特開 2024-144315 空気調和機及び空気調和機の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024144315

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】空気調和機及び空気調和機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 6/02 20060101AFI20241003BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20241003BHJP

   F25B 7/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F25B6/02 H

F25B1/00 399Y

F25B1/00 351K

F25B7/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024049982

(22)【出願日】2024-03-26

(31)【優先権主張番号】P 2023055266

(32)【優先日】2023-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】須田 和樹

(72)【発明者】

【氏名】平野 浩史

(72)【発明者】

【氏名】島野 太貴

(72)【発明者】

【氏名】舟木 智之

(57)【要約】

【課題】冷媒が空気と熱交換を行う熱交換器と、冷媒が空気よりも熱交換しやすい流体と熱交換を行う熱交換器とが並列に接続された空気調和機であって、暖房運転の開始時において圧縮機の内部で冷媒が凝縮することによって圧縮機の吐出圧力の上昇が阻害される場合に、圧縮機から冷凍機油の吐出を抑えつつ速やかに圧縮機の吐出圧力を上昇させて所望の空調能力を発揮させる。
【解決手段】圧縮機１１を備える室外機１と、少なくとも１台の一次室内機２と、一次室内機２と並列に接続される少なくとも１台の中継ユニット３と、一次室内機２、及び、中継ユニット３のそれぞれが備える減圧機構２２，３４とが冷媒配管で接続され、一次冷媒が循環する一次冷媒回路Ｃ１と、圧縮機１１、及び、減圧機構２２，３４を制御する制御装置５と、を備え、制御装置５は、一次室内機２、及び、中継ユニット３が暖房運転を開始した場合に、一次室内機２の暖房運転を優先する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機を備える室外機と、少なくとも１台の一次室内機と、前記一次室内機と並列に接続される少なくとも１台の中継ユニットと、前記一次室内機、及び、前記中継ユニットのそれぞれが備える減圧機構とが冷媒配管で接続され、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記圧縮機、及び、前記減圧機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記一次室内機、及び、前記中継ユニットが暖房運転を開始した場合に、前記一次室内機の暖房運転を優先することを特徴とする空気調和機。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記空気調和機の運転状態を判定する判定部と、
前記減圧機構をフィードバック制御により制御する通常制御と、前記通常制御を行う前に前記減圧機構を所定開度率に設定する起動制御とを実行し、前記判定部が、少なくとも１台の前記一次室内機、及び、少なくとも１台の前記中継ユニットが暖房運転を開始したと判定した場合に、前記圧縮機における吐出冷媒の状態を示す吐出冷媒状態値が予め設定された設定値となるまでの間、前記一次室内機が備える減圧機構の所定開度率である第一開度率が、前記中継ユニットが備える減圧機構の所定開度率である第二開度率よりも大きくなるようにそれぞれの前記減圧機構を制御する第一起動制御を前記起動制御として実行する減圧機構制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記判定部が、前記一次室内機が暖房運転を開始せず、少なくとも１台の前記中継ユニットが暖房運転を開始したと判定した場合に、
前記減圧機構制御部は、前記吐出冷媒状態値が前記設定値となるまでの間、
前記一次室内機が備える前記減圧機構の所定開度率を前記第一開度率よりも小さな開度率である第三開度率とし、
前記中継ユニットが備える前記減圧機構の所定開度率を前記第二開度率よりも大きな開度率である第四開度率とする第二起動制御を前記起動制御として実行することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記判定部が、前記第二起動制御が完了したと判定した場合に、
前記減圧機構制御部は、前記一次室内機が備える前記減圧機構に対する前記第三開度率とする制御を前記第三開度率よりも小さな開度率である停止開度率に変更することを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記判定部が、前記第一起動制御が完了したと判定した場合に、
前記一次室内機が備える前記減圧機構の開度率を前記第一開度率よりも小さな開度率である第五開度率とし、
前記中継ユニットが備える前記減圧機構の開度率を前記第二開度率よりも大きな開度率である第六開度率とする第三起動制御を前記起動制御として引き続き実行することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記判定部が、予め設定されている所定時間が経過したと判定した場合に、
前記減圧機構制御部は、前記第三起動制御を完了し、前記通常制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記中継ユニットは、二次室内機と、循環ポンプとが冷媒配管で接続され前記循環ポンプの動作によって二次冷媒が循環する二次冷媒回路と接続され、
前記空気調和機の運転状態を判定する判定部と、
前記減圧機構をフィードバック制御により制御する通常制御と、前記通常制御を行う前に前記減圧機構を所定開度率に設定する起動制御とを実行する減圧機構制御部と、を備え、
前記判定部が、前記二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサが測定した前記二次冷媒の温度が予め定められた温度値以上の温度であると判定した場合には、
前記減圧機構制御部は、
前記一次室内機が備える前記減圧機構の開度率を前記一次室内機が備える減圧機構の所定開度率である第一開度率よりも小さな開度率である第七開度率とし、
前記中継ユニットが備える前記減圧機構の開度率を前記中継ユニットが備える減圧機構の所定開度率であり前記第一開度率よりも小さな開度率である第二開度率よりも大きな開度率である第八開度率とする第四起動制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項8】

前記中継ユニットは、二次室内機と、循環ポンプとが冷媒配管で接続され前記循環ポンプの動作によって二次冷媒が循環する二次冷媒回路と接続され、
前記空気調和機の運転状態を判定する判定部と、
前記減圧機構をフィードバック制御により制御する通常制御と、前記通常制御を行う前に前記減圧機構を所定開度率に設定する起動制御とを実行する減圧機構制御部と、を備え、
前記判定部が、前記一次冷媒の温度を測定する一次冷媒温度センサが測定した前記中継ユニットに流入する前記一次冷媒の温度が前記二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサが測定した前記二次冷媒の温度よりも低い温度であると判定した場合には、
前記減圧機構制御部は、
前記一次室内機が備える減圧機構の所定開度率である第一開度率が、前記中継ユニットが備える減圧機構の所定開度率である第二開度率よりも大きくなるようにそれぞれの前記減圧機構を制御する第一起動制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項9】

前記判定部が、前記二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサが測定した前記二次冷媒の温度が予め定められた温度値未満の温度であると判定し、且つ、
前記一次室内機の要求能力の合計値が、前記中継ユニットの要求能力の合計値以下であると判定した場合には、
前記減圧機構制御部は、
前記一次室内機が備える前記減圧機構の開度率を前記一次室内機が備える減圧機構の所定開度率である第一開度率よりも小さな開度率である第七開度率とし、
前記中継ユニットが備える前記減圧機構の開度率を前記中継ユニットが備える減圧機構の所定開度率であり前記第一開度率よりも小さな開度率である第二開度率よりも大きな開度率である第八開度率とする第四起動制御を実行することを特徴とする請求項７に記載の空気調和機。

【請求項10】

前記吐出冷媒状態値は、前記圧縮機から吐出される前記一次冷媒の吐出圧力、前記圧縮機から吐出される前記一次冷媒の吐出温度、或いは、前記圧縮機の吐出過熱度のいずれか１つであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の空気調和機。

【請求項11】

圧縮機を備える室外機と、少なくとも１台の一次室内機と、前記一次室内機と並列に接続される少なくとも１台の中継ユニットと、前記一次室内機、及び、前記中継ユニットのそれぞれが備える減圧機構が冷媒配管で接続され、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
前記圧縮機、及び、前記減圧機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記一次室内機、及び、前記中継ユニットが暖房運転を開始した場合に、前記一次室内機の暖房運転を優先する制御を行うことを特徴とする空気調和機の制御方法。

【請求項12】

前記制御装置は、前記減圧機構をフィードバック制御により制御する通常制御と、前記通常制御を行う前に前記減圧機構を所定開度率に設定する起動制御とを実行し、
少なくとも１台の前記一次室内機、及び、少なくとも１台の前記中継ユニットが暖房運転を開始したか否かを判定するステップと、
前記暖房運転が開始されたと判定された場合に、前記圧縮機における吐出冷媒の状態を示す吐出冷媒状態値が予め設定された設定値となるまでの間、前記一次室内機が備える減圧機構の所定開度率である第一開度率が、前記中継ユニットが備える減圧機構の所定開度率である第二開度率よりも大きくなるようにそれぞれの前記減圧機構を制御する第一起動制御を前記起動制御として実行するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の空気調和機の制御方法。

【請求項13】

前記制御装置は、
前記一次室内機が暖房運転を開始せず、少なくとも１台の前記中継ユニットが暖房運転を開始したか否かを判定するステップと、
前記一次室内機が暖房運転を開始せず、少なくとも１台の前記中継ユニットが暖房運転を開始したと判定された場合に、前記吐出冷媒状態値が前記設定値となるまでの間、前記一次室内機が備える減圧機構の開度率を前記第一開度率よりも小さな開度率である第三開度率とし、
前記中継ユニットが備える減圧機構の開度率を前記第二開度率よりも大きな開度率である第四開度率とする第二起動制御を前記起動制御として実行するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の空気調和機の制御方法。

【請求項14】

前記制御装置は、
前記第二起動制御が完了したか否かを判定するステップと、
前記第二起動制御が完了したと判定した場合に、前記一次室内機が備える前記減圧機構に対する前記第三開度率とする制御を前記第三開度率よりも小さな開度率である停止開度率に変更するステップを備えることを特徴とする請求項１３に記載の空気調和機の制御方法。

【請求項15】

前記制御装置は、
前記第一起動制御が完了したか否かを判定するステップと、
前記第一起動制御が完了したと判定した場合、前記空気調和機が前記起動制御から前記一次室内機、及び、前記中継ユニットの能力に応じたそれぞれの前記減圧機構の開度率とする通常制御に移行するまでの間、
前記一次室内機が備える前記減圧機構の開度率を前記第一開度率よりも小さな開度率である第五開度率とし、
前記中継ユニットが備える前記減圧機構の開度率を前記第二開度率よりも大きな開度率である第六開度率とする第三起動制御を実行するステップを備えることを特徴とする請求項１２に記載の空気調和機の制御方法。

【請求項16】

前記制御装置は、
予め設定されている所定時間が経過したか否かを判定するステップと、
前記所定時間が経過したと判定した場合、前記第三起動制御を完了し、前記通常制御を実行するステップを備えることを特徴とする請求項１５に記載の空気調和機の制御方法。

【請求項17】

前記中継ユニットは、二次室内機と、循環ポンプとが冷媒配管で接続され、前記循環ポンプの動作によって二次冷媒が循環する二次冷媒回路と接続され、
前記制御装置は、
前記二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサが測定した前記二次冷媒の温度が予め定められた温度値以上の温度であるか否かを判定するステップと、
前記二次冷媒の温度が前記温度値以上の温度であると判定された場合には、前記一次室内機が備える前記減圧機構の開度率を前記第一開度率よりも小さな開度率である第七開度率とし、前記中継ユニットが備える前記減圧機構の開度率を前記第二開度率よりも大きな開度率である第八開度率とする第四起動制御を実行するステップを備えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれかに記載の空気調和機の制御方法。

【請求項18】

前記中継ユニットは、二次室内機と、循環ポンプとが冷媒配管で接続され前記循環ポンプの動作によって二次冷媒が循環する二次冷媒回路と接続され、
前記制御装置は、
前記一次冷媒の温度を測定する一次冷媒温度センサが測定した前記中継ユニットに流入する前記一次冷媒の温度が前記二次冷媒の温度よりも低い温度であるか否かを判定するステップと、
前記一次冷媒の温度が前記二次冷媒の温度よりも低い温度であると判定された場合に、前記一次室内機が備える減圧機構の所定開度率である第一開度率が、前記中継ユニットが備える減圧機構の所定開度率である第二開度率よりも大きくなるようにそれぞれの前記減圧機構を制御する第一起動制御を実行するステップを備えることを特徴とする請求項１１に記載の空気調和機の制御方法。

【請求項19】

前記制御装置が、前記二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサが測定した前記二次冷媒の温度が予め定められた温度値未満の温度であると判定し、且つ、
前記一次室内機の要求能力の合計値が、前記中継ユニットの要求能力の合計値以下であると判定した場合に、
前記制御装置は、
前記一次室内機が備える前記減圧機構の開度率を前記一次室内機が備える減圧機構の所定開度率である第一開度率よりも小さな開度率である第七開度率とし、
前記中継ユニットが備える前記減圧機構の開度率を前記中継ユニットが備える減圧機構の所定開度率であり前記第一開度率よりも小さな開度率である第二開度率よりも大きな開度率である第八開度率とする第四起動制御を実行するステップを備えることを特徴とする請求項１７に記載の空気調和機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、空気調和機及び空気調和機の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機が、例えば、－２０℃を下回るような非常に低温な外気温となる状況において長時間停止した場合、圧縮機のシェルや、圧縮機内部の冷凍機油の温度も外気温度に近い温度まで低下する。この状態から空気調和機の運転を開始すると、圧縮機のシリンダから圧縮機内部に吐出された冷媒は、圧縮機のシェルや冷凍機油に放熱して凝縮してしまい、液冷媒となる。また当該液冷媒は、圧縮機の内部に設けられる圧縮機構の潤滑のための冷凍機油と混合される。

【0003】

液冷媒と冷凍機油とが混合した状態において、圧縮機の回転数を上昇させると、液冷媒と混合した冷凍機油が冷媒回路内に多量に吐出される。冷凍機油を含む冷媒が冷媒回路を循環すると、圧縮機内部における冷凍機油が不足し、圧縮機の潤滑性が確保できず、圧縮機の信頼性を低下させるおそれがある。

【0004】

そこでこのような障害が生じないように、例えば、以下に示す特許文献１に開示された技術では、圧縮機の起動時に圧縮機の温度が低いほど、圧縮機の回転数を高くする制御を行い、吐出過熱度が所定値以上となるまで当該高い回転数を維持する。このような制御を行うことによって、圧縮機の内部での凝縮により液冷媒が発生する状態を早期に脱し、冷媒回路内に冷凍機油が混合した冷媒が吐出されることを抑制することができる、とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－２２６７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、冷媒回路の二次側に水を二次冷媒とする、いわゆる水回路を備え、この水回路を介して居室空間の空調を行うように構成された冷凍サイクル装置がある。空気は水に比べて比熱が小さいことから、冷媒と空気との熱交換において空気の温度は上がりやすい。これに対して、水は空気に比べて比熱が大きいことから、冷媒回路の二次側に二次冷媒として水を用いた場合の、一次冷媒と水との熱交換において当該水の温度は上がりにくい。

【0007】

そのため水回路を有する冷凍サイクル装置の場合、空気との間でのみ熱交換を行う冷凍サイクル装置に比べて、起動後における圧縮機の吐出圧力の上昇は遅い。また、圧縮機において吐出圧力が低い状態が続くということは、圧縮機の負荷が小さく、モータの発熱量が小さい状態が続くことにつながる。

【0008】

従って、水回路を備える冷凍サイクル装置の場合、特に上述したような、非常に低温な状態において起動されると、圧縮機が温まりにくいことから、圧縮機内で凝縮した冷媒が冷凍機油と混合された状態が継続する。また、このような状態で圧縮機の回転数を上げてしまうと冷媒回路に冷凍機油を含む冷媒を多量に吐出することになるため、圧縮機の回転数を上げられず、冷凍サイクル装置における空調能力の発揮に時間が掛かる。

【0009】

このような現象は、例えば、熱源側冷媒回路と利用側冷媒回路とをカスケード熱交換器を介して接続する二元冷凍サイクル装置の場合にも起こりうる現象である。すなわち、熱源側冷媒（例えばＲ３２）と空気が熱交換を行う場合と比べて、熱源側冷媒と利用側冷媒（例えばＲ１２３４ｙｆ）が熱交換を行う場合の方が熱通過率は高く熱交換しやすい。そのため、上述した水回路を備える冷凍サイクル装置の場合と同様、圧縮機の吐出圧力が上がりにくい状態となる。

【0010】

本発明は上述したような課題を解決するものであり、冷媒が空気と熱交換を行う熱交換器と、冷媒が空気よりも熱交換しやすい流体と熱交換を行う熱交換器とが並列に接続された空気調和機であって、暖房運転の開始時において圧縮機の内部で冷媒が凝縮することによって圧縮機の吐出圧力の上昇が阻害される場合に、圧縮機から冷凍機油の吐出を抑えつつ速やかに圧縮機の吐出圧力を上昇させて所望の空調能力を発揮することができる空気調和機及び空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様に係る空気調和機は、圧縮機を備える室外機と、少なくとも１台の一次室内機と、一次室内機と並列に接続される少なくとも１台の中継ユニットと、一次室内機、及び、中継ユニットのそれぞれが備える減圧機構とが冷媒配管で接続され、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、圧縮機、及び、減圧機構を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、一次室内機、及び、中継ユニットが暖房運転を開始した場合に、一次室内機の暖房運転を優先する。

【0012】

また、本発明の一態様に係る空気調和機の制御方法は、圧縮機を備える室外機と、少なくとも１台の一次室内機と、一次室内機と並列に接続される少なくとも１台の中継ユニットと、一次室内機、及び、中継ユニットのそれぞれが備える減圧機構が冷媒配管で接続され、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、圧縮機、及び、減圧機構を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、一次室内機、及び、中継ユニットが暖房運転を開始した場合に、一次室内機の暖房運転を優先する制御を行う。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、冷媒が空気と熱交換を行う熱交換器と、冷媒が空気よりも熱交換しやすい流体と熱交換を行う熱交換器とが並列に接続された空気調和機であって、暖房運転の開始時において圧縮機の内部で冷媒が凝縮することによって圧縮機の吐出圧力の上昇が阻害される場合に、圧縮機から冷凍機油の吐出を抑えつつ速やかに圧縮機の吐出圧力を上昇させて所望の空調能力を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る制御装置の内部構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御の流れを示すフローチャートである。

【図4】本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御の流れを示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御の流れを示すフローチャートである。

【図6】本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御の流れを示すフローチャートである。

【図7】本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施の形態に係る空気調和機Ａの構造を、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和機Ａの冷媒回路図である。空気調和機Ａは、室外機１と、少なくとも１台の一次室内機２と、一次室内機２と並列に接続される少なくとも１台の中継ユニット３とを備えている。また、空気調和機Ａは、室外機１と、一次室内機２と、中継ユニット３とが冷媒配管で接続され、一次冷媒が循環する一次冷媒回路Ｃ１を備えている。また、空気調和機Ａは、圧縮機１１、及び、減圧機構２２，３４を制御する制御装置５と、を備えている。

【0016】

室外機１は、圧縮機１１と、四方弁１２と、室外熱交換器１３と、を備えており、それぞれが一次冷媒回路Ｃ１に接続されている。また、図示していないが、一次冷媒回路Ｃ１を流れる一次冷媒の全体の流量の調整を担う減圧機構が、室外熱交換器１３と、後述する、例えば一次室内機２に設けられている一次室内機減圧機構２２との間に設けられている。

【0017】

また、圧縮機１１の吐出側には、吐出された一次冷媒の温度を測定する吐出温度センサ１４が設けられている。また同様に、圧縮機１１の吐出側には、吐出された一次冷媒の圧力を測定する吐出圧力センサ１５が設けられている。なお、その他、室外ファン等、室外機１が通常備えている機器については、図１ではその描画を省略している。

【0018】

室外機１の外部であって四方弁１２と室外熱交換器１３との間には、少なくとも１台の一次室内機２が接続されている。本発明の実施の形態における空気調和機Ａの場合、当該一次室内機２は複数、すなわち図１においては２台の一次室内機２Ａ，２Ｂが並列に接続されている。なお、以下、これら２台の一次室内機２Ａ，２Ｂについてまとめて説明する場合には、上述したように「一次室内機２」と表す。

【0019】

これらの一次室内機２Ａ，２Ｂは、いずれも一次室内機熱交換器２１と一次室内機減圧機構２２を備えており、それぞれが一次冷媒回路Ｃ１に接続されている。ここで一次室内機減圧機構２２は、例えば、膨張弁である。その他、室内ファン等、一次室内機２が通常備えている機器については、図１ではその描画を省略している。

【0020】

例えば、空気調和機Ａにおいて暖房運転が行われる場合、一次冷媒は、室外機１に設けられている上述した圧縮機１１、四方弁１２、一次室内機２に設けられている一次室内機熱交換器２１、一次室内機減圧機構２２、室外熱交換器１３、四方弁１２、圧縮機１１の順に一次冷媒回路Ｃ１内を循環する。

【0021】

暖房運転時において、室外機の圧縮機１１で圧縮されて高温高圧のガス相状態となった一次冷媒は一次室内機熱交換器２１に供給される。一次室内機熱交換器２１を流れる高温高圧のガス相状態の一次冷媒は、一次室内機２の図示しない室内ファンによって取り込まれた室内の空気と熱交換することによって放熱して凝縮し液相状態となる。一次室内機熱交換器２１を通過する高温高圧の一次冷媒と熱交換をした空気は温められて室内に供給される。

【0022】

一次室内機熱交換器２１を通過した液相状態の一次冷媒は一次室内機減圧機構２２を通過し、減圧され低温の気液二相状態となる。減圧され気液二相状態となった一次冷媒は次に室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３を流れる低温の一次冷媒は、図示しない室外ファンによって取り込まれた外気と熱交換することによって吸熱して蒸発しガス相状態となる。室外熱交換器１３を通過したガス相状態の一次冷媒は、再び圧縮機１１に戻り、高温高圧に圧縮される。

【0023】

本発明の実施の形態における空気調和機Ａは、さらに一次室内機２と並列に接続される少なくとも１台の中継ユニット３を備えている。中継ユニット３は、中間熱交換器３２を備えており、中間熱交換器３２は一次冷媒が循環する一次冷媒回路Ｃ１と後述する二次冷媒が循環する二次冷媒回路Ｃ２とを熱的に接続する（中継する）。

【0024】

本発明の実施の形態における空気調和機Ａでは中継ユニット３は、図１の回路図に示すように、中継ユニット３Ａ，３Ｂの２台が接続されている。そして、これら２台の中継ユニット３Ａ，３Ｂはいずれも一次室内機２と並列に接続されている。なお、以下、これら２台の中継ユニット３Ａ，３Ｂについてまとめて説明する場合には、上述したように「中継ユニット３」と表す。

【0025】

なお、このように本発明の実施の形態における空気調和機Ａでは、一次冷媒回路Ｃ１に複数の一次室内機２、複数の中継ユニット３が接続されている。上述したように図１に示す回路図ではいずれも２台ずつ接続されているが、複数であれば、その台数については任意の台数とすることができる。

【0026】

また複数の中継ユニット３には、それぞれ二次冷媒が循環する二次冷媒回路Ｃ２が接続されている。当該二次冷媒回路Ｃ２には、二次冷媒を循環させるための循環ポンプ３１と、二次冷媒と一次冷媒との間で熱交換を行う中間熱交換器３２と、二次室内機４とが接続されている。

【0027】

循環ポンプ３１は、二次冷媒回路Ｃ２内に二次冷媒を循環させるために、二次冷媒を吐出する。二次冷媒としては流体が用いられるが、ここでは、二次冷媒として、例えば、水が用いられる。一方、一次冷媒回路Ｃ１を循環する一次冷媒は、例えば、Ｒ３２等の冷媒である。

【0028】

中間熱交換器３２は、一次冷媒回路Ｃ１内を循環する一次冷媒と二次冷媒回路Ｃ２内を循環する二次冷媒との間での熱交換を行う。中間熱交換器３２から流出した二次冷媒は、二次室内機４に流入し、二次室内機熱交換器４１において室内の空気との熱交換を行う。ここで二次室内機４は、水を冷媒として使用して暖房、冷房を行う、例えば、ファンコイルユニットである。

【0029】

なお、図１に示す二次室内機４では、二次室内機熱交換器４１のみ描画しており、室内ファン等、室内機が備えているその他の機器については、その描画を省略している。

【0030】

また上述したように、二次室内機４は、１台の中継ユニット３に１台接続されている。従って、図１に示す空気調和機Ａでは、２台の二次室内機４Ａ，４Ｂが示されている。但し、二次室内機４Ａ，４Ｂについて個々に言及しない場合には、まとめて「二次室内機４」と表す。

【0031】

また、中継ユニット３には、中間熱交換器３２において熱交換された二次冷媒の温度を検出するための二次冷媒温度センサ３３が設けられている。さらに、中継ユニット３の一次冷媒回路Ｃ１側であって、室外機１の室外熱交換器１３と接続される側には中継ユニット減圧機構３４が設けられている。ここで中継ユニット減圧機構３４は、例えば、膨張弁である。

【0032】

このような中継ユニット３の働きについて、例えば、空気調和機Ａにおいて暖房運転が行われる場合を例に挙げると、以下の通りである。一次冷媒は、室外機１に設けられている上述した圧縮機１１、四方弁１２、中継ユニット３に設けられている中間熱交換器３２、中継ユニット減圧機構３４、室外熱交換器１３、四方弁１２、圧縮機１１の順に一次冷媒回路Ｃ１内を循環する。

【0033】

一方、二次冷媒は、中継ユニット３の内部に設けられている循環ポンプ３１、中間熱交換器３２、二次室内機４の二次室内機熱交換器４１、循環ポンプ３１の順に二次冷媒回路Ｃ２内を循環する。

【0034】

暖房運転時において、室外機の圧縮機１１で圧縮されて高温高圧のガス相状態となった一次冷媒は中間熱交換器３２に供給される。中間熱交換器３２を流れる高温高圧のガス相状態の一次冷媒は、二次冷媒回路Ｃ２内を循環する二次冷媒である、例えば水と熱交換することによって放熱して凝縮し液相状態となる。中間熱交換器３２を通過する高温高圧の一次冷媒と熱交換をした水は温められて二次室内機４に流入する。

【0035】

二次室内機４の二次室内機熱交換器４１では、流入した水（二次冷媒）が二次室内機４の図示しない室内ファンによって取り込まれた室内の空気と熱交換することによって放熱する。二次室内機熱交換器４１を通過する二次冷媒と熱交換をした空気は温められて室内に供給される。熱交換された二次冷媒は、二次室内機熱交換器４１から流出し、再び循環ポンプ３１に流入する。

【0036】

中間熱交換器３２を通過した液相状態の一次冷媒は中継ユニット減圧機構３４を通過し、減圧され低温の気液二相状態となる。減圧され気液二相状態となった一次冷媒は次に室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３を流れる低温の一次冷媒は、図示しない室外ファンによって取り込まれた外気と熱交換することによって吸熱して蒸発しガス相状態となる。室外熱交換器１３を通過したガス相状態の一次冷媒は、再び圧縮機１１に戻り、高温高圧に圧縮される。

【0037】

制御装置５は、圧縮機１１や一次室内機減圧機構２２、中継ユニット減圧機構３４といった空気調和機Ａを構成する各部を制御する。なお図１では、空気調和機Ａの中に設けられているように描画されているが、制御装置５は、例えば、室外機１に設けられていても、或いは、一次室内機２に設けられていても良い。

【0038】

図２は、本発明の実施の形態に係る制御装置５の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置５は、検出部５１と、記憶部５２と、判定部５３と、減圧機構制御部５４と、が設けられている。

【0039】

検出部５１は、圧縮機１１の吐出側に設けられている吐出温度センサ１４で測定された一次冷媒の吐出温度や吐出圧力センサ１５で測定された一次冷媒の吐出圧力を検出する。さらに検出部５１は、測定された一次冷媒の吐出温度や吐出圧力を用いて圧縮機１１の吐出過熱度を算出する。具体的には、検出部５１は吐出圧力を飽和温度に換算した値を吐出温度から減じることで吐出過熱度を算出する。なお、吐出圧力の検出方法として吐出圧力センサ１５で測定する方法を説明したが、吐出圧力の検出方法はこれに限定されない。例えば、一次室内機熱交換器２１や中間熱交換器３２における一次冷媒の温度を測定する凝縮温度センサを設け、凝縮温度センサで測定された温度を飽和圧力に換算することで算出してもよい。

【0040】

このような吐出温度センサ１４で測定された吐出温度や吐出圧力センサ１５で測定された吐出圧力、或いは、吐出過熱度については、圧縮機１１内で一次冷媒が凝縮する状態が解消されたか否かを判定するためのパラメータとなる値である。そこで、以下このような値をまとめて「吐出冷媒状態値」と表す。

【0041】

なお、後述するように、例えば、判定部５３は吐出冷媒状態値を設定値と比較して圧縮機１１内で一次冷媒が凝縮する状態が解消されたか否かを判定する。その際に用いる吐出冷媒状態値は、例えば、吐出過熱度であるが、その他、上述したいずれの値を用いても良い。また、いずれの吐出冷媒状態値を用いるかについては、事前に設定されている。

【0042】

さらに、検出部５１は、二次冷媒回路Ｃ２内に設けられている二次冷媒温度センサ３３において測定された中間熱交換器３２から吐出された二次冷媒の温度も検出する。

【0043】

なお、吐出温度センサ１４や吐出圧力センサ１５、或いは、二次冷媒温度センサ３３から測定値を検出部５１が検出するタイミングは、リアルタイムであっても、或いは、予め定められた時間ごとであっても良い。また、予め定められた時間ごとに検出する場合には、各センサから送信される測定値を検出しても、検出部５１が各センサにアクセスして測定値を取得するようにしても良い。

【0044】

検出部５１で検出された吐出冷媒状態値については、適宜記憶部５２に記憶される。記憶部５２では、この他に、例えば、後述する起動制御を実行するか否かの条件や吐出冷媒状態値と比較するために予め定められている設定値等についても記憶されている。また、実際に起動制御を実行するに当たって、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率を変化させることになるが、それぞれの起動制御における各減圧機構の開度率についても記憶されている。

【0045】

判定部５３は、制御装置５が空気調和機Ａに対する制御を実行する際に、空気調和機Ａの運転状態を判定する。具体的には、各一次室内機２や各中継ユニット３の暖房運転の開始や停止といった運転状態の判定、空気調和機Ａに対して通常制御を行うのか、或いは、起動制御を行うのかの判定、或いは、起動制御の状態の判定等を行う。

【0046】

ここで「通常制御」とは、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４をフィードバック制御により制御する方法である。例えば、一次室内機熱交換器２１、及び、中間熱交換器３２の出口における一次冷媒の過冷却度を検出するセンサをそれぞれに設け、当該過冷却度が所定の目標値になるように一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４を制御し、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率を調整する。また、通常制御は、後述する起動制御を行う必要がない場合、あるいは起動制御が完了した後に実行される制御である。

【0047】

ここで、「開度率」とは、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の最大開度に対する開度の比率である。「開度」とは、例えば、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の流路断面積であるが、これに限定されず、開度の変化と相関して変化するパラメータであれば開度率を算出するための開度として置き換えることができる。例えば、所定の出入口圧力で単相流体を流したときの単位時間当たりの流量を開度に置き換えてもよいし、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４がパルスモータで駆動する電子膨張弁である場合には、パルスモータに与えられるパルス数を開度に置き換えてもよい。

【0048】

これに対して「起動制御」とは、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４を予め定められた所定開度率に設定する制御である（具体的な制御方法については後述する）。また、圧縮機１１の内部で冷媒が凝縮することによって圧縮機１１の吐出圧力の上昇が阻害される場合に、圧縮機１１から冷凍機油の吐出を抑えつつ速やかに圧縮機１１の吐出圧力を上昇させる必要がある場合に実行される制御である。

【0049】

圧縮機１１内で一次冷媒が凝縮する状態においては、一次室内機熱交換器２１、及び、中間熱交換器３２には一次冷媒が十分に流れないため、過冷却度を正しく検出できず、通常制御における一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４のフィードバック制御を正確に行えない。そこで、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４を所定開度率に設定する起動制御を行う必要がある。

【0050】

ここで、一次室内機２、及び、中継ユニット３は、さまざまな能力のものが混在して接続されることがある。一次室内機２の能力は、一次室内機熱交換器２１のサイズや、一次室内機減圧機構２２の最大開度、室内ファンの風量等によって決まる。同様に、中継ユニット３の能力は、中間熱交換器３２のサイズや、中継ユニット減圧機構３４の最大開度、循環ポンプ３１の流量等によって決まる。したがって、一次室内機２に設けられる一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット３に設けられる中継ユニット減圧機構３４の最大開度は、それぞれの能力に相応して設定されている。そのため、それぞれの一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率を同じ開度率に設定すれば、一次室内機２、及び、中継ユニット３にはそれぞれの能力に相応した一次冷媒が流れ、それぞれの能力を出力することができる。

【0051】

しかしながら、上述の通り、水は空気に比べて比熱が大きいことに起因して、中継ユニット３に一次冷媒が流れるほど、圧縮機１１の起動後の吐出圧力の上昇が阻害され、圧縮機１１の温度が低い場合には、圧縮機１１の内部で冷媒が凝縮し冷凍機油と混合される状態がなかなか解消されない。

【0052】

そこでこのような状態を早期に脱するために、後述するように、中継ユニット３よりも一次室内機２に対して一次冷媒を優先的に流すように一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率を変化させる制御を行う。このような制御（起動制御）を行うことによって、一次室内機２、及び、中継ユニット３に流れる一次冷媒の流量を意図的に偏らせて速やかに圧縮機の吐出圧力を上昇させる。

【0053】

減圧機構制御部５４は、判定部５３の判定に基づいて、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率が所定の開度率となるよう制御を行う。なお、一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率の制御は、通常制御の場合も減圧機構制御部５４によって実行される。

【0054】

判定部５３が通常制御を実行するか、或いは、起動制御を実行するかの判定を行うのは、一次室内機２、又は、二次室内機４が暖房運転を開始する場合である。なお、以下の説明においては、二次室内機４が運転し、循環ポンプ３１が駆動することを、適宜「中継ユニット３が運転する」と表す。

【0055】

一次室内機２、及び、中継ユニット３が暖房運転を開始する場合、上述したように判定部５３は起動制御を実行するか否かを判定する。具体的には、例えば、圧縮機１１のシェルの温度が所定の閾値より低い場合等、圧縮機１１の内部で冷媒が凝縮することによって圧縮機１１の吐出圧力の上昇が遅れるような状況になると考えられる場合に、判定部５３は起動制御を実行すると判定する。なお、このような条件については、記憶部５２に記憶されており、判定部５３が上述したようなこれらの条件に合致するか否かを判定する。

【0056】

もし記憶部５２に記憶されている条件に照らして、判定部５３が起動制御を実行しないと判定した場合、すなわち圧縮機１１の吐出圧力の上昇が遅れるような状況にならないと考えられる場合には、通常制御が実行される。反対に判定部５３が起動制御を実行すると判定した場合、すなわち圧縮機１１の吐出圧力の上昇が遅れるような状況になると考えられる場合には、上述したように起動制御が実行される。

【0057】

起動制御を実行する場合、判定部５３はまず、中継ユニット３が暖房運転を開始し、かつ、検出部５１が検出した二次冷媒温度センサ３３が測定した二次冷媒の温度値が所定の温度値よりも低いか否かを判定する。

【0058】

なお、ここで「所定の温度値」とは、以下に説明する制御を用いた場合に、通常制御よりも速やかに圧縮機の吐出圧力を上昇させて所望の空調能力を発揮することができる二次冷媒の温度の境界値のことである。より具体的には、例えば、実験によって得られる値である。

【0059】

これは、実行する起動制御の動作を決定するためである。上述したように、水は空気に比べて比熱が大きいことから、中継ユニット３に接続される二次冷媒回路Ｃ２に水を二次冷媒として用いた場合、中間熱交換器３２における一次冷媒と二次冷媒との熱交換を行っても、二次冷媒の温度は上がりにくい。これは、本発明の実施の形態における空気調和機Ａのように二次冷媒として水を用いる二次冷媒回路Ｃ２が設けられている場合には、空気との間でのみ熱交換を行う冷凍サイクル装置に比べて、起動後における圧縮機の吐出圧力の上昇は遅くなるからである。このような理由から、中継ユニット３が暖房運転を開始したか否か、及び、二次冷媒の温度値が所定の温度値よりも低いか否かによって起動制御の動作は異なる。そのため、判定部５３は、中継ユニット３が暖房運転を開始し、かつ、検出部５１が検出した二次冷媒温度センサ３３が測定した二次冷媒の温度値が所定の温度値よりも低いか否かを判定する。

【0060】

そして、さらに判定部５３は、一次室内機２が暖房運転を開始したか否かも判定する。中継ユニット３が暖房運転を開始した場合であって、一次室内機２が暖房運転を開始したか否かによって、後述するように、起動制御の動作が異なるためである。

【0061】

なお、ここで、一次室内機２と中継ユニット３の暖房運転の開始について、一次冷媒回路Ｃ１に接続される全ての一次室内機２中継ユニット３が暖房運転を開始する必要はなく、少なくとも１台の一次室内機２、及び、少なくとも１台の中継ユニット３が暖房運転を開始すれば良い。

【0062】

判定部５３が、少なくとも１台の一次室内機２、及び、少なくとも１台の中継ユニット３が暖房運転を開始し、かつ、二次冷媒の温度が所定の温度よりも低いと判定した場合に、減圧機構制御部５４は、一次室内機減圧機構２２の所定開度率である第一開度率が、中継ユニット減圧機構３４の所定開度率である第二開度率よりも大きくなるようにそれぞれの減圧機構を制御する。なお、以下このような起動制御を「第一起動制御」と表す。

【0063】

このように、一次室内機減圧機構２２の開度率（第一開度率）を中継ユニット減圧機構３４の開度率（第二開度率）よりも大きくすることで、一次室内機熱交換器２１と中間熱交換器３２を流れる冷媒の流量比は、一次室内機２と中継ユニット３の能力比よりも、一次室内機２の方に偏ることになる。言い換えれば、一次室内機２の暖房運転を優先することになる。つまり、比熱が大きい水と熱交換を行う中間熱交換器３２を流れる冷媒の流量を相対的に減らし、比熱の小さい空気と熱交換を行う一次室内機熱交換器２１を流れる冷媒の流量を相対的に増やすことができる。これにより、より早期に圧縮機１１の吐出圧力を上昇させることができる。

【0064】

また、減圧機構制御部５４が第一起動制御を実行するのは、圧縮機１１における吐出冷媒の状態を示す吐出冷媒状態値が予め設定された設定値となるまでの間である。すなわち上述したように、吐出冷媒状態値は、圧縮機に関して圧縮機内で冷媒が凝縮する状態が解消されたか否かを判定するためのパラメータとなる値である。従って、例えば、検出部５１が検出した吐出過熱度が設定値よりも大きな値を示せば、圧縮機内の冷媒が過熱蒸気になったと考えられるため、圧縮機内で冷媒が凝縮する状態が解消されたと判定することができる。

【0065】

なお、当該設定値については、上述したように予め設定されており、記憶部５２に記憶されている。また設定値は、吐出冷媒状態値ごとに設定されており、判定の際に選択される吐出冷媒状態値に対応する設定値が用いられる。

【0066】

判定部５３が吐出冷媒状態値が設定値よりも大きな値となったと判定した場合には、第一起動制御から段階的に通常制御へと運転状態を移行させる。

【0067】

上述の通り、通常制御においてはフィードバック制御が行われるため、一次室内機減圧機構２２の開度率は、一次室内機２の能力に相応する流量が一次室内機熱交換器２１に流れる開度率に最終的に安定する。同様に、中継ユニット減圧機構３４の開度率は、中継ユニット３の能力相応の流量が中間熱交換器３２に流れる開度率に最終的に安定する。しかし、第一起動制御において一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率は、一次室内機２の方に冷媒の流量比が偏るように設定されている。そのため、一次室内機減圧機構２２の第一開度率と、中継ユニット減圧機構３４の第二開度率は、最終的に安定する開度率と乖離している。

【0068】

そのため第一起動制御からすぐに通常制御へと運転状態を移行させると、通常制御として一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４開度率が最終的に安定するまでに時間が掛かる。そこで、一次室内機減圧機構２２、中継ユニット減圧機構３４の開度率について、第一起動制御における開度率を通常制御で最終的に安定する開度率に近いと考えられる開度率とする制御を行うことで、段階を踏んで通常制御に移行ことで、より早く通常制御を安定させるようにしたものである。

【0069】

具体的には、減圧機構制御部５４は、一次室内機２の一次室内機減圧機構２２の開度率を予め設定されている第五開度率とし、中継ユニット３の中継ユニット減圧機構３４の開度率を予め設定されている第六開度率とする制御を行う。ここで、第五開度率は第一開度率より小さい開度率であり、第六開度率は第二開度率より大きな開度率である。つまり、一次室内機２に偏らせていた冷媒の流量比を、能力に相応する冷媒の流量比に近づける方向に開度率を設定する。例えば、第五開度率と第六開度率は同じ開度率であってもよい。このような起動制御を、以下、「第三起動制御」と表す。

【0070】

このように第一起動制御から通常制御に移行する間に第三起動制御を挟むことによって、第一起動制御から通常制御へのスムーズな移行を可能としている。これにより、一次室内機２及び二次室内機４において迅速に暖房能力を出すことができると共に、迅速に消費電力を抑えた効率の良い運転に安定させることができる。

【0071】

なお、第三起動制御は第一起動制御から通常制御へのスムーズな移行を果たすために実行されるものであることから、循環する一次冷媒の温度が安定してきたら第三起動制御を終了して通常制御へと移行させる必要がある。この移行の判断基準として、例えば、所定時間が経過したか否かを挙げることができる。

【0072】

そこで判定部５３は、第三起動制御が実行されてからの時間を所定時間と比較し、所定時間が経過したと判定した場合には、第三起動制御を終了させる。そして減圧機構制御部５４は、通常制御へと運転状態を移行する。

【0073】

このように、一次室内機２、及び、中継ユニット３の両者が暖房運転を開始し、かつ、二次冷媒の温度値が所定の温度値よりも低いことをもって第一起動制御、及び、第三起動制御が実行される。このように、判定部５３が中継ユニット３と一次室内機２が暖房運転を開始したか否かを判定するが、中継ユニット３が暖房運転を開始した一方、一次室内機２は暖房運転を開始していない場合もある。

【0074】

このような場合には、暖房運転を開始していない一次室内機２に冷媒の流量比を偏らせることができないため、上述した第一起動制御を実行することができない。そこで、以下に説明するような第二起動制御を実行する。

【0075】

具体的には、中継ユニット３は暖房運転を開始しているので、まず中継ユニット減圧機構３４の開度率を第四開度率に制御する。この第四開度率は、上述した第二開度率よりも大きな開度率である。上述したように、一次室内機２は暖房運転を行っていない。暖房運転を行っていない一次室内機２に多くの一次冷媒を流すと、一次室内機減圧機構２２を一次冷媒が通過する際の流動音が使用者に不快感を与える可能性がある。そのため、暖房運転が開始された中継ユニット３に第一起動制御の場合よりも多くの一次冷媒を流す必要がある。なぜなら、暖房運転を行っていない一次室内機２に多くの一次冷媒を流せない中で、中継ユニット３に流れる一次冷媒も少なくすると、圧縮機１１に戻る一次冷媒が不足し圧縮機１１が損傷する可能性があるためである。

【0076】

但し、暖房運転を開始していない一次室内機２に対しては全く一次冷媒を流さない、ということではない。上述したように、一次室内機２は比熱の小さな空気との熱交換を行うことから、暖房運転を開始していない場合であっても一次室内機２に一次冷媒を流すことで、圧縮機の吐出圧力を上昇させることについて中継ユニット３と併せて対応する。

【0077】

次に、一次室内機減圧機構２２の開度率をどのように設定するかについて、通常制御においても、暖房運転が行われている際には、一次室内機減圧機構２２の開度率は微開（以下、このような開度率を「停止開度率」と表す）とする制御が行われている。

【0078】

すなわち、空気調和機Ａにおいて暖房運転が行われる場合、上述したように一次室内機減圧機構２２は、一次冷媒回路Ｃ１において一次室内機熱交換器２１の下流に配置されている。そのため、通常制御が実行される場合に、暖房運転が開始されていない一次室内機２に一次冷媒を流すと、室内ファンが停止していても一次室内機熱交換器２１を含む一次室内機２の内部で一次冷媒が周囲の空気と熱交換し、凝縮する場合がある。

【0079】

このように一次室内機２の内部で一次冷媒が凝縮すると、その内部で当該一次冷媒が溜まってしまう可能性があり、一次冷媒回路Ｃ１を循環する一次冷媒の量が不足することになりかねない。そのため、通常制御においても、暖房運転が行われている際に、暖房運転がされていない一次室内機減圧機構２２の開度率を停止開度率とし、一次冷媒を流す制御が行われている。

【0080】

そこで、早期に圧縮機の吐出圧力を上げて一次冷媒に冷凍機油が混合するような状態を脱する必要があるという観点から、暖房運転が開始されていない一次室内機２に対しても一次冷媒を流すように制御する。本発明の実施の形態においては、その際の一次室内機減圧機構２２の開度率を、停止開度率よりも大きな開度率（以下、このような、第二起動制御における一次室内機減圧機構２２の開度率を「第三開度率」と表す）とする。

【0081】

また、減圧機構制御部５４は、一次室内機２の一次室内機減圧機構２２の開度率である第三開度率について、第一開度率より小さな開度率とする制御を行う。これは、第二起動制御が実行される場合、一次室内機２は暖房運転をしていないからである。

【0082】

以上、中継ユニット減圧機構３４の開度率の制御だけではなく、暖房運転を開始していない一次室内機２に対しても第一開度率より小さく、停止開度率よりも大きな第三開度率となるように一次室内機減圧機構２２を制御し、一次室内機２に対しても一次冷媒が流れるようにする。このように暖房運転を開始していない一次室内機２も活用して一次冷媒を流すことで、より圧縮機１１の吐出圧力を早く上げることができる。

【0083】

減圧機構制御部５４が第二起動制御を実行した場合に、判定部５３は、吐出冷媒状態値が予め設定された設定値となったか否かを判定する。そして判定部５３が吐出冷媒状態値が設定値よりも大きな値となったと判定した場合には、圧縮機１１内で冷媒が凝縮する状態が解消されたと判断できるので、第二起動制御を完了させる。その後、減圧機構制御部５４は通常制御で一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率を制御する。

【0084】

減圧機構制御部５４は、通常制御における一次室内機減圧機構２２の開度率として、第三開度率を停止開度率となるように制御する。上述したように、当該停止開度率は第二起動制御における一次室内機減圧機構２２の開度率よりも小さな開度率となるように設定されており、微開とする制御である。

【0085】

このように第二起動制御完了後の通常制御においては、一次室内機減圧機構２２に対して微開となる停止開度率となる制御を行う。このような制御を実行することで、暖房運転がされていない一次室内機２に一次冷媒を循環させたとしても一次室内機２の内部で一次冷媒が滞留することを防止することができるので、一次冷媒回路Ｃ１を循環する一次冷媒の量が不足することはない。

【0086】

以上で一次室内機２、及び、中継ユニット３の両方が暖房運転を開始した場合における起動制御（第一起動制御、第三起動制御）、及び、中継ユニット３のみが暖房運転を開始した場合の起動制御（第二起動制御）について説明した。

【0087】

上述したように、判定部５３は、まず起動制御を実行するか否かを判定するが、判定条件に照らして通常制御ではなく、起動制御を実行すると判定した場合であり、中継ユニット３が暖房運転を開始した場合に、例えば、二次冷媒回路Ｃ２内を循環する二次冷媒の温度が高い場合がある。

【0088】

つまり検出部５１が二次冷媒温度センサ３３から取得した二次冷媒の温度が所定の温度値以上である場合、中継ユニット３に多くの一次冷媒を流すことで圧縮機１１の吐出圧力を早期に上昇させることが可能である。また、二次冷媒の温度が所定の温度値以上であれば、中間熱交換器３２における一次冷媒との間での熱交換においても、一次冷媒が熱交換され過ぎてしまうこともない。

【0089】

そこでこのような場合には、減圧機構制御部５４は、一次室内機減圧機構２２の開度率を第七開度率とし、中継ユニット減圧機構３４の開度率を第八開度率とする制御を実行する（以下、このような起動制御を「第四起動制御」と表す）。ここで第七開度率は、第一開度率よりも小さな開度率である。一方、第八開度率については、上述したようにより多くの一次冷媒を中継ユニット３に流すことができるように、第二開度率よりも大きな開度率となるように設定されている。なお、例えば、第七開度率と第八開度率は同じ開度率であってもよい。

【0090】

さらに、第四起動制御が圧縮機１１の起動直後に実行されることになるため、例えば、上述した第三起動制御の場合と比べて圧縮機１１の回転数は低いと考えられる。従って、これらのことを考慮すると、上述した第七開度率を第五開度率よりも小さな開度率とし、第八開度率を第六開度率よりも小さな開度率とすることもできる。

【0091】

減圧機構制御部５４が第四起動制御を実行した場合に、判定部５３は、吐出冷媒状態値が予め設定された設定値となったか否かを判定する。そして判定部５３が吐出冷媒状態値が設定値よりも大きな値となったと判定した場合には、圧縮機１１内で冷媒が凝縮する状態が解消されたと判断できるので、第四起動制御を完了させる。その後、減圧機構制御部５４は通常制御で一次室内機減圧機構２２、及び、中継ユニット減圧機構３４の開度率を制御する。

【0092】

なお、ここまで起動制御について説明してきたが、起動制御を行うか通常制御を行うかの判定は、上述したように判定部５３が行う。判定部５３では、予め設定されている条件に合致するか否かで当該判定を行うが、起動制御を行うとの判定を行って、実際に起動制御を行うまでの間に準備処理を行っても良い。

【0093】

すなわち判定部５３が、二次冷媒温度センサ３３によって測定された二次冷媒の温度が所定の温度値よりも低く、中継ユニット３が暖房運転を開始したと判定した後、一次室内機２が暖房運転を開始したか否かの判定を行う前に、吐出冷媒状態値と設定値との比較を行う。

【0094】

その結果、もしこの状態で、判定部５３が、吐出冷媒状態値が設定値よりも大きな値を示していると判定できたのであれば、起動制御を実行せずに通常制御へと移行する。また、反対に判定部５３が、吐出冷媒状態値が設定値以下である場合には、上述したように、一次室内機２が暖房運転を開始したか否かの判定を行う。

【0095】

このような準備処理を起動制御の実行開始前に行うことで、起動制御の実行の要否を的確に判定することが可能になり、空気調和機Ａの状態に合わせた制御を実行することができる。

【0096】

以上、本発明の実施の形態における空気調和機Ａの基本的な制御について説明した。これまでの制御の流れでは、起動制御を実行する場合、まず二次冷媒の温度値と所定の温度値との比較を行っていた。これは上述したように、二次冷媒として水を用いる二次冷媒回路Ｃ２が設けられている場合には、空気との間でのみ熱交換を行う冷凍サイクル装置に比べて、起動後における圧縮機の吐出圧力の上昇が遅くなるからである。そして、二次冷媒の温度値が所定の温度値以上であった場合、中継ユニット３に多くの一次冷媒を流すことで圧縮機１１の吐出圧力を早期に上昇させるために第四起動制御が開始される。

【0097】

しかしながら、二次冷媒の温度値が所定の温度値以上であったとしても、一次冷媒の温度値と二次冷媒の温度値との関係で次に説明するような状況が生じかねない。すなわち、二次冷媒の温度値の方が一次冷媒の温度値よりも高い温度値である場合、一次冷媒と二次冷媒との間での熱交換によって、一次冷媒が二次冷媒の温度を低下させてしまうことが考えられる。この場合、低温の二次冷媒が二次冷媒回路Ｃ２を循環することになるため、二次室内機４を介して室内を冷やしてしまうことになり、ユーザの快適性を損なう可能性がある。

【0098】

ここで、もし一次冷媒の温度値の方が二次冷媒の温度値よりも高い場合、一次冷媒と二次冷媒との間での熱交換により一次冷媒が放熱することで、一次冷媒が状態変化して凝縮する。これに対して、上述したように二次冷媒の温度値の方が一次冷媒の温度値よりも高い場合、一次冷媒が二次冷媒に放熱できないことから、一次冷媒が凝縮しない。そのため、一次冷媒が液相状態にならず、圧縮機１１から一次冷媒と一緒に吐出された冷凍機油が中間熱交換器３２内に滞留する可能性がある。そうなると圧縮機１１に冷凍機油が戻って来なくなることから、例えば、圧縮機１１の潤滑性やシール性が悪化して信頼性が低下することにつながる。

【0099】

そこで、これまで説明してきた制御装置５の処理に加えて、以下の処理を実行することによって、上述した弊害が生ずる可能性を低減させることができる。すなわち、起動制御が実行された後であって、判定部５３が、中継ユニット３が暖房運転を開始したか否か、及び、検出部５１が検出した二次冷媒温度センサ３３が測定した二次冷媒の温度値が所定の温度値よりも低いか否かを判定する前に、一次冷媒の温度値と二次冷媒の温度値との比較を実行する。

【0100】

具体的には、判定部５３は、一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値未満であるか否かを判定する。当該一次冷媒の温度値は、中継ユニット３に流入する一次冷媒の温度値のことである。一次冷媒の温度値については、一次冷媒温度センサが検出した温度値を判定部５３が検出部５１を介して取得する。

【0101】

なお、ここでの「一次冷媒温度センサ」については、暖房運転の起動時であることから、圧縮機１１から吐出される冷媒の吐出温度を用いることができる。すなわち、一次冷媒温度センサは図１に示す吐出温度センサ１４である。もちろん、当該「一次冷媒温度センサ」自体を吐出温度センサ１４とは別に第１の冷媒回路Ｃ１に設けても構わない。

【0102】

このように判定部５３は、一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値未満であるか否かを判定し、一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値未満であると判定した場合には、一次室内機２が暖房運転を開始したか否かの判定を行った上で、第一起動制御を実行する。すなわち、一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値よりも低い場合には、一次室内機２における一次室内機減圧機構２２の第一開度率が中継ユニット減圧機構３４の第二開度率よりも大きくなるように制御し、中継ユニット３に流す一次冷媒の量が一次室内機２よりも少なくなるように制御する。

【0103】

一方、判定部５３による判定が、一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値以上であるとの判定である場合には、次に判定部５３が、中継ユニット３が暖房運転を開始し、及び、検出部５１が検出した二次冷媒温度センサ３３が測定した二次冷媒の温度値が所定の温度値よりも低いか否かを判定する処理へと移る。

【0104】

判定部５３が、二次冷媒の温度値が所定の温度値よりも低いと判定した場合は、上述したように、一次室内機減圧機構２２の第一開度率が中継ユニット減圧機構３４の第二開度率よりも大きくなるように制御される。但し、例えば、一次室内機２の暖房要求能力が中継ユニット３における暖房要求能力よりも低い場合には、第一開度率が第二開度率よりも大きくなるような制御を行うよりも、むしろ暖房要求能力が大きな中継ユニット３に対して冷媒を多く供給した方が良い。これは、暖房要求能力が大きな中継ユニット３に対して冷媒を多く供給した方が、圧縮機１１から冷凍機油の吐出を抑えつつ速やかに圧縮機１１の吐出圧力を上昇させて所望の空調能力を発揮させることができると考えられるからである。

【0105】

そこで判定部５３が、二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサ３３が測定した二次冷媒の温度が予め定められた所定の温度値未満の温度であると判定し、且つ、一次室内機２の要求能力の合計値が、中継ユニット３の要求能力の合計値以下であると判定した場合には、第四起動制御を実行する。

【0106】

すなわち、減圧機構制御部５４は、一次室内機２が備える一次室内機減圧機構２２の開度率をその所定開度率である第一開度率よりも小さな開度率である第七開度率とし、中継ユニット３が備える中継ユニット減圧機構３４の開度率をその所定開度率であり第一開度率よりも小さな開度率である第二開度率よりも大きな開度率である第八開度率とする制御を実行する。

【0107】

なお、制御装置５では、複数台接続されている一次室内機２における、個々の一次室内機２ごとの要求能力を把握している。従って、個々に把握されている一次室内機２ごとの要求能力を全て加算して一次室内機２の要求能力の合計値を算出する。また、同様に、制御装置５は中継ユニット３ごとの要求能力も把握している。そこで、個々に把握されている中継ユニット３ごとの要求能力を全て加算して中継ユニット３の要求能力の合計値を算出する。判定部５３はこれら合計値同士を比較して、いずれの合計値の方が大きいかを判定する。

【0108】

一方、判定部５３が、二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサ３３が測定した二次冷媒の温度が予め定められた所定の温度値未満の温度であると判定し、且つ、一次室内機２の要求能力の合計値が、中継ユニット３の要求能力の合計値よりも大きいと判定した場合には、第一起動制御が実行される。

【0109】

このように一次室内機２の要求能力の合計値と中継ユニット３の要求能力の合計値とを比較して、合計値が大きな方により多くの一次冷媒を流すように制御することで、圧縮機１１から冷凍機油の吐出を抑えつつ速やかに圧縮機１１の吐出圧力を上昇させて所望の空調能力を発揮させることができる。

【0110】

［動作］
次に、圧縮機１１の吐出圧力を上昇させるための起動制御を実行する際の処理の流れについて、図３ないし図７を用いて説明する。図３ないし図７は、本発明の実施の形態に係る空気調和機Ａの制御の流れを示すフローチャートである。

【0111】

判定部５３は、まず、起動制御を実行するか否かを判定する（ＳＴ１）。判定の条件については、事前に記憶部５２に記憶されており、各種センサから検出部５１が取得した情報を基に判定する。もし、この時点で起動制御が不要である場合には（ＳＴ１のＮＯ）、通常制御を実行する（ＳＴ２）。

【0112】

もし判定部５３が、起動制御を実行すると判定した場合には（ＳＴ１のＹＥＳ）、次に判定部５３は一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値未満であるか否かの判定を行う（ＳＴ３）。その結果、一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値以上であると判定した場合には（ＳＴ３のＮＯ）、さらに、中継ユニット３が暖房運転を開始し、かつ、二次冷媒回路Ｃ２内を循環する二次冷媒の温度が所定の温度値よりも低い温度か否かを判定する（ＳＴ４）。

【0113】

判定部５３が、中継ユニット３が暖房運転を開始し、かつ、検出部５１が二次冷媒温度センサ３３から取得した二次冷媒の温度を所定の温度値と比較した結果、二次冷媒の温度の方が低いと判定した場合には（ＳＴ４のＹＥＳ）、判定部５３は、一次室内機２の要求能力の合計値と中継ユニット３の要求能力の合計値とを比較する（ＳＴ５）。

【0114】

その結果、判定部５３が一次室内機２の要求能力の合計値の方が中継ユニット３の要求能力の合計値よりも大きいと判定した場合には（ＳＴ５のＹＥＳ）、次に、一次室内機２が暖房運転を開始したか否かを判定する（図４のＳＴ６）。

【0115】

なお、上述したステップＳＴ３において判定部５３が一次冷媒の温度値が二次冷媒の温度値未満であると判定した場合には（ＳＴ３のＮＯ）、上述したように、次に、一次室内機２が暖房運転を開始したか否かを判定する（ＳＴ６）。

【0116】

一次室内機２が暖房運転を開始したと判定した場合には（ＳＴ６のＹＥＳ）、判定部５３の判定結果を受けて減圧機構制御部５４は第一起動制御を実行する（ＳＴ７）。当該第一起動制御では、一次室内機２の一次室内機減圧機構２２の開度率を第一開度率とし、中継ユニット３の中継ユニット減圧機構３４の開度率を第二開度率とする。また、第一開度率は第二開度率よりも大きな開度率である。

【0117】

このように空気との間で熱交換を行う一次室内機２に対して優先的に一次冷媒を流す制御を行うことによって、速やかに圧縮機１１の吐出圧力を上昇させる。判定部５３では、当該第一起動制御が実行されている間、圧縮機１１内で冷媒が凝縮する状態が解消されたか否かを判定するために用いられる値である吐出冷媒状態値と設定値とを比較する（ＳＴ８）。

【0118】

その結果、判定部５３が、吐出冷媒状態値は未だ設定値以下の値であると判定した場合には（ＳＴ８のＮＯ）、引き続き第一起動制御が実行される。一方、判定部５３によって吐出冷媒状態値が設定値よりも大きな値であると判定された場合には（ＳＴ８のＹＥＳ）、減圧機構制御部５４は次に、第三起動制御を開始する（図５のＳＴ９）。

【0119】

第三起動制御は、第一起動制御から通常制御へと移行する間の、いわば移行準備段階に該当する。そこで、スムーズに通常制御へと移行することができるように、一次室内機減圧機構２２の開度率を第五開度率とし、中継ユニット減圧機構３４の開度率を第六開度率とする。また、第五開度率は第一開度率よりも小さな開度率であり、第六開度率は第二開度率よりも大きな開度率である。

【0120】

判定部５３は、当該第三起動制御が所定時間実行されたか否かを判定し（ＳＴ１０）、所定時間経過前であれば（ＳＴ１０のＮＯ）、引き続き第三起動制御が実行される。一方、判定部５３が、所定時間が経過したと判定した場合には（ＳＴ１０のＹＥＳ）、減圧機構制御部５４は第三起動制御を完了し（ＳＴ１１）、通常制御へと移行する（ＳＴ１２）。

【0121】

次に、ステップＳＴ６において、判定部５３が一次室内機２が暖房運転を開始していないと判定した場合（ＳＴ６のＮＯ）処理の流れについて説明する。

【0122】

この場合、減圧機構制御部５４は起動制御処理として第二起動制御を実行する（図６のＳＴ２１）。第二起動制御は、一次室内機減圧機構２２の開度率を第三開度率とし、中継ユニット減圧機構３４の開度率を第四開度率とする。また、第三開度率は第一開度率よりも小さな開度率であり、第四開度率は第二開度率よりも大きな開度率である。

【0123】

このように暖房運転を開始している中継ユニット３に対して一次冷媒を流す制御を行う。このとき、暖房運転を行っていない一次室内機２に対しても停止開度率よりも大きな第三開度率で一次冷媒を流すこととしてより早期に圧縮機１１の吐出圧力を上昇させる。

【0124】

そして判定部５３では、当該第二起動制御が実行されている間、吐出冷媒状態値と設定値とを比較する（ＳＴ２２）。その結果、判定部５３が、吐出冷媒状態値は未だ設定値以下の値であると判定した場合には（ＳＴ２２のＮＯ）、引き続き第二起動制御が実行される。一方、判定部５３が吐出冷媒状態値が設定値よりも大きな値であると判定した場合には（ＳＴ２２のＹＥＳ）、減圧機構制御部５４は当該第二起動制御を完了させる（ＳＴ２３）。

【0125】

なお、この後通常制御へと移行することになるが、その前に減圧機構制御部５４は、一次室内機減圧機構２２の開度率を第三開度率から停止開度率とする制御を実行する（ＳＴ２４）。そしてこの一次室内機減圧機構２２の開度率を停止開度率とする制御を行ってから、通常制御へと移行する（ＳＴ１２）。

【0126】

最後に、ステップＳＴ４において、判定部５３が、中継ユニット３が暖房運転を開始していないか、二次冷媒の温度が所定の温度値以上であると判定した場合（ＳＴ４のＮＯ）の処理の流れについて説明する。また判定部５３が、二次冷媒の温度を測定する二次冷媒温度センサ３３が測定した二次冷媒の温度が予め定められた所定の温度値未満の温度であると判定したものの（ＳＴ４のＹＥＳ）、一次室内機２の要求能力の合計値が、中継ユニット３の要求能力の合計値以下であると判定した場合（ＳＴ５のＮＯ）も同様の処理となる。これらの場合、減圧機構制御部５４は第四起動制御を実行する（図７のＳＴ３１）。

【0127】

第四起動制御の場合、暖房運転が開始した中継ユニット３により多くの一次冷媒を流し、一次室内機２に対して流す一次冷媒の量を偏らせない起動制御である。そのため、一次室内機減圧機構２２の開度率を第七開度率とし、中継ユニット減圧機構３４の開度率を第八開度率とする。また、第七開度率は第一開度率よりも小さな開度率であり、第八開度率は第二開度率よりも大きな開度率である。

【0128】

そして判定部５３では、当該第四起動制御が実行されている間、吐出冷媒状態値と設定値とを比較する（ＳＴ３２）。その結果、判定部５３が、吐出冷媒状態値は未だ設定値以下の値であると判定した場合には（ＳＴ３２のＮＯ）、引き続き第四起動制御が実行される。一方、判定部５３によって吐出冷媒状態値が設定値よりも大きな値であると判定された場合には（ＳＴ３２のＹＥＳ）、減圧機構制御部５４当該第四起動制御を完了させる（ＳＴ３３）。そして、通常制御へと移行する（図５のＳＴ１２）

【0129】

以上説明したような空気調和機の運転制御方法を採用することによって、冷媒が空気と熱交換を行う熱交換器と、冷媒が空気よりも熱交換しやすい流体と熱交換を行う熱交換器とが並列に接続された空気調和機において、暖房運転の開始時に圧縮機の内部で冷媒が凝縮することによって圧縮機の吐出圧力の上昇が阻害される場合に、圧縮機から冷凍機油の吐出を抑えつつ速やかに圧縮機の吐出圧力を上昇させて所望の空調能力を発揮することができる。

【0130】

なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、本発明の一例を示したものである。実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化でき、また、上記実施の形態には種々の変更又は改良を加えることが可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。

【0131】

例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよく、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0132】

例えば、本発明の実施の形態においては、一次室内機と並列に接続される対象が、中間熱交換器で二次回路とを中継する中継ユニットであり、二次回路に循環ポンプを有し、二次冷媒として水を用いる場合を例に挙げて説明した。但し、このような構成ではなく、例えば、二次回路に圧縮機を有し、二次冷媒として圧縮性の冷媒を用い、中間熱交換器としてカスケード熱交換器を用いた二元冷凍サイクル装置においても上述した制御を実行することが可能である。

【0133】

また上述したように、本発明の実施の形態においては、複数の一次室内機が接続されており、それぞれ一次室内機減圧機構が設けられている。これらの一次室内機減圧機構については、元々それぞれの開度率が設定されているが、上述した制御を行うに当たっては、全ての一次室内機減圧機構の開度率を同じ開度率としても良く、或いは、個々に開度率を設定しても良い。また、複数の中継ユニットが備える中継ユニット減圧機構についても同様である。

【符号の説明】

【0134】

１・・・室外機、２・・・一次室内機、３・・・中継ユニット、４・・・二次室内機、５・・・制御装置、１１・・・圧縮機、１２・・・四方弁、１３・・・室外熱交換器、１４・・・吐出温度センサ、１５・・・吐出圧力センサ、２１・・・一次室内機熱交換器、２２・・・一次室内機減圧機構、３１・・・循環ポンプ、３２・・・中間熱交換器、３３・・・二次冷媒温度センサ、３４・・・中継ユニット減圧機構、４１・・・二次室内機熱交換器、５１・・・検出部、５２・・・記憶部、５３・・・判定部、５４・・・減圧機構制御部、Ａ・・・空気調和機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】