JP4302874B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、室外機および複数の室内機を備えたマルチタイプの空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧縮機および室外熱交換器を有する室外機、それぞれが室内熱交換器を有する複数の室内機を備えたマルチタイプの空気調和機では、各室内機を設置する部屋の空調負荷を検出し、これら空調負荷の総和に応じて圧縮機の回転数(運転周波数)を制御する。これにより、空調負荷の総和に対応する最適な冷房能力あるいは暖房能力が得られる。
【0003】
この空気調和機の冷凍サイクルには、全ての室内機が同時に運転した場合でも支障を生じないような十分な量の冷媒が充填されている。このため、1台の室内機のみで暖房運転が実行される場合は、冷凍サイクルが冷媒余りの状態となる。この傾向は、冷凍サイクルの配管長が短い場合に顕著である。
【0004】
通常、冷凍サイクルには、各室内機ごとに対応して流量調整弁たとえば電子膨張弁が設けられており、暖房時は室外熱交換器(蒸発器)における冷媒過熱度(スーパーヒートとも称す)が一定値となるよう各電子膨張弁の開度が制御される。電子膨張弁は、駆動電圧パルスの供給数に応じて開度が変化するもので、供給数が多いほど開度が大きくなる。
【0005】
このような過熱度制御があるため、上記のような室内機1台の暖房運転による冷媒余りの状態では、運転中の室内機に対応する電子膨張弁が開度を絞る方向(冷媒流量を減らす方向)に制御されて過絞り状態となり、その結果、高圧側圧力が異常上昇することがある。しかも、過絞り状態になると、室内熱交換器(凝縮器)の冷媒流量が減少し、このため室内熱交換器の温度が低下方向に変化してアンダークール領域に入り、室内への吹出し空気温度が低下することがある。この吹出し空気温度の低下は、室内の人に不快感を与える。
【0006】
そこで、従来、室内機1台の暖房運転に際し、室内熱交換器(凝縮器)の温度Tcに応じて、運転中の電子膨張弁の開度制御に対して許容最小開度の制限を加えるようにしたものがある。たとえば、図8に示すように、凝縮温度TcがBゾーンにあるときは過熱度制御に対処し得る42パルス(供給パルス数)の許容最小開度を選定するが、凝縮温度Tcが高温側のAゾーンに入るような状況では過絞り防止用として大き目の105パルス(供給パルス数)の許容最小開度を選定するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような最小開度制御を行うものでは、凝縮温度Tcが一旦はAゾーンに入って過絞り用の許容最小開度が選定されても、過渡時に凝縮温度Tcが低下してBゾーンに戻ることがある。この場合、結局は過絞りを回避できないまま、高圧側圧力の異常上昇したり、凝縮温度Tcがアンダークール領域に入って吹出し空気温度の低下を招いてしまう。
【0008】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、流量調整弁の過絞りを確実に防いで高圧側圧力の異常上昇や吹出し空気温度の低下を解消することができる信頼性にすぐれた空気調和機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、および室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器を有する複数の室内機と、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、各室内熱交換器の配管接続により構成され、冷房サイクルおよび暖房サイクルの選択的な設定が可能な冷凍サイクルと、室外熱交換器と各室内熱交換器との接続間に設けられた複数の流量調整弁と、暖房サイクルの設定時、室外熱交換器での冷媒過熱度に応じて各流量調整弁の開度を制御する第1制御手段と、圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、暖房サイクルの設定時、冷媒温度センサの検知温度が設定値以上になると、第1制御手段の開度制御に対し許容最小開度の制限を加える第2制御手段と、を備えている。
【0010】
請求項2に係る発明の空気調和機は、請求項1に係る発明において、さらに、各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく各室内機の空調負荷に応じて圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えている。第2制御手段は、少なくとも各室内機の運転台数に応じて上記設定値および上記許容最小開度を可変設定する。
【0011】
請求項3に係る発明の空気調和機は、請求項1に係る発明において、さらに、各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく各室内機の空調負荷に応じて前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えている。第2制御手段は、各室内機の運転台数、圧縮機の回転数、および各室内温度センサの検知温度に応じて上記設定値および上記許容最小開度を可変設定する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【0013】
図1に示すように、室外機Aに複数の室内機B1,B2,B3が配管接続され、マルチタイプの冷凍サイクルが構成されている。室外機Aは圧縮機1、四方弁2、および室外熱交換器3を有する。室内機B1は室内熱交換器13、室内機B2は室内熱交換器23、室内機B3は室内熱交換器33を有している。
【0014】
上記圧縮機1の吐出口に上記四方弁2を介して上記室外熱交換器3が接続され、その室外熱交換器3に流量調整弁たとえば電子膨張弁11を介してパックドバルブ12が接続されている。パックドバルブ12には室内機B1の室内熱交換器13が接続され、その室内熱交換器13にパックドバルブ15が接続されている。そして、パックドバルブ15に上記四方弁2を介して圧縮機1の吸込口が接続されている
また、室外熱交換器3に流量調整弁たとえば電子膨張弁21を介してパックドバルブ22が接続され、そのパックドバルブ22に室内機B2の室内熱交換器23が接続されている。そして、室内熱交換器23にパックドバルブ25が接続され、そのパックドバルブ25に上記四方弁2を介して圧縮機1の吸込口が接続されている。
【0015】
さらに、室外熱交換器3に流量調整弁たとえば電子膨張弁31を介してパックドバルブ32が接続され、そのパックドバルブ32に室内機B3の室内熱交換器33が接続されている。そして、室内熱交換器33にパックドバルブ35が接続され、そのパックドバルブ35に上記四方弁2を介して圧縮機1の吸込口が接続されている。
【0016】
電子膨張弁11,21,31は、供給される駆動電圧パルスの数(以下、plsで表わす)に応じて開度Qが連続的に変化するパルスモータバルブ(PMV)であり、冷媒の流量を開度変化により調整する機能を持つ。
【0017】
こうして、図示実線矢印の方向に冷媒が流れる冷房サイクルと図示破線矢印の方向に冷媒が流れる暖房サイクルとを選択的に形成することが可能な、ヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。この冷凍サイクルには、全ての室内機が同時に運転した場合でも支障を生じないような十分な量の冷媒が充填されている。
【0018】
室外熱交換器3の近傍に室外ファン4が設けられ、室内熱交換器13,23,33の近傍に室内ファン14,24,34がそれぞれ設けられている。
【0019】
圧縮機1の吐出口と四方弁2との間の高圧側配管に冷媒温度センサ5が取付けられている。室外熱交換器3に接続されている配管のうち、電子膨張弁側の配管に冷媒温度センサ6が取付けられている。パックドバルブ15,25,35と四方弁2との間のガス側配管にそれぞれ冷媒温度センサ7,8,9が取付けられている。四方弁2と圧縮機1の吸込口との間の低圧側配管に冷媒温度センサ10が取付けられている。
【0020】
室内機B1において、室内ファン14の吸込み風路に室内温度センサ40が設けられ、室内熱交換器13に熱交換器温度センサ41が取付けられている。室内機B2において、室内ファン24の吸込み風路に室内温度センサ50が設けられ、室内熱交換器23に熱交換器温度センサ51が取付けられている。室内機B3において、室内ファン34の吸込み風路に室内温度センサ60が設けられ、室内熱交換器33に熱交換器温度センサ61が取付けられている。
【0021】
制御回路を図2に示す。
【0022】
商用交流電源51に、室外機Aの室外制御部70が接続される。この室外制御部70に、電子膨張弁11,21,31、四方弁2、室外ファンモータ4M、温度センサ5,6,7,8,9,10、インバータ回路72が接続されている。インバータ回路72は、電源71の電圧を整流し、それを室外制御部70からの指令に応じた周波数(およびレベル)の電圧に変換し、出力する。この出力が圧縮機モータ1Mの駆動電力となる。
【0023】
室内機B1,B2,B3はそれぞれ室内制御部80を備える。この室内制御部80に、室内温度センサ40(および50,60)、熱交換器温度センサ41(および51,61)、室内ファンモータ14M(および24M,34M)、受光部81が接続されている。受光部81は、リモートコントロール式の操作器(以下、リモコンと略称する)82から発せられる赤外線光を受光する。
【0024】
これら室内制御部80と室外制御部70とが、それぞれ電源ラインACLおよびデータ伝送用のシリアル信号ラインSLにより接続されている。
【0025】
各室内制御部80は、主要な機能として次の[1]〜[3]の手段を有する。
【0026】
[1]リモコン62の操作による運転条件(設定室内温度を含む)を電源電圧同期のシリアル信号により室外機Aに知らせる手段。
【0027】
[2]室内温度センサ40,50,60の検知温度Taとリモコン62で設定される設定室内温度との差を空調負荷として検出し、その空調負荷に対応する要求能力を室外機Aに知らせる手段。
【0028】
[3]熱交換器温度センサ41,51,61の検知温度Tgを室外機Aに知らせる手段。
【0029】
室外制御部70は、主要な機能として次の[11]〜[14]の手段を有する。
【0030】
[11]冷房サイクルの設定時、運転中の室内機に対応する電子膨張弁(11,21,31)の開度Qを、対応する冷媒温度センサ(7,8,9)の検知温度Tgと熱交換器温度センサ(41,51,61)の検知温度Tcとの差(冷媒過熱度)が予め定めた一定値となるよう42〜500plsの範囲で制御するとともに、停止中の室内機に対応する電子膨張弁を全閉する手段。
【0031】
[12]暖房サイクルの設定時、運転中の室内機に対応する電子膨張弁(11,21,31)の開度Qを、冷媒温度センサ10の検知温度Tsと冷媒温度センサ6の検知温度Teとの差(室外熱交換器3での冷媒過熱度)が予め定めた一定値となるよう42〜500plsの範囲で制御し、停止中の室内機に対応する電子膨張弁を所定開度(基準は100plsであるが他の運転状況に応じ50〜150plsの範囲で補正)に維持する手段(第1制御手段)。
【0032】
[13]圧縮機1の回転数Fd(rpm)(=インバータ回路72の出力周波数)を室内機B1,B2,B3の要求能力の総和に応じて15〜90rpmの範囲で制御する手段。
【0033】
[14]暖房サイクルの設定時、冷媒温度センサ5の検知温度Tdが設定値Tds以上になると、上記[12]の手段の開度制御に対し許容最小開度Qminの制限を加える第2制御手段。
【0034】
つぎに、上記の構成の作用を図3、図4、図5のフローチャートおよび図6の制御条件を参照して説明する。
【0035】
暖房サイクルが設定され、室内熱交換器13,23,33が凝縮器、室外熱交換器3が蒸発器として機能することにより、室内機B1,B2,B3で暖房運転が実行される。
【0036】
室内機B1,B2,B3のいずれか1台たとえば室内機B1の暖房運転に際しては(ステップ101のYES)、圧縮機1の回転数Fdと設定値たとえば30.5rpmとが比較される(ステップ102)。回転数Fdが30.5rpm未満の場合(ステップ102のYES)、冷媒温度センサ5で検知される吐出冷媒温度Tdと設定値Tds(=65℃)とが比較される(ステップ103)。吐出冷媒温度TdがTds未満の通常運転領域に存していれば(ステップ103のYES)、通常運転が実施される(ステップ104)。つまり、42〜500plsの範囲で開度Qを変化させる過熱度制御が実行される。
【0037】
ただし、吐出冷媒温度Tdが設定値Tds以上の最小開度制御領域まで上昇すると(ステップ103のNO)、電子膨張弁の開度制御に対する許容最小開度Qminとして通常運転時の最小開度より高い120plsが選定される(ステップ105)。つまり、過熱度制御における電子膨張弁の最小開度が120plsに制限される。その後、設定値Tdsより10℃低い55℃と吐出冷媒温度Tdとが比較され(ステップ106)、吐出冷媒温度Tdが55℃未満に下がったら(ステップ106のYES)、制限が解除されて通常運転が実施される(ステップ104)。
【0038】
回転数Fdが30.5rpm以上の場合は(ステップ102のNO)、運転中の室内機B1における室内温度センサ40の検知温度Taと設定値(=20℃)とが比較される(ステップ107)。室内温度Taが設定値未満であれば(ステップ107のYES)、吐出冷媒温度Tdと設定値Tdsとが比較される(ステップ108)。吐出冷媒温度Tdが設定値Tds未満の通常運転領域に存していれば(ステップ108のYES)、通常運転が実施される(ステップ104)。
【0039】
ただし、吐出冷媒温度Tdが設定値Tds以上の最小開度制御領域まで上昇すると(ステップ108のNO)、電子膨張弁の開度制御に対する許容最小開度Qminとして通常運転時の最小開度42plsより高い130plsが選定される(ステップ109)。その後、吐出冷媒温度Tdが55℃未満に下がったら(ステップ110のYES)、制限が解除されて通常運転が実施される(ステップ104)。
【0040】
なお、室内温度Taが設定値(=20℃)以上の場合は(ステップ107のNO)、吐出冷媒温度Tdが設定値Tds未満の通常運転領域に存する場合に(ステップ111のYES)、通常運転が実施される(ステップ104)。吐出冷媒温度Tdが設定値Tds以上の最小開度制御領域まで上昇すると(ステップ111のNO)、電子膨張弁の開度制御に対する許容最小開度Qminとして通常運転時の最小開度42plsより高い110plsが選定される(ステップ112)。その後、吐出冷媒温度Tdが55℃未満に下がったら(ステップ113のYES)、制限が解除されて通常運転が実施される(ステップ104)。
【0041】
室内機2台の暖房運転では(ステップ101のNO、ステップ201のYES)、ステップ202からステップ213の処理が実行される。基本的な処理は1台運転時と同じであるが、吐出冷媒温度Tdに対する設定値Tdsとして85℃が選定される点、許容最小開度Qminとして60pls、110pls、100plsが選定される点が1台運転時と異なる。
【0042】
室内機3台以上の暖房運転では(ステップ101のNO、ステップ201のNO)、ステップ302からステップ313の処理が実行される。基本的な処理は1台運転時と同じであるが、吐出冷媒温度Tdに対する設定値Tdsとして90℃が選定される点、許容最小開度Qminとして60pls、100pls、80plsが選定される点が1台運転時と異なる。
【0043】
室内機の運転台数、圧縮機1の回転数Fd、および室内温度Taに応じた設定値Tdsおよび許容最小開度Qminの可変設定についてまとめたのが図7のデータテーブルである。このデータテーブルは室外制御部70の内部メモリに記憶されており、その参照により設定値Tdsおよび許容最小開度Qminが選定される。
【0044】
以上のように、吐出冷媒温度Tdが上昇した場合に最小開度制御に入ることにより、つまり凝縮温度Tcに依存せずに最小開度制御に入ることにより、電子膨張弁の過絞りを確実に防ぐことができる。よって、高圧側圧力の異常上昇を防ぐことができる。過渡時に凝縮温度Tcが一旦はアンダークール領域まで下がることがあるが、最小開度制御が適切かつ有効に機能して最終的には凝縮温度Tcがアンダークール領域から外れるようになり、吹出し空気温度の低下を解消することができる。
【0045】
1台運転時だけでなく、2台運転時や3台運転時にも適切な冷媒流量制御が可能であり、信頼性の向上が図れる。
最小開度制御に入らない状況では、制限のない開度制御が実行されるので、過熱度制御が効果的に機能し、室内機の運転台数が多い場合や配管長が長い場合でも、各電子膨張弁において適切な絞り量を確保することができ、各室内機から暖かい快適温度の空気が吹出される。
【0046】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【0047】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、流量調整弁の過絞りを確実に防いで高圧側圧力の異常上昇や吹出し空気温度の低下を解消することができる信頼性にすぐれた空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態の冷凍サイクルの構成を示す図。
【図2】同実施形態の制御回路のブロック図。
【図3】同実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図4】図3に続くフローチャート。
【図5】図3および図4に続くフローチャート。
【図6】同実施形態の吐出冷媒温度に基づく制御条件を示す図。
【図7】同実施形態におけるデータテーブルのフォーマットを示す図。
【図8】従来の制御を説明するための図。
【符号の説明】
A…室外機、B1,B2,B3…室内機、1…圧縮機、2…四方弁、3…室外熱交換器、11,21,31…電子膨張弁、13,23,33…室内熱交換器、5,6,7,8,9,10…冷媒温度センサ、40,50,60…室内温度センサ、41,51,61…熱交換器温度センサ、70…室外制御部、80…室内制御部
Claims (3)
- 圧縮機、四方弁、および室外熱交換器を有する室外機と、
室内熱交換器を有する複数の室内機と、
前記圧縮機、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記各室内熱交換器の配管接続により構成され、冷房サイクルおよび暖房サイクルの選択的な設定が可能な冷凍サイクルと、
前記室外熱交換器と前記各室内熱交換器との接続間に設けられた複数の流量調整弁と、
前記暖房サイクルの設定時、前記室外熱交換器での冷媒過熱度に応じて前記各流量調整弁の開度を制御する第1制御手段と、
前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、
前記暖房サイクルの設定時、前記冷媒温度センサの検知温度が設定値以上になると、前記第1制御手段の開度制御に対し許容最小開度の制限を加える第2制御手段と、
を具備したことを特徴とする空気調和機。 - 請求項1に記載の空気調和機において、
前記各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく前記各室内機の空調負荷に応じて前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、
前記第2制御手段は、少なくとも前記各室内機の運転台数に応じて前記設定値および前記許容最小開度を可変設定する、
ことを特徴とする空気調和機。 - 請求項1に記載の空気調和機において、
前記各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく前記各室内機の空調負荷に応じて前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、
前記第2制御手段は、前記各室内機の運転台数、前記圧縮機の回転数、および前記各室内温度センサの検知温度に応じて前記設定値および前記許容最小開度を可変設定する、
ことを特徴とする空気調和機。
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