JP2534926B2

JP2534926B2 - 多室式空気調和機

Info

Publication number: JP2534926B2
Application number: JP2068955A
Authority: JP
Inventors: 文雄松岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JPH03271665A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、室外機と複数の室内機との間を２本の冷
媒配管で接続し、各室内機の運転モードとして冷房と暖
房の混合を可能とする冷暖同時マルチエアコンとしての
多室式空気調和機に関し、特にその自律分散協調制御に
関するものである。

［従来の技術］第３図は従来の多室式空気調和機の冷媒回路図であ
り、（１）は室外機、（２）は容量可変圧縮機、（３）
は四方弁、（４）は室外側熱交換器、（５）は室外側膨
張弁、（6a）〜（6c）は室内機、（8a）〜（8c）は室内
側熱交換器、（９）は室外側送風機、（10a）〜（10c）
は室内側送風機、（20）はヘッド、（V_1a）〜（V_1c）は
室内側第１二方弁、（V_2a）〜（V_2c）は室内側第２二方
弁、（EV_1a）〜（EV_1c）は室内側第１膨張弁、（EV_2a）
〜（EV_2c）は室内側第２膨張弁、（BV）は二方弁で、
（30）はこの空気調和機の運転を制御する制御装置であ
る。

次に、動作について説明する。圧縮機（２）によって
圧縮された高圧高温ガス冷媒は四方弁（３）を通って室
外側熱交換器（４）で一部凝縮液化した後、室外側膨張
弁（５）を経由して室内に送られる。室内機（6a）が暖
房モードで室内機（6b），（6c）が冷房モードのとき、
室内に送られた中圧の二相冷媒は室内側第１二方弁（V
_1a）を介して室内側熱交換器（8a）で凝縮液化し、室内
側第２膨張弁（EV_2a）を介してヘッダ（20）に液として
溜まる。この中圧液冷媒は室内側第１膨張弁（EV_1b），
（EV_1c）を介して室内側熱交換器（8b），（8c）で低圧
蒸発し、ガス化した冷媒は室内側第２二方弁（V_2a），
（V_2c）を介して室外機（１）に帰り、四方弁（３）を
経て圧縮機（２）に戻る。また、この冷媒サイクルを形
成している各種機器は、室外機（１）側に設けられた制
御装置（30）によって次のように制御されている。室外
機（１）側の圧縮機（２）容量は、室内機（6a）〜（6
c）側の各部屋に設けられたルームサーモ（図示せず）
の送信するON−OFF信号に基づいて制御され、室外側熱
交換器（４）の容量を決定する室外側送風機（９）の回
転数は、室外機（１）に設けられた外気サーモ（図示せ
ず）の検出する外気温度と予め設定された温度との温度
偏差値によって制御され、室外側熱交換器（４）の機能
を放熱または吸熱機能へ切替える四方弁（３）は室内機
（6a）〜（6c）側各ルームサーモの送信する冷・暖房信
号比率に基づいて制御され、また、各部屋室内側熱交換
器（8a）〜（8c）の冷・暖運転モードを切替える室内側
第１・第２二方弁（V_1a）〜（V_1c），（V_2a）〜（V_2c）
と室内側第１・第２膨張弁（EV_1a）〜（EV_1c），（E
V_2a）〜（EV_2c）は、各ルームサーモの送信する冷・暖
信号によって個別に制御される。

［発明が解決しようとする課題］従来の多室式空気調和機は上記のように構成されてお
り、各種機器を制御するために、制御信号用配線が室内
−室外期間を行き来し、制御回路の配線工事が複雑にな
って、配線工事に時間がかかったり、配線を誤ったり、
また、室外熱交換器容量を決定する室外側送風機の回転
数を外気温度に基づいて制御し、かつ、この室外熱交換
器の容量と圧縮機の容量とを互いに関連させずに、それ
ぞれ個別に制御しているために、天候・気候等の環境条
件の変化に追従できなかったり、また、室内機側の室内
扉の開閉や、室内設定温度の設定変更や、冷・暖房運転
モードの運転切替によって崩れた冷凍サイクルの負荷バ
ランスをバランスさせるのに時間がかかったりして、各
部屋の温度が設定した冷・暖房温度になかなか安定しな
いという問題や、また、冷凍サイクル全体の負荷バラン
スを崩す各室内機の仕様変更・増減改造等の工事を行な
ったときには、必ず制御回路のプログラム変更や、複雑
な配線改修工事をしなければならないという問題があっ
た。

この発明は、以上のような問題点を解決するためにな
されたものであり、天候・気候等の環境条件の変化によ
って室外機側の負荷が変化しても、また、室内機側の室
内扉の開閉や、室内設定温度の設定変更や、冷・暖房運
転モードの運転切替によって室内機側の負荷が変化して
も、さらには、各室内機の仕様変更・増減改造工事等に
よって各室内機の総冷・暖房能力比率に変化しても、こ
の変化に対応して、室外機側機器のみの一括同時演算制
御によって自律的に冷凍サイクル全体の負荷をバランス
させ、制御回路が簡単で、各室内機の仕様変更・増減改
造工事が簡単にできると共に、冷凍サイクル全体の負荷
バランスがスピーディに精度良く安定する信頼性の高い
自律分散型の多室式空気調和機を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］この発明に係る多室式空気調和機は、室外機内の高圧
管部及び低圧管部の圧力を検出する各圧力検出手段又は
室外側熱交換器の凝縮温度及び蒸発温度を検出する各温
度検出手段と、上記各検出手段の出力に基づいて圧縮機
能力変更量ΔQcom及び室外側熱交換器の熱交換能力変更
量ΔAkeを計算する計算手段と、この計算結果に基づい
て室外機の圧縮機と熱交換器と四方弁を制御する制御手
段を設けたものである。

［作用］この発明においては、室外機内の高圧管部及び低圧管
部の圧力又は室外側熱交換器の凝縮温度及び蒸発温度が
検出され、これらの検出値と目標値との偏差から圧縮機
能力変更量及び室外側熱交換器の熱交換能力変更量が計
算され、この計算結果に基づいて室外機内の圧縮機の容
量制御と室外側熱交換器の熱交換能力の制御と四方弁の
切換制御とが行われる。

［実施例］以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第
１図はこの実施例による多室式空気調和機の冷媒回路図
を示し、（16）は室外側熱交換器（４）の送風機、（2
1），（22）は室外機（１）と分流コントローラ（７）
とを結ぶ連絡配管、（23），（24）は分流コントローラ
（７）内の高圧管部及び低圧管部、（25）は中圧管部で
ある。（17）は電子膨張弁、（13a）〜（13c），（14
a）〜（14c）は電磁開閉弁である。分流コントローラ
（７）と各室内機（11a）〜（11c）とはそれぞれ２本の
配管で接続されている。各室内機（11a）〜（11c）は室
内側熱交換器（18a）〜（18c）と電子膨張弁（12a）〜
（12c）とからなり、各電子膨張弁（12a）〜（12c）は
中圧管部（25）に接続され、室内側熱交換器（18a）〜
（18c）は電磁開閉弁（13a）〜（13c），（14a）〜（14
c）を介して低圧管部（24）及び高圧管部（23）と接続
されている。（19）は機液分離器、（26）は四方弁であ
る。また、室外機（１）内には第１の検出器に対応する
高圧検知器（28）、と第２の検出器に対応する低圧検知
器（29）が設けられ、その検知信号は制御器（15）に入
力され、制御器（15）は圧縮機（２）と四方弁（３）と
送風機（16）を介して室外側熱交換器（４）との熱交換
能力とを制御する。（27）はアキュムレータである。

次に、動作について説明する。ここでは、室内機（11
a）が暖房運転モードで、室外機（11b），（11c）が冷
房運転モードの場合について述べる。圧縮機（２）で圧
縮された高温高圧のガス冷媒は四方弁（３）を経て室外
側熱交換器（４）で一部凝縮し、二相冷媒となって高圧
連絡配管（21）を介して室内の分流コントローラ（７）
に入る。

この分流コントローラ（７）内に入った二相冷媒は四
方弁（26）を介して気液分離器（19）で気液分離され、
高圧ガス冷媒は高圧管部（23）から電磁開閉弁（14a）
を介して室内機（11a）に流入し、室内側熱交換器（18
a）で放熱凝縮し、電子膨張弁（12a）を介して中圧管部
（25）に流入し、気液分離器（19）の液相部から電子膨
張弁（17）を介して中圧管部（25）に流入した液冷媒と
合流し、室内機（11b），（11c）に流入する。各室内機
（11b），（11c）では、電子膨張弁（12b），（12c）で
低圧になり、室内側熱交換器（18b），（18c）で吸熱蒸
発してガス化し、電磁開閉弁（13b），（13c）を介して
低圧管部（24）に合流し、四方弁（26）を経て低圧連絡
配管（22）から四方弁（３）、アキュムレータ（27）を
通り再び圧縮機（２）に循環し、冷・暖同時冷媒回路が
構成されている。

上記した冷媒回路において、天候・気候等の環境条件
によって室外機側の負荷が変化したり、また、各室内機
（11a）〜（11c）側扉の開閉や、室内設定温度の設定変
更や、冷・暖房モードの運転切替によって室内機側の負
荷が変化しても、この変化に対応するために、室内機
（１）内の高圧配管部に設けた高圧力検知器（28）と、
低圧配管部に設けた低圧力検知器（29）とによって、圧
縮機の吐出する高圧圧力と圧縮機の吸入する低圧圧力と
を検出し、この検出結果を制御器（15）に送信する。こ
の両検知器（28），（29）の送信した信号を受信した制
御器（15）は、この両検知値と予め設定された第１の目
標値である設定高圧値及び第２の目標値である設定低圧
値とを比較し、この比較結果によって圧縮機の必要能力
を計算すると共に、この計算結果に基づいて室外熱交換
器の必要能力を計算し、これらの計算結果に基づいて圧
縮機（２）の容量制御を行うとともに、室外側熱交換器
（４）の熱交換能力を送風機（16）の回転数制御によっ
て同時に制御する。

またさらに、負荷の変動が大きくなると予想されると
きには、前述の圧縮機（２）の容量、および室外側熱交
換器（４）の容量を制御すると共に、さらに、室外側熱
交換器（４）を凝縮器として放熱源に使うか蒸発器とし
て吸熱源に使うかを計算結果より判断し、この判断結果
によって四方弁（３）を切替制御して、負荷の大幅な変
動に対応する。

ここで、一般に、圧縮機（２）の能力をアップすると
高圧P_dは上昇し、低圧P_sは下降する。また、蒸発器能力
をアップすると高圧P_dと低圧P_sは共に上昇し、逆に凝縮
器能力をアップすると高圧P_dも低圧P_sも下降する。この
ことを定量式化する、次式となる。

ただし、a,b,c,d＞0,ΔP_d＝P_d ^＊−P_d,ΔP_s＝P_s ^＊−P_s
（P_d ^＊P_s ^＊は目標値、P_d,P_sは検出値）、ΔQcompは圧縮
機（２）の能力変更量、ΔAkeは室外側熱交換器（４）
の熱交換能力変更量である。上記式を変更すると、となる。第２図は、上記式を図で示した制御ブロック線
図であり、制御器（15）は上記計算結果に基づいて各部
の制御を行う。

なお、高圧P_dと低圧P_sの代りに室外側熱交換器（４）
の凝縮温度CTと蒸発温度ETを用いてもよい。もちろん、
これらの温度を検出するセンサも必要である。この場合
の計算式は次式となる。

ただし、ΔCT＝CT^＊−CT,ΔET＝ET^＊−ETであり、CT
^＊,ET^＊は目標値、CT,ETは検出値である。なお、温度と
圧力とを組み合わせて制御しても良い。

［発明の効果］この発明は、以上説明した通り、天候・気候等の環境
条件の変化によって室外機側の負荷が変化しても、ま
た、室内扉の開閉や、室内設定温度の設定変更や、冷・
暖房モードの運転切替によって室内機側の負荷が変更し
ても、さらに、各室内機の仕様変更・増減改造工事等に
よって、各室内機の総冷・暖房能力比率が変化しても、
この変化した負荷に対応して、室外機側機器のみの一括
同時の演算制御によって自律的に冷凍サイクル全体の負
荷をバランスさせているために、制御回路が簡単で、各
室内機の仕様変更・増減改造工事が簡単にできると共
に、冷凍サイクル全体の負荷バランスがスピーディに精
度良く安定する信頼性の高い自律分散型の多室式空気調
和機を得られる。

また、圧縮機の容量、および室外熱交換器の容量を決
定する室外側送風機の回転数を制御すると共に、さら
に、室外熱交換器の機能を放熱から吸熱へ、または吸熱
から放熱機能へ切替える四方弁を制御するようにしたの
で、室外機側および室内機側の負荷がさらに大幅に変化
したり、あるいは各室内機の仕様変更・増減改造工事等
によって各室内機の総冷・暖房能力比率が大幅に変化し
ても、この大幅な負荷変動に対応して、室外機側機器の
みの一括同時の演算制御によって自律的に冷凍サイクル
全体の負荷をバランスさせているために、制御回路が簡
単で、各室内機の大幅な仕様変更・増減改造工事が簡単
にできると共に、冷凍サイクル全体の負荷バランスがス
ピーディに精度良く安定する信頼性の高い自律分散型の
多室式空気調和機が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明による多室式空気調和機
の冷媒回路図および制御ブロック線図、第３図は従来の
多室式空気調和機の冷媒回路図である。（１）……室外機、（２）……容量可変圧縮機、（３）
……四方弁、（４）……室外側熱交換器、（７）……分
流コントローラ、（11a）〜（11c）……室内機、（12
a）〜（12c）……電子膨張弁、（13a）〜（13c），（14
a）〜（14c）……電磁開閉弁、（15）……制御器、（1
6）……送風機、（18a）〜（18c）……室内側熱交換
器、（21）……高圧連絡配管、（22）……低圧連絡配
管、（23）……高圧管部、（24）……低圧管部、（25）
……中圧管部、（28）……高圧力検知器、（29）……低
圧力検知器。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】容量可変圧縮機と四方弁と室外側熱交換器
からなる室外機と、室外機と高圧連絡配管及び低圧連絡
配管により接続され、この２本の連絡配管を内部で高圧
管部と低圧管部と中圧管部に分割する分流コントローラ
と、室内側熱交換器と電子膨脹弁を接続してなり、電子
膨脹弁が中圧管部に接続されるとともに、室内側熱交換
器が高圧管部と低圧管部に選択的に接続された複数の室
内機を備えた多室式空気調和機において、室外機内の高圧管部及び低圧管部の圧力を検出する各圧
力検出手段又は凝縮温度及び蒸発温度を検出する各温度
検出手段と、（ただし、ΔQcompは圧縮機能力変更量、ΔAkeは室外側
熱交換器の熱交換能力変更量、A,B,C,D,A′,B′,C′,
D′は定数、ΔPd,ΔPsは室外機内の高圧管部及び低圧管
部の圧力における目標値と検出値との偏差、ΔCT,ΔET
は凝縮温度及び蒸発温度における目標値と検出値との偏
差）を計算する計算手段と、上記計算結果に基づいて容
量可変圧縮機と室外機の四方弁と室外側熱交換器の制御
を行う制御手段を備えたことを特徴とする多室式空気調
和機。