JPH01300164A - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、多室に渡る暖房機能を有するヒートポンプ
システムに関するものである。

（従来の技術） 多室に渡る空調機能を有する、いわゆるマルチタイプの
空気調和機として構成されたヒートポンプシステムの具
体例としては、例えば特開昭６３−２９１６０号公報記
載の装置を挙げることができる。その構成について、本
願発明の実施例である第２図に基づいて説明すると、こ
の装置は図のように、圧縮機１と室外熱交換器１０とを
内装した１台の室外ユニットＸに、それぞれ室内熱交換
器２３を有する複数台の室内ユニットＡ−Ｄを接続した
もので、各室内熱交換器２３は、室外ユニットＸ内に形
成されている複数の液受管２０とガス支管２２との間に
、それぞれ連絡配管２４を介して接続されている。

そして上記の従来装置においては、各液受管２０・・２
０にそれぞれ流通冷媒温度を検出する温度センサが取着
されており、室内熱交換器２３側から室外熱交換器へと
冷媒を回流させる暖房運転時には、上記の各温度センサ
で検出される冷媒温度が同一となるように、各液受管２
０・・２０にそれぞれ介設されている第２電動膨張弁１
９・・１９の開度を制御することによって、各運転中の
室内ユニットに対する冷媒分配量の制御を行うようにな
されている。また暖房運転時に停止中の室内ユニットに
対しては、僅かな冷媒の流通を可能として液溜りや圧縮
機１への液バツクを防止するために、上記の第２電動膨
張弁１９を予め設定されている微小開度に設定するよう
になされている。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記の従来装置においては、必ずしも充分に満
足し得る効率的な暖房運転や空調快適性が得られないと
いう問題がある。例えば停止中の室内ユニットに対応す
る第２電動膨張弁１９に対する上記の微小開度は、室内
熱交換器２３における自然放熱量に見合う冷媒流通量を
予め想定し、この室内熱交換器２３内での冷媒凝縮量を
最小限に抑えると共に、液受管２０内では液冷媒となる
開度として設定されている。しかしながら上記の自然放
熱量は室内熱交換器２３の容量等によって種々異なるも
のとなるために、上記のような一律の開度設定では、例
えば自然放熱量が大きいときに室内熱交換器２３内での
冷媒凝縮量が過大となって熱損失が多くなったり、或い
は自然放熱量が小さい場合には液受管２０内に至るまで
液化せずに運転室側との合流点でガスチョークを生じて
運転室側での冷媒循環量も低下し、このため空調快適性
が損なわれることとなっているのである。また運転中の
室内ユニットに対応する第２電動膨張弁１９の開度制御
においても、上記のように液受管２０における等温制御
では、連絡配管２４の長さによる圧損酸の差や、室内設
定風量の違い等によって各室内熱交換器２３における凝
縮圧力に差を生じ、この結果、個々の室内ユニット毎に
適正な冷媒流通量が確保されなくなって空調快適性がｔ
員なわれることともなっている。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、暖房運転効率の向上や空調快適性の向上をなし得る
ヒートポンプシステムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこで第１図に示すように、この発明の第１請求項記載
のヒートポンプシステムは、室外ユニットＸに、圧縮機
１と、この圧縮機１の吐出側に一端が接続されると共に
他端側か複数のガス支管２２・・に分岐されたガス管６
と、上記圧縮機１の吸込側に接続される蕉発器１０と、
この蒸発器１０に一端が接続されると共に他＃４側がそ
れぞれ電動膨張弁１９の介設された複数の液受管２０に
分岐された液管１４とを設け、上記各ガス支管２２と液
受管２０との間に複数の室内ユニットＡ−Ｄの各凝縮器
２３をそれぞれ連絡配管２４を介して接続して成るヒー
トポンプシステムであって、さらに各凝縮器２３を通過
した冷媒の過冷却度を検出する過冷却度検出手段３０と
、運転停止中の室内ユニットＡ・・に対応する電動膨張
弁１９に対して、上記検出過冷却度を第１基準値に維持
すべく開度制御する停止開度制御手段５１とを設けてい
る。

また第２請求項記載のヒートポンプシステムは、上記第
１請求項記載の装置において、上記過冷却度検出手段３
０を、各凝縮器２３での冷媒凝縮温度をそれぞれ検出す
る第１温度センサ２６と、各室内ユニットＡ−Ｄにおけ
る各凝縮器２３出口配管に付設された第２温度センサ２
７とで構成すると共に、運転中の室内ユニットＡ・・に
対応する電動膨張弁１９に対して、上記第１温度センサ
２６での検出値から第２温度センサ２７での検出値を引
いた温度差を第２基準値に維持すべく開度制御する運転
開度制御手段５２をさらに設けている。

（作用） 上記第１請求項記載のヒートポンプシステムにおいては
、停止中の室内ユニットＡ・・における各凝縮器２３を
通過した冷媒の過冷却度を検出し、これを第１基準値に
維持すべく電動膨張弁１９の開度制御を行うようになさ
れているので、凝縮器２３の容量や連絡配管２４の長さ
等の差によらずに、停止中の凝縮器２３に対して上記第
１基準値に応じた極力少ない冷媒流通量に維持し得ると
共に、液支管２０内で確実に液状態となるような制御が
可能であり、この結果、停止側での熱損失が従来よりも
低減され、したがって、より効率的な暖房運転が行われ
ると共に、前記したガスチョークを生じず、運転室側の
冷媒循環量の低下が防止されるので空調快適性が向上す
る。

また上記第２請求項記載のヒートポンプシステムにおい
ては、運転中の室内ユニットＡ・・における凝縮器２３
での冷媒凝縮温度と、室内ユニット内の各凝縮器２３の
出口配管に付設された第２温度センサ２７での検出温度
とから求められる過冷却度を第２基準値に維持すべく電
動膨張弁１９の開度制御を行うようになされており、こ
のため各運転中の室内ユニットＡ・・における個々の暖
房負荷に応じた冷媒流通量が各凝縮器２３で確保される
こととなるので、空調快適性の向上を図ることが可能と
なる。

（実施例） 次にこの発明のヒートポンプシステムの具体的な実施例
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第２図には、この発明の一実施例におけるヒートポ
ンプシステムの冷媒回路図を示しており、同図において
、Ｘは室外ユニットであり、この室外ユニットＸには４
台の室内ユニットＡ−Ｄが接続されている。

上記室外ユニットＸは圧縮機１を有しており、この圧縮
機ｌの吐出配管２と吸込配管３とはそれぞれ四路切換弁
４に接続され、この四路切換弁４にはさらに第１ガス管
５と第２ガス管６とが接続されている。なお上記圧縮機
１は、その回転速度、つまり圧縮能力を制御するための
インバータ７を有するものであり、また−ヒ記叶出配管
２には逆止弁８が、上記吸込配管３にはアキュームレー
タ９がそれぞれ介設されている。上記第１ガス管５は、
暖房運転時に蒸発器として作用すると共に冷房運転時に
凝縮器として作用する室外熱交換器１０に接続され、ま
た上記第２ガス管６はヘッダー１１に接続されると共に
途中にガス閉鎖弁１２が介設されている。上記室外熱交
換器１０には室外ファン１３が付設されると共にさらに
液管１４が接続されており、この液管１４には、上記室
外熱交換器１０側から順次ドライヤフィルタ１５、第１
電動膨張弁１６、受液器１７、液閉鎖弁１８が介設され
ている。そして上記液管１４の先端が、それぞれ第２電
動膨張弁１９・・の介設された複数（図の場合には４本
）の液支管２０・・２０に分岐される一方、上記ヘッダ
ー１１に、それぞれマフラー２１・・の介設された４本
のガス支管２２・・２２が接続されており、これらのガ
ス支管２２と上記各液支管２０との間に、暖房運転時に
凝縮器として作用すると共に冷房運転時に蒸発器として
作用する室内熱交換器２３（室内ユニットＡについての
み図示する）がそれぞれ連絡配管２４・・２４によって
互いに並列に接続されている。

なお各室内ユニットＡ−Ｄは、それぞれ上記室内熱交換
器２３と室内ファン２５とによって構成されている。

また上記においては、流通冷媒温度を検出するためのサ
ーミスタ等より成る温度センサが適所に取着されており
、まず各室内熱交換器２３には、それぞれ内部流通径路
の略中央部に第１温度センサ２６が取着されている。こ
の第１温度センサ２６によって、暖房運転時には各室内
熱交換器２３での凝縮冷媒温度が、また冷房運転時には
蒸発冷媒温度がそれぞれ検出される。さらに各室内熱交
換器２３と液支管２０に接続される側の連絡配管２４と
の間の室内ユニット内部配管、すなわち暖房時の凝縮器
出口配管には、第２温度センサ２７がそれぞれ取着され
、凝縮器出口直後での過冷却温度を検出するようになさ
れており、これらの第２温度センサ２７と上記第１温度
センサ２６とによって過冷却度検出手段３０を構成して
いる。

一方、室外ユニットＸ内には、室外熱交換器１０に第３
温度センサ２８が取着され、暖房運転時の上記室外熱交
換器１０における冷媒蒸発温度を、また吸込配管３に取
着されている第４温度センサ２９によって上記室外熱交
換器１０での蒸発冷媒の過熱温度をそれぞれ検出するよ
うになされている。なお各ガス支管２２には、冷房運転
時に各室内熱交換器２３で蒸発した冷媒の過熱温度を検
出するための第５温度センサ３１がそれぞれ取着されて
いる。

上記構成のヒートポンプシステムにおける暖房運転は、
四路切換弁４を図中実線で示す切換位置に位置させて、
圧縮機ｌからの吐出冷媒を四路切換弁４、第２ガス管６
を経由させて各室内熱交換器２３で凝縮させ、次いで液
管１４を経由させて室外熱交換器１０内で蒸発させた後
、第１ガス管５、四路切換弁４から圧縮機１へと返流さ
せることによって行う。一方、冷房運転は、四路切換弁
４を図中破線で示す切換位置に切換え、圧縮機１からの
吐出冷媒を室外熱交換器１０側から各室内熱交換器２３
へと回流させることによって行う。

次に上記ヒートポンプシステムにおいて、便宜上、暖房
時の運転制御について、第３図の運転制御系統図を参照
して説明する。図のように、各室内ユニットＡ−Ｄは室
内制御装置４１　（室内ユニットＡについてのみ図示す
る）をそれぞれ備えている。上記各室内制御装置４Ｉに
は、運転操作用リモコン４２と室温を検出する室温セン
サ４３と、そして前記した室内熱交換器２３及び出口配
管にそれぞれ付設されている第１、第２　ｉＡ度センサ
２６．２７とがそれぞれ接続されている。上記各運転操
作用リモコン４２は運転スイッチと、希望室温を設定す
るための温度設定スイッチとを存しており、上記運転ス
イッチがＯＮであり、がっ室温センサ４３での検出温度
が設定温度よりも低いとき（室内サーモＯ〜のとき）に
、暖房運転要求信号（以下、暖房要求と略記する）が各
室内制御装置４１から室外ユニットＸに対して出力され
、またこのとき同時に検出温度と設定温度との温度差信
号も出力される。さらに上記各室内制御装置４１からは
、上記第１、第２ｍＫセンサ２６．２７での各検出温度
信号が、上記暖房要求の有無にががねらず常時室外ユニ
ットＸに出力されるようになされている。

一方、室外ユニットＸは、室外制御装置４５とインバー
タ制御装置４６と弁制御装置４７とを備えている。上記
室外制御装置４５内には、運転要求ユニット把握部４８
と周波数制御部４９とが設けられている。上記運転要求
ユニット把握部４日は上記した暖房要求を出力している
室内ユニットを判別して、各暖房要求のある室内ユニッ
トに応じた運転ユニット信号を上記周波数制御部４９と
弁制御装置４７とに出力する。これにより上記周波数制
御部４９では上記運転ユニット信号に基づいて、まず暖
房要求のある各ユニット毎の負荷レベルを負荷レベル記
憶部５０から読出して合計する。この負荷レベル記憶部
５０には各室内ユニントの定格能力に対応させた数値（
例えば定格能力２２４０ｋｃａｌ／　ｈのものでは１１
１１１．２８００ｋｃａｌ　／　ｈでは“１．５　　“
・・）が予め記憶されている。さらに上記周波数制御部
４９では暖房要求のある各室内ユニットからの温度差信
号の中で最大温度差を抽出し、次いで種々の負荷レベル
と温度差との組合せに対して予め設定されている初期周
波数のデータテーブルから上記の合計負荷レヘルと最大
温度差との組合せに対応する初期周波数を選定し、これ
を上記インバータ制御装置４６に出力する。これにより
上記インバータ制御装置４６によって圧縮機１に対する
上記初期周波数での駆動が開始され、その後、上記初期
周波数に応じる回転数となった後には、その後の上記温
度差信号の最大値の変化に応じて、例えばＰＩＤ制御に
よって負荷の変化に応じた周波数が上記周波数制御部４
９において逐次発生され、この周波数にて上記圧縮機ｌ
の圧縮能力の制御を行いながら暖房運転を継続するよう
になされている。なお室内側での運転部屋数の増減を生
じた場合には、新たに上記の手順で初期周波数の選定を
行う制御から繰返される。

一方、上記運転要求ユニット把握部４８から、各暖房要
求のある室内ユニットに応じた運転ユニット信号の入力
される弁制御装置４７においては、まず四路切換弁４を
前記した暖房運転時の切換位置に位置させる切換作動の
制御と共に、前記した吸込配管３に付設されている第４
温度センサ２９での検出温度から、室外熱交換器１０に
付設されている第３温度センサ２８での検出温度を引い
た温度差を上記室外熱交換器１０を通過した蒸発冷媒の
過熱度として、これを所定値（例えば５°Ｃ）に維持す
るように第１電動膨張弁１６の開度を制御して循環冷媒
の全体量を制御する。さらに上記弁制御装置４７は、各
室内熱交換器２３・・２３を流れる個々の冷媒量を制御
するための第２電動膨張弁１９・・１９の開度制御機能
を有しており、このために上記弁制御装置４７内に停止
開度制御部（停止開度制御手段）５１と運転開度制御部
（運転開度制御手段）５２とが設けられている。

まず上記停止開度制御部５１は、Ｌ記暖房要求のない、
すなわち運転停止中の室内ユニットＡ・・に対応する第
２電動膨張弁１９・・の開度制御機能を有しており、各
停止中の室内ユニット毎に、室内制御装置４１から入力
される前記第１、第２温度センサ２６．２７での各検出
温度信号を所定のサンプリング間隔毎に読込んで両者の
差を過冷却度として算出し、これが予め設定されている
第１基準値（例えば１°Ｃ）に維持されるように、その
室内ユニットに対応する第２電動膨張弁１９の開度を制
御していくようになされている。上記第１基準値として
は室内熱交換器２３での凝縮冷媒量を極力少なく抑え、
例えば熱交換器出口直前で凝縮するような小さな値を設
定しており、このため停止中の室内ユニッＩ・側を循環
する冷媒量は、熱交換器の容量等によらずに最小限に抑
えた世に維持される。また出口配管から液支管２０に至
る冷媒は凝縮液となる制御がなされるので、運転側との
合流点におけるガスチョークを生じることもなく、運転
側での冷媒循環量の低下が防止される。

さらに各停止側の室内ユニット内での凝縮液量が抑えら
れる結果、回路全体への冷媒充填量を従来よりも削減す
ることも可能となる。

一方、上記運転開度制御部５２は、上記暖房要求のある
室内ユニットＡ・・に対応する第２電動膨張弁１９・・
の開度側′４′ＩＩＩ機能を有しており、運転中の各室
内ユニット毎に、上記と同様に、室内制御装置４１から
入力される前記第１、第２温度センサ２６．２７での各
検出温度から過冷却度を算出し、この場合には、上記第
１基準値よりも大きな第２基準値（例えば３°Ｃ）とな
るように、その室内ユニットに対応する第２電動膨張弁
１９の開度を制御する。上記第２温度センサ２７は室内
熱交換器２３の出口側直後の位置に取着されているもの
であり、したがって連絡配管２４の長さや、室内設定風
量等が種々異なる場合にも、上記第２基準値を維持する
冷媒流通量の制御がなされることによって、個々の室内
ユニットにおける暖房負荷に見合った冷媒量が確保され
、快適な暖房運転状態が維持される。

なお上記装置において冷房運転を行う場合には、上記弁
制御装置４７によって、まず四路切換弁４の冷房側への
切換作動がなされると共に、第１電動膨張弁１６は全開
に、また停止側の室内ユニットに対応する第２電動膨張
弁１９は全閉にそれぞれ制御される。そして各室内熱交
換器２３に取着されている第１温度センサ２６で検出さ
れる蒸発冷媒温度と、前記した各ガス支管２２に取着さ
れている第５温度センサ３１での検出温度とから各運転
側の室内熱交換器２３を通過した冷媒の過熱度を求め、
これを例えば５°Ｃに維持するように第２電動膨張弁】
９の開度を制御して、各運転側の室内ユニットにおける
冷房負荷に見合った冷媒循環量の制御が行われる。

以上、この発明の一実施例についての説明を行ったが、
上記実施例はこの発明を限定するものではなく、この発
明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば第１請求
項記載の発明の範囲においては、第２温度センザ２７を
液受管２０に取着する等のその他の構成とすることが可
能である。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項記載のヒートポンプ
システムにおいては、停止中の室内ユニットにおける各
凝縮器を通過した冷媒の過冷却度を検出し、これを所定
の基準値に維持すべく電動膨張弁の開度制御を行うよう
になされているので、停止側での冷媒循環量を、液受管
内で確実に液状態になると共に極力少なくした冷媒流通
量に維持した制御が可能であり、この結果、停止側での
熱損失が従来よりも低減され、したがって、より効率的
な暖房運転が行われると共に、運転室側の冷媒循環量の
低下も防止されるので空調快適性の向上を図ることがで
きる。

また第２請求項記載のヒートポンプシステムにおいては
、運転中の室内ユニット内での検出温度から求められる
過冷却度に応して、電動膨張弁の開度制御を行うように
なされており、各運転中の室内ユニットにおける個々の
暖房負荷に応じた冷媒流通量が各凝縮器で確保されるこ
ととなるので、空調快適性の向上を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能ブロック図、第２図はこの発明
の一実施例におけるヒートポンプシステムの冷媒回路図
、第３図は上記ヒートポンプシステムにおける暖房運転
時の運転制御系統図である。 Ｘ・・・室外ユニット、Ａ−Ｄ・・・室内ユニット、ｌ
・・・圧縮機、６・・・第２ガス管、１０・・・室外熱
交換器（蒸発器）、１４・・・液管、１９・・・第２電
動膨張弁、２０・・・液受管、２２・・・ガス支管、２
３・・・室内熱交換器（凝縮器）、２４・・・連絡配管
、２６・・・第１温度センサ、２７・・・第２温度セン
サ、３０・・・過冷却度検出手段、５１・・・停止開度
制御部（停止開度制御手段）、５２・・・運転開度制御
部（運転開度制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、室外ユニット（Ｘ）に、圧縮機（１）と、この圧縮
   機（１）の吐出側に一端が接続されると共に他端側が複
   数のガス支管（２２）・・に分岐されたガス管（６）と
   、上記圧縮機（１）の吸込側に接続される蒸発器（１０
   ）と、この蒸発器（１０）に一端が接続されると共に他
   端側がそれぞれ電動膨張弁（１９）の介設された複数の
   液支管（２０）に分岐された液管（１４）とを設け、上
   記各ガス支管（２２）と液支管（２０）との間に複数の
   室内ユニット（Ａ）〜（Ｄ）の各凝縮器（２３）をそれ
   ぞれ連絡配管（２４）を介して接続して成るヒートポン
   プシステムであって、さらに各凝縮器（２３）を通過し
   た冷媒の過冷却度を検出する過冷却度検出手段（３０）
   と、運転停止中の室内ユニット（Ａ）・・に対応する電
   動膨張弁（１９）に対して、上記検出過冷却度を第１基
   準値に維持すべく開度制御する停止開度制御手段（５１
   ）とを設けていることを特徴とするヒートポンプシステ
   ム。 ２、上記過冷却度検出手段（３０）を、各凝縮器（２３
   ）での冷媒凝縮温度をそれぞれ検出する第１温度センサ
   （２６）と、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｄ）における各
   凝縮器（２３）出口配管に付設された第２温度センサ（
   ２７）とで構成すると共に、運転中の室内ユニット（Ａ
   ）・・に対応する電動膨張弁（１９）に対して、上記第
   １温度センサ（２６）での検出値から第２温度センサ（
   ２７）での検出値を引いた温度差を第２基準値に維持す
   べく開度制御する運転開度制御手段（５２）をさらに設
   けていることを特徴とする第１請求項記載のヒートポン
   プシステム。