３４、熱交換器出口温度検知手段１３５及び外気温度検知手段１３６はサーミスタ等の温度センサにより構成されている。

さらに、室外機１５１は、圧縮機吐出過熱度演算手段１３７、熱交換器出口過熱度演算手段１３８、及び室内機運転容量演算手段１４１を備え、これらは例えばマイクロコンピュータにより構成されている。圧縮機吐出過熱度演算手段１３７は、圧縮機１０１から吐出する冷媒の過熱度を演算する。熱交換器出口過熱度演算手段１３８は、熱源側熱交換器１０２から流出する冷媒の過熱度を演算する。また、室内機運転容量演算手段１４１は、室内機５３についての運転容量を演算する。加えて、室外機１５１は、後述する制御部２０と接続されている。なお、本実施の形態において、室外機１５１に圧縮機吐出過熱度演算手段１３７、熱交換器出口過熱度演算手段１３８、及び室内機運転容量演算手段１４１をそれぞれ設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、上記の各演算手段を１つに集約した演算手段を設けてもよいし、別々に演算手段を設けてもよい。

次に、分流コントローラ５２について説明する。分流コントローラ５２が有する気液分離器１１は、高圧管２０２から流れる冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。ガス冷媒が流れ出る気相部（図示せず）は、電磁弁１２ａ及び電磁弁１２ｂと接続する。一方、液冷媒が流れ出る液相部（図示せず）は、冷媒間熱交換器１６と接続する。

分流コントローラ内の電磁弁１２ａ、電磁弁１２ｂ及び電磁弁１３ａ、電磁弁１３ｂは、運転モードに基づいて開閉する。電磁弁１２ａの一端は気液分離器１１と接続し、他端はガス管２０４ａと接続する。電磁弁１２ｂの一端は気液分離器１１と接続し、他端は２０４ｂと接続する。また、電磁弁１３ａ一端はガス管２０４ａと接続し、他端は低圧管２０１と接続する。電磁弁１３ｂの一端は２０４ｂと接続し、他端は低圧管２０１と接続する。電磁弁１２ａ、電磁弁１２ｂ及び電磁弁１３ａ、電磁弁１３ｂを組み合わせることにより、運転モードに基づいて室内機５３側から低圧管２０１側に冷媒が流れるようにするか、又は気液分離器１１側から室内機５３側に冷媒が流れるように弁を切り替える。ここでは電磁弁１２ａ、電磁弁１２ｂ及び電磁弁１３ａ、電磁弁１３ｂにより冷媒の流れを切り替えているが、例えば三方弁等を用いてもよい。

絞り装置１４は、冷媒間熱交換器１６と冷媒間熱交換器１７との間に設けられ、冷房運転、暖房運転の運転モードに基づいて開度を制御し、気液分離器１１から流れる冷媒流量及び冷媒の圧力を調整する。一方、絞り装置１５は、開度を制御し、冷媒流量及び冷媒の圧力を調整する。絞り装置１５を通過した冷媒は、後述するように、冷媒間熱交換器１７及び冷媒間熱交換器１６において、冷媒間熱交換器１７及び冷媒間熱交換器１６を流れる冷媒を過冷却し、低圧管２０１に流れることになる。なお、絞り装置１４及び絞り装置１５は、例えば開度を変化させることができる電子式膨張弁等で構成しているものとする。

冷媒間熱交換器１７は、絞り装置１５の下流部分の冷媒（絞り装置１５を通過した冷媒）と、絞り装置１４から流れてくる冷媒との間で熱交換を行う。また、冷媒間熱交換器１６は、冷媒間熱交換器１７を通過した冷媒と、気液分離器１１から絞り装置１４の方向に流れる液冷媒との間で熱交換を行う。

次に、室内機５３ａの構成について説明する。室内機５３ａは、室内側熱交換器２２ａ及び室内側熱交換器２２ａに近接して直列接続した室内側絞り装置２３ａを有している。室内側熱交換器２２ａは、上述した熱源側熱交換器２と同様に、冷房運転の際は蒸発器となり、暖房運転の際は凝縮器となって、空調対象空間の空気と冷媒の間で熱交換を行う。ここで、各室内側熱交換器２２ａの近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための送風機を設けてもよい。

同様に、室内機５３ｂは、室内側熱交換器２２ｂ及び室内側熱交換器２２ｂに近接して直列接続した室内側絞り装置２３ｂを有している。室内側熱交換器２２ｂは、上述した熱源側熱交換器２と同様に、冷房運転の際は蒸発器となり、暖房運転の際は凝縮器となって、空調対象空間の空気と冷媒の間で熱交換を行う。ここで、各室内側熱交換器２２ｂの近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための送風機を設けてもよい。

ここで、室内側熱交換器２２ａ及び室内側熱交換器２２ｂを特に区別しない場合は、室内側熱交換器２２と称し、同様に、室内側絞り装置２３ａ及び室内側絞り装置２３ｂを特に区別しない場合は、室内側絞り装置２３と称する。

室内側絞り装置２３は、減圧弁又は膨張弁として機能し、室内側熱交換器２２を通過する冷媒の圧力を調整する。ここで、室内側絞り装置２３は、例えば開度を変化させることができる電子式膨張弁等で構成しているものとする。そして、室内側絞り装置２３の開度については、冷房運転時には室内側熱交換器２２の冷媒出口側（ここではガス管２０４側となる）の過熱度に基づいて決定する。また、暖房運転時には冷媒出口側（ここでは液管２０３側となる）の過冷却度に基づいて決定する。

以上のように構成した本実施の形態の空気調和装置５００は、上述したように、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転及び暖房主体運転の４つの形態（モード）のいずれかによる運転を行うことができる。

［暖房運転時の説明］
次に全暖房運転における各機器の動作及び冷媒の流れについて説明する。ここでは、すべての室内機５３が停止することなく暖房を行っている場合について説明する。図２は本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転時の冷媒回路図である。全暖房運転時の冷媒の流れは図２に実線矢印で示している。図２に示されるように、室外機５１において、圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１が吐出した冷媒は、四方弁３、逆止弁５ｃを流れ（逆止弁５ａ、逆止弁５ｄ側には流れない）、さらに冷媒合流点１８を経由し、高圧管２０２を通って分流コントローラ５２に流入する。

室外機１５１についても同様に、圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１が吐出した冷媒は、四方弁１０３、逆止弁１０５ｃを流れる（逆止弁１０５ａ、逆止弁１０５ｄ側には流れない）。そして、冷媒合流点１８で室外機５１から流出した冷媒と合流し、高圧管２０２を通って分流コントローラ５２に流入する。

一方、分流コントローラ５２では、電磁弁１２ａ及び電磁弁１２ｂを開放させ、電磁弁１３ａ及び電磁弁１３ｂを閉止させておく。分流コントローラ５２へ流入したガス冷媒の一部は気液分離器１１、電磁弁１２ａ及びガス管２０４ａを通過し、室内機５３ａに流入する。同様に、分流コントローラ５２へ流入した残りのガス冷媒は気液分離器１１、電磁弁１２ｂ及びガス管２０４ｂを通過し、室内機５３ｂに流入する。

室内機５３においては、室内側絞り装置２３の開度調整により、室内側熱交換器２２内を流れる冷媒の流量を調整する。そして、高圧のガス冷媒は、室内側熱交換器２２内を通過する間に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内側絞り装置２３を通過する。このとき、熱交換により室内空気を加熱して空調対象空間（室内）の暖房を行う。

室内側絞り装置２３を通過した冷媒は、例えば中間圧の液冷媒又は気液二相冷媒となり、液管２０３を通過して、冷媒間熱交換器１７に流れ、さらに絞り装置１５を通過する。絞り装置１５を通過して減圧した冷媒は、低圧管２０１に流れ、冷媒分岐点１９で室外機５１側及び室外機１５１側に分配されて、室外機５１及び室外機１５１にそれぞれ流入する。

室外機５１に流入した冷媒は、室外機５１の逆止弁５ｂを通過し、熱源側熱交換器２に流入する。なお、冷媒は、冷媒の圧力の関係で逆止弁５ａ及び逆止弁５ｄ側には流れない。冷媒は、熱源側熱交換器２を通過する間に空気との熱交換により蒸発してガス冷媒となる。そして、冷媒は、四方弁３、アキュムレータ４を経て、再び圧縮機１に戻って吐出される。これが全暖房運転時の冷媒の循環経路となる。

同様に、室外機１５１に流入した冷媒は、室外機１５１の逆止弁１０５ｂを通過し、熱源側熱交換器１０２に流入する。なお、冷媒は、冷媒の圧力の関係で逆止弁１０５ａ及び逆止弁１０５ｄ側には流れない。冷媒は、熱源側熱交換器１０２を通過する間に空気との熱交換により蒸発してガス冷媒となる。そして、冷媒は、四方弁１０３、アキュムレータ１０４を経て、再び圧縮機１０１に戻って吐出される。これが全暖房運転時の冷媒の循環経路となる。

［均液制御の説明］
次に均液制御について説明する。本実施の形態に係る空気調和装置５００のように複数の室外機を備えた空気調和装置５００は、特に暖房運転時又は暖房主体運転時に種々の要因によって各室外機間に冷媒の偏りが生じる場合がある。そして、この冷媒の偏りと熱源側熱交換器の出口における過熱度（圧縮機の吸入過熱度）及び圧縮機の吐出過熱度との間には、相関関係がある。つまり、室外機内の冷媒量が少なくなると、熱源側熱交換器の出口における過熱度及び圧縮機の吐出過熱度が大きくなる。換言すると、室外機内の冷媒量が多くなると、熱源側熱交換器の出口における過熱度及び圧縮機の吐出過熱度が小さくなる。

図３は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転時の制御部の制御動作に係るフローチャートである。図１を参照しながら、図３の各ステップに基づいて、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転時の均液制御について説明する。

（ステップＳ３０ａ）
次式（１）に示すように、熱交換器出口過熱度演算手段３８は、低圧圧力検知手段３２で検知された吸入圧力（低圧圧力）から飽和温度Ｔｅ１を計算し、熱交換器出口温度検知手段３５によって検知される温度Ｔｈｅｘ１からこの飽和温度Ｔｅ１を減算することにより、熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ１を求める。
ＨＥＸＳＨ１＝Ｔｈｅｘ１−Ｔｅ１…（１）

また、次式（２）に示すように、熱交換器出口過熱度演算手段１３８は、低圧圧力検知手段１３２で検知された吐出圧力（低圧圧力）から飽和温度Ｔｅ２を計算し、熱交換器出口温度検知手段１３５によって検知される温度Ｔｈｅｘ２からこの飽和温度Ｔｅ２を減算することにより、熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ２を求める。
ＨＥＸＳＨ２＝Ｔｈｅｘ２−Ｔｅ２…（２）
その後、制御部２０は、（ステップＳ３０ｂ）へ移行する。
なお、本実施の形態において熱交換器出口過熱度演算手段３８、１３８により熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ１、ＨＥＸＳＨ２を求める例を示したが、本発明はこれに限定されず、制御部２０により求めてもよい。また、熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ１、ＨＥＸＳＨ２は、本発明における「第一の過熱度」に相当する。

（ステップＳ３０ｂ）
次式（３）に示すように、圧縮機吐出過熱度演算手段３７は、高圧圧力検知手段３１で検知された吐出圧力（高圧圧力）から飽和温度Ｔｃ１を計算し、圧縮機吐出温度検知手段３４によって検知される吐出温度Ｔｄ１から、この飽和温度Ｔｃ１を減算することにより、圧縮機１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１を求める。
ＴｄＳＨ１＝Ｔｄ１−Ｔｃ１…（３）

また、次式（４）に示すように、圧縮機吐出過熱度演算手段１３７は、高圧圧力検知手段１３１で検知された吐出圧力（高圧圧力）から飽和温度Ｔｃ２を計算し、圧縮機吐出温度検知手段１３４によって検知される吐出温度Ｔｄ２から、この飽和温度Ｔｃ２を減算することにより、圧縮機１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ２を求める。
ＴｄＳＨ２＝Ｔｄ２−Ｔｃ２…（４）
その後、制御部２０は、（ステップＳ３１）へ移行する。
なお、本実施の形態において圧縮機吐出過熱度演算手段３７、１３７により圧縮機の吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２を求める例を示したが、本発明はこれに限定されず、制御部２０により求めてもよい。また、圧縮機の吐出過熱度ＴｄＳＨ１、ＴｄＳＨ２は、本発明における「第二の過熱度」に相当する。

室外機５１と室外機１５１とに均等に冷媒が分配されている場合、理想的にはＴｄＳＨ１＝ＴｄＳＨ２の関係が成り立つ。一方、室外機５１内の冷媒保持量と室外機１５１内の冷媒保持量との間に差が生じた場合、室外機内の冷媒保持量に応じて、圧縮機１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１と圧縮機１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ２との間に差が生じる。例えば、室外機５１内の冷媒保持量よりも室外機１５１内の冷媒保持量の方が少なくなった場合、ＴｄＳＨ１＜ＴｄＳＨ２となる。

（ステップＳ３１）
制御部２０は、熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ１と、熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ２とが、共に予め設定してある基準値Ａよりも大きいかどうかを判断する。制御部２０は、熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ１と、熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ２とが、共に予め設定してある基準値Ａよりも大きい場合は、（ステップＳ３２）へ移行し、それ以外の場合は、（ステップＳ３３）へ移行する。

（ステップＳ３２）
制御部２０は、圧縮機１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１と、圧縮機１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ２とが、共に予め設定してある基準値Ｂよりも大きいかどうかを判断する。制御部２０は、圧縮機１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１と、圧縮機１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ２とが、共に予め設定してある基準値Ｂよりも大きい場合は、送風機６及び送風機１０６の通常運転を行いながら（ステップＳ３１）へ移行し、それ以外の場合は、（ステップＳ３３）へ移行して均液制御を行う。

（ステップＳ３３）
制御部２０は、外気温度検知手段３６及び外気温度検知手段１３６から、室外機５１及び室外機１５１が吸い込む外気の温度を取得し、外気の温度が基準温度Ｃより大きいか否かを判断する。外気の温度が基準温度Ｃより大きい場合は、制御部２０は、（ステップＳ３４）へ移行し、それ以外の場合は、（ステップＳ３６）へ移行する。

（ステップＳ３４）
制御部２０は、室内機運転容量演算手段４１及び室内機運転容量演算手段１４１から室内機５３の運転容量の情報を取得し、室内機５３の運転容量が基準容量Ｄより小さいか否かを判断する。室内機５３の運転容量が基準容量Ｄより小さい場合は、制御部２０は、（ステップＳ３５）へ移行し、それ以外の場合は、（ステップＳ３６）へ移行する。

（ステップＳ３５）
制御部２０は、送風機６及び送風機１０６の運転出力の最大値を、通常運転時の送風機の出力と同じ値であるＥに設定する。その後、制御部２０は、（ステップＳ３９）へ移行する。なお、通常運転時とは、均液制御を行わない場合の暖房運転時のことを意味し、その場合の送風機の最大出力を送風機の運転出力の最大値Ｅとする。

（ステップＳ３６）
制御部２０は、外気の温度及び室内機５３の運転容量に応じて送風機運転出力倍増係数Ｈを決定する。ただし、送風機運転出力倍増係数Ｈは１より大きい値とする。その後、制御部２０は、（ステップＳ３７）へ移行する。

（ステップＳ３７）
制御部２０は、暖房負荷が高いと判断し、送風機の通常運転時より運転出力を増加させるため、通常運転時の送風機の運転出力であるＥに、送風機運転出力倍増係数Ｈを乗じて、その値を送風機風量最大値Ｆとして決定する。その後、制御部２０は、（ステップＳ３８）へ移行する。

（ステップＳ３８）
制御部２０は、送風機の運転出力の最大値を送風機風量最大値Ｆとして、通常運転時の送風機の運転出力を超えた運転出力を設定する。その後、制御部２０は、（ステップＳ３９）へ移行する。

（ステップＳ３９）
制御部２０は、ＴｄＳＨ１＞ＴｄＳＨ２であるか否かを判断する。ＴｄＳＨ１＞ＴｄＳＨ２の場合は、制御部２０は、（ステップＳ４０）へ移行し、それ以外の場合は、（ステップＳ４１）へ移行する。

（ステップＳ４０）
制御部２０は、送風機６の運転出力を低下させると共に、送風機１０６の運転出力を増加させる。その後、制御部２０は、（ステップＳ３１）へ移行する。

（ステップＳ４１）
制御部２０は、送風機６の運転出力を増加させると共に、送風機１０６の運転出力を低下させる。その後、制御部２０は、（ステップＳ３１）へ移行する。

ここで、例えば、送風機による均液手段を冷媒循環量に対して室外機５１側の熱交換器能力が小さく、室外機５１側に液冷媒が偏在する場合を例として説明する。圧縮機１と圧縮機１０１の冷媒吐出量が、望ましい割合で冷媒が分流する状態にするためには、圧縮機１と圧縮機１０１の冷媒循環量に対して、冷媒分岐点１９から熱源側熱交換器２の出口までの過熱度と、冷媒分岐点１９から熱源側熱交換器１０２の出口までの過熱度とを同等とする。さらに、圧縮機１及び圧縮機１０１の吐出過熱度を基準値以上あるいは同等とすればよい。

このことから、（ステップＳ３９）において、ＴｄＳＨ１＞ＴｄＳＨ２を判定し、熱源側熱交換器２の熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ１と熱源側熱交換器１０２の熱交換器出口過熱度ＨＥＸＳＨ２が基準値となるようにする。かつ、圧縮機１の吐出過熱度ＴｄＳＨ１と圧縮機１０１の吐出過熱度ＴｄＳＨ２をもとに、それぞれの過熱度が基準値となるようにする。そのためには、少なくとも送風機６の運転出力を増加させ、室外機５１側の蒸発器熱交換容量を増加させることで熱源側熱交換器２の出口過熱度、すなわち乾き度を増加させると共に圧縮機１の吐出過熱度を増加させる。

また、送風機１０６の運転出力を減少させ、室外機１５１側の蒸発器熱交換容量を低下させることで、熱源側熱交換器１０２の出口過熱度、すなわち乾き度を低下させると共に、圧縮機１０１の吐出過熱度を低下させる。

このため、熱源側熱交換器２の過熱度、すなわち乾き度、及び熱源側熱交換器１０２出口の過熱度、すなわち乾き度を同等とすることができ、室外機５１側に液冷媒が偏在することが解消される。つまり、送風機６の運転出力の増加、又は、送風機１０６の運転出力の減少によって、ＴｄＳＨ１の値とＴｄＳＨ２の値とを近づけることができ、室外機５１側に流れる冷媒流量と、室外機１５１側に流れる冷媒流量とを調整することができる。

このように、室外温度、及び室内機運転容量に応じて空調負荷を判断することで、室外機の送風機の最大出力を選択する均液制御を行う。これにより、必要な暖房能力の確保、及び空調負荷が小さい場合には室外機の送風機の騒音の増大を防止する均液制御が可能となる。

この均液制御は、冷凍サイクル装置に採用する冷媒は特に限定されることはなく、例えば二酸化炭素、又は炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒から、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、ＨＦＯ１２３４ｙｆなどの冷媒を使用することが可能である。

以上のことから、本実施の形態によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、及び送風機を搭載した複数の室外機と、室内側熱交換器を搭載した室内機と、を備えた空気調和装置であって、前記熱源側熱交換器から流出する冷媒の第一の過熱度と、前記圧縮機から吐出する冷媒の第二の過熱度とから、前記複数の室外機において冷媒量の不均衡が発生していると判断したとき、前記送風機の運転出力を制御することで均液制御を実行する制御部を備え、前記制御部は、室外温度が所定の値より大きく、かつ、前記室内機の運転容量が所定の値未満である場合には、前記送風機の運転出力の最大値を維持し、室外温度が所定の値以下の場合、又は、室外温度が所定の値より大きく前記室内機の運転容量が所定の値以上である場合には、前記送風機の運転出力の最大値を増加させるようにする。このようにすることで、室外機の送風機の騒音増加を抑制することが可能な空気調和装置を得ることができる。

また、暖房運転時において、室外機内の送風機の出力の調整と圧縮機周波数の出力の調整をして熱源側熱交換器に流入する冷媒の状態（冷媒乾き度）と流量（つまり、室外機を循環する冷媒の流量）の両者を制御し、冷媒循環量の低下を防ぎながら各室内機の均液制御を行うことができる。

１ 圧縮機、２ 熱源側熱交換器、３ 四方弁、４ アキュムレータ、５ａ 逆止弁、５ｂ 逆止弁、５ｃ 逆止弁、５ｄ 逆止弁、６ 送風機、１１ 気液分離器、１２ａ 電磁弁、１２ｂ 電磁弁、１３ａ 電磁弁、１３ｂ 電磁弁、１４ 絞り装置、１５ 絞り装置、１６ 冷媒間熱交換器、１７ 冷媒間熱交換器、１８ 冷媒合流点、１９ 冷媒分岐点、２０ 制御部、２２ 室内側熱交換器、２２ａ 室内側熱交換器、２２ｂ 室内側熱交換器、２３ 室内側絞り装置、２３ａ 室内側絞り装置、２３ｂ 室内側絞り装置、３１ 高圧圧力検知手段、３２ 低圧圧力検知手段、３４ 圧縮機吐出温度検知手段、３５ 熱交換器出口温度検知手段、３６ 外気温度検知手段、３７ 圧縮機吐出過熱度演算手段、３８ 熱交換器出口過熱度演算手段、４１ 室内機運転容量演算手段、５１ 室外機、５２ 分流コントローラ、５３ 室内機、５３ａ 室内機、５３ｂ 室内機、１０１ 圧縮機、１０２ 熱源側熱交換器、１０３ 四方弁、１０４ アキュムレータ、１０５ａ 逆止弁、１０５ｂ 逆止弁、１０５ｃ 逆止弁、１０５ｄ 逆止弁、１０６ 送風機、１３１ 高圧圧力検知手段、１３２ 低圧圧力検知手段、１３４ 圧縮機吐出温度検知手段、１３５ 熱交換器出口温度検知手段、１３６ 外気温度検知手段、１３７ 圧縮機吐出加熱度演算手段、１３８ 熱交換器出口過熱度演算手段、１４１ 室内機運転容量演算手段、１５１ 室外機、２０１ 低圧管、２０２ 高圧管、２０３ 液管、２０３ａ 液管、２０３ｂ 液管、２０４ ガス管、２０４ａ ガス管、２０４ｂ ガス管、５００ 空気調和装置。

Claims (3)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器、及び送風機を搭載した複数の室外機と、室内側熱交換器を搭載した室内機と、を備えた空気調和装置であって、
   暖房運転時又は暖房主体運転時において、前記熱源側熱交換器から流出する冷媒の第一の過熱度と、前記圧縮機から吐出する冷媒の第二の過熱度とから、前記複数の室外機において冷媒量の不均衡が発生していると判断したとき、前記冷媒量が多い方の室外機の送風機の運転出力を増加させ、前記冷媒量の少ない方の室外機の送風機の運転出力を低下させることで均液制御を実行する制御部を備え、
   前記制御部は、
   室外温度が基準温度より大きく、かつ、前記室内機の運転容量が基準容量未満である場合には、前記送風機を通常運転時の運転出力の最大値の範囲内で均液制御を実行し、
   室外温度が基準温度以下の場合、又は、室外温度が基準温度より大きく前記室内機の運転容量が基準容量以上である場合には、前記送風機を通常運転時の運転出力の最大値より増加させて均液制御を実行する
   空気調和装置。
2. 前記制御部は、
   前記圧縮機の吸入側の冷媒の低圧圧力、及び、前記熱源側熱交換器の出口側の冷媒の温度により、前記第一の過熱度を演算し、
   前記圧縮機の吐出側の冷媒の高圧圧力、及び、前記圧縮機の吐出側の冷媒の温度により、前記第二の過熱度を演算する
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、前記第一の過熱度のそれぞれ、及び、前記第二の過熱度のそれぞれを基準値に収束するように前記送風機を運転制御する
   請求項２に記載の空気調和装置。

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