JP2536313B2 - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置の運転制
御装置に係り、特に室内電動膨張弁の開度制御に空調空
気の風量制御を付加したものの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６１―１９５２
５５号公報に開示される如く、多数の室内ユニットを配
置したいわゆるマルチ形空気調和装置の運転制御装置と
して、各室内熱交換器の液管側に液冷媒の温度を検知す
る温度センサを配置し、空気調和装置の暖房運転時、室
外熱交換器の過熱度一定制御を行いながら、凝縮温度と
上記温度センサで検出される液冷媒温度との温度差から
得られる過冷却度を一定値以下にするよう室内電動膨張
弁の開度を制御することにより、冷凍サイクルを最大能
力で運転しながら室外熱交換器における要求能力を満足
させようとするものは公知の技術である。

【０００３】また、例えば特開昭６２―１９６５７３号
公報に開示される如く、上記の公報のように各電動膨張
弁の開度を制御するだけでなく、室内熱交換器の空調空
気の風量を可変にしておき、風量によって能力を調整す
ることも一般的に行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記後者の
公報のもののように、弁開度制御に風量制御を付加した
場合、過冷却度を求めるために使用される温度センサ
は、室内熱交換器の液分流管に配設されているが、空調
空気の風量が少ないときには、冷媒循環量が低減して偏
流をきたすことがあり、温度センサの取付位置によって
は正確な過冷却度を検知することができないことがあ
る。特に、このような液管温度を検出する温度センサ
は、冷房運転時には蒸発器となる室内熱交換器の凍結状
態を検知する必要があるため、図３に示すような液分流
管の最下部付近に取付けられることが多い。したがっ
て、室内熱交換器の能力が減少し、空調空気の風量が少
なくなって冷媒循環量が低減している場合、能力が低減
して過冷却度が小さくなっているにも拘らず過冷却度を
実際よりも大きいと判断して、室内電動膨張弁の開度増
大を許容することがあり、そのときには、冷媒流量が空
調空気の風量の割りに過大となるので、凝縮圧力の増大
によりいわゆる高圧カットを生じたり、各室内ユニット
間で冷媒の偏流を生じる虞れがあった。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、暖房運転時に、液管に配置された温
度センサの検知制度が低下する低風量条件下において
も、空調空気の風量と冷媒流量とのバランスを良好に維
持する手段を講ずることにより、高圧カットや冷媒の偏
流を有効に防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の解決手段は、室内熱交換器における空調空
気の風量が少ないときには、室内電動膨張弁の開度を小
さくするよう制限することにある。

【０００７】具体的に本発明の講じた手段は、図１に示
すように、圧縮機（１）、室外熱交換器（３）及び室外
電動膨張弁（４）を備えた室外ユニット（Ｘ）に対し
て、室内電動膨張弁（６）及び風量可変な空調空気供給
手段（２０）を付設した室内熱交換器（７）を有する複
数の室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…を互いに並列に接
続してなる冷媒回路（１０）を備えた空気調和装置を前
提とする。

【０００８】そして、空気調和装置の運転制御装置とし
て、上記各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…に、上記室
内熱交換器（７）の吹出空気の温度を検出する吹出空気
温度検出手段（Ｔh3）と、暖房運転時、該吹出空気温度
検出手段（Ｔh3）の出力を受け、吹出空気の温度を目標
値に収束させるよう上記室内電動膨張弁（６）の開度を
制御する開度制御手段（５１）と、室内熱交換器（７）
の液管側に配置され、液冷媒温度を検出する温度センサ
（Ｔh2）と、該温度センサ（Ｔh2）の出力を受け、液冷
媒温度に基づき得られる過冷却度が一定値を越えるとき
のみ上記開度制御手段（５１）による室内電動膨張弁
（６）の開度増大を許容する開度増大許容手段（５２）
とを設けるものとする。

【０００９】さらに、各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），
…に、室内の要求能力に応じ、上記空調空気供給手段
（２０）による空調空気の風量を制御する風量制御手段
（５３）と、該風量制御手段（５３）で制御される空調
空気の風量に応じ、上記室内電動膨張弁（６）の開度の
上限値を空調空気の風量が少ないほど低くするよう演算
する上限値演算手段（５４）と、上記開度制御手段（５
１）及び開度増大許容手段（５２）により制御される室
内電動膨張弁（６）の開度を上記上限値演算手段（５
４）で演算された上限値以下に制限する開度制限手段
（５５）とを設ける構成としたものである。

【００１０】

【作用】以上の構成により、本発明では、空気調和装置
の各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…において、暖房運
転時、開度制御手段（５１）により、吹出空気温度が目
標温度になるよう室内電動膨張弁（６）の開度が制御さ
れ、開度増大許容手段（５２）により、温度センサ（Ｔ
h2）で検出される液冷媒温度に基づき求められる過冷却
度が一定値を越えるときのみ、上記開度制御手段（５
１）による室内電動膨張弁（６）の開度増大が許容され
て、冷媒回路（１０）における冷媒の状態が適正状態に
維持されるとともに、風量制御手段（５３）により、要
求能力に応じて、空調空気供給手段（２０）で供給され
る空調空気の風量が調節され、室内熱交換器（７）の能
力が適正状態に維持される。

【００１１】そのとき、上記温度センサ（Ｔh2）は、通
常、室内熱交換器（７）の液分流管の最下部に設置され
ているので、要求能力が小さく空調空気の風量が少ない
ときには、求められる過冷却度が真の過冷却度よりも大
きな値となって、真の過冷却度が一定値以下であるにも
拘らず、上記開度増大許容手段（５２）により、開度制
御手段（５１）による室外電動膨張弁（６）の開度増大
が許容され、各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…間への
冷媒流量の適正な分配が崩れて冷媒の偏流を生じたり、
風量が少ないのに冷媒流量が多いことで高圧が過上昇し
ていわゆる高圧カットが生じる虞れがある。

【００１２】ここで、本発明では、上限値演算手段（５
４）により、風量制御手段（５３）により制御される空
調空気供給手段（２０）の風量に応じて、室内電動膨張
弁（６）の開度の上限値が風量が少ないほど低くなるよ
うに演算され、開度制限手段（５５）により、上記開度
制御手段（５１）及び開度増大許容手段（５２）で制御
される室内電動膨張弁（６）の開度がこの上限値以下に
制限されるので、空調空気の風量が少ないときには、そ
れに応じて室内電動膨張弁（６）の開度が小さく制限さ
れ、風量に見合った冷媒流量が確保される。したがっ
て、風量と冷媒流量とのバランスが良好に維持され、両
者のアンバランスに起因する各室内ユニット（Ａ），
（Ｂ），…間の冷媒の偏流や高圧の過上昇による高圧カ
ットが防止されることになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２以下の
図面に基づき説明する。

【００１４】図２は本発明の実施例に係る空気調和装置
の冷媒配管系統を示し、該空気調和装置は一台の室外ユ
ニット（Ｘ）に対して複数の室内ユニット（Ａ），
（Ｂ），…が接続されたマルチ形のものである。

【００１５】上記室外ユニット（Ｘ）には、圧縮機
（１）と、冷房運転時には図中実線のごとく、暖房運転
時には図中破線のごとく切換わる四路切換弁（２）と、
冷房運転時には凝縮器となり、暖房運転時には蒸発器と
なる室外熱交換器（３）と、冷房運転時には流量制御弁
として、暖房運転時には減圧弁として機能する室外電動
膨張弁（４）と、液冷媒を貯溜するためのレシ―バ
（５）とが主要機器として設けられている。

【００１６】一方、上記各室内ユニット（Ａ），
（Ｂ），…は同一構成をしており、各々冷房運転時には
減圧弁として、暖房運転時には各室内ユニット（Ａ），
（Ｂ）への冷媒流量を調節する流量制御弁として機能す
る室内電動膨張弁（６）と、冷房運転時には蒸発器とし
て、暖房運転時には凝縮器として機能する室内熱交換器
（７）と、該室内熱交換器（７）で冷媒との熱交換を行
う空調空気を各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…に供給
する風量可変な空調空気供給手段としてのダンパ付きダ
クト（２０）とを備えている。

【００１７】そして、上記各機器（１）〜（７）は、冷
媒配管（９）により順次接続されて、冷媒が循環する冷
媒回路（１０）が構成されている。

【００１８】また、空気調和装置にはセンサ類が配置さ
れていて、室外ユニット（Ｘ）において、（Ｐ１）は高
圧側圧力を検出する高圧圧力センサ、（Ｐ２）は低圧側
圧力を検出する低圧圧力センサ、（Ｔh1）は圧縮機
（１）の吸入管に配置され、吸入冷媒の温度を検出する
吸入管センサである。また、各室内ユニット（Ａ）にお
いて、（Ｔh2）は各室内熱交換器（７）の液管側に配置
され、液冷媒の温度を検出する温度センサである室内液
管センサ、（Ｔh3）は各室内熱交換器（７）の空気吸込
口に配置され、吸込空気温度を検出する室内吸込セン
サ、（Ｔh4）は各室内熱交換器（７）の空気吹出口に配
置され、吹出空気温度Ｔa を検出する吹出センサであ
る。ここで、図３に示すように、上記室内液管センサ
（Ｔhl）は室内熱交換器（７）の液分流管の最下部付近
に取付けられており、該室内液管センサ（Ｔh2）で検出
される液冷媒温度Ｔ2 と、上記高圧圧力センサ（Ｐ１）
で検出される凝縮圧力飽和温度Ｔc との温度差（Ｔc −
Ｔ2 ）を過冷却度Ｓc として求めるようになされてい
る。

【００１９】上記空気調和装置の暖房運転時、四路切換
弁（２）が図中破線側に切換わり、圧縮機（１）から吐
出されたガス冷媒が、図中矢印に示すように、各室内ユ
ニット（Ａ），（Ｂ），…に各室内電動膨張弁（６），
（６），…の開度に応じた流量で流入し、各室内熱交換
器（７），（７），…で凝縮され、液冷媒となって合流
して室外ユニット（Ｘ）に戻る。そして、室外電動膨張
弁（４）で減圧され、室外熱交換器（３）で蒸発して圧
縮機（１）に吸入される。

【００２０】また、冷房運転時には、四路切換弁（２）
が図中実線側に切換わり、上記暖房運転時とは逆の流れ
となる。

【００２１】ここで、暖房運転時における各室内ユニッ
ト（Ａ），（Ｂ），…の能力制御の内容について、図４
のフロ―チャ―トに基づき説明する。まず、ステップＳ
Ｔ１で、要求能力（上記室内吸込センサ（Ｔh3）で検出
される吸込空気温度と設定温度との差温から求められ
る）が増大しているのか減少しているのかを判別し、増
大しているのであれば、ステップＳＴ２でダクト（２
０）のダンパ―を開くよう制御して空調空気の風量を増
大させた後、ステップＳＴ５に進む。また、要求能力が
減少しているときには、ステップＳＴ３で、室内の換気
要求があるか否かを判別して、換気要求があるときはそ
のままで、換気要求がないときはステップＳＴ４でダク
ト（２０）のダンパ―を絞って空調空気の風量を低減し
た後、それぞれステップＳＴ５に進む。

【００２２】次に、ステップＳＴ５で、ダクト（２０）
のダンパ―の開度つまり風量から室内電動膨張弁（６）
の上限開度ＥＶmax を演算する。すなわち、図５に示す
ように、風量が２５％のときには室内電動膨張弁（６）
の上限開度ＥＶmax を２５％とし、風量が１００％のと
きには室内電動膨張弁（６）の上限開度ＥＶmax が１０
０％になるように、風量に対してリニアな関係を有する
式に基づき室内電動膨張弁（６）の上限開度Ｅmax を演
算する。

【００２３】そして、ステップＳＴ６で、上記吹出セン
サ（Ｔh4）で検出される室内熱交換器（７）の吹出空気
温度Ｔa がその目標温度Ｔasよりも低いか否かを判別
し、Ｔa ＜Ｔasでなければつまり吹出空気温度Ｔa が高
いときには、ステップＳＴ７に進んで、ＥＶ＝ＥＶ−Ｋ
（ただし、Ｋは定数）として、室内電動膨張弁（６）の
開度ＥＶを絞る。また、Ｔa ＜Ｔasであれば、つまり吹
出空気温度Ｔa が低いときには、ステップＳＴ８に進ん
で、過冷却度Ｓc が５（deg ）よりも小さいか否かを判
別し、Ｓc ＞５（deg ）でなければ、過冷却度Ｓc が適
正範囲にあると判断して、そのまま上記ステップＳＴ１
に戻る一方、Ｓc ＞５（deg ）であれば、ステップＳＴ
９に進んで、さらに室内電動膨張弁（６）の現在開度Ｅ
Ｖが上記ステップＳＴ５で演算した上限開度ＥＶmax よ
りも小さいか否かを判別する。そして、ＥＶ＜ＥＶmax
でなければ、室内電動膨張弁（６）の開度ＥＶを変更す
ることなくステップＳＴ１の制御に戻り、ＥＶ＜ＥＶma
x であれば、余裕があると判断して、ステップＳＴ１０
で、ＥＶ＝ＥＶ＋Ｋとして、室内電動膨張弁（６）の現
在開度ＥＶを増大させるよう変更する。

【００２４】なお、暖房運転時、室外ユニット（Ｘ）で
は、上記吸入管センサ（Ｔh1）で検出される吸入管温度
Ｔ1 と、上記低圧圧力センサ（Ｐ２）で検出される蒸発
圧力相当飽和温度Ｔe との温度差（Ｔ1 −Ｔe ）として
求められる過熱度Ｓh が一定値（例えば５deg 程度の温
度）以下になるよう室外電動膨張弁（４）の開度が制御
される。

【００２５】上記フロ―において、ステップＳＴ７及び
ＳＴ１０の制御により、本発明でいう開度制御手段（５
１）が構成され、ステップＳＴ８からＳＴ１０に進む制
御により、開度増大許容手段（５２）が構成されてい
る。さらに、ステップＳＴ２及びＳＴ４の制御により、
本発明でいう風量制御手段（５３）が構成され、ステッ
プＳＴ５の制御により、上限開度演算手段（５４）が構
成され、ステップＳＴ９からステップＳＴ１に移行する
制御により、開度制限手段（５５）が構成されている。

【００２６】したがって、上記実施例では、空気調和装
置の各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…において、暖房
運転時、開度制御手段（５１）により、吹出センサ（吹
出空気温度検出手段）（Ｔh4）で検出される吹出空気温
度Ｔa が目標温度Ｔasになるよう室内電動膨張弁（６）
の開度が制御される。また、開度増大許容手段（５２）
により、室内液管センサ（Ｔh2）で検出される液冷媒温
度Ｔ2 に基づき求められる過冷却度Ｓc （＝Ｔc−Ｔ2
）が一定値（上記実施例では５deg ）を越えるときの
み、上記開度制御手段（５１）による室内電動膨張弁
（６）の開度増大が許容される。すなわち、冷媒回路
（１０）における冷媒の状態が適正状態に維持される。
さらに、風量制御手段（５３）により、吸込センサ（Ｔ
h3）で検出される吸込空気温度Ｔ3 とその設定温度との
差温で求まる要求能力に応じ、ダクト（空調空気供給手
段）（２０）のダンパにより空調空気の風量が調節さ
れ、室内熱交換器（７）の能力が適正状態に維持され
る。

【００２７】そのとき、上記室内液管センサ（Ｔh2）
は、図３に示すように、室内熱交換器（７）の液分流管
の最下部に設置されているので、要求能力が小さいとき
つまり空調空気の風量が少ないときにも、比較的低温状
態にある液冷媒の温度を液冷媒温度Ｔ2 として検出する
ため、室内液管センサ（Ｔh2）の検出値に基づき得られ
る過冷却度Ｓc は、他の分流管との平均的な冷媒温度か
ら決定されるべき真の過冷却度よりも大きな値となる。
したがって、真の過冷却度Ｓc が一定値（５deg）以下
であるにも拘らず、上記開度増大許容手段（５２）によ
り、開度制御手段（５１）による室外電動膨張弁（６）
の開度増大を許容することになる。そして、そのため
に、室内電動膨張弁（６）の開度が過大となると、各室
内ユニット（Ａ），（Ｂ），…間への冷媒流量の適正な
分配が崩れて冷媒の偏流を生じたり、風量が少ないのに
冷媒流量が多いことで高圧が過上昇していわゆる高圧カ
ットを生じる虞れがある。

【００２８】ここで、本発明では、上限値演算手段（５
４）により、風量制御手段（５３）により制御されるダ
クト（２０）の風量に応じて、室内電動膨張弁（６）の
開度の上限値ＥＶmax が風量が少ないほど低くなるよう
に演算される（上記図５参照）。そして、開度制限手段
（５５）により、上記開度増大許容手段（５２）で許容
される室内電動膨張弁（６）の開度ＥＶがこの上限値Ｅ
Ｖmax 以下に制限されるので、空調空気の風量が少ない
ときには、それに応じて室内電動膨張弁（６）の開度が
小さく制限され、風量に見合った冷媒流量が確保される
ことになる。したがって、風量と冷媒流量とのバランス
が良好に維持され、両者のアンバランスに起因する各室
内ユニット（Ａ），（Ｂ），…間の冷媒の偏流や高圧の
過上昇による高圧カットが有効に防止されることにな
る。

【００２９】なお、上記実施例では、空調空気の風量を
各室内に配置したダクト（２０）のダンパ―で調節する
ようにしたが、本発明における空調空気供給手段は斯か
る実施例に限定されるものではなく、例えば各室内熱交
換器（７）に室内ファンを付設し、ファン風量をインバ
―タ等で可変制御することも可能である。

【００３０】また、上記実施例では、上限値演算手段
（５４）により、風量と室内電動膨張弁（６）開度の上
限値ＥＶmax との関係を図５に示すごとくリニアに設定
したが、上限値演算手段（５４）による開度上限値ＥＶ
max の設定方法は斯かる実施例に限定されるものではな
く、風量が少ないほど開度上限値ＥＶmax を小さくする
よう設定するものであればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一台の室外ユニットに複数の室内ユニットを接続した空
気調和装置の運転制御装置として、各室内ユニットにお
いて、暖房運転時、吹出空気温度を設定温度にするよう
室内電動膨張弁の開度を制御しながら、室内熱交換器の
液管側に配置された温度センサで検出される液冷媒温度
に基づき求められる過冷却度が一定値を越えるときのみ
室内電動膨張弁の開度増大を許容し、さらに、要求能力
に応じて空調空気の風量を調節するとともに、空調空気
の風量に応じ、室内電動膨張弁の開度の上限値を風量が
少ないほど低くするように演算し、室内電動膨張弁の開
度をこの上限値以下に制限するようにしたので、空調空
気の風量が少ないときには、それに応じて室内電動膨張
弁の開度が小さく制限され、風量に見合った冷媒流量が
確保されることになり、よって、風量と冷媒流量とのア
ンバランスに起因する各室内ユニット間の冷媒の偏流や
高圧の過上昇による高圧カットを有効に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統図で
ある。

【図３】室内熱交換器の液管における室内液管センサの
配置状態を示す図である。

【図４】室内ユニットにおける制御内容を示すフロ―チ
ャ―ト図である。

【図５】ダクトの風量に対する電動膨張弁開度の上限値
の関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 室外熱交換器 ４ 室外電動膨張弁 ６ 室内電動膨張弁 ７ 室内熱交換器 １０ 冷媒回路 ２０ ダクト（空調空気供給手段） ５１ 開度制御手段 ５２ 開度増大許容手段 ５３ 風量制御手段 ５４ 上限値演算手段 ５５ 開度制限手段 Ｘ 室外ユニット Ａ，Ｂ，… 室内ユニット Ｔh2 室内液管センサ（温度センサ） Ｔh3 吹出センサ（吹出空気温度検出手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）、室外熱交換器（３）及び
   室外電動膨張弁（４）を備えた室外ユニット（Ｘ）に対
   して、室内電動膨張弁（６）及び風量可変な空調空気供
   給手段（２０）を付設した室内熱交換器（７）を有する
   複数の室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…を互いに並列に
   接続してなる冷媒回路（１０）を備えた空気調和装置に
   おいて、上記各室内ユニット（Ａ），（Ｂ），…に、上
   記室内熱交換器（７）の吹出空気の温度を検出する吹出
   空気温度検出手段（Ｔh3）と、暖房運転時、該吹出空気
   温度検出手段（Ｔh3）の出力を受け、吹出空気の温度を
   目標値に収束させるよう上記室内電動膨張弁（６）の開
   度を制御する開度制御手段（５１）と、室内熱交換器
   （７）の液管側に配置され、液冷媒温度を検出する温度
   センサ（Ｔh2）と、該温度センサ（Ｔh2）の出力を受
   け、液冷媒温度に基づき得られる過冷却度が一定値を越
   えるときのみ上記開度制御手段（５１）による室内電動
   膨張弁（６）の開度増大を許容する開度増大許容手段
   （５２）とを備えるとともに、各室内ユニット（Ａ），
   （Ｂ），…に、室内の要求能力に応じ、上記空調空気供
   給手段（２０）による空調空気の風量を制御する風量制
   御手段（５３）と、該風量制御手段（５３）で制御され
   る空調空気の風量に応じ、上記室内電動膨張弁（６）の
   開度の上限値を空調空気の風量が少ないほど低くするよ
   う演算する上限値演算手段（５４）と、上記開度制御手
   段（５１）及び開度増大許容手段（５２）により制御さ
   れる室内電動膨張弁（６）の開度を上記上限値演算手段
   （５４）で演算された上限値以下に制限する開度制限手
   段（５５）とを備えたことを特徴とする空気調和装置の
   運転制御装置。