JP3378712B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１台の熱源側ユニ
ット（室外機）で複数台の利用側ユニット（室内機）を
冷暖房運転できる空気調和機に関し、特に運転と運転さ
れていない利用側ユニットのある場合に、冷媒媒循量を
適切に制御し効率的にまた経済的に運転できるようにし
た空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、上述した冷暖房運転できる空気
調和機の従来の冷凍回路にして、該冷凍回路は、便宜上
中央の縦線Ｎにて区分せる左方域に示す圧縮機１、熱源
側熱交換器３、減圧装置６ａ、流路切換弁である４方弁
２を搭載する熱源側ユニット３０と、右方域に示す利用
側熱交換器８ａを搭載する第１の利用側ユニット３１と
に分離して搭載されている。さらに、前記第１の利用側
ユニット３１に加えて少なくとも１ユニット以上の別な
る利用側ユニットを具備している。すなわち実施例で
は、第２の利用側熱交換器８ｂを搭載する第２の利用側
ユニット３２が熱利用側の冷媒回路中で、その第２の利
用側熱交換器８ｂを前記利用側熱交換器８ａと並列とな
るように接続して搭載している。

【０００３】そして、流路切換弁２を実線状態と破線状
態に切り替えることで、冷媒が第１の利用側ユニット３
１と第２の利用側ユニット３２にそれぞれ冷房時には実
線矢印方向に、また暖房時は破線矢印へと流れて冷房、
暖房の熱交換作用が行われるようになっている。この際
に、第１の利用側ユニット３１の利用側熱交換器８ａへ
の冷媒の流れを制御するために、熱源側の冷凍回路にお
ける管路４ａに減圧装置６ａが配されている。

【０００４】これと同じように、第２の利用側ユニット
３２の利用側熱交換器８ｂへの冷媒の流れを制御するた
めに、第２の減圧装置６ｂが、熱源側の冷凍回路におけ
る管路４ｂに配されている。従って、この減圧装置６ａ
と６ｂは、第１の利用側ユニット３１と第２の利用側ユ
ニット３２で所定の冷房、暖房能力を得られるように絞
り度の調整制御をして適当量の冷媒を流せるように作動
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来は、第１の
利用側ユニット３１及び第２の利用側ユニット３２の各
利用側熱交換器８ａ、８ｂに冷媒を流す冷媒回路は、冷
媒の分岐する管路４ａ、４ｂに減圧装置６ａ、６ｂが一
つだけ配している管路構成であるので、例えば暖房時に
おいて２台ある利用側熱交換器８ａ、８ｂのうち利用側
熱交換器８ａが運転されていて利用側熱交換器８ｂが運
転休止である状況の時、運転休止中の冷媒経路７ｂにも
圧縮機からの高温冷媒（矢印ｈ）が流れることとなって
徐々に利用側熱交換器８ｂおよび冷媒経路７ｂ中に溜り
込むようになる。このような冷媒の溜り込みがあると、
暖房時には一般に冷房時より多量の冷媒を必要とするの
で、運転中の利用側熱交換器８ａに流れる冷媒が不足し
て所定の暖房能力を出力できない場合が起きる。

【０００６】また同様に冷房時においても、最初２台の
利用側熱交換器８ａ、８ｂが運転されていて、途中で１
台だけ例えば利用側熱交換器８ａが運転される場合、運
転休止中の利用側熱交換器８ｂにも適度の絞り度になっ
ている減圧装置６ｂを通して冷媒が流れ、運転側の利用
側熱交換器８ａへの冷媒を充分とできない状況となる心
配がある。

【０００７】さらに一台の利用側熱交換器、例えば利用
側熱交換器８ａで冷房を行っている時、冷房が進み設定
温度（低温）に達した後は、設定温を維持する以上に冷
媒が流れるような冷媒過多になり不経済な運転になる。
このような問題が起きるのは、従来では、運転休止にあ
る時その減圧装置は単に絞り度を小さくし、運転中の利
用側熱交換器の温度には応動しない固定的な絞り作動を
なすのみで、絞り度を自由に調整して冷媒をバイパスさ
せるというような機能は有しない冷凍回路であったため
による。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みて成されたもの
で、各利用側ユニットへの冷凍回路に減圧装置に加えて
流路開閉弁を追加し、複数の利用側ユニットが運転と運
転休止の混在した状況で稼働している場合に、運転休止
の利用側ユニットへの冷媒流通量を減圧装置と流路開閉
弁による連係動作により調整可能として、運転中の利用
側ユニットに所要の出力を発揮させ、効率的、経済的な
運転を行えるように運転制御できるように図った空気調
和機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】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧
装置、利用側熱交換器、流路開閉弁を順に冷媒配管で環
状接続して成る冷媒回路を備える空気調和機において、
前記冷媒回路を前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記
減圧装置、前記流路開閉機構を搭載する熱源側ユニット
と、前記利用側熱交換器を搭載する第１の利用側ユニッ
トとに分離して搭載し、第２の利用側熱交換器を搭載す
る第２の利用側ユニットを少なくとも１ユニット前記第
２の利用側熱交換器が前記冷媒回路中で前記利用側熱交
換器と並列に成るように接続すると共に、前記熱源側ユ
ニットの冷媒回路中にこの第２の利用側熱交換器への冷
媒の流れを制御するように第２の減圧装置及び第２の流
路開閉弁を前記減圧装置及び前記流路開閉弁に対応して
設け、さらに運転休止の利用側ユニットの利用側熱交換
器で冷媒の凝縮作用を検出した際にまず対応する利用側
熱交換器の流路開閉弁を閉じ次いで所定時間後に対応す
る減圧装置を充分に開く弁制御装置を備えるようにした
ものである。

【００１０】また請求項２の発明は、圧縮機、熱源側熱
交換器、減圧装置、利用側熱交換器、流路開閉弁を順に
冷媒配管で環状接続して成る冷媒回路を備える空気調和
機において、前記冷媒回路を前記圧縮機、前記熱源側熱
交換器、前記減圧装置、前記流路開閉機構を搭載する熱
源側ユニットと、前記利用側熱交換器を搭載する第１の
利用側ユニットとに分離して搭載し、第２の利用側熱交
換器を搭載する第２の利用側ユニットを少なくとも１ユ
ニット前記第２の利用側熱交換器が前記冷媒回路中で前
記利用側熱交換器と並列に成るように接続すると共に、
前記熱源側ユニットの冷媒回路中にこの第２の利用側熱
交換器への冷媒の流れを制御するように第２の減圧装置
及び第２の流路開閉弁を前記減圧装置及び前記流路開閉
弁に対応して設け、さらに運転休止の利用側ユニットの
利用側熱交換器で冷媒の蒸発作用を検出した際にまず対
応する利用側熱交換器の流路開閉弁を開き次いで所定時
間後に対応する減圧装置を一部開く弁制御装置を備える
ようにしたものである。

【００１１】さらに請求項３の発明は、圧縮機、熱源側
熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器、流路開閉弁を順
に冷媒配管で環状接続して成る冷媒回路を備える空気調
和機において、前記冷媒回路を前記圧縮機、前記熱源側
熱交換器、前記減圧装置、前記流路開閉機構を搭載する
熱源側ユニットと、前記利用側熱交換器を搭載する第１
の利用側ユニットとに分離して搭載し、第２の利用側熱
交換器を搭載する第２の利用側ユニットを少なくとも１
ユニット前記第２の利用側熱交換器が前記冷媒回路中で
前記利用側熱交換器と並列に成るように接続すると共
に、前記熱源側ユニットの冷媒回路中にこの第２の利用
側熱交換器への冷媒の流れを制御するように第２の減圧
装置及び第２の流路開閉弁を前記減圧装置及び前記流路
開閉弁に対応して設け、さらに運転中の利用側ユニット
の利用側熱交換器で冷媒の蒸発作用を検出した際にまず
運転休止中の利用側熱交換器の流路開閉弁を開き次いで
所定時間後に運転休止中の利用側熱交換器の減圧装置を
一部開く弁制御装置を備えるようにしたものである。

【００１２】

【００１３】そして、また請求項４の発明は、請求項１
に記載の空気調和機において、前記減圧装置、第２の減
圧装置、前記流路開閉機構、前記第２の流路開閉機構は
いずれも信号に応じて冷媒の流路を全開から全閉まで制
御するようにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。なお、従来装置と同一または相当する
構成部については、同一番号を付す。

【００１５】冷房時の冷凍サイクルを示す図２で、第１
の利用側ユニット３１に冷媒を流すために配管形成され
ている熱源側の冷凍回路において、冷媒が分岐して吐出
する管路４ａに減圧装値６ａが配設されている。また第
１の利用側ユニット３１に流入して蒸発した熱交換後の
冷媒が利用側の冷媒回路７ａを介し、圧縮機１にと戻る
熱源側の分岐した配管９ａには、電磁式作動の流路開閉
弁１４ａが配設されている。

【００１６】また、第２の利用側ユニット３２に冷媒を
流すために配管形成されている熱源側の冷凍回路におい
て、冷媒が分岐して吐出する管路４ｂにも、前記減圧装
値６ａと対応して第２の減圧装値６ｂを配している。そ
して、第２の利用側ユニット３２に流入して蒸発した熱
交換後の冷媒が利用側の冷媒回路７ｂを介して、圧縮機
１にと戻る熱源側の分岐した配管９ｂに、配管９ａ側の
前記流路開閉弁１４ａと対応するように第２の流路開閉
弁１４ｂを配している冷凍回路となっている。

【００１７】そして、各利用側ユニット３１、３２の冷
媒管路７ａ、７ｂと、熱源側の冷媒が吐出する分岐した
管路４ａ、４ｂおよび冷媒が吸込まれる分岐した管路９
ａ、９ｂとは、接続バルブ１７とサービスバルブ１８に
より連結されて冷媒回路が形成される。

【００１８】前記減圧装値６ａ、６ｂは前述したよう
に、その絞り度が全閉から全開まで自由に調整設定でき
るものである。また流路開閉弁１４ａ、１４ｂは管路９
ａ、９ｂを閉めるか開けるかの開閉および全閉から全開
までの調整設定も可能なものとなっている。

【００１９】ところで第１の利用側ユニット３１におい
て、利用側熱交換器８ａより吐出した冷媒の温度を検出
するための温度センサー１５ａが冷媒管７ａに密着させ
て設けている。またこの温度センサー１５ａは、利用側
熱交換器８ａに直に取り付けて利用側熱交換器８ａ自体
の温度の検出により間接的に冷媒温度を検出できる。

【００２０】同様に、第２の利用側ユニット３２におい
ても、利用側熱交換器８ｂより吐出した冷媒の温度を検
出するための温度センサー１５ｂが冷媒管７ａに密着さ
せて設けていると共に、温度センサー１５ｂを利用側熱
交換器８ｂに直に取り付けても冷媒温度を検出できるこ
とも同じである。そしてこれらの温度センサー１５ａ、
１５ｂがある定めた温度帯域の温度を検出した時に、そ
の検出信号を受けて、各々の管路にある各流路開閉弁１
４ａ、１４ｂと各減圧装値６ａ、６ｂを後述するような
連係した弁制御を行うように制御するための弁制御装置
２０を熱源側ユニット内に設けている。

【００２１】また、この冷凍サイクルで、四方弁２を切
り替えれば、図１に示すように冷媒が点線矢印方向の逆
の流れとなって、暖房運転サイクルに変わる。

【００２２】さて、ここで本発明が特長とする冷暖房運
転時における各流路開閉弁１４ａ、１４ｂと各減圧装値
６ａ、６ｂを連係動作させる弁制御システムについて説
明する。

【００２３】先ず、第１の利用側熱交換器８ａと第２の
利用側熱交換器８ｂとも、図１に示すように暖房運転さ
れている時は、各流路開閉弁１４ａ、１４ｂは開放し、
かつ各減圧装値６ａ、６ｂが適正に絞り調整制御され
て、各利用側ユニット３１、３２には点線矢印に示すよ
うに適量の冷媒が分岐して流れて、第１の利用側熱交換
器８ａと第２の利用側熱交換器８ｂは、凝縮作用をして
室内空気と熱交換し所要の暖房能力を出力して暖房を行
う。

【００２４】ところが、今第２の利用側ユニット３２は
運転せず、第１の利用側ユニット３１を運転する時、こ
の第１の利用側ユニット３１の利用側熱交換器８ａに減
圧装値６ａにより絞られた適量の冷媒が流れて運転され
る。一方運転しない第２の利用側ユニット３２の減圧装
値６ｂは或る程度に絞られて冷媒流通を制限されてい
る。

【００２５】こうした状況のもとで運転が遂行するが、
もし運転していない第２の利用側熱交換器８ｂに配して
いる温度センサー１５ｂが、一定の高温（例えば５０
℃）以上を検出した場合には、冷媒が運転していない方
の冷媒回路７ｂに制限量以上に流れていて、冷媒の凝縮
作用（暖房作用）が行われている。このため、運転中の
第１の利用側ユニット３１に供給する冷媒を不足気味と
している状況にある事を示すため、その温度信号を受け
て弁制御装置２０は、先ず運転休止中の第２の利用側ユ
ニット３２の第２の流路開閉弁９ｂを閉じる制御を行
う。次いで、所定時間（例えば１分）が経ったら、その
対応する第２の減圧装値６ｂを最少の絞り具合にすなわ
ち充分に開いた状態にさせる制御を実行する。こうする
と最初に閉じられる第２の流路開閉弁１４ｂにより運転
休止中の第２の利用側ユニット３２への冷媒流入が阻止
され、そして次の第２の減圧装値６ｂが開いている間
に、流路開閉弁１４ｂより下流の冷媒分岐路７ｂや運転
休止中の第２の利用側熱交換器８ｂ内に溜り込んでいた
冷媒は、利用側冷凍回路から流れ去る事になる。そして
その冷媒は、運転中の第１の利用側熱交換器８ａに追加
して流れることにもなるので、十分な冷媒量が運転中の
冷凍回路の方に確保できて、暖房能力は増大し立上りの
良い、短時間で所望温度にできる効率的な暖房を行える
ようになる。よって従来のような運転休止中の第２の利
用側熱交換器８ｂへの冷媒溜り込みで、運転している回
路内冷媒が不足し、所定の出力が確保できないという事
態を回避できる。

【００２６】なお、上記冷媒流通制御に加えて、運転回
転数を可変制御できるインバータ制御式の圧縮機１を採
用すれば、効果的な冷媒サイクル容量の可変が行えて、
暖房運転時の立ち上がり性能を改善させることができ
る。

【００２７】次に第１の利用側ユニット３１および第２
の利用側ユニット３２の双方運転している状態から、第
１の利用側ユニット３１だけの運転に変更した場合に、
運転が進むと第１の利用側ユニット３１で冷房が充分に
効き、冷媒過多の状況になる。このような時に、運転休
止側の利用側ユニット３２で、温度センサー１５ｂで冷
媒蒸発作用の示す温度が検出された時、その運転休止側
の第２の流路開閉弁１４ｂを先ず開く。開き方は最初か
ら開いているときはその開いたままの状態に維持し、少
し開いている時は、より大きく開くように制御される。
この後、所定時間後に対応する第２の減圧装値６ｂを一
部開く。これにより、運転休止中の方に運転中の過冷媒
を少しずつ流して溜め込むことができる。溜め込む量の
制御は、減圧装値６ｂの開き具合を全閉から全開に制御
調整設定することで随意にできる。よって、適当量の冷
媒を運転中の利用側ユニット３１に流して、冷媒を有効
に経済的に利用して、冷え過ぎとならない快適な冷房が
行える。

【００２８】更に、冷房運転で、一方の例えば第２の利
用側ユニット３２を運転停止とし、第１の利用側ユニッ
ト３１だけで運転している場合に、部屋は設定した冷房
温度に至るように冷房されるが、運転している第１の利
用側熱交換器８ａ側の温度センサー１５ａが、一定温度
（例えば２℃）以下を検出したら、その温度信号を受け
て弁制御装置２０が、運転していない休止側の回路７ｂ
の流路開閉弁１４ｂを開く。その後、所定時間後（数秒
後）に第２の減圧装値６ｂを一部（少々）開けるような
弁制御が、弁制御装置２０により行なわれる。これは、
温度センサー１５ａが冷媒の温度として一定温度（例え
ば２℃）以下を検出するということは、冷房が充分であ
って運転中の利用側熱交換器８ａに流れる冷媒が過多で
あることを意味する。従って、運転していない休止側の
流路開閉弁１４ｂを開けることで、運転中の利用側ユニ
ット３１から多すぎる冷媒をこの運転休止中の回路７ｂ
へバイパスさせることを可能にさせ、かつそのバイパス
させる冷媒量を第２の減圧装値６ｂの開度具合を全閉か
ら全開に制御調整設定することにより、運転中の利用側
熱交換器８ａの冷媒過多を解消し、冷し過ぎの状況をな
くし、快適冷房が行えるようにしている。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、運転対象とされる複数台
の利用側ユニットのうちの一部を運転するような状況の
場合に、請求項１の発明によれば、各冷媒回路に各々減
圧装値と流路開閉弁を設け、そして運転休止中の利用側
熱交換器で冷媒の凝縮作用が検出されたら、運転休止中
の回路に冷媒が流れ不用な暖房および運転側に与える冷
媒の不足する冷媒溜りがあることを示すので、運転休止
側の流路開閉弁を閉じて冷媒流入を阻止し、ついで対応
する減圧装値を充分に開き、溜っている冷媒を流し去ら
せることにより、運転中の利用側ユニットに充分な量の
冷媒を確保し、暖房の立ち上がり運転を良くし、また所
要の暖房出力を安定して発揮することができ、効率的で
経済的な空調運転が行うことができる。

【００３０】また請求項２の発明によれば、運転中の利
用側ユニットでの過冷媒を回避するために、運転休止中
の利用側ユニットで冷媒の蒸発作用が検出されたら、そ
の対応する流路開閉弁を開き、次いで対応する減圧装値
を一部開くように弁制御装値で制御を行うようにしたの
で、これにより運転中の利用側ユニットでの過冷媒を運
転休止中の利用側熱交換器に溜め込み過冷媒状況を解消
できる。よって、運転中のユニットを快適な冷房温度で
運転できる。

【００３１】さらに請求項３の発明によれば、冷房運転
において、運転中の利用側ユニットで低い蒸発作用が検
出されたら、必要以上に冷えた冷媒過多の運転状況と判
断されるため、運転休止している方の回路上の流路開閉
弁を開け次いで減圧装値を適度に開ける弁制御を行っ
て、多すぎる冷媒を運転休止している利用側ユニットに
バイパスさせるようにしたので、これにより過冷却とな
らない適量の冷媒を流せるようになり、冷媒過多を解消
し経済的で快適な冷房温度での運転を行うことができ
る。

【００３２】

【００３３】さらにまた請求項４の発明によれば、温度
センサー等を用いて冷媒の温度又は利用側熱交換器の温
度が検出され、その温度信号が弁制御装値に入力すれば
各減圧装値と各流路開閉機構は作動して、適正冷媒を流
れるように冷媒回路の全閉から全開の制御を行うことが
でき、応答性が良く、信頼性の高い冷媒流通制御が行え
る。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒流通制御により効率的運転を行えるように
した本発明に係る空気調和機の暖房運転時の冷凍サイク
ル図。

【図２】冷媒流通制御より効率的運転を行えるようにし
た本発明に係る空気調和機の冷房運転時の冷凍サイクル
図。

【図３】冷媒不足気味の暖房運転や冷媒過多気味の冷房
運転の問題ある従来の空気調和機の冷凍サイクル図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 熱源側熱交換器 ６ａ 第１の減圧装値 ６ｂ 第２の減圧装値 ７ａ、７ｂ 利用側回路 ８ａ 第１の利用側熱交換器 ８ｂ 第２の利用側熱交換器 １４ａ 第１の流路開閉弁 １４ｂ 第２の流路開閉弁 １５ａ、１５ｂ 温度センサー ２０ 弁制御装置

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 F24F 11/02

Claims (4)

(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、利
   用側熱交換器、流路開閉弁を順に冷媒配管で環状接続し
   て成る冷媒回路を備える空気調和機において、前記冷媒
   回路を前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記減圧装
   置、前記流路開閉機構を搭載する熱源側ユニットと、前
   記利用側熱交換器を搭載する第１の利用側ユニットとに
   分離して搭載し、第２の利用側熱交換器を搭載する第２
   の利用側ユニットを少なくとも１ユニット前記第２の利
   用側熱交換器が前記冷媒回路中で前記利用側熱交換器と
   並列に成るように接続すると共に、前記熱源側ユニット
   の冷媒回路中にこの第２の利用側熱交換器への冷媒の流
   れを制御するように第２の減圧装置及び第２の流路開閉
   弁を前記減圧装置及び前記流路開閉弁に対応して設け、
   さらに運転休止の利用側ユニットの利用側熱交換器で冷
   媒の凝縮作用を検出した際にまず対応する利用側熱交換
   器の流路開閉弁を閉じ次いで所定時間後に対応する減圧
   装置を充分に開く弁制御装置を備えることを特徴とする
   空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利
   用側熱交換器、流路開閉弁を順に冷媒管で環状接続して
   成る冷媒回路を備える空気調和機において、前記冷媒回
   路を前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記減圧装置、
   前記流路開閉機構を搭載する熱源側ユニットと、前記利
   用側熱交換器を搭載する第１の利用側ユニットとに分離
   して搭載し、第２の利用側熱交換器を搭載する第２の利
   用側ユニットを少なくとも１ユニット前記第２の利用側
   熱交換器が前記冷媒回路中で前記利用側熱交換器と並列
   に成るように接続すると共に、前記熱源側ユニットの冷
   媒回路中にこの第２の利用側熱交換器への冷媒の流れを
   制御するように第２の減圧装置及び第２の流路開閉弁を
   前記減圧装置及び前記流路開閉弁に対応して設け、さら
   に運転休止の利用側ユニットの利用側熱交換器で冷媒の
   蒸発作用を検出した際にまず対応する利用側熱交換器の
   流路開閉弁を開き次いで所定時間後に対応する減圧装置
   を一部開く弁制御装置を備えることを特徴とする空気調
   和機。
3. 【請求項３】 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利
   用側熱交換器、流路開閉弁を順に冷媒配管で環状接続し
   て成る冷媒回路を備える空気調和機において、前記冷媒
   回路を前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記減圧装
   置、前記流路開閉機構を搭載する熱源側ユニットと、前
   記利用側熱交換器を搭載する第１の利用側ユニットとに
   分離して搭載し、第２の利用側熱交換器を搭載する第２
   の利用側ユニットを少なくとも１ユニット前記第２の利
   用側熱交換器が前記冷媒回路中で前記利用側熱交換器と
   並列に成るように接続すると共に、前記熱源側ユニット
   の冷媒回路中にこの第２の利用側熱交換器への冷媒の流
   れを制御するように第２の減圧装置及び第２の流路開閉
   弁を前記減圧装置及び前記流路開閉弁に対応して設け、
   さらに運転中の利用側ユニットの利用側熱交換器で冷媒
   の蒸発作用を検出した際にまず運転休止中の利用側熱交
   換器の流路開閉弁を開き次いで所定時間後に運転休止中
   の利用側熱交換器の減圧装置を一部開く弁制御装置を備
   えることを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】 前記減圧装置、第２の減圧装置、前記流
   路開閉機構、前記第２の流路開閉機構はいずれも信号に
   応じて冷媒の流路を全開から全閉まで制御することを特
   徴とする請求項１に記載の空気調和機。