JP3384150B2 - 多室空気調和機およびその運転方法 - Google Patents

多室空気調和機およびその運転方法

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JP3384150B2 JP29927394A JP29927394A JP3384150B2 JP 3384150 B2 JP3384150 B2 JP 3384150B2 JP 29927394 A JP29927394 A JP 29927394A JP 29927394 A JP29927394 A JP 29927394A JP 3384150 B2 JP3384150 B2 JP 3384150B2
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多室空気調和機およびそ
の運転方法に係り、特に各室内機に備えた冷媒流量制御
弁を制御する多室空気調和機及びその運転方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の多室空気調和機においては、特開
平3−75459号公報記載のように、液配管と圧縮機
吸入側とを接続する液戻し配管に設けた冷媒流量制御弁
の開度を制御して、圧縮機の過熱度を制御していた。ま
た、各室内機に設けた冷媒流量制御弁の開度を制御し
て、各室内機の空調能力を制御していた。
【0003】また、特開平4−254159号公報に記
載のように、各室内機に設けた流量制御弁の全体開度に
基づいて圧縮機の過熱度を制御すると共に、少なくとも
一つの室内機からの空調能力要求が変化した際に、運転
中の全ての室内機の流量制御弁の開度を変化させてい
た。
【0004】さらに、多室空気調和機の暖房能力制御に
おいては、特開平3−294752号公報に記載のよう
に、室内機の能力比(供給能力/要求能力)がアンバラ
ンスであり、能力比が最小である室内機の冷媒流量制御
弁の開度が全開のときには、能力比が最大の室内機の冷
媒流量制御弁の開度を絞っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の最初
に述べたものにおいては、液戻し配管に設けた冷媒流量
制御弁の開度を制御して圧縮機の過熱度を制御してお
り、液戻し配管と冷媒流量制御弁を必要とし、製品コス
トがかさむとともに、機器の構成が複雑になるという不
具合があった。◆また、上記従来技術の2番目に記載の
ものにおいては、各室内機の流量制御弁の全体開度で圧
縮機の過熱度を制御している。つまり、各室内機の要求
能力が全て最大で変化しないときには各室内機の流量制
御弁開度比で全体開度を案分しその案分比を、各室内機
の流量制御弁開度としている。しかし、室内機能力と各
室内機の流量制御弁に要求される弁開度との比は一定で
はないから、各室内機で流量制御弁開度比率を上記案分
比に固定すると流量制御弁開度が変化し、各室内機の供
給能力のバランスがくずれ能力不足のものが発生するお
それがある。◆さらに、上記従来技術の最後に述べたも
のにおいては、暖房時に能力比が最小の室内機の冷媒流
量制御弁の開度が全開のとき、能力比が最大の室内機の
冷媒流量制御弁の開度を絞るように制御するので、能力
比が最大の室内機を探し、能力バランスをとるまでに多
大な時間を要するという問題がある。
【0006】本発明の目的は、上記従来の技術に記載さ
れた課題を解消し、製品のコストを低減すると共に、短
時間に各室内機を快適空調状態にすることができる空気
調和機を提供することにある。◆また、従来用いられて
きた吸入圧力センサーやバイパス回路等の複雑な構成を
必要とせず、簡素で信頼性の高い空気調和機を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様は圧縮機及び室外熱交換器を備
えた室外機と、第1の冷媒流量制御弁及び室内熱交換器
を備えた複数台の室内機とを液配管及びガス配管を用い
て接続して形成された冷凍サイクルを有し、この冷凍サ
イクルを制御する制御装置を備えた多室空気調和機にお
いて、前記圧縮機の過熱度を得る第1の過熱度検出手段
と、前記各々の室内熱交換器の過熱度を得る第2の過熱
度検出手段とを設け、この第2の過熱度検出手段から得
られた各々の室内熱交換器の過熱度を設定過熱度にする
前記第1の冷媒流量制御弁開度を演算し、前記圧縮機の
入口側と前記液配管とを第2の冷媒流量制御弁を介して
バイパス接続する液戻し配管を仮想したときに前記第1
の過熱度検出手段から得られた圧縮機の過熱度を目標過
熱度にする前記第2の冷媒流量制御弁の開度を演算し、
この第2の冷媒流量制御弁の開度に基づいて前記第1の
冷媒流量制御弁の弁開度を補正して制御する制御手段を
前記制御装置に設けたものである。
【0008】また、本発明の第2の態様は、圧縮機及び
室外熱交換器を備えた室外機と、第1の冷媒流量制御弁
及び室内熱交換器を備えた複数台の室内機とを液配管及
びガス配管を用いて接続して形成された冷凍サイクルを
有し、この冷凍サイクルを制御する制御装置を備えた多
室空気調和機において、前記圧縮機の過熱度を得る第1
の過熱度検出手段と、前記各々の室内熱交換器の過熱度
を得る第2の過熱度検出手段と、前記圧縮機の入口側と
前記液配管とを第2の冷媒流量制御弁を介してバイパス
接続する液戻し配管とを設け、この第2の過熱度検出手
段から得られた各々の室内熱交換器の過熱度を設定過熱
度にする前記第1の冷媒流量制御弁開度、および、前記
第1の過熱度検出手段から得られた圧縮機の過熱度を目
標過熱度にする前記第2の冷媒流量制御弁の開度を演算
し、この第2の冷媒流量制御弁の開度に基づいて前記第
1の冷媒流量制御弁の弁開度を補正して制御する制御手
段を前記制御装置に設けたものである。
【0009】そして、好ましくは、前記液戻し配管に設
けた第2の冷媒流量制御弁が故障したときにこの液戻し
配管内の冷媒の流れを止める閉止手段を前記液戻し配管
に設けたものである。◆さらに、好ましくは、前記第1
の過熱度検出手段は圧縮機の吐出部近傍に設けた吐出圧
力検出器及び吐出温度検出器であり、前記第2の過熱度
検出手段は各々の室内熱交換器の冷媒入口部及び出口部
近傍に夫々設けた温度検出器としたことにある。◆ま
た、本発明の第3の態様は、圧縮機を有する室外機と、
第1の冷媒流量制御弁及び室内熱交換器を備えた複数台
の室内機とを液配管及びガス配管を用いて接続して形成
した冷凍サイクルと、この冷凍サイクルを制御する制御
装置とを備えた多室空気調和機の運転方法において、前
記制御装置が前記各室内機に設けた過熱度検出手段の出
力に基づいて、各室内機の運転能力を目標能力にする各
室内機の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、
ΔEVIa2、…)を演算するステップと、液配管と圧
縮機吸入側とを第2の冷媒流量制御弁を介して液戻し配
管で接続していると想定し、前記圧縮機に設けた過熱度
検出手段が検出する過熱度を設定過熱度にする第2の冷
媒流量制御弁の開度変化量ΔEVBを演算するステップ
と、この第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔEVBに
基づいて前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔE
VIa1、ΔEVIa2、…)を補正した開度変化量
(ΔEVI1、ΔEVI2、…)を演算するステップと
を有することにある。
【0010】そして、好ましくは、前記第1の冷媒流量
制御弁の補正した開度変化量を演算するステップは、前
記第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔEVBが正のと
き、前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVI
a1、ΔEVIa2、…)の最小値を求め、この最小値
と前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVIa
1、ΔEVIa2、…)との偏差で第2の冷媒流量制御
弁の開度変化量ΔEVBを案分した量に基づいて、各室
内機の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVI1、ΔE
VI2、…)を演算するものである。
【0011】また、好ましくは、前記第1の冷媒流量制
御弁の補正した開度変化量を演算するステップは、前記
第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔEVBが正のと
き、前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVI
a1、ΔEVIa2、…)の最大値を求め、この最大値
と前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVIa
1、ΔEVIa2、…)との偏差で第2の冷媒流量制御
弁の開度変化量ΔEVBを案分した量に基づいて、各室
内機の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVI1、ΔE
VI2、…)を演算するものである。
【0012】さらに、また好ましくは、前記第1の冷媒
流量制御弁の補正した開度変化量を演算するステップ
は、前記第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔEVBが
零のとき、前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量(Δ
EVIa1、ΔEVIa2、…)の平均値を求め、この
平均値と前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔE
VIa1、ΔEVIa2、…)との偏差で第2の冷媒流
量制御弁の開度変化量ΔEVBを案分した量に基づい
て、各室内機の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVI
1、ΔEVI2、…)を演算するものである。
【0013】本発明の第4の態様は、圧縮機を有する室
外機と、第1の冷媒流量制御弁及び室内熱交換器を備え
た複数台の室内機とを液配管及びガス配管を用いて接続
して形成した冷凍サイクルと、この冷凍サイクルを制御
する制御装置とを備えた多室空気調和機の運転方法にお
いて、前記制御装置が前記各室内機に設けた過熱度検出
手段の出力に基づいて、各室内機の運転能力を目標能力
にする各室内機の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEV
Ia1、ΔEVIa2、…)を演算するステップと、前
記圧縮機に設けた過熱度検出手段が検出する過熱度を設
定過熱度にする、液配管と圧縮機吸入側とを接続する液
戻し配管中に設けた第2の冷媒流量制御弁の開度変化量
ΔEVBを演算するステップと、この第2の冷媒流量制
御弁の開度変化量ΔEVBに基づいて前記第1の冷媒流
量制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、
…)を補正した開度変化量(ΔEVI1、ΔEVI2、
…)を演算するステップとを有することにある。
【0014】そして好ましくは、前記第2の冷媒流量制
御弁が故障した時に、液戻し配管の冷媒の流れをこの配
管中に設けた閉止手段を用いて閉止するステップを有す
るものである。
【0015】また好ましくは、前記補正された第1の冷
媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVI1、ΔEVI2、
…)から演算された第1の冷媒流量制御弁の演算開度
(EVIa1、EVIa2、…)の最大値が全開値以上
となったときに、この最大値と全開値との偏差を夫々の
第1の冷媒流量制御弁の演算開度(EVIa1、EVI
a2、…)から減算するステップを有することを特徴と
する請求項て、各室内機の冷媒流量制御弁の開度(EV
I1、EVI2、…)とするものである。
【0016】
【作用】仮想的に液戻し配管と冷媒流量制御弁を圧縮機
吸込み口と液配管との間に設け、この冷媒流量制御弁の
開度変化量を圧縮機の過熱度から計算する。そして、各
室内機の過熱度から室内機に備えた冷媒流量制御弁の開
度変化量を求め、この変化量で液戻し配管中の冷媒制御
弁の開度の計算値を案分し、案分した液戻し配管中の冷
媒制御弁の開度に応じて各室内機の冷媒流量制御弁の開
度を変化させる。これにより、冷媒流量制御弁を介した
液戻し配管が無くても、圧縮機の過熱度制御と各室内機
の能力制御が可能となる。◆また、暖房運転時、各室内
機の冷媒流量制御弁の計算開度の最大値が全開値以上と
なっても、計算開度の最大値と全開値との偏差を各室内
機の冷媒流量制御弁の計算開度から減じることにより、
各室内機の能力バランスを短時間に行なえる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図1は多室空気調和機の冷凍サイクル構成図であ
り、室外機100には2台の室内機が接続されて、冷凍
サイクルを構成し、これにより多室空気調和機が形成さ
れる。◆室外機100は、モータ回転数が可変の圧縮機
105、四方弁106、室外熱交換器101、過冷却器
111、室外ファン103、逆止弁110、キャピラリ
チューブ109、アキュムレータ104、室外制御器1
51、吐出圧力検出器114及び吐出温度検出器115
を備えている。ここで、室外制御器151には吐出圧力
検出器114及び吐出温度検出器115が検出した信号
が入力されており、また、室外制御器151からは圧縮
機105のモータ回転数を制御する信号が出力される。
【0018】室内機200及び室内機300は同様の構
成であり、室外機200は室内熱交換器201、膨張弁
202、室内ファン203、温度検出器204、20
5、206、207及び室内制御器208を備えてい
る。そして、室内制御器208には温度検出器204、
205、206、207が検出した温度情報が入力され
ており、室内制御器208は膨張弁202の開度を制御
している。
【0019】同様に室内機300は室内熱交換器30
1、膨張弁302、室内ファン303、温度検出器30
4、305、306、307及び室内制御器308を備
えており、室内制御器308には温度検出器304、3
05、306、307が検出した温度情報が入力されて
おり、室内制御器308は膨張弁302の開度を制御し
ている。◆さらに、室内制御器208、308と室外制
御器151間は伝送線によって接続されている。
【0020】次に、このように構成した多室空気調和機
の冷房運転時の動作について説明する。まず、冷媒の流
れを説明する。ガス配管121及び液配管122部に示
す実線矢印は冷媒の流れ方向を表している。また、室内
器200、300内の実線矢印は空気の流れ方向を表し
ている。◆圧縮機105から吐出された冷媒は、四方弁
106を通って、室外熱交換器101へ流入し、室外フ
ァン103から送風された室外空気と熱交換して縮す
る。この凝縮した冷媒は、逆止弁110によって流れが
阻止されるために逆止弁110を通らずに過冷却器11
1へ流入し、室外ファン103から送風された室外空気
と熱交換して過冷却した液冷媒となる。この過冷却した
液冷媒は、キャピラリチューブ109で若干減圧され、
液及びガスの二相冷媒となって室外機100を流出した
後、液配管122へ流入し、2台の室内機200、30
0へ送られる。室内機200に入った二相冷媒は膨張弁
202でさらに減圧され、室内熱交換器201へ流入
し、室内ファン203から送風された室内空気と熱交換
して蒸発する。一方、室内空気は室内熱交換器201に
おいて冷媒と熱交換して冷却される。その後、蒸発した
冷媒は室内機200を流出する。
【0021】室内機300に入った液とガスの二相冷媒
は、前述の室内機200と同様に、膨張弁302でさら
に減圧され、室内熱交換器301へ流入し、室内ファン
303から送風された室内空気と熱交換して蒸発する。
一方、室内空気は室内熱交換器301において冷媒と熱
交換して冷却される。蒸発した冷媒は室内機300を流
出し、室内機200から流出してきた冷媒と合流し、ガ
ス配管121を通って室外機100へ送られる。室外機
100に入った冷媒は、四方弁106、アキュムレータ
104を通って圧縮機105に吸入され圧縮される。以
後、上記経路を循環する。
【0022】次に、この多室空気調和機の制御方法につ
いて説明する。◆室内機200には、室内熱交換器20
1入口に設けた温度検出器204、室内熱交換器201
出口に設けた温度検出器205、吸い込み空気温度を検
出する温度検出器206および吹出し空気温度を検出す
る温度検出器207が備えられており、これら検出器が
検出した各温度信号は室内制御器208へ入力される。
また、室内機300には、室内熱交換器301入口に設
けた温度検出器304、室内熱交換器301出口に設け
た温度検出器305、吸い込み空気温度を検出する温度
検出器306および吹出し空気温度を検出する温度検出
器307が備えられており、これら検出器が検出した各
温度信号は室内制御器308へ入力される。そして、そ
れぞれの室内制御器208、308では、下式(1)〜
(3)に従って、各室内機の膨張弁202、302の仮
の開度変化量ΔEVIajを演算する。
【0023】 ΔEVIaj=Kp×{ΔSH(n)−ΔSH(n−1)} +Ki×ΔSH(n)×Ts ……(1) ΔSH(n)=SH−SH0 ……(2) SH=tr2−tr1 ……(3) ここで、ΔSH(n−1):1制御周期前のΔSH
(n) SH0 :目標室内熱交換器出口過熱度 tr1 :室内熱交換器入口の冷媒温度 tr2 :室内熱交換器出口の冷媒温度 Kp,Ki :制御定数 Ts :制御周期 j :室内機の番号(=1〜N) N :室内機の台数 n :制御回数 である。なお、式(2)の目標室内熱交換器過熱度SH
0は、図2に示すように、室内機の吸込み空気温度と設
定室温との偏差Δtsに従って変化する。例えば、Δt
sが4℃以下になると、目標室内熱交換器過熱度SH0
は増加する。これにより、室内機の能力制御が可能とな
る。各室内機の膨張弁202、302の仮の開度変化量
ΔEVIajは室外制御器151へ伝送され、同時に、
温度検出器204、205、304、305が検出した
信号も室外制御器151へ伝送される。
【0024】室外制御器151では、図1に一点鎖線で
示した配管、すなわち液配管122から冷媒流量制御弁
117を介してアキュムレータ104入口へバイパスす
る液戻し配管116があると仮定して、吐出温度検出器
115が検出した圧縮機の吐出温度tdを目標吐出温度
td0とするように、冷媒流量制御弁117の開度変化
量ΔEVBを式(4)および式(5)により計算する。
【0025】 ΔEVB= Kp×{Δtd(n)−Δtd(n−1)} +Ki×Δtd(n)×Ts +Kd×{Δtd(n)−2×Δtd(n−1) +Δtd(n−2)}/Ts ……(4) Δtd(n)=td−td0 ……(5) ここで、Δtd(n−1):1制御周期前のΔtd
(n) Δtd(n−2):2制御周期前のΔtd(n) td :吐出温度 td0 :目標吐出温度 Kp,Ki,Kd:制御定数 Ts :制御周期 である。なお、式(5)中の目標吐出温度td0は、図
3に示すように、吐出圧力検出器114で検出した圧縮
機の吐出圧力に従って変化する。室外制御器151は、
前述の冷媒流量制御弁117の開度変化量ΔEVBと、
室内機の膨張弁202、302の仮の開度変化量ΔEV
Iajとから、表1を用いて室内機の膨張弁202、3
02の実際の開度変化量ΔEVIjを計算し、各室内機
200、300の室内制御器208、308へこの開度
変化量ΔEVIjを伝送する。
【0026】
【表1】
【0027】室外制御器151では、温度検出器20
4、205、304、305が検出した各温度信号から
室内熱交換器201と室内熱交換器301の平均蒸発温
度を算出する。室外制御器151には目標蒸発温度が予
め設定されており、目標蒸発温度と平均蒸発温度との偏
差を求め、その偏差を用いて圧縮機モータの回転数をP
ID制御する。そして、各室内機200、300の室内
制御器208、308は、伝送された実際の開度変化量
ΔEVIjにしたがって、膨張弁202、302を制御
する。なお、圧縮機モータの制御はPID制御に限るも
のではなく、比例制御等必要に応じて利用できる。
【0028】次に、暖房運転時の動作について説明す
る。まず、冷媒の流れを説明する。ガス配管121及び
液配管122部に示した破線矢印は冷媒の流れ方向を表
している。◆冷媒の流れ方向は、前述の冷房運転とほぼ
逆方向となる。すなわち、圧縮機105から吐出された
冷媒は四方弁106を通って、ガス配管121へ流入
し、室内機200、300へ送られる。室内機200に
流入した冷媒は、初めに室内熱交換器201へ流入し、
室内ファン203から送風された室内空気と熱交換して
凝縮する。このとき、室内空気は温められる。凝縮した
冷媒は膨張弁202で減圧され、室内機200から流出
する。一方、室内機300に流入した冷媒も室内機20
0と同様に凝縮し、減圧され、室内機300を流出す
る。室内機200及び室内機300から流出した冷媒は
合流し、液配管122を通って室外機100へ流入す
る。室外機100へ流入した冷媒は逆止弁110を通っ
て、室外熱交換器101へ流入し、室外ファン103か
ら送風された室外空気と熱交換して蒸発し、四方弁10
6、アキュムレータ104を経て圧縮機105に吸入さ
れ、圧縮される。その後、この経路を循環する。
【0029】次に、この暖房運転時の空気調和機の制御
方法について説明する。◆室内機200の吸込み空気温
度を検出する温度検出器206および吹出し空気温度を
検出する温度検出器207が検出した温度情報は室内制
御器208へ入力される。また、室内機300の吸込み
空気温度を検出する温度検出器306および吹出し空気
温度を検出する温度検出器307が検出した温度情報は
室内制御器308へ入力される。そして、それぞれの室
内制御器208、308では、式(6)〜式(8)によ
り、各室内機の膨張弁202、302の仮の開度変化量
ΔEVIajを計算する。
【0030】 ΔEVIaj= Kp×{Δta(n)−Δta(n−1)} +Ki×Δta(n)×Ts ……(6) Δta(n)=Δt0−Δt ……(7) Δt=ta2−ta1 ……(8) ここで、Δta(n−1):1制御周期前のΔta
(n) Δt0 :目標室内機空気温度差 ta1 :室内機吸込み空気温度 ta2 :室内機吹出し空気温度 Kp,Ki :制御定数 Ts :制御周期 である。なお、式(7)中の目標室内機空気温度差Δt
0は、図4に示すように、設定室温と室内機の吸込み空
気温度との偏差Δtsに従って変化する。例えば、Δt
sが4℃以下になると、目標室内機空気温度差Δt0は
減少する。これにより、室内機の能力制御が可能とな
る。各室内機の膨張弁202、302の仮の開度変化量
ΔEVIajは室外制御器151へ伝送される。◆室外
制御器151では、冷房時と同様に、液配管から冷媒流
量制御弁117を介してアキュムレータ104入口へバ
イパスする液戻し配管116があると仮定して、吐出温
度検出器115で検出した圧縮機の吐出温度tdが目標
吐出温度td0となるように、冷媒流量制御弁117の
開度変化量ΔEVBを式(4)及び式(5)により計算
する。
【0031】次に、前述の冷媒流量制御弁117の開度
変化量ΔEVBと、室内機の膨張弁202、302の仮
の開度変化量ΔEVIajとから、表1を用いて各室内
機の膨張弁202、302の実際の開度変化量ΔEVI
jを計算し、各室内機200、300の室内制御器20
8、308へ伝送する。吐出圧力検出器114で検出し
た吐出圧力が予め設定されている目標吐出圧力となるよ
うに、室外制御器151は圧縮機モータの回転数を制御
する。そして、各室内機200、300の室内制御器2
08、308は、伝送された実際の開度変化量ΔEVI
jにしたがって膨張弁202、302を制御する。
【0032】次に、本発明の多室型空気調和機の他の実
施例を図5に示す。◆図5は、室外機100に2台の室
内機200、300を並列に接続したものである。室外
機100は、モータ回転数が可変の圧縮機105、四方
弁106、室外熱交換器101、膨張弁102、室外フ
ァン103、レシーバ107、アキュムレータ104、
室外制御器151、吐出圧力検出器114及び吐出温度
検出器115を備えている。ここで、室外制御器151
には吐出圧力検出器114及び吐出温度検出器115の
検出信号が入力されており、また、室外制御器151か
らは圧縮機モータの回転数及び膨張弁102の開度を制
御する信号が出力される。なお、室内機200、300
は、図1の実施例と同様の構成である。
【0033】このように構成した本発明の第2の実施例
における、冷房運転時の動作を説明する。初めに、冷媒
の流れを説明する。圧縮機105から吐出された冷媒は
四方弁106を通って、室外熱交換器101へ流入し、
室外ファン103から送風された室外空気と熱交換して
凝縮する。その後、凝縮した冷媒は膨張弁102及びレ
シーバ107を経た後、室外機100から液配管122
へ流入し、室内機200及び室内機300へ送られる。
室内機200及び室内機300に流入したそれぞれの冷
媒は膨張弁202及び302で減圧された後、室内熱交
換器201及び301へ流入し、室内ファン203及び
303から送風された室内空気と熱交換して蒸発すると
ともに、室内空気は冷媒により冷却される。その後、蒸
発した冷媒は室内機200及び室内機300からガス配
管121へ流入し、室外機100へ送られる。室外機1
00に流入した冷媒は四方弁106、アキュムレータ1
04を通って圧縮機105に吸入され、圧縮される。以
後、この経路を循環する。なお、制御方法は図1の実施
例と同様である。
【0034】次に、本実施例の暖房運転時の動作を説明
する。圧縮機105から吐出された冷媒は四方弁106
を通って、ガス配管121へ流入し、室内機200、3
00へ送られる。室内機200に入った冷媒は室内熱交
換器201に流入し、室内ファン203から送風された
室内空気と熱交換して凝縮する。このとき、室内空気が
温められる。凝縮した冷媒は膨張弁202を通って、室
内機200から流出する。一方、室内機300に流入し
た冷媒も室内機200と同様に凝縮し、室内機300か
ら流出する。室内機200及び室内機300を出た冷媒
は合流し、液配管122を通って室外機100へ流入す
る。室外機100へ流入した冷媒はレシーバ107を通
過し、膨張弁102で減圧して室外熱交換器101へ流
入し、室外ファン103から送風された室外空気と熱交
換して蒸発し、四方弁106、アキュムレータ104を
通って圧縮機105に吸入され圧縮される。以後、この
経路を循環する。
【0035】次に、制御方法について説明する。室内機
200の吸込み空気温度を検出する温度検出器206お
よび吹出し空気温度を検出する温度検出器207が検出
した検出信号は室内制御器208へ入力される。また、
室内機300の吸込み空気温度を検出する温度検出器3
06および吹出し空気温度を検出する温度検出器307
が検出した信号は室内制御器308へ入力される。それ
ぞれの室内制御器208、308は、図1の実施例と同
様に、式(6)〜(8)に従って、各室内機の膨張弁2
02、302の仮の開度変化量ΔEVIajを計算す
る。そして、各室内機の仮の膨張弁202、302の開
度変化量ΔEVIajは、室外制御器151へ伝送され
る。
【0036】室外制御器151では、図6に示すよう
に、1制御周期前の各室内機の開度EVIj(n−1)
に仮の開度変化量ΔEVIajを加えて各室内機の膨張
弁開度EVIj(n)を求める。そして、各室内機の膨
張弁開度EVIj(n)の中の最大値をEVImaxと
する。最大値EVImaxが全開開度以下の場合、仮の
開度変化量ΔEVIajを実際の開度変化量ΔEVIj
とする。最大値EVImaxが全開開度を超える場合、
仮の開度変化量ΔEVIajから(EVImax−全開
開度)を引いた値を実際の開度変化量ΔEVIjとし
て、各室内機200、300の室内制御器208、30
8へ伝送する。
【0037】また、室外制御器151は、吐出温度検出
器115で検出した圧縮機の吐出温度tdが目標吐出温
度td0になるように、膨張弁102の開度変化量ΔE
VOを式(9)および式(10)により計算し、膨張弁
102を制御する。
【0038】 ΔEVO= Kp×{Δtd(n)−Δtd(n−1)} +Ki×Δtd(n)×Ts +Kd×{Δtd(n)−2×Δtd(n−1) +Δtd(n−2)}/Ts ……(9) Δtd(n)=td−td0 ……(10) ここで、Δtd(n−1) :1制御周期前のΔtd
(n) Δtd(n−2) :2制御周期前のΔtd(n) td :吐出温度 td0 :目標吐出温度 Kp,Ki,Kd :制御定数 Ts :制御周期 である。さらに、室外制御器151は、吐出圧力検出器
114で検出した吐出圧力が予め設定した目標吐出圧力
となるように、圧縮機モータの回転数を制御する。各室
内機200、300の室内制御器208、308は、伝
送された実際の開度変化量ΔEVIjにしたがって、膨
張弁202、302の開度を制御する。
【0039】本発明のさらに他の実施例を図7に示す。
◆図7は図5の実施例に、液配管から冷媒流量制御弁1
17と電磁弁118を介して、アキュムレータ104入
口へバイパスする液戻し配管116を付加したものであ
る。この実施例の冷房時の制御方法について説明する。
なお、暖房時の制御は図5の実施例と同様であるため省
略する。◆通常運転時には、各室内機200、300の
膨張弁204、304を式(1)〜(3)に従って制御
し、各室内機の能力制御を行なう。室外機100の液戻
し配管116の電磁弁118は通常開いており、冷媒流
量制御弁117を式(4)および式(5)に従って制御
することにより圧縮機の吐出温度を制御する。ここで、
冷媒流量制御弁117を全開にしても吐出温度が高過ぎ
て目標温度まで下がらない場合、または冷媒流量制御弁
117を全閉にしても吐出温度が低過ぎて目標温度まで
上がらない場合、室外制御器151は冷媒流量制御弁1
17を異常と判断する。冷媒流量制御弁117を異常と
判断した場合、室外制御器151は電磁弁118を閉
じ、図1に示した実施例のように、表1を用いて各室内
機に設けた膨張弁202、302の開度を制御すること
により圧縮機の吐出温度と各室内機200、300の能
力を制御する。本実施例によれば、液戻し配管116に
設けた冷媒流量制御弁117が故障しても、各室内機に
設けた膨張弁によりバックアップでき、空調機の停止回
数を低減できる。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒流量制御弁を備え
た液戻し配管を省いた多室型空気調和機において、圧縮
機の過熱度を制御することにより各室内機の能力を制御
できるので、装置が簡素になると共に、コストを低減で
きる。◆また、暖房運転時に、各室内機の冷媒流量制御
弁の制御開度の最大値が全開値以上となった場合でも、
各室内機の能力バランスを短時間に行なえる。
【0041】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多室空気調和機の一実施例の冷凍サイ
クル構成図。
【図2】室内機吸込み空気温度と設定温度との偏差およ
び目標室内熱交換器出口過熱度との関係を説明する説明
図。
【図3】吐出圧力と目標吐出温度との関係を説明する説
明図。
【図4】設定温度と室内機吸込み空気温度との偏差およ
び目標室内機空気温度差との関係を説明する説明図。
【図5】本発明の多室形空気調和機の他の実施例の冷凍
サイクル構成図。
【図6】室内機に設けた膨張弁の開度を求めるフローチ
ャート。
【図7】本発明の多室形空気調和機のさらに他の実施例
の冷凍サイクル構成図。
【符号の説明】
100…室外機、101…室外熱交換器、102、20
2、302…膨張弁、105…圧縮機、114…吐出圧
力検出器、115…吐出温度検出器、116…液戻し配
管、117…冷媒流量制御弁、118…電磁弁、121
…ガス配管、122…液配管、151…室外制御器、2
00、300…室内機、201、301…室内熱交換
器、204、205、206、207…温度検出器、3
04、305、306、307…温度検出器、208、
308…室内制御器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 眞一朗 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 空調システム事業部内 (72)発明者 中村 憲一 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 空調システム事業部内 (72)発明者 吉田 悟 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 空調システム事業部内 (56)参考文献 特開 平6−82111(JP,A) 特開 平6−265232(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 13/00 F25B 5/02 F24F 11/02

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外機
    と、第1の冷媒流量制御弁及び室内熱交換器を備えた複
    数台の室内機とを液配管及びガス配管を用いて接続して
    形成された冷凍サイクルを有し、この冷凍サイクルを制
    御する制御装置を備えた多室空気調和機において、 前記圧縮機の過熱度を得る第1の過熱度検出手段と、前
    記各々の室内熱交換器の過熱度を得る第2の過熱度検出
    手段とを設け、この第2の過熱度検出手段から得られた
    各々の室内熱交換器の過熱度を設定過熱度にする前記第
    1の冷媒流量制御弁開度を演算し、前記圧縮機の入口側
    と前記液配管とを第2の冷媒流量制御弁を介してバイパ
    ス接続する液戻し配管を仮想したときに前記第1の過熱
    度検出手段から得られた圧縮機の過熱度を目標過熱度に
    する前記第2の冷媒流量制御弁の開度を演算し、この第
    2の冷媒流量制御弁の開度に基づいて前記第1の冷媒流
    量制御弁の弁開度を補正して制御する制御手段を前記制
    御装置に設けたことを特徴とする多室空気調和機。
  2. 【請求項2】圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外機
    と、第1の冷媒流量制御弁及び室内熱交換器を備えた複
    数台の室内機とを液配管及びガス配管を用いて接続して
    形成された冷凍サイクルを有し、この冷凍サイクルを制
    御する制御装置を備えた多室空気調和機において、 前記圧縮機の過熱度を得る第1の過熱度検出手段と、前
    記各々の室内熱交換器の過熱度を得る第2の過熱度検出
    手段と、前記圧縮機の入口側と前記液配管とを第2の冷
    媒流量制御弁を介してバイパス接続する液戻し配管とを
    設け、この第2の過熱度検出手段から得られた各々の室
    内熱交換器の過熱度を設定過熱度にする前記第1の冷媒
    流量制御弁開度、および、前記第1の過熱度検出手段か
    ら得られた圧縮機の過熱度を目標過熱度にする前記第2
    の冷媒流量制御弁の開度を演算し、この第2の冷媒流量
    制御弁の開度に基づいて前記第1の冷媒流量制御弁の弁
    開度を補正して制御する制御手段を前記制御装置に設け
    たことを特徴とする多室空気調和機。
  3. 【請求項3】前記液戻し配管に設けた第2の冷媒流量制
    御弁が故障したときにこの液戻し配管内の冷媒の流れを
    止める閉止手段を前記液戻し配管に設けたことを特徴と
    する請求項2に記載の多室空気調和機。
  4. 【請求項4】前記第1の過熱度検出手段は圧縮機の吐出
    部近傍に設けた吐出圧力検出器及び吐出温度検出器であ
    り、前記第2の過熱度検出手段は各々の室内熱交換器の
    冷媒入口部及び出口部近傍に夫々設けた温度検出器であ
    ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に
    記載の多室空気調和機。
  5. 【請求項5】圧縮機を有する室外機と、第1の冷媒流量
    制御弁及び室内熱交換器を備えた複数台の室内機とを液
    配管及びガス配管を用いて接続して形成した冷凍サイク
    ルと、この冷凍サイクルを制御する制御装置とを備えた
    多室空気調和機の運転方法において、 前記制御装置が前記各室内機に設けた過熱度検出手段の
    出力に基づいて、各室内機の運転能力を目標能力にする
    各室内機の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVIa
    1、ΔEVIa2、…)を演算するステップと、液配管
    と圧縮機吸入側とを第2の冷媒流量制御弁を介して液戻
    し配管で接続していると想定し、前記圧縮機に設けた過
    熱度検出手段が検出する過熱度を設定過熱度にする第2
    の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔEVBを演算するステ
    ップと、この第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔEV
    Bに基づいて前記第1の冷媒流量制御弁の開度変化量
    (ΔEVIa1、ΔEVIa2、…)を補正した開度変
    化量(ΔEVI1、ΔEVI2、…)を演算するステッ
    プとを有することを特徴とする多室空気調和機の運転方
    法。
  6. 【請求項6】前記第1の冷媒流量制御弁の補正した開度
    変化量を演算するステップは、前記第2の冷媒流量制御
    弁の開度変化量ΔEVBが正のとき、前記第1の冷媒流
    量制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、
    …)の最小値を求め、この最小値と前記第1の冷媒流量
    制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、
    …)との偏差で第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔE
    VBを案分した量に基づいて、各室内機の冷媒流量制御
    弁の開度変化量(ΔEVI1、ΔEVI2、…)を演算
    するものであることを特徴とする請求項5に記載の多室
    空気調和機の運転方法。
  7. 【請求項7】前記第1の冷媒流量制御弁の補正した開度
    変化量を演算するステップは、前記第2の冷媒流量制御
    弁の開度変化量ΔEVBが正のとき、前記第1の冷媒流
    量制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、
    …)の最大値を求め、この最大値と前記第1の冷媒流量
    制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、
    …)との偏差で第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔE
    VBを案分した量に基づいて、各室内機の冷媒流量制御
    弁の開度変化量(ΔEVI1、ΔEVI2、…)を演算
    するものであることを特徴とする請求項5に記載の多室
    空気調和機の運転方法。
  8. 【請求項8】前記第1の冷媒流量制御弁の補正した開度
    変化量を演算するステップは、前記第2の冷媒流量制御
    弁の開度変化量ΔEVBが零のとき、前記第1の冷媒流
    量制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、
    …)の平均値を求め、この平均値と前記第1の冷媒流量
    制御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、
    …)との偏差で第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔE
    VBを案分した量に基づいて、各室内機の冷媒流量制御
    弁の開度変化量(ΔEVI1、ΔEVI2、…)を演算
    するものであることを特徴とする請求項5に記載の多室
    空気調和機の運転方法。
  9. 【請求項9】圧縮機を有する室外機と、第1の冷媒流量
    制御弁及び室内熱交換器を備えた複数台の室内機とを液
    配管及びガス配管を用いて接続して形成した冷凍サイク
    ルと、この冷凍サイクルを制御する制御装置とを備えた
    多室空気調和機の運転方法において、 前記制御装置が前記各室内機に設けた過熱度検出手段の
    出力に基づいて、各室内機の運転能力を目標能力にする
    各室内機の冷媒流量制御弁の開度変化量(ΔEVIa
    1、ΔEVIa2、…)を演算するステップと、前記圧
    縮機に設けた過熱度検出手段が検出する過熱度を設定過
    熱度にする、液配管と圧縮機吸入側とを接続する液戻し
    配管中に設けた第2の冷媒流量制御弁の開度変化量ΔE
    VBを演算するステップと、この第2の冷媒流量制御弁
    の開度変化量ΔEVBに基づいて前記第1の冷媒流量制
    御弁の開度変化量(ΔEVIa1、ΔEVIa2、…)
    を補正した開度変化量(ΔEVI1、ΔEVI2、…)
    を演算するステップとを有することを特徴とする多室空
    気調和機の運転方法。
  10. 【請求項10】前記第2の冷媒流量制御弁が故障した時
    に、液戻し配管の冷媒の流れをこの配管中に設けた閉止
    手段を用いて閉止するステップを有する請求項9に記載
    の多室空気調和機の運転方法。
  11. 【請求項11】前記補正された第1の冷媒流量制御弁の
    開度変化量(ΔEVI1、ΔEVI2、…)から演算さ
    れた第1の冷媒流量制御弁の演算開度(EVIa1、E
    VIa2、…)の最大値が全開値以上となったときに、
    この最大値と全開値との偏差を夫々の第1の冷媒流量制
    御弁の演算開度(EVIa1、EVIa2、…)から減
    算するステップを有することを特徴とする請求項5ない
    し10のいずれか1項に記載の多室空気調和機の運転方
    法。
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