JP3249099B2 - 二本以上のバイパスラインを持つ多室型空気調和機及びそのバイパス量制御方法 - Google Patents

二本以上のバイパスラインを持つ多室型空気調和機及びそのバイパス量制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一つの圧縮機に多数
の室内熱交換器が連結された多室型空気調和機に係り、
さらに詳しくは作動中の室内熱交換器の平均温度に応じ
て二本以上のバイパスラインを選択的に開閉することで
インバータ型圧縮機を使用しなくても各室内熱交換器に
供給される冷媒量を適切に制御できる多室型空気調和機
及びそのバイパス量制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、空気調和機は閉回路を循環しな
がら相変化の過程を経る熱交換媒体と周辺大気との熱交
換過程を利用して室内を冷暖房する機械装置を指す。最
近は各々別の室内に設けられる多数の室内熱交換器を一
つの圧縮機に連結し、低費用で高い効率を得られる多室
型空気調和機が提供されている。このような多室型空気
調和機を図1を参照して簡略に説明する。
【0003】図1に示したように、多室型空気調和機は
一つの圧縮機1と、室外熱交換器2及び三つの室内熱交
換器3a,3b,3cを含んでいる。室外熱交換器2の
吐出口と連結された冷媒配管8bは三つに分岐されて各
室内熱交換器3a,3b,3cの入口に連結される。各
室内熱交換器3a,3b,3cの入口側には各室内熱交
換器3a,3b,3cに供給される冷媒の流れを断続す
る補助ソレノイド弁4a,4b,4cと、冷媒を減圧さ
せるための補助毛細管5a,5b,5cが各々直列に設
置されている。室外熱交換器2の吐出口側には主ソレノ
イド弁6と主毛細管7が並列に設置されている。そし
て、室外熱交換器2に流入された冷媒のうち一部を圧縮
機1にバイパスさせるバイパスライン10が室外熱交換
器2の一側と圧縮機1の入口側を連結してある。バイパ
スライン10はバイパス管11と該バイパス管11を開
閉するバイパス弁12及びバイパスされる冷媒を膨脹さ
せるための毛細管13を持つ。
【0004】圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒は室
外熱交換器2で凝縮された後、三つの室内熱交換器3
a,3b,3cに分配され、各室内熱交換器3a,3
b,3cで各室内の空気と熱交換されてから再び集めら
れ圧縮機1に流入される。
【0005】ところが、圧縮機1の容量は三つの室内熱
交換器3a,3b,3cの容量を全て合わせたことと同
じ容量なので、室内熱交換器3a,3b,3cが一部だ
け運転される場合、作動される室内熱交換器3aにその
容量より多量の冷媒が供給される現象が生ずる。特に、
三つの室内熱交換器3a,3b,3cのうち一つ3aの
み運転される場合、その室内熱交換器3aに過多な量の
冷媒が供給され室内熱交換器3aが凍結され、圧縮機1
に液状の冷媒が流入されて圧縮機1の信頼性が低まる現
象が発生される。
【0006】従って、これを防止するために多室型空気
調和機は運転される室内熱交換器3a,3b,3cの数
により各弁4a,4b,4c,6、12の開閉を制御す
るようになる。それぞれの場合にともなう弁の開閉状態
が表1に表されている。
【0007】
【表1】
【0008】表1に表された通り、一つの室内熱交換器
(例えば3a)が単独に運転される場合、その室内熱交
換器3aに対応される補助ソレノイド弁4aとバイパス
弁12、及び主ソレノイド弁6が開放され、残りの弁は
閉鎖される。これに伴い、室外熱交換器2に流入された
冷媒のうち一部がバイパスライン10を通して圧縮機1
にバイパスされ、残り冷媒が開放された運転中の室内熱
交換器3aに供給される。このように室外熱交換器2に
流入された冷媒のうち一部がバイパスされることで、室
内熱交換器3aに供給される冷媒量が減り、室内熱交換
器3aに過度な量の冷媒が供給され室内熱交換器3aが
凍結される現象が防止される。この時、室内熱交換器3
aに供給される冷媒は主毛細管7を経ずに主ソレノイド
弁6を通過することで過膨張が防止される。
【0009】二つの室内熱交換器が同時に運転された
り、三つの全てが運転される場合は、作動されない室内
熱交換器の補助ソレノイド弁と主ソレノイド弁6、及び
バイパス弁12が閉鎖される。ここで、二つの室内熱交
換器3a,3bが同時に運転される場合、室外熱交換器
2を通過した冷媒は二つの室内熱交換器3a,3bに分
かれて供給される。従って、各室内熱交換器3a,3b
にはその容量より多量の冷媒が供給されるが、この量は
正常な運転条件では各室内熱交換器3a,3bが凍結さ
れた程度の量にならない。従って、二つの室内熱交換器
3a,3bが同時に運転される場合はバイパス弁12が
閉鎖される。
【0010】ところが、前述したような従来の多室型空
気調和機はバイパスラインを通じてバイパスされる冷媒
の流量が一定なので、同じ製品セットにおいて室内熱交
換器の容量を変更出来ないという短所があった。これ
は、それぞれの室内熱交換器が設置される空間の大きさ
が違った場合のように、多様な消費者の欲求を充足でき
ないという意味である。また、低温運転条件では、特に
二つの室内熱交換器が作動される場合、室内熱交換器が
凍結される現象が発生しやすい。そして、一つの室内熱
交換器が作動される場合、バイパスされる冷媒量が一定
なため、過負荷運転条件の状態では室内熱交換器に供給
される冷媒量が足りなくなる。従って、低温運転条件ま
たは過負荷運転条件によっても室内熱交換器に供給され
る冷媒量を調節する必要があるが、前述したような従来
の多室型空気調和機はこのような要求を満足できない短
所がある。このような短所を解消するため、インバータ
を採用した多室型空気調和機が提案された。インバータ
を採用した多室型空気調和機はコンバーター及びインバ
ータを利用して圧縮機の回転周波数を調節することによ
って冷媒の循環量を調節できる。従って、バイパスライ
ンが不要であり室内熱交換器の容量及び負荷によって室
内熱交換器に供給される冷媒量を自由に調節できる長所
がある。しかし、このようなインバータを採用した多室
型空気調和機はその値段が相当な高価なので価格競争力
が低いという短所がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高価なインバ
ータを採用しなくても室内熱交換器の容量及び負荷によ
って適切な量の冷媒を室内熱交換器に供給できる多室型
空気調和機を提供することにその目的がある。
【0012】本発明の他の目的は、前述したような多室
型空気調和機において室内熱交換器に適切な量の冷媒を
供給できるように室外熱交換器から圧縮機にバイパスさ
れる冷媒量を制御する方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明に係る多室型空気調和機は、非インバータ
型圧縮機と、その一側が第1連結管を通じて前記圧縮機
の一側と連結された室外熱交換器と、一側は前記室外熱
交換器の他側に連結され、他側が多数個に分岐された第
2連結管と、その一側が前記第2連結管の多数の他側の
うちいずれかの一側に連結された多数の室内熱交換器
と、一側が多数個に分岐されて前記多数の室内熱交換器
の他側にそれぞれ連結され、他側は前記圧縮機の他側に
連結された第3連結管と、前記第2連結管の多数の他側
に各々設けられた多数の電動膨脹弁と、前記室外熱交換
器の一側から所定量の冷媒を前記圧縮機にバイパスさせ
るためのものであって、前記室外熱交換器の一側と前記
第3連結管の他側を連結するバイパス管と前記バイパス
管の中間の一側に各々設置された毛細管及びバイパス弁
を持つ少なくとも二本以上のバイパスラインと、運転中
の室内熱交換器の平均温度に応じて前記各バイパスライ
ンのバイパス弁を制御することにより前記室外熱交換器
から圧縮機にバイパスされる冷媒量を調節するための制
御部とを含む。
【0014】制御部は、前記各室内熱交換器の温度を感
知する多数の温度センサーと、運転中の室内熱交換器の
温度センサーから感知された温度情報を入力され、前記
多数のバイパスラインに設けられた多数のバイパス弁に
制御信号を各々印加するマイコンを持つ。また、少なく
とも二本以上のバイパスラインは各々相異なるバイパス
容量を持つ。
【0015】一方、本発明の他の目的を達成するための
多室型空気調和機のバイパス量制御方法は、運転中の室
内熱交換器の平均温度を求める第1段階と、前記第1段
階で求められた平均温度が予め設定された第1設定値を
超える場合第1及び第2バイパスラインを全て閉鎖する
第2段階と、前記平均温度が予め設定された所定時間以
上第1設定値以下に保たれる場合、前記第1バイパスラ
インは開放し、前記第2バイパスラインは閉鎖する第3
段階と、前記平均温度が所定時間以上第2設定値以下に
保たれる場合、前記第1バイパスラインは閉鎖し、前記
第2バイパスラインは開放する第4段階と、前記平均温
度が所定時間以上第3設定値以下に保たれる場合、前記
第1及び第2バイパスラインを全て開放する第5段階と
を含む。第5段階の随行後平均温度が第1設定値以下の
場合は圧縮機を停止させる第6段階が行われ、前記第2
段階で圧縮機が止まった場合は圧縮機を駆動させる第7
段階が行われる。望ましくは、第1設定値は5±0.5
℃、前記第2設定値は3±0.5℃、前記第3設定値は
0±0.5℃であり、所定時間は5分±30秒である。
前述したような多室型空気調和機及びこのバイパス量制
御方法によれば、作動中の室内熱交換器の平均温度と予
め設定された第1、第2及び第3設定値を比較して段階
的に第1及び第2バイパスラインの開閉を制御するよう
になる。従って、作動される室内熱交換器の数や容量、
または過負荷条件及び低温運転条件のような運転条件の
変化に関係なく適量の冷媒を各室内熱交換器に供給でき
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施形態をさらに詳しく説明する。図2に示したよ
うに、本発明の一実施形態にともなう多室型空気調和機
は非インバータ型圧縮機21、室外熱交換器22、三つ
の室内熱交換器23a,23b,23c,三つの電動膨
脹弁24a,24b,24c,これらを閉回路に連結す
る三つの連結管25a,25b,25c,一対のバイパ
スライン30a,30b,及び制御部とを含む。
【0017】非インバータ型圧縮機21の一側は第1連
結管25aにより室外熱交換器22の一側に連結されて
おり、室外熱交換器22の他側には第2連結管25bの
一側が連結されている。第2連結管25bの他側は三つ
に分岐されて各々三つの室内熱交換器23a,23b,
23cの一側に連結されている。また、第2連結管25
bの三つに分岐された他側には電動膨脹弁24a,24
b,24cが各々設けられている。望ましくは、この電
動膨脹弁24a,24b,24cは各々室内熱交換器2
3a,23b,23cの入口側に近接設置され、室内熱
交換器23a,23b,23cの出口側に設けられた室
内熱交換器負荷センサー27a,27b,27cと連結
されている。室内熱交換器負荷センサー27a,27
b,27cは室内熱交換器23a,23b,23cから
流出される冷媒の温度を感知する。三つの室内熱交換器
23a,23b,23cの他側は第3連結管25cを通
して圧縮機21の他側に連結されている。第3連結管2
5cはその一側が三つに分岐されて各室内熱交換器23
a,23b,23cの他側に連結されている。
【0018】そして、一対のバイパスライン30a,3
0bが室外熱交換器22と圧縮機22の入口側との間に
並列に設けられている。これらバイパスライン30a,
30bは室外熱交換器22に流入された冷媒の一部を圧
縮機21にバイパスさせるためのものであって、各々バ
イパス管31a,31bとバイパス管31a,31bを
開閉するバイパス弁32a,32b,及び毛細管33
a,33bを持つ。望ましくは、これら第1及び第2バ
イパスライン30a,30bはバイパスさせることがで
きる冷媒量が相異なり、第1バイパスライン30aのバ
イパス容量が第2バイパスライン30bのバイパス容量
より少ない。また、バイパスライン30a,30bの構
成は図2に示したことに限らず、図3(a)のようにバ
イパス弁32a,32bの前方、即ち室外熱交換器22
側に毛細管33a,33bが設けられることもでき、図
3(b)のように一対のバイパスライン30a,30b
が合わせられた後、ここに一つの毛細管33が設けられ
る。
【0019】制御部は各バイパスライン30a,30b
のバイパス弁32a,32bを制御するためのものであ
って、各室内熱交換器23a,23b,23cの温度を
感知する三つの温度センサー28a,28b,28c
と、これら温度センサー28a,28b,28cにより
感知された室内熱交換器23a,23b,23cの温度
を入力され各バイパス弁32a,32bに制御信号を印
加するマイコン29を持つ。
【0020】前述したような構成を持つ本発明の一実施
形態にともなう多室型空気調和機の作用は次の通りであ
る。圧縮機21から吐き出された冷媒は室外熱交換器2
2を通過しながら室外の空気と熱交換される。室外空気
と熱交換された冷媒は第2連結管25bを追って三カ所
に分岐されて電動膨脹弁24a,24b,24cにより
減圧される。電動膨脹弁24a,24b,24cは室内
熱交換器23a,23b,23cが設置された各室内器
から印加される運転信号により開閉され、また補助的に
室内熱交換器23a,23b,23cの出口側に設置さ
れた室内熱交換器負荷センサー27a,27b,27c
に感知される冷媒の温度変化によってその開度に調節さ
れる。即ち、室内熱交換器23a,23b,23cの負
荷によってその開度がフィードバック調節される。ここ
で、電動膨脹弁24a,24b,24cが室内熱交換器
23a,23b,23cに近接設置されているため、室
内熱交換器23a,23b,23cの負荷にともなう正
確なフィードバック制御が可能である。
【0021】電動膨脹弁24a,24b,24cを通過
した冷媒は室内熱交換器23a,23b,23cで室内
空気と熱交換され室内の空気を冷却させた後、再び圧縮
機21に回収される。
【0022】この時、制御部は作動中の室内熱交換器の
温度を感知し、その平均温度に応じてバイパスライン3
0a,30bのバイパス弁32a,32bに開閉信号を
印加することによってバイパスライン30a,30bを
通した冷媒のバイパス量を制御する。
【0023】これを、図4に示した流れ図及び図5の制
御チャートを参照してさらに詳述すれば次の通りであ
る。まず、各室内熱交換器23a,23b,23cに設
けられた温度センサー28a,28b,28cを通じて
作動中の室内熱交換器の平均温度Taを求める(S
1)。室内熱交換器の作動可否は室内器の運転信号また
は室内器の運転信号に応じて開閉される電動膨脹弁24
a,24b,24cが開か閉かを感知することにより確
認することができる。もし、作動される室内熱交換器が
一つならばその室内熱交換器の温度を平均温度Taと見
做す。
【0024】それから、求められた平均温度Taが予め
設定された第1設定値T1を超えるかを判断する(S
2)。もし、平均温度がT1以上ならば、現在室内熱交
換器が正常な条件で作動されていると判断し、マイコン
29は第1及び第2バイパス弁32a,32bにオフ信
号を印加する(S3)。これにより、第1及び第2バイ
パスライン30a,30bが閉鎖され、室外熱交換器に
流入された冷媒は圧縮機21にバイパスされない。次
に、圧縮機21が停止状態かを判断する(S4)。も
し、圧縮機21が停止状態ならば、駆動信号を印加して
圧縮機21を駆動させる(S5)。
【0025】もし、室内熱交換器の平均温度TaがT1
以下の場合、Taが予め設定された所定時間以上T1以
下に保たれているかを判断する(S6)。もし、Taが
所定時間以上T1以下に保たれれば(この場合は図5の
に該当する)、マイコン29は第1バイパス弁32a
にオン信号を印加し、第2バイパス弁32bにはオフ信
号を印加する(S7)。これにより、第1バイパスライ
ン30aが開放され、第2バイパスライン30bは閉鎖
された状態になり、室外熱交換器に流入された冷媒のう
ち一部が第1バイパスライン30aを通してバイパスさ
れる。
【0026】次に、作動中の室内熱交換器の平均温度T
aが第2設定値T2以下で所定時間保たれているかを判
断する(S8)。室内熱交換器の平均温度Taがさらに
下がって図5ののように、所定時間T2以下に保たれ
れば、マイコン29は第1バイパス弁32aにはオフ信
号を印加し、第2バイパス弁32aにオン信号を印加す
る(S9)。これにより、第1バイパスライン30aは
閉鎖され、第2バイパスライン30bは開放され、室外
熱交換器に流入された冷媒中一部が第2バイパスライン
30bを通して圧縮機21にバイパスされる。この時、
バイパスされる冷媒量はS7段階でより多量である。
【0027】次の段階に、作動中の室内熱交換器の平均
温度Taが第3設定値T3以下で所定時間保たれている
かを判断する(S10)。室内熱交換器の平均温度が図
5ののように、所定時間T3以下に保たれれば、マイ
コン29は第1、及び第2バイパス弁32a,32bに
全てオン信号を印加する(S11)。第1及び第2バイ
パス弁32a,32bに全てオン信号が印加されれば、
第1及び第2バイパスライン30a,30bが全て開放
され、室外熱交換器に流入された冷媒の一部が第1及び
第2バイパスライン30a,30bを通して圧縮機21
にバイパスされ、バイパスされた量は最大になる。望ま
しくは、T3は室内熱交換器の凍結温度、即ち0℃であ
る。参考に、T1及びT2の値は各々5±0.5℃、及
び3±0.5℃である。そして、所定時間は概略5分
(±30秒)である。
【0028】S11段階の随行により第1及び第2バイ
パスライン30a,30bが全て開放された状態で、T
a即ち室内熱交換器の平均温度TaがT1以上に上がら
ないと(S12)、マイコン29は圧縮機21に停止信
号を印加する(S13)。これによって、圧縮機21が
停止され、室内熱交換器の凍結により液冷媒が圧縮機2
1に流入されることを防止する。
【0029】上記の各段階の随行が完了されれば、再び
S1段階に戻る。S7段階、S9段階、S11段階また
はS13段階の随行により各室内熱交換器の平均温度T
aがT1以上に上昇されれば(図5の)、S2段階の
判断により第1及び第2バイパスラインが閉鎖される。
また、S13段階により圧縮機21が停止した状態なら
ば圧縮機21は再び駆動される(S5)。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば作動
中の室内熱交換器の平均温度と予め設定された温度T
1,T2,T3とを比較して段階的に第1及び第2バイ
パスラインの開閉を制御するようになる。従って、高価
なインバータ型圧縮機を採用しなくても作動される室内
熱交換器の数や容量、または過負荷条件及び低温運転条
件などのような運転条件の変化に関係なく適量の冷媒を
各室内熱交換器に供給できる長所がある。また、前述し
たような理由によって、圧縮機の総容量を超えない範囲
内で室内熱交換器の容量を多様に変更できるため、消費
者の多様な欲求に相応できるという長所もある。
【0031】以上では本発明の特定の望ましい実施形態
について示しかつ説明したが、本発明は前記一実施形態
に限定されず、特許請求の範囲で請求した本発明の要旨
を逸脱せず当該発明の属する分野で通常の知識を持った
者ならば誰でも多様な変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の多室型空気調和機の冷凍サイクルを示
した冷凍サイクル図である。
【図2】 本発明の一実施形態にともなう多室型空気調
和機の冷凍サイクル図である。
【図3】 (a)及び(b)は本発明の他の実施形態に
ともなう多室型空気調和機の冷凍サイクルでバイパス部
を各々示した図面である。
【図4】 本発明にともなう多室型空気調和機のバイパ
ス量制御方法を示した流れ図である。
【図5】 作動中の室内熱交換器の平均温度にともなう
第1、第2バイパス弁及び圧縮機の作動状態を示した本
発明の制御方法による制御チャートを示した図面であ
る。
【符号の説明】
21 非インバータ型圧縮機 22 室外熱交換器 23a,23b,23c 室内熱交換器 24a,24b,24c 電動膨脹弁 25a,25b,25c 連結管 27a,27b,27c 室内熱交換器負荷センサー 28a,28b,28c 温度センサー 29 マイコン 30a,30b バイパスライン 31a,31b バイパス管 32a,32b バイパス弁 33a,33b 毛細管

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非インバータ型圧縮機と、 その一側が第1連結管を通じて前記圧縮機の一側と連結
    された室外熱交換器と、 一側は前記室外熱交換器の他側に連結され、他側が多数
    個に分岐された第2連結管と、 その一側が前記第2連結管の多数の他側のうちいずれか
    一側に連結された多数の室内熱交換器と、 一側が多数個に分岐されて前記多数の室内熱交換器の他
    側にそれぞれ連結され、他側は前記圧縮機の他側に連結
    された第3連結管と、 前記第2連結管の多数の他側に各々設けられた多数の電
    動膨脹弁と、 前記室外熱交換器の一側から所定量の冷媒を前記圧縮機
    にバイパスさせるためのものであって、前記室外熱交換
    器の一側と前記第3連結管の他側を連結するバイパス管
    と前記バイパス管の中間一側に各々設けられた毛細管及
    びバイパス弁を持つ少なくとも二本以上のバイパスライ
    ンと、 運転中の室内熱交換器の平均温度に応じて前記各バイパ
    スラインのバイパス弁を制御することにより前記室外熱
    交換器から圧縮機にバイパスされる冷媒量を制御するた
    めの手段とを含み、 前記バイパス量制御手段は、 前記各室内熱交換器の温度を感知する多数の温度センサ
    ーと、 運転中の室内熱交換器の温度センサーから感知された温
    度情報を入力され、前記多数のバイパスラインに設けら
    れた多数のバイパス弁に制御信号を各々印加するマイコ
    ンを持つ ことを特徴とする多室型空気調和機。
  2. 【請求項2】 前記少なくとも二本以上のバイパスライ
    ンは各々相異なるバイパス容量を持つことを特徴とする
    請求項1に記載の多室型空気調和機。
  3. 【請求項3】 非インバータ型圧縮機と、各々少量及び
    大量の冷媒を室外熱交換器から前記圧縮機にバイパスさ
    せる第1及び第2バイパスラインと、各室内熱交換器の
    温度を感知する多数の温度センサーと、運転中の室内熱
    交換器の温度センサーから感知された温度情報を入力さ
    れ、前記2つのバイパスラインに設け られた2つのバイ
    パス弁に制御信号を各々印加するマイコンとを持つ多室
    型空気調和機のバイパス量を制御するための方法であっ
    て、前記温度センサーによって、 運転中の室内熱交換器の平
    均温度を求める第1段階と、 前記第1段階で求められた平均温度が予め設定された第
    1設定値を超える場合前記第1及び第2バイパスライン
    を全て閉鎖する第2段階と、 前記平均温度が予め設定された所定時間以上第1設定値
    以下に保たれる場合前記第1バイパスラインは開放し、
    前記第2バイパスラインは閉鎖する第3段階と、 前記平均温度が所定時間以上第2設定値以下に保たれる
    場合前記第1バイパスラインは閉鎖し、前記第2バイパ
    スラインは開放する第4段階と、 前記平均温度が所定時間以上第3設定値以下に保たれる
    場合前記第1及び第2バイパスラインを全て開放する第
    5段階とを含むことを特徴とする多室型空気調和機のバ
    イパス量制御方法。
  4. 【請求項4】 前記第5段階の随行後平均温度が第1設
    定値以下の場合前記圧縮機を止めさせる第6段階と、 前記第2段階で前記圧縮機が止まった場合、前記圧縮機
    を駆動させる第7段階をさらに含むことを特徴とする請
    求項に記載の多室型空気調和機のバイパス量制御方
    法。
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