JP6723640B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は空気調和機に関し、具体的には例えば、マルチ型冷暖同時空気調和機における冷暖同時運転時に非主体側運転室内機の能力を良好に調整可能な空気調和機に関する。
BACKGROUND OF THE
ビルや商業施設等において、冷房と暖房とを独立かつ同時に使用可能な空気調和機（マルチ型冷暖同時空気調和機）が知られている。この空気調和機では、室内機の冷房運転と暖房運転とが混在する場合に、冷房能力と暖房能力とのバランスが考慮されて冷媒の通流方向が決定されている。具体的には、冷房能力が多い場合には、室外熱交換器が凝縮器になるように流路が切り替えられる。このような流路での運転は「冷房主体」といわれる。一方で、暖房能力が多い場合には、室外熱交換器が蒸発器になるように流路が切り替えられる。このような流路での運転は「暖房主体」といわれる。 BACKGROUND ART In a building, a commercial facility, and the like, an air conditioner (multi-type simultaneous cooling/heating simultaneous air conditioner) capable of independently and simultaneously using cooling and heating is known. In this air conditioner, when the cooling operation and the heating operation of the indoor unit coexist, the flow direction of the refrigerant is determined in consideration of the balance between the cooling capacity and the heating capacity. Specifically, when the cooling capacity is large, the flow path is switched so that the outdoor heat exchanger serves as a condenser. The operation in such a flow path is called "cooling mainly". On the other hand, when the heating capacity is large, the flow path is switched so that the outdoor heat exchanger functions as an evaporator. The operation in such a flow path is called "mainly heating".
マルチ型冷暖同時空気調和機として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、複数台の利用ユニットと、熱源ユニットと、中継ユニットとを備え、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和機が記載されている。そして、複数の利用ユニットの運転に冷房運転と暖房運転とが混在している場合に、冷房運転の利用ユニットの冷房負荷関係量の合計値と、暖房運転の利用ユニットの暖房負荷関係量の合計値のうち、合計値が大きい方の運転（主たる運転）の空調負荷関係量が最大となる利用ユニットに基づいて圧縮機の運転回転数を制御することが記載されている。また、合計値が小さい方の運転（従たる運転）の空調負荷関係量が最大となる利用ユニットに基づいて熱源側送風機の風量を制御するようになっている。
A technique described in
特許文献１に記載の技術では、冷暖同時運転時、室外送風機を制御し、室外熱交換器に供給される空気の流量を変更することで、室外空気と室外熱交換器を流れる冷媒との熱交換量が制御されている。そのため、熱交換量をできるだけ抑制するためには、室外送風機が停止されることになる。しかし、室外送風機が停止されても、自然対流によって室外熱交換器での放熱が進行し、熱交換量を十分に抑制できないことがある。
In the technique described in
このようなときには、例えば冷房主体の場合には、主たる運転である冷房能力が過多になったり、従たる運転である暖房能力が不足したりすることになる。一方で、暖房主体の場合には、主たる運転である暖房能力が過多になったり、従たる運転である冷房能力が不足したりすることになる。従って、特許文献１に記載の技術では、冷暖同時運転時に、外気の状態によっては、冷房運転や暖房運転が過不足することがある。そのため、使用者のニーズに十分に応えることができない。
In such a case, for example, in the case of mainly cooling, the cooling capacity that is the main operation becomes excessive, or the heating capacity that is the secondary operation becomes insufficient. On the other hand, in the case of mainly heating, the heating capacity, which is the main operation, becomes excessive, and the cooling capacity, which is the secondary operation, becomes insufficient. Therefore, in the technology described in
本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、安定して冷暖同時運転可能な空気調和機を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of stable simultaneous cooling and heating operation.
本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を見出した。即ち、本発明の要旨は、空調対象となる複数の室内機のうちの一部の室内機で冷房運転又は暖房運転のいずれか一方のモードで運転を行いつつ、当該一部の室内機以外の残りの室内機においては、前記一部の室内機での運転モードとは異なるモードとして暖房運転又は冷房運転を行う冷暖同時運転が可能な空気調和機において、前記複数の室内機のそれぞれに設置された、複数の室内熱交換器と、当該室内熱交換器に対して室内の空気を送風し、当該室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内ファンと、前記室内熱交換器に対して配管により接続され、当該配管を通流して送られる冷媒を圧縮する圧縮機と、当該圧縮機からみて冷媒流れの上流側又は下流側に設けられ、前記配管を通流する冷媒を膨張させる第一膨張機構と、前記室内熱交換器、前記圧縮機及び前記第一膨張機構とともに冷凍サイクルを構成する室外熱交換器と、当該室外熱交換器に対して室外の空気を送風して、当該室外の空気と冷媒との間で熱交換を行う室外ファンと、前記冷凍サイクルにおいて前記室外熱交換器が凝縮器として機能するように流路を形成させる冷房主体運転と、前記冷凍サイクルにおいて前記室外熱交換器が蒸発器として機能するように流路を形成させる暖房主体運転と、を切り替える冷暖主体切り替え装置と、前記冷房主体運転のときには前記室外熱交換器において熱交換された後の冷媒、又は、前記暖房主体運転のときには前記室外熱交換器において熱交換される前の冷媒を膨張させる第二膨張機構と、前記室外熱交換器からの冷媒が直接、又は、前記一部の室内機の室内熱交換器で熱交換された後の冷媒が前記残りの室内機の室内熱交換器に供給されるように流路を切り替える流路切り替え機構と、前記流路切り替え機構によって流路が切り替えられ、前記一部の室内機の室内熱交換器で熱交換された後の冷媒が前記残りの室内機の室内熱交換器に供給されているときに、前記残りの室内機の室内熱交換器による空調能力に応じて、前記室外ファンの回転数を制御する演算制御装置と、を備え、前記演算制御装置は、前記室外ファンの回転数が予め定められた下限以下になった場合に、前記冷房主体運転のときには暖房運転となっている前記残りの室内機の室内熱交換器による空調能力に応じて前記第二膨張機構を制御し、前記暖房主体運転のときには冷房運転となっている前記残りの室内機の室内熱交換器による空調能力に応じて前記第二膨張機構を制御することで、前記室外熱交換器における冷媒循環量を調整し、前記冷房主体運転のとき、前記残りの室内機の空調能力が不足するときには前記凝縮器における冷媒循環量を減らすことで前記残りの室内機の空調能力を増やすとともに、前記残りの室内機の空調能力が過多のときには前記凝縮器における冷媒循環量を増やすことで前記残りの室内機の空調能力を減らすことを特徴とする、空気調和機に関する。 The present inventors have diligently studied to solve the above problems. As a result, the following findings were found. That is, the gist of the present invention, while operating in either one of the cooling operation or the heating operation in some indoor units of the plurality of indoor units to be air-conditioned, other than the some indoor units. In the remaining indoor units, in an air conditioner capable of simultaneous heating and cooling operation that performs heating operation or cooling operation as a mode different from the operation mode in some of the indoor units, it is installed in each of the plurality of indoor units. Also, a plurality of indoor heat exchangers, an indoor fan that blows indoor air to the indoor heat exchanger, and performs heat exchange between the indoor air and the refrigerant, and the indoor heat exchanger A compressor that is connected by a pipe and that compresses the refrigerant that is sent through the pipe, and a compressor that expands the refrigerant that flows through the pipe provided on the upstream side or the downstream side of the refrigerant flow when viewed from the compressor. One expansion mechanism, the indoor heat exchanger, the outdoor heat exchanger that constitutes a refrigeration cycle together with the compressor and the first expansion mechanism, and the outdoor heat exchanger to blow outdoor air to the outdoor heat exchanger. An outdoor fan that performs heat exchange between the air and the refrigerant, a cooling main operation that forms a flow path so that the outdoor heat exchanger functions as a condenser in the refrigeration cycle, and the outdoor heat in the refrigeration cycle. A heating-main operation that forms a flow path so that the exchanger functions as an evaporator, and a cooling/heating main switching device that switches the refrigerant, and a refrigerant after heat exchange in the outdoor heat exchanger during the cooling-main operation, or, In the heating-main operation, the second expansion mechanism that expands the refrigerant before heat exchange in the outdoor heat exchanger, the refrigerant from the outdoor heat exchanger is directly, or the indoor heat of the some indoor units A flow path switching mechanism that switches the flow path so that the refrigerant after heat exchange in the exchanger is supplied to the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit, and the flow path is switched by the flow path switching mechanism, When the refrigerant that has undergone heat exchange in the indoor heat exchanger of some indoor units is being supplied to the indoor heat exchangers of the remaining indoor units, the air conditioning capacity of the indoor heat exchangers of the remaining indoor units According to the above, an arithmetic and control unit for controlling the rotation speed of the outdoor fan is provided, and the arithmetic and control unit, when the rotation speed of the outdoor fan is equal to or lower than a predetermined lower limit, performs the cooling main operation. The second expansion mechanism is controlled according to the air conditioning capacity of the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit that is in the heating operation during the heating operation, and the remaining indoor unit that is in the cooling operation during the heating-main operation Air Conditioning Capacity by Indoor Heat Exchanger By controlling the second expansion mechanism according to, to adjust the refrigerant circulation amount in the outdoor heat exchanger, in the cooling main operation, when the air conditioning capacity of the remaining indoor unit is insufficient in the condenser While increasing the air conditioning capacity of the remaining indoor unit by reducing the amount of refrigerant circulation, when the air conditioning capacity of the remaining indoor unit is excessive, by increasing the refrigerant circulation amount in the condenser the air conditioning capacity of the remaining indoor unit The present invention relates to an air conditioner, which is characterized in that
本発明によれば、安定して冷暖同時運転可能な空気調和機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an air conditioner capable of stable simultaneous cooling and heating operation.
以下、図面を適宜参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。それぞれの実施形態において、同じ装置や部材については同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。また、参照する各フローチャートにおいて、同じ制御については同じステップ番号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (this embodiment) will be described with reference to the drawings as appropriate. In the respective embodiments, the same devices and members are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the flowcharts to be referred to, the same step numbers will be given to the same controls, and detailed description thereof will be omitted.
［１．第一実施形態］
図１は、第一実施形態の空気調和機１００における冷房主体運転時での系統図である。空気調和機１００は、複数の室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄのうちの一部の室内機で冷房運転又は暖房運転のいずれか一方のモードで運転を行いつつ、当該一部の室内機以外の残りの室内機においては、前記一部の室内機での運転モードとは異なるモードとして暖房運転又は冷房運転を行う冷暖同時運転が可能なものである。
[1. First embodiment]
FIG. 1 is a system diagram of the
空気調和機１００は、１台の室外機１０と、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと室外機１０との間に存在する冷暖切り替えユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ（流路切り替え機構）とを備えて構成される。冷暖切り替えユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、室内熱交換器４１ａ，４１ｂに対しては室外熱交換器１４からの冷媒が直接、又は、一部の暖房運転室内機４０ａ，４０ｂに設置された室内熱交換器４１ａ，４１ｂで熱交換された後の冷媒が残りの冷房運転室内機４０ｄに設置された室内熱交換器４１ｄに供給されるように流路を切り替えるものである。ここでいう「室外熱交換器１４からの冷媒が室内熱交換器４１ａ，４１ｂに直接供給」とは、「室外熱交換器１４において熱交換された後の冷媒が、他の室内熱交換器、即ち室内熱交換器４１ｃ，４１ｄを経由せずに、室内熱交換器４１ａ，４１ｂに供給」という意味である。以下において「直接供給」という場合には、同様の意味を表すものとする。
The
室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄには、それぞれ、室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄが配置され、詳細は後記するが、これらや圧縮機１１や室外熱交換器１４は配管で相互に接続されている。また、室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄには、空調対象となる室内の空気を送風することで、空気と冷媒との間で熱交換を行う室内ファン４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄが備えられている。また、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄには、室内膨張弁４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ（第一膨張機構）が備えられている。
また、室外機１０には、高低圧ガス主管２２が高圧側又は低圧側のいずれかにつながるように切り替わる高低圧ガス管側四方弁１２と、冷房主体又は暖房主体のいずれかに応じて流路を切り替える（熱交換器側）四方弁１３（冷暖主体切り替え装置）と、室外熱交換器１４と、外気を室外熱交換器１４に送風して外気と冷媒との間で熱交換させる室外ファン１９とを備えている。そして、前記の室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと、圧縮機１１と、室内膨張弁４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄと、室外熱交換器１４とは、冷媒が通流可能なように配管で接続されている。これらによって、冷凍サイクルが構成されている。
Further, in the
また、室外機１０には、冷房主体運転のときには室外熱交換器１４において熱交換された後の冷媒や、暖房主体運転のときには室外熱交換器１５において熱交換される前の冷媒を膨張させる室外膨張弁１５（第二膨張機構）が備えられている。室外膨張弁１５の機能は後記する。
In addition, the
なお、図１や後記する系統図において、ドット柄で示した弁は閉弁していることを表している。また、室外機１０は本実施形態では１台であるが、２台以上とすることも同様に可能である。また、本実施形態では、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを４台とした例を示しているが、４台より多くすることも少なくすることも可能である。
In addition, in FIG. 1 and the system diagram described later, the valves shown by dots are closed. Further, the number of
更に室内機４０ａは暖房運転、室内機４０ｂは暖房高圧停止、室内機４０ｃは暖房低圧停止、室内機４０ｄは冷房運転としており、暖房運転機と冷房運転機の混在運転を想定している。なお、室内熱交換器４１ａ，４１ｂは高圧側に繋がり凝縮器、室内熱交換器４１ｃ，４１ｄは低圧側に繋がり蒸発器として作用する。
Further, the
室外機１０は冷暖同時マルチ用の室外機であり、圧縮機１１、高低圧ガス管側四方弁１２、四方弁１３、室外熱交換器１４、室外膨張弁１５及びアキュムレータ１８から構成される。圧縮機１１のアキュムレータ側は低圧側であり、圧縮機１１の四方弁側は高圧側になる。この差圧で冷媒が搬送される。
The
２個の四方弁１２，１３の使い方について説明する。今回対象とする冷暖同時運転の場合、高低圧ガス管側四方弁１２は高低圧ガス主管２２が高圧側につながるように切り替えわる。また、室外四方弁１３は、室内の冷房負荷と暖房負荷とのバランスの状況に応じて、即ち、冷房主体又は暖房主体に応じて、室外熱交換器１４を高圧側と低圧側とのいずれかに切り替える。簡易的には冷房負荷が暖房負荷より大きい場合は、室外熱交換器１４を高圧側につなげ凝縮器として使用する。これは冷房主体といわれる。暖房負荷が冷房負荷より大きい場合は、室外熱交換器１４を低圧側につなげ蒸発器として使用する。これは暖房主体といわれる。図１は冷房主体の一例であり、後記する図４は暖房主体の一例である。冷房負荷と暖房負荷とのバランスについては、後程図２を使い詳細説明する。
How to use the two four-
空気調和機１００において、冷房主体又は暖房主体のいずれかに伴って行われる四方弁１２，１３の制御や圧縮機１１の制御、詳細は後記するが室外膨張弁１５の制御は、制御機構２８によって行われる。制御機構２８は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）等を備えて構成される。そして、制御機構２８は、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより具現化される。
In the
次に冷媒の流れについて説明する。図１に示すように、室外機１０の室外熱交換器１４と、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄのそれぞれの室内熱交換器４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄとは、液主管２１、高低圧ガス主管２２及び低圧ガス主管２３の三本の配管で接続されている。そして、この配管の内部を冷媒が通流する。
Next, the flow of the refrigerant will be described. As shown in FIG. 1, the
まず、圧縮機１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒の一部は高低圧ガス管側四方弁１２により高低圧ガス主管２２に送られる。そして、暖房室内機４０ａや暖房高圧停止室内機４０ｂに送られ、それぞれの室内熱交換器４１ａ，４１ｂで凝縮し高圧液冷媒となり、液主管２１へと送られる。圧縮機１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒の残りは四方弁１３を通って室外熱交換器１４で凝縮し高圧液冷媒となり、液主管２１へ送られ、前述の室内で凝縮した液冷媒と合流して冷房室内機４０ｄへ送られる。ここで、室内膨張弁４２ｄで絞られ減圧し、室内熱交換器４１ｄで蒸発し低圧ガス冷媒となり、低圧ガス主管２３を通って室外機に送られる。そして、アキュムレータ１８を通って圧縮機１１に戻り再び循環する。
First, a part of the high temperature and high pressure gas refrigerant compressed by the
このように冷媒は冷凍サイクル内を循環し熱を伝達する。そのため、熱収支を検討する際には、室外熱交換器１４での熱交換量や、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ毎の蒸発熱交換量、凝縮熱交換量或いは圧縮機１１での動力のそれぞれを考慮することが好ましい。ここで、熱収支に関するモリエル線図を参照しながら、空気調和機１００での熱収支について検討する。
In this way, the refrigerant circulates in the refrigeration cycle and transfers heat. Therefore, when the heat balance is examined, the heat exchange amount in the
図２は、第一実施形態の空気調和機１００における冷房能力と暖房能力とのバランスを示したモリエル線図である。図２は、横軸を比エンタルピ（ｋＪ／ｋｇ）、縦軸を冷凍サイクル各部圧力（ＭＰａ）として示したものである。モリエル線図の各点について、状態１，３の部分は圧力と温度を測定することで一意に求まり、状態４は圧力と状態３の比エンタルピとから求まり、状態１は圧力と圧縮機の特性とから、又は、圧力と凝縮器及び蒸発器の特性とから求めることができる。そのため、図２に示すモリエル線図は、空気調和機１００の運転状態を推定するのに役にたつ。
なお、図２において、凝縮器は、室内熱交換器４１ａ，４１ｂ及び室外熱交換器１４に相当する。また、蒸発器は、室内熱交換器４１ｃ，４１ｄに相当する。
FIG. 2 is a Mollier diagram showing the balance between the cooling capacity and the heating capacity in the
In addition, in FIG. 2, the condenser corresponds to the
更に、図２に示すモリエル線図において、状態１〜状態２は圧縮機１１の吸入〜吐出状態、状態２〜状態３は蒸発器の入口〜出口状態、状態４〜状態１は凝縮器の入口〜出口状態の比エンタルピ変化を表わしている。そして、この比エンタルピ変化量に冷媒循環量（ｋｇ／ｓ）を掛け合わせると、Ｗ（状態１〜状態２）：圧縮機動力や、Ｑｃｏｎｄ（状態２〜状態３）：凝縮器での熱交換量，Ｑｅｖａｐ（状態４〜状態１）：蒸発器での熱交換量を求めることもできる。また、図２より明らかであるが、この３つには定常運転時に以下の式（１）がなりたつ。
Ｑｃｏｎｄ＝Ｑｅｖａｐ＋Ｗ ・・・式（１）
Further, in the Mollier diagram shown in FIG. 2, states 1 and 2 are the suction and discharge states of the
Qcond=Qevap+W... Formula (1)
この式（１）について、冷媒側からみて説明すると分かりやすい。冷媒が凝縮器で放出する熱量Ｑｃｏｎｄは、冷媒が蒸発器で吸収した熱量Ｑｅｖａｐと、圧縮機１４で吸収した圧縮機動力Ｗとの合算値となることを意味する。この熱バランスが崩れて、例えば凝縮器で放出する熱量の方が小さくなる場合、冷媒に熱が溜まるため、放熱しやすいように凝縮器の圧力及び凝縮温度が上がり熱バランスを保とうとする。逆に凝縮器で放出する熱量の方が大きくなる場合、冷媒の熱が減り放熱しにくくなるように凝縮器の圧力及び凝縮温度が下がり熱バランスを保とうとする。ここで、図１に示す空気調和機１００のように、室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが複数ある場合や、暖房運転機と冷房運転機が混在する場合においても熱を合算するのみで考え方は変わらない。
It is easy to understand this formula (1) when viewed from the refrigerant side. The heat quantity Qcond that the refrigerant releases in the condenser means that it becomes a total value of the heat quantity Qevap absorbed in the evaporator by the refrigerant and the compressor power W absorbed in the
室外機１０が冷房主体の場合、Ｑｃｏｎｄは全暖房運転室内機４０ａでの放熱量ΣＱｉｎｄｏｏｒｈｅａｔと室外熱交換器１４での放熱量Ｑｏｕｔｄｏｏｒとの合算となる。また、Ｑｅｖａｐは全冷房運転室内機４０ｄでの吸熱量ΣＱｉｎｄｏｏｒｃｏｏｌとなる。このため、前記の熱バランスの式をＱｏｕｔｄｏｏｒに対し展開すると、以下のように表わされる。
Ｑｏｕｔｄｏｏｒ＝−ΣＱｉｎｄｏｏｒｈｅａｔ＋ΣＱｉｎｄｏｏｒｃｏｏｌ＋Ｗ ・・・式（２）
When the
Qoutdoor=−ΣQindoorheat+ΣQindoorcool+W Equation (2)
室外熱交換器１４での放熱量を調整するには、前記のように、室外ファン１９の風量をモータＭを制御することで調整する方法が考えられる。しかし、例えば外気低温時の屋外では、室外ファン１９を停止していても自然対流による放熱を回避できない。更に屋外で風が吹く場合には強制対流による放熱も発生する。これらによって、冷房能力が過多になったり、暖房能力が不足したりする。そこで、このような事態に対応するため、室外器１０に室外膨張弁１５を設け、冷媒循環量を減らして放熱を抑制する。
In order to adjust the heat radiation amount in the
また、以下のように、室外熱交換器１４での熱交換量が限りなく０に近い〔前記式（２）において、Ｑｏｕｔｄｏｏｒ≒０〕場合に、冷媒循環量を０に抑制するには、膨張弁による冷媒循環量調整を行う。
ΣＱｉｎｄｏｏｒｈｅａｔ≒ΣＱｉｎｄｏｏｒｃｏｏｌ＋Ｗ ・・・式（３）
Further, as described below, when the amount of heat exchange in the
ΣQindoorheat ≒ ΣQindoorcool+W ... Formula (3)
次に、図１にて、熱交換量の式を考える。室外熱交換器１４は前記のように凝縮器となる。また室内機４０ａ，４０ｂも共に高圧側につながる為、凝縮器となる。そして、これら凝縮器の熱交換量を合算したものがＱｃｏｎｄとなる。一方、室内機４１ｃ，４１ｄは低圧側につながる為、蒸発器となりえる。室内機４０ｃは停止室内機であるため室内膨張弁４２ｃを閉じているのが一般的であるが、過渡的に膨張弁を開いたりする場合には蒸発器として機能できるため、この分の熱交換量も合算したものがＱｅｖａｐとなる。
Next, referring to FIG. 1, consider the equation of the heat exchange amount. The
ここで、室外熱交換器の熱交換量（以下、室外熱交換量という）をＱｏｄ、室内熱交換器の熱交換量（以下、能力という）を室内機毎にＱａ〜Ｑｄと定義し、前記の式（２）に適用すると以下の式（４）が得られる。
Ｑｏｄ＝−Ｑａ−Ｑｂ＋Ｑｃ＋Ｑｄ＋Ｗ ・・・式（４）
なお、冷房主体であるため冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力Ｑｃ＋Ｑｄは通常圧縮機１１の回転数で制御することとなる。また、圧縮機１１の動力Ｗも圧縮機１１の運転状態に伴い変化する。一方で、暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力は室外熱交換量Ｑｏｄにより調整することとなる。式（４）において、暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力Ｑａ，Ｑｂにはマイナスの符号が付いているため、室外熱交換量Ｑｏｄが増えると暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力は減り、室外熱交換量Ｑｏｄが減ると暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力は増えることが分かる。つまり室外熱交換量Ｑｏｄを調整することで、非主体側である暖房側の室内機４０ａ，４０ｂの能力を調整できる。
Here, the heat exchange amount of the outdoor heat exchanger (hereinafter referred to as the outdoor heat exchange amount) is defined as Qod, and the heat exchange amount of the indoor heat exchanger (hereinafter referred to as the capacity) is defined as Qa to Qd for each indoor unit. When applied to the equation (2), the following equation (4) is obtained.
Qod=-Qa-Qb+Qc+Qd+W... Formula (4)
Since the cooling is mainly performed, the capacity Qc+Qd of the cooling operation
室外熱交換量Ｑｏｄを調整するには、室外ファン１９の回転数を変更し風量を変えることで調整可能となる。ただ、前記のように、室外ファン１９を停止させたときでも、意図しない放熱が生じ、非主体側である暖房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力が不足する場合がある。そこで、このような場合において、室外ファン１９を停止した後には、室外膨張弁１５の開度を絞ることにより、室外熱交換器１４に流れる冷媒循環量を減らし、室内機４０ａ，４０ｂに流れる冷媒循環量を増やせる。これにより、暖房運転室内機４０ｃ，４０ｄでの暖房能力を上昇させることができる。そして、最終的には室外膨張弁１５の開度を予め定められた下限以下（全閉でもよい）にすると、冷媒は流れないため熱交換量を限りなく０に抑制できる。
The amount of outdoor heat exchange Qod can be adjusted by changing the number of rotations of the
この室外膨張弁１５の制御の過程で暖房能力が過多となった場合には再び室外膨張弁１５の開度を開けばよい。逆に室外膨張弁１５の開度が下限開度に到達しても暖房能力が不足となった場合には、四方弁１３を使い冷房主体から暖房主体へモードを切り替える。
If the heating capacity becomes excessive during the process of controlling the
図３は、第一実施形態の空気調和機１００における冷房主体運転時でのフローである。図３に示すフローは、特に断らない限り、図１に示す制御機構２８（演算制御装置）によって実行される。冷房主体運転時、主たる運転である冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの冷房能力調整は、圧縮機１１の回転数を調整し冷媒循環量を制御することで行われる（ステップＳ１００）。例えば冷房能力が不足する場合には、圧縮機１１の回転数を上げることで冷媒循環量を増やし、冷房能力を増やす。一方で、設定温度に対して吹き出し温度が低い等、冷房能力が過多な場合には、圧縮機１１の回転数を下げることで冷媒循環量を減らし、冷房能力を減らす。そして、以下で、従たる運転である暖房運転室内機４０ａ，４０ｂでの暖房能力調整が行われる。
FIG. 3 is a flow at the time of cooling-main operation in the
まず、暖房運転室内機４０ａ、４０ｂの空調能力が空調負荷に対して過多であるか否かが判断される（ステップＳ１０１）。能力過多と判断された場合には（Ｙｅｓ方向）、次に、室外膨張弁１５の開度が制御目標開度以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。なお、「ステップＳ１０１でのＮｏ方向」については後記する。
First, it is determined whether the air conditioning capacity of the heating operation
ステップＳ１０２でＹｅｓと判断された場合には、室外膨張弁１５の開度が大きくされる（ステップＳ１０３）。これにより、室外熱交換器１４における冷媒循環量が多くなり、室外熱交換器１４で熱交換される冷媒量が増えるため、暖房能力が抑えられる。一方で、ステップＳ１０２でＮｏと判断された場合には、室外膨張弁１５による効果のみだと不足し得るため、室外ファン回転数１９の回転数を増やすようにモータＭが制御される（ステップＳ１０４）。これにより、室外熱交換器１４での放熱量が増えるため、暖房能力が抑えられる。そして、これらの制御により、空気調和機１００の制御が終了する。
If Yes is determined in step S102, the opening degree of the
また、前記のステップＳ１０１でＮｏと判断された場合、暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力が不足するか否かが判断される（ステップＳ１０５）。ここで不足しない、即ち、暖房能力が過多でも不足でもない場合には（Ｎｏ方向）、暖房能力と冷房能力とがバランスよく運転されているため、空気調和機１００の制御が終了する。
When it is determined No in step S101, it is determined whether or not the capacity of the heating operation
しかし、ステップＳ１０５において、能力が不足していると判断された場合（Ｙｅｓ方向）、次に、室外ファン１９の回転数が予め定められた下限より大きい否かを判断する（ステップＳ１０６）。この判断の結果、室外ファン１９の回転数が下限より大きい場合（Ｙｅｓ方向）、室外ファン１９の回転数を減らすようにモータＭが制御される（ステップＳ１０７）。これにより、室外熱交換器１４での放熱が抑制され、暖房能力が増加する。そして、これらの制御により、空気調和機１００の制御が終了する。
However, if it is determined in step S105 that the capacity is insufficient (Yes direction), then it is determined whether the rotation speed of the
一方で、前記のステップＳ１０６において、室外ファン１９の回転数が下限以下であると判断された場合（Ｎｏ方向）、室外ファン１９の回転数減少による放熱量の抑制ができず、暖房能力を増加できない。そこで、次に、室外膨張弁１５の開度が予め定められた下限より大きい否かが判断される（ステップＳ１０８）。この判断において、室外膨張弁１５の開度が下限より大きい場合には（Ｙｅｓ方向）、室外膨張弁１５の開度を小さくする（ステップＳ１０９）。これにより、室外膨張弁１５によって、室外熱交換器１４における冷媒循環量を少なくする。即ち、室外熱交換器１４で熱交換される冷媒量を少なくし、暖房能力を増加させる。
On the other hand, when it is determined in step S106 that the rotation speed of the
一方で、室外膨張弁１５の開度が下限以下である場合（Ｎｏ方向）、室外膨張弁１５による冷媒循環量が下限になっている。そのため、室外膨張弁１５の開度は既に十分に小さく、室外膨張弁１５を操作できず暖房能力の増加できない。この場合には、四方弁１３を切り替えて、運転モードを暖房主体に切り替える（ステップＳ１１０）。そして、これらの制御により、空気調和機１００の制御が終了する。
On the other hand, when the opening degree of the
なお、図３に示すフローにおいて、暖房主体に運転モードを切り替える制御（ステップＳ１１０）以外には、所定時間ごとにステップＳ１００以降のフローが行われ、室内の負荷及び冷房と暖房との熱バランスをとるように空気調和機１００が制御される。
In addition, in the flow shown in FIG. 3, except for the control for switching the operation mode to the heating main body (step S110), the flow from step S100 onward is performed at predetermined time intervals to balance the indoor load and the heat balance between cooling and heating. The
図４は、第一実施形態の空気調和機１００における暖房主体運転時での系統図である。前記の例では冷房主体運転での系統図及びフローを説明したので、次に、暖房主体運転での系統図及びフローを説明する。
FIG. 4 is a system diagram during the heating-main operation in the
図４に示す暖房主体運転では、図１に示す冷房主体運転とは異なり、四方弁１３の向きが室外熱交換器１４を低圧に接続する側となり、室外熱交換器１４は蒸発器となる。従って、図４において、凝縮器は、室内熱交換器４１ｃ，４１ｄに相当する。また、蒸発器は、室内熱交換器４１ａ，４１ｂ及び室外熱交換器１４に相当する。
In the heating-main operation shown in FIG. 4, unlike the cooling-main operation shown in FIG. 1, the direction of the four-
ここで、前記の冷房主体運転と同様に、図２を参照しながら熱バランスを説明する。室外機１０が暖房主体の場合、前記の式（１）におけるＱｃｏｎｄは全暖房運転室内機４０ａ，４０ｂでの放熱量ΣＱｉｎｄｏｏｒｈｅａｔとなる。また、Ｑｅｖａｐは全冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄでの吸熱量ΣＱｉｎｄｏｏｒｃｏｏｌと室外熱交換器１４での吸熱量Ｑｏｕｔｄｏｏｒとの合算となる。このため、前記の熱バランスの式（１）をＱｏｕｔｄｏｏｒに対し展開すると、以下の式（５）のように表わされる。
Ｑｏｕｔｄｏｏｒ＝ΣＱｉｎｄｏｏｒｈｅａｔ−ΣＱｉｎｄｏｏｒｃｏｏｌ−Ｗ ・・・式（５）
Here, the heat balance will be described with reference to FIG. 2 as in the case of the cooling main operation. When the
Qoutdoor=ΣQindoorheat−ΣQindoorcool−W (Equation (5))
室外熱交換器１４での吸熱量を調整するには、室外ファン１９の風量を調整する方法が考えられる。しかし、前記の冷房主体で説明したように、室外ファン１９を停止していても意図しない放熱が発生しうることから、前記の冷房主体の場合と同様に室外膨張弁１５が使用され、放熱が抑制される。
To adjust the amount of heat absorbed by the
ここで、図４において、室内機４０ａ，４０ｂが高圧側につながる為、前記のように凝縮器となり、これら凝縮器の熱交換量を合算したものがＱｃｏｎｄとなる。一方、室内機４１ｃ，４１ｄ及び室外熱交換器１４は低圧側につながる為、前記のように蒸発器となる。これを合算したものがＱｅｖａｐとなる。そして、図１で説明した熱バランスの式（２）を室外熱交換器１４の熱交換量（以下、室外熱交換量という）Ｑｏｄで展開すると以下の式（６）のようになる。
Ｑｏｄ＝Ｑａ＋Ｑｂ−Ｑｃ−Ｑｄ−Ｗ ・・・式（６）
Here, in FIG. 4, since the
Qod=Qa+Qb-Qc-Qd-W... Formula (6)
なお、暖房主体であるため暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力Ｑａ＋Ｑｂは通常圧縮機１１の回転数で制御することとなる。また、圧縮機１１の動力Ｗも圧縮機１１の運転状態に伴い変化する。一方で、冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力は室外熱交換量Ｑｏｄにより調整することとなる。式（６）において、冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力Ｑｃ，Ｑｄにはマイナスの符号が付いているため、室外熱交換量Ｑｏｄが増えると冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力は減り、室外熱交換量Ｑｏｄが減ると冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力は増えることが分かる。つまり室外熱交換量Ｑｏｄを調整することで、非主体側である冷房側の室内機４０ｃ，４０ｄの能力を調整できる。
Since the heating is mainly performed, the capacity Qa+Qb of the heating operation
室外熱交換量Ｑｏｄを調整するには、室外ファン１９の回転数を変更するようにモータＭを制御して風量を変えることで調整可能となる。ただ、前記のように、室外ファン１９を停止させたときでも、意図しない放熱が生じ、非主体側である冷房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力が不足する場合がある。そこで、このような場合において、室外ファン１９を停止した後には、室外膨張弁１５の開度を絞ることにより、室外熱交換器１４に流れる冷媒循環量を減らし、室内機４０ｃ，４０ｄに流れる冷媒循環量を増やせる。これにより、冷房運転室内機４０ａ，４０ｂでの冷房能力を上昇させることができる。そして、最終的には室外膨張弁１５の開度を予め定められた下限（全閉でもよい）以下にすると、冷媒は流れないため熱交換量を限りなく０に抑制できる。
The amount of outdoor heat exchange Qod can be adjusted by controlling the motor M so as to change the rotation speed of the
この室外膨張弁１５の制御の過程で冷房能力が過多となった場合には再び室外膨張弁１５の開度を開けばよい。逆に室外膨張弁１５の開度が下限開度に到達しても冷房能力が不足となった場合には、四方弁１３を使い暖房主体から冷房主体へモードを切り替える。
If the cooling capacity becomes excessive during the process of controlling the
図５は、第一実施形態の空気調和機１００における暖房主体運転時でのフローである。図５に示すフローも、特に断らない限り、図１に示す制御機構２８によって実行される。図５に示す暖房主体運転時のフローは、前記の図３に示す冷房主体運手時のフローと基本的には同じ流れであるため、相違点を主に説明する。
FIG. 5: is a flow at the time of heating main operation in the
暖房主体運転時には、主たる運転である暖房運転室内機４０ａ、４０ｂでの暖房能力調整は、冷房主体運転時と同様、圧縮機１１の回転数を調整し冷媒循環量を制御することで行われる（ステップＳ２００）。例えば暖房能力が不足する場合には、圧縮機１１の回転数を上げることで冷媒循環量を増やし、暖房能力を増やす。一方で、暖房能力が過多な場合には、圧縮機１１の回転数を下げることで冷媒循環量を減らし、暖房能力を減らす。そして、以下で、従たる運転である冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄでの冷房能力調整が行われる。
During the heating main operation, the heating capacity adjustment in the heating operation
まず、冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力が空調負荷に対して過多であるか否かが判断される（ステップＳ２０１）。能力過多と判断された場合には（Ｙｅｓ方向）、前記の冷房主体運転時（図３参照）と同様に、室外膨張弁１５や室外ファン１９が制御される（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）。
First, it is determined whether or not the capacity of the cooling operation
一方で、前記のステップＳ２０１において、冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力が過多ではないと判断された場合には（ステップＳ２０１のＮｏ方向）、冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力が不足するか否かが判断される（ステップＳ２０５）。そして、能力不足と判断された場合には（Ｙｅｓ方向）、前記の冷房主体運転時（図３参照）と同様に、室外膨張弁１５や室外ファン１９が制御される（ステップＳ１０６〜Ｓ１０９）。
On the other hand, if it is determined in step S201 that the cooling operation
そして、ステップＳ１０６〜Ｓ１０９における室外膨張弁１５や室外ファン１９の制御によっても冷房運転能力が回復しない場合には、前記の冷房主体運転時（図３参照）と同様に、運転モードを切り替える。即ち、冷房主体に切り替える（ステップＳ２１０）。
Then, when the cooling operation capacity is not recovered even by the control of the
以上のように、空気調和機１００では、冷房主体運転では図３に示すフローが、暖房主体運転では図５に示すフローが実行される。特に、いずれのフローにおいても、室外ファン１９の回転数が予め定められた開度以下となり、室外熱交換器１４での熱交換量が十分に抑制されているにも関わらず従たる運転の能力が不足している場合でも、従たる運転能力を増加できる。
As described above, in the
また、例えばステップＳ１１０やステップＳ２１０において、主体運転が変更されている。そして、この変更は、室外膨張弁１５の開度が予め設定された下限以下になったときに行われる。そのため、主体運転の変更が、客観的に把握しやすい「室外膨張弁１５の開度」という指標に基づいて行われるため、空気調和機１００の制御を簡便に行うことができる。
Further, for example, in step S110 or step S210, the main operation is changed. And this change is performed when the opening degree of the
さらに、前記の図１や図４に示すように、空気調和機１００では、液主管２１、高低圧ガス主管２２及び低圧ガス主管２３の三本の配管が使用されている。そのため、室外機１０に室外膨張弁１５を取り付けるだけで図３や図５に示すフローを行うことができ、既存の設備を活かしやすくなる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 4, the
［２．第二実施形態］
図６は、第二実施形態の空気調和機２００における冷房主体運転時での系統図である。図６に示す空気調和機２００は冷房主体モードになっており、室外熱交換器１４は凝縮器になっている。図６に示す空気調和機２００では、室外機１０及び室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの台数は前記の空気調和機１００と同じであるが、これらを接続する配管本数が高圧管２４及び低圧管２５の二本のみになっている。即ち、前記の空気調和機１００における液主管２１は、図６に示す高圧管２４及び低圧管２５にガス冷媒とともに液冷媒が通流することで、省略されている。
[2. Second embodiment]
FIG. 6 is a system diagram of the
また、空気調和機２００では、室外機１０から室内機４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ側に送られた二相冷媒を液とガスに分離するための気液分離機６１と、分離後の液圧とガス圧とを調整する第一減圧機構６２及び第二減圧機構６３（いずれも例えば膨張弁等）が備えられている。
Further, in the
さらに、空気調和機２００では、室外膨張弁１５が備えられている点は前記の空気調和機１００と同じであるが、室外膨張弁１５に加えて、室外機１０に戻ってきた冷媒を室外熱交換器１４に流さずにバイパスさせる室外熱交換器バイパス弁１７が備えられている。このバイパス弁１７は、図示はしないが鉛直方向に備えられたバイパス管の途中に備えられており、鉛直方向下側に配置された管を通流する気液混合冷媒のうちのガス冷媒のみをバイパスさせることができるようになっている。
Further, the
以下で、冷房主体運転時の空気調和機２００における冷媒の流れを説明する。空気調和機２００では、通常時には、室外膨張弁１５は全開、室外熱交換器バイパス弁１７は全閉になっている。
The flow of the refrigerant in the
圧縮機１１で圧縮された高圧ガス冷媒は、四方弁１３に吐出され、室外熱交換器１４に供給される。そして、室外熱交換器１４において室外ファン１９により適度に凝縮されることで高圧二相冷媒となる。この高圧二相冷媒は、全開の室外膨張弁１５及び逆止弁２６を通過し、高圧管２４を通って気液分離器６１へ送られる。気液分離器６１で分離された液冷媒は、第一減圧機構６２と冷房運転する室内機の室内膨張弁４２ｄとの間に送られる。一方で、気液分離器６１で分離された飽和ガス冷媒は、暖房運転する室内機４０ａ，４０ｂへ送られ、凝縮されて高圧液冷媒となる。この高圧液冷媒は、室内膨張弁４２ａ，４２ｂを通り、第一減圧機構６２と室内膨張弁４２ｄとの間に送られる。これにより、この高圧液冷媒と、前記の第一減圧機構６２と冷房運転する室内機の室内膨張弁４２ｄとの間に送られた液冷媒とが合流することになる。
The high-pressure gas refrigerant compressed by the
こうして合流した液冷媒は室内膨張弁４２ｄで絞られ減圧し、室内熱交換器４１ｄで室内空気と熱交換し蒸発し低圧ガス冷媒となる。この低圧ガス冷媒は、低圧管２５へ送られ、室外機１０内で逆止弁２６を通り圧縮機１１に戻り再び循環する。ここで、暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力が不足する場合には室外ファン１９の風量を落として熱交換を抑制するとよい。ただ、室外ファン１９が停止すると、それ以上の熱交換量抑制ができないことになる。
The liquid refrigerant thus merged is throttled and decompressed by the
そこで、室外ファン１９が停止された後でも依然として暖房運転の能力が不足している場合には、室外膨張弁１５及び室外熱交換器バイパス弁１７が制御される。具体的には、室外ファン１９が停止した後、室外膨張弁１５を絞り、室外熱交換器バイパス弁１７を開くことで、室外熱交換器１４を流れる冷媒がバイパスされる。これにより、室外熱交換器１４での放熱が抑制され、暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力を確保することができる。そして、室外膨張弁１５の開度を予め定められた下限以下（全閉でもよい）にするとともに、室外熱交換器バイパス弁１７を全開にすれば、室外熱交換器１４には冷媒が流れず、放熱を限りなく０に抑制することができる。
Therefore, when the heating operation capacity is still insufficient even after the
この室外膨張弁１５及び室外熱交換器バイパス弁１７の制御過程で暖房能力が過多となった場合には再び室外膨張弁１５の開度が大きくするとともに、室外熱交換器バイパス弁１７の開度を絞る。逆に、室外膨張弁１７の開度を予め定められた下限以下（全閉でもよい）に到達しても暖房能力が不足となった場合には、四方弁１３を使い、図６に示す冷房主体から図７に示す暖房主体に、運転モードが切り替える。
When the heating capacity becomes excessive in the control process of the
図７は、第二実施形態の空気調和機２００における冷房主体運転時でのフローである。図７に示すフローも、特に断らない限り、図６に示す制御機構２８によって実行される。また、図７に示すフローは、基本的には前記の空気調和機１００で冷房主体運転を行っているときのフロー（図３参照）と同じである。そこで、前記の図３に示すフローとは異なる点を中心に、第二実施形態での空気調和機２００におけるフローを説明する。
FIG. 7: is a flow at the time of cooling main operation in the
冷房主体で空気調和機２００を運転している際、前記のように、室外膨張弁１５は全開であり、また、室外熱交換器バイパス弁１７（以下、「バイパス弁１７」と略記することがある）は全閉である。そして、冷房主体運転中、主たる運転である冷房能力の調整は、圧縮機１１の回転数が制御されることで行われる（ステップ１０１）。また、従たる運転である暖房能力の調整は、以下のようにして行われる。即ち、暖房能力が過多である場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ方向）、室外膨張弁１５や室外ファン１９が制御されることで、暖房能力の調整が行われる（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４）。
When the
一方で、暖房能力が不足する場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ方向）、室外膨張弁１５や室外ファン１９が制御されることは前記の空気調和機１００と同様であるが（図３参照）、図６に示す空気調和機２００では、これらに加えてさらにバイパス弁１７が制御される（ステップＳ３０９）。具体的には、暖房運転室内機４０ａ，４０ｂの能力が不足し（ステップＳ１０５のＹｅｓ方向）、かつ、室外膨張弁１５の開度が下限より大きい場合（ステップＳ１０８のＹｅｓ方向）には、室外膨張弁１５の開度を小さくするとともに、バイパス弁１７の開度を大きくする制御が行われる（ステップＳ３０９）。バイパス弁１７が開かれることで、室外熱交換器１４における冷媒循環量が減少し、熱交換される冷媒の量は減少することになる。そのため、室外熱交換器１４による冷媒からの放熱が抑制され、これにより、暖房運転能力の回復が図られる。
On the other hand, when the heating capacity is insufficient (Yes in step S105), the
図８は、第二実施形態の空気調和機２００における暖房主体運転時での系統図である。前記の例では冷房主体運転での系統図及びフローを説明したので、次に、暖房主体運転での系統図及びフローを説明する。
FIG. 8 is a system diagram of the
前記の図７に示す暖房主体運転では、図６に示す冷房主体運転とは異なり、四方弁１３の向きが室外熱交換器１４を低圧に接続する側となり、室外熱交換器は蒸発器となる。従って、図６において、凝縮器は、室内熱交換器４１ｃ，４１ｄに相当する。また、蒸発器は、室内熱交換器４１ａ，４１ｂ及び室外熱交換器１４に相当する。以下で、暖房主体運転時の空気調和機２００における冷媒の流れを説明する。空気調和機２００では、前記のように、通常時には、室外膨張弁１５は全開、室外熱交換器バイパス弁１７は全閉になっている。
In the heating-main operation shown in FIG. 7, unlike the cooling-main operation shown in FIG. 6, the direction of the four-
圧縮機１１で圧縮された高圧ガス冷媒は、四方弁１３に吐出され、逆止弁２６及び高圧管２４を通って、気液分離機６１へ送られる。ここで分離された高圧ガス冷媒は、暖房運転室内機４０ａ，４０ｂへ送られ、凝縮されて高圧液冷媒となる。この高圧液冷媒は、室内膨張弁４２ａ，４２ｂを通り、第一減圧機構６２と室内膨張弁４２ｄとの間に送られる。送られた一部の液冷媒は、室内膨張弁４２ｄで絞られ減圧され、室内熱交換器４１ｄで室内空気と熱交換することで蒸発し、低圧ガス冷媒となる。この低圧ガス冷媒は低圧管２５へ送られる。残りの液冷媒は第二減圧機構６３を通り、低圧管２５に送られた前記低圧ガス冷媒と合流して気液二相流となる。
The high-pressure gas refrigerant compressed by the
この気液二相流は、低圧管２５を通り、逆止弁２６を介して室外熱交換器１４へ送られる。そして室外空気と熱交換することで蒸発し、低圧ガス冷媒になる。この低圧ガス冷媒は、四方弁１３を通り圧縮機１１に戻り再び循環する。ここで、冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力が不足する場合は、室外ファン１９の風量を落として熱交換を抑制するとよい。そして、室外ファン１９の風量を落とし続けた結果室外ファン１９が停止した場合には、第二減圧機構６３を絞ることで冷房能力を増やすことができる。
This gas-liquid two-phase flow passes through the
ただ、第二減圧機構６３を絞っても依然冷房能力が不足する場合、第二減圧機構６３が全閉となり得る。しかし、この場合、室外熱交換器１４には、ガス冷媒しか流れない状態となる。ガス冷媒は質量流量が同じ場合液冷媒に比べて体積流量は多くなり、流速も速くなる。そして、流速が速いと、低圧管２５内の流路抵抗は簡易的には流速の２乗に比例する為、圧力損失が増大し、冷凍サイクルとしての効率が低下してしまう。
However, when the cooling capacity is still insufficient even if the second
そこで、空気調和機２００では、室外ファン１９が停止した後、第二減圧機構６３を絞った結果、室外熱交換器１４に送られる冷媒のガスの比率（乾き度）が高くなると、室外膨張弁１５は開いたまま、室外熱交換器バイパス弁１７も開く。これにより、室外熱交換器１４を流れるガス冷媒の一部がバイパスされ、室外熱交換器１４でのガス流速が低下でき、圧力損失を低減できる。
Therefore, in the
そして、この室外熱交換器バイパス弁１７の制御過程で、冷房能力が過多となったときには、再び室外熱交換器バイパス弁１７が絞られる。これにより、ガス冷媒と液冷媒とが室外熱交換器１４に再び供給されるようになる。一方で、第二減圧機構６３の開度を予め定められた下限以下（全閉でもよい）に到達しても冷房能力が不足となった場合には、四方弁１３を使い、図７に示す暖房主体から図６に示す冷房主体に、運転モードが切り替えられる。
Then, in the control process of the outdoor heat
図９は、第二実施形態の空気調和機２００における暖房主体運転時でのフローである。図９に示すフローも、特に断らない限り、図６に示す制御機構２８によって実行される。図９に示す暖房主体運転時のフローは、前記の空気調和機１００における暖房主体運転時のフロー（図５参照）と基本的には同じ流れであるため、図５に示すフローとの相違点を主に説明する。
FIG. 9: is a flow at the time of heating main operation in the
暖房主体で空気調和機２００を運転している際、バイパス弁１７は全閉で暖房運転が行われている。そして、主たる運転である暖房能力の調整は、圧縮機１１の回転数が調整されることで行われる（ステップ２０１）。また、従たる運転である冷房能力の調整は、以下のようにして行われる。即ち、冷房能力が過多である場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ方向）、室外膨張弁１５や室外ファン１９が制御されることで、冷房能力の調整が行われる（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４）。
When the
一方で、冷房能力が不足する場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ方向）、室外ファン１９が制御されることは前記の空気調和機１００と同様であるが（図３参照）、図６に示す空気調和機２００では、これに加えてさらに第二減圧機構６３及びバイパス弁１７が制御される。具体的には、まず、冷房運転室内機４０ｃ，４０ｄの能力が不足し（ステップＳ２０５のＹｅｓ方向）、かつ、室外ファン１９の回転数が下限より大きい場合（ステップＳ１０６のＮｏ方向）、第二減圧機構６３の開度が下限より大きいか否かが判断される（ステップＳ４０８）。そして、第二減圧機構６３の開度が下限より大きい場合には（Ｙｅｓ方向）、第二減圧機構６３が絞られる（ステップＳ４０９）。これにより、冷房運転室内機４０ｄに供給される冷媒量が多くなり、冷房能力の回復が図られる。反対に、第二減圧機構６３の開度が下限以下である場合には（Ｎｏ方向）、これ以上第二減圧機構６３の絞ることができないため、四方弁１３が切り替えられて、運転モードが暖房主体から冷房主体に変更される（ステップＳ４１０）。
On the other hand, when the cooling capacity is insufficient (Yes in step S205), the
以上のように、空気調和機２００では、冷房主体運転では図７に示すフローが、暖房主体運転では図９に示すフローが実行される。そのため、前記の空気調和機１００と同様に、空気調和機２００においても、室外の状態によらず、安定して空気調和を行うことができる。
As described above, in the
１０ 室外機
１１ 圧縮機
１２ 高低圧ガス管側四方弁
１３ 四方弁
１４ 室外熱交換器
１５ 室外膨張弁
１７ 室外熱交換器バイパス弁
１８ アキュムレータ
１９ 室外ファン
２１ 液主管
２２ 高低圧ガス主管
２３ 低圧ガス主管
２４ 高圧管
２５ 低圧管
２６ 逆止弁
２８ 制御機構
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 冷暖切り替えユニット
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 高低圧ガス管用膨張弁
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 低圧ガス管用膨張弁
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 室内機
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 室内熱交換器
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ 室内膨張弁
４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ 室外ファン
６１ 気液分離機
６２ 第一減圧機構
６３ 第二減圧機構
10
Claims (5)
前記複数の室内機のそれぞれに設置された、複数の室内熱交換器と、
当該室内熱交換器に対して室内の空気を送風し、当該室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内ファンと、
前記室内熱交換器に対して配管により接続され、当該配管を通流して送られる冷媒を圧縮する圧縮機と、
当該圧縮機からみて冷媒流れの上流側又は下流側に設けられ、前記配管を通流する冷媒を膨張させる第一膨張機構と、
前記室内熱交換器、前記圧縮機及び前記第一膨張機構とともに冷凍サイクルを構成する室外熱交換器と、
当該室外熱交換器に対して室外の空気を送風して、当該室外の空気と冷媒との間で熱交換を行う室外ファンと、
前記冷凍サイクルにおいて前記室外熱交換器が凝縮器として機能するように流路を形成させる冷房主体運転と、前記冷凍サイクルにおいて前記室外熱交換器が蒸発器として機能するように流路を形成させる暖房主体運転と、を切り替える冷暖主体切り替え装置と、
前記冷房主体運転のときには前記室外熱交換器において熱交換された後の冷媒、又は、前記暖房主体運転のときには前記室外熱交換器において熱交換される前の冷媒を膨張させる第二膨張機構と、
前記室外熱交換器からの冷媒が直接、又は、前記一部の室内機の室内熱交換器で熱交換された後の冷媒が前記残りの室内機の室内熱交換器に供給されるように流路を切り替える流路切り替え機構と、
前記流路切り替え機構によって流路が切り替えられ、前記一部の室内機の室内熱交換器で熱交換された後の冷媒が前記残りの室内機の室内熱交換器に供給されているときに、前記残りの室内機の室内熱交換器による空調能力に応じて、前記室外ファンの回転数を制御する演算制御装置と、を備え、
前記演算制御装置は、前記室外ファンの回転数が予め定められた下限以下になった場合に、前記冷房主体運転のときには暖房運転となっている前記残りの室内機の室内熱交換器による空調能力に応じて前記第二膨張機構を制御し、前記暖房主体運転のときには冷房運転となっている前記残りの室内機の室内熱交換器による空調能力に応じて前記第二膨張機構を制御することで、前記室外熱交換器における冷媒循環量を調整し、
前記冷房主体運転のとき、前記残りの室内機の空調能力が不足するときには前記凝縮器における冷媒循環量を減らすことで前記残りの室内機の空調能力を増やすとともに、前記残りの室内機の空調能力が過多のときには前記凝縮器における冷媒循環量を増やすことで前記残りの室内機の空調能力を減らすことを特徴とする、空気調和機。 While operating in either one of the cooling operation or the heating operation in some indoor units of the plurality of indoor units to be air-conditioned, in the remaining indoor units other than the some indoor units, In an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating operation that performs heating operation or cooling operation as a mode different from the operation mode in some indoor units,
A plurality of indoor heat exchangers installed in each of the plurality of indoor units,
An indoor fan that blows indoor air to the indoor heat exchanger, and performs heat exchange between the indoor air and the refrigerant,
A compressor which is connected to the indoor heat exchanger by a pipe and which compresses a refrigerant sent through the pipe,
A first expansion mechanism that is provided on the upstream side or the downstream side of the refrigerant flow as viewed from the compressor and expands the refrigerant flowing through the pipe,
An outdoor heat exchanger that constitutes a refrigeration cycle together with the indoor heat exchanger, the compressor, and the first expansion mechanism,
An outdoor fan that blows outdoor air to the outdoor heat exchanger to perform heat exchange between the outdoor air and the refrigerant,
In the refrigeration cycle, a cooling-main operation in which the outdoor heat exchanger forms a flow path so as to function as a condenser, and a heating in which the outdoor heat exchanger forms a flow path so as to function as an evaporator in the refrigeration cycle. A cooling/heating main switching device for switching between main operation and
A refrigerant after heat exchange in the outdoor heat exchanger during the cooling main operation, or a second expansion mechanism for expanding the refrigerant before heat exchange in the outdoor heat exchanger during the heating main operation,
The refrigerant from the outdoor heat exchanger is flowed directly or, after being heat-exchanged in the indoor heat exchangers of the some indoor units, the refrigerant is supplied to the indoor heat exchangers of the remaining indoor units. A flow path switching mechanism that switches the path,
The flow path is switched by the flow path switching mechanism, when the refrigerant after heat exchange in the indoor heat exchanger of the some indoor units is being supplied to the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit, According to the air conditioning capacity of the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit, the arithmetic and control unit for controlling the rotation speed of the outdoor fan,
When the number of rotations of the outdoor fan is equal to or lower than a predetermined lower limit, the arithmetic and control unit controls the air conditioning capacity by the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit that is in the heating operation during the cooling-main operation. By controlling the second expansion mechanism according to the above, and controlling the second expansion mechanism according to the air conditioning capacity of the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit that is in the cooling operation during the heating-main operation. Adjusting the refrigerant circulation amount in the outdoor heat exchanger ,
In the cooling-main operation, when the air conditioning capacity of the remaining indoor units is insufficient, the air conditioning capacity of the remaining indoor units is increased by reducing the refrigerant circulation amount in the condenser, and the air conditioning capacity of the remaining indoor units is reduced. When the air conditioner is excessive , the air conditioner is characterized in that the air conditioning capacity of the remaining indoor units is reduced by increasing the refrigerant circulation amount in the condenser .
前記複数の室内機のそれぞれに設置された、複数の室内熱交換器と、
当該室内熱交換器に対して室内の空気を送風し、当該室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内ファンと、
前記室内熱交換器に対して配管により接続され、当該配管を通流して送られる冷媒を圧縮する圧縮機と、
当該圧縮機からみて冷媒流れの上流側又は下流側に設けられ、前記配管を通流する冷媒を膨張させる第一膨張機構と、
前記室内熱交換器、前記圧縮機及び前記第一膨張機構とともに冷凍サイクルを構成する室外熱交換器と、
当該室外熱交換器に対して室外の空気を送風して、当該室外の空気と冷媒との間で熱交換を行う室外ファンと、
前記冷凍サイクルにおいて前記室外熱交換器が凝縮器として機能するように流路を形成させる冷房主体運転と、前記冷凍サイクルにおいて前記室外熱交換器が蒸発器として機能するように流路を形成させる暖房主体運転と、を切り替える冷暖主体切り替え装置と、
前記冷房主体運転のときには前記室外熱交換器において熱交換された後の冷媒、又は、前記暖房主体運転のときには前記室外熱交換器において熱交換される前の冷媒を膨張させる第二膨張機構と、
前記室外熱交換器からの冷媒が直接、又は、前記一部の室内機の室内熱交換器で熱交換された後の冷媒が前記残りの室内機の室内熱交換器に供給されるように流路を切り替える流路切り替え機構と、
前記流路切り替え機構によって流路が切り替えられ、前記一部の室内機の室内熱交換器で熱交換された後の冷媒が前記残りの室内機の室内熱交換器に供給されているときに、前記残りの室内機の室内熱交換器による空調能力に応じて、前記室外ファンの回転数を制御する演算制御装置と、を備え、
前記演算制御装置は、前記室外ファンの回転数が予め定められた下限以下になったときに、前記第二膨張機構により、前記室外熱交換器における冷媒循環量を調整し、さらに、前記第二膨張機構による冷媒循環量が下限になったときに、前記冷房主体運転及び前記暖房主体運転のいずれか一方から他方に運転モードを切り替えることを特徴とする、空気調和機。 While operating in either one of the cooling operation or the heating operation in some indoor units of the plurality of indoor units to be air-conditioned, in the remaining indoor units other than the some indoor units, In an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating operation that performs heating operation or cooling operation as a mode different from the operation mode in some indoor units,
A plurality of indoor heat exchangers installed in each of the plurality of indoor units,
An indoor fan that blows indoor air to the indoor heat exchanger, and performs heat exchange between the indoor air and the refrigerant,
A compressor which is connected to the indoor heat exchanger by a pipe and which compresses a refrigerant sent through the pipe,
A first expansion mechanism that is provided on the upstream side or the downstream side of the refrigerant flow as viewed from the compressor and expands the refrigerant flowing through the pipe,
An outdoor heat exchanger that constitutes a refrigeration cycle together with the indoor heat exchanger, the compressor, and the first expansion mechanism,
An outdoor fan that blows outdoor air to the outdoor heat exchanger to perform heat exchange between the outdoor air and the refrigerant,
In the refrigeration cycle, a cooling-main operation in which the outdoor heat exchanger forms a flow path so as to function as a condenser, and a heating in which the outdoor heat exchanger forms a flow path so as to function as an evaporator in the refrigeration cycle. A cooling/heating main switching device for switching between main operation and
A refrigerant after heat exchange in the outdoor heat exchanger in the cooling main operation, or a second expansion mechanism for expanding the refrigerant before heat exchange in the outdoor heat exchanger in the heating main operation,
The refrigerant from the outdoor heat exchanger is flowed directly or, after being heat-exchanged in the indoor heat exchanger of the some indoor units, the refrigerant is supplied to the indoor heat exchangers of the remaining indoor units. A flow path switching mechanism that switches the path,
The flow path is switched by the flow path switching mechanism, when the refrigerant after heat exchange in the indoor heat exchanger of the some indoor units is being supplied to the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit, According to the air conditioning capacity of the indoor heat exchanger of the remaining indoor unit, an arithmetic and control unit for controlling the rotation speed of the outdoor fan,
The arithmetic and control unit adjusts the refrigerant circulation amount in the outdoor heat exchanger by the second expansion mechanism when the rotation speed of the outdoor fan becomes equal to or lower than a predetermined lower limit, and further, the second An air conditioner, wherein when a refrigerant circulation amount by an expansion mechanism reaches a lower limit, an operation mode is switched from one of the cooling main operation and the heating main operation to the other.
前記演算制御装置は、
当該室内機の能力が空調負荷に対し過多なときには、前記室外熱交換器における冷媒循
環量が多くなるように前記第二膨張機構を制御し、
当該室内機の能力が空調負荷に対し不足するときには、前記室外熱交換器における冷媒循環量が少なくなるように前記第二膨張機構を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気調和機。 In either the cooling operation, which is the main operation in the cooling main operation, or the heating operation, which is the main operation in the heating main operation, in an indoor unit performing heating or cooling that is an operation mode different from the main operation,
The arithmetic and control unit,
When the capacity of the indoor unit is excessive with respect to the air conditioning load, the second expansion mechanism is controlled so that the refrigerant circulation amount in the outdoor heat exchanger increases.
The second expansion mechanism is controlled so that the refrigerant circulation amount in the outdoor heat exchanger is reduced when the capacity of the indoor unit is insufficient for the air conditioning load. Air conditioner.
前記室内機の能力が空調負荷に対し過多なときには、前記室外熱交換器における放熱量が大きくなるように前記室外ファンの回転数を大きくし、
前記室内機の能力が空調負荷に対し不足するときには、前記室外熱交換器における放熱量が小さくなるように前記室外ファンの回転数を小さくすることを特徴とする、請求項４に記載の空気調和機。 The arithmetic and control unit,
When the capacity of the indoor unit is excessive with respect to the air conditioning load, the rotation speed of the outdoor fan is increased so that the amount of heat radiation in the outdoor heat exchanger is increased,
The air conditioner according to claim 4, wherein when the capacity of the indoor unit is insufficient with respect to the air conditioning load, the rotation speed of the outdoor fan is reduced so that the heat radiation amount in the outdoor heat exchanger is reduced. Machine.
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