JP2006300370A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 室外機に複数の室内機が接続される空気調和機において、圧縮機の安定的な周波数制御を行う。
【解決手段】 空気調和機は、圧縮機を有する室外機と、室外機に接続されそれぞれ独立してサーモオン・オフの切換が可能な複数の室内機とを備える空気調和機であって、合計能力値取得手段６２と、変更量決定手段６３と、周波数変更手段６４とを備える。合計能力値取得手段６２は、複数の室内機のうちサーモオン状態の室内機の合計能力値を取得する。変更量決定手段６３は、合計能力値に応じて圧縮機の周波数の変更量を決定する。周波数変更手段６４は、変更量決定手段によって決定された変更量ごとに圧縮機の周波数を変更する。
【選択図】 図３

Description

本発明は空気調和機に関する。

従来の空気調和機においては、圧縮機の起動時に蒸発圧力または凝縮圧力が目標値に向かうように圧縮機の周波数を段階的に増減させる制御が行われる場合がある（特許文献１参照）。例えば、圧縮機の起動により周波数が徐々に高くなって凝縮圧力がある値まで上昇した後、目標とする値になるように周波数を一定時間毎に一定周波数ずつ増加させる。凝縮圧力が周波数の増加と共に上昇して目標とする値を越えると、再び目標値になるように周波数を一定時間毎に一定周波数ずつ減少させる。このように圧縮機の周波数が制御されることによって、蒸発圧力が目標値に近づけられる。
特開２０００−２４１００１号公報

しかし、室外機に複数の室内機が接続される空気調和機では、サーモオン状態にある室内機の台数が変動するため、必要能力の変動が比較的大きい。このため、上記のような制御が行われる場合、必要能力の変動によって蒸発圧力または凝縮圧力を目標値に近づけることが困難となり、圧縮機の周波数制御が不安定になる恐れがある。また、圧縮機の周波数を安定的に制御するため周波数の増加数を小さくした場合には、目標値に到達するのに時間がかかってしまう。

本発明の課題は、室外機に複数の室内機が接続される空気調和機において、圧縮機の安定的な周波数制御を行うことにある。

第１発明にかかる空気調和機は、圧縮機を有する室外機と、室外機に接続されそれぞれ独立してサーモオン・オフの切換が可能な複数の室内機とを備える空気調和機であって、合計能力値取得手段と、変更量決定手段と、周波数変更手段とを備える。合計能力値取得手段は、複数の室内機のうちサーモオン状態の室内機の合計能力値を取得する。変更量決定手段は、合計能力値に応じて圧縮機の周波数の変更量を決定する。周波数変更手段は、変更量決定手段によって決定された変更量ごとに圧縮機の周波数を変更する。

この空気調和機では、複数の室内機のうちサーモオン状態の室内機の合計能力値が取得され、合計能力値に応じた圧縮機の周波数が決定される。そして、決定された変更量ごとに圧縮機の周波数が変更される。すなわち、サーモオン状態の室内機が少ない場合と多い場合とのそれぞれの状態に応じた適切な変更量で圧縮機の周波数が変更される。このため、必要能力の変動に対応した変更量で圧縮機の周波数を変更することができ、圧縮機の安定的な周波数制御を行うことができる。

第２発明にかかる空気調和機は、第１発明の空気調和機であって、変更量決定手段は、合計能力値が大きいほど変更量を大きな値に決定する。
この空気調和機では、合計能力値が大きいほど大きな変更量で圧縮機の周波数が変更される。これにより、合計能力値が大きい場合であっても、迅速に圧縮機の周波数を増大させることができる。

第３発明にかかる空気調和機は、第１発明または第２発明の空気調和機であって、変更量決定手段は、室内機の合計能力値を複数の範囲に分けた能力値区分と、能力値区分ごとに定められた変更量の値とを含む変更量決定テーブルによって圧縮機の周波数の変更量を決定する。
この空気調和機では、能力値区分ごとに定められた変更量で周波数が変更される。このため、合計能力値が変動した場合に、変動後の合計能力値に対応した変更量を容易に決定することができる。

第４発明にかかる空気調和機は、第１発明から第３発明のいずれかの空気調和機であって、変更量決定手段は、圧縮機の現在周波数をさらに考慮して圧縮機の周波数の変更量を決定する。
この空気調和機では、サーモオン状態の室内機の合計能力値だけではなく、圧縮機の現在周波数がさらに考慮されて圧縮機の周波数の変更量が決定される。このため、現在周波数の値を考慮したより安定的な圧縮機の周波数制御を行うことができる。

第５発明にかかる空気調和機は、第４発明の空気調和機であって、変更量決定手段は、圧縮機の現在周波数が大きいほど変更量を小さい値に決定する。
この空気調和機では、圧縮機の現在周波数が大きいほど、小さい変更量で圧縮機の周波数が変更される。このため、圧縮機の周波数の細やかな制御が可能となり、より安定的な圧縮機の周波数制御を行うことができる。

第６発明にかかる空気調和機は、第１発明から第５発明のいずれかの空気調和機であって、膨張弁と、過熱度検知手段と、膨張弁開度決定手段と、膨張弁開度変更手段とをさらに備える。膨張弁は、圧縮機と共に冷媒回路を構成する。過熱度検知手段は、圧縮機の吸入側の過熱度を検知する。膨張弁開度決定手段は、圧縮機の周波数変化と圧縮機の吸入側の過熱度とに基づいて膨張弁の開度を決定する。膨張弁開度変更手段は、膨張弁の開度を膨張弁開度決定手段によって決定された開度に変更する。

この空気調和機では、圧縮機の周波数変化と圧縮機の吸入側の過熱度とに基づいて膨張弁の開度が制御される。これにより、膨張弁の開度を圧縮機の周波数の変更に適切に対応させて制御することができる。
第７発明にかかる空気調和機は、第６発明の空気調和機であって、膨張弁開度決定手段は、膨張弁の開度を増大させる場合において過熱度が所定値を越えた又は所定値以上となったときは膨張弁の開度変化率を増大させる。

この空気調和機では、過熱度が所定値を越えた又は所定値以上となったときに、膨張弁の開度がより大きな開度変化率で変更される。このため、膨張弁の開度を圧縮機の周波数の増大に適切に追従させることができる。
第８発明にかかる空気調和機の制御方法は、圧縮機を有する室外機と、室外機に接続されそれぞれ独立してサーモオン・オフの切換が可能な複数の室内機とを備える空気調和機の制御方法であって、合計能力値取得ステップと、変更量決定ステップと、周波数変更ステップとを備える。合計能力値取得ステップでは、複数の室内機のうちサーモオン状態の室内機の合計能力値が取得される。変更量決定ステップでは、合計能力値に応じて前記圧縮機の周波数の変更量が決定される。周波数変更ステップでは、変更量決定手段によって決定された変更量ごとに圧縮機の周波数が変更される。

この空気調和機の制御方法では、複数の室内機のうちサーモオン状態の室内機の合計能力値が取得され、合計能力値に応じた圧縮機の周波数が決定される。そして、決定された変更量ごとに圧縮機の周波数が変更される。すなわち、サーモオン状態の室内機が少ない場合と多い場合とのそれぞれの状態に応じた適切な変更量で圧縮機の周波数が変更される。このため、必要能力の変動に対応した変更量で圧縮機の周波数を変更することができ、圧縮機の安定的な周波数制御を行うことができる。

第１発明にかかる空気調和機では、必要能力の変動に対応した変更量で圧縮機の周波数を変更することができ、圧縮機の安定的な周波数制御を行うことができる。
第２発明にかかる空気調和機では、合計能力値が大きい場合であっても、迅速に圧縮機の周波数を増大させることができる。
第３発明にかかる空気調和機では、能力値区分ごとに定められた変更量で周波数が変更されるため、合計能力値が変動した場合に、変動後の合計能力値に対応した変更量を容易に決定することができる。

第４発明にかかる空気調和機では、サーモオン状態の室内機の合計能力値だけではなく、現在周波数の値を考慮したより安定的な圧縮機の周波数制御を行うことができる。
第５発明にかかる空気調和機では、圧縮機の現在周波数が大きいほど、小さい変更量で圧縮機の周波数が変更されるため、圧縮機の周波数の細やかな制御が可能となり、より安定的な圧縮機の周波数制御を行うことができる。

第６発明にかかる空気調和機では、膨張弁の開度を圧縮機の周波数の変更に適切に対応させて制御することができる。
第７発明にかかる空気調和機では、過熱度が所定値を越えた又は所定値以上となったときに、膨張弁の開度がより大きな開度変化率で変更されるため、膨張弁の開度を圧縮機の周波数の増大に適切に追従させることができる。

第８発明にかかる空気調和機の制御方法では、必要能力の変動に対応した変更量で圧縮機の周波数を変更することができ、圧縮機の安定的な周波数制御を行うことができる。

＜構成＞
本発明の一実施形態にかかる空気調和機１００の構成を示すブロック図を図１に示す。この空気調和機１００は、住宅内の冷暖房を行う空気調和機であって、１台の室外機１に対して複数の室内機２ａ−２ｉが接続される、いわゆるマルチ型空気調和機である。室内機２ａ−２ｉは、分岐ユニットＢＰ１−ＢＰ３を介して室外機１に接続されている。本実施形態では、１つの室外機１に対して、複数の分岐ユニットＢＰ１−ＢＰ３が接続されており、第１分岐ユニットＢＰ１から第３分岐ユニットＢＰ３までの３つの分岐ユニットＢＰ１−ＢＰ３が接続されている。また、各分岐ユニットＢＰ１−ＢＰ３には複数の室内機が接続されている。第１分岐ユニットには第１室内機２ａから第３室内機２ｃまでの３つの室内機２ａ−２ｃが接続されている。第２分岐ユニットＢＰ２には第４室内機２ｄから第６室内機２ｆまでの３つの室内機２ｄ−２ｆが接続されている。第３分岐ユニットＢＰ３には第７室内機２ｇから第９室内機２ｉまでの３つの室内機２ｇ−２ｉが接続されている。この空気調和機１００の構成を示す冷媒回路図を図２に示す。

〈室外機の構成〉
室外機１側の冷媒回路は、圧縮機１０、切換機構１１、油分離器１２、ホットガスバイパス回路１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁１５（膨張弁）、レシーバー１６、ブリッジ回路１７、冷却器１８、過冷却バイパス回路１９、ガス抜き回路２０、均圧回路２１などを含んでいる。

圧縮機１０は、電動機駆動のスクロール式の圧縮機であり、吸入したガス冷媒を圧縮するための機器である。圧縮機１０は、インバーターにより運転周波数を可変制御可能となっている。
切換機構１１は、冷房サイクルによる運転と暖房サイクルによる運転との切り換え時に、冷媒の流れの方向を切り換える機構であり、圧縮機１０の吐出管２２、吸入管２３、室外熱交換器１４のガス側および室内熱交換器３ａ−３ｃのガス側と接続された四路切換弁によって構成されている。切換機構１１は、冷房サイクルによる運転時には圧縮機１０の吐出側と室外熱交換器１４のガス側とを接続するとともに圧縮機１０の吸入側とガス閉鎖弁２４とを接続する（図１の切換機構１１の実線を参照。以下、この状態を「冷房サイクル側状態」と呼ぶ。）。また、切換機構１１は、暖房サイクルによる運転時には圧縮機１０の吐出側とガス閉鎖弁２４とを接続するとともに圧縮機１０の吸入側と室外熱交換器１４のガス側とを接続することが可能である（図１の切換機構１１の破線を参照。以下、この状態を「暖房サイクル側状態」と呼ぶ。）。

油分離器１２は、圧縮機１０の吐出側の冷媒中に含まれる潤滑油を分離して圧縮機１０の吸入側に返すための機構であり、吐出管２２の途中に設けられている。
ホットガスバイパス回路１３は、圧縮機１０の吐出管２２と吸入管２３とを連通する回路であり、圧縮機１０の吸入側と吐出側とを接続している。ホットガスバイパス回路１３は、一端が油分離器１２に接続され、他端が吸入管２３に接続されている。従って、ホットガスバイパス回路１３は、圧縮機１０から吐出された冷媒を吸入側に戻すと共に、油分離器１２で分離された油分を圧縮機１０の吸入側に戻すための油回収回路としても機能することができる。また、ホットガスバイパス回路１３上には、ホットガスバイパス回路開閉部２５と、通過する冷媒を減圧するキャピラリ２６とが設けられている。ホットガスバイパス回路開閉部２５は、ホットガスバイパス回路１３を開閉する電磁弁であり、ホットガスバイパス回路１３を流れる冷媒の流れを閉鎖および開放することができる。

室外熱交換器１４は、クロスフィンチューブ式の熱交換器であり、空気を熱源として冷媒と熱交換するための機器である。室外機１は、室外機１内に屋外の空気を取り込み、送り出すために室外熱交換器１４を通る空気流を生成する室外送風機２７を備えている。室外送風機２７は、室外熱交換器１４に空気を通すことによって屋外の空気と室外熱交換器１４を流れる冷媒との熱交換を行わせる。

室外膨張弁１５は、室外熱交換器１４の液側と接続され、後述するブリッジ回路１７と室外熱交換器１４との間に位置している。室外膨張弁１５は、通過する冷媒を減圧可能な電動弁であり、弁の開度が制御されることによって通過する冷媒の流量を調整することができる。
レシーバー１６は、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間を流れる冷媒を一時的に溜めるための容器であり、液体状態の冷媒を貯留可能である。レシーバー１６は、容器上部に入口を有しており、容器下部に出口を有している。レシーバー１６の入口は、ブリッジ回路１７を介して室外膨張弁１５及び液閉鎖弁２８に接続されている。また、レシーバー１６の出口は、冷却器１８及びブリッジ回路１７を介して室外膨張弁１５及び液閉鎖弁２８に接続されている。レシーバー１６は、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間であって圧縮機１０とは反対側に位置しており、室内膨張弁５ａ−５ｃと室外熱交換器１４との間に位置している。レシーバー１６は、冷房サイクルにおける冷媒の流れ方向においては、室内膨張弁５ａ−５ｃの上流側であって室外熱交換器１４の下流側に位置している。

ブリッジ回路１７は、室外膨張弁１５とレシーバー１６との間に接続された４つの逆止弁１７ａ−１７ｄから構成された回路であり、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間を流れる冷媒が室外熱交換器１４側からレシーバー１６に流入する場合及び室内熱交換器３ａ−３ｃ側からレシーバー１６に流入する場合のいずれの場合においても、レシーバー１６の入口からレシーバー１６内に冷媒を流入させ、かつ、レシーバー１６の出口から室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間に冷媒を戻す機能を有している。具体的には、逆止弁１７ａは、室内熱交換器３ａ−３ｃから室外熱交換器１４へ向かって流れる冷媒をレシーバー１６の入口に導くように接続されている。逆止弁１７ｂは、室外熱交換器１４から室内熱交換器３ａ−３ｃへ向かって流れる冷媒をレシーバー１６の入口に導くように接続されている。逆止弁１７ｃは、レシーバー１６の出口から冷却器１８を介して流れる冷媒を室内熱交換器３ａ−３ｃ側に流すことができるように接続されている。逆止弁１７ｄは、レシーバー１６の出口から冷却器１８を介して流れる冷媒を室外熱交換器１４側に流すことができるように接続されている。これにより、室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間を流れる冷媒は、常に、レシーバー１６の入口から流入し、レシーバー１６の出口から流出して室外熱交換器１４と室内熱交換器３ａ−３ｃとの間に戻されるようになっている。

冷却器１８は、２重管式の熱交換器であり、室外熱交換器１４において凝縮されて室内熱交換器３ａ−３ｃに送られる冷媒を冷却するために設けられている。冷却器１８は、レシーバー１６とブリッジ回路１７との間に接続されている。
過冷却バイパス回路１９は、室外熱交換器１４から室内熱交換器３ａ−３ｃへ送られる冷媒の一部を分岐させて圧縮機１０の吸入側に戻すように設けられている。具体的には、過冷却バイパス回路１９は、レシーバー１６の出口とブリッジ回路１７の逆止弁１７ｄとを接続する回路部分から分岐されて冷却器１８を通り圧縮機１０の吸入管２３に合流するように接続されている。そして、過冷却バイパス回路１９には、過冷却バイパス回路１９を流れる冷媒の流量を調節するための過冷却バイパス用膨張弁２９が設けられている。過冷却バイパス用膨張弁２９は、冷却器１８に流す冷媒の流量の調節を行うための電動弁である。これにより、冷媒回路１０を流れる冷媒は、冷却器１８において、過冷却バイパス用膨張弁２９の出口から圧縮機１０の吸入管２３に戻される冷媒によって冷却されるようになっている。

ガス抜き回路２０は、その一端がレシーバー１６の上端部に接続され、その他端が過冷却バイパス回路１９に接続され圧縮機１０の吸入管２３に合流している。ガス抜き回路２０は、レシーバー１６内の気体状態の冷媒を圧縮機１０の吸入側へと送るための回路である。また、ガス抜き回路２０上には、ガス抜き回路開閉部３０が設けられている。ガス抜き回路開閉部３０は、ガス抜き回路２０を開閉する電磁弁であり、ガス抜き回路２０を流れる冷媒の流れを閉鎖および開放することができる。

均圧回路２１は、その一端がガス抜き回路２０におけるガス抜き回路開閉部３０とレシーバー１６との間に接続され、その他端が吐出管２２に接続されている。また、均圧回路２１には、その一端から他端に向かう冷媒の流通のみを許容する均圧用逆止弁３１が設けられている。この均圧回路２１は、空気調和機１００の停止中に外気温が異常に上昇してレシーバー１６の圧力が高くなりすぎた場合に、ガス冷媒を逃がすことでレシーバー１６の破裂を防止するためのものである。

〈室内機の構成〉
複数の室内機２ａ−２ｃは、室内の壁面や天井裏などにそれぞれ配置され、室内へ調和された空気を吹き出す。室内機２ａ−２ｃは、異なる室内にそれぞれ配置されてもよく、同一室内の異なる位置にそれぞれ配置されてもよい。室内機２ａ−２ｃは、それぞれ独立してサーモオン・オフおよび運転の起動・停止が可能となっており、室内機２ａ−２ｃごとに運転状態を切り換えることができる。複数の室内機２ａ−２ｃは、第１分岐ユニットＢＰ１を介して室外機１に接続されており、室外機１から送られてきた冷媒が第１分岐ユニットＢＰ１において分岐され各室内熱交換器３ａ−３ｃに送られる。また、各室内熱交換器３ａ−３ｃを流れた冷媒は、第１分岐ユニットＢＰ１において再び合流して室外機１へと送られる。

第１室内機２ａは、第１室内熱交換器３ａおよび第１室内送風機４ａを備えている。第１室内熱交換器３ａは、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う。第１室内送風機４ａは、第１室内機２ａ内から吹き出される空気の流れを生成し、第１室内熱交換器３ａを流れる冷媒と熱交換を行った空気を室内へと送る。
第２室内機２ｂは、第２室内熱交換器３ｂおよび第２室内送風機４ｂを備えている。第２室内熱交換器３ｂは、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う。第２室内送風機４ｂは、第２室内機２ｂ内から吹き出される空気の流れを生成し、第２室内熱交換器３ｂを流れる冷媒と熱交換を行った空気を室内へと送る。

第３室内機２ｃは、第３室内熱交換器３ｃおよび第３室内送風機４ｃを備えている。第３室内熱交換器３ｃは、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う。第３室内送風機４ｃは、第３室内機２ｃ内から吹き出される空気の流れを生成し、第３室内熱交換器３ｃを流れる冷媒と熱交換を行った空気を室内へと送る。
第１室内熱交換器３ａ、第２室内熱交換器３ｂおよび第３室内熱交換器３ｃは、冷媒回路において並列に設けられており、第１分岐ユニットＢＰ１に接続されている。

なお、他の室内機２ｄ−２ｉも上記と同様の構成である。
〈分岐ユニットの構成〉
第１分岐ユニットＢＰ１は、１つの室外機１から送られる冷媒を分岐して複数の室内機２ａ−２ｃに分配し、また、複数の室内機２ａ−２ｃから送られる冷媒を合流させて１つの室外機１に送るユニットである。

第１分岐ユニットＢＰ１は、３つに分岐した液分岐管３２と、３つに分岐したガス分岐管３３とを有している。液分岐管３２は、室外機１の液閉鎖弁２８と第１室内熱交換器３ａ、第２室内熱交換器３ｂおよび第３室内熱交換器３ｃの液側とを連結している。また、ガス分岐管３３は、室外機１のガス閉鎖弁２４と第１室内熱交換器３ａ、第２室内熱交換器３ｂおよび第３室内熱交換器３ｃのガス側とを連結している。液分岐管３２の分岐点と各室内熱交換器３ａ−３ｃとの間には、第１室内膨張弁５ａ、第２室内膨張弁５ｂおよび第３室内膨張弁５ｃが設けられており、各室内膨張弁５ａ−５ｃは冷媒回路において並列に設けられている。従って、第１室内熱交換器３ａと第１室内膨張弁５ａとからなる第１室内機２ａ側の冷媒回路と、第２室内熱交換器３ｂと第２室内膨張弁５ｂとからなる第２室内機２ｂ側の冷媒回路と、第３室内熱交換器３ｃと第３室内膨張弁５ｃとからなる第３室内機２ｃ側の冷媒回路とが互いに並列に第１分岐ユニットＢＰ１を介して室外機１側の冷媒回路に接続されている。第１室内膨張弁５ａ、第２室内膨張弁５ｂおよび第３室内膨張弁５ｃはそれぞれ通過する冷媒を減圧可能な電動弁であり、弁の開度が制御されることによって通過する冷媒の量を制御することができる。第１室内膨張弁５ａ、第２室内膨張弁５ｂおよび第３室内膨張弁５ｃはそれぞれ独立して制御可能となっている。

なお、液分岐管３２と第ガス液分岐管との間には、圧力調整用の電動弁６が設けられている。
他の分岐ユニットＢＰ２，ＢＰ３も上記と同様の構成である。
〈各種センサ〉
空気調和機１００は、各部に設けられた圧力センサや温度センサ等の各種センサ４０−５１を備えている。以下、図２を用いて、各種センサ４０−５１について説明する。

圧縮機１０の吸入管２３には、圧縮機１０の吸入側を流れる低圧のガス冷媒の圧力（以下、「吸入側圧力Ｐｅ」と呼ぶ。）を検出するための吸入側圧力センサ４０が設けられている。圧縮機１０の吐出管２２には、圧縮機１０の吐出側を流れる高圧のガス冷媒の圧力（以下、「吐出側圧力Ｐｃ」と呼ぶ。）を検出するための吐出側圧力センサ４１が設けられている。また、圧縮機１０の吐出管２２には、高圧のガス冷媒の圧力の過上昇を検出するための高圧圧力スイッチ４２が設けられている。そして、圧縮機１０の吐出管２２には、圧縮機１０の吐出側の冷媒の吐出側温度Ｔｄを検出するための吐出側温度センサ４３が設けられ、圧縮機１０の吸入管２３には圧縮機１０の吸入側の冷媒の吸入側温度Ｔｓを検出するための吸入側温度センサ４４（過熱度検知手段）が設けられている。

また、室外機１の室外送風機２７の空気吸入口には、室外空気の温度Ｔａを検出するための外気温度センサ４５が設けられている。室外熱交換器１４には、冷房運転時には冷媒の凝縮温度に相当し、かつ、暖房運転時には冷媒の蒸発温度に相当する冷媒の温度Ｔｂを検出するための室外熱交温度センサ４６が設けられている。
また、過冷却バイパス回路１９の圧縮機１０の吸入側との合流部には、冷却器１８の出口側の過冷却バイパス回路１９を流れる冷媒の温度Ｔｓｈを検出して過熱度を検出するための過冷却バイパス回路温度センサ４７が設けられている。この過冷却バイパス回路温度センサ４７によって、圧縮機１０の吸入側の過熱度を検知することができる。

室内機２ａ−２ｉの室内送風機４ａ−４ｃの空気吸込口には、室内空気の温度Ｔｒを検出するための室内温度センサ４８がそれぞれ設けられている。この室内温度センサ４８によって、各室内機２ａ−２ｉによる空気調和を受ける室内の温度を検知することができる。また、室内熱交換器３ａ−３ｃには、冷房運転時には蒸発温度に相当し、かつ、暖房運転時には凝縮温度に相当する冷媒の温度Ｔｎを検出するための室内熱交温度センサ４９がそれぞれ設けられている。

第１分岐ユニットＢＰ１中のガス分岐管３３の各分岐には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管温度センサ５０がそれぞれ設けられている。ガス管温度センサ５０は、室内膨張弁５ａ−５ｃと室内熱交換器３ａ−３ｃとの間に設けられている。また、液分岐管３２の各分岐には、内部を通過する冷媒温度を検出する液管温度センサ５１がそれぞれ設けられている。液管温度センサ５１は、室内熱交換器３ａ−３ｃと液分岐管の分岐点との間に設けられている。

なお、各室内機２ａ−２ｃおよび第１分岐ユニットＢＰ１に備えられた各種センサ４８−５１については、簡略化のため同一機能のセンサには同一の符号を付している。
なお、図２では、第２分岐ユニッＢＰ２および第３分岐ユニットＢＰ３と、各分岐ユニットＢＰ２，ＢＰ３に接続された室内機２ｄ−２ｉとについては記載を省略しているが、第１分岐ユニットＢＰ１および第１分岐ユニットＢＰ１に接続された室内機２ａ−２ｃと同様の各種センサが設けられている。

〈制御部〉
空気調和機１００は、図３に示すように、上記の各種センサ４０−５１が検出する信号に基づいて圧縮機１０や切換機構１１などの各機器を制御して冷房運転や暖房運転等の空調運転を行うための制御部６０を備える。
制御部６０は、主に、マイクロコンピュータやメモリーからなり、上述した各種センサ４０−５１の入力信号を受けることができるように接続されるとともに、操作端末６１に入力された指令信号を受けることができる。制御部６０は、これらの入力信号および指令信号に基づいて各種機器４ａ−４ｃ，１０，１１，２７、弁類５ａ−５ｃ、１５，２９、各種開閉部２５，３０を制御することができるように接続されている。そして、この制御部６０は、各種機器４ａ−４ｃ，１０，１１，２７、弁類５ａ−５ｃ、１５，２９、各種開閉部２５，３０を制御して冷房運転や暖房運転などの空調運転を行うことができる。なお、図２では、弁類５ａ−５ｃ、各種開閉部２５，３０、室内送風機４ａ−４ｃ、室内膨張弁５ａ−５ｃなどの複数の構成部品をそれぞれまとめて１つのブロックで表示しているが、各構成部品を個別に制御することが可能である。

以下、制御部６０が行う各種の制御について説明する。
＜制御部が行う制御＞
制御部６０は、冷房サイクルによる運転と暖房サイクルによる運転とを切り換えて行うことができる。冷房サイクルによる運転としては、冷房運転、デフロスト運転、油回収運転などがある。暖房サイクルによる運転としては、暖房運転がある。以下、室内機２ａ−２ｉ内での冷媒の流れについては第１室内機２ａから第３室内機２ｃについてのみ説明するが他の室内機２ｄ−２ｉについても同様である。

（暖房運転制御）
暖房運転制御では、室内熱交換器３ａ−３ｃが凝縮器となる加熱動作が行われる。この暖房運転制御において、切換機構１１は、図２に破線で示す状態となる。室外膨張弁１５、室外送風機２７、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内膨張弁５ａ−５ｃおよび室内送風機４ａ−４ｃは、室内機２ａ−２ｃの運転状況などに応じて制御される。ホットガスバイパス回路開閉部２５は閉じられ、過冷却バイパス用膨張弁２９は適宜開閉される。ガス抜き回路開閉部３０は、適宜開閉される。この状態で冷媒が冷媒回路を循環することにより、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内熱交換器３ａ−３ｃが凝縮器として機能し且つ室外熱交換器１４が蒸発器として機能する。これにより、加熱された空気が室内へと吹き出され、暖房運転が行われる。

なお、上記のような暖房運転では、冷媒が以下のように冷媒回路を循環する。なお。ここでは、第１室内機２ａがサーモオン状態にあり、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃがサーモオフまたは運転停止状態にあるとして説明する。
まず、圧縮機１０から吐出された冷媒は、切換機構１１からガス閉鎖弁２４および第１分岐ユニットＢＰ１を通って第１室内熱交換器３ａへ送られる。第１室内熱交換器３ａでは、冷媒が室内空気に対して放熱して凝縮する。第１室内熱交換器３ａで凝縮した冷媒は、第１室内膨張弁５ａ、液閉鎖弁２８、ブリッジ回路１７を通ってレシーバー１６に流入する。レシーバー１６から流出した冷媒は、室外膨張弁１５で減圧され、ブリッジ回路１７を通って室外熱交換器１４へ送られる。室外熱交換器１４では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１４で蒸発した冷媒は、切換機構１１を通って圧縮機１０に吸入される。圧縮機１０は吸入した冷媒を圧縮して再び吐出する。

なお、室内機２ａ−２ｃのうち停止している第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃでは、対応する第２室内膨張弁５ｂと第３室内膨張弁５ｃとが微少開度で開かれており、冷媒の流入が制限されている。
制御部６０は、各室内機２ａ−２ｃの運転状態の変更に応じて圧縮機１０の周波数および室外膨張弁１５の開度等を制御して容量制御を行う。

（冷房運転制御）
冷房運転制御時には、室内熱交換器３ａ−３ｃが蒸発器となる冷却動作が行われる。この冷房運転制御時において、切換機構１１は、図２に実線で示す状態となる。室外膨張弁１５は全開にされ、室外送風機２７、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内膨張弁５ａ−５ｃおよび室内送風機４ａ−４ｃは、室内機２ａ−２ｃの運転状況などに応じて制御される。ホットガスバイパス回路開閉部２５、過冷却バイパス用膨張弁２９は適宜開閉される。ガス抜き回路開閉部３０は、適宜開閉される。この状態で冷媒が冷媒回路を循環することにより、運転状態の室内機２ａ−２ｃの室内熱交換器３ａ−３ｃが蒸発器として機能し且つ室外熱交換器１４が凝縮器として機能する。これにより、冷却された空気が室内へと吹き出され、冷房運転が行われる。

なお、上記のような冷房運転では、冷媒が以下のように冷媒回路を循環する。なお。ここでは、第１室内機２ａがサーモオン状態にあり、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃがサーモオフまたは運転停止状態にあるとして説明する。
まず、圧縮機１０から吐出された冷媒は、切換機構１１から室外熱交換器１４へ送られる。室外熱交換器１４では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器１４で凝縮した冷媒は、室外膨張弁１５およびブリッジ回路１７を通って、レシーバー１６に流入する。レシーバー１６から流出した冷媒は、液閉鎖弁２８を通り、第１分岐ユニットＢＰ１内の第１室内膨張弁５ａで減圧され、第１室内熱交換器３ａへ送られる。第１室内熱交換器３ａでは、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。第１室内熱交換器３ａで蒸発した冷媒は、ガス閉鎖弁２４、切換機構１１を通って圧縮機１０に吸入される。圧縮機１０は吸入した冷媒を圧縮して再び吐出する。

なお、室内機２ａ−２ｃのうち停止している第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃでは、対応する第２室内膨張弁５ｂと第３室内膨張弁５ｃとが全閉されており、冷媒の流入が制限されている。
制御部６０は、各室内機２ａ−２ｃの運転状態の変更に応じて圧縮機１０の周波数および室外膨張弁１５の開度等を制御して容量制御を行う。

（圧縮機の周波数制御）
次に、圧縮機１０の周波数制御について説明する。
制御部６０は、圧縮機１０の起動制御において、吐出側圧力Ｐｃと吸入側圧力Ｐｅとの差が所定値を越えるまで段階的に圧縮機１０の周波数を増大させる。なお、制御部６０は、圧縮機１０の周波数を変更する場合、所定間隔ごとに段階的に変更する。例えば、圧縮機１０の最低運転周波数が５２Ｈｚであって、これを第１レベルとすると、第２レベル＝５７Ｈｚ、第３レベル＝６２Ｈｚ、第４レベル＝６８Ｈｚのように各レベルの周波数が所定間隔ごとに増大するように設定され、圧縮機１０の周波数はこのレベル単位で増減する。なお、各レベルに設定された周波数の差は必ずしも同じ値に限るものではないが、近似した値となっている。また、高いレベルほど高い周波数が設定されている。

吐出側圧力Ｐｃと吸入側圧力Ｐｅとの差が所定値を越えると、圧縮機１０の通常制御が行われる。この通常制御では、制御部６０は、能力要求の大きさを判断して、能力要求の大きさ及びそのときの圧縮機１０の周波数に応じて周波数の変更量を算出する。制御部６０は、図３に示すように、合計能力値取得手段６２、変更量決定手段６３、周波数変更手段６４等を有している。以下、図４に示す制御フローに基づいて圧縮機１０の通常制御について説明する。

まず、第１ステップＳ１（合計能力値取得ステップ）において、合計能力値取得手段６２は、複数の室内機２ａ−２ｉのうちサーモオン状態の室内機２ａ−２ｉの合計能力値を取得する。室内機２ａ−２ｉは、それぞれの能力値を記憶しており、合計能力値取得手段６２は、各室内機２ａ−２ｉに記憶された能力値に基づき、サーモオン状態にある室内機の能力値を合計して合計能力値を算出する。

次に第２ステップＳ２（変更量決定ステップ）において、変更量決定手段６３は、合計能力値および圧縮機１０の現在周波数に応じて圧縮機１０の周波数の変更量を決定して、第３ステップＳ３（周波数変更ステップ）に進む。変更量決定手段６３は、図５および図６に示すように、室内機２ａ−２ｉの合計能力値を複数の範囲に分けた能力値区分と、能力値区分および現在周波数ごとに定められた変更量の値とを含む変更量決定テーブルを記憶しており、この変更量決定テーブルによって圧縮機１０の周波数の変更量を決定する。本実施形態では、合計能力値区分は、第１範囲から第４範囲までの４つの範囲を有している。なお、変更量決定テーブル上の変更量の値は、レベル数の変化幅で記載されている。例えば、「＋２」の場合は、圧縮機１０の周波数が２段階高いレベルの周波数に変更される。この変更量決定テーブルでは、合計能力値が大きい能力値区分ほど大きな変更量が設定されており、また、大きな現在周波数ほど小さな変更量が設定されている。従って、合計能力値が大きいほど変化量が大きな値に決定され、現在周波数が大きいほど、変更量が小さい値に決定される。なお、図５は、冷房運転時の変更量決定テーブルであり、図６は、暖房運転時の変更量決定テーブルである。この空気調和機１００では、冷房運転時と暖房運転時とで異なる変更量決定テーブルが用いられる。

第３ステップＳ３において、周波数変更手段６４は、空気調和機１００の起動時に、変更量決定手段６３によって決定された変更量ごとに圧縮機１０の周波数を変更して第４ステップＳ４に進む。このときの周波数の変更量は、上記の変更量決定手段６３によって決定された変更量である。
以下、空気調和機１００の冷房運転時における圧縮機１０の通常制御を第１室内機２ａ、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃがサーモオン状態となり、他の室内機２ｄ−２ｉは停止している場合を例として具体的に説明する。第１室内機２ａ、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃの能力値はそれぞれ２８、３０、４０である。また、圧縮機１０は最低運転周波数の７７Ｈｚで駆動されているとする。

まず、合計能力値取得手段６２が第１室内機２ａ、第２室内機２ｂおよび第３室内機２ｃの合計能力値を算出する。ここで、ΣＳ＝９８と算出される。ΣＳは合計能力値である。変更量決定手段６３は、この合計能力値に基づき図５の冷房運転時の変更量決定テーブルを参照して周波数の変更量を決定する。ここで、現在周波数が７７Ｈｚであり且つ合計能力値が９８であることから、変更量が「＋２」と決定される。周波数変更手段６４は、この変更量に基づいて圧縮機１０の周波数を第６レベルから２段階増大させて第８レベルにする。具体的には、圧縮機１０の周波数が、７７Ｈｚから８８Ｈｚに増大する。そして、蒸発圧力または凝縮圧力が目標値に到達するまで所定時間毎に周波数の変更が繰り返される。

なお、途中でサーモオン状態の室内機の数が変動した場合は、変動後の合計能力値に応じて周波数の変動量が決定される。
（室外膨張弁の起動制御）
上記のような圧縮機１０の周波数の変更に伴い、室外膨張弁１５の開度も調整される。以下、空気調和機１００の起動時における室外膨張弁１５の起動制御について説明する。

制御部６０は、図３に示すように、膨張弁開度決定手段６５と、膨張弁開度変更手段６６とを有する。
膨張弁開度決定手段６５は、以下の算出式により室外膨張弁１５の開度を算出する。
ＥＶ＝ＥＶ₀＋ｗ（ＳＨ）×ｆ（Ｆｔ´／Ｆｔ）
ＥＶは室外膨張弁開度、ＥＶ₀は所定の初期開度である。ｗ（ＳＨ）は、吸入過熱度ＳＨによって定まる重み関数であり、ｆ（Ｆｔ´／Ｆｔ）は周波数変化率Ｆｔ´／Ｆｔによって定まる開度変化量関数である。なお、Ｆｔは変化前の圧縮機１０の周波数であり、Ｆｔ´は変化後の圧縮機１０の周波数である。また、吸入過熱度ＳＨは、ＳＨ＝Ｔｓ−Ｔｅｇより算出され、Ｔｅｇは、吸入側ガス冷媒の相当飽和ガス温度である。従って、膨張弁開度決定手段６５は、圧縮機１０の周波数変化率Ｆｔ´／Ｆｔと圧縮機１０の吸入側の吸入過熱度ＳＨとに基づいて室外膨張弁１５の開度を決定する。

また、室外膨張弁１５の開度を増大させる場合の上記の重み関数ｗ（ＳＨ）は、以下のように定められる。
ＳＨ≦ｂの場合 ｗ（ＳＨ）＝１．０
ＳＨ＞ｂの場合 ｗ（ＳＨ）＝ｃ （ｃ＞１）
ｂ、ｃは所定の定数である。

従って、暖房運転の起動制御時に室外膨張弁１５の開度が増大される場合において、吸入過熱度が所定値を越えている場合は、重み関数が１より大きい値となり、室外膨張弁１５の開度変化量が、吸入過熱度が小さい場合よりも増大する。なお、暖房運転の起動制御時に限らず、冷房運転の起動制御時に上記と同様に重み関数が設定されてもよい。
膨張弁開度変更手段６６は、室外膨張弁１５の開度を膨張弁開度決定手段６５によって決定された上記の開度に変更する。

以上のように室外膨張弁１５の起動制御が行われる。
なお、制御部６０は、空気調和機１００の冷房運転の起動時における過冷却バイパス用膨張弁２９の起動制御においても上記と同様の計算式によって開度の算出を行うことが可能である。
（ホットガスバイパス回路開閉部の起動制御）
次に、空気調和機１００の起動時におけるホットガスバイパス回路開閉部２５の起動制御について説明する。制御部６０は、圧縮機１０の起動時にホットガスバイパス回路開閉部２５を開いた後、圧縮機１０の吸入側の冷媒の湿り状態を判定し、冷媒の湿り状態の判定結果に基づいてホットガスバイパス回路開閉部２５を閉める。以下、図７に基づいて説明する。

まず、第１１ステップＳ１１において圧縮機１０が起動される。圧縮機１０は上述したような起動制御によって制御される。
また、圧縮機１０の起動と共に第１２ステップＳ１２において、ホットガスバイパス回路開閉部２５が開かれる。これにより、圧縮機１０から吐出された冷媒の一部が吸入側に戻され、圧縮機１０における液バックを防止することができる。

次に、第１３ステップＳ１３において、湿り状態の判定が行われる。ここでは、圧縮機１０の吸入側圧力Ｐｅの圧力相当飽和温度Ｔｅと室内温度Ｔｍｉｎとに基づいて圧縮機１０の吸入側の冷媒の湿り状態が判定される。すなわち、Ｔｅ＜Ｔｍｉｎが満たされるか否かが判断される。なお、室内温度Ｔｍｉｎは、サーモオン状態にある室内機で検知された室内温度のうちの最小値である。また、圧力相当飽和温度Ｔｅは、吸入側圧力センサ４０によって検出された吸入側圧力Ｐｅから求められる。Ｔｅ＜Ｔｍｉｎが満たされる場合は、第１４ステップＳ１４に進む。Ｔｅ＜Ｔｍｉｎが満たされない場合は、第１３ステップＳ１３が繰り返される。

第１４ステップＳ１４では、ホットガスバイパス回路開閉部２５が閉じられ、その後、通常制御に移行する。
＜特徴＞
（１）
この空気調和機１００では、上記のような圧縮機１０の周波数制御が行われ、要求される供給能力が大きいほど圧縮機１０の周波数の増大量が大きくされる。また、逆に、要求される供給能力が小さいほど圧縮機１０の周波数の増大量が小さくされる。このため、周波数のオーバーシュートが防止され、周波数のハンチングを防止することができる。これにより、圧縮機１０の起動時において圧縮機１０を安定的に制御することができる。また、空気調和機１００の立ち上がり性能が向上し、快適性が向上する。さらに、負荷に応じた能力供給が可能となり、運転される室内機数の変動に対する制御系の追従性が向上する。

（２）
この空気調和機１００では、上記のような室外膨張弁１５の起動制御が行われ、吸込過熱度が大きい場合には、室外膨張弁１５の開度の増加量が増大される。これにより、圧縮機１０の周波数の増大に対する室外膨張弁１５の開度制御の追従性が向上し、空気調和機１００の立ち上がり性能が向上する。

（３）
この空気調和機１００では、上記のようなホットガスバイパス回路開閉部２５の起動制御が行われる。このため、ホットガスバイパス回路開閉部２５を閉じるタイミングが所定時間経過したことのみで判断される場合と比較して、ホットガスバイパス回路開閉部２５を開放している時間を短くすることができる。また、吸入過熱が把握されるため、液バック防止の信頼性を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
（１）
上記の実施形態では、１つの室外機１に９つの室内機２ａ−２ｉが接続されているが、１つの室外機１に接続される室内機の数は上記のものに限られず、より少ない又はより多い室内機が接続されてもよい。また、分岐ユニットの数、および、１つの分岐ユニットに接続される室内機の数も上記のものに限られるものではない。

（２）
上記の実施形態では、分岐ユニットＢＰ１−ＢＰ３を介して室内機２ａ−２ｉと室外機１とが接続されているが、分岐ユニットＢＰ１−ＢＰ３が備えられず室内膨張弁５ａ−５ｃをそれぞれ内蔵した室内機２ａ−２ｉが直接的に室外機１に接続されてもよい。
（３）
圧縮機１０の起動制御において算出されている合計能力値は、サーモオン状態の室内機数の変動に伴う負荷変動を示すものであればよく、例えば、サーモオン状態の室内機の合計台数であってもよい。

（４）
上記の実施形態では、周波数の変更量の決定に際して変更量決定テーブルが参照されているが、所定の計算式により周波数の変更量が算出されてもよい。
（５）
上記の実施形態では、重み関数ｗ（ＳＨ）が定数ｃに設定される条件は、ＳＨ＞ｂが満たされる場合であるが、この条件式に代えてＳＨ≧ｂの条件式が用いられてもよい。

（６）
上記の実施形態では、湿り状態の判定においてＴｅ＜Ｔｍｉｎが満たされるか否かが判定されているが、この条件に代えてＴｅ≦Ｔｍｉｎの条件式が用いられてもよい。また、吸入管２３を流れる冷媒において吸入過熱がついたと見なせる条件であれば他の条件が用いられてもよい。

（７）
上記の実施形態では、１つの室外機１に複数の室内機２ａ−２ｉが接続されているが、上記の室外膨張弁１５の起動制御およびホットガスバイパス回路開閉部２５の起動制御に関しては、１つの室外機に１つの室内機のみが接続されている空気調和機においても有効である。

本発明は、室外機に複数の室内機が接続される空気調和機において、圧縮機の安定的な周波数制御を行うことができ、空気調和機として有用である。

空気調和機の構成を示すブロック図。 空気調和機の構成を示す冷媒回路図。 空気調和機の制御ブロック図。 圧縮機の起動制御のフローチャート。 冷房運転時の変更量決定テーブル。 暖房運転時の変更量決定テーブル。 ホットガスバイパス回路開閉部の起動制御のフローチャート。

符号の説明

１ 室外機
２ａ−２ｉ 室内機
１０ 圧縮機
１５ 室外膨張弁（膨張弁）
４４ 吸入側温度センサ（過熱度検知手段）
６２ 合計能力値取得手段
６３ 変化量決定手段
６４ 周波数変更手段
６５ 膨張弁開度決定手段
６６ 膨張弁開度変更手段
１００ 空気調和機

Claims (8)

1. 圧縮機（１０）を有する室外機（１）と、前記室外機（１）に接続されそれぞれ独立してサーモオン・オフの切換が可能な複数の室内機（２ａ−２ｉ）とを備える空気調和機であって、
   複数の前記室内機（２ａ−２ｉ）のうちサーモオン状態の前記室内機（２ａ−２ｉ）の合計能力値を取得する合計能力値取得手段（６２）と、
   前記合計能力値に応じて前記圧縮機（１０）の周波数の変更量を決定する変更量決定手段（６３）と、
   前記変更量決定手段（６３）によって決定された前記変更量ごとに前記圧縮機（１０）の周波数を変更する周波数変更手段（６４）と、
   を備える空気調和機（１００）。
2. 前記変更量決定手段（６３）は、前記合計能力値が大きいほど前記変更量を大きな値に決定する、
   請求項１に記載の空気調和機（１００）。
3. 前記変更量決定手段（６３）は、前記室内機（２ａ−２ｉ）の合計能力値を複数の範囲に分けた能力値区分と、前記能力値区分ごとに定められた前記変更量の値とを含む変更量決定テーブルによって前記圧縮機（１０）の周波数の変更量を決定する、
   請求項１または２に記載の空気調和機（１００）。
4. 前記変更量決定手段（６３）は、前記圧縮機（１０）の現在周波数をさらに考慮して前記圧縮機（１０）の周波数の変更量を決定する、
   請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機（１００）。
5. 前記変更量決定手段（６３）は、前記圧縮機（１０）の現在周波数が大きいほど前記変更量を小さい値に決定する、
   請求項４に記載の空気調和機（１００）。
6. 前記圧縮機（１０）と共に冷媒回路を構成する膨張弁（１５）と、
   前記圧縮機（１０）の吸入側の過熱度を検知する過熱度検知手段（４４）と、
   前記圧縮機（１０）の周波数変化と前記圧縮機（１０）の吸入側の過熱度とに基づいて前記膨張弁（１５）の開度を決定する膨張弁開度決定手段（６５）と、
   前記膨張弁（１５）の開度を前記膨張弁開度決定手段（６５）によって決定された開度に変更する膨張弁開度変更手段（６６）と、
   をさらに備える請求項１から５のいずれかに記載の空気調和機（１００）。
7. 前記膨張弁開度決定手段（６５）は、前記膨張弁（１５）の開度を増大させる場合において前記過熱度が所定値を越えた又は所定値以上となったときは前記膨張弁（１５）の開度変化率を増大させる、
   請求項６に記載の空気調和機（１００）。
8. 圧縮機（１０）を有する室外機（１）と、前記室外機（１）に接続されそれぞれ独立してサーモオン・オフの切換が可能な複数の室内機（２ａ−２ｉ）とを備える空気調和機の制御方法であって、
   複数の前記室内機（２ａ−２ｉ）のうちサーモオン状態の前記室内機（２ａ−２ｉ）の合計能力値が取得される合計能力値取得ステップ（Ｓ１）と、
   前記合計能力値に応じて前記圧縮機（１０）の周波数の変更量が決定される変更量決定ステップ（Ｓ２）と、
   前記変更量決定手段（６３）によって決定された前記変更量ごとに前記圧縮機（１０）の周波数が変更される周波数変更ステップ（Ｓ３）と、
   を備える空気調和機（１００）の制御方法。

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