JP2968392B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和機の冷凍サイク
ルの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】室外ユニットに複数台の室内ユニットを
配管で接続した所謂マルチ空気調和機において、室外ユ
ニットが室内ユニットより上方（例えば屋上）に設置さ
れ、室内ユニット間に高低差がある場合には、これら室
内ユニットの暖房運転は、ユニット間の高低差分の液ヘ
ッドにより、下方に設置された室内ユニットの暖房能力
の低下を招く。これを防止するための従来技術として、
特開平０３−２９４７５２号公報記載のように、各室内
ユニットの能力を比較し、能力が不足している室内ユニ
ットがあれば、他の上方の室内ユニットのうち能力が最
大の室内ユニットの液配管側に取り付けられている冷媒
流量制御弁を絞る様にしたものがある。

【０００３】他方、冷房運転する空気調和機、または室
外熱交換器を凝縮器として冷暖房同時運転（複数の室内
ユニットのうち或るものを冷房運転しつつ同時に他のも
のを暖房運転する運転）をするマルチ空気調和機におい
て、外気温度が低いときに、凝縮器（室外熱交換器）の
凝縮能力が高まることに伴う圧縮機吐出圧力の低下を防
ぐために、特開平０２−２２３７７６号または特開平０
３−１４０７５７号公報記載のように、室外熱交換器出
口の冷媒流量制御弁を絞って流路抵抗を大きくする方
式、又は、圧縮機の吐出ガスの一部をレシーバの入口に
導いてレシーバ内の液冷媒を室外熱交換器に移し、室外
熱交換器の伝熱面積を液冷媒で減少させ、凝縮能力を低
下させて圧縮機の吐出圧力を高める方式のものがあり、
これにより、外気低温時の冷房運転または冷暖房同時運
転が良好に行えるようにしている。

【０００４】また、他方、空調機の冷凍サイクルの冷媒
封入量を節減することが近年望まれているが、それがで
きる空気調和機として、特開昭６３−１９７８５３号公
報記載のように、凝縮器出口に設置した毛細管で冷媒を
減圧し、液配管内の冷媒を低圧の気液二相流にすること
によって封入冷媒量を節減しているものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記第１の従来技術で
は、暖房運転で室内ユニット間に高低差がある場合、下
方の室内ユニットの暖房能力を確保するために、上方の
室内ユニットのうち能力が最大の室内ユニットの冷媒流
量制御弁を絞る様にしているが、それが能力に影響を及
ぼすまでに時間がかかるために、該冷媒流量制御弁が絞
りすぎになって能力低下を招くことがある。

【０００６】よって、本発明の第１の目的は、室内ユニ
ット間に高低差があるマルチ空調機において、暖房運転
の場合に、各室内ユニットが常に暖房能力を確保し、安
定した運転ができる様にすることである。

【０００７】他方、冷房運転又は冷暖房同時運転で外気
温度が低い場合に室外熱交換器出口の冷媒流量制御弁を
絞る前記第２の従来技術の方式では、該弁を絞り過ぎた
とき、液配管内の圧力が異常に低下し、これが冷房室内
ユニットでさらに減圧されるために、圧縮機吸入圧力が
低下し、それに伴って圧縮機吐出圧力も低下する。圧縮
機吐出圧力が低下すると、室外熱交換器出口の冷媒流量
制御弁をさらに絞り、圧縮機の吸入圧力及び吐出圧力と
もさらに低下するという具合になって圧縮機の吸入圧力
および吐出圧力の異常低下を招き、運転不可能となる恐
れがある。

【０００８】よって、本発明に先行する実施態様例（以
下「先行例」という）の目的は、冷房運転中の空調機、
又は室外熱交換器を凝縮器として冷暖房同時運転中の空
調機において、外気温度が低いとき、室外熱交換器の凝
縮能力が高まることに伴う圧縮機吐出圧力の低下を防ぐ
ために室外熱交換器出口の冷媒流量制御弁を絞る場合に
も、該冷媒流量制御弁の絞りすぎによる圧縮機の吸入圧
力及び吐出圧力の異常低下を招くことなく安定した運転
ができる様にすることである。

【０００９】冷暖房同時運転で外気温度が低い場合に圧
縮機吐出ガスの一部をレシーバ入口に導いてレシーバ内
の液冷媒を室外熱交換器に移す前記第３の従来技術の方
式は、室外熱交換器出口の冷媒流量制御弁と組み合わせ
て使われる。すなわち、外気温度が非常に低いときは該
冷媒流量制御弁を絞り、外気温度がさほど低くないとき
は該冷媒流量制御弁をあまり絞らないようにしている。
該冷媒流量制御弁を絞っても圧縮機吐出ガスの一部が液
配管側にバイパスされているので液配管内の圧力は大き
く低下することはない。しかし、この方式では、外気温
度がさほど低くないときは、冷媒流量制御弁をあまり絞
らないので、液配管内の圧力は比較的高く、暖房室内ユ
ニットが室外ユニットより下方にある場合には、暖房室
内ユニットに液ヘッドが作用し、暖房室内ユニットの冷
媒出口圧力が上昇して、暖房室内ユニットに冷媒が流れ
にくくなり、暖房能力不足を生じる恐れがある。

【００１０】よって、本発明の第２の目的は、室外熱交
換器を凝縮器として冷暖房同時運転中のマルチ空調機に
おいて、外気温が低いとき、室外熱交換器の凝縮能力が
高まることに伴う圧縮機吐出圧力の低下を防ぐために圧
縮機吐出ガスの一部をレシーバ入口に導いた場合にも、
暖房室内ユニットの能力を確保することである。

【００１１】凝縮器出口に毛細管を設けて液配管内の冷
媒を低圧の気液二相流にして封入冷媒量を節減する前記
第４の従来技術による空気調和機は、液配管内が気液二
相流なので、液配管内での圧力損失が大きく、配管長に
よって蒸発圧力が大きく変動する。特に、配管長が長い
ときは圧力損失が大きく、蒸発圧力が大幅に低下し、蒸
発器が凍結して空気調和機が停止する恐れがある。だか
らといって、これを防止するために液配管を太くする
と、封入冷媒量節減の目的に反することになる。

【００１２】よって、本発明の第３の目的は、封入冷媒
量節減のための液配管内の冷媒を気液二相状態にする空
気調和機において、液配管内の圧力が所定値より低くな
らないようにして、蒸発器での蒸発圧力の低下を防止す
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的は、特許
請求の範囲の請求項１記載の、また第２の目的は請求項
２記載の、また第３の目的は請求項３又は４記載の構成
によって達成することができる。

【００１４】

【作用】請求項１の空調機においては、室内ユニット間
に高低差がある暖房運転の場合、液ヘッド分の圧力を解
消して下方の室内ユニットの能力を確保するために、上
方の室内ユニットで能力が最大の室内ユニットの冷媒流
量制御弁を絞る。このとき、液冷媒圧力検出手段で液配
管内の圧力を検出しているので、この圧力が所定圧力よ
り下がったときは、上方の室内ユニットの冷媒流量制御
弁を絞らないようにする。これによって、上方の室内ユ
ニットの冷媒流量制御弁の絞りすぎによる能力低下を防
止できる。この場合、液冷媒圧力調整手段は上方室内ユ
ニットの冷媒流量制御弁である。

【００１５】先行例の空調機においては、冷房運転又は
室外熱交換器が凝縮器となる冷暖房同解き転で外気温度
が低い場合、室外熱交換器出口の冷媒流量制御弁を絞
り、圧縮機吐出圧力の低下を防止する。このとき、液冷
媒圧力検出手段で液配管内の圧力を検出しているので、
この圧力が所定圧力より下がったときは、室外熱交換器
出口の冷媒流量制御弁を絞らないようにする。これによ
って、室外熱交換器出口の冷媒流量制御弁の絞りすぎに
よる液配管内圧力の異常低下が防止できる。

【００１６】請求項２の空調機においては、外気温度が
低いときに、圧縮機吐出ガスの一部をレシーバ入口にバ
イパスする。このとき、液配管内の圧力が所定圧力又は
所定圧力範囲になるように、バイパス回路の流路抵抗を
バイパス流量調整手段によって調整して、バイパス流量
を制御する。これによって、暖房室内ユニットに作用す
る液ヘッドの圧力分だけ液配管内圧力を下げることがで
き、液ヘッドによって生じる暖房能力不足が解消され
る。

【００１７】請求項３の空調機においては、液配管内の
冷媒を気液二相流にして冷媒封入量を節減している。こ
の場合、凝縮器出口の冷媒温度が検出手段によって検出
され、その温度から凝縮器出口の飽和圧力が推定でき
る。また、液冷媒圧力検出手段によって液配管内の圧力
が検出され、液配管内の圧力が前記飽和圧力より低く、
かつ、液配管出口圧力が蒸発器の目標蒸発圧力以上とな
るように、液配管内の圧力を液冷媒圧力調整手段で制御
する。これによって、液配管内を気液二相状態にでき、
しかも、液配管出口の圧力が目標蒸発圧力より高くでき
るので、蒸発器での圧力が大幅に低下することはなくな
る。

【００１８】本発明の前提をなしている実施態様例（以
下「前提例」という）を図１に示す。本前提例は暖房専
用のマルチ空気調和機であり、その室外ユニット１は建
物の屋上に設置され、圧縮機８１、室外熱交換器１１、
室外冷媒流量制御弁２１、室外ファン３１で構成されて
いる。また、圧縮機８１の出口には圧力センサ１７ｃが
取り付けられており、これにより圧縮機吐出圧力が検知
され、その信号が制御装置２０１に入力される。室内ユ
ニット２，３は、それぞれ、室内熱交換器１２，１３、
室内冷媒流量制御弁２２，２３、室内ファン３２，３３
で構成されている。室外冷媒流量制御弁２１及び室内冷
媒流量制御弁２２，２３の開度は室外ユニット１内の制
御装置２０１によって制御される。室内ユニット２は建
物内の上方階に設置され、室内ユニット３は下方階に設
置されており、室内ユニット２，３間には高低差があ
る。室内ユニット２，３と室外ユニット１とはガス配管
１２１と液配管１１１で接続されている。下方の室内ユ
ニット３においては、液配管１１１に液冷媒圧力検出手
段として圧力センサ１７ａが取り付けられており、これ
により室内ユニット３の液冷媒圧力が検出できるように
なっている。圧力センサ１７ａで検出された液冷媒圧力
は室外ユニット１内の制御装置２０１に入力される。

【００１９】なお、本前提例では、室内ユニットは２台
であるが、３台以上の室内ユニットが設けられている場
合も構成は上記と同様である。

【００２０】次に、動作を説明する。圧縮機８１から吐
出された高圧高温の冷媒ガスはガス配管１２１を通って
各室内ユニット２，３に送られ、室内熱交換器１２，１
３で室内ファン２２，２３によって送風された室内空気
と熱交換され、冷媒は凝縮して液冷媒となり、室内空気
は温められ室内が暖房される。この液冷媒は室内ユニッ
ト２，３の室内冷媒流量制御弁２２，２３を通過し、液
配管１１１を通って室外ユニット２へ戻り、室外冷媒流
量制御弁２１で減圧されて室外熱交換器１１へ入り、室
外ファン３１によって送風された室外空気と熱交換さ
れ、冷媒は蒸発して圧縮機８１へ吸入され、再び圧縮さ
れ吐出される。このような動作によって暖房運転が行わ
れる。

【００２１】ところで、液配管１１１中には液冷媒が流
れているため、下方の室内ユニット３には上方の室内ユ
ニット２との高低差分の液ヘッドが作用し、室内ユニッ
ト３の冷媒出口での液配管内の圧力は室内ユニット２の
冷媒出口での液配管内の圧力よりも高くなり、室内ユニ
ット２に比較して室内ユニット３には冷媒が流れにくく
なり、室内ユニット３の暖房能力が不足する。これを防
ぐため、本実施例では、例えば、各室内ユニット２，３
の吸い込み空気温度と吹き出し空気温度を不図示の温度
センサで検出して制御装置２０１に入力し、制御装置２
０１でそれらの温度差から各室内ユニットの暖房能力を
求め、室内ユニット３の暖房能力が不足しているときに
は、制御装置２０１は上方の室内ユニット２の冷媒流量
制御弁２２（三台以上の室内ユニットが設置されている
場合は、上方に位置する室内ユニットのうち能力が最大
の室内ユニットの冷媒流量制御弁）の開度を小さくする
ように操作信号を冷媒流量制御弁２２へ送る。これによ
って、冷媒流量制御弁２２は絞られ、該弁２２での圧力
損失が増加し、液配管１１１内の圧力が下がり、これに
より室内ユニット３に冷媒が流れやすくなり、室内ユニ
ット３の暖房能力が確保される。この場合、室内ユニッ
ト３に設置した圧力センサ１７ａで室内ユニット３での
液配管１１１内の圧力が、また、圧力センサ１７ｃで圧
縮機吐出圧力が検出され、それらの信号が制御装置２０
１に入力されており、制御装置２０１は、圧力センサ１
７ａで検出された液配管１１１内圧力が所定圧力、例え
ば、圧力センサ１７ｃで検出された圧縮機吐出圧力より
所定圧力差ΔＰだけ低い圧力、となるように、室内ユニ
ット２の冷媒流量制御弁２２の開度を制御し、もし、上
記圧力センサ１７ａで検出された液配管１１１内の圧力
が上記所定圧力より下がったときは、制御装置２０１
は、室内ユニット２の冷媒流量制御弁２２をそれ以上絞
らない様に制御する。この様な制御により、上方の室内
ユニットの冷媒流量制御弁の絞りすぎによる能力低下を
防止しつつ、各室内ユニットの暖房能力を常に充分確保
することが可能となる。

【００２２】本発明の一実施例を図２に示す。本実施例
は複数の室内ユニットの冷房運転または暖房運転のいず
れかに切換可能なマルチ空調機であり、室外ユニット１
には四方弁６１が取り付けられており、冷房運転と暖房
運転が切り換えられるようになっている。圧縮機８１の
吐出側配管には圧力センサ１７ｃが取り付けられてい
る。また、室外ユニット１内には液配管１１１に圧力セ
ンサ１７ｂが取り付けられ、室内ユニット３には液配管
１１１に圧力センサ１７ａが取り付けられている。他の
構成は図１と同様であり、室内ユニット２が室内ユニッ
ト３より高い所にあることも図１と同様である。

【００２３】暖房運転時には、冷媒が実線矢印で示す流
れとなるように、四方弁６１が切り換えられる。これに
より、冷媒の流れは図１に示す前提例の場合と同様にな
り、暖房運転が行われる。この暖房運転時における室内
ユニット間の高低差分の液ヘッドに因る問題、および、
それに対処するための制御は、図１の前提例で述べたの
と同様である。室内ユニット３での液配管１１１内の圧
力は、液配管１１１の高低差と圧力損失を考慮すれば、
室外ユニット１に取り付けた圧力センサ１７ｂで検出し
た圧力から求めることができるので、これを用いれば、
圧力センサ１７ａは必ずしも必要でなく、コストダウン
のためにこれを省いてもよい。なお、図１に示した前提
例においても、これと同様の考えに基づき、圧力センサ
１７ａの代りに図２に示した様に室外ユニット内の液配
管圧力センサ１７ｂを設け、この圧力センサ１７ｂの検
出圧力を用いて前述と同様の制御を行うようにすること
によってもその目的を達し得る。

【００２４】次に、冷房運転について説明する。四方弁
６１は冷媒が破線矢印で示す流れとなるように切り換え
られる。圧縮機から吐出された冷媒ガスは、室外熱交換
器１１で室外ファン３１で送風された室外空気と熱交換
され、凝縮して液冷媒となり、室外冷媒流量制御弁２
１、液配管１１１を通って、各室内ユニット２，３へ入
る。各室内ユニット２，３では室内冷媒流量制御弁２
２，２３で液冷媒が減圧され、室内熱交換器１２，１３
へ入る。室内交換器１２，１３へ入った冷媒は、室内フ
ァンによって送風された室内空気と熱交換され蒸発す
る。これにより、室内空気は冷却され、室内が冷房され
る。蒸発した冷媒はガス配管１２１を通って、室外ユニ
ット１へ戻り、圧縮機８１に吸入され、再び圧縮され吐
出される。

【００２５】この冷房運転時に、外気温度が低いとき
は、室外熱交換器１１での凝縮能力が大きくなるため、
圧縮機の吐出圧力が下がり、それに伴なって、吸入圧力
も下がり、室内熱交換器１２，１３内の蒸発圧力も低下
し、これによって、例えば、室内熱交換器１２，１３が
冷えすぎてその空気側に霜が付着し通風抵抗が大きくな
って冷房ができなくなるといった事態が起こる恐れがあ
る。そこで、外気温度が低いとき、室外熱交換器の凝縮
能力が高くなることに伴う圧縮機吐出圧力の低下を防ぐ
ために、室外冷媒流量制御弁２１の開度を制御装置２０
１によって絞り、圧縮機吐出圧力が所定値または所定範
囲になるように制御する。この場合、液配管１１１内の
圧力も圧力センサ１７ｂで検出し、該圧力センサ１７ｂ
で検出される液冷媒圧力が所定圧力、例えば、圧力セン
サ１７ｃで検出された圧縮機吐出圧力より所定圧力差Δ
Ｐだけ低い圧力、より下ったときは、制御装置２０１は
室外冷媒流量制御弁２１を絞らないか、または、所定開
度だけ開く制御を行う。これにより、室外冷媒流量制御
弁２１の絞りすぎによる液配管１１１内の圧力の異常低
下が起こらない様にする。

【００２６】本実施例においては、以上述べた制御によ
り、暖房運転の場合には、図１の前提例の場合と同様の
作用効果が奏せられ、また、冷媒運転の場合には、外気
温が低いときに、室外熱交換器の凝縮能力の増大に伴う
圧縮機吐出圧力の低下を防止すると共に、室外流量制御
弁２１の絞りすぎによる液配管１１１内の圧力の異常低
下、ひいては、圧縮機の吸入圧力および吐出圧力の異常
低下を防止する作用効果が奏せられる。

【００２７】本発明に先行する先行例を図３に示す。本
先行例は、複数の室内ユニットの冷房運転、暖房運転、
または、或る室内ユニットを冷房運転しつつ他の室内ユ
ニットを暖房運転する所謂冷暖房同時運転、のいずれに
も切換え可能なマルチ空気調和機に関するものである
が、図３は室内ユニット２が冷房、室内ユニット３，４
が暖房される冷暖房同時運転状態を示している。室外ユ
ニット１の圧縮機８１の吐出側は２つの四方弁６１ａ，
６１ｂに接続されている。四方弁６１ａは、圧縮機８１
の吐出側と室外熱交換器１１ａの一端を連通し、圧縮機
８１の吸入側とガス配管１２１を逆止弁７１を介して接
続するように切換えられている。四方弁６１ｂは、圧縮
機８１の吐出側とガス配管１２１の一端を連通し、圧縮
機８１の吸入側と室外熱交換器１１ｂの一端を連通する
ように切換えられている。圧縮機８１の吸入側にはアキ
ュムレータ９１が取り付けられている。室外熱交換器１
１ａ，１１ｂの他端にはそれぞれ室外冷媒流量制御弁２
１ａ，２１ｂの一端が接続され、室外冷媒制御弁２１
ａ，２１ｂの他端同志は結合され、さらに、レシーバ１
０１に接続されている。レシーバ１０１には室内ユニッ
トにつながる液配管１１１の一端が接続されている。室
外冷媒流量制御弁２１ａ，２１ｂの他端同志の結合部か
らレシーバ１０１までの液配管と、圧縮機８１の吸入側
とは、液冷媒流量制御弁１４１を介装した液バイパス回
路１５１で接続されている。また、前記液バイパス回路
１４１の液配管側の接続部からレシーバ１０１までの液
配管と、圧縮機８１の吐出側とは、流路の開度が可変調
整できるバイパス流量調整手段（本実施例では流量調整
弁）１６を介装したバイパス回路１７１で接続されてい
る。圧縮機８１の吐出側配管には圧力センサ１７ｃが、
また、液配管１１１には圧力センサ１７ｃが取り付けら
れている。

【００２８】液配管１１１の他端は室内ユニット２，
３，４の一端に接続されている。ガス配管１２１の他端
は、室内ユニット３，４の他端に接続されている。室内
ユニット２の他端は低圧ガス配管１３１の一端に接続さ
れており、低圧ガス配管１３１の他端は圧縮機８１の吸
入側に接続されている。室内ユニット２，３，４は、夫
々、室内熱交換器１２，１３および１４、液配管１１１
側に取り付けられた室内冷媒流量制御弁２２，２３およ
び２４、ならびに室内ファン３２，３３および３４で構
成されている。なお、室内ユニット２，３，４は室外ユ
ニット１よりも下方にあるとする。

【００２９】次に、動作について説明する。圧縮機８１
から吐出された吐出ガス冷媒の一部は四方弁６１ａを通
って室外熱交換器１１ａへ入り、室外ファン３１で送ら
れてきた室外空気と熱交換され、凝縮して液冷媒とな
り、室外冷媒流量制御弁２１ａを通って、レシーバ１０
１へ入る。このとき、一部の液冷媒は液バイパス回路１
５１を通って圧縮機８１の吸入側へ送られ、圧縮機８１
の吐出ガス温度制御に利用される。この液冷媒の流量制
御は液冷媒流量制御弁１４１で行われる。レシーバ１０
１へ入った液冷媒は液配管１１１を通って室内ユニット
２へ送られる。圧縮機８１から吐出された吐出ガス冷媒
の他部は、四方弁６１ｂを通ってガス配管１２１へ入
り、室内ユニット３，４へ送られる。室内ユニット３，
４へ入った吐出ガス冷媒は、室内熱交換器１３，１４で
室内ファン３３，３４によって送られてきた夫々の室内
空気と熱交換され、凝縮して液冷媒となる。これによ
り、室内ユニット３，４の存在する室内の空気は温めら
れ、当該それぞれの室内が暖房される。凝縮した液冷媒
は、室内冷媒流量制御弁２３，２４を通って液配管１１
１へ入り、室外ユニット１から送られてきた液冷媒と合
流して、室内ユニット２へ入る。室内ユニット２へ入っ
た液冷媒は室内冷媒流量制御弁２２で減圧されて室内熱
交換器１２へ入り、室内ファン３２によって送られてき
た室内空気と熱交換され、蒸発する。これにより、室内
ユニット２の存在する室内の空気は冷却され、当該室内
が冷房される。室内熱交換器１２で蒸発した冷媒は低圧
ガス配管１３１、アキュムレータ９１を通って圧縮機８
１に吸入される。

【００３０】この冷暖房同時運転において、外気温度が
低いときには、凝縮器としての室外熱交換器１１ａの凝
縮能力が高まることに伴う圧縮機吐出圧力の低下を防ぐ
ために、バイパス流量制御弁１６を開いて圧縮機吐出ガ
スの一部をバイパス回路１７１を通してレシーバ１０１
の入口に導くことによりレシーバ１０１内の液冷媒を室
外熱交換器１１ａに移動させ、室外熱交換器１１ａを部
分的に液冷媒で埋めて、その有効伝熱面積を減少させて
凝縮能力を減らし、これにより、圧縮機吐出圧力の低下
を防止する。この場合、圧縮機吐出圧力は圧力センサ１
７ｃで検出され、制御装置２０１に入力され、制御装置
２０１は圧縮機吐出圧力が所定値となるように室外冷媒
流量制御弁２１ａを制御する（つまり、圧縮機吐出圧力
が所定値より低いときは室外冷媒流量制御弁２１ａを閉
じる方向に、また高いときは開く方向に制御する）。ま
た、この場合、本実施例においては、液配管１１１内の
圧力も圧力センサ１７ｂで検出され制御装置２０１に入
力され、制御装置２０１は、液配管１１１内の圧力が暖
房中の室内ユニット３，４に所要量の冷媒を流すのに必
要な所定圧力となるようにバイパス流量調整手段１６を
制御する。すなわち、液配管１１１内の圧力が該所定圧
力より低いときはバイパス流量調整手段１６の開度を開
く方向に、また、高いときは閉じる方向に制御する。こ
れによって、暖房室内ユニットに作用する液冷媒ヘッド
の圧力分だけ液配管１１１内の圧力を下げることがで
き、液ヘッドによって生じる暖房室内ユニットの暖房能
力の低下を解消できる。

【００３１】以上の様な制御により、室外熱交換器を凝
縮器とする冷暖房同時運転において、外気温度が低いと
き、室外熱交換器の凝縮能力が大きくなることに伴う圧
縮機吐出圧力の低下を防止しつつ、暖房室内ユニットに
能力不足が生じることを防止できる。

【００３２】本発明のさらに他の実施例を図４に示す。
この実施例の空調機は、液配管内の冷媒を気液二相流に
して冷凍サイクルの封入冷媒量の節減を図った空調機で
ある。図４は、図２に示す実施例から室内ユニット３を
取り除き、室内ユニットを一台としたものに相当する空
気調和機を示している。室外ユニット１と室内ユニット
２の構成は図２と同様である。なお、本実施例では、室
外ユニット１の室外熱交換器１１と室外冷媒流量制御弁
２１との間の配管には、温度センサ４１が取り付けられ
ていて、そこを流れる冷媒温度が検出され、その温度が
制御装置２０１に入力されるようになっている。また、
室内ユニット２の室内熱交換器１２と室内冷媒流量制御
弁２２との間の配管には、温度センサ４２が取り付けら
れており、そこを流れる冷媒温度が検出され、その温度
も制御装置２０１に入力されるようになっている。

【００３３】次に、この実施例の動作について説明す
る。

【００３４】冷房運転の場合、冷媒は破線矢印で示す流
れとなり、室外熱交換器１１は凝縮器、室内熱交換器１
２は蒸発器として働く。なお、冷房運転での冷媒の状態
を図５のモリエル線図で示す。圧縮機８１を出た圧力Ｐ
ｄ、温度Ｔｄの冷媒は四方弁６１を通って室外熱交換器
１１へ入り、室外空気と熱交換されて、室外熱交換器１
１の出口では圧力Ｐｃ、温度Ｔｃの液冷媒となる。室外
熱交換器１１出口の冷媒温度Ｔｃは温度センサ４１で検
知され、制御装置２０１へ入力される。室外熱交換器１
１を出た冷媒は室外冷媒流量制御弁２１で減圧されて該
弁２１の出口では圧力Ｐ２、温度Ｔ２の冷媒となり、液
配管１１１へ入る。該弁２１の出口すなわち液配管１１
１の入口の圧力Ｐ２は圧力センサ１７ｂで検知され、制
御装置２０１へ入力される。制御装置２０１では、温度
センサ４１で検知した室外熱交換器１１出口の冷媒温度
Ｔｃから、室外熱交換器１１出口の飽和圧力Ｐ１を算出
し、液配管１１１入口の圧力Ｐ２が、前記飽和圧力Ｐ１
より低く、かつ、室内ユニットの蒸発器１２の目標蒸発
圧力Ｐ４０（後記の蒸発圧力Ｐ４の目標値）に液配管１
１１での圧力損失分ΔＰＬを加えた圧力以上の設定圧力
となるように、室外冷媒流量制御弁２１を制御する。こ
こで、目標蒸発圧力Ｐ４０は蒸発器１２の凍結温度の飽
和圧力より高い圧力に設定する。液配管１１１での圧力
損失分ΔＰＬは、配管長から推定できる。液配管１１１
を出た圧力Ｐ３（＝Ｐ２−ΔＰＬ）、温度Ｔ３の冷媒は
室内ユニット２へ入り、室内冷媒流量制御弁２２で減圧
されて圧力Ｐ４、温度Ｔ４の冷媒となり、室内熱交換器
１２に入る。室内熱交換器１２に入った冷媒は室内空気
と熱交換されて蒸発し、空気は冷却される。室内熱交換
器１２入口の冷媒の温度Ｔ４は温度センサ４２で検知さ
れ、制御装置２０１へ入力されている。また、図には示
されていないが、室内熱交換器１２出口の冷媒温度また
は圧縮機吐出ガス温度Ｔｄも検知され制御装置２０１に
入力されている。制御装置２０１は、室内熱交換器１２
出口の温度または圧縮機吐出ガス温度Ｔｄが所定の温度
になるように、また、室内熱交換器１２入口の冷媒の温
度Ｔ４が凍結温度以上となるように、室内冷媒流量制御
弁２２を制御する。室内熱交換器１２で蒸発した冷媒
は、ガス配管１２１を通って室外ユニット１へ入り、四
方弁６１を通って、圧力Ｐｓ、温度Ｔｓの冷媒となり、
圧縮機８１に吸入される。

【００３５】暖房運転の場合、冷媒は実線矢印で示す流
れとなり、室外熱交換器１１は蒸発器、室内熱交換器１
２は凝縮器として働く。圧縮機８１を出た冷媒は四方弁
６１を通り、さらにガス配管１２１を通って、室内ユニ
ット２へ入る。室内ユニット２へ入った冷媒は、室内熱
交換器１２で室内空気と熱交換されて液冷媒となり、室
内冷媒制御弁２２で減圧されて液配管１１１に入り、さ
らに室外ユニット１へ入る。室内熱交換器１２を出た液
冷媒の温度は温度センサ４２で検知され、制御装置２０
１に入力される。また、液配管１１１出口の圧力センサ
１７ｂで検出され制御装置２０１に入力される。制御装
置２０１は、圧力センサ１７ｂで検出された液配管１１
１出口の圧力が所定圧力となるように室内冷媒制御弁２
２を制御する。ここで、所定圧力は、液配管１１１内の
冷媒が気液二相流となる圧力で、冷媒飽和温度が外気温
度程度となるような圧力とする。室外ユニット１に入っ
た冷媒は、室外冷媒流量制御弁２１で減圧され、室外熱
交換器１１へ入り、室外空気と熱交換されて蒸発し、四
方弁６１を通って圧縮機８１に吸入される。室外冷媒流
量制御弁２１は、室外熱交換器出口温度または圧縮機吐
出温度が所定温度となるように、制御装置２０１で制御
される。

【００３６】なお、本実施例において、圧力センサ１７
ｂによる液配管内圧力の検出の代わりに温度センサを用
いて液配管内の冷媒の飽和温度を検出して、その温度か
ら上記圧力を算出してもよい。また、上記液配管内の冷
媒温度が凝縮器出口の冷媒温度より所定値だけ低くなる
ように室外冷媒流量制御弁２１または室内冷媒流量制御
弁２２を制御してもよい。

【００３７】本実施例では、以上のような制御により、
冷媒封入量節減のため液配管内の冷媒を気液二相流とす
ることが可能であり、しかも、蒸発器での蒸発圧力およ
び圧縮機吸入圧力の下りすぎの防止、ひいては、蒸発器
の凍結防止、冷房運転時の室内ユニットの着霜防止、暖
房運転時の充分な暖房能力の確保が可能になる。

【００３８】図６は、図３に示した先行例におけるバイ
パス流量調整手段１６の他の実施例を示す。図６に示し
たバイパス流量調整手段１６は、電磁弁１６１ａ，１６
１ｂと、径の異なるキャピラリチューブ１６２ａ，１６
２ｂとで構成され、電磁弁１６１ａと径の細いキャピラ
リチューブ１６２ａが直列に接続され、電磁弁１６１ｂ
と径の太いキャピラリチューブ１６２ｂが直列に接続さ
れ、さらに、これらが並列に接続されている。それぞれ
の電磁弁１６１ａ，１６１ｂは図３に示した制御装置２
０１によって開閉制御される。次に、動作について説明
する。外気温度が比較的高いとき、電磁弁１６１ａを開
き、電磁弁１６１ｂを閉じる。これによって、図３にお
けるバイパス回路１７１を流れる圧縮機吐出ガス流量は
少流量となり、室外熱交換器１１ａに溜る液冷媒量も少
量となる。外気温度が上記より低いとき、電磁弁１６１
ａを閉じ、電磁弁１６１ｂを開く。これによって、前記
バイパス回路１７１を流れる圧縮機吐出ガス流量が増
え、室外熱交換器１１ａに溜る液冷媒量も増加する。外
気温度が上記よりさらに低いとき、電磁弁１６１ａおよ
び１６１ｂを開く。これによって、前記バイパス回路１
７１を流れる圧縮機吐出ガス流量はさらに増え、室外熱
交換器１１ａに溜る液冷媒量もさらに増加する。このよ
うに、外気温度によって、バイパス回路１７１を流れる
圧縮機吐出ガス流量を変えることにより室外熱交換器１
１ａの有効伝熱面積が制御でき、室外冷媒流量制御弁２
１ａの開度をあまり変化させずに圧縮機吐出圧力を制御
できる。

【００３９】また、図６に示したバイパス流量制御手段
１６は、電磁弁の切り換えによって冷媒流量制御ができ
るので、バイパス流量の制御だけでなく、図１，図２，
図３，図４における室外冷媒流量制御弁２１，２１ａ，
２１ｂや室内冷媒流量制御弁２２，２３，２４としても
使用可能である。

【００４０】図７は、図２，図３，図４において室外ユ
ニット１の液冷媒圧力検出手段として取り付けられる圧
力センサ１７ｂに関する他の実施例を示す。圧力センサ
１７ｂは電磁弁１８ａと電磁弁１８ｂの夫々の一端に接
続され、電磁弁１８ａの他端は図２，図３，図４に示し
た液配管１１１に接続されており、電磁弁１８ｂの他端
は圧縮機８１の吸入側または吐出側に接続されている。
したがって、電磁弁１８ａ，１８ｂの切り換えによっ
て、圧力センサ１７ｂは液配管１１１内の圧力を検出し
たり、圧縮機８１の吐出圧力または吸入圧力を検出する
ことができる。これによって図２，図３，図４におい
て、液冷媒圧力検出手段である圧力センサ１７ｂを、圧
縮機の吐出圧力を検出する圧力センサ１７ｃまたは吸入
圧力を検出する圧力センサとして共用でき、コスト低減
になる。

【００４１】

【発明の効果】

（１）１台の室外ユニットに室内ユニットが複数台接続
されている所謂マルチ空気調和機の暖房運転において、
室内ユニット間に高低差がある場合に、高低差分の液ヘ
ッドを解消し各室内ユニットの暖房能力を確保できる。

【００４２】（２）１台の室外ユニットに１台の室内ユ
ニットが接続されている空調機もしくは１台の室外ユニ
ットに複数台の室内ユニットが接続されているマルチ空
調機の冷房運転、又は、マルチ空調機で室外交換器を凝
縮器とする冷暖房同時運転において、外気温度が低いと
き、室外熱交換器の凝縮能力が大きくなることに伴う圧
縮器吐出圧力の低下の防止を室外熱交換器出口の冷媒流
量調整手段を絞ることによって行う場合に、該冷媒流量
調整手段の絞りすぎによる液配管内の圧力、ひいては、
圧縮機の吸入圧力および吐出圧力の異常低下を防止でき
る。

【００４３】（３）マルチ空気調和機で室外熱交換機を
凝縮器とする冷暖房同時運転において、外気温度が低い
とき、室外熱交換器の凝縮能力が大きくなることに伴う
圧縮機吐出圧力の低下を防止するために、圧縮機吐出ガ
スの１部をレシーバ入口にバイパスしてレシーバ内の液
冷媒を室外熱交換器に移すことによってその凝縮能力を
制御する場合にも、暖房室内ユニットの暖房能力を確保
できる。

【００４４】（４）空気調和機の冷媒封入量を減らすた
めに液配管内の冷媒を気液二相流とする空気調和機にお
いて、蒸発圧力の低下が防止でき、安定した運転ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提をなしている前提例の冷凍サイク
ル構成図

【図２】本発明の一実施例の冷凍サイクル構成図

【図３】本発明に先行する先行例の冷凍サイクル構成図

【図４】本発明のさらに別の実施例の冷凍サイクル構成
図

【図５】図４の実施例における冷凍サイクル内の冷媒状
態を示すモリエル線図

【図６】本発明に用いるバイパス流量調整手段の他の実
施例を示す構成図

【図７】本発明に用いる液冷媒圧力検出手段に関する他
の実施例を示す構成図

【符号の説明】 １…室外ユニット ２，３，４…室内ユニット ２１，２１ａ，２１ｂ…室外冷媒流量制御弁 ２２，２３，２４…室内冷媒流量制御弁 １６…バイパス流量調整手段 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ…圧力センサ １１，１１ａ，１１ｂ…室外熱交換器 １２，１３，１４…室内熱交換器 ４１，４２…温度センサ ６１，６１ａ，６１ｂ…四方弁 ８１…圧縮機 １１１…液配管 １２１…ガス配管 １３１…低圧ガス配管 １６１ａ，１６１ｂ…電磁弁 １６２ａ，１６２ｂ…キャピラリチューブ ２０１…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條俊幸 静岡県清水市村松390番地 株式会社日 立製作所清水工場内 (72)発明者 竹中 寛 静岡県清水市村松390番地 株式会社日 立製作所清水工場内 (56)参考文献 特開 昭61−110859（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 11/02 F25B 6/02 F25B 13/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンで
   構成された室外ユニットと、室内熱交換器及び室内ファ
   ンで構成された一台または複数台の室内ユニットとを、
   液冷媒が流れる液配管と、高圧ガス冷媒が流れるガス配
   管および／または低圧ガス冷媒が流れるガス配管とによ
   って接続すると共に、前記液配管内の圧力を検出する液
   配管圧力検出手段と、該液配管圧力検出手段の検出値に
   基づいて液配管内の圧力を調整する液冷媒圧力調整手段
   とを備えてなる空気調和機において、前記室内ユニットは、その設置位置間に高低差がある複
   数台であり、前記液冷媒圧力調整手段は、上方の室内ユ
   ニットの冷媒流量調整手段よりなる ことを特徴とする空
   気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンで
   構成された室外ユニットと、室内熱交換器及び室内ファ
   ンで構成された一台または複数台の室内ユニットとを、
   液冷媒が流れる液配管と、高圧ガス冷媒が流れるガス配
   管および／または低圧ガス冷媒が流れるガス配管とによ
   って接続すると共に、前記液配管内の圧力を検出する液
   配管圧力検出手段と、該液配管圧力検出手段の検出値に
   基づいて液配管内の圧力を調整する液冷媒圧力調整手段
   とを備えてなる空気調和機において、 前記液冷媒圧力調整手段は、圧縮機吐出ガス冷媒の一部
   を室外ユニット中の液配管に設けたレシーバに導くバイ
   パス回路と、該バイパス回路の流路抵抗を調整するバイ
   パス流量調整手段とからなることを特徴とする 空気調和
   機。
3. 【請求項３】 圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンで
   構成された室外ユニットと、室内熱交換器及び室内ファ
   ンで構成された一台または複数台の室内ユニットとを、
   液冷媒が流れる液配管と、高圧ガス冷媒が流れるガス配
   管および／または低圧ガス冷媒が流れるガス配管とによ
   って接続すると共に、前記液配管内の圧力を検出する液
   配管圧力検出手段と、該液配管圧力検出手段の検出値に
   基づいて液配管内の圧力を調整する液冷媒圧力調整手段
   とを備えてなる空気調和機において、 前記室内熱交換器を凝縮器として用いる場合における該
   凝縮器出口および／ま たは前記室外熱交換器を凝縮器と
   して用いる場合における該凝縮器出口の冷媒温度を検出
   する凝縮器出口冷媒温度検出手段を備え、前記液配管圧
   力検出手段で検出された液配管内の圧力が、凝縮器出口
   の冷媒温度の飽和圧力より低く、且つ、液配管出口圧力
   が蒸発器の目標蒸発圧力以上となるように、前記液冷媒
   圧力調整手段によって液配管内の圧力を制御する ことを
   特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】 圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンで
   構成された室外ユニットと、室内熱交換器及び室内ファ
   ンで構成された一台または複数台の室内ユニットとを、
   液冷媒が流れる液配管と、高圧ガス冷媒が流れるガス配
   管および／または低圧ガス冷媒が流れるガス配管とによ
   って接続すると共に、前記液配管内の圧力を検出する液
   配管圧力検出手段と、該液配管圧力検出手段の検出値に
   基づいて液配管内の圧力を調整する液冷媒圧力調整手段
   とを備えてなる空気調和機において、 前記液配管内の冷媒温度を検出する液配管内冷媒温度検
   出手段と、前記室内熱交換器を凝縮器として用いる場合
   における該凝縮器出口および／または前記室外熱交換器
   を凝縮器として用いる場合における該凝縮器出口の冷媒
   温度を検出する凝縮器出口冷媒温度検出手段とを備え、
   液配管内の冷媒温度が凝縮器出口の冷媒温度より所定値
   だけ低くなるように前記液冷媒圧力調整手段によって液
   配管内の圧力を制御する ことを特徴とする空気調和機。