JP2719456B2 - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JP2719456B2
JP2719456B2 JP3082893A JP8289391A JP2719456B2 JP 2719456 B2 JP2719456 B2 JP 2719456B2 JP 3082893 A JP3082893 A JP 3082893A JP 8289391 A JP8289391 A JP 8289391A JP 2719456 B2 JP2719456 B2 JP 2719456B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の部屋にそれぞれ
配した室内熱交換器を、冷房または暖房運転するマルチ
タイプの空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、冷媒圧縮機、室外熱交換器、減圧
装置、室内熱交換器を順次冷媒配管で連結して構成した
冷凍サイクルに四方弁を追加し、この四方弁を反転させ
て冷媒の流れを逆として、室内を暖房・冷房運転できる
ヒートポンプタイプの空気調和装置が広く普及してい
る。
【0003】例えば、本件発明の出願人による特開平2
−293568号公報に示すところのガスエンジン駆動
式の冷媒圧縮機を用いた空気調和装置が有る。同公報に
示す冷凍サイクルでは、各部屋ごとの室内熱交換器に対
して電動弁が直列的に配されて、この電動弁が冷房時は
膨張器として作用し、暖房時には各室内熱交換器への冷
媒循環量を制御するように作動制御されている。上記電
動弁としてステッピングモーター式電子膨張弁を採用す
ると、弁開度は0〜480ステップで段階的に制御可能
である(ステップ0が全閉、ステップ480が全開)。
【0004】ここで、暖房の場合、冷媒圧縮機からの高
温冷媒が各部屋の室内熱交換器に分岐配流して、それぞ
れの室内熱交換器が運転される。この時、電動弁は各部
屋の熱負荷に応じて開度調整されて、それに見合う冷媒
を流すようになる。ところが暖房しない部屋がある場合
には、その室内熱交換器の運転を停止し、また電動弁を
閉止するのが理に適う。しかし、停止した室内熱交換器
はその部屋の温度と同程度に低くなっていく。一方、電
動弁は室内熱交換器の冷媒出口側で閉じて、冷媒を閉じ
込めている。その結果、室内熱交換器への冷媒溜りが生
ずる。このように冷媒の溜りがあると、冷凍サイクルの
循環冷媒量が減り、いわゆるガス欠となって暖房運転し
ている室内熱交換器への冷媒供給不足となって暖房能力
を低下させてしまう。
【0005】そこで、現実には、停止している室内熱交
換器に対しても冷媒の溜り込み防止のため、若干の冷媒
を流すよう、多少電動弁を開けている。
【0006】ところで、従来は、この電動弁を全て一定
の開度(例えばステップ85)に固定して対応してい
た。しかし、電動弁をそれぞれ一定の開度としても、電
動弁個々に生ずる開度のバラツキや、各室内熱交換器に
至るまでの配管経路長の違いから生ずる圧損の違い、ま
た、室内熱交換器自身の能力の大小等を要因として冷媒
が流れすぎる管路(無駄な冷媒が流れる)と冷媒が流れ
難い管路(冷媒溜りし易くガス欠となる)とが現れる。
【0007】このように、停止中の室内熱交換器に対す
る電動弁の弁開度を一定とする従来の制御方法では、必
ずしも冷媒の溜り込みを防止する程度の量の冷媒を流す
ことは困難で、停止中の室内熱交換器に冷媒が無駄に多
く流れたり、流れ難い所では冷媒溜りが生じ易くなった
りする欠点が有って、不十分であった。
【0008】本発明では、電動弁の弁開度を可変にし、
自動的に流れ過ぎる所では絞り、流れ難い所では開け
て、適当な弁開度になるよう制御することを可能とし、
暖房能力の向上と室内熱交換器への冷媒の溜り防止を的
確に図れるようにした空気調和装置を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機と、圧
縮機の吐出冷媒の流れを冷暖房切替時に切り替える四方
弁と、複数台の室内熱交換器と、この各室内熱交換器に
対して、冷房時には膨張器として作用し、暖房時には冷
媒循環量を制御する電動弁と、減圧装置と、室外熱交換
器とを順次連結してヒートポンプ回路を構成した空気調
和装置において、各室内熱交換器の中間部温度とその暖
房時の冷媒出口部での温度をそれぞれ測定する温度セン
サーを設け、これら温度センサーからの温度データが入
力され、停止中の室内熱交換器のある暖房運転の場合
に、運転中の全室内熱交換器の平均的中間部温度と停止
中の各室内熱交換器の出口部温度との比較に基づき、停
止中の室内熱交換器における冷媒循環量の多少を判断
し、適正な冷媒流通状況となるように対応する各電動弁
の弁開度調整を行う制御器を備えるものである。
【0010】
【作用】暖房時に、停止中の室内熱交換器において、冷
媒が流れ過ぎるものは、室内熱交換器の出口温度が高
く、また流れ難いものはその温度が低い。よって、流れ
過ぎる所は、電動弁を絞り、冷媒を必要とする暖房運転
中の室内熱交換器に十分供給するように図り、また流れ
難くなっている箇所は冷媒の液溜りと成って、循環する
冷媒量全体を少なくしているガス欠を起こしているの
で、電動弁を開けて冷媒溜りを生じないようにする。こ
れにより、停止中の室内熱交換器に流通する冷媒ガスは
多過ぎず、また、少な過ぎず、適当量流れて、全体の暖
房効率を向上させる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0012】図1はエンジン駆動式の冷媒圧縮機を用い
て構成したヒートポンプタイプの空気調和装置の冷媒回
路図で、この図において、1は室外ユニット、2a,2
b,2c,2dは各部屋ごとに設置した室内ユニット
で、これらユニットを冷媒配管3でつないで空気調和装
置4を構成している。5はガスを燃料とするエンジンで
駆動される冷媒圧縮機(以下「圧縮機」という)、6は
この圧縮機の吸入側の冷媒管に設けられたアキュームレ
ータ、7は冷媒の流路を冷房・暖房装置に応じて切り換
える四方弁にして、冷房運転時には実線矢印方向に冷媒
を流し、また暖房運転時には点線矢印方向に冷媒を流
す。8は暖房運転時に蒸発器として働き、冷媒運転時に
は凝縮器として働く室外熱交換器である。9は暖房運転
時に減圧装置として働く膨張弁にして、この膨張弁9の
弁開度はセンサ10によって暖房時に室外熱交換器8か
ら出た冷媒の温度によって制御される。そして、この膨
張弁9と並列的に、冷房時のみ冷媒が流れる逆止弁11
とが設けられている。12はストレーナーであり、また
13は受液器である。
【0013】室内ユニット2a,2b,2c,2dに対
しては、冷媒配管3を分岐した冷媒分岐管14を介し
て、冷媒が各々供給される。そして、各室内ユニット2
a,2b,2c,2dは、暖房運転時に凝縮器として働
き、冷房運転時に蒸発器として働く室内熱交換器15
a,15b,15c,15dと各室内熱交換器15a,
15b,15c,15d付近の各管路16にそれぞれ取
り付けられている電動弁17a,17b,17c,17
dとを含む構成となっている。そして、この各電動弁1
7a,17b,17c,17dは冷房運転時に減圧装置
として働くとともに、0〜480ステップの開度に制御
されるものである。
【0014】前記圧縮機5、四方弁7、室外熱交換器
8、及び膨張弁9等から成る室外ユニット1に対して、
各部屋の室内熱交換器15a,15b,15c,15d
及び電動弁17a,17b,17c,17dから成る室
内ユニット2a,2b,2c,2dは、各々独立したヒ
ートポンプ回路を構成するように、冷媒配管3及び冷媒
分岐管14で配管接続されている。なお、18,18は
冷媒配管3に介挿した開閉弁である。
【0015】ところで、各室内熱交換器15a,15
b,15c,15dにおいて、その中央と出口(暖房運
転している場合の冷媒出口付近)の2ケ所の温度を測定
する温度センサー20,21を設ける。この温度センサ
ー20は実質的に各室内熱交換器15a,15b,15
c,15dの中央部分の冷媒温度(Ta)を検出してお
り、また、温度センサー21は実質的に各室内熱交換器
15a,15b,15c,15dの出口側の冷媒温度
(Tb)を検出している。
【0016】これら温度センサー20及び温度センサー
21からの温度データは、制御器22に集められる。制
御器22は演算を行って、その演算結果に基づく弁開度
信号を各電動弁17a,17b,17c,17dに出力
して弁を制御する。
【0017】そして、この温度センサー20の検出温度
(Ta)と温度センサー21の検出温度(Tb)は、運
転中の室内ユニットと停止中の室内ユニットでは変化す
る。
【0018】いま、暖房運転している室内ユニットにお
いて、この中央部の温度Taにたいして、出口部での温
度TbはΔt(例えば2℃程度)下がった温度値(Tb
=Ta−Δt)として検出される。例えば、その実測値
は、Ta=47℃,Tb=45℃という具合である。
【0019】一方、運転を停止している複数台の室内ユ
ニットにおいては、それぞれ多少の冷媒が流れる程度の
開度を許して電動弁を大きく絞る。しかし、絞り方のア
ンバランス等により、同じ停止中の室内熱交換器であっ
ても、相対的に流れ過ぎる管路と流れ難い管路とが出て
くる。
【0020】ここで、流れ過ぎる室内熱交換器にあって
は、Tbが上昇する。Taも同様に高い温度値として実
測される。例えば、Ta=50℃、Tb=49℃という
具合である。
【0021】また、流れ難くなっている(冷媒の溜り込
みが起きている)室内熱交換器にあっては、Tbが低下
する。Taも同様に低い温度値として実測される。例え
ば、Ta=35℃,Tb=34℃という具合である。
【0022】このように、停止している室内熱交換器の
中央部温度Taと出口温度Tbを暖房運転中の場合の当
該温度と比較することで、冷媒の流れ過ぎ、冷媒の溜り
込みを判断することができる。
【0023】つぎにこの判断の具体的方策を述べる。
【0024】(i)運転中の全室内熱交換器の中央部温
度の平均をTameanとする。ここでTameanは圧縮機の
吐出圧力の飽和温度を使用しても良い。
【0025】(ii)停止中の室内熱交換器において、
各々の出口温度をTbとする。
【0026】(iii)そして、停止中の各室内熱交換
器において、下記の式を計算する。
【0027】
【数1】Tamean−1−Tb …
【0028】(iv)上記式が負の場合は、出口温度
が高いことから冷媒が流れ過ぎと判断し、電動弁を絞
る。また、式が正の場合は、出口温度が低いことから
冷媒循環量が少なく、冷媒が溜り込んでいると判断し、
電動弁を開ける。
【0029】上記(i)〜(iv)の作業は、マイクロ
コンピューターから成る前記制御器22にて実行され
る。
【0030】なお、上記式における定数“−1”は、
温度センサー20,21の位置等にあっては“−1”以
外(例えば“−2”,“−0.5”)が最適なことも有
る。図2乃至図4に具体的な事例を示す。
【0031】図2において、No.1の室内ユニットは
暖房運転中であり、No.2の室内ユニット及びNo.
3の室内ユニットは運転停止状態に有る。
【0032】そして、各室内ユニットNo.1,No.
2,No.3は各々、室内熱交換器A1,A2,A3と
その冷媒出口側に配されている電動弁V1,V2,V3
とから成り、また、各室内熱交換器A1,A2,A3の
中央部分の温度を測定する温度センサーS1と出口部の
温度を測定する温度センサーS2を備える構成は、何ら
図1と変わるところはない。ここで、各電動弁V1,V
2,V3の弁開度に注目し、運転している室内ユニット
No.1においては、全開でステップ480とすること
と成り、一方、運転停止している室内ユニットNo.
2,No.3に対しては弁を絞り込むこととなるが、そ
の絞り度が異なり、電動弁V2はステップ85の弁開度
で、電動弁V3がステップ65の弁開度であるとする
と、温度センサーS1及びS2が促える各室内ユニット
No.1,No.2,No.3における温度値Ta,T
bは図3に示す如きである。
【0033】同図から50℃/49℃を示すNo、2の
室内ユニットでは、冷媒が流れ過ぎであり、逆に35℃
/34℃を示すNo、3の室内ユニットでは冷媒が流れ
難くなっていて冷媒の溜り込みがあることが予測され、
従って、制御部22はNo、2の室内ユニットでは冷媒
を減らすよう電動弁V2を閉じるように制御して、例え
ばステップ80の弁開度に減じ、一方No、3の室内ユ
ニットでは冷媒をより多く流すように電動弁V3を開け
るよう制御して、例えばステップ75の弁開度とする。
【0034】こうすると図4に示すように、室内ユニッ
トNo.2のTa/Tbは47℃/46℃に、また、室
内ユニットNo.3においても48℃/46℃となり、
暖房運転している室内ユニットNo.1のTa/Tb
(47/45)と近似して、適正な量の冷媒がそれぞれ
停止中の室内熱交換器A2,A3に流れ、過不足ない良
好な熱交換が行われる。
【0035】よって、従来のように停止中の室内熱交換
器に冷媒が溜り、冷媒不足が起こることで暖房能力が低
下すること、また、停止中の室内熱交換器に余分に冷媒
が流れ、暖房運転しようとする室内熱交換器への冷媒供
給不足による暖房能力の低下が起きるような欠点は防止
される。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、暖房運
転時に、停止中の室内熱交換器の各々に対し、冷媒が流
れ過ぎであるか、冷媒が流れ難く冷媒溜りがありそうか
が運転中の室内熱交換器の中間部温度の平均値に対する
出口部の温度に基づき判断され、その結果に従い、停止
中の各室内熱交換器と直列の電動弁の弁開度を自動的に
調整して、冷媒の流れ過ぎ、または冷媒が溜るのを確実
に防止することを可能としている。
【0037】これによって、暖房能力の向上と室内熱交
換器の冷媒の溜り防止が容易に図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の空気調和装置の冷媒回路図。
【図2】暖房運転時に、三台の室内熱交換器がそれぞれ
運転中(左側)、運転停止であるが冷媒流れ過ぎ(中
央)、運転停止であるが冷媒の流れが少な過ぎる(右
側)と仮定した場合を示す各室内ユニット部分での冷媒
回路図。
【図3】図2の構成において電動弁作動前の状況におけ
る状態比較図。
【図4】電動弁作動後の図3と同趣旨の状態比較図。
【符号の説明】
1 室外ユニット 2a,2b,2c,2d 室内ユニット 5 冷媒圧縮機 7 四方弁 8 室外熱交換器 15a,15b,15c,15d 室内熱交換器 17a,17b,17c,17d 電動弁 20,21 温度センサー 22 制御器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と、圧縮機の吐出冷媒の流れを冷
    暖房切替時に切り替える四方弁と、複数台の室内熱交換
    器と、この各室内熱交換器に対して、冷房時には膨張器
    として作用し、暖房時には冷媒循環量を制御する電動弁
    と、減圧装置と、室外熱交換器とを順次連結してヒート
    ポンプ回路を構成した空気調和装置において、各室内熱
    交換器の中間部温度とその暖房時の冷媒出口部での温度
    をそれぞれ測定する温度センサーを設け、これら温度セ
    ンサーからの温度データが入力され、停止中の室内熱交
    換器のある暖房運転の場合に、運転中の全室内熱交換器
    の平均的中間部温度と停止中の各室内熱交換器の出口部
    温度との比較に基づき、停止中の室内熱交換器における
    冷媒循環量の多少を判断し、適正な冷媒流通状況となる
    ように対応する各電動弁の弁開度調整を行う制御器を備
    えることを特徴とする空気調和装置。
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