JP2009204174A - 多室型空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】多室型空気調和機において循環量不足で効率が悪くなることを防止し、省エネ性、快適性に優れた多室型空気調和機を提供する。
【解決手段】運転室内機４ａの前記室内熱交換器温度センサー２８ａと停止室内機４ｂの室内熱交換器温度センサー２８ｂとの差によって停止室内機４ｂの過冷却度を検知し、過冷却度が所定の値を超えた場合、または停止室内機の台数が所定の台数を超えた場合、前記運転室内機の膨張弁１６ａ操作を停止し、前記停止室内機４ｂの膨張弁１６ｂ開度を優先的に開方向に補正するものである。これにより、暖房運転中に停止室内機に冷媒が滞留し、サイクル内を循環する冷媒が不足して効率が悪くなることを精度よく検知することができ、省エネ性、快適性に優れた多室型空気調和機を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、１台の室外機に複数の室内機を接続してなる多室型空気調和機に関し、さらに詳しくは暖房運転時、停止室内機が存在する場合に、停止室内機の膨張弁開度を操作することにより、暖房運転効率を向上させる多室型空気調和機に関するものである。

複数の室内機を備えた多室型空気調和機においては、暖房運転時、冷凍サイクルを最適化するために膨張弁開度を操作するが、停止室内機に対しては停止機の室内熱交換器への冷媒、及び圧縮機動作に必要な冷凍機油が滞留することを抑制する目的で、停止室内機から流出する冷媒回路上にある各々の電動膨張弁を所定開度で開放するようにしている。前記停止室内機の電動膨張弁の初期開度は接続された室内機の能力クラスと配管長さによって補正可能になっており、さらに、運転中においても、各室内熱交換器の温度を検出するためのセンサーと、室外側に備えられた各室内機のそれぞれに対応した液管温度センサーにより過冷却度を認識させ、この値が適正になるように、各室内機の状況に対応した電動膨張弁開度に操作していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−５６９３３号公報

しかしながら、従来の構成では、停止室内機の膨張弁を所定の開度開いていても、自然放熱によって高圧のガス冷媒が凝縮し、室内熱交換器内部に冷媒が一定量滞留するような場合、これを補正するため、室外側の液管温度センサーを利用した過冷却度認識手段では、室内熱交換器内部全てが過冷却液に満たされた場合には正確な液管温度を検出できるが、冷媒のある一定量だけが滞留している状態においては、高圧ガス状の冷媒が熱交換器内部の一部分を通過し、液状となって滞留している冷媒よりも先に室外側の液管温度センサーの位置にまで到達し、本来検知すべき過冷却度が認識できていなかった。そしてこのように過冷却度が検知できなければ次のような課題が生じることになる。すなわち、室内熱交換器は能力クラスによって様々なタイプの容量があり、さらに冷凍サイクル内にはあらかじめ所定の量の冷媒量が封入されているが、熱交換器内部にある一定量の冷媒が滞留してしまった場合、冷媒回路全体から見れば大きな影響を及ぼす程に循環量が不足することになり、冷凍サイクル全体の暖房能力が著しく低下してしまうという課題があった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、サイクル内を循環する冷媒不足で効率が悪くなることを精度よく検知して、省エネ性、快適性に優れた多室型空気調和機を提供することを目的としたものである。

前記従来の課題を解決するために本発明は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器を備えた１台の室外機と、室内熱交換機を備えた複数の室内機と、前記複数の室内機に対し冷媒流量を個別に制御する電動膨張弁と、前記室内熱交換器の温度を検出する温度センサーを備えた多室型空気調和機において、暖房運転時、停止室内機が存在する場合に、運転室内機の前記室内熱交換器温度センサーと停止室内機の室内熱交換器温度センサーとの差によって停止室内機の過冷却度を検知し、この過冷却度が所定の値に収まるよう、前記運転室内機の膨張弁開度を補正する機能を備えた構成としてある。

これにより、室外側の液管温度センサー位置まで過冷却液で満たされた場合に過冷却度を検知するよりも先に室内機に滞留した液冷媒を検知することができ、室内熱交換器内部
にできるだけ冷媒が滞留することを防ぐことができる。

さらに、過冷却度を熱交換器同士の差によって検知することができるので、室内機の台数分必要とされていた室外側の液管温度センサーを削減することができ、コストを抑えた多室型空気調和機を構成することができる。

本発明によれば、複数の室内機を持つ多室型空気調和機において、暖房運転中に停止室内機に冷媒が滞留し、サイクル内を循環する冷媒が不足して効率が悪くなることを精度よく検知することができ、省エネ性、快適性に優れた多室型空気調和機を提供することができる。また、過冷却度検知手段を各室内機の熱交換器温度センサー同士の差によって行うことができるため、安価に多室型空気調和機を構成することができる。

第１の発明は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器を備えた１台の室外機と、室内熱交換機を備えた複数の室内機と、前記複数の室内機に対し冷媒流量を個別に制御する電動膨張弁と、前記室内熱交換器の温度を検出する温度センサーを備えた多室型空気調和機において、暖房運転時、停止室内機が存在する場合に、運転室内機の前記室内熱交換器温度センサーと停止室内機の室内熱交換器温度センサーとの差によって停止室内機の過冷却度を検知し、この過冷却度が所定の値に収まるよう、前記運転室内機の膨張弁開度を補正する機能を備えた構成としてあり、室外側の液管温度センサー位置まで過冷却液で満たされた場合に過冷却度を検知するよりも先に室内機に滞留した液冷媒を検知することができ、室内熱交換器内部にできるだけ冷媒が滞留することを防ぐことができる。さらに、過冷却度を熱交換器同士の差によって検知することができるので、室内機の台数分必要とされていた室外側の液管温度センサーを削減することができ、コストを抑えた多室型空気調和機を構成することができる。

また、第２の発明は、検知した停止室内機の過冷却度が所定の値を超えた場合、運転室内機の膨張弁操作を停止し、前記停止室内機の膨張弁開度を開方向に補正する機能を備えた構成としてあり、基本的に運転室内機よりも相対的に絞り気味になるよう設定している停止室内機のみの膨張弁開度を開方向に操作することにより、冷凍サイクル全体として効果的に操作することができるため、効率の良い運転状態を長時間保持することができる。

また、第３の発明は、停止室内の台数が所定の台数を超え、かつ、検知した停止室内機の過冷却度が所定の値を超えた場合に、運転室内機の膨張弁操作を停止し、各室内機の過冷却度が所定の値に収まるよう、前記停止室内機の膨張弁開度を１台ずつ所定時間間隔で順次補正する機能を備えた構成としてあり、冷凍サイクル全体に及ぼす影響が大きくなる停止室内機の台数に応じて、前記停止室内機の冷媒回路上にある各々の電動膨張弁を順次操作することにより、運転室内機のみの電動膨張弁を操作するよりもより効果的に、短時間で冷凍サイクルの最適化を行うことができる。

また、第４の発明は、過冷却度が所定の値に収まるよう、停止室内機の膨張弁開度を補正する場合、停止室内機の膨張弁可変速度を他停止室内機の過冷却度と自己停止室内機の過冷却度との割合によって可変する機能を備えた構成としてあり、冷媒が滞留している室内機の優先的に選んで操作することができ、微小な操作で大きな影響を与えてしまう停止室内機の膨張弁操作の精度を向上させることができ、より短時間で冷凍サイクルの最適化を行うことができる。

また、第５の発明は、停止室内機が存在している暖房運転の暖房運転継続時間が所定時間を超えた場合に、停止室内機の膨張弁開度を一時的に開方向に補正する機能を備えた構
成としてあり、温度条件や室内負荷、設置条件によって停止室内機内に滞留している冷媒が検知しにくい場合においても、冷凍サイクル内に冷媒を循環させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における多室型空気調和機を示しており、１台の室外機２に対し複数台（図１では２台）の室内機４ａ、４ｂが冷媒配管により接続されている。室外機２には冷媒配管により順次接続された圧縮機６と、四方弁８と、室外熱交換器１０と、各室内機に流入する室外膨張弁１２ａ、１２ｂが設けられる一方、各室内機４ａ、４ｂには、冷媒配管により順次接続された室内熱交換器１４ａ、１４ｂが設けられており、複数台の室内機４ａ、４ｂは室外機２に対し並列に接続されている。

また、室外機２には、圧縮機吐出温度を検出する吐出温度検出手段９と、室外熱交換器１０に空気を送る室外ファン１８が設けられており、室内機４ａ、４ｂには、室内膨張弁１６ａ、１６ｂと、室内熱交換器１４ａ、１４ｂに空気を送る室内ファン２６ａ、２６ｂと、冷房あるいは除湿運転時における室内熱交換器１４ａ、１４ｂの冷媒蒸発温度あるいは暖房運転時における室内熱交換器１４ａ、１４ｂの冷媒凝縮温度を検知する室内熱交換器温度検知手段２８ａ、２８ｂと、冷房運転時における室内機のガス冷媒の温度を検出するガス冷媒温度検知手段２９ａ、２９ｂと、室内ファン２６ａ、２６ｂに吸い込まれる室内温度を検知する室内温度検知手段３０ａ、３０ｂが設けられている。

上記構成の本発明にかかる多室型空気調和機において、暖房運転時には、冷媒が図１に示される矢印方向に流れて、圧縮機６から吐出された冷媒が室内機４ａ、４ｂを経て室外機２に送られるように四方弁は切り換えられる。冷凍サイクル上での絞り機構は室内膨張弁１２ａ、１２ｂであり、これを適切な開度にするため、吐出温度検出手段９による吐出温度が所定の値になるように運転室内機に対応する各膨張弁１２ａ、１２ｂを制御している。多室型空気調和機全体として暖房運転を行っていて、例えば室内機４ａが停止している（他室内機は暖房運転）場合は、室内ファン２６ａは停止し、室外膨張弁１２ａは冷媒の滞留を抑制するため微開にしている。

冷房あるいは除湿運転時には、冷媒が図１に示される破線矢印方向に流れて、圧縮機６から吐出された冷媒が室外機２を経て室内機４ａ、４ｂに送られるように四方弁８は切り換えられる。冷凍サイクル上での絞り機構は室内膨張弁１６ａ、１６ｂであり、これを適切な開度にするため、室内熱交換器の温度とガス冷媒の温度との差からなる過熱度が所定の値になるように各室内機がそれぞれ制御している。

次に、本発明の実施の形態１にかかる、多室型空気調和機全体として暖房運転を行っている状態において、室内機が過冷却度を検知する時の動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では室内機４ａについて説明しているが、室内機４ｂや図示していない他の室内機において同様の選択がなされた場合も同様の制御が行われる。

まず、多室型空気調和機全体としていずれかの室内機が暖房運転を開始された時（ステップＳ１）、吐出温度検出手段９と、運転室内機４ａ及び停止室内機４ｂともに室内熱交換器温度検知手段２８ａ、２８ｂによって温度計測を行う（ステップＳ２）。

次に、運転室内機４ａの室内熱交換器温度検知手段２８ａと停止室内機４ｂの室内熱交換器温度検知手段２８ｂの差を算出し、停止室内機の過冷却度を算出し、所定の目標値に対しての大小を判断する（ステップＳ３）。過冷却度の算出は暖房運転機が複数ある場合
は運転室内機の熱交換器温度の中での最大値から各室内機の熱交換器温度との差とする。基本的には吐出温度検出手段９により検出された吐出温度が所定の値になるように運転室内機の膨張弁開度を操作するが、この過冷却度が大きい場合は開方向に補正し（ステップＳ４）、過冷却度が小さい場合は運転室内機の膨張弁開度を閉方向に補正し（ステップＳ５）、過冷却度の値が所定の範囲に収まるように膨張弁を制御する。

これにより、室外側の液管温度センサー位置まで過冷却液で満たされた場合に過冷却度を検知するよりも先に室内機に滞留した液冷媒を検知することができ、停止室内熱交換器内部にできるだけ冷媒が滞留することを防ぐことができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態における多室型空気調和機全体として暖房運転を行っている状態において、室内機が過冷却度を検知する時の動作を図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では室内機４ａについて説明しているが、室内機４ｂや図示していない他の室内機において同様の選択がなされた場合も同様の制御が行われる。

まず、多室型空気調和機全体としていずれかの室内機が暖房運転を開始された時（ステップＳ１）、吐出温度検出手段９と、運転室内機及び停止室内機ともに室内熱交換器温度検知手段２８ａ、２８ｂによって温度計測を行う（ステップＳ２）。次に、運転室内機４ａの室内熱交換器温度検知手段２８ａと停止室内機４ｂの室内熱交換器温度検知手段２８ｂの差を算出し、停止室内機４ｂの過冷却度を算出し、この過冷却度が所定の値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ３）。超えていない場合は実施の形態１記載の通り、所定の範囲に収まるよう制御するが、過冷却度が超えている場合は運転室内機の膨張弁開度を停止室内機の過冷却度が所定の値を超過した時点の開度に固定し、停止室内機の膨張弁開度を開方向に補正する（ステップＳ４）。そして、過冷却度の値が所定の値以下になるまで継続し（ステップＳ５）、所定の値以下になったかどうかを判断する。さらに吐出温度を検出し、所定の温度低下が見られるかどうかを判断し（ステップＳ６）、所定の温度低下が見られた場合は通常の制御に移行する（ステップＳ７）。

これにより、基本的に運転室内機よりも相対的に絞り気味になるよう設定している停止室内機のみの膨張弁開度を開方向に操作することにより、冷凍サイクル全体として効果的に操作することができるため、効率の良い運転状態を長時間保持することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態における多室型空気調和機全体として暖房運転を行っている状態において、室内機が過冷却度を検知する時の動作を図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では室内機４ａについて説明しているが、室内機４ｂや図示していない他の室内機において同様の選択がなされた場合も同様の制御が行われる。

ステップＳ１からステップＳ３までは実施の形態２と同様に作用する。その後、停止室内機の台数が所定の台数を超えているかどうかを判断する（ステップＳ４）。この台数が超過している場合、停止室内機の膨張弁補正操作を１台ずつ所定時間間隔で順次補正する（ステップ５）。過冷却度が所定の値を超えていない場合、停止室内機台数が所定の台数以下の場合は実施の形態１〜２同様の作用をする（ステップ６、７）。

これにより、冷凍サイクル全体に及ぼす影響が大きくなる停止室内機の台数に応じて、前記停止室内機の冷媒回路上にある各々の電動膨張弁を順次操作することにより、運転室内機のみの電動膨張弁を操作するよりもより効果的に、短時間で冷凍サイクルの最適化を行うことができる。

（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施の形態における多室型空気調和機全体として暖房運転を行っている状態において、室内機が過冷却度を検知する時の動作を図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では室内機４ａについて説明しているが、室内機４ｂや図示していない他の室内機において同様の選択がなされた場合も同様の制御が行われる。

ステップＳ１からステップＳ４までは実施の形態３と同様に作用する。その後、複数ある室内機のうち過冷却度の大きさを比較し、大きい方から優先順位付けを行う（ステップＳ５）。過冷却度の大きい優先順位の高い方から所定の時間間隔の割合で膨張弁開度の開方向操作を行う（ステップＳ６）。その後は実施の形態２同様、過冷却度と吐出温度を監視し、膨張弁操作を行う（ステップＳ７〜１０）。

これにより、冷媒が滞留している室内機の優先的に選んで操作することができ、微小な操作で大きな影響を与えてしまう停止室内機の膨張弁操作の精度を向上させることができ、より短時間で冷凍サイクルの最適化を行うことができる。

（実施の形態５）
次に、本発明の第５の実施の形態における多室型空気調和機全体として暖房運転を行っている状態において、室内機が過冷却度を検知する時の動作を図６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、上述した内容については割愛して説明する。

ステップＳ１は実施の形態１と同様に作用する。ステップＳ２で監視している暖房運転継続時間が所定の時間を超過しているかどうかを判断する。所定時間が経過している場合は、あらかじめ実験的に決められた所定の固定値を停止室内機の膨張弁操作に加え、操作する。

これにより、温度条件や室内負荷、設置条件によって停止室内機内に滞留している冷媒が検知しにくい場合においても、冷凍サイクル内に冷媒を循環させることができる。

以上の用に本発明の多湿型空気調和機は、暖房運転中に停止室内機に冷媒が滞留し、サイクル内を循環する冷媒が不足して効率が悪くなることを精度よく検知することができるので、省エネ性、快適性に優れた多室型空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における多室型空気調和機の構成図 同実施の形態１における多室型空気調和機の動作を説明するフローチャート 本発明の実施の形態２における多室型空気調和機の動作を説明するフローチャート 本発明の実施の形態３における多室型空気調和機の動作を説明するフローチャート 本発明の実施の形態４における多室型空気調和機の動作を説明するフローチャート 本発明の実施の形態５における多室型空気調和機の動作を説明するフローチャート

符号の説明

２ 室外機
４ａ、４ｂ 室内機
６ 圧縮機
８ 四方弁
９ 吐出温度検出手段
１０ 室外熱交換器
１２ａ、１２ｂ 室外膨張弁
１４ａ、１４ｂ 室内熱交換器
１６ａ、１６ｂ 室内膨張弁
１８ 室外ファン
２６ａ、２６ｂ 室内ファン
２８ａ、２８ｂ 室内熱交換器温度検知手段
２９ａ、２９ｂ ガス冷媒温度検知手段
３０ａ、３０ｂ 室内温度検知手段

Claims (5)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器を備えた１台の室外機と、室内熱交換機を備えた複数の室内機と、前記複数の室内機に対し冷媒流量を個別に制御する電動膨張弁と、前記室内熱交換器の温度を検出する温度センサーを備えた多室型空気調和機において、暖房運転時、停止室内機が存在する場合に、運転室内機の前記室内熱交換器温度センサーと停止室内機の室内熱交換器温度センサーとの差によって停止室内機の過冷却度を検知し、この過冷却度が所定の値に収まるよう、前記運転室内機の膨張弁開度を補正する機能を備えた多室型空気調和機。
2. 検知した停止室内機の過冷却度が所定の値を超えた場合、運転室内機の膨張弁操作を停止し、前記停止室内機の膨張弁開度を開方向に補正する機能を備えた請求項１に記載の多室型空気調和機。
3. 停止室内の台数が所定の台数を超え、かつ、検知した停止室内機の過冷却度が所定の値を超えた場合に、運転室内機の膨張弁操作を停止し、各室内機の過冷却度が所定の値に収まるよう、前記停止室内機の膨張弁開度を１台ずつ所定時間間隔で順次補正する機能を備えた請求項１に記載の多室型空気調和機。
4. 過冷却度が所定の値に収まるよう、停止室内機の膨張弁開度を補正する場合、停止室内機の膨張弁可変速度を他停止室内機の過冷却度と自己停止室内機の過冷却度との割合によって可変する機能を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の多室型空気調和機。
5. 停止室内機が存在している暖房運転の暖房運転継続時間が所定時間を超えた場合に、停止室内機の膨張弁開度を一時的に開方向に補正する機能を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の多室型空気調和機。

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