JP2024077363A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房サイクルでの起動時に、凝縮圧力と蒸発圧力との間の十分な差圧を確保して冷房運転の立ち上がりを早くかつ安定に行うこと。【解決手段】本発明の一形態に係る空気調和装置は、圧縮機と、複数の室外熱交換器と、前記複数の室外熱交換器に送風する室外ファンとを有する室外機とを備え、前記室外機が複数の室内機と冷媒配管で接続されることで冷媒回路を形成する空気調和装置であって、前記冷媒回路を冷房サイクルとして起動するときは、前記室内機が要求する空調能力の要求量と外気温度に応じて、前記室外ファンの起動時回転数と前記複数の室外熱交換器の使用台数とを決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置に関し、さらに詳しくは、複数の室外熱交換器を有する室外機を備えた空気調和装置に関する。

複数の室外熱交換器を有する室外機を備えた空気調和装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の空気調和装置は、室内機から要求される空調能力の大きさ（要求量）に応じて、使用する室外熱交換器の台数および室外ファンの回転数を切り替えるようにしている。

例えば冷房サイクルで空気調和装置を起動させる際、冷房運転を行う冷房室内機の台数が多いときは室外機に要求される凝縮能力が高くなるため、室外熱交換器の使用台数は多くなる。逆に、冷房室内機の台数が少ないときは室外熱交換器に要求される凝縮能力は低くなるため、室外熱交換器の使用台数は少なくなる。

一方、冷房運転時の室外ファン制御については、その起動から一定時間を経過するまでは回転数が所定値に固定され、上記一定時間経過後は、凝縮圧力が所定の範囲内の値となるように回転数を変化させるのが一般的である。

国際公開第２０１５／１１１４１号公報

しかしながら、冷房サイクルの起動時に室内機からの空調能力の要求量が少なく、圧縮機の回転数も低いとき（冷媒循環量が少ないとき）は、室外熱交換器の使用台数が最小（１台）の場合であっても、室外熱交換器の凝縮能力が高すぎて冷媒の凝縮圧力（高圧）が十分に上昇しない場合がある。このような現象は、外気温が比較的低いときに発生しやすい。このような場合は室外ファンの回転数を最低回転数としても凝縮圧力が上昇しないため、室内熱交換器における冷媒の蒸発圧力（低圧）との間で十分な差圧を確保できず、目的とする冷房運転を実現できない、あるいは、安定した冷房運転を行うのに時間を要するという問題がある。また、圧縮機として差圧給油方式であるスクロール型圧縮機が採用される場合においては、上記差圧の不足で圧縮機の機構部へ十分な給油が行えず、潤滑不良により圧縮機が破損に至るおそれがある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、冷房サイクルでの起動時に、凝縮圧力と蒸発圧力との間の十分な差圧を確保して冷房運転の立ち上がりを早くかつ安定に行うことができる空気調和装置を提供することにある。

本発明の一形態に係る空気調和装置は、圧縮機と、複数の室外熱交換器と、前記複数の室外熱交換器ごとに設けられ各室外熱交換器の一方の冷媒出入口の接続を前記圧縮機の冷媒吐出口または冷媒吸入口へと切り替える複数の流路切替弁と、前記複数の室外熱交換器に送風する室外ファンと、外気温度を検出する外気温度センサとを有する室外機と、室内機と、前記複数の流路切替弁と前記室外ファンとを制御する制御装置とを備え、前記室外機が前記複数の室内機と冷媒配管で接続されることで冷媒回路を形成する空気調和装置であって、
前記制御装置は、前記冷媒回路を冷房サイクルとして起動するときは、
前記室内機が要求する空調能力の要求量と外気温度に応じて、前記室外ファンの起動時回転数と前記複数の室外熱交換器の使用台数とを決定する。

前記制御装置は、前記室内機が要求する空調能力の要求量と外気温度に応じて、前記室外ファンの起動時回転数をあらかじめ設定された第１回転数および前記第１回転数より大きい第２回転数のいずれかに決定してもよい。

前記複数の室内機において冷房運転を行う冷房室内機と暖房運転を行う暖房室内機とが混在するときは、前記制御装置は、前記冷房室内機が要求する冷房能力から前記暖房室内機が要求する暖房能力を減じた値を、前記空調能力の要求量としてもよい。

前記制御装置は、前記空調能力の要求量を前記室外熱交換器の１台当たりの要求量に換算して、前記室外ファンの起動時回転数を前記第１回転数および前記第２回転数のいずれかに決定してもよい。

前記制御装置は、前記空調能力の要求量と外気温度とに応じて前記起動時回転数を決定するための評価値を決定し、前記評価値が第１閾値より小さいときは前記起動時回転数として前記第１回転数を選択し、前記評価値が前記第１閾値以上のときは前記起動時回転数として前記第２回転数を選択してもよい。

前記第１閾値は、前記空調能力の要求量と前記外気温度との関数で定められ、例えば、前記関数は、前記空調能力の要求量が増加したとき前記外気温度が低下する。

前記制御装置は、前記外気温度に応じて室外熱交換器１台当たりの凝縮能力を算出し、前記空調能力の要求量に対する算出した前記凝縮能力との比率が所定の第２閾値より小さくなるように室外熱交換器の使用台数を決定してもよい。

前記制御装置は、前記空調能力の要求量があらかじめ所定範囲ごとに分類された複数の区分のいずれに属するかを判定し、前記空調能力の要求量が属する区分の最小値を前記空調能力の要求量として前記比率を算出してもよい。

前記圧縮機は、スクロール型圧縮機であってもよい。

前記室外機は、複数台設置されてもよい。

本発明によれば、冷房サイクルでの起動時に、凝縮圧力と蒸発圧力との間の十分な差圧を確保して冷房運転の立ち上がりを早くかつ安定に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 上記空気調和装置における制御装置の構成を示すブロック図である。 従来の空気調和装置における空調能力の要求量および外気温度と冷房サイクル起動時における室外熱交換器の使用台数との関係を示す図である。 従来の空気調和装置の冷房サイクル起動時の問題点を説明する一実験結果である。 本発明の一実施形態に係る空気調和装置における制御装置が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における空調能力の要求量および外気温度と冷房サイクル起動時における室外熱交換器の使用台数との関係の一例を示す 本発明の一実施形態における空調能力の要求量および外気温度と室外熱交換器１台あたりの凝縮能力との関係を示す図である。 本発明の一実施形態における空調能力の要求量に対する室外熱交換器１台当たりの凝縮能力との比率を示す図である。 室外ファンの起動時回転数を決定する上で参照される関数の一例を示す図である。 室外熱交換器の使用台数が複数台である場合における室外ファンの起動時回転数を決定する上で参照される関数の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

［空気調和装置］
まず図１を参照して、空気調和装置１０の構成と動作例について説明する。

図１に示すように、空気調和装置１０は、２台の室外機２ａ，２ｂと、３台の室内機８ａ，８ｂ，８ｃと、３台の分流ユニット６ａ，６ｂ，６ｃと、分岐器７０，７１，７２と、を備えている。これら室外機２ａ，２ｂ、室内機８ａ～８ｃ、分流ユニット６ａ～６ｃおよび分岐器７０～７２が、高圧ガス管３０と、高圧ガス分管３０ａ，３０ｂと、低圧ガス管３１と、低圧ガス分管３１ａ，３１ｂと、液管３２と、液分管３２ａ、３２ｂとで相互に接続されることによって、空気調和装置１０の冷媒回路が構成される。

室外機および室内機の設置台数は特に限定されず、室外機は１台または３台以上であってもよいし、室内機は少なくとも１台設置されていればよい。また、後述するように各室外機２ａ，２ｂは同一の構成を有し、各々２台の室外熱交換器を有している。以下の説明では室外熱交換器の使用台数が６台である場合を例示することがあるが、この場合の室外機の設置台数は３台であることを意味する。

この空気調和装置１０では、室外機２ａ，２ｂや分流ユニット６ａ～６ｃに備えられた各種弁類の開閉状態に応じて、暖房運転（全ての室内機が暖房運転）、暖房主体運転（暖房運転を行っている室内機で要求される能力の合計値が冷房運転を行っている室内機で要求される能力の合計値を上回る場合）、冷房運転（全ての室内機が冷房運転）、冷房主体運転（冷房運転を行っている室内機で要求される能力の合計値が暖房運転を行っている室内機で要求される能力の合計値を上回る場合）といった各種運転が可能である。

（室外機）
室外機２ａ，２ｂの構成は全て同じであり、互いに対応する部分については同一の符号を付している。以下の説明では、室外機２ａの構成についてのみ説明を行い、室外機２ｂについては説明を省略する。

室外機２ａは、圧縮機２１と、第１四方弁２２および第２四方弁２３と、第１室外熱交換器２４と、第２室外熱交換器２５と、室外ファン２６と、アキュムレータ２７と、第１室外熱交換器２４に接続された第１室外膨張弁４０と、第２室外熱交換器２５に接続された第２室外膨張弁４１と、を備えている。

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の種類は特に限定されず、レシプロ式、ロータリ式、スクリュー式、スクロール式などの各種の圧縮機が採用可能であり、本実施形態ではスクロール型圧縮機が採用される。

圧縮機２１の吐出側は、第１四方弁２２のポートａと第２四方弁２３のポートｅとに吐出配管２８で接続され、閉鎖弁４４に吐出配管２８および室外機高圧ガス管３３で接続されている。吐出配管２８は圧縮機２１の吐出側と接続点Ａとの間を接続する冷媒配管であり、室外機高圧ガス管３３は接続点Ａと閉鎖弁４４との間を接続する冷媒配管である。また、圧縮機２１の吸入側は、アキュムレータ２７の流出側に吸入配管４２で接続されており、アキュムレータ２７の流入側は、室外機低圧ガス管３４で閉鎖弁４５に接続されている。

第１四方弁２２および第２四方弁２３は、複数の室外熱交換器（第１室外熱交換器２４、第２室外熱交換器２５）ごとに設けられた複数の流路切替弁に相当する。第１四方弁２２および第２四方弁２３は、冷媒回路における冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、第１四方弁２２は、第１室外熱交換器２４の一方の冷媒出入口の接続を圧縮機２１の冷媒吐出口または冷媒吸入口へと切り替え、第２四方弁２３は、第２室外熱交換器２５の一方の冷媒出入口の接続を圧縮機２１の冷媒吐出口または冷媒吸入口へと切り替える。

第１四方弁２２は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。第１四方弁２２では、ポートａに接続された冷媒配管が接続点Ａで吐出配管２８および室外機高圧ガス管３３に接続されている。また、ポートｂと第１室外熱交換器２４の一端（一方の冷媒出入口）とが冷媒配管で接続され、ポートｃに接続された冷媒配管が接続点Ｄで室外機低圧ガス管３４に接続され、ポートｄは閉止されている。

第２四方弁２３は、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの４つのポートを備えている。第２四方弁２３では、ポートｅに接続された冷媒配管が接続点Ａで吐出配管２８および室外機高圧ガス管３３に接続された冷媒配管と接続されている。またポートｆと第２室外熱交換器２５の一端（一方の冷媒出入口）とが冷媒配管で接続され、ポートｇに接続された冷媒配管が接続点Ｃで第１四方弁２２のポートｃに接続された冷媒配管と接続され、ポートｈは閉止されている。

第１室外熱交換器２４の一端（一方の冷媒出入口）は上述したように冷媒配管を介して第１四方弁２２のポートｂに接続され、他端（他方の冷媒出入口）は冷媒配管を介して第１室外膨張弁４０の一方のポートに接続されている。第１室外膨張弁４０の他方のポートは、閉鎖弁４６と室外機液管３５で接続されている。また、第２室外熱交換器２５の一端（一方の冷媒出入口）は上述したように冷媒配管を介して第２四方弁２３のポートｆに接続され、他端（他方の冷媒出入口）は冷媒配管を介して第２室外膨張弁４１の一方のポートに接続されている。第２室外膨張弁４１の他方のポートは、室外機液管３５における接続点Ｂに冷媒配管で接続されている。
第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５は、空気調和装置１０が暖房運転もしくは暖房主体運転を行う場合は蒸発器として機能し、冷房運転もしくは冷房主体運転を行う場合は凝縮器として機能する。

アキュムレータ２７は、流入側が室外機低圧ガス管３４に接続され、流出側が圧縮機２１の吸入側と吸入配管４２で接続されている。アキュムレータ２７は、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

室外ファン２６は、図示しないファンモータによって回転することで、室外機２ａ内に外気を取り込み、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５において冷媒と外気とを熱交換させた後、熱交換した外気を室外機２ａ外部に放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２ａには各種のセンサが設けられている。図１に示すように吐出配管２８には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する高圧センサ５０と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ５３とが設けられている。また、室外機低圧ガス管３４における接続点Ｄとアキュムレータ２７の流入側との間には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ５１と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ５４とが設けられている。

第１室外熱交換器２４には、第１室外熱交換器２４内を流れる冷媒の温度を検出する第１熱交温度センサ５６が設けられている。また、第２室外熱交換器２５には、第２室外熱交換器２５内を流れる冷媒の温度を検出する第２熱交温度センサ５７が設けられている。さらには、室外機２ａ内に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ５８が備えられている。

（室内機）
３台の室内機８ａ～８ｃは、室内熱交換器８１と、室内膨張弁８２と、室内ファン８３と、を備えている。なお、室内機８ａ～８ｃの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室内機８ａの構成についてのみ説明を行い、その他の室内機８ｂ、８ｃについては説明を省略する。

室内熱交換器８１は、一端（一方の冷媒出入口）が室内膨張弁８２の一方のポートに冷媒配管で接続され、他端（他方の冷媒出入口）が後述する分流ユニット６ａに冷媒配管８７で接続されている。室内熱交換器８１は、室内機８ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機８ａが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。

室内膨張弁８２は、一方のポートが上述したように室内熱交換器８１に接続され、他方のポートが液管３２に接続されている。室内膨張弁８２は、室内熱交換器８１が蒸発器として機能する場合は、その開度が要求される冷房能力に応じて調整され、室内熱交換器８１が凝縮器として機能する場合は、その開度が要求される暖房能力に応じて調整される。

室内ファン８３は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機８ａ内に室内空気を取り込み、室内熱交換器８１において冷媒と室内空気とを熱交換させた後、熱交換した空気を室内へ供給する。

以上説明した構成の他に、室内機８ａには各種のセンサが設けられている。室内熱交換器８１の室内膨張弁８２側の冷媒配管には冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ８４が、また、室内熱交換器８１の分流ユニット６ａ側の冷媒配管には冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ８５が、それぞれ備えられている。また、室内機８ａの図示しない室内空気の吸込口付近には、室内機８ａ内に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室温センサ８６が備えられている。

（分流ユニット）
空気調和装置１０には、３台の室内機８ａ～８ｃに対応する３台の分流ユニット６ａ～６ｃが備えられている。分流ユニット６ａ～６ｃは、第１電磁弁６１ａ～６１ｃと、第２電磁弁６２ａ～６２ｃと、第１分流管６３ａ～６３ｃと、第２分流管６４ａ～６４ｃとを備えている。なお、分流ユニット６ａ～６ｃの構成は全て同じであるため、以下の説明では、分流ユニット６ａの構成についてのみ説明を行い、その他の分流ユニット６ｂ、６ｃについては説明を省略する。

第１分流管６３ａの一端は高圧ガス管３０に接続されており、第２分流管６４ａの一端は低圧ガス管３１に接続されている。また、第１分流管６３ａの他端と第２分流管６４ａの他端とが相互に接続され、この接続部と室内熱交換器８１とが冷媒配管８７で接続されている。第１分流管６３ａには第１電磁弁６１ａが、また、第２分流管６４ａには第２電磁弁６２ａが、それぞれ設けられており、第１電磁弁６１ａおよび第２電磁弁６２ａをそれぞれ開閉することによって、分流ユニット６ａに対応する室内機８ａの室内熱交換器８１が圧縮機２１の吐出側（高圧ガス管３０側）または吸入側（低圧ガス管３１側）に接続されるよう、冷媒回路における冷媒の流路を切り替えることができる。

（接続配管）
続いて、室外機２ａ，２ｂ、室内機８ａ～８ｃおよび分流ユニット６ａ～６ｃと、高圧ガス管３０、高圧ガス分管３０ａ，３０ｂ、低圧ガス管３１、低圧ガス分管３１ａ，３１ｂ、液管３２、液分管３２ａ，３２ｂ、および、分岐器７０～７２との接続状態について説明する。

各室外機２ａ，２ｂの閉鎖弁４４には高圧ガス分管３０ａ，３０ｂの一端がそれぞれ接続され、高圧ガス分管３０ａ，３０ｂの他端はそれぞれ分岐器７０に接続される。この分岐器７０に高圧ガス管３０の一端が接続され、高圧ガス管３０の他端は分岐して分流ユニット６ａ～６ｃの第１分流管６３ａ～６３ｃに接続される。

各室外機２ａ，２ｂの閉鎖弁４５には低圧ガス分管３１ａ，３１ｂの一端がそれぞれ接続され、低圧ガス分管３１ａ，３１ｂの他端はそれぞれ分岐器７１に接続される。この分岐器７１に低圧ガス管３１の一端が接続され、低圧ガス管３１の他端は分岐して分流ユニット６ａ～６ｃの第２分流管６４ａ～６４ｃに接続される。各室外機２ａ，２ｂの閉鎖弁４６には液分管３２ａ，３２ｂの一端がそれぞれ接続され、液分管３２ａ，３２ｂの他端はそれぞれ分岐器７２に接続される。この分岐器７２に液管３２の一端が接続され、液管３２の他端は分岐してそれぞれ室内機８ａ～８ｃの室内膨張弁８２に冷媒配管で接続される。また、各室内機８ａ～８ｃの室内熱交換器８１と、各分流ユニット６ａ～６ｃにおける第１分流管６３ａ～６３ｃと第２分流管６４ａ～６４ｃとの接続点が、それぞれ冷媒配管８７で接続される。

以上説明した接続によって、空気調和装置１０の冷媒回路が構成され、冷媒回路に冷媒を流すことによって冷凍サイクルが成立する。

（制御装置）
室外機２ａ，２ｂには、制御装置９０ａ，９０ｂがそれぞれ備えられている。図２は、制御装置９０ａ，９０ｂの構成を示すブロック図である。制御装置９０ａ，９０ｂの構成は基本的には全て同じであるため、以下の説明では、制御装置９０ａの構成についてのみ説明を行い、制御装置９０ｂについては説明を省略する。

制御装置９０ａは、図示しない電装品箱に格納されている図示しない制御基板に搭載されており、ＣＰＵ９１ａと、記憶部９２ａと、通信部９３ａとを備えている。ＣＰＵ９１ａは、室外機２ａの上述した各センサからの検出信号を取り込むとともに、各室内機８ａ～８ｃから出力される制御信号を通信部９３ａを介して取り込む。ＣＰＵ９１ａは、取り込んだ検出信号や制御信号に基づいて圧縮機２１や室外ファン２６の駆動制御、第１四方弁２２および第２四方弁２３の切り替え制御、第１室外膨張弁４０および第２室外膨張弁４１の開度制御、といった様々な制御を行う。なお、分流ユニット６ａ～６ｃにおける第１電磁弁６１ａ～６１ｃおよび第２電磁弁６２ａ～６２ｃの開閉制御は、分流ユニット６ａ～６ｃに対応する室内機６ａ～６ｃの図示しない制御装置が行っている。この室内機３ａ～３ｃの制御装置は、室内膨張弁８２の開度制御や室内ファン８３の駆動制御も行う。

記憶部９２ａは、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機２ａの制御プログラムや各センサからの検出信号および各室内機８ａ～８ｃから出力される制御信号にそれぞれ対応した検出値を記憶する。

通信部９３ａは、室外機２ａと室内機８ａ～８ｃとの通信、および、室外機２ａと室外機２ｂ（通信部９３ｂ）との通信を行うインターフェイスであり、例えば近距離無線通信モジュールを備える。

なお、制御装置９０ｂの構成は、上述したように制御装置９０ａと同じであり、制御装置９０ａの構成要素（装置や部材）に付与した番号の末尾をａからｂにそれぞれ変更したものが、制御装置９０ａの構成要素と対応する制御装置９０ｂの構成要素となる。

［空気調和装置の基本的な運転動作］
次に、空気調和装置１０の基本的な運転動作について説明する。なお、ここでは、室外機の運転台数を２台とし、各室外機の室外熱交換器の使用台数も２台として説明する。

（全暖房運転）
図１に示すように、全ての室内機８ａ～８ｃが暖房運転を行う場合、各室外機２ａ，２ｂにおいて、第１四方弁２２をポートｂとポートｃとが連通する（図１において実線で示す）よう切り替えることで第１室外熱交換器２４を蒸発器として機能させ、第２四方弁２３をポートｆとポートｇとが連通する（図１において実線で示す）よう切り替えることで第２室外熱交換器２５を蒸発器として機能させる。

室内機８ａ～８ｃでは、各々に対応する分流ユニット６ａ～６ｃの第１電磁弁６１ａ～６１ｃを開いて第１分流管６３ａ～６３ｃを冷媒が流れるようにするとともに、第２電磁弁６２ａ～６２ｃを閉じて第２分流管６４ａ～６４ｃを遮断する。これにより、室内機８ａ～８ｃの室内熱交換器８１は全て凝縮器として機能する。

室外機２ａの圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出配管２８および室外機高圧ガス管３３を流れ、閉鎖弁４４を介して高圧ガス分管３０ａに流入する。同様に、室外機２ｂの圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出配管２８を介して室外機高圧ガス管３３を流れ、閉鎖弁４４を介して高圧ガス分管３０ｂに流入する。高圧ガス分管３０ａ、３０ｂに流入した高圧の冷媒は、分岐器７０で合流して高圧ガス管３０を流れ、高圧ガス管３０から分流ユニット６ａ～６ｃに分かれて流入する。

分流ユニット６ａ～６ｃに流入した高圧の冷媒は、開となっている第１電磁弁６１ａ～６１ｃが備えられた第１分流管６３ａ～６３ｃを流れて分流ユニット６ａ～６ｃから流出し、分流ユニット６ａ～６ｃに対応する室内機８ａ～８ｃに流入する。

各室内機８ａ～８ｃに流入した高圧の冷媒は、室内熱交換器８１に流入して室内空気と熱交換を行って凝縮する。これにより、室内空気が暖められ、室内機８ａ～８ｃが設置された室内の暖房が行われる。室内熱交換器８１から流出した高圧の冷媒は、室内膨張弁８２を通過して減圧される。室内膨張弁８２の開度は、室内熱交換器８１の冷媒出口における冷媒の過冷却度に応じて決定される。冷媒の過冷却度は、例えば、室外機２ａ、２ｂの高圧センサ５０で検出した圧力から算出した高圧飽和温度（室内熱交換器８１内の凝縮温度に相当）から、冷媒温度センサ８４で検出した室内熱交換器８１の冷媒出口における冷媒温度を引くことで求められる。

各室内機８ａ～８ｃから流出した中間圧の冷媒は液管３２に流入し、液管３２内で合流して分岐器７２に流入する。分岐器７２から液分管３２ａ、３２ｂに分流した中間圧の冷媒は、閉鎖弁４６を介して各室外機２ａ、２ｂに流入する。各室外機２ａ、２ｂに流入した中間圧の冷媒は、室外機液管３５を流れ、接続点Ｂで分流して第１室外膨張弁４０ａおよび第２室外膨張弁４１を通過して減圧されて低圧の冷媒となる。

第１室外膨張弁４０の開度は、第１室外熱交換器２４の冷媒出口における冷媒の過熱度に応じて決定される。また、第２室外膨張弁４１の開度は、第２室外熱交換器２５の冷媒出口における冷媒の過熱度に応じて決定される。冷媒の過熱度は、例えば、第１熱交温度センサ５６や第２熱交温度センサ５７で検出した第１室外熱交換器２４や第２室外熱交換器２５内の冷媒温度から、室外機２ａ，２ｂの低圧センサ５１で検出した圧力から算出した低圧飽和温度（第１室外熱交換器２４内や第２室外熱交換器２５内の蒸発温度に相当）を引くことで求められる。

第１室外膨張弁４０や第２室外膨張弁４１で減圧された低圧の冷媒は、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５に流入して外気と熱交換を行って蒸発する。そして、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５から流出した低圧の冷媒は、第１四方弁２２および第２四方弁２３を介して接続点Ｃで合流し、接続点Ｄ、アキュムレータ２７を介して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

（全冷房運転）
次に、全ての室内機８ａ～８ｃが冷房運転を行う場合について説明する。全ての室内機８ａ～８ｃが冷房運転を行う場合、各室外機２ａ，２ｂにおいて、第１四方弁２２をポートａとポートｂとが連通する（図１において破線で示す）よう切り替えることで第１室外熱交換器２４を凝縮器として機能させ、第２四方弁２３をポートｅとポートｆとが連通する（図１において破線で示す）よう切り替えることで第２室外熱交換器２５を凝縮器として機能させる。

室内機８ａ～８ｃでは、各々に対応する分流ユニット６ａ～６ｃの第１電磁弁６１ａ～６１ｃを閉じて第１分流管６３ａ～６３ｃを遮断するとともに、第２電磁弁６２ａ～６２ｃを開いて第２分流管６４ａ～６４ｃを冷媒が流れるようにする。これにより、室内機８ａ～８ｃの室内熱交換器８１は全て蒸発器として機能する。

各室外機２ａ、２ｂの圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、第１四方弁２２および第２四方弁２３側と高圧ガス管３０側へ分流する。第１四方弁２２および第２四方弁２３側を流れる冷媒は、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５に流入し、外気と熱交換を行って凝縮する。高圧ガス管３０側へ流れる冷媒は、各分流ユニット６ａ～６ｃの第１電磁弁６１ａ～６１ｃが閉じられているため、室内機８ａ～８ｃへ流入することなく、室外機高圧ガス管３３と高圧ガス分管３０ａ、３０ｂと高圧ガス管３０の中で滞留する。

室外機２ａの第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５で凝縮した冷媒は、制御装置９０ａにより全開状態とされた第１室外膨張弁４０および第２室外膨張弁４１を通過し、閉鎖弁４６を介して液分管３２ａに流入する。同様に、室外機２ｂの第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５で凝縮した冷媒は、制御装置９０ｂにより全開状態とされた第１室外膨張弁４０および第２室外膨張弁４１を通過し、閉鎖弁４６を介して液分管３２ｂに流入する。液分管３２ａ、３２ｂに流入した中間圧の冷媒は、分岐器７２で合流して液管３２を流れ、液管３２から各室内機８ａ～８ｃへ分かれて流入する。

各室内機８ａ～８ｃへ流入した中間圧の冷媒は、室内膨張弁８２で減圧されて低圧の冷媒となり室内熱交換器８１に流入する。室内熱交換器８１に流入した低圧の冷媒は、室内空気と熱交換を行って蒸発し、これにより室内機８ａ～８ｃが設置された室内の冷房が行われる。ここで、室内膨張弁８２は、冷媒温度センサ８４、８５で検出した冷媒温度から、蒸発器である室内熱交換器８１の出口での冷媒過熱度を求め、これに応じて開度を決定している。

室内熱交換器８１から流出した低圧の冷媒は分流ユニット６ａ～６ｅに流入し、開となっている第２電磁弁６２ａ～６２ｃが備えられた第２分流管６４ａ～６４ｂを流れて低圧ガス管３１に流入する。そして、各分流ユニット６ａ～６ｃから低圧ガス管３１に流入し低圧ガス管３１内で合流した低圧の冷媒は、分岐管７１によって低圧ガス分管３１ａ、３１ｂに分けられて各室外機２ａ、２ｂに流入する。各室外機２ａ、２ｂに流入した低圧の冷媒は、室外機低圧ガス管３４を通過し、アキュムレータ２７を介して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

次に、室内機８ａ～８ｃで冷房運転と暖房運転とが混在する暖房主体運転および冷房主体運転について説明する。

室内機８ａ～８ｃで冷房運転と暖房運転とが混在する場合、冷房運転を行っている室内機が要求する冷房能力の合計値と暖房運転を行っている室内機が要求する暖房能力の合計値の比較結果に応じて、冷媒回路の状態が決定される。本実施形態では一例として、室内機８ａ、８ｂが暖房運転／室内機８ｃが冷房運転を行っており、暖房運転を行っている２台の室内機８ａ、８ｂで要求される暖房能力が冷房運転を行っている１台の室内機８ｃで要求される冷房能力よりも大きい場合に、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５をそれぞれ蒸発器として機能させる暖房主体運転を行い、室内機８ａ、８ｂが冷房運転／室内機８ｃが暖房運転を行い、冷房運転を行っている２台の室内機８ａ、８ｂで要求される冷房能力が暖房運転を行っている１台の室内機８ｃで要求される暖房能力よりも大きい場合に、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５をそれぞれ凝縮器として機能させる冷房主体運転を行う。

（暖房主体運転）
暖房主体運転では、各室外機２ａ，２ｂにおいて、第１四方弁２２はポートｂとポートｃとが連通する（図１において実線で示す）ように切り替えられ、第２四方弁２３はポートｆとポートｇとが連通する（図１において実線で示す）ように切り替えられる。これにより、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５はいずれも蒸発器として機能する。

また、暖房運転を行う２台の室内機８ａ、８ｂに対応する２台の分流ユニット６ａ，６ｂの第１電磁弁６１ａ，６１ｂは開いて第１分流管６３ａ，６３ｂを連通させるとともに、第２電磁弁６２ａ，６２ｂは閉じて第２分流管６４ａ，６４ｂを遮断する。これにより、２台の室内機８ａ，８ｂの室内熱交換器８１は凝縮器となる。

一方、冷房運転を行う室内機８ｃに対応する分流ユニット６ｃの第１電磁弁６１ｃは閉じて第１分流管６３ｃを遮断するとともに、第２電磁弁６２ｃは開いて第２分流管６４ｃを連通させる。これにより、室内機８ｃの室内熱交換器８１は蒸発器となる。

各室外機２ａ，２ｂの圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、高圧ガス管３０を流れて分流ユニット６ａ，６ｂに分かれて流入する。分流ユニット６ａ，６ｂに流入した高圧の冷媒は、開となっている第１電磁弁６１ａ，６１ｂが備えられた第１分流管６３ａ，６３ｂを流れて分流ユニット６ａ，６ｂから流出し、対応する室内機８ａ，８ｂに流入する。

室内機８ａ，８ｂに流入した高圧の冷媒は、室内熱交換器８１に流入して室内空気と熱交換を行って凝縮し、これにより室内機８ａ，８ｂが設置された室内の暖房が行われる。室内熱交換器８１で凝縮した高圧の冷媒は、室内膨張弁８２を通過して減圧されて中間圧の冷媒となる。ここで、室内膨張弁８２は、室内機８ａ，８ｂの制御部が、冷媒温度センサ８４で検出した冷媒温度および室外機２ａ，２ｂから得た高圧飽和温度から、凝縮器である室内熱交換器８１での冷媒過冷却度を求め、これに応じて開度が決定される。

室内機８ａ，８ｂから流出した中間圧の冷媒は、液管３２に流入する。そして、液管３２内で合流した中間圧の冷媒は、一部が分岐管７２、液分管３２ａ，３２ｂを通して室外機２ａ，２ｂに流入し、残りは液管３２を流れて室内機８ｃに流入する。

室外機２ａ，２ｂに流入した中間圧の冷媒は、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５の過熱度に応じた開度とされた第１室外膨張弁４０および第２室外膨張弁４１を通過する際に減圧して低圧の冷媒となり、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５に流入する。第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５に流入した低圧冷媒は、外気と熱交換を行って蒸発する。そして、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５から流出した低圧の冷媒は、第１四方弁２２および第２四方弁２３を通過した後アキュムレータ２７を通過して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

一方、室内機８ｃに流入した中間圧の冷媒は、室内膨張弁８２で減圧されて低圧の冷媒となり室内熱交換器８１に流入する。室内熱交換器８１に流入した低圧の冷媒は、室内空気と熱交換を行って蒸発し、これにより室内機８ｃが設置された室内の冷房が行われる。ここで、室内機８ｃの室内膨張弁８２は、冷媒温度センサ８４、８５で検出した冷媒温度から、蒸発器である室内熱交換器８１での冷媒過熱度を求め、これに応じて開度が決定される。

室内熱交換器８ｃから流出した低圧の冷媒は分流ユニット６ｃに流入し、開となっている第２電磁弁６２ｃが備えられた第２分流管６４ｃを流れて低圧ガス管３１に流入する。低圧ガス管３１に流入した低圧の冷媒は、分岐管７１、低圧ガス分管３１ａ、３１ｂを通して室外機２ａ、２ｂに流入し、アキュムレータ２７を通過して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

（冷房主体運転）
冷房主体運転では、各室外機２ａ，２ｂにおいて、第１四方弁２２はポートａとポートｂとが連通する（図１において破線で示す）ように切り替えられ、第２四方弁２３はポートｅとポートｆとが連通する（図１において破線で示す）ように切り替えられる。これにより、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５はいずれも凝縮器として機能する。

また、冷房運転を行う２台の室内機８ａ，８ｂに対応する２台の分流ユニット６ａ，６ｂの電磁弁６１ａ，６１ｂは閉じて第１分流管６３ａ，６３ｂを遮断するとともに、第２電磁弁６２ａ，６２ｂは開いて第２分流管６４ａ，６４ｂを連通させる。これにより、２台の室内機８ａ，８ｂの室内熱交換器８１は蒸発器となる。

一方、暖房運転を行う室内機８ｃに対応する分流ユニット６ｃの電磁弁６１ｃは開いて第１分流管６３ｃを連通させるとともに、第２電磁弁６２ｃは閉じて第２分流管６４ｃを遮断する。これにより、室内機８ｃの室内熱交換器８１は凝縮器となる。

各室外機２ａ、２ｂの圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、第１四方弁２２および第２四方弁２３側と高圧ガス管３０側へ分流する。第１四方弁２２および第２四方弁２３を通過した高圧の冷媒は、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５に流入し外気と熱交換を行って凝縮する。第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５で凝縮した冷媒は、制御装置９０ａ，９０ｂにより、取り込んだ圧縮機２１の吐出圧力と液圧との差に応じた開度とされた第１室外膨張弁４０および第２室外膨張弁４１を通過して中間圧の冷媒となり、液管３２を流れて室内機８ａ，８ｂへ分かれて流入する。

室内機８ａ，８ｂへ流入した中間圧の冷媒は、室内膨張弁８２で減圧され低圧の冷媒となって室内熱交換器８１に流入する。室内熱交換器８１に流入した低圧の冷媒は、室内空気と熱交換を行って蒸発し、これにより室内機８ａ，８ｂが設置された室内の冷房が行われる。ここで、室内膨張弁８２は、冷媒温度センサ８４，８５で検出した冷媒温度から、蒸発器である室内熱交換器８１での冷媒過熱度を求め、これに応じて開度が決定される。

室内機８ａ，８ｂの室内熱交換器８１から流出した低圧の冷媒は分流ユニット６ａ，６ｂに流入し、開となっている第２電磁弁６２ａ，６２ｂが備えられた第２分流管６４ａ，６４ｂを流れて低圧ガス管３１に流入する。そして、各分流ユニット６ａ，６ｂから低圧ガス管３１に流入した低圧の冷媒は、低圧ガス管３１内で合流後、分岐管７１、低圧ガス分管３１ａ，３１ｂを通して室外機２ａ，２ｂに流入し、アキュムレータ２７を通過して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

一方、高圧ガス管３０を流れて分流ユニット６ｃに流入した高圧の冷媒は、開となっている電磁弁６１ｃが備えられた第１分流管６３ｃを流れて室内機８ｃに流入する。室内機８ｃに流入した高圧の冷媒は、室内熱交換器８１に流入して室内空気と熱交換を行って凝縮し、これにより室内機８ｃが設置された室内の暖房が行われる。室内熱交換器８１から流出した高圧の冷媒は、室内膨張弁８２を通過して減圧され中間圧の冷媒となる。ここで、室内機８ｃの室内膨張弁８２は、冷媒温度センサ８４で検出した冷媒温度および室外機２ａ，２ｂから得た高圧飽和温度から、凝縮器である室内熱交換器８１での冷媒過冷却度を求め、これに応じて開度が決定される。

そして、室内機８ｃから流出し液管３２に流出した中間圧の冷媒は、分岐管７２および液分岐管３２ａ，３２ｂを通って室外機２ａ，２ｂへ流入する。室外機２ａ，２ｂに流入した中間圧の冷媒は、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５の過熱度に応じた開度とされた第１室外膨張弁４０および第２室外膨張弁４１を通過する際に減圧して低圧の冷媒となり、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５に流入する。第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５に流入した低圧冷媒は、外気と熱交換を行って蒸発する。そして、第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５から流出した低圧の冷媒は、第１三方弁２２および第２三方弁２３を通過した後アキュムレータ２７を通過して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

なお、全暖房運転および暖房主体運転では、室内機が要求する暖房能力が小さければ、室外機の運転台数は１台でもよいし、室外熱交換器の使用台数は１台でよい。
室外機の運転台数が１台の場合には、例えば室外機２ａの圧縮機２１が運転し、室外機２ｂの圧縮機２１が運転を停止する。
室外熱交換器の使用台数が１台の場合には、例えば室外機２ａにおいて第２室外熱交換器２５を使用しないときは、第２四方弁２３はポートｆとポートｇとが連通する（図１において実線で示す）ように切り替えられるとともに、第２室外膨張弁４１が全閉とされる。これにより、第１室外熱交換器２４のみが蒸発器として使用され、第２室外熱交換器２５の使用が停止される。室外熱交換器の使用台数は、後述するように、暖房運転を行う室内機からの要求能力の増減や外気温度の変化による空調負荷の増減に応じて切り替えられる。

同様に、全冷房運転および冷房主体運転では、室内機が要求する冷房能力が小さければ、室外機の運転台数は１台でもよいし、室外熱交換器の使用台数は１台でよい。
室外機の運転台数が１台の場合には、室外機２ａの圧縮機２１が運転し、室外機２ｂの圧縮機２１が運転を停止する。
室外熱交換器の使用台数が１台の場合には、例えば室外機２ａにおいて第２室外熱交換器２５を使用しないときは、第２四方弁２３はポートｆとポートｇとが連通する（図１において実線で示す）ように切り替えられるとともに、第２室外膨張弁４１が全閉とされる。これにより、第１室外熱交換器２４のみが凝縮器として使用され、第２室外熱交換器２５の使用が停止される。室外熱交換器の使用台数は、後述するように、冷房運転を行う室内機からの要求能力の増減や外気温度の変化による空調負荷の増減に応じて切り替えられる。

（冷房運転の開始時の課題）
複数の室外熱交換器を有する室外機を備えた空気調和装置は、室内機から要求される空調能力の大きさ（以下、空調能力の要求量ともいう。）に応じて、使用する室外熱交換器の台数および室外ファンの回転数を切り替えるようにしている。

例えば、空気調和装置１０が冷房運転または冷房主体運転を開始する際、つまり、空気調和装置１０が冷房サイクルで起動するときは、例えば、冷房運転を行う冷房室内機の台数が多いときは台数が少ない場合と比べて室外機に要求される凝縮能力が高くなるため、室外熱交換器の使用台数は多くなる。逆に、冷房室内機の台数が少ないときは台数が多い場合と比べて室外熱交換器に要求される凝縮能力は低くなるため、室外熱交換器の使用台数は少なくなる。一方、冷房運転時の室外ファン制御については、その起動から一定時間を経過するまでは回転数を所定値に固定する起動時制御が実行され、上記一定時間経過後は、凝縮圧力が所定の範囲内の値となるように室外ファンの回転数を変化させる通常制御が実行される。

ここで、空気調和装置１０が冷房運転を行うときは各室内機から要求される冷房能力の合計値が室外機で必要とされる凝縮能力となり、冷房主体運転を行うときは冷房室内機が要求する冷房能力から暖房室内機が要求する暖房能力を減じた値が室外機で必要とされる凝縮能力となる。なお、以降の説明では、上述した冷房運転時や冷房主体運転時に必要とされる凝縮能力を空調能力の要求量と記載する。ここで、各室内機が要求する冷房能力や暖房能力は、各室内機における室内温度と設定温度との温度差を用いて求められる。従来の空気調和装置においては、例えば図３に示すように、外気温度に関係なく、空調能力の要求量に応じて起動時における室外熱交換器の使用台数が決定される。例えば、室外熱交換器１台当たりの凝縮能力（熱交ポテンシャル）を１６ｋＷとしたとき、室内機から要求される空調能力を賄うことができる室外熱交換器の数を、起動時における室外熱交換器の使用台数と設定していた。

一方、冷房サイクルの起動時に室内機からの空調能力の要求量が少なく、圧縮機の回転数が低いとき（冷媒循環量が少ないとき）は、室外熱交換器の使用台数が最小（１台）の場合であっても、室外熱交換器の凝縮能力が高すぎて冷媒の凝縮圧力（高圧）が十分に上昇しない場合がある。このような現象は、外気温が比較的低いときに発生しやすい。この場合、室外ファンの回転数を最低回転数としても凝縮圧力が上昇せず室内熱交換器における冷媒の蒸発圧力（低圧）との間で十分な差圧を確保できないため、目的とする冷房運転を実現できない、あるいは、安定した冷房運転を行えるようになるまで時間を要するという問題がある。また、圧縮機として差圧給油方式であるスクロール型圧縮機が採用される場合においては、上記差圧の不足で圧縮機の機構部へ十分な給油が行えず、潤滑不良により圧縮機が破損に至るおそれがある。

図４は、空調能力の要求量が１６ｋＷ以上３２ｋＷ以下、外気温度が－１０℃以下のときに空気調和装置の冷媒回路を冷房サイクルで起動させたときの、冷媒回路の高圧（凝縮圧力）と低圧（蒸発圧力）との時間変化を示す一実験結果である。この運転条件での起動時における室外熱交換器の使用台数は、２台である（図３参照）。室外ファンは圧縮機と同時に起動させ、その起動時回転数は３００ｒｐｍとし、この起動時回転数での運転時間は２分間固定とした。

図４に示すように、時刻Ｔ１で圧縮機および室外ファンが起動すると、高圧と低圧との間の差圧はしだいに大きくなるが、外気温度（－１０℃以下）が低いだけでなく、圧縮機の起動と同時に室外ファンも起動時回転数（３００ｒｐｍ）で駆動されるため、室外熱交換器の凝縮能力が必要以上に高くなりすぎて凝縮圧力（高圧）が上昇しにくい。このため、蒸発圧力（低圧）との差圧が取れにくいので要求される空調能力を発揮させるために必要な量の冷媒が冷媒回路を循環するまでに時間がかかる。また、圧縮機に差圧給油方式のスクロール型圧縮機が採用される場合、差圧給油のために必要とされる差圧（例えば０．３５ＭＰａ）を確保できない期間（図４において破線Ａで示す期間）が生じる結果、圧縮機の破損を招くおそれがある。

一方、起動から２分経過後は、凝縮圧力が目標圧力となるように室外ファンの回転数を変化させる通常制御が実行される。この通常制御の下では、室外ファンの回転数は予め設定された回転数の範囲（例えば、３００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ）に制御される。しかし、外気温度が比較的低いときは、通常制御において室外ファンの回転数を制御下限値（３００ｒｐｍ）に設定したとしても室外熱交換器における冷媒の凝縮圧力が十分に上昇せず、凝縮圧力が目標圧力に到達しない場合がある。この場合、室外熱交換器の使用台数が複数台のときは、その使用台数を減少させることで室外熱交換器の凝縮能力を下げ、これにより凝縮圧力を目標圧力に上昇させる制御が実行される。図４には、起動から約５分後の時刻Ｔ２において、凝縮圧力（高圧）を目標圧力に高めるために室外熱交換器の使用台数を２台から１台に減少させたときの様子が示されている。

しかしながら図４に示すように、室外熱交換器の使用台数を１台に減少させると凝縮圧力（高圧）は上昇するが、使用が停止された室外熱交換器に滞留した高圧冷媒が圧縮機の吸込側に流れ出すことで蒸発圧力（低圧）も上昇することがある。この場合も高圧と低圧との間の差圧が小さくなるため、要求される空調能力を発揮させるために必要な量の冷媒を冷媒回路で安定して循環させることができない。また、圧縮機が差圧給油方式のスクロール型圧縮機である場合、給油のために必要とされる差圧（例えば０．３５ＭＰａ）を確保できない期間（例えば図４において破線Ｂで示す期間）が生じる結果、圧縮機の破損を招くおそれがある。

以上の問題に鑑み、本実施形態では、冷媒回路を冷房サイクルとして起動するとき、室外ファンの回転数を最適化することで、高圧と低圧との間の十分な差圧を確保する。また本実施形態では、冷房回路を冷房サイクルとして起動したとき、室外熱交換器の使用台数を最適化することで、室外ファンの回転数を固定とする上記起動時制御から通常制御への移行後においても高圧と低圧との間の十分な差圧を維持する。以下、本実施形態の詳細について説明する。

［本実施形態の詳細］
以下、本実施形態の詳細について説明する。

本実施形態では、２台の室外機２ａ，２ｂのうち、一方の室外機２ａが親室外機として設定され、他方の室外機が親室外機の指示に従って動作する子室外機として設定される。以下の説明では、室外機２ａを親室外機２ａともいい、室外機２ｂを子室外機２ｂともいう。後述するように、親室外機２ａの制御装置９０ａは、室内機８ａ～８ｃからの空調能力の要求量と外気温度に応じて親室外機２ａの室外ファン２６の起動時回転数と室外熱交換器の使用台数を決定する。子室外機２ｂの制御装置９０ｂは、親制御装置２ａの制御装置９０ａからの指示を受けて子室外機２ｂの室外ファン２６の起動時回転数と室外熱交換器の使用台数を設定する。

図５は、親室外機２ａの制御装置９０ａのＣＰＵ９１ａが実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。ここでは冷房運転（冷房主体運転を含む。以下同じ。）の開始時（起動時制御）の処理手順について説明する。

（空調能力の要求量の取得）
空気調和装置１０が冷房運転を開始するとき、制御装置９０ａは、通信部９３ａを介して室内機８ａ～８ｃの運転情報を取得する（ステップ１０１）。室内機８ａ～８ｃの情報としては、室内機８ａ～８ｃの運転状態に関する情報であって、例えば室内機８ａ～８ｃの「冷房」、「暖房」などの運転モード、室内機８ａ～８ｃから要求される冷房能力や暖房能力などの空調能力が挙げられる。

制御装置９０ａは、取得した各室内機の運転情報から空調能力の要求量を算出する。制御装置９０ａは、空気調和装置１０が冷房運転を行うときは各室内機から要求される冷房能力の合計値を空調能力の要求量とし、冷房主体運転を行うときは冷房室内機が要求する冷房能力から暖房室内機が要求する暖房能力を減じた値を空調能力の要求量とする

（外気温度の取得）
次に、制御装置９０ａは、外気温度を取得する（ステップ１０２）。ここでは、親室外機９０ａに設置された外気温度センサ５８の検出値が外気温度として取得される。このステップは、ステップ１０１と同時に行われてもよいし、ステップ１０１の前に行われてもよい。

（室外熱交換器の使用台数の決定）
続いて制御装置９０ａは、算出した空調能力の要求量と取得した外気温度に基づいて、室外熱交換器の使用台数を決定する（ステップ１０３）。

図６に示すテーブルは、本実施形態における、室内機８ａ～８ｃからの空調能力の要求量および外気温度に応じて起動時における室外熱交換器の使用台数を定めたものである。同図に示すテーブルは、予め試験などを行って作成されて親室外機２ａの制御装置９０ａの記憶部９２ａに格納されている。本実施形態においても空調能力の要求量に応じて室外熱交換器の使用台数が決定される点で図３を参照して説明した従来の空気調和装置と共通するが、本実施形態の空気調和装置１０においては、空調能力の要求量だけでなく、外気温度をも考慮して室外熱交換器の使用台数が決定される点で異なる。

図６について説明すると、空調能力の要求量は、冷房主体運転の場合は、冷房室内機が要求する冷房能力の合計から暖房室内機が要求する暖房能力の合計を減じた値（要求量差）であり、全冷房運転の場合は、冷房運転を行う室内機が要求する冷房能力の総量である。

空調能力の要求量は、「１６ｋＷ以下」、「１６ｋＷ超３２ｋＷ以下」、「３２ｋＷ超４８ｋＷ以下」、「４８ｋＷ超６４ｋＷ以下」、「６４ｋＷ超８０ｋＷ以下」、「８０ｋＷ超９６ｋＷ以下」および「９６ｋＷ超」の７つの区分に分類される。圧縮機２１の回転数は、空調能力の要求量に応じて制御され、要求量が大きいほど回転数は高く設定される。なお各区分における要求量の範囲および具体的な数値はあくまでも一例であり、室外熱交換器１台当たりの凝縮能力等に応じて任意に設定可能である。

また図６に示すように、外気温度は「－１０℃以下」、「－１０℃超０℃以下」、「０℃超１０℃以下」、「１０℃超２０℃以下」、「２０℃超３０℃以下」および「３０℃超」の６つの区分に分類される。なお各区分における外気温度の範囲および具体的な数値はあくまでも一例であり、室外熱交換器１台当たりの凝縮能力等に応じて任意に設定可能である。
なお、図６のテーブルは、室外ファンの回転数が所定回転数（本実施形態では、一例として６００ｒｐｍ）のときの室外熱交換器１台当たりの凝縮能力（本実施形態では、一例として１６ｋＷ）を想定して作成されており、空調能力の要求量は本実施形態の室外熱交換器１台当たりの凝縮能力＝１６ｋＷを単位としてその整数倍の能力で区分されている。

制御装置９０ａは、室外熱交換器の使用台数を決定するに際して、空調能力の要求量および外気温度が上記のようにあらかじめ所定範囲ごとに分類された複数の区分のいずれに属するかを判定する。例えば、空調能力の要求量が「１６ｋＷ以下」である場合は、外気温度に関わらず室外熱交換器の使用台数は１台である。また、空調能力の要求量が「１６ｋＷ超３２ｋＷ以下」である場合は、外気温度が３０℃以下であれば室外熱交換器の使用台数は１台であり、外気温度が「３０℃超」である場合は室外熱交換器の使用台数は２台である。以下、空調能力の要求量が３２ｋＷ以上９６ｋＷ未満の各区分においても、外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数が異なっており、また、空調能力の要求量が「９６ｋＷ超」である場合は、外気温度に関わらず室外熱交換器の使用台数は６台である。

従来の空気調和装置では、外気温度に関係なく、空調能力の要求量の区分のみで室外熱交換器の使用台数が決定されており、空調能力の要求量が「１６ｋＷ以下」の場合は、室外熱交換器１台当たりの凝縮能力＝１６ｋＷであることから室外熱交換器が１台で空調能力の要求量を賄えると考えていた。同様の考え方で、「１６ｋＷ超３２ｋＷ以下」の場合は２台、「３２ｋＷ超４８ｋＷ以下」の場合は３台、「４８ｋＷ超６４ｋＷ以下」の場合は４台、「６４ｋＷ超８０ｋＷ以下」の場合は５台、「８０ｋＷ超」の場合は６台とされていた（図３参照）。

これに対して本実施形態では、前述したように空調能力の要求量が「１６ｋＷ以下」の場合は室外熱交換器の使用台数が一律１台、「９６ｋＷ超」の場合は室外熱交換器の使用台数が一律６台に設定されるが、これらの間の区分では外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数が異なっている。すなわち、空調能力の要求量が「１６ｋＷ超３２ｋＷ以下」の場合は外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数が１台又は２台に設定され、空調能力の要求量が「３２ｋＷ超４８ｋＷ以下」の場合は外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数が２台又は３台に設定され、空調能力の要求量が「４８ｋＷ超６４ｋＷ以下」の場合は外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数が３台又は４台に設定され、空調能力の要求量が「６４ｋＷ超８０ｋＷ以下」の場合は外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数が４台又は５台に設定され、空調能力の要求量が「８０ｋＷ超９６ｋＷ以下」の場合は外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数が５台又は６台に設定されている（図６参照）。

すなわち本実施形態では、空調能力の要求量だけでなく外気温度をも考慮して室外熱交換器の使用台数が決定される。これは、凝縮器の凝縮能力が外気温度と強い相関を有するためである。ここで、凝縮器の平均熱通過率（室外熱交換器各所における空気と冷媒との熱通過率の平均値。熱通過率が大きいほど空気と冷媒との熱交換量が多くなる）をＫ、凝縮器の伝熱面積をＡ、凝縮温度をｔ_ｋ、吸込温度（室外機の筐体内部に吸い込まれる空気の温度＝外気温度）をｔ_ａ１、吹出温度（室外熱交換器で冷媒と熱交換を行った後に室外機の筐体外に吹き出される空気の温度）をｔ_ａ２としたとき、凝縮器の凝縮能力は、以下の関係を満たす。
凝縮能力＝ＫＡ｛ｔ_ｋ－（ｔ_ａ１＋ｔ_ａ２）／２｝
すなわち、凝縮器の凝縮能力は、外気温度である吸込温度ｔ_ａ１が高いほど低くなり、外気温度である吸込温度ｔ_ａ１が低いほど高くなる。

図７は、図６に示す室外熱交換器の使用台数とした際に室外熱交換器で発揮される凝縮能力を示すテーブルであり、空調能力の要求量と外気温度に応じて室外熱交換器で発揮される凝縮能力の推測値を示している。図７に示すように、いずれの空調能力の要求量の区分においても、外気温度が低くなるほど１台の室外熱交換器で発揮される凝縮能力が大きくなる。

図８は、室外熱交換器で発揮される凝縮能力で空調能力の要求量を除した除算値を示している。本実施形態では、空調能力の要求量が属する区分の最小値を空調能力の要求量として上記除算値を算出している。例えば、空調能力の要求量が１６ｋＷ超３２ｋＷ以下、外気温度が－１０℃以下の場合、図７より「当該空調能力の要求量が属する区分の最小値」は１６ｋＷ、室外熱交換器１台当たりの凝縮能力は１９ｋＷであるため、室外熱交換器で発揮される凝縮能力で空調能力の要求量の各区分の最小値を除した除算値は１９（ｋＷ）／１６（ｋｗ）≒１．２（小数第２位を四捨五入）となる。同様な方法で空調能力の要求量の各区分の最小値を凝縮能力で除して除算値を算出して図８に掲載している。

本実施形態では、図８に示す室外熱交換器で発揮される凝縮能力で空調能力の要求量を除した除算値が、所定の閾値Ｔｈ_２（第２閾値）より小さくなるように図６に示す室外熱交換器の使用台数を決定している。第２閾値Ｔｈ_２の決定方法は特に限定されず、上記除算値が第２閾値Ｔｈ_２より小さい場合に、通常制御への移行後に室外ファン２６の回転数が通常制御での制御下限である３００ｒｐｍとなっても凝縮圧力（高圧）と蒸発圧力（低圧）との間に所定以上の差圧（例えば０．３５ＭＰａ）を確保できればよい。

制御装置９０ａは、空気調和装置１０が冷房運転あるいは冷房主体運転の起動時に、ステップ１０１で取得した空調能力の要求量と、ステップ１０２で取得した外気温度を用い、図６を参照して起動時の室外熱交換器の使用台数を決定する（ステップ１０３）。

図６を参照すると、空調能力の要求量の区分が例えば「１６ｋＷ超３２ｋＷ以下」の場合、室外熱交換器の使用台数は３０℃以下までは１台、３０℃超の場合は２台というように、外気温度に応じて室外熱交換器の使用台数（１台／２台）が設定されている。他の空調能力の要求量の区分においては、「３２ｋＷ超４８ｋＷ以下」の場合は２０℃（２台／３台）、「４８ｋＷ超６４ｋＷ以下」の場合は１０℃（３台／４台）、「６４ｋＷ超８０ｋＷ以下」の場合は１０℃（４台／５台）である。

また、上記以外の空調能力の要求量の区分については、空調能力の要求量の区分が「１６ｋＷ以下」の場合は室外熱交換器の使用台数は一律１台とされ、空調能力の要求量の区分が「９６ｋＷ超」の場合は室外熱交換器の使用台数は一律６台とされている。

ここで、図３に示した従来の空気調和装置における室外熱交換器の使用台数の設定値と図６に示す本実施形態の空気調和装置１０における室外熱交換器の使用台数の設定値と比較する。空調能力の要求量の区分が「１６ｋＷ超３２ｋＷ以下」の場合を例に挙げると、図３の例では外気温度が３０℃以下の場合は常に室外熱交換器の使用台数は２台に設定されていたのに対して、本実施形態では外気温度が３０℃以下の場合は室外熱交換器の使用台数が１台に設定される点で異なる。その結果、空調能力の要求量が１６ｋＷ超３２ｋＷ以下、外気温度が３０℃以下の条件下で冷房サイクルを起動したとしても、通常制御への移行後において常に凝縮圧力（高圧）と蒸発圧力（低圧）との差圧を確保できる室外熱交換器の使用台数となっているため、室外熱交換器の使用台数を減少させることがない。従って、図４の破線Ｂで示したような室外熱交換器の使用台数の減少時に起こり得る低圧の上昇を回避でき、高圧と低圧との間に十分な差圧を確保することができる。

（室外ファンの起動時回転数の決定）
続いて制御装置９０ａは、室外ファン２６の起動時回転数を決定する（ステップ１０４～１０７）。

本実施形態では、室外ファン２６の起動時回転数として第１回転数および第２回転数の２つの回転数があらかじめ設定されている。第１回転数は本実施形態では０ｒｐｍである。第２回転数は第１回転数より大きい回転数であって、本実施形態では３００ｒｐｍである。制御装置９０ａは、冷媒回路を冷房サイクルとして起動するときは、室内機が要求する空調能力の要求量と外気温度に応じて、室外ファン２６の起動時回転数を第１回転数および第２回転数のいずれかに決定する。

一般に、室外熱交換器における凝縮能力は、室外ファンの回転数が大きいほど室外熱交換器を通過する外気量が多くなることによって高くなるが、外気温度が低い場合に室外ファンの回転数を大きくすれば、凝縮能力が過剰に高くなって高圧（凝縮圧力）と低圧（蒸発圧力）との間に十分な差圧を確保することができなくなるおそれがある。このため本実施形態では、空調能力の要求量と外気温度に応じて室外ファン２６の起動時回転数を第１回転数と第２回転数のいずれかに決定する。これにより、外気温度が低い場合でも、冷房運転開始時において十分な差圧を早期に確保することができる。

制御装置９０ａは、空調能力の要求量を室外熱交換器の１台当たりの要求量（以下、単位要求量ともいう。）に換算して、室外ファン２６の起動時回転数を第１回転数および第２回転数のいずれかに決定する。これにより運転開始時における室外熱交換器の使用台数が２台以上の場合でも、室外ファン２６の起動時回転数を適切に決定することができる。

本実施形態では、制御装置９０ａは、空調能力の要求量（単位要求量）と外気温度とに応じて室外ファン２６の起動時回転数を決定するための評価値を決定し（ステップ１０４）、この評価値と所定の閾値Ｔｈ_１（第１閾値）とを比較して（ステップ１０５）、評価値が第１閾値より小さいときは（ステップ１０５においてＹｅｓ）、起動時回転数として第１回転数を選択し（ステップ１０６）、評価値が第１閾値Ｔｈ_１以上のときは（ステップ１０５においてＮｏ）、起動時回転数として第２回転数を選択する（ステップ１０７）。

本実施形態の第１閾値Ｔｈ_１は、外気温度と単位要求量との関数で定められる。この関数は、図９に示すように例えば単位要求量が増加したとき外気温度が低下する一次関数または直線近似関数Ｓで表される。

また、評価値は、冷房運転開始時における単位要求量と外気温度とにより定まる図９上での座標値である。例えば、評価値が点Ｐ１に対応する場合は、点Ｐ１が第１閾値Ｔｈ_１よりも小さい領域に属するため起動時回転数として第１回転数（０ｒｐｍ）が選択され、評価値が点Ｐ２に対応する場合は、点Ｐ２が第１閾値Ｔｈ_１以上の領域に属するため起動時回転数として第２回転数（３００ｒｐｍ）が選択される。

図９において第１閾値Ｔｈ_１は、室外ファンの起動時回転数が３００ｒｐｍの場合において、冷房運転を開始してから速やかに高圧と低圧との間に所定の差圧を生じさせることができる外気温度と空調能力の要求量とで定まる点（以降、評価点と記載する）の限界値の集まりである直線近似関数Ｓで示されており、この直線近似関数Ｓより下側の評価点となる外気温度と空調能力の要求量との組み合わせでは、起動時回転数を３００ｒｐｍより小さい第１回転数として凝縮能力を低下させて高圧を上昇させることで、上記所定の差圧を確保する。上記所定の差圧は、冷房運転開始から所望の冷房能力を得るために必要な冷媒回路を循環させる冷媒量や、圧縮機２１が差圧給油方式の圧縮機（スクロール型圧縮機）である場合はその十分な給油を確保できる圧力に応じて定められ、本実施形態では０．３５ＭＰａである。

制御装置９０ａにおいて実行される室外ファン２６の起動時回転数の決定フローとしては、まず、室外ファン２６の起動時回転数を決定するための評価値を決定する（ステップ１０４）。当該評価値は、ステップ１０１，１０２で取得した空調能力の要求量および外気温度に基づいて決定される。

続いて制御装置９０ａは、評価値が第１閾値（図９に示す関数Ｓで規定される値）よりも小さいか否かを判定する（ステップ１０５）。評価値が第１閾値よりも小さいときは（ステップ１０５においてＹｅｓ）、第１回転数が選択され（ステップ１０６）、評価値が第１閾値以上のときは（ステップ１０５においてＮｏ）、第２回転数が選択される（ステップ１０７）。

（四方弁切替）
続いて制御装置９０ａは、ステップ１０３で決定した室外熱交換器の使用台数に応じて第１四方弁２２および第２四方弁２３を切り替える（ステップ１０８）。例えば、室外熱交換器の使用台数が１台の場合は、親室外機２ａの第１四方弁２２をポートａとポートｂとが連通するように切り替えるとともに、親室外機２ａの第２四方弁２３をポートｆとポートｇとが連通するように切り替える。これにより、親室外機２ａの第１室外熱交換器２４を凝縮器として機能させることができる。

（圧縮機／室外ファン起動）
続いて制御装置９０ａは、圧縮機２１を起動させるとともに、ステップ１０５～１０７で決定した起動回転数によって室外ファン２６を起動させる（ステップ１０９）。起動後、一定時間（例えば２分）経過したとき、制御装置９０ａは、凝縮圧力が所定の範囲（目標圧力）となるように室外ファン２６の回転数を制御する通常制御に移行し、運転開始に関わる制御（起動時制御）を終了する。

なお、室外熱交換器の使用台数が２台の場合は、親室外機２ａの第１四方弁２２をポートａとポートｂとが連通するように切り替えるとともに、室外機２ａの第２四方弁２３をポートｅとポートｆとが連通するように切り替える。これにより、親室外機２ａの第１室外熱交換器２４および第２室外熱交換器２５を凝縮器として機能させることができる。

また、室外熱交換器の使用台数が２台の場合は、親室外機２ａの第１室外熱交換器２４と子室外機２ｂの第１室外熱交換器２４とを凝縮器として機能させてもよい。この場合、親室外機２ａの制御装置９０ａから子室外機２ｂの制御装置９０ｂに対して、子室外機２ｂの第１四方弁２２の切替指令と室外ファン２６の起動時回転数に関する制御指令が出力される。室外熱交換器の使用台数が３台以上の場合についても同様に、制御装置９０ａから制御装置９０ｂに対して子室外機２ｂの室外熱交換器の使用台数に応じた四方弁２２，２３の切替指令と室外ファン２６の起動時回転数に関する制御指令が出力される。

ここで、室外熱交換器の使用台数が２台以上の場合においても、室内機８ａ～８ｃから要求される空調能力（要求量）を室外熱交換器の１台当たりの要求量に換算して室外ファン２６の起動時回転数が第１回転数（０ｒｐｍ）および第２回転数（３００ｒｐｍ）のいずれかに決定される。室外ファン２６の起動時回転数を決定する際に参照される第１閾値Ｔｈ_１の集合である関数は室外熱交換器の使用台数ごとに異なっており、例えば室外熱交換器を６台備える空気調和装置の場合には、図１０に示すように室外熱交換器の使用台数に応じて選択される関数Ｓ１～Ｓ６を基に、室外ファン２６の起動時回転数が決定される。

具体的に、室外熱交換器の使用台数が１台の場合は図９で示したものと同じ関数Ｓ１が、２台の場合は関数Ｓ２が、３台の場合は関数Ｓ３が、４台の場合は関数Ｓ４が、５台の場合は関数Ｓ５が、そして６台の場合は関数Ｓ６がそれぞれ参照される。したがって、例えば、空調能力の要求量が１６ｋＷであり、外気温度が３１℃の場合（図１０において点Ｐ（評価値））、室外熱交換器の使用台数は２台とされるが（図６参照）、室外ファン２６の起動時回転数は、点Ｐが関数Ｓ２より小さいか否かを基に判定される。この例では、点Ｐは関数Ｓより小さい領域に位置するため、室外ファン２６の起動時回転数は第１回転数と決定される。

このように空調能力の要求量を室外熱交換器１台当たりの要求量に換算して室外ファン２６の起動時回転数を決定するようにすることで、室外熱交換器の使用台数に関係なく、凝縮圧力を所定の範囲（目標圧力）に安定に上昇させることができるため、冷房運転あるいは冷房主体運転の起動後に室外熱交換器の使用台数が変更されることを抑制し、差圧を安定的に確保することで冷房運転を安定に維持することができる。

以上のように本実施形態によれば、冷媒回路を冷房サイクルとして起動するとき、複数の室内機８ａ～８ｃが要求する空調能力の要求量と外気温度に応じて、室外ファン２６の起動時回転数をあらかじめ設定された第１回転数および第２回転数のいずれかに決定するとともに、複数の室外熱交換器の使用台数を決定するようにしているため、冷房サイクルでの起動時に、凝縮圧力と蒸発圧力との間の十分な差圧を確保して冷房運転の立ち上がりを早くかつ安定に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施形態では、冷暖混在運転が可能な冷暖フリー方式の空気調和装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、全ての室内機において冷房もしくは暖房のいずれか一方を行う運転方式（冷暖切替方式）を採用する空気調和装置にも、本発明は適用可能である。

さらに以上の実施形態では、室外熱交換器の使用台数を増減する際に切り替えられる流路切替弁として四方弁（第１四方弁２２、第２四方弁２３）が採用されたが、当該流路切替弁として三方弁が採用されてもよい。

２ａ，２ｂ…室外機
８ａ，８ｂ，８ｃ…室内機
１０…空気調和装置
２１…圧縮機
２２…第１四方弁
２３…第２四方弁
２４…第１室外熱交換器
２５…第２室外熱交換器
２６…室外ファン
３０…高圧ガス管
３１…低圧ガス管
３２…液管
８１…室内熱交換器
９０ａ，９０ｂ…制御装置

Claims (10)

1. 圧縮機と、複数の室外熱交換器と、前記複数の室外熱交換器ごとに設けられ各室外熱交換器の一方の冷媒出入口の接続を前記圧縮機の冷媒吐出口または冷媒吸入口へと切り替える複数の流路切替弁と、前記複数の室外熱交換器に送風する室外ファンと、外気温度を検出する外気温度センサとを有する室外機と、室内機と、前記複数の流路切替弁と前記室外ファンとを制御する制御装置とを備え、前記室外機が前記複数の室内機と冷媒配管で接続されることで冷媒回路を形成する空気調和装置であって、
   前記制御装置は、前記冷媒回路を冷房サイクルとして起動するときは、
   前記室内機が要求する空調能力の要求量と外気温度に応じて、前記室外ファンの起動時回転数と前記複数の室外熱交換器の使用台数とを決定する
   空気調和装置。
2. 請求項１に記載の空気調和装置であって、
   前記制御装置は、前記室内機が要求する空調能力の要求量と外気温度に応じて、前記室外ファンの起動時回転数をあらかじめ設定された第１回転数および前記第１回転数より大きい第２回転数のいずれかに決定する
   空気調和装置。
3. 請求項１または２に記載の空気調和装置であって、
   前記複数の室内機において冷房運転を行う冷房室内機と暖房運転を行う暖房室内機とが混在するときは、前記制御装置は、前記冷房室内機が要求する冷房能力から前記暖房室内機が要求する暖房能力を減じた値を、前記空調能力の要求量とする
   空気調和装置。
4. 請求項３に記載の空気調和装置であって、
   前記制御装置は、前記空調能力の要求量を前記室外熱交換器の１台当たりの要求量に換算して、前記室外ファンの起動時回転数を前記第１回転数および前記第２回転数のいずれかに決定する
   空気調和装置。
5. 請求項４に記載の空気調和装置であって、
   前記制御装置は、前記空調能力の要求量と外気温度とに応じて前記起動時回転数を決定するための評価値を決定し、前記評価値が第１閾値より小さいときは前記起動時回転数として前記第１回転数を選択し、前記評価値が前記第１閾値以上のときは前記起動時回転数として前記第２回転数を選択する
6. 請求項５に記載の空気調和装置であって、
   前記第１閾値は、前記空調能力の要求量と前記外気温度との関数で定められ、
   前記関数は、前記空調能力の要求量が増加したとき前記外気温度が低下する
   空気調和装置。
7. 請求項１または２に記載の空気調和装置であって、
   前記制御装置は、前記外気温度に応じて室外熱交換器１台当たりの凝縮能力を算出し、前記空調能力の要求量に対する算出した前記凝縮能力との比率が所定の第２閾値より小さくなるように室外熱交換器の使用台数を決定する
   空気調和装置。
8. 請求項７に記載の空気調和装置であって、
   前記制御装置は、前記空調能力の要求量があらかじめ所定範囲ごとに分類された複数の区分のいずれに属するかを判定し、前記空調能力の要求量が属する区分の最小値を前記空調能力の要求量として前記比率を算出する
   空気調和装置。
9. 請求項１または２に記載の空気調和装置であって、
   前記圧縮機は、スクロール型圧縮機である
   空気調和装置。
10. 請求項１または２に記載の空気調和装置であって、
    前記室外機は複数台設置される
    空気調和装置。

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