JPH02223755A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH02223755A
JPH02223755A JP1045738A JP4573889A JPH02223755A JP H02223755 A JPH02223755 A JP H02223755A JP 1045738 A JP1045738 A JP 1045738A JP 4573889 A JP4573889 A JP 4573889A JP H02223755 A JPH02223755 A JP H02223755A
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JP
Japan
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indoor
indoor unit
heating
cooling
outdoor
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JP1045738A
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Yasuji Ogoshi
靖二 大越
Eiji Kuwabara
永治 桑原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
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    • F24F3/065Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units with a plurality of evaporators or condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、各室内ユニットの要求に応じて冷房および
暖房が同時運転可能なマルチタイプの空気調和機に関す
る。
(従来の技術) 1台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットを備
え、両者をヒートポンプ式冷凍サイクルを構成するよう
に冷媒配管によって接続したマルチタイプの空気調和機
が知られている。このマルチタイプの空気調和機は、た
とえば第9図に示すように構成されている。
すなわち、Aは室外ユニットであり、この室外ユニット
Aにはインバータによる能力可変形圧縮機(以下、圧縮
機1という)が設けられ、この吐出側は四方弁2を介し
て室外熱交換器3に接続されている。この室外熱交換器
3は暖房用膨張弁4と逆止弁5との並列回路を介してリ
キッドタンク6に接続され、これは後述するマルチコン
トロールユニットBを介して複数の室内ユニットに接続
されている。
前記室内ユニットは、第1、第2および第3の室内ユニ
ット11.12および13からなり、前記マルチコント
ロールユニットBには前記第1〜第3の室内ユニット1
1〜13に対応して前記リキッドタンク6と接続する冷
媒の電子流量制御弁14が設けられ、これは逆止弁16
と冷房用膨張弁15との並列回路を介して第1〜第3の
室内ユニット11〜13に接続されている。また、第1
〜第3の室内ユニット11〜13は独立して設けた二方
弁17・・・を介して前記四方弁2に接続されている。
なお、7は室外ファン、8a s 8 b 18cはそ
れぞれ制御部であって、室外ユニットA1マルチコント
ロールユニットBおよび第1〜第3の室内ユニット11
〜13を制御するようになっている。
したがって、第1〜第3の室内ユニット11〜13を冷
房運転する場合、実線矢印で示すように圧縮機1から吐
出された冷媒は四方弁2を通って室外熱交換器3で凝縮
液化される。液化冷媒は逆止弁4、リキッドタンク6、
電子流量制御弁14 a s 14 b s 14 c
 s冷房用膨張弁15を通って第1の室内ユニット11
の室内熱交換器で蒸発される。また第1〜第3の室内ユ
ニット11〜13を暖房運転する場合、破線矢印で示す
ように圧縮機1から吐出された冷媒は四方弁2、二方弁
17・・・を通って第1〜第3の室内ユニット11〜1
3に導かれ、それぞれの室内熱交換器で放熱される。
このように第1〜第3の室内ユニット11〜13の要求
によって冷房運転または暖房運転できるとともに、第1
〜第3の室内ユニット11〜13のうち、1台もしくは
2台だけを冷房運転または暖房運転し、残りを停止させ
ることもできる。
(発明が解決しようとする課題) ところが、前述したように、従来のマルチタイプの空気
調和機は、冷房運転または暖房運転の切換えができるが
、室内ユニットの個別の要求には対処できない。つまり
、電算機室を持つビルやペリメータゾーン、インテリア
ゾーンを持つ大規模ビルでは同一時期に冷房運転の要求
と暖房運転の要求が同時に発生することがあり、またビ
ルに限らず、一般家庭においても中間季節においては、
たとえば第1と第2の室内ユニット11.12が冷房運
転を要求し、第3の室内ユニット13が暖房運転を要求
するように、同時に冷房運転と暖房運転の要求あった場
合には運転ができず、いずれか一方の運転を優先させ、
他方の運転はできないという問題がある。
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、各室内ユニットの個別の要求に応
じて同時に冷房運転と暖房運転ができる空気調和機を提
供することにある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段及び作用)この発明は、前
記目的を達成するために、室内ユニット側に前記各室内
ユニットに対応して第1の流量制御手段を設けるととも
に、室外ユニット側に第2の流量制御手段を設け、前記
マルチコントロールユニットによって冷媒流路を制御す
ることにより前記各室内ユニットごとの個別の要求に応
じて冷房と暖房が同時運転可能とし、前記室内ユニット
から冷房と暖房の両方の要求があったとき、その負荷の
大きい方の運転モードを選択し優先して運転し、非優先
側の室内ユニットからの負荷信号により前記第1と第2
の流量制御手段の開度を制御して室内ユニット側と室外
ユニット側の流量分配を決定することにある。
そして、非優先側の室内ユニットからの負荷信号として
のシリアル信号を基準に冷媒流量を制御し、サイクル全
体のバランスを図るようにする。
(実施例) 以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明するが
、第9図に示した従来同一構成部分は同一符号を付して
説明を省略する。
第1図〜第6図は第1の実施例を示すもので、圧縮機1
の吐出側は第1の吐出管21と第2の吐出管22に分岐
されている。第2の吐出管22は第1の二方弁23を介
して室外熱交換器3に接続されている。また、前記圧縮
機1の吸込側も第1の吸込管24と第2の吸込管25に
分岐され、第2の吸込管25は第2の二方弁26を介し
て前記第1の二方弁23と室外熱交換器3との間の第2
の吐出管22に接続されている。
また、前記室外熱交換器3の液ライン側のリキッドタン
ク6とマルチコントロールユニットBの第1の流量制御
手段としての第1の電子流量制御弁14 a s 14
 b s 14 cとの間には第2の流量制御手段とし
ての第2の電子流量制御弁28が設けられている。
一方、前記第1の吐出管2〕は第1〜第3の室内ユニッ
ト11〜13に対応して分岐されており、第3の二方弁
29a〜29cを介して前記第1〜第3の室内ユニット
11〜]3の室内熱交換器11、 a〜1−3aに接続
されている。また、前記第1の吸込管24も第1〜第3
の室内ユニット11〜13に対応12て分岐されており
、第4の二方弁30a〜30cを介して第3の二方弁2
9a〜29cと前記第1〜第3の室内ユニット11〜1
3間に接続されている。
このように構成されたマルチタイプの冷凍サイクルには
各種の検知手段および制御手段が付加されている。すな
わち、検知手段としては、前記室外熱交換器3には第1
の温度センサ31aが、液ライン側には第2の温度セン
サ31bが、さらにガスライン側には第3の温度センサ
31eが設けられている。また制御手段としては、室外
制御部8 a sマルチ制御部8bおよび室内制御部8
Cが設けられている。
つぎに、前記各制御部8a〜8Cを第2図に基づいて説
明する。まず、室外制御部8aは、マイよび電子流量制
御弁28を接続している。インバータ回路51は交流電
源53の電圧を整流し、それを室外制御部8aの指令に
応じたスイッチングによって所定周波数の交流電圧に変
換し、圧縮機1の七〜りIMおよび室外ファン7のモー
タ7Mにそれぞれ駆動電力として供給するものである。
マルチ制御部8bは、マイクロコンピュータおよびその
周辺回路からなり、外部に第1の電子流量制御弁14 
a −14b s 14 c 1第2の電子流量制御弁
28および第3の二方弁29a〜29cおよび第4の二
方弁30 a −30cを接続している。
さらに、室内制御部8Cは、第1〜第3の室内ユニット
11〜13のそれぞれに独立して設けられており、これ
らはマイクロコンピュータおよびその周辺回路からなり
、外部に操作部54および室温感知用温度センサ55を
接続している。
つぎに、前述のように構成されたマルチタイプの空気調
和機の作用について説明する。
第1図は第1および第2の室内ユニット11.12が暖
房運転で、第3の室内ユニット13が冷房運転の場合で
ある。この場合、暖房負荷が冷房負荷より大きいため、
システムは暖房モードを選択して優先し、いわゆる暖房
モードで運転される。
すなわち、室外ユニットAの第1の二方弁23が閉、第
2の二方弁26が開となり、室外熱交換器3は圧縮機1
の第2の吸込管25に連通して蒸発器として働く。一方
、マルチコントロールユニットBの第3の二方弁29a
、29bは開、二方弁29cは閉となり、第4の二方弁
30a、30bは閉、二方弁30cは開となる。したが
って、第1、第°2の室内ユニット11.12は圧縮機
1の第1の吐出管21に連通し、第3の室内ユニット1
3は第1の吸込管24を介して圧縮機1の吸込側に連通
する。さらに、圧縮機1の運転周波数はインバータ回路
51によって負荷の大きい暖房側の能力が十分に出せる
ように決定される。
この状態で、圧縮機1、室外ファン7および第1〜第3
の室内ユニット11〜13の室内ファン(図示しない)
を駆動すると、冷媒の流れは第1図の矢印(暖房は破線
、冷房は実線)で示すようになり、圧縮機1から吐出さ
れた冷媒は第1、第2の室内ユニット11.12に導か
れ、ここで暖房して液化される。液化冷媒は逆止弁16
、第1の電子流量制御弁14a、14bを通り、さらに
第2の電子流量制御弁28を通り、液ラインに出てくる
。このとき、第1の電子流量制御弁14a114bは室
内の負荷に対応して開度が制御され、第1と第2の室内
ユニット11.12の流量分配を制御している。圧縮機
1の運転周波数はインバータ回路51によって負荷の大
きい暖房側の能力が十分に出せるように決定されている
ため、暖房能力は負荷に対応した能力が出せる。
液化した冷媒の一部は第3の室内ユニット13側へ流れ
、残りの一部は室外ユニットA側へ流れる。前記第3の
室内子ニット13側へ流れる冷媒は、第1の電子流量制
御弁14C1冷房用膨張弁]5を通り、減圧されたのち
第3の室内ユニット13に導かれ、ここで冷房したのち
圧縮機1に吸込まれる。
また、前述したように室外ユニットAへ流れた液冷媒は
、暖房用膨張弁4によって減圧されたのち、室外熱交換
器3で蒸発され、さらに第3の室内ユニット13からの
冷媒と合流して圧縮機1に吸込まれる。このとき、暖房
用膨張弁4は合流後、圧縮機1に吸込まれる前の冷媒の
スーパヒートが一定になるように制御される。
このとき、第3図に示すように、第1〜第3の室内ユニ
ット11〜13の室内制御部8cは、室内温度と設定温
度の差から各室内の負荷を検出し、この負荷信号をマル
チ制御部8bに送る。そして、マルチ制御部8bは、こ
の負荷信号より判断し、第1の流量制御弁14 as 
14 bs 14 cと第2の電子流量制御弁28の開
度を制御して冷媒流量を分配する。
すなわち、室内負荷が最大のときは第1の電子流量制御
弁14a、14b、14cを全開、第2の電子流量制御
弁28を全閉とする。逆に室内負荷がゼロのときは第1
の電子流量制御弁14a114b、14cを全閉、第2
の電子流量制御弁28を全開とする。
第2の電子流量制御弁28を全開とするこのとき、冷房
側の室内負荷が大きく第2の電子流量制御弁28の開度
がかなり小さい場合、室外ユニットAの暖房用膨張弁4
が全開になってもスーパヒートが大きくなるため、常時
箱1の温度センサ31aと第3の温度センサ31cの温
度差を室外制御部8aが判断し、規制以上スーパヒート
しないように室外ファン7の風量のコントロールを行な
っている。
ここで、第2の電子流量制御弁28の開度は室内制御部
8c・・・からの負荷信号によって第4図(b)に示す
よう決められる。
この制御によると、非優先側の第3の室内ユニット13
の負荷信号により常時、第1の電子流量制御弁14cと
第2の電子流量制御弁28の開度を制御して負荷が大き
いときは、第1の電子流量制御弁14cの開度を大きく
、第2の電子流量制御弁28の開度が小さくなり、第3
の室内ユニット13側への流量が多くなり、大きい負荷
に対応した能力が出せる。負荷が小さいときは逆に、第
1の電子流量制御弁14cの開度を小さく、第2の電子
流量制御弁28の開度が大きくなり、第3の室内ユニッ
ト13への流量が少なくなり、小さな負荷に対応した能
力が出せる。
このように非優先側の第3の室内ユニット13は負荷に
対応した冷房能力が出せる。つぎに、サイルク全体のバ
ランスは、室外熱交換器3側は基本的には暖房用膨張弁
4によりスーパヒートを一定に保ように制御している。
しかし、たとえば室外熱交換器3側に流れる冷媒が極端
に減ったような場合、暖房用膨張弁4が全開になっても
スーパヒートしてしまい吐出温度が非常に上ってしまう
ような場合がある。そのようなときのために第1の温度
センサ31aと第3の温度センサ31cの温度差が規定
値を超えた場合、第4図に示すように室外ファン7の風
量を制御する。このように制御することによって、たと
えば第4図に示すようにスーパヒートが10”Cを超え
た場合、室外ファン7を停止する。こうなると室外熱交
換器3での蒸発量が減り、液バツク気味になるので暖房
用膨張弁4が絞りぎみとなり適度なスーパヒートが8″
Cを越え、室外ファン7の印加電圧が下がり風量が低下
すると室外熱交換器3での蒸発量が減り、適度なスーパ
ヒートのところでサイクルはバランスし、吐出温度も下
がる。このように室外ファン7の制御でサイクル全体の
バランスがとれるようになる。
第5図は第1および第2の室内ユニット11.12が冷
房運転で、第3の室内ユニット13が暖房運転の場合で
ある。この場合、冷房負荷が暖房負荷より大きいため、
システムは冷房モードを選択して優先して運転される。
すなわち、室外ユニットAの第1の二方弁23が開、第
2の二方弁26が閉となり、室外熱交換器3は圧縮機1
の第2の吐出管22と連通して凝縮器として働く。−方
、マルチコントロールユニットBの第3の二方弁29a
、29bは閉、二方弁29Cは開となり、第4の二方弁
30a、30bは開、二方弁30cは閉となる。したが
って、第1、第2の室内ユニット1]、12は圧縮機1
の第1の吸込管24に連通し1、第3の室内ユニット1
3は第1の吐出管21を介して圧縮機1の吐出側に連通
ずる。さらに、圧縮機1の運転周波数はインバータ回路
51によって負荷の大きい冷房側の能力が十分に出せる
ように決定される。
この状態で、圧縮機〕、室外ファン7および第1〜第3
の室内ユニット11〜13の室内ファン(図示しない)
を駆動すると、冷媒の流れは第5図の矢印(冷房実線、
暖房破線)で示すようになり、圧縮機1から吐出された
冷媒は第3の室内ユニット13と室外熱交換器3の両方
に流れる。室外熱交換器3に入った冷媒は、ここで放熱
、凝縮されたのち、リキッドタンク6、第2の電子流量
制御弁28を通り、第3の室内ユニット13の液冷媒と
分流する。第3の室内ユニット】3に導かれた冷媒は、
ここで暖房し、逆止弁16、第1の電子流量制御弁14
eを通り、室外熱交換器3からの液冷媒と合流する。合
流した液冷媒は第1、第2の室内ユニット11.12の
第1の電子流量制御弁14a、1.4 bを経て冷房用
膨張弁15i:入り、さらに第1、第2の室内ユニット
]1.12によって室内を冷房1.たのち、圧縮機1に
吸込まれる。このとき、第1の電子流量制御弁14a9
.14bは室内の負荷に対応して開度が制御され、第1
と第2の室内ユニット11.12の流量分配を制御して
いる。圧縮機1の運転周波数はインバータ回路51によ
って負荷の大きい冷房側の能力が十分に出せるように決
定されているため、冷房能力は負荷に対応した能力が出
せる。
前記第3の室内ユニット13の暖房能力は、つぎの制御
によって確保される。すなわち、第3の室内5ユニツト
13の室内制御部8Cからの周波数指令信号により、第
1の電子流量制御弁14eと第2の電子流量制御弁28
の開度が決り(第3図参照)、第3の室内ユニット13
側と室外熱交換器3への流量分配が適切に行われる。こ
れにより、第3の室内ユニット13の暖房能力は確保さ
れる。
また、サイクル全体のバランスをとるために、常に第1
の温度センサ31aの温度と第2の温度センサ31. 
bの温度差を室外制御部8aで判断し、常に過冷却が一
定範囲内に納まるようにする。つまり、室外熱交換器3
への流量が極端に少ないようなときは、過冷却がとれす
ぎて冷媒が室外熱交換器3に溜りすぎてしまうため、所
定の範囲内に納まるように室外ファン7の風量を第6図
1.゛示すように制御する。すなわち、たとえば過冷却
が10’C以上になった場合、第6図に示すように風量
を低下させる。風量を落とすことにより室外熱交換器3
の放熱が少なくなり、過冷却が少なくなり、適度の過冷
却でサイクルはバランスする。
l、たがって、第1〜第3の室内ユニット11〜13の
個別的な要求に応じて暖房と冷房が同時に運転でき、ま
たそれぞれ個別の能力制御ができるという効果がある。
第7図は第2の実施例を示すもので、第1の実施例にお
いては、第2の電子流量制御弁28をリキッドタンク6
と室内側の第1の電子流量制御弁14 a s 14 
b s 14 cとの間の液ラインに設けたが、この実
施例は、第2の電子流量制御弁28を圧縮機1の第2の
吐出管22の室外熱交換器3を接続するガスライン側に
設けたものであり、他の部分においては第1の実施例と
同一である。
第7図は第1、第2の室内ユニット11.12が冷房運
転で、第3の室内ユニット13が暖房運転の、いわゆる
冷房優先モードであり、室内制御部8Cからの周波数指
令信号をマルチ制御部8bにより判断し、第1の電子流
量制御弁14a114b、14cと第2の電子流量制御
弁28の開度を制御して流量分配を行なう。すなわち、
室内負荷が最大のときは第1の電子流量制御弁14a1
14b、14cを全開、第2の電子流量制御弁28を全
開とする。逆に室内負荷がゼロのときは第1の電子流量
制御弁14a、14b、14cを全閉、第2の電子流量
制御弁28を全開とする。
暖房優先モードの場合も、前述した冷房優先モードと基
本的に同じ制御を行なう。しかし、第2の電子流量制御
弁28が第1の実施例のように液ライン側にあって、か
つ室外ファン7のコントロールが行われない場合には、
電子流量制御弁28が絞られると冷媒の流量は少なくな
るが室外ファン7がコントロールされていないため、凝
縮能力は低下せず、液冷媒が室外熱交換器3に溜ること
になる。しかし、この実施例のように、第2の電子流量
制御弁28を圧縮機1の吐出側に設けた場合、弁が絞ら
れた場合に流量が少なくなるとともに室外熱交換器3の
圧力も下がり、凝縮温度が第3の室内ユニット13のそ
れより低くなり、凝縮能力も流量低下とともに小さくな
る。このため、液冷媒が多量に室外熱交換器3の溜るこ
となくサイクルがバランスする。このようにして第2の
電子流量制御弁28が絞られたときは室外熱交換器3の
放熱量が少なくなり、第3の室内ユニット13での暖房
能力が増加し、能力の制御が行われる。しかも、第1の
実施例のように室外ファン7の風量の制御が不要となる
。なお、第2の電子流量制御弁28の圧力損失が大きい
場合には、第8図に示すように、第1の二方弁23に代
って第2の電子流量制御弁28を設け、冷房優先モード
のときのみ前記制御を行なって、暖房優先モードのとき
は、この第2の電子流量制御弁28を閉とし、第2の二
方弁26を開としてもよい。
なお、前記各実施例においては、暖房モードと冷房モー
ドについて説明したが、たとえば、第2の室内ユニット
12を停止し、第1の室内ユニット11を冷房運転、第
3の室内ユニット13を暖房運転あるいはその逆の運転
も可能である。、さらに、室内ユニットを3台に限定さ
れるものではなく、4台以上であってもよい。
〔発明の効果〕
以上説明し・たように、この発明によれば、室内ユニッ
ト側に前記各室内ユニットに対応して第1の流量制御手
段を設けるとともに、室外ユニット側に第2の流量制御
手段を設け、マルチコントロールユニットによって冷媒
流路を制御することにより前記各室内ユニットごとの個
別の要求に応じて冷房と暖房が同時運転可能とし、前記
室内ユニットから冷房と暖房の両方の要求があったとき
、その負荷の大きい方の運転モードを選択し優先して運
転し、非優先側の室内ユニットからの負荷信号により前
記第1と第2の流量制御手段の開度を制御して室内ユニ
ット側と室外ユニット側の流量分配を決定するようにし
たから、異なる部屋で冷房と暖房を同時に運転でき、電
算機室を持つビルやペリメータゾーン、インテリアゾー
ンを持つ大規模ビルで同一時期に冷房運転の要求と暖房
運転の要求が同時に発生しても対処でき、また外気温度
の変動等の外乱にも拘らず、それぞれ適切な能力を出す
ことができる。さらに、非優先側の室内ユニットからの
負荷信号によって室外ユニットと室内ユニットへの流量
を制御することにより、個別の能力制御ができ、非優先
側の能力を十分に発揮できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図はこの発明の第1の実施例を示すもので
、第1図は空気調和機の冷凍サイクルの系統図、第2図
は制御回路図、第3図は電子流量制御弁の制御回路ブロ
ック図、第4図(a)はスーパヒート量と室外ファンの
風量との関係を示す説明図、第4図(b)は電子流量制
御弁の弁開度と負荷信号との関係を示す説明図、第5図
は冷房運転モードの冷凍サイクルの系統図、第6図は過
冷却と室外ファンの風量との関係を示す説明図、第7図
はこの発明の第2の実施例を示す冷凍サイクルの系統図
、第8図はこの発明の第3の実施例を示す冷凍サイクル
の系統図、第9図は従来の冷凍サイクルの系統図である
。 A・・・室外ユニット、B・・・マルチコントロールユ
ニット、1・・・圧縮機、3・・・室外熱交換器、7・
・・室外ファン、11.12.13・・・室内ユニット
、11a、12 a s 13 a・・・室内熱交換器
、14a114b、14c・・・第1の電子流量制御弁
(第1の流量制御手段)、28・・・第2の電子流量制
御弁(第2の流ji制御手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 圧縮機、室外熱交換器および室外ファンを備えた室外ユ
    ニットと、室内熱交換器および室内ファンを備えた複数
    台の室内ユニットと、前記各室内ユニットに対する冷媒
    流量および冷媒流路を制御するマルチコントロールユニ
    ットとを備えたマルチタイプの空気調和機において、室
    内ユニット側に前記各室内ユニットに対応して第1の流
    量制御手段を設けるとともに、室外ユニット側に第2の
    流量制御手段を設け、前記マルチコントロールユニット
    によって冷媒流路を制御することにより前記各室内ユニ
    ットごとの個別の要求に応じて冷房と暖房が同時運転可
    能とし、前記室内ユニットから冷房と暖房の両方の要求
    があったとき、その負荷の大きい方の運転モードを選択
    し優先して運転し、非優先側の室内ユニットからの負荷
    信号により前記第1と第2の流量制御手段の開度を制御
    して室内ユニット側と室外ユニット側の流量分配を決定
    するようにしたことを特徴とする空気調和機。
JP1045738A 1989-02-27 1989-02-27 空気調和機 Pending JPH02223755A (ja)

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