JP2004020190A - マルチ空気調和機及びその運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転条件にしたがって気液分離機に流入する冷媒の混合比を最適化して空調効率を向上させたマルチ空気調和機及び、その運転制御方法を提供することにある。
【解決手段】本発明によるマルチ空気調和機は、多数台の室外熱交換機と、前記各室外熱交換機を冷却する多数個の室外ファンと、前記各室外熱交換機を経て気液分離機に流入する気相／液相冷媒の混合比が各運転条件にしたがって適切に調節されるよう前記室外ファンの回転数を制御する制御手段を含めてなる。ここで、前記制御手段は、前記各室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーにより測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して室外機配管内の冷媒混合比を検出し、検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じにあるよう前記室外ファンの回転数を制御するマイコンとを含んでなる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマルチ空気調和機及びその運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気調和機は、住居空間、レストラン、又は事務室などの室内空間を冷房又は暖房するための装置である。
最近、多数のルームに区画された室内空間をより効率的に冷房又は暖房するマルチ空気調和機の開発が持続的に行われている実状にある。
かかるマルチ空気調和機は、一般的に一台の室外機に多数台の室内機が連結され、それぞれの室内機が各ルームに設けられる形態からなり、暖房と冷房のいずれかの運転モードで作動しながら室内を暖房または冷房する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、室内に区画されたルームのうち何れかは暖房が必要で、何れかは冷房が必要な場合においても、冷房モード又は暖房モードで一律に運転されるため、上記した要求に適切に対応できないという限界がある。
【０００４】
例えば、ビルなどでは、ルームの位置や時間に応じて温度差が発生しえるが、ビルの北側のルームは暖房を必要とする反面、南側のルームは陽光のため冷房を必要とする場合、一つのモードで運転される従来のマルチ空気調和機では上記した要求に適切に対応し難い。また、電算室を備えた場合、夏だけでなく、冬にも電算設備の発熱負荷を解決するために冷房が必要とされるが、このような要求に機器が適切に対応できないという限界がある。
【０００５】
結局、上記した必要性に応じて各ルームを同時に、個別的に空気調和させえるマルチ空気調和機が必要になった。即ち、暖房を要するルームではこれに設けられた室内機が暖房モードで運転され、同時に冷房を要する他のルームでは、これに設けられた室内機が冷房モードで運転されえる冷／暖房同時型マルチ空気調和機の開発が要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、暖房運転と冷房運転とが同時に行われるマルチ空気調和機及び、その運転制御方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、分配器と室内機とを連結させる配管構造を単純化させ、室内機設置時の配管作業を容易とし、かつ、外的な美観性を向上させることにある。
本発明のまた他の目的は、運転条件にしたがって気液分離機に流入する冷媒の混合比を最適化してマルチ空気調和機の空調効率を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一形態によれば、室外機配管により連結されるアキュムレーターと多数個の圧縮機及び室外熱交換機と、前記各室外熱交換機を冷却する多数個の室外ファンと、前記室外機配管上に設けられ、冷媒の流れを制御する四方バルブと多数個の制御バルブとからなる室外機；室内の各ルームに設けられ、室内熱交換機と電子膨張バルブとを含めてなる多数台の室内機；前記室外機から流入する冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離するか、前記室内機から流入する冷媒を混合する気液分離機と、前記室外機から流入する冷媒を前記各室内機に案内し、室内機を経由した冷媒を再び前記室外機に案内する分配器配管とからなる分配器；前記各室外熱交換機を経て気液分離機に流入する気相／液相冷媒の混合比が各運転条件にしたがって適切に調節されるよう前記室外ファンの回転数を制御する制御手段を含めてなるマルチ空気調和機を提供する。
【０００８】
前記室外熱交換機は、運転条件にしたがって液相冷媒を吐き出す第１室外熱交換機と、異常冷媒を吐き出す第２室外熱交換機とからなる。
【０００９】
前記室外ファンは、前記第１室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第１室外ファンと、第２室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第２室外ファンとからなる。
【００１０】
一方、前記制御手段は、前記各室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーにより測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して室外機配管内の冷媒混合比を検出し、検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じになるよう前記室外ファンの回転数を制御するマイコンとを含めてなる。
この際、前記冷媒は温度変化にしたがって冷媒の混合比が正確に分かるＲ４０７Ｃ混合冷媒が使用されることが好ましい。
【００１１】
そして、前記室外機配管は、前記各圧縮機のアウトレットと四方バルブとを連結する第１配管と、前記各室外熱交換機の前端から分岐し、前記四方バルブと室外熱交換機とを並列に連結する第２配管と、前記気液分離機の前端で合わされ、前記室外熱交換機と気液分離機とを並列に連結する第３配管と、前記分配器配管と四方バルブとを連結する第４配管と、前記四方バルブとアキュムレーターとを連結する第５配管と、前記アキュムレーターと圧縮機のインレットとを連結する第６配管とからなる。
【００１２】
この際、前記室外熱交換機は、運転条件にしたがって液相冷媒を吐き出す第１室外熱交換機と、異常冷媒を吐き出す第２室外熱交換器とからなり、前記室外ファンは、前記第１室外熱交換器の冷媒を凝縮させる第１室外ファンと、第２室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第２室外ファンとからなる。
【００１３】
また、前記制御手段は、前記第３配管が合わさった部分に設けられ、前記第１，２室外熱交換器から気液分離機に流入する冷媒の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーにより測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して、室外機配管内の冷媒混合比を検出し、検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じになるよう前記第２室外ファンの回転数を制御するマイコンとを含めてなる。
【００１４】
そして、前記制御バルブは、前記第３配管の第１，２室外熱交換機側にそれぞれ設けられ、第１，２室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の流れを制御する第１，２チェックバルブと、前記第１，２チェックバルブにそれぞれ並列に設けられ、気液分離機から前記第１，２室外熱交換機に流入する冷媒を膨張させる第１，２電子膨張バルブとからなる。
【００１５】
一方、前記分配器配管は、前記気液分離機に連結され、気液分離機に流入するか流出する液相冷媒を案内する液相冷媒管；前記液相冷媒管で分岐して、各室内機の室内熱交換器に連結される液相冷媒分岐管；前記気液分離機に連結され、気液分離機から流入するか、流出する気相冷媒を案内する気相冷媒管；前記気相冷媒管で分岐して、各室内機の室内熱交換機に連結される気相冷媒分岐管；前記各気相冷媒分岐管で分岐して、前記室外機配管に連結される中間分岐管を含めてなる。
【００１６】
この際、前記気相冷媒分岐管と液相冷媒分岐管は配管作業の効率性のために互いに並列になる。また、前記室外熱交換機は、運転条件にしたがって液相冷媒を吐き出す第１室外熱交換機と、異常冷媒を吐き出す第２室外熱交換機とからなる。そして、前記室外ファンは、前記第１室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第１室外ファンと、第２室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第２室外ファンとからなる。
【００１７】
そして、前記室外機配管は、前記圧縮機のアウトレットと四方バルブとを連結する第１配管と、前記第１，２室外熱交換機の前端から分岐して、前記四方バルブと第１，２室外熱交換機とを並列に連結する第２配管と、前記気液分離機の前端で合わされ、前記第１，２室外熱交換機と気液分離機とを並列に連結する第３配管と、前記中間分岐管と四方バルブとを連結する第４配管と、前記四方バルブとアキュムレーターとを連結する第５配管と、前記アキュムレーターと圧縮機のインレットとを連結する第６配管とからなる。
【００１８】
また、前記制御手段は、前記第３配管の合わされた部分に設けられ、前記第１，２室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーにより測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して、室外機配管内の冷媒混合比を検出し、検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じになるよう前記第２室外ファンの回転数を制御するマイコンとを含めてなる。
【００１９】
そして、前記制御バルブは、前記第３配管の第１，２室外熱交換機側にそれぞれ設けられ、第１，２室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の流れを制御する第１，２チェックバルブと、前記第１，２チェックバルブとそれぞれ並列に設けられ、気液分離機から前記第１，２室外熱交換機に流入する冷媒を膨張させる第１，２電子膨張バルブとからなる。
【００２０】
一方、前記分配器は、前記分配器配管に沿って流動する冷媒の流れを制御するバルブ部を含めてなる。この際、前記バルブ部は、前記各気相冷媒分岐管、液相冷媒分岐管、中間分岐管に設けられ、運転条件にしたがってそれぞれ選択的にオン−オフになる２方バルブからなる。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明の他の一形態によれば、多数個の室外熱交換機から室外機配管に沿って気液分離機に流入する冷媒の温度を温度センサーを用いて測定する段階と、前記測定された冷媒温度と既設定された冷媒温度とを比較して、室外機配管を流れる冷媒混合比を検出する段階と、前記検出された混合比が運転条件にしたがって設定された混合比と同じになるよう前記各室外熱交換機を冷却する多数個の室外ファンの回転数を制御する段階とを備えてなるマルチ空気調和機の運転制御方法を提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本発明によるマルチ空気調和機は、大きく分けて室外機Ａと分配器Ｂ、そして、室外機Ｃからなる。
前記室外機Ａは室外に設けられる多数個の圧縮機１と、室外熱交換機２と、アキュムレーター８とからなる。前記圧縮機１と室外熱交換機２とアキュムレーター８は、冷媒の流路を形成する室外機配管によって相互に連結される。前記室外熱交換機２には多数個の室外ファン５が設けられ、室外熱交換機２の冷媒を冷却させる。そして、前記室外機配管には冷媒の流れを制御する四方バルブ４と多数個の制御バルブ６，７が設けられる。
【００２４】
前記各室内機Ｃは室内の各ルームに多数台が設けられ、室内熱交換機６２ａ，６２ｂ，６２ｃと電子膨張バルブ６１ａ，６１ｂ，６１ｃとを含めてなる。
【００２５】
前記分配器Ｂは室外機Ａから流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するか、前記室内機Ｃから流入する冷媒を混合する気液分離機１０と、前記各冷媒を案内する分配器配管とからなる。前記分配器配管は前記室外機Ａから流入する冷媒を室内機Ｃ側に案内し、室内機Ｃを経由した冷媒を再び前記室外機Ａに案内する役割を果たす。
【００２６】
一方、運転条件に従って冷媒が前記室外熱交換機２を経て気液分離機１０に流入するときには、空調効率の向上のために冷媒の混合比が最適化することが好ましい。このために、本発明によるマルチ空気調和機は、前記各室外熱交換機２を経て気液分離機１０に流入する気相／液相冷媒の混合比が各運転条件にしたがって適切に調節されるように前記室外ファン５の回転数を制御する制御手段を有する。
【００２７】
以下、前記本発明によるマルチ空気調和機を構成する各要素についてより詳細に説明する。
【００２８】
まず、前記室外熱交換機２は、第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂで構成される。前記第１室外熱交換機２ａは運転条件にしたがって圧縮機１から流入した冷媒を液相冷媒に作り、気液分離機１０側に吐き出す。前記第２室外熱交換機２ｂは圧縮機１から流入した冷媒を運転条件に適した状態の冷媒に作り、気液分離機１０側に吐き出す。
【００２９】
前記室外ファン５は第１，２室外ファン５ａ，５ｂで構成される。前記第１室外ファン５ａは前記第１室外熱交換機２ａの冷媒を凝縮させ、前記第２室外ファン５ｂは前記第２室外熱交換機２ｂの冷媒を凝縮させる役割を果たすように特定される。
【００３０】
一方、前記制御手段は温度センサー９とマイコン（図示せず）からなる。前記温度センサー９は、前記第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂから気液分離機１０に流入する冷媒の温度を測定する。前記マイコンは温度センサー９によって測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して、室外機配管内の冷媒混合比を検出する。そして、前記検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じになるよう、前記室外ファン５の回転数を制御する。この際、マイコンは第２室外ファン５ｂの回転数を制御するように構成されることが好ましい。また、前記冷媒は温度変化にしたがって気相／液相冷媒の混合比が正確に分かる混合冷媒、具体的にはＲ４０７Ｃが使用されることが好ましい。
【００３１】
そして、前記室外機配管は前記圧縮機１のアウトレットから吐き出され、気液分離機１０又は分配器配管に流入する冷媒の流路と、前記分配器配管又は気液分離機１０から吐き出され、圧縮機１のインレットに流入する冷媒の流路を形成する。このような冷媒の流路は前記四方バルブ４により制御される。即ち、前記四方バルブ４は前記圧縮機１のアウトレット側で前記室外機配管を選択的に相互に連通させ、圧縮機１から流出する冷媒の流路を決定する。
【００３２】
これをより詳細に説明すると、前記室外機配管は６つの配管で構成される。前記６つの配管のうち第１配管３１は前記圧縮機１のアウトレットと四方バルブ４とを連結する。第２配管３２は四方バルブ４と連結され、前記第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂの前端から２つの配管に分岐して、第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂに連結される。したがって、前記第２配管３２は四方バルブ４と第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂとを並列に連結する。
【００３３】
そして、第３配管３３は前記第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂにそれぞれ連結され、前記気液分離機１０の前端で合わされ、気液分離機１０と連結される。
したがって、第３配管３３は前記第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂと気液分離機１０とを並列に連結する。この際、前記制御手段をなす温度センサー９は第３配管３３の合わされた部分に設けられる。また、第４配管３４は前記分配器配管と四方バルブ４とを連結し、第５配管３５は前記四方バルブ４とアキュムレーター８とを連結する。最後に、第６配管３６はアキュムレーター８と圧縮機１のインレットとを連結する。
【００３４】
結局、四方バルブ４は前記第１，２，４，５配管３１，３２，３４，３５にそれぞれ連結される。そして、前記四方バルブ４は運転条件にしたがって前記各配管を選択的に連結させ、冷媒を流路を決定する。
例えば、マルチ空気調和機が冷房モードで作動する場合、図２又は４に示すように、四方バルブ４は第１配管３１と第２配管３２とを連結して、圧縮機１から吐き出された冷媒が室外熱交換機２ａ，２ｂに流入するようにする。
【００３５】
また、マルチ空気調和機が暖房モードで作動する場合には、図３又は５に示すように、四方バルブ４は前記第１配管３１と４配管３４とを連結して、圧縮機１から吐き出された冷媒が分配器配管に流入するようにする。
ここで、冷房モードとは、マルチ空気調和機が冷房のみを行うか、主に冷房のために作動する場合を言い、暖房モードとは、マルチ空気調和機が暖房のみを行うか、主に暖房のために作動する場合を言う。
かかる運転条件に従う前記冷媒の流路変化は後述するマルチ空気調和機の動作説明及び図面を参照するとさらに理解しやすい。
【００３６】
一方、前記制御バルブ６，７は、第３配管３３上に設けられる第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂと、第１，２電子膨張バルブ７ａ，７ｂとからなる。前記第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂは前記第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂ側にそれぞれ設けられ、第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂから気液分離機１０に流入する冷媒の流れを制御する。
【００３７】
より詳細に説明すると、前記第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂは第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂから気液分離機１０に流入する冷媒のみを通過させる。
そして、前記第１，２電子膨張バルブ７ａ，７ｂは前記第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂと並列に設けられ、気液分離機１０から前記第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂに流入する冷媒のみを膨張させる。結局、第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂから気液分離機１０に流入する冷媒は第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂを経て流れ、気液分離機１０から第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂに流入する冷媒は第１，２電子膨張バルブ７ａ，７ｂを経て流れる。
【００３８】
次に、前記分配器Ｂについて説明すると、分配器Ｂは前記室外機Ａと多数台の室内機Ｃ１，Ｃ２，Ｃとの間に提供される。このような分配器Ｂは上記したように、気液分離機１０と分配器配管とからなる。
前記分配器配管は液相冷媒管２３と、液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、気相冷媒管２１と、気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、中間分岐管２５ａ，２５ｂ，２５ｃとを含めてなる。
【００３９】
前記液相冷媒管２３は前記気液分離機１０と連結され、気液分離機１０に流入するか、流出する液相冷媒を案内する。前記液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃは液相冷媒管２３からそれぞれ分岐して、前記室内熱交換機６２ａ，６２ｂ，６２ｃに連結される。前記気相冷媒管２１は前記気液分離機１０に連結され、気液分離機１０から流入するか、流出する気相冷媒を案内する。前記気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃは気相冷媒管２１から分岐して、前記各室内熱交換機６２ａ，６２ｂ，６２ｃに連結される。前記中間分岐管２５ａ，２５ｂ，２５ｃは前記各気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃから分岐して、第４配管３４と連結される。このような中間分岐管２５ａ，２５ｂ，２５ｃは運転条件にしたがって室内機で熱交換された冷媒を室外機配管に案内するか、室外機配管から流入する冷媒を室内熱交換機６２ａ，６２ｂ，６２ｃに案内する。
【００４０】
そして、前記気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃとは互いに並列になるのが好ましい。これは、前記気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを一つの固定ダクト（図示せず）に入れて配管作業を行うためである。このような方法で配管作業が行われると、配管数が減って作業の効率性及び美観性が向上する。また、気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃと液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを最初から一つの固定ダクトに入れて生産すると、配管作業の効率性は更に向上する。
【００４１】
一方、前記分配器Ｂは前記分配器配管に沿って流動する冷媒の流れを制御するバルブ部を含めてなる。前記バルブ部は前記多数台の室内機のうち運転条件にしたがって選択された室内機のみに冷媒が流入するようにする。
【００４２】
より詳細に説明すると、前記バルブ部は多数個のバルブ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，４０ａ、４０ｂ，４０ｃ，５０ａ，５０ｂ，５０ｃからなり、気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、中間分岐管２５ａ，２５ｂ，５ｃとの上にそれぞれ設けられる。
前記バルブは運転条件にしたがってそれぞれ選択的にオン／オフになる２方バルブからなることが好ましい。
【００４３】
最後に、前記室内機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３について説明すると、前記室内熱交換器６２ａ，６２ｂ，６２ｃは前記分配器配管に連結される。特に、室内熱交換機６２ａ，６２ｂ，６２ｃは前記分配器配管をなす気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ及び液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃに連結される。そして、前記電子膨張バルブ６１ａ，６１ｂ，６１ｃは前記液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｂ上に設けられる。
【００４４】
以上、本発明によるマルチ空気調和機では、２台の室外熱交換機と、３台の室内機とを有すると仮定した。しかしながら、室外熱交換機及び室内機の台数は作動環境及び条件にしたがって変動可能であり、それに伴い前記各配管構造及びバルブの数なども変動可能である。
【００４５】
以下、図２乃至図５に基づいて、上記のような本発明によるマルチ空気調和機の作動及び、これによる冷媒の流動を説明する。
【００４６】
作動説明に先立って、上記のように、本発明によるマルチ空気調和機の室外熱交換機の数は２台であると仮定し、室内機の数は３台（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）であると仮定する。
また、本発明による空気調和機が主に冷房のために作動する主冷房モード時には２台の室内機Ｃ２，Ｃ３は冷房を、残り１台の室内機Ｃ１は暖房を行うものと仮定する。これと逆に、マルチ空気調和機が主に暖房のために作動する主暖房モード時には２台の室内機Ｃ１，Ｃ２は暖房を、残り１台の室内機Ｃ３は冷房を行うものと仮定する。
勿論、マルチ空気調和機が冷房のみを行ったり、暖房のみを行う場合には、各室内機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は共に冷房のみを行ったり、暖房のみを行う。
【００４７】
本発明によるマルチ空気調和機が暖房のみを行う場合、図２に示すように、前記圧縮機１から吐き出された気相の冷媒は第１配管３１に沿って流れる。その後、前記冷媒は四方バルブ４によって第２配管３２を経て第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂに流入する。この際、第１室外熱交換機２ａに流入した冷媒は第１室外ファン５ａの送風によって過冷状態となる。そして、第２室外熱交換機２ｂに流入した冷媒は、制御手段により駆動される第２室外ファン５ｂの送風によって過冷状態となる。ここで、前記制御手段は上述したように温度センサー９とマイコンとで構成される。
【００４８】
その後、前記過冷状態となった液相冷媒は第３配管３３に沿って流れ、第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂを経て気液分離機１０に流入する。この際、前記第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂと並列に設けられた第１，２電子膨張バルブ７ａ，７ｂは遮断される。
【００４９】
そして、前記冷媒は液相冷媒管２３に流入して、各液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃに分岐する。前記分岐した冷媒は各電子膨張バルブ６１ａ，６１ｂ，６２ｃを経て膨張する。その後、前記冷媒は前記室内熱交換機６２ａ，６２ｂ，６２ｃを経て蒸発して、各ルームを冷房する。
【００５０】
前記室内熱交換機２４ａ，２４ｂ，２４ｃを経て蒸発した気相冷媒は各気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃを経て中間分岐管２５ａ，２５ｂ，２５ｃに流入する。この際、前記気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃに設けられた２方バルブ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは遮断される。その後、前記冷媒は第４配管３４を経て四方バルブ４によって第５配管３５に流入する。そして、前記冷媒はアキュムレーター８を経て第６配管３６に沿って圧縮機１に吸入される。
【００５１】
本発明のマルチ空気調和機が暖房のみを行うとき、図３に示すように、圧縮機１から吐き出された気相冷媒は第１配管３１に沿って流れる。その後、前記冷媒は四方冷媒４によって第４配管３４を経て中間分岐管２５ａ，２５ｂ，２５ｃに流入する。このように前記気相冷媒は冷房を行うときとは異なって、室外熱交換機２を経ない。
【００５２】
その後、前記気相冷媒は気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂ，２２ｃに流入して、各室内熱交換機６２，６２ｂ，６２ｃを経て凝縮し、各ルームを暖房する。
そして、前記冷媒は開放された各電子膨張バルブ６１ａ，６１ｂ，６１ｃと液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ，２４ｃと液相冷媒管２３とを経て気液分離機１０に流入する。前記気液分離機１０から流出した冷媒は第１，２電子膨張バルブ７ａ，７ｂにより膨張して、第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂに流入する。
その後、前記冷媒は四方バルブ４とアキュムレーター８を経て圧縮機１に吸入される。
【００５３】
本発明のマルチ空気調和機が主暖房モードで運転される場合には、図４に示すように、前記圧縮機１から吐き出された気相の冷媒は第１配管３１にそって流れる。その後、前記冷媒は四方バルブ４によって第２配管３２を経て第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂに流入する。この際、第１室外熱交換機２ａに流入した冷媒は第１室外ファン５ａの送風によって過冷状態となる。そして、第２室外熱交換機２ｂに流入した冷媒は第２室外ファン５ｂの送風によって運転条件にしたがって必要な冷媒混合比を有した異常冷媒となる。前記第２室外ファン５ｂの回転数は上述したように温度センサー９とマイコンとからなる制御手段により決定される。
【００５４】
その後、前記冷媒は第３配管３３に沿って流れ、第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂを経て気液分離機１０に流入する。この際、前記第１，２チェックバルブ６ａ，６ｂと並列に設けられた第１，２電子膨張バルブ７ａ，７ｂは遮断される。
【００５５】
一方、前記気液分離機１０に流入する冷媒の混合比は前記制御手段によって既設定された冷媒混合比と同じになるように制御される。ここで、前記冷媒混合比は液相冷媒を要する２台の冷房用室内機Ｃ２，Ｃ３と、気相冷媒を要する１台の暖房用室内機Ｃ１とに合わせて決定される。また、前記冷媒混合比は１台の暖房用室内機Ｃ１を経て２台の冷房用室内機Ｃ２，Ｃ３に流入する冷媒の流量に従って決定される。このように前記冷媒混合比は様々な条件に従う実験によって決定される実験値である。
【００５６】
そして、気液分離機１０に流入した高圧の異常冷媒は、液相冷媒と気相冷媒とに分離される。この中、分離された液相冷媒は液相冷媒管２３に流入して、選択された液相冷媒分岐管２４ｂ，２４ｃに分岐する。その後、前記液相冷媒は室内機Ｃ２，Ｃ３の各電子膨張バルブ６１ｂ，６１ｃを経て膨張し、また、前記室内熱交換機６２ｂ，６２ｃを経て蒸発して、各ルームを冷房する。
【００５７】
一方、前記分離された気相冷媒は気相冷媒管２１に流入する。その後、前記気相冷媒は選択された気相冷媒分岐管２２ａに流入して、室内熱交換機６２ａを経て暖房を要するルームを暖房する。そして、前記室内熱交換機６２ａを経た冷媒は開放された室内機Ｃ１の電子膨張バルブ６１ａと液相冷媒分岐管２４ａを経て液相冷媒管２３に流入して、前記液相冷媒と合わさる。
このように、前記気液分離機１０で分離された気相冷媒は各ルームを暖房した後、気液分離機１０で分離された液相冷媒と共に各ルームを冷房する役割も果たす。
【００５８】
また、前記液相冷媒が選択された液相冷媒分岐管２４ｂ，２４ｃにのみ流入する理由は冷媒の圧力差のためである。より詳細には、前記液相冷媒分岐管２４ａから流出する冷媒の圧力は液相冷媒分岐管２４ａに流入する冷媒の圧力より大きくなるように調節される。したがって、前記液相冷媒は選択された液相冷媒分岐管２４ｂ，２４ｃにのみ流入する。
【００５９】
前記各室内熱交換機６２ｂ，６２ｃを経て蒸発した冷媒は前記気相冷媒分岐管２２ｂ，２２ｃを経て中間分岐管２５ｂ，２５ｃに流入する。この際、前記２方バルブ３０ｂ，３０ｃは遮断される。その後、前記冷媒は第４配管３４に沿って流れ、四方バルブ４によって第５配管３５に流入する。そして、前記冷媒はアキュムレーター８を経て第６配管３６に沿って圧縮機１に吸入される。
【００６０】
本発明のマルチ空気調和機が主暖房モードで運転される場合には、図５に示すように、圧縮機１から吐き出された気相冷媒は第１配管３１にそって流れる。この後、前記冷媒は四方バルブ４ａによって第４配管３４を経て選択された中間分岐管２５ａ，２５ｂに流入する。このように前記圧縮機１から吐き出された気相冷媒は室外熱交換機２ａ，２ｂを経ない。また、前記冷媒は２方バルブ４０ｃの遮断により選択された中間分岐管２５ａ，２５ｂに流入する。
【００６１】
前記各選択された中間分岐管２５ａ，２５ｂに流入した高圧状態の気相冷媒は気相冷媒分岐管２２ａ，２２ｂに流入する。その後、前記冷媒は各室内熱交換機６２ａ，６２ｂを経て凝縮し、各ルームを暖房する。そして、前記冷媒は開放された各室内機の電子膨張バルブ６１ａ，６１ｂと液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂ、そして、液相冷媒管２３に沿って流動する。この際、前記液相冷媒のうち一部は液相冷媒管２３にそって気液分離機１０に流入する。これと同時に、前記液相冷媒のうち残りの一部は選択された液相冷媒分岐管２４ｃに流入して、室内機Ｃ３の電子膨張バルブ６１ｃを経て膨張する。その後、前記膨張した冷媒は室内熱交換機６２ｃを経て蒸発し、冷房を要するルームを冷房する。そして、前記冷媒は気相冷媒分岐管２２ｃと気相冷媒管２１とを順次に経て気液分離機１０に流入する。
【００６２】
前記液相冷媒が選択された液相冷媒分岐管２４ｃにのみ流入する理由は冷媒の圧力差のためである。より詳細には、前記液相冷媒分岐管２４ａ，２４ｂから流出する冷媒の圧力は、液相冷媒分岐管２４ｃに流入する冷媒の圧力より大きくなるように調節される。したがって、前記液相冷媒は選択された液相冷媒分岐管２４ｃにのみ流入する。
【００６３】
前記気液分離機１０に流入した液相／気相冷媒は気液分離機１０で混合され、第３配管３３に沿って流れ、電子膨張バルブ７ａ，７ｂを経て膨張する。その後、第１，２室外熱交換機２ａ，２ｂに流入した冷媒は第２配管３２に沿って流れ、四方バルブ４を経て第５配管３５に流入する。そして、前記冷媒はアキュムレーター８を経て第６配管３６に沿って圧縮機１に吸入される。
【００６４】
一方、前記マルチ空気調和機の動作説明を参考にして本発明によるマルチ空気調和機の制御方法を以下に説明する。
【００６５】
まず、前記温度センサー９を用いて多数個の室外熱交換機２から室外機配管に沿って気液分離機１０に流入する冷媒の温度を測定する。その後、前記測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して室外機配管を流れる冷媒混合比を検出する。この際、前記検出された混合比が運転条件にしたがって設定された混合比と異なって構成されていれば、前記室外ファン５の回転数を制御する。即ち、設定された混合比に比べ液相冷媒の量が多い場合、室外熱交換機２を冷却させる室外ファン５の回転数を減少させ、気相冷媒の量を増やす。
これと逆に、気相冷媒の量が多いと判断されると、室外ファン５の回転数を増加させ、液相冷媒の量を増やす。このような運転はマイコンにより行われる。
【００６６】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によるマルチ空気調和機及びその制御方法は次のような効果が得られる。
【００６７】
第一に、本発明は各ルームの環境に応じて最適の運転を行える。即ち、多数個のルームが存在するビルなどでルームの位置や時間に応じて温度差が発生するルームがあるが、夏だけでなく冬にも発熱を要する電算室が区画された場合にも必要に応じて主冷房／暖房モード運転を行って最適の運転を行うことができる。
【００６８】
第二に、本発明は運転条件にしたがって気液分離機に流入する冷媒の混合比を最適化することによって空調効率が向上する。
【００６９】
第三に、本発明は分配器と室内機とを連結する気相冷媒分岐管と、液相冷媒分岐管とが互いに並列になる構造を有する。したがって、配管作業が容易でありかつ、一つのダクトを使用する場合には配管の数を減らすことができ、外的な美観性が向上する。
【００７０】
第四に、本発明は分配器のバルブ部を構成するにおいて、３方又は４方バルブより安価の２方バルブを使用するので、製品単価が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマルチ空気調和機を示す構成図である。
【図２】本発明によるマルチ空気調和機が冷房のみを行うときの動作状態を示す構成図である。
【図３】本発明によるマルチ空気調和機が暖房のみを行うときの動作状態を示す構成図である。
【図４】本発明によるマルチ空気調和機が主冷房モードで運転されるときの動作状態を示す構成図である。
【図５】本発明によるマルチ空気調和機が主暖房モードで運転されるときの動作状態を示す構成図である。
【符号の説明】
Ａ…室外機
１…圧縮機
２ａ…第１室外熱交換機
２ｂ…第２室外熱交換機
４…四方バルブ
５ａ…第１室外ファン
５ｂ…第２室外ファン
６ａ…第１チェックバルブ
６ｂ…第２チェックバルブ
７ａ…第１電子膨張バルブ
７ｂ…第２電子膨張バルブ
８…アキュムレーター
９…温度センサー
Ｂ…分配器
１０…気液分離機
２１…気相冷媒管
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…気相冷媒分岐管
２３…液相冷媒管
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…液相冷媒分岐管
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…中間分岐管
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…２方バルブ
３１…第１配管
３２…第２配管
３３…第３配管
３４…第４配管
３５…第５配管
３６…第６配管
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…室内機
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ…電子膨張バルブ
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…室内熱交換機

Claims (20)

1. 室外機配管により連結されるアキュムレーターと多数個の圧縮機及び室外熱交換機と、前記各室外熱交換機を冷却する多数個の室外ファンと、前記室外機配管上に設けられ、冷媒の流れを制御する四方バルブと多数個の制御バルブとからなる室外機；
   室内の各ルームに設けられ、室内熱交換機と電子膨張バルブとを含めてなる多数台の室内機；
   前記室外機から流入する冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離するか、前記室内機から流入する冷媒を混合させる気液分離機と、前記室外機から流入する冷媒を前記各室内機に案内し、室内機を経由した冷媒を再び前記室外機に案内する分配器配管とからなる分配器；
   前記各室外熱交換機を経て気液分離機に流入する気相／液相冷媒の混合比が各運転条件にしたがって適切に調節されるよう前記室外ファンの回転数を制御する制御手段を含めてなるマルチ空気調和機。
2. 前記室外熱交換機は、
   運転条件にしたがって液相冷媒を吐き出す第１室外熱交換機と、異常冷媒を吐き出す第２室外熱交換機とからなる請求項１記載のマルチ空気調和機。
3. 前記室外ファンは、
   前記第１室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第１室外ファンと、第２室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第２室外ファンとからなる請求項２記載のマルチ空気調和機。
4. 前記制御手段は、
   前記各室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の温度を測定する温度センサーと、
   前記温度センサーにより測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して室外機配管内の冷媒混合比を検出し、検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じになるよう前記室外ファンの回転数を制御するマイコンとを含めてなる請求項１記載のマルチ空気調和機。
5. 前記冷媒は温度変化にしたがって冷媒の混合比が正確に分かるＲ４０７Ｃ混合冷媒が使用される請求項４記載のマルチ空気調和機。
6. 前記室外機配管は、
   前記各圧縮機のアウトレットと四方バルブとを連結する第１配管と、前記各室外熱交換機の前端から分岐し、前記四方バルブと室外熱交換機とを並列に連結する第２配管と、前記気液分離機の前端で合わされ、前記室外熱交換機と気液分離機とを並列に連結する第３配管と、前記分配器配管と四方バルブとを連結する第４配管と、前記四方バルブとアキュムレーターとを連結する第５配管と、前記アキュムレーターと圧縮機のインレットとを連結する第６配管とからなる請求項１記載のマルチ空気調和機。
7. 前記室外熱交換機は、
   運転条件にしたがって液相冷媒を吐き出す第１室外熱交換機と、異常冷媒を吐き出す第２室外熱交換器とからなる請求項６記載のマルチ空気調和機。
8. 前記室外ファンは、
   前記第１室外熱交換器の冷媒を凝縮させる第１室外ファンと、第２室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第２室外ファンとからなる請求項７記載のマルチ空気調和機。
9. 前記制御手段は、
   前記第３配管の合わさった部分に設けられ、前記第１，２室外熱交換器から気液分離機に流入する冷媒の温度を測定する温度センサーと、
   前記温度センサーにより測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して、室外機配管内の冷媒混合比を検出し、検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じになるよう前記第２室外ファンの回転数を制御するマイコンとを含めてなる請求項８記載のマルチ空気調和機。
10. 前記制御バルブは、
    前記第３配管の第１，２室外熱交換機側にそれぞれ設けられ、第１，２室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の流れを制御する第１，２チェックバルブと、
    前記第１，２チェックバルブにそれぞれ並列に設けられ、気液分離機から前記第１，２室外熱交換機に流入する冷媒を膨張させる第１，２電子膨張バルブとからなる請求項７記載のマルチ空気調和機。
11. 前記分配器配管は、
    前記気液分離機に連結され、気液分離機に流入するか、流出する液相冷媒を案内する液相冷媒管；
    前記液相冷媒管で分岐して、各室内機の室内熱交換器に連結される液相冷媒分岐管；
    前記気液分離機に連結され、気液分離機から流入するか、流出する気相冷媒を案内する気相冷媒管；
    前記気相冷媒管で分岐して、各室内機の室内熱交換機に連結される気相冷媒分岐管；
    前記各気相冷媒分岐管で分岐して、前記室外機配管に連結される中間分岐管を含めてなる請求項１記載のマルチ空気調和機。
12. 前記気相冷媒分岐管と液相冷媒分岐管は配管作業の効率性のために互いに並列になる請求項１１記載のマルチ空気調和機。
13. 前記室外熱交換機は、
    運転条件にしたがって液相冷媒を吐き出す第１室外熱交換機と、異常冷媒を吐き出す第２室外熱交換機とからなる請求項１１記載のマルチ空気調和機。
14. 前記室外ファンは、
    前記第１室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第１室外ファンと、第２室外熱交換機の冷媒を凝縮させる第２室外ファンとからなる請求項１３記載のマルチ空気調和機。
15. 前記室外機配管は、
    前記圧縮機のアウトレットと四方バルブとを連結する第１配管と、前記第１，２室外熱交換機の前端から分岐して、前記四方バルブと第１，２室外熱交換機とを並列に連結する第２配管と、前記気液分離機の前端で合わされ、前記第１，２室外熱交換機と気液分離機とを並列に連結する第３配管と、前記中間分岐管と四方バルブとを連結する第４配管と、前記四方バルブとアキュムレーターとを連結する第５配管と、前記アキュムレーターと圧縮機のインレットとを連結する第６配管とからなる請求項１４記載のマルチ空気調和機。
16. 前記制御手段は、
    前記第３配管の合わされた部分に設けられ、前記第１，２室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の温度を測定する温度センサーと、
    前記温度センサーにより測定された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して、室外機配管内の冷媒混合比を検出し、検出された冷媒混合比が各運転条件にしたがって設定された冷媒混合比と同じになるよう前記第２室外ファンの回転数を制御するマイコムとを含めてなる請求項１５記載のマルチ空気調和機。
17. 前記制御バルブは、
    前記第３配管の第１，２室外熱交換機側にそれぞれ設けられ、第１，２室外熱交換機から気液分離機に流入する冷媒の流れを制御する第１，２チェックバルブと、
    前記第１，２チェックバルブにそれぞれ並列に設けられ、気液分離機から前記第１，２室外熱交換機に流入する冷媒を膨張させる第１，２電子膨張バルブとからなる請求項１５記載のマルチ空気調和機。
18. 前記分配器は、
    前記分配器配管に沿って流動する冷媒の流れを制御するバルブ部を含めてなる請求項１１記載のマルチ空気調和機。
19. 前記バルブ部は、
    前記各気相冷媒分岐管、液相冷媒分岐管、中間分岐管に設けられ、運転条件にしたがってそれぞれ選択的にオン−オフになる２方バルブからなる請求項１８記載のマルチ空気調和機。
20. 多数個の室外熱交換機から室外機配管に沿って気液分離機に流入する冷媒の温度を温度センサーを用いて測定する段階と、
    前記測定された冷媒温度と既設定された冷媒温度とを比較して、室外機配管を流れる冷媒混合比を検出する段階と、
    前記検出された混合比が運転条件にしたがって設定された混合比と同じになるよう前記各室外熱交換機を冷却する多数個の室外ファンの回転数を制御する段階とを備えてなるマルチ空気調和機の運転制御方法。

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