JP3242246B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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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、単数の室外ユニットに
対して複数の室内ユニットを備えた、いわゆるマルチタ
イプの空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に用いられるヒートポンプ式の冷
凍サイクルを備える空気調和機は、室外ユニットとして
圧縮機、四方弁、室外熱交換器、暖房用膨張弁、複数の
電磁開閉弁(液側開閉弁)、冷媒膨張弁と逆止弁との並
列回路、電磁開閉弁(ガス側開閉弁)などを備えてい
る。複数の室内ユニットとして、それぞれに室内熱交換
器を備えている。
【0003】これら構成部品は順次冷媒管を介して連通
され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルが構成される。す
なわち、室内ユニットを並列構成としており、冷房運転
と暖房運転との切換えで、所定の冷凍サイクルを構成す
る。
【0004】特に、本出願人が先に出願した特開昭62
−225867号公報にも開示してあるように、この種
のマルチタイプの空気調和機においては、それぞれの室
内ユニットに対する要求能力を合計し、それにもとづい
て室外ユニットの能力を決定する。そして、各室内ユニ
ットの要求能力に応じた比で能力分配を行う制御をな
す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この種の空気調和機に
おいて、使用条件によっては、室内ユニットの要求能力
の合計が室外ユニットの能力を越える場合がある。この
とき従来のものは、室外ユニットの圧縮機を最高の運転
周波数に上げる一方、各室内ユニットの要求能力に応じ
た比率で能力分配をなすよう、対応する流量調整弁の開
度を制御している。
【0006】したがって、各室内ユニットがそれ以前か
ら継続して運転を行っている場合には、何らの問題もな
いが、たとえば後から運転を開始し、いわば立ち上がり
状態の室内ユニットがあると、この室内ユニットまで各
室内ユニットの要求能力に対応した比率で能力分配され
てしまい、必要な能力が不足して立ち上がり時間が極め
て長くなるという不具合がある。
【0007】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、いわゆるマルチタイ
プのものにおいて、各室内ユニットの合計能力が室外ユ
ニットの能力を越えた場合でも、立ち上がり時間が不足
することなく、快適性の向上を図れる空気調和機を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、減圧
装置を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する複
数の室内ユニットとを備え、前記圧縮機、室外熱交換
器、減圧装置、各室内熱交換器の並列体などを順次連通
するとともに、各室内熱交換器に対応して設けられた前
記各室内熱交換器への冷媒流入量を制御する複数個の流
量調整弁を有する冷凍サイクルを構成し、接続された室
内ユニットの能力の合計値が室外ユニットの能力より大
きく構成されたマルチタイプのものにおいて、前記各室
内ユニットからの要求能力の合計値が室外ユニットの能
力を越えたとき、要求能力の最も大きな室内ユニットに
対して優先して要求能力の冷媒流量が送られ、他の室内
ユニットに対して残りの冷媒流量を分配して送られるよ
う、対応する前記流量調整弁の開度を制御する手段を具
備したことを特徴とする。
【0009】なお、前記流量調整弁の開度を制御する手
段は、要求能力が小さい室内ユニットに対しても最低限
の冷媒量が分配されるよう制御する手段を具備した。ま
た、前記流量調整弁の開度を制御する手段は、要求能力
の小さく最低限の冷媒流量が分配されるよう制御された
室内ユニットに、その運転状態を報知する手段を具備し
た。
【0010】
【作用】各室内ユニットの要求能力の合計が室外機の能
力を越えたとき、要求能力の最も大きな室内ユニットに
対して優先してその要求能力の冷媒流量を送るよう、対
応する流量調整弁の開度を制御する。
【0011】したがって、立ち上がり運転状態にある室
内ユニットは、他の継続して運転さええる室内ユニット
よりその要求能力が大であるにも拘らず、そのまま必要
な冷媒流量が確保される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。図1において、Aは室外ユニット、Bは分岐
ユニット、C,D,Eは室内ユニットである。
【0013】室外ユニットAには、圧縮機1、四方弁
2、室外熱交換器3、暖房用膨張弁4と逆止弁5の並列
回路6、リキッドタンク7、アキュームレータ8等が収
容される。
【0014】上記分岐ユニットBには、ここでは3個の
電動式流量調整弁9a,9b,9cと、3組の冷房用膨
張弁10a,10b,10cと逆止弁11a,11b,
11cの並列回路12a,12b,12c、3個のガス
側開閉弁(電磁開閉弁)13a,13b,13cなどが
収容される。
【0015】上記各室内ユニットC,D,Eには、それ
ぞれ室内熱交換器14a,14b,14cが収容され
る。そして、圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、暖
房用膨張弁と逆止弁との並列回路6、リキッドタンク
7、流量調整弁9a,9b,9c、冷房膨張弁と逆止弁
との並列回路12a,12b,12c、室内熱交換器1
4a,14b,14cおよびアキュームレータ8が順次
冷媒管Pを介して連通され、ヒートポンプ式の冷凍サイ
クルが構成される。
【0016】すなわち、室内ユニットC,D,Eを並列
構成としており、冷房運転時には図示実線矢印の方向に
冷媒を導いて冷房サイクルを構成し、暖房運転時には四
方弁2の切換え操作により図示破線矢印の方向に冷媒を
流して暖房サイクルを構成するようになっている。
【0017】上記圧縮機1は能力可変形を採用してお
り、この圧縮機に所定の運転周波数の駆動電力を供給す
るインバータ回路15が接続される。また、室外ユニッ
トAに室外コントローラ16、分岐ユニットBにマルチ
コントローラ17、各室内ユニットC,D,Eに室内コ
ントローラ18a,18b,18cが備えられる。
【0018】図2は、制御回路を示す。上記室外コント
ローラ16にインバータ回路15が接続される。この室
外コントローラ16は、マイクロコンピュータおよびそ
の周辺回路等からなる。インバータ回路15は、室外コ
ントローラ16の指令に応じた運転周波数(および電
圧)の交流電力を出力するものである。
【0019】上記マルチコントローラ17には、ここで
は6組の弁駆動回路20ないし25が接続される。この
マルチコントローラ17は、マイクロコンピュータおよ
びその周辺回路からなり、各種制御指令をシリアル信号
にて上記室外コントローラ16に供給するようになって
いる。
【0020】上記弁駆動回路20,21,22は、マル
チコントローラ17の指令に応じて前記電動式流量調整
弁9a,9b,9cの開度をそれぞれ設定するものであ
る。弁駆動回路23,24,25は、マルチコントロー
ラ17の指令に応じて前記ガス側開閉弁13a,13
b,13cを開閉駆動するものである。
【0021】上記室内コントローラ18a,18b、1
8cには、運転操作部30,31,32と、温度センサ
40,41,42が接続される。この室内コントローラ
18a,18b、18cは、マイクロコンピュータおよ
びその周辺回路からなり、各種制御指令をシリアル信号
にて上記マルチコントローラ17に供給するようになっ
ている。
【0022】なお、各運転操作部30,31,32には
ランプ50,51,52が備えられる。これらのランプ
50,51,52はマルチコントローラ17から各室内
コントローラ18a,18b、18cを介して送られる
点灯信号にもとづいて点灯するようになっている。
【0023】しかして、このようないわゆるマルチタイ
プの空気調和機においては、図3に示すフローチャート
に沿って冷凍サイクル制御が行われる。すなわち、各室
内ユニットC,D,Eの各操作部30,31,32で能
力の要求がある。これらから要求される能力は、各操作
部30,31,32から室内コントローラ18a,18
b、18cを介して、全てマルチコントローラ17に集
約される。
【0024】このマルチコントローラ17では、各室内
ユニットC,D,Eからの要求能力の合計を求め、その
合計要求能力Q0 と、予め記憶される室外ユニットAの
最大能力Q1 とを比較する。
【0025】各室内ユニットC,D,Eからの要求能力
の合計値Q0 が設定最大能力Q1 以下(No)のとき、
マルチコントローラ17は室外コントローラ16に対し
て、要求能力合計値Q0 に適応する圧縮機1の運転周波
数Fを求めて運転を制御するよう指示する。同時に、マ
ルチコントローラ17は各流量制御弁9a,9b,9c
の開度を制御する。
【0026】たとえば、各室内ユニットC,D,Eの要
求能力が最小0〜最大10まであり、これに対する室外
ユニットAの室内ユニットへの供給能力が最小0〜最大
15まで設定されているとする。
【0027】先の要求能力が、室内ユニットCが1、室
内ユニットDが3、室内ユニットEが4であるとする
と、これらユニットの要求能力合計値は8である。室外
ユニットAの設定最大能力値15以下であるから、各室
内ユニットの要求能力に適応する運転周波数と弁開度の
制御がなされる。
【0028】一方、各室内ユニットC,D,Eからの要
求能力の合計値Q0 が設定最大能力Q1 以上(Yes)
のとき、マルチコントローラ17は室外コントローラ1
6に対して、圧縮機1の運転を最大運転周波数Fmax で
なすよう指示する。
【0029】同時に、マルチコントローラ17は各室内
ユニットC,D,Eの要求能力を比較し、最大の要求能
力の指示を出している室内ユニットを抽出する。そし
て、要求能力の最も大きな室内ユニットに接続される流
量制御弁に対し優先して、その開度を保持する制御をな
し、要求能力に対応する冷媒流量を確保する。
【0030】その一方で、残りの室内ユニットに接続す
る各流量制御弁の開度を、それぞれの室内ユニットの要
求能力の比に応じて設定し、それにもとづく制御をな
す。したがって、要求能力の最も大きな室内ユニットに
は、その要求能力と同一の冷媒流量を分配し、残りの室
内ユニットには、残りの供給能力を要求能力の比に応じ
た冷媒流量を分配する。
【0031】室内ユニットCの要求能力がQD1、室内ユ
ニットDの要求能力がQD2、室内ユニットEの要求能力
がQD3で、 QD1>QD2>QD3 のとき、 室内ユニットCへの供給能力QS1は、 QS1=QD1 室内ユニットDへの供給能力QS2は、 QS2=(Q1 −QS1)×QD2/(QD2+QD3) 室内ユニットEへの供給能力QS3は、 QS3=(Q1 −QS1)×QD3/(QD2+QD3) となる。
【0032】たとえば、室外ユニットAの要求能力と、
室内ユニットC,D,Eの供給能力が先に説明した範囲
であり、かつ室内ユニットCの要求能力が10、室内ユ
ニットDの要求能力が5、室内ユニットEの要求能力が
4であったとすると、これらユニットの要求能力合計値
は19であり、室外ユニットAに設定される最大供給能
力値15を越える。
【0033】したがって、このときは要求能力値を先の
数式に代入して供給能力を得る。ここでは、室内ユニッ
トCへ要求能力10がそのまま確保される。室内ユニッ
トDへの供給能力は約3、室内ユニットへの供給能力は
約2となって、その合計値15は室外ユニットの最大供
給能力15に同じになる。
【0034】このような制御が可能であるマルチタイプ
の空気調和機においては、特に1部室の室内ユニットを
除いて他の室内ユニットが継続して冷凍サイクル運転を
なし、それまで停止していた室内ユニットの運転を開始
した直後に室内ユニットの要求能力の合計が室外ユニッ
トの最大供給能力を越えた場合に有利である。
【0035】具体的には図4(A)に示すように、室内
ユニットD,Eが継続して運転をなし、後から室内ユニ
ットCが運転を開始して最大の要求能力を必要とすると
き、各ユニットの合計要求能力が室外ユニットの最大供
給能力を越えた場合に都合がよい。
【0036】すなわち、室内ユニットCに対しては要求
通りの能力が供給されて急速な立ち上がりが得られる。
その一方で、継続運転している室内ユニットD,Eにお
いては供給能力が大幅に低下し室温の低下がみられる
が、要求能力が低下している状態、すなわち室温と設定
温度との差が小さい状態では、顕著な不快感を与えずに
すむ。
【0037】同図(B)は、先に述べた特開昭62−2
25867号公報の、要求能力比に応じた能力分配を行
う方式である。そして先の条件をそのまま当てはめる
と、室内ユニットCaでは要求能力10に対して供給能
力8が分配され、室内ユニットDaでは要求能力5に対
して供給能力4が分配され、室内ユニットEaでは要求
能力4に対して供給能力3が分配される。
【0038】その結果、同図に示すように、室内ユニッ
トDa,Eaにおける室温の低下が同図(A)で示した
本発明の分配方式による室内ユニットD,Eの室温低下
と比較して小さい反面、立ち上がり運転状態にある室内
ユニットCaに対する供給能力が低下することにより、
室温の上昇勾配が緩く長い立ち上がり時間が必要となっ
てしまう。
【0039】再び本発明に戻って、マルチコントローラ
17は、室外コントローラ16に対して要求能力が小さ
い室内ユニット、ここではD,Eにおいても最低限の冷
媒流量を確保するよう制御する。そのため、基本的に空
調不能に陥ることがなく、著しい不快感を与えずにす
む。
【0040】さらに、供給能力が制限された室内ユニッ
ト、ここではD,Eにおける室内コントローラ18b,
18cにそれぞれ備えられるランプ51,52が点灯す
る。これら室内ユニットD,Eの使用者は、突然の温度
変化に戸惑う場合もあり、そのときは上記ランプ51,
52の点灯を見て、内容を理解し故障と勘違いせずにす
む。
【0041】なお本発明は、3組の室内ユニットを備え
た空気調和機を適用して説明したが、室内ユニットの数
に限定されるものではなく、またその要旨を逸脱しない
範囲内で、種々に変形することが可能である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明の空気調和機
は、いわゆるマルチタイプのものであって、各室内ユニ
ットからの要求能力の合計が室外ユニットの能力を越え
たとき、要求能力の最も大きな室内ユニットに対して優
先して要求能力の冷媒流量が送られ、残りの室内ユニッ
トは残りの冷媒流量を分配して送る制御をなすから、各
室内ユニットの合計能力が室外ユニットの能力を越えた
場合でも、立ち上がり時間が不足することなく、快適性
の向上を図ることとなり、さらには省エネルギ化が得ら
れるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す、空気調和機の冷凍サ
イクル構成図。
【図2】同実施例の、制御回路構成図。
【図3】同実施例の、フローチャート図。
【図4】(A)は、同実施例の、能力分配方式を採用し
た場合の時間に対する室温変化の特性図。(B)は、従
来例の、能力分配方式を採用した場合の時間に対する室
温変化の特性図。
【符号の説明】
1…圧縮機、3…室外熱交換器、A…室外ユニット、1
4a,14b,14c…室内熱交換器、C,D,E…室
内ユニット、9a,9b,9c…流量調整弁、17…マ
ルチコントローラ、16…室外コントローラ、50,5
1,52…ランプ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機、室外熱交換器、減圧装置を有する
    室外ユニットと、室内熱交換器を有する複数の室内ユニ
    ットとを備え、前記圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、
    各室内熱交換器の並列体などを順次連通するとともに、
    各室内熱交換器に対応して設けられた前記各室内熱交換
    器への冷媒流入量を制御する複数個の流量調整弁を有す
    る冷凍サイクルを構成し、接続された室内ユニットの能
    力の合計値が室外ユニットの能力より大きく構成された
    マルチタイプの空気調和機において、 前記各室内ユニットからの要求能力の合計値が室外ユニ
    ットの能力を越えたとき、要求能力の最も大きな室内ユ
    ニットに対して優先して要求能力の冷媒流量が送られ、
    他の室内ユニットに対して残りの冷媒流量を分配して送
    られるよう、対応する前記流量調整弁の開度を制御する
    手段を具備したことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】前記流量調整弁の開度を制御する手段は、
    要求能力が小さい室内ユニットに対しても最低限の冷媒
    量が分配されるよう制御する手段を具備したことを特徴
    とする請求項1記載の空気調和機。
  3. 【請求項3】前記流量調整弁の開度を制御する手段は、
    要求能力の小さく最低限の冷媒流量が分配されるよう制
    御された室内ユニットに、その運転状態を報知する手段
    を具備したことを特徴とする請求項2記載の空気調和
    機。
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