JP3231376B2 - 多室冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源側冷媒サイクルと
利用側冷媒サイクルに分離された多室冷暖房装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱源側冷媒サイクルと利用側冷媒
サイクルに分離した多室冷暖房装置は、本出願人が先に
出願した特開平３−２３６５３６号公報に示されてい
る。

【０００３】以下、図面を参照しながら従来のこの種の
多室冷暖房装置について説明する。図３は、従来の多室
冷暖房装置のブロック構成図を示すものである。図３に
おいて、１ａ，１ｂは圧縮機であり、２ａ，２ｂは四方
弁であり、３ａ，３ｂは熱源側熱交換器であり、４ａ，
４ｂは冷房用減圧装置であり、５ａ，５ｂは暖房用減圧
装置であり、６ａ，６ｂは暖房時冷房用減圧装置４ａ，
４ｂを閉成する逆止弁、７ａ，７ｂは冷房時暖房用減圧
装置５ａ，５ｂを閉成する逆止弁、８ａ，８ｂは第１補
助熱交換器であり、これらを環状に連接し、熱源側冷媒
サイクルｈ，ｈ’を形成している。

【０００４】９ａ，９ｂは第２補助熱交換器で、第１補
助熱交換器８ａ，８ｂと熱交換するように一体に形成さ
れている。

【０００５】１０ａ，１０ｂは冷媒量調整タンクで冷房
時と暖房時の冷媒量を調整し、１１ａ，１１ｂは室外流
量弁であり第２補助熱交換器９ａ，９ｂへの冷媒流量を
調節する。１２ａ，１２ｂは冷媒搬送装置で冷房時と暖
房時で冷媒の流出方向が反対となる可逆特性を持ってお
り、これらは多液管である接続配管ｉの途中に備えた冷
媒搬送ユニット１３の中に設けられている。

【０００６】１４ａ，１４ｂは利用側熱交換器で、室内
ユニットｇ，ｇ’に収納され接続配管ｉ，ｉ’，ｊ，
ｊ’で室外ユニットｆ，ｆ’とそれぞれ接続されてい
る。１５ａ，１５ｂは室内流量弁で室内ユニットｇ，
ｇ’への冷媒流量を調整する。

【０００７】また第２補助熱交換器９ａ，９ｂと冷媒量
調整タンク１０ａ，１０ｂと室外流量弁１１ａ，１１ｂ
と冷媒搬送装置１２ａ，１２ｂと利用側熱交換器１４
ａ，１４ｂと室内流量弁１５ａ，１５ｂおよび接続配管
ｉ，ｉ’，ｊ，ｊ’を環状に接続し利用側冷媒サイクル
ｋを形成している。

【０００８】以上の様に構成された多室冷暖房装置につ
いて、以下に冷房運転の場合の動作を説明する。

【０００９】まず冷房運転時について考える。構成とし
ては図中実線矢印の冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サ
イクルｈ，ｈ’では、圧縮機１からの高温高圧ガスは、
四方弁２を通り熱源側熱交換器３で放熱して凝縮液化し
逆止弁６ａ，６ｂを通って冷房用減圧装置４ａ，４ｂで
減圧され第１補助熱交換器８ａ，８ｂで蒸発して四方弁
２を通り圧縮機１ａ，１ｂへ循環する。

【００１０】この時、利用側冷媒サイクルｋの第２補助
熱交換器９ａ，９ｂと第１補助熱交換器８ａ，８ｂが熱
交換し、利用側冷媒サイクルｋ内のガス冷媒が冷却され
液化し、さらに冷媒量調整タンク１０ａ，１０ｂおよび
室外流量弁１１ａ，１１ｂを通って、冷媒搬送ユニット
１３内の冷媒搬送装置１２ａ，１２ｂに送られ、この冷
媒搬送装置１２ａ，１２ｂによって接続配管ｉ，ｊを通
って利用側熱交換器１４ａ，１４ｂに送られて吸熱蒸発
し、ガス化して接続配管ｉ’，ｊ’を通って利用側冷媒
サイクルｋ内の第２補助熱交換器９ａ，９ｂに循環する
こととなる。

【００１１】次に暖房モードの場合を考える。構成とし
ては図中波線矢印の冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サ
イクルｈ，ｈ’では、圧縮機１からの高温高圧ガスは四
方弁２を通り第１補助熱交換器８ａ，８ｂに送られ、放
熱して凝縮液化し、逆止弁７ａ，７ｂを通って暖房用減
圧装置５ａ，５ｂで減圧され熱源側熱交換器３ａ，３ｂ
で吸熱蒸発して四方弁２を通り圧縮機１ａ，１ｂへ循環
する。

【００１２】この時、利用側冷媒サイクルｋの第２補助
熱交換器９ａ，９ｂと第１補助熱交換器８ａ，８ｂが熱
交換し利用側冷媒サイクルｋ内のガス冷媒が加熱されて
ガス化する。

【００１３】このガス化した冷媒は、接続配管ｉ’，
ｊ’を通り利用側熱交換器１４ａ，１４ｂに送られ暖房
して放熱凝縮し液化し室内流量弁１５ａ，１５ｂ、接続
配管ｉ，ｊを通って冷媒搬送ユニット内の冷媒搬送装置
１２ａ，１２ｂ、室外流量弁１１ａ，１１ｂ、さらに冷
媒量調整タンク１０ａ，１０ｂをへて利用側冷媒サイク
ルｋ内の第２補助熱交換器９ａ，９ｂに循環することと
なる。

【００１４】ここで冷媒搬送装置１２ａ，１２ｂの運転
台数は室外ユニットｆ，ｆ’と室内ユニットｇ，ｇ’の
運転台数および必要冷媒流量に応じて運転する。

【００１５】また室外流量弁１１ａ，１１ｂおよび室内
流量弁１５ａ，１５ｂは、それぞれのユニットの必要冷
媒量を流通するように全開から全閉まで開度調整され最
適分流を行っている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、他の室外ユニット（ｆまたはｆ’）との
間に運転台数の情報のやり取りをする手段が無いため、
運転停止時において例えば室外ユニットｆが最後の１台
停止時は、冷媒のつまりからくる冷媒搬送装置１２ａ，
１２ｂの保護のため室外流量弁１１ａの開度を維持して
停止させ、他の室外ユニットｆ’が運転中の室外ユニッ
トｆの停止時（以後複数台運転時停止）は、室外流量弁
１１ａを全閉にして停止させなければならないにもかか
わらず、室外ユニットｆ，ｆ’において運転停止時に最
後の１台停止か複数台運転時停止かの区別ができず、本
来複数台運転時停止の室外流量弁１１ａ，１１ｂの開度
は全閉であるにもかかわらず最後の１台停止したため室
外流量弁１１ａ，１１ｂの開度は全閉でない場合が生じ
る事となり停止機への冷媒の流入が起こり室外・室内の
それぞれのユニットへの最適分流が困難となり、システ
ムの効率が大きく低下する。

【００１７】また逆に最後の１台停止時にもかかわらず
室外流量弁１１ａ，１１ｂが全閉動作すると冷媒搬送装
置１２ａ，１２ｂ周辺にて圧力異常や温度異常等の問題
から冷媒搬送装置１２ａ，１２ｂの破損や保護装置が作
動して最悪時には、運転を停止する恐れを有していた。

【００１８】本発明は上記課題に鑑み、停止する室外ユ
ニットが最後の１台停止か複数台運転時停止かを指令す
る手段を設け停止時の室外流量弁の開度を最後の１台停
止時には開度を維持し、複数台運転時停止時には開度を
冷媒搬送ユニット出口の過冷却度に応じて室外流量弁を
段階的に全閉にする。

【００１９】また、もし最後の１台停止した室外ユニッ
トにおいて、他の室外ユニットが運転を開始したとする
と前記最後の１台停止機は複数台運転時停止機扱いにな
るため停止機にも関わらず室外流量弁の開度を冷媒搬送
ユニット出口の過冷却度に応じて室外流量弁を段階的に
全閉にし停止機への冷媒の流入を防ぎ室外・室内のそれ
ぞれのユニットへの最適分流を行い、なお且つ冷媒搬送
装置を保護し、システムを常に効率の高い安定した運転
のできる多室冷暖房装置を提供するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の多室冷暖房装置は、圧縮機，熱源側熱交換
器，減圧装置および第１補助熱交換器を環状に連接して
なる熱源側冷媒サイクルを有している。

【００２１】また前記第１補助熱交換器と一体に形成し
熱交換する第２補助熱交換器と、この第２補助熱交換器
と直列に設けた室外流量弁を有する複数の室外ユニット
と、この各室外ユニットに設けられた複数の前記第２補
助熱交換器と前記室外流量弁，各室内ユニットに設けら
れた複数の利用側熱交換器と、この利用側熱交換器と直
列に設けた室内流量弁および冷媒搬送ユニットに設けた
複数の冷媒搬送装置を環状に連接してなる利用側冷媒サ
イクルを有している。

【００２２】また前記冷媒搬送ユニットの出口の圧力を
検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段からの圧力
値を飽和温度に変換し、これと前記温度検知手段からの
温度との差を求め過冷却度を演算する過冷却度演算手段
と、前記複数の室外ユニットと前記複数の室内ユニット
の運転を監視制御する運転監視装置と、前記運転監視装
置からの信号を検知して室外ユニットの制御を行う室外
ユニット制御手段と、前記室外ユニット制御手段からの
信号により前記室外流量弁の開度を制御する室外流量弁
駆動手段を有し、室外ユニットが最後の１台停止と前記
室外ユニット制御手段からの信号を検知した場合、弁の
開度を維持して停止する。

【００２３】また、複数台運転時停止と判断した場合、
弁の開度を前記圧力検知手段で得られた前記冷媒搬送ユ
ニット出口の過冷却度に応じて段階的に全閉にして停止
し前記冷媒搬送装置を保護する室外流量弁駆動手段を備
えている。

【００２４】

【作用】本発明は上記した構成によって室外ユニットの
停止時において室外ユニット制御手段が運転監視装置か
ら最後の１台停止信号または複数台運転時停止信号を受
け室外流量弁駆動手段に室外ユニットが最後の１台停止
か複数台運転時停止かを指令し最後の１台停止時には室
外流量弁開度を維持し冷媒のつまりから来る圧力異常や
温度異常から冷媒搬送装置を保護し、なおかつ熱源側冷
媒サイクルが全部停止しても利用側冷媒サイクルを運転
する事により室内ユニットの能力ダウンを回避できる。

【００２５】また複数台運転時停止時には室外流量弁の
開度を冷媒搬送ユニットの出口の過冷却度に応じて段階
的に全閉にし、もし最後の１台停止した室外ユニットの
他の室外ユニットが運転を開始したとすると前記最後の
１台停止機は複数台運転時停止機扱いになるため停止機
にも関わらず室外流量弁の開度を冷媒搬送ユニットの出
口の過冷却度に応じて段階的に全閉にし停止機への冷媒
の流入を防ぎ室外、室内のそれぞれのユニットへの最適
分流を行い、なお且つ冷媒搬送装置を保護し、システム
を常に効率の高い安定した運転のできる。

【００２６】さらに、利用側サイクルに常に最適に冷媒
を供給する事ができるため室温を乱れなくなめらかに制
御し快適な空気制御が実現できる。

【００２７】

【実施例】以下本発明の多室冷暖房装置の一実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００２８】図１は本発明の多室冷暖房装置の一実施例
のブロック構成図を示したものであるが、従来例とほぼ
同一でありここではその変更点のみ説明する。

【００２９】図１において１６は圧力検知手段であり、
冷媒搬送ユニット１３出口の圧力を検知する。１７は温
度検知手段であり、冷媒搬送ユニット１３出口の温度を
検知する。

【００３０】１８は過冷却度演算手段であり、圧力検知
手段１６からの圧力値を飽和温度に変換し、これと温度
検知手段１７からの温度との差を求め過冷却度を演算す
る。

【００３１】１９は運転監視装置であり、複数の室外ユ
ニットｆ，ｆ’と複数の室内ユニットｇ，ｇ’の運転を
監視制御する。２０ａ，２０ｂは室外ユニット制御手段
であり室外ユニットｆ，ｆ’内に設けられ運転監視装置
１９からの信号を検知して室外ユニットｆ，ｆ’および
室内ユニットｇ，ｇ’の制御を行う。

【００３２】２１ａ，２１ｂは室外流量弁駆動手段であ
り室外ユニットｆ，ｆ’内に設けられ室外ユニット制御
手段２０ａ，２０ｂからの信号により室外流量弁１１
ａ，１１ｂの開度を制御する。室外流量弁駆動手段２１
ａ，２１ｂは室外ユニットｆ，ｆ’が最後の１台停止と
室外ユニット制御手段２０ａ，２０ｂからの信号を検知
した場合弁の開度を維持して停止し、また複数台運転時
停止と判断した場合、弁の開度を冷媒搬送ユニット１３
出口の過冷却度に応じて段階的に全閉にする。

【００３３】以上のように構成された本実施例の多室冷
暖房装置について図面を用いてその動作について説明す
る。

【００３４】図２に本実施例の室外ユニットｆにおける
停止時のフローチャートを示す。図２において ＳＴＥ
Ｐ１では、運転監視装置１９により室内ユニットｇ，
ｇ’の能力ダウンおよび停止を検知し停止制御の決定を
行なう。

【００３５】ＳＴＥＰ２では、停止制御を行うという事
から運転監視装置１９が室外ユニット制御手段２０ａに
停止信号と室外ユニットｆが、ラスト１台か他に運転し
ている室外ユニットがあるかの信号を送る。

【００３６】次にＳＴＥＰ３では、室外ユニット制御手
段２０ａにおいて最後の１台停止か複数台運転時停止か
を判断し最後の１台停止ならば室外流量弁駆動手段２１
ａに弁の開度を維持するように信号を送る（ＳＴＥＰ
４）。そして室外流量弁駆動手段２１ａが室外流量弁１
１ａを維持させ室外ユニットｆの停止を行なう（ＳＴＥ
Ｐ５）。

【００３７】また、ＳＴＥＰ３にて複数台運転時停止と
判断したならば、まず圧力検知手段１６で冷媒搬送ユニ
ット１３の出口の圧力を検知し温度検知手段１７で冷媒
搬送ユニット１３の出口の温度を検知し過冷却度演算手
段１８にて圧力検知手段１６の検知値を飽和温度に変換
した値と温度検知手段１７にて得られた検知値との差を
演算する（ＳＴＥＰ６）。これを過冷却度という。

【００３８】次に演算された過冷却度が大（０．３Ｍｐ
ａ≧ＳＣ（過冷却度））と室外ユニット制御手段２０ａ
が運転監視装置１９からの信号を受けたならば室外流量
弁駆動手段２１ａに弁の開度は維持する様に信号を送る
（ＳＴＥＰ７）。そして室外流量弁駆動手段２１ａが室
外流量弁１１ａの弁の開度を維持し室外ユニットｆの停
止を行なう（ＳＴＥＰ８）。

【００３９】また、ＳＴＥＰ６で過冷却度が中（０．３
Ｍｐａ＞ＳＣ＞０．１Ｍｐａ）と室外ユニット制御手段
２０ａが運転監視装置１９からの信号を受けたならば室
外流量弁駆動手段２１ａに弁の開度を１段下げる様に信
号を送る（ＳＴＥＰ９）。そして室外流量弁駆動手段２
１ａが室外流量弁１１ａの弁の開度を１段閉動作させ室
外ユニットｆの停止を行なう（ＳＴＥＰ１０）。

【００４０】また、ＳＴＥＰ６で過冷却度が小（１．０
Ｍｐａ≧Ｐ）と室外ユニット制御手段２０ａが運転監視
装置１９からの信号を受けたならば室外流量弁駆動手段
２１ａに弁の開度を全閉にする信号を送る（ＳＴＥＰ１
１）。そして室外流量弁駆動手段２１ａが室外流量弁１
１ａの弁の開度を全閉動作させ室外ユニットｆの停止を
行なう（ＳＴＥＰ１２）。

【００４１】以後、運転停止時においてこれらの動作を
繰り返す。また、室外ユニットｆが最後の１台停止した
時、他の室外ユニットｆ’が運転を開始するとＳＴＥＰ
３の条件分岐から複数台運転時停止になるため室外ユニ
ットｆの室外室外流量弁１１ａは室外流量弁駆動手段２
１ａによりＳＴＥＰ７〜ＳＴＥＰ１２の動作となる。

【００４２】以上の様に本実施例によれば、圧力検知手
段１６と温度検知手段１７と過冷却度演算手段１８と運
転監視装置１９と室外ユニット制御手段２０ａ，２０ｂ
と室外流量弁駆動手段２１ａ，２１ｂを設ける事によ
り、室外ユニットｆの停止時において室外ユニット制御
手段２０ａが運転監視装置１９から最後の１台停止信号
または複数台運転時停止信号を受け室外流量弁駆動手段
２１ａに室外ユニットｆが最後の１台停止か複数台運転
時停止かを指令し最後の１台停止時は室外流量弁１１ａ
の開度を維持し冷媒のつまりから来る圧力異常や温度異
常から冷媒搬送装置１２ａ，１２ｂを保護し、なおかつ
熱源側冷媒サイクルが全部停止しても利用側冷媒サイク
ルを運転する事により室内ユニットｇ，ｇ’の能力ダウ
ンを回避できる。

【００４３】また複数台運転時停止時には室外流量弁１
１ａの開度を冷媒搬送ユニット１３の出口過冷却度に応
じて段階的に全閉にし、もし最後の１台停止した室外ユ
ニットｆの他の室外ユニットｆ’が運転を開始したとす
ると前記最後の１台停止機は複数台運転時停止機扱いに
なるため停止機にも関わらず室外流量弁１１ａの開度を
同じく冷媒搬送ユニット１３の出口の過冷却度に応じて
段階的に全閉にするため停止機への冷媒の流入を防ぎ室
外、室内のそれぞれのユニットへの最適分流を行い、な
お且つ冷媒搬送装置１２ａ，１２ｂを保護し、システム
を常に効率の高い安定した運転を可能とする。

【００４４】さらに、利用側サイクルに常に最適に冷媒
を供給する事ができるため室温を乱れなくなめらかに制
御し快適な空気清浄が実現できる。

【００４５】尚本実施例では、室内ユニットｇ，ｇ’と
室外ユニットｆ，ｆ’間の信号のやり取りを運転監視装
置１９にて行ったがこれを室外ユニット制御手段２０
ａ，２０ｂと一体にしても同等の効果を得る事ができ
る。また今回検知箇所を冷媒搬送ユニット１３出口温度
にて測定したが冷媒搬送ユニット１３入口温度でも同一
の効果を得られるまた、本実施例では、室外流量弁１１
ａ，１１ｂの動作を３段階としたが無段階に動作させて
も同等の効果が得られる。

【００４６】

【発明の効果】以上、本実施例から明らかなように本発
明の多室冷暖房装置は、圧縮機，熱源側熱交換器，減圧
装置および第１補助熱交換器を環状に連接してなる熱源
側冷媒サイクルを有している。

【００４７】また前記第１補助熱交換器と一体に形成し
熱交換する第２補助熱交換器と、この第２補助熱交換器
と直列に設けた室外流量弁を有する複数の室外ユニット
と、この各室外ユニットに設けられた複数の前記第２補
助熱交換器と前記室外流量弁，各室内ユニットに設けら
れた複数の利用側熱交換器と、この利用側熱交換器と直
列に設けた室内流量弁および冷媒搬送ユニットに設けた
複数の冷媒搬送装置を環状に連接してなる利用側冷媒サ
イクルを有している。

【００４８】また前記冷媒搬送ユニットの出口の圧力を
検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段からの圧力
値を飽和温度に変換しこれと前記温度検知手段からの温
度との差を求め過冷却度を演算する過冷却度演算手段
と、前記複数の室外ユニットと前記複数の室内ユニット
の運転を監視制御する運転監視装置と、前記運転監視装
置からの信号を検知して室外ユニットの制御を行う室外
ユニット制御手段と、前記室外ユニット制御手段からの
信号により前記室外流量弁の開度を制御する室外流量弁
駆動手段を有し、室外ユニットが最後の１台停止と前記
室外ユニット制御手段からの信号を検知した場合、弁の
開度を維持して停止する。

【００４９】また、複数台運転時停止と前記室外ユニッ
ト制御手段からの信号を検知した場合、室外流量弁の開
度を冷媒搬送ユニットの出口過冷却度に応じて段階的に
全閉にし、もし最後の１台停止した室外ユニットの他の
室外ユニットが運転を開始したとすると前記最後の１台
停止機は複数台運転時停止機扱いになるため停止機にも
関わらず室外流量弁の開度を冷媒搬送ユニット出口の過
冷却度に応じて段階的に全閉にし停止機への冷媒の流入
を防ぎ室外、室内のそれぞれのユニットへの最適分流を
行い、システムの能力ダウンを回避でき、なお且つ冷媒
搬送装置を保護し、システムを常に効率の高い安定した
運転のできる。

【００５０】さらに、利用側サイクルに常に最適に冷媒
を供給する事ができるため室温を乱れなくなめらかに制
御し快適な空気制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の多室冷暖房装置のブロック
構成図

【図２】同実施例の多室冷暖房装置のフローチャート

【図３】従来の多室冷暖房装置のブロック構成図

【符号の説明】

１１ 室外流量弁 １２ 冷媒搬送装置 １３ 冷媒搬送ユニット １６ 圧力検知手段 １７ 温度検知手段 １８ 過冷却度演算手段 １９ 運転監視装置 ２０ 室外ユニット制御手段 ２１ 室外流量弁駆動手段 ｆ 室外ユニット ｇ 室内ユニット ｈ 熱源側冷媒サイクル ｋ 利用側冷媒サイクル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 13/00 104 F24F 11/02 102 F25B 1/00 397 F25B 1/00 399

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機，熱源側熱交換器，減圧装置およ
   び第１補助熱交換器を環状に連接してなる熱源側冷媒サ
   イクルと、前記第１補助熱交換器と一体に形成し熱交換
   する第２補助熱交換器と、この第２補助熱交換器と直列
   に設けた室外流量弁を有する複数の室外ユニットと、こ
   の各室外ユニットに設けられた複数の前記第２補助熱交
   換器と前記室外流量弁，各室内ユニットに設けられた複
   数の利用側熱交換器と、この利用側熱交換器と直列に設
   けた室内流量弁および冷媒搬送ユニットに設けた複数の
   冷媒搬送装置を環状に連接してなる利用側冷媒サイクル
   と、前記冷媒搬送ユニットの出口の圧力を検知する圧力
   検知手段と、前記冷媒搬送ユニットの出口の温度を検知
   する温度検知手段と、前記圧力検知手段からの圧力値を
   飽和温度に変換しこれと前記温度検知手段からの温度と
   の差を求め過冷却度を演算する過冷却度演算手段と、前
   記複数の室外ユニットと前記複数の室内ユニットの運転
   を監視制御する運転監視装置と、前記運転監視装置から
   の信号を検知して室外ユニットの制御を行う室外ユニッ
   ト制御手段と、前記室外ユニット制御手段からの信号に
   より前記室外流量弁の開度を制御する室外流量弁駆動手
   段とからなり、前記室外流量弁駆動手段は室外ユニット
   が前記室外ユニット制御手段からの信号を最後の１台停
   止と検知した場合、弁の開度を維持して停止し、また複
   数台運転時停止と判断した場合、弁の開度を前記冷媒搬
   送ユニット出口の過冷却度に応じて前記室外流量弁駆動
   手段により前記室外流量弁を段階的に全閉にして停止し
   前記冷媒搬送装置を保護することを特徴とする多室冷暖
   房装置。