JP2004170023A - 多室形空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近年のニーズである冷房能力制御幅を大きくして外気温度が−５℃〜−１０℃であっても冷房能力を維持することができるとともに、冷暖切換を可能とした多室形空気調和機の制御方法を提供すること。
【解決手段】室外熱交換器３（３ａ、３ｂ）を複数に分割形成して室外熱交換器の容量を制御可能とするとともに、同室外熱交換器にそれぞれ膨張弁４ａ、４ｂを連設することにより同室外熱交換器に流通する冷媒流量を制御可能とし、圧縮機１の吐出側の圧力と吸入側圧力の差が一定値以下にならないように、室外ファン９の回転数、前記室外熱交換器の容量、及び、又は前記室外熱交換器に流通する冷媒流量を制御するようにした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低外気温条件下でも効率の良い冷房運転を可能とする多室形空気調和機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多室形空気調和機は、目標高圧圧力と目標低圧圧力との偏差に応じて圧縮機の容量と室外熱交換器の運転モードと送風機の速度と伝熱面積とを制御するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、この制御方法では、低外気温時の冷房運転では高圧が上昇し難いため、高圧低圧の差圧が付き難く効率の良い運転ができないという問題がある。
また、凝縮器２に複数のパスを設け、前記パス毎に連通する電磁弁７を配するとともに、前記凝縮器２用の送風モータＡに複数の速調段数を備えた構成にて、低外気温時で、インバータ出力の低い場合にも電磁弁７の開度と送風モータＡの回転数の選択により、適正な凝縮能力をえることで冷凍回路のバランスを維持し、冷房能力幅を大きくしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、この構成では、外気温が０℃近辺の場合は冷凍回路のバランスを維持できるが、近年低外気温冷房のニーズは−５℃〜−１０℃となっており、このニーズに応えることは出来ない。
また、液配管１１１内の圧力を圧力センサ１７ｂで検出し、この圧力が所定圧力範囲になるように、制御装置２０１によって、暖房運転時は室内冷媒流量制御弁２２、２３を制御し、また、冷房運転時は室外冷媒流量制御弁２１を制御することにより、液配管内の圧力が制御でき、室内ユニット間に高低差がある暖房運転や、外気温度が低いときの冷房運転または冷暖房同時運転が良好に行える。また、液配管内の冷媒を気液二相流にして冷媒封入量を低減節減した空調機においても安定した運転ができるものがある（例えば、特許文献３参照。）。
しかし、この構成でも、近年低外気温冷房のニーズである−５℃〜−１０℃に応えることは出来ない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２５５８６０号公報（第２−３頁、第２図）
【特許文献２】
特開平６−２９６９号公報（第２頁、第１図）
【特許文献３】
特開平５−３３２６３０号公報（第３−５頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上述べた問題点を解決し、近年のニーズである冷房能力制御幅を大きくして外気温度が−５℃〜−１０℃であっても冷房能力を維持することができるとともに、冷暖切換を可能とした多室形空気調和機の制御方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するため、並列接続された複数の圧縮機と、同圧縮機からの冷媒流路を冷暖に切り換える四方弁と、室外熱交換器と、前記室外熱交換器に送風する室外ファンとを備える室外機と、
膨張弁と、室内熱交換器と、室内ファンとをそれぞれ備え、並列接続された複数の室内ユニットとで構成した多室形空気調和機において、
前記室外熱交換器が複数の冷媒流路を備え、これらの冷媒流路を開閉することにより容量制御可能とし、これらの冷媒流路に冷媒流量をそれぞれ制限する複数の膨張弁を連接することにより同室外熱交換器の冷媒流量を制御可能とすると共に、前記圧縮機の吐出側の圧力を検出する高圧検出部と、吸入側の圧力を検出する低圧検出部とを設け、前記圧力の差が一定値より小さくなると、前記室外ファンの回転数を低下し、それでも前記圧力の差が一定値より小さくなる場合は、前記室外熱交換器の接続数またはパスの接続数を減らし、それでも前記圧力の差が一定値より小さくなる場合は、前記室外熱交換器に流れる冷媒流量を制限するように制御してなることを特徴とする多室形空気調和機の制御方法。
【０００６】
前記室外熱交換器の冷媒流路が複数のパスでなる多室形空気調和機の制御方法としている。
【０００７】
前記室外熱交換器の冷媒流路が分割形成された複数の熱交換器でなる多室形空気調和機の制御方法としている。
【０００８】
前記四方弁が、前記圧縮機からの冷媒流路を冷暖に切り換えるとともに、冷房時に前記圧縮機からの冷媒流路を断続可能な少なくとも１つの四方弁を含む複数の四方弁でなり、
前記断続可能な四方弁を制御することにより、前記室外熱交換器の容量を可変可能とした多室形空気調和機の制御方法としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明による多室形空気調和機の制御方法を詳細に説明する。
図１は本発明による多室形空気調和機の一実施例を示す冷媒回路図、図２は本発明による多室形空気調和機の制御方法の一実施例を示す制御ブロック図である。
図１に示すように、室外機２０には、吸入側に共通のアキュムレータ８を備え、並列接続された複数の圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と、同圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）からの冷媒流路を切り換える複数の四方弁２ａ、２ｂと、同複数の四方弁２ａ、２ｂに対応する複数のパス３ａ、３ｂを有する室外熱交換器３と、同複数のパス３ａ、３ｂの冷媒循環量をそれぞれ制限する室外膨張弁４ａ、４ｂと、同複数の室外膨張弁４ａ、４ｂと並列接続された複数の室内ユニット３１、３２、３３との間に設けられたレシーバタンク５と、前記室外熱交換器３に送風する室外ファン９とが設けられている。
前記一方の四方弁２ｂの冷房運転時の他の流路入口と前記圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の吐出側との間には絞り手段１１が介装されている。
一方、前記複数の室内ユニット３１、３２、３３には、室内の膨張弁６ａ、６ｂ、６ｃ、室内熱交換器７ａ、７ｂ、７ｃと、室内ファン１０ａ、１０ｂ、１０ｃとをそれぞれ設け、前記室外機２０と接続し、前記四方弁２ａ、２ｂを切り換えることにより冷房運転又は暖房運転可能な冷凍サイクルを構成している。
なお、前記室外熱交換器３は複数のパス３ａ、３ｂを有するものとしたが、パス１個の熱交換器複数に分割することにより、その容量を効果的に変化させることができる。
【００１０】
また、図２に示すように、前記室外機２０には前記圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の吐出圧力を検出する高圧検出部２１と吸入圧力を検出する低圧検出部２２と、圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の吐出管の温度を検出する吐出管温度検出部２３と、外気温度を検出する外気温度検出部２４と、前記圧縮機１ａを駆動する圧縮機１ａ駆動部２５、圧縮機１ｂを駆動する圧縮機１ｂ駆動部２６、圧縮機１ｃを駆動する圧縮機１ｃ駆動部２７と、四方弁２ａ、２ｂをそれぞれ切り換える四方弁駆動部２８と、前記室外ファン９を駆動するファン駆動部２９と、前記室外膨張弁４ａ、４ｂをそれぞれ駆動する室外膨張弁駆動部３０と、前記各検出部及び前記室内ユニット４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）からの検出信号に基づいて前記各駆動部及び各室内ユニット４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）を制御する室外制御部３１とを備えている。
【００１１】
また、同図２に示すように、前記室内ユニット４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）には、各室内温度を検出する室内温度検出部４１と、前記各室内熱交換器７（７ａ、７ｂ、７ｃ）の温度を検出する熱交温度検出部４２と、冷房、暖房等の運転モードを設定するモード設定部４３と、前記各室内ファン１０（１０ａ１０ｂ、１０ｃ）を駆動するファン駆動部４４と、前記各室内の膨張弁６（６ａ、６ｂ、６ｃ）を駆動する室内膨張弁駆動部４５と、前記各検出部からの検出信号を前記室外制御部３１に送出するとともに、前記室外制御部３１からの信号に基づいて前記各部を制御する室内制御部４６とを備えている。
【００１２】
前記圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）は負荷に応じてそれぞれを運転又は停止することができるようになっている。
また、前記室外機２０に備える室外ファン９はその回転数を複数段階に切り換えることができるようになっている。
また、冷房運転時、前記四方弁２ｂのみを暖房側に切り換えるとともに、前記室外膨張弁４ｂを閉じることにより室外熱交換器３の一方のパス３ｂに冷媒が流れないようにすることができるようになっている。
【００１３】
以上の構成において、つぎにその動作を説明する。
まず、モード設定部４３に暖房運転モードを設定することにより暖房運転が開始されると、前記アキュムレータ８で気化され、圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）より吐出された高圧冷媒は四方弁２ａ、２ｂにより切り換えられ室内ユニット４０に送られる。
室内ユニット４０に送られた高圧冷媒は、室内熱交換器７ａ、７ｂ、７ｃで室内空気と熱交換して凝縮し、室内の膨張弁６（６ａ、６ｂ、６ｃ）にてそれぞれ流量を制御されてレシーバータンク５に一旦溜められた後、室外膨張弁４ａ、４ｂでその流量をそれぞれ制限されて減圧され、室外熱交換器３（パス３ａ、３ｂ）で外気と熱交換して蒸発し、四方弁２ａ、２ｂを介してアキュムレータ８に戻される。
また、室内ユニットの一部が停止状態にある場合は、例えば前記圧縮機１ｃを停止して圧縮機１ａ、１ｂのみを運転することにより冷媒循環量を大まかに制御している。
即ち、負荷の状態により圧縮機の組み合わせを変えて、適切な冷媒循環量となるように制御している。
また、前記冷媒循環量は前記圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の吐出側の高圧圧力、吸込み側の低圧、又は凝縮器となる前記室内熱交換器７（７ａ、７ｂ、７ｃ）又は室外熱交換器３の凝縮温度を検出して判断し、前記室外膨張弁４ａ、４ｂと、前記各室内ユニット４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）に備える各室内の膨張弁６（６ａ、６ｂ、６ｃ）の開度を制御することにより冷媒循環量を制御するようにしている。
【００１４】
つぎに、前記各室内ユニット４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）のモード設定部４３に冷房運転モードを設定することにより冷房運転が開始されると、前記アキュムレータ８で気化され、圧縮機１（１ａ、１ｂ、１ｃ）より吐出された高圧冷媒は四方弁２ａ、２ｂにより切り換えられ前記室外熱交換器３（パス３ａ、３ｂ）で外気と熱交換して凝縮し、室外膨張弁４ａ、４ｂでその流量をそれぞれ制限されてレシーバータンク５に一旦溜められた後、室内ユニット４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）に送られる。
凝縮されレシーバータンク５に一旦溜められた冷媒は室内ユニット４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）の室内の膨張弁６（６ａ、６ｂ、６ｃ）にてそれぞれ流量が制限されて減圧され室内熱交換器７（７ａ、７ｂ、７ｃ）で室内空気と熱交換して蒸発し、四方弁２ａ、２ｂを介してアキュムレータ８に戻される。
【００１５】
図３は本発明による多室形空気調和機の制御方法の動作を説明するためのフローチャート図である。
以下、同図３を参照して冷房運転時の制御方法について詳細に説明する。
冷房運転が開始されると前記室外ファン９の回転数Ｆを最大の５に、また、四方弁２ａ、２ｂを共に冷房側に切り換えて熱交換容量Ｈを最大の２に、また、室外膨張弁４ａ、４ｂの開度Ｐを最大の５００に設定して各室内温度が目標値に近づくように各室内の膨張弁６ａ、６ｂ、６ｃの開度を制御して冷房運転が開始され（ＳＴ１）、前記高圧検出部２１及び低圧検出部２２の検出する圧力の差を一定の値と比較される（ＳＴ２）。
ＳＴ２において、圧力差が小さくない場合はそのままの状態で運転されるが、圧力差が小さい場合は前記室外ファン９の回転数Ｆを一段階下げて運転される（ＳＴ３）。
ＳＴ２からＳＴ３までの動作はＳＴ４で回転数Ｆが０になるまで行われる。
ＳＴ４で回転数Ｆが０となると、再度圧力の差が一定の値と比較される（ＳＴ５）。
ＳＴ５において、圧力差が小さくない場合はそのままの状態で運転されるが、圧力差が小さい場合は前記室外ファン９の回転数Ｆを最大の５に戻し、前記四方弁２ｂを暖房側に切り換えると共に、室外膨張弁４ｂを全閉することにより熱交換容量Ｈを１段下げて運転し（ｓｔ６）、圧力の差が一定の値と比較される（ＳＴ７）。
ＳＴ７で、圧力差が小さくない場合はそのままの状態で運転されるが、圧力差が小さい場合は、前記室外ファン９の回転数Ｆを一段階下げて運転される（ＳＴ８）。
ＳＴ７からＳＴ８までの動作はＳＴ９で回転数Ｆが０になるまで行われる。
ＳＴ９で回転数Ｆが０となると、再度圧力の差が一定の値と比較される（ＳＴ１０）。
ＳＴ１０において、圧力差が小さくない場合はそのままの状態で運転されるが、圧力差が小さい場合は室外膨張弁４ａ、４ｂの開度Ｐをαだけ閉じ（ＳＴ１１）て室外熱交換器３に流れる冷媒流量を制限して前記圧力差が一定値以上になるように制御する。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による多室形空気調和機の制御方法によれば、近年のニーズである冷房能力制御幅を大きくして外気温度が−５℃〜−１０℃であっても冷房能力を維持することができるとともに、冷暖切換を可能とした多室形空気調和機の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多室形空気調和機の一実施例を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明による多室形空気調和機の制御方法の一実施例を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明による多室形空気調和機の制御方法の動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ） 圧縮機
２ａ、２ｂ 四方弁
３ 室外熱交換器
３ａ、３ｂ パス
４ａ、４ｂ 室外膨張弁
５ レシーバタンク
６ａ、６ｂ、６ｃ 室内の膨張弁
７ａ、７ｂ、７ｃ 室内熱交換器
８ アキュムレータ
９ 室外ファン
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 室内ファン
２０ 室外機
２１ 高圧検出部
２２ 低圧検出部
２３ 吐出管温度検出部
２４ 外気温度検出部
２５ 圧縮機１ａ駆動部
２６ 圧縮機１ｂ駆動部
２７ 圧縮機１ｃ駆動部
２８ 四方弁駆動部
２９ ファン駆動部
３０ 室外膨張弁駆動部
３１ 室外制御部
４０ａ、４０ｂ、４ｃ 室内ユニット
４１ 室内温度検出部
４２ 熱交温度検出部
４３ モード設定部
４４ ファン駆動部
４５ 室内膨張弁駆動部
４６ 室内制御部

Claims (4)

1. 並列接続された複数の圧縮機と、同圧縮機からの冷媒流路を冷暖に切り換える四方弁と、室外熱交換器と、前記室外熱交換器に送風する室外ファンとを備える室外機と、
   膨張弁と、室内熱交換器と、室内ファンとをそれぞれ備え、並列接続された複数の室内ユニットとで構成した多室形空気調和機において、
   前記室外熱交換器が複数の冷媒流路を備え、これらの冷媒流路を開閉することにより容量制御可能とし、これらの冷媒流路に冷媒流量をそれぞれ制限する複数の膨張弁を連接することにより同室外熱交換器の冷媒流量を制御可能とすると共に、前記圧縮機の吐出側の圧力を検出する高圧検出部と、吸入側の圧力を検出する低圧検出部とを設け、前記圧力の差が一定値より小さくなると、前記室外ファンの回転数を低下し、それでも前記圧力の差が一定値より小さくなる場合は、前記室外熱交換器の接続数またはパスの接続数を減らし、それでも前記圧力の差が一定値より小さくなる場合は、前記室外熱交換器に流れる冷媒流量を制限するように制御してなることを特徴とする多室形空気調和機の制御方法。
2. 前記室外熱交換器の冷媒流路が複数のパスでなることを特徴とする請求項１記載の多室形空気調和機の制御方法。
3. 前記室外熱交換器の冷媒流路が分割形成された複数の熱交換器でなることを特徴とする請求項１記載の多室形空気調和機の制御方法。
4. 前記四方弁が、前記圧縮機からの冷媒流路を冷暖に切り換えるとともに、冷房時に前記圧縮機からの冷媒流路を断続可能な少なくとも１つの四方弁を含む複数の四方弁でなり、
   前記断続可能な四方弁を制御することにより、前記室外熱交換器の容量を可変可能としたことを特徴とする請求項１記載の多室形空気調和機の制御方法。

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