JPH02223774A

JPH02223774A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH02223774A
Application number: JP4573189A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kuwabara; 永治桑原; Yasuji Ogoshi; 靖二大越
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-09-06

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、室外ユニットおよび複数の室内ユニットから
なるマルチタイプでヒートポンプ式の空気調和機に関す
る。

（従来の技術）この種の方式の空気調和機としての一例を第８図に示す
。第８図において、Ａは室外ユニット、Ｂは分岐ユニッ
ト、ｅ、ｌ　　Ｃ２＊　　ｃ３はそれぞれ室内ユニット
である。

室外ユニットＡは能力可変圧縮機１を備えており、その
圧縮機１には逆止弁３を接続している。

そして、圧縮機１、四方弁５、室外熱交換器６、冷房サ
イクル形成用逆止弁７と暖房用膨張弁８との並列体、電
動式の冷媒流量調整弁（パルスモ−タバルブ）１１，２
１，３１、冷房用膨張弁１２゜２２．３２と暖房サイク
ル形成用逆止弁１３゜２３．３３の並列体、室内熱交換
器１４．２４゜３４、ガス側開閉弁（１！磁開閉弁’）
１５．２５゜３５などを順次連通し、ヒートポンプ式冷
凍サイクルを構成している。なお、室外熱交換器６には
ファン９が付設されている。

すなわち、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒を流
して冷房サイクルを形成し、室外熱交換′ＩＳ６を凝縮
器、室内熱交換器１４，２４．３４を蒸発器として作用
させる。

また、暖房運転時は四方弁５の切換え作動により図示破
線矢印の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、室
内熱交換器１４，２４．３４を凝縮器、室外熱交換器６
を蒸発器として作用させる。

分岐ユニットＢは、室内ユニットＣ１，Ｃ２＋Ｃ３に連
通の液側冷媒配管とガス側冷媒配管とにわたって構成し
てあり、冷媒流量調整弁１１゜２１．３１、冷房用膨張
弁１２，２２，３２、暖房サイクル形成用逆止弁１３．
２３．３３、ガス側開閉弁１５，２５．３５を有してい
る。

このような構成の空気調和機においては、各室内ユニッ
トＣ，，Ｃ２，Ｃ３の要求能力の総和に応じて圧縮機１
の能力（出力）を制御する。

さらに、冷媒流量調整弁１１．２１．３１の開度を、対
応する室内ユニットｃ、、ｃ２．ｃ３の要求能力に応じ
て制御する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、冷媒流量調整弁１１，２１．３１は、液ライ
ン側に取り付けられてあり、これは対応する室内ユニッ
トＣ１，Ｃ２，Ｃ３の負荷信号により制御して流量のみ
をコントロールしていたため、次のような欠点があった
。

まず、暖房時においては、例えば室内ユニットＣ２，Ｃ
，の負荷が小さくなった場合、これに対応した冷媒流量
調整弁２１．３１のみが絞られる。

すると、室内ユニットＣ２，Ｃ３の室内熱交換器２４．
３４には液冷媒が溜り過冷却する。また、室内ユニット
Ｃ１の室内熱交換器１４からは気液混合の状態の冷媒が
出る。そして、これらが合流して室外側ラインに流れる
が、上述した室内熱交換器２４．３４には液冷媒が溜り
過ると、サイクル全体としての循環冷媒量が不足し、室
外ユニットＡへ流れる冷媒が気液混合の状態となり、暖
房用膨張弁７を全開にしても、スーパヒートしてしまい
、吐出温度が上昇してしまうことがあった。

このときの動作状態を第９図のモリエル線図に示す。

また、冷房運転時において、例えば室内ユニツ）Ｃ２，
Ｃ３の負荷が小さくなった場合、これに対応した冷媒流
量調整弁２１．３１のみを絞る。

すると、冷房用膨張弁２２．３２が全開しても、室内ユ
ニットＣ２，Ｃ，側はスーパヒートしてしまい、その室
内熱交換器２４．３４の液冷媒が少なくなり、その分、
室外側熱交換器６に冷媒が溜ってくる。このため、凝縮
温度が上昇し、効率が悪くなる。

このような従来の方式では、室内側の負荷変動に対して
各室内ユニットｃ１１　　Ｃ２＋　　Ｃ３の冷媒流量の
みをコントロールしているため、各室内ユニットｃ、ｅ
　Ｃ２ｒ　ｃ３の冷媒量が負荷によって変動し、サイク
ルの効率が低下したり、吐出温度の上昇など安定したサ
イクル動作が得られない場合があった。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは、各室内ユニット側の負荷変動があって
も、冷凍サイクル内に冷媒の偏りがなく、安定した冷凍
サイクル動作を維持し得るマルチタイプでヒートポンプ
式の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および作用）上記課題を解
決するために本発明は、室内ユニットが複数台あり、冷
凍サイクルの液ラインとガスラインからそれぞれの室内
ユニットに並列に冷媒配管されたマルチタイプのヒート
ポンプ式の空気調和機において、その各室内ユニットの
ガスライン側にそれぞれ流量調整手段を設け、また、各
室内ユニットの液ライン側にはそれぞれ流量調整手段を
設け、冷房時には、各室内ユニットの負画信号によりガ
スラインの流量調整手段の開度をコントロールするとと
ともに、液ラインの流量調整手段により室内ユニット側
の出口のスーパーヒートをコントロールすることにより
、各室内ユニットの負荷変化に対して、室内熱交換器の
蒸発温度を変化させて対応させてスーパーヒートを一定
に保つ。このため、各室内熱交換器内の冷媒量はいつも
ほぼ一定に保たれ、安定した冷凍サイクルを形成する。

また、暖房時には、各室内ユニットの負荷信号により、
ガスライン側の流量調整手段の開度をコントロールする
とともに、液ライン側の流量調整手段により室内ユニッ
トの出口液冷媒の過冷却を一定にするようコントロール
し、各室内ユニットの負荷変化に対して室内熱交換器の
凝縮温度を変化させて対応し、過冷却を一定に保つよう
にした。

このため、各室内熱交換器の冷媒量はいつもほぼ一定に
保たれ、安定した冷凍サイクルが形成される。

このように、冷房時、暖房時、共に各室内ユニットの負
荷変化にかかわらず、室内ユニットの冷媒量を一定に保
てるため、安定した冷凍サイクルが得られ、効率の低下
もない。また、冷凍サイクルの冷媒封入量を最も少なく
することができ、冷媒ｊｌ調整用のリキッドタンク、あ
るいは、その他の：Ａ！機構等を省略して冷凍サイクル
を簡素化することが可能である。

（実施例）第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示すもの
である。なお、この実施例を示す図面において、第８図
と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略
する。

第１図に示すように、分岐ユニットＢにおいて、各室内
ユニットｃｌ、ｃ２．Ｃ３に対応する液ライン側の各冷
媒配管にはそれぞれ第１の流ｍ調整手段としての第１の
流量調整弁１１，２１，３１、膨張弁１２，２２，３２
、およびその膨張弁１２゜２２．３２に並列に逆止弁１
３．２３．３３を設ける。また、各室内ユニットＣＩ、
ｃ２．ｃ３に対応するガスライン側の各冷媒配管にはそ
れぞれ第２の流量調整手段としての第２の流量調整弁１
５．２５．３５を設ける。さらに、室内側の膨張弁１２
，２２．３２の感温筒１６．２６，３６、および均圧管
１７，２７．３７はそれぞれ室内ユニットＣ，，Ｃ２，
ｃ３の冷房時の出口側のガス配管部分に取り付けられて
いる。また、室外側の膨張弁８の感温筒１８、および均
圧管１９は圧縮機１の吸込み管の部分に取り付けられて
いる。

さらに、各室°内ユニットｃ１．Ｃ２，ｃ３の暖房時に
おける吐出側の配管部分にはその冷媒の温度を検出する
温度センサ４８ａ、４８ｂ、４ｇｃと、その冷媒の圧力
を検出する圧力センサ４９ａ。

４９ｂ、４９ｃが設けられている。

第２図は空気調和装置における制御回路を示す。

すなわち、まず、室外ユニットＡには、室外制御部５０
を備えている。

この室外制御部５０は、マイクロコンピュータ、および
その周辺回路などからなり、外部にインバータ回路５１
を接続している。インバータ回路５１は、交流電源５２
の電圧を整流し、それを室外制御部５０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Ｆに変換し
、圧縮機モータＭにそれぞれ駆動電力として供給するも
のである。

また、分岐ユニットＢには、マルチ制御部６０を備えて
いる。このマルチ制御部６０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の流量調整
弁１１，２１，３１、第２のｉｍ調整弁１５，２５．３
５、および温度センサ４８　ａ、　４８　ｂ、　４８　
ｃと圧力センサ４９ａ。

４９ｂ、４９ｃを接続している。

一方、室内ユニットＣ１，Ｃ２，Ｃ３には、それぞれ室
内制御部７０，８０．９０を備えている。

これら各室内制御部７０，８０．９０は、マイクロコン
ピュータ、およびその周辺回路からなり、外部に運転操
作部７１，８１．９１および室内温度センサ７２，８２
．９２をそれぞれ接続している。そして、この各室内制
御部７０，８０．９０は周波数設定信号ｆｌ、ｆ２．ｆ
３を要求能力としてマルチ制御部６０に転送するように
なっている。マルチ制＠＠６０は、転送されてくる周波
数設定信号ｆ１＋　　’２ｒ　　ｆ３から各室内ユニッ
トＣＩ　＊　　Ｃ２、ｃ、の要求能力を求め、その総和
に対応する周波数設定信号ｆｏを室外制御部５０に転送
するようになっている。

次に、上記のような構成においての動作を説明する。い
ま、全ての室内ユニットＣＩ　＋　Ｃ２＋Ｃ３で冷房運
転を行なっているものとする。

このとき、室内ユニットＣ１の室内制御部７０は、室内
温度センサ７２の検知温度と運転操作部７１で定められ
た設定温度との差を演算し、その温度差に対応する周波
数設定信号ｆ１を要求冷房能力としてマルチ制御部６０
に転送する。

同じく、室内ユニットｃ２．ｃ３の室内制御部８０．９
０も、周波数設定信号ｆ２＋ｆ３を要求冷房能力として
マルチ制御部６０に転送する。

マルチ制御部６０は、転送されてくる各周波数設定信号
ｆ１＋　　’２＋　　’３に基づいて各室内ユニットの
要求冷房能力を求め、その総和に対応する周波数設定信
号ｆ、を室外制御部５０に転送する。

この場合、マルチ制御部６０は、各室内ユニットｃ、、
ｃ２．ｃ３の容量に関するデータをあらかじめ保持して
おり、そのデータを要求冷房能力の判断基準とする。

室外制御部５０は、分岐ユニットＢから転送されてくる
周波数設定信号ｆｏに基づいて室内ユニットｃ、　、Ｃ
２＊　　Ｃ３の総要求冷房能力を求め、圧縮機１の運転
周波数（インバータ回路５１の出力周波数）を制御する
。

ところで、第３図でその冷媒の流れを示すように、圧縮
機１を出た圧縮ガス冷媒は室外熱交器６で液化し、逆止
弁７を経て、各室内ユニットＣ１ｃ２．ｃ’３に対応し
た第１の流ｆｆｉ調整弁１１゜２１．３１、膨脹弁１２
，２２．３２を通り、各室内ユニットｃ、、ｃ２．Ｃ３
の室内熱交換器１４．２４．３４で蒸発気化し、さらに
、第２の流量調整弁１５，２５．３５を経て圧縮機１に
吸い込まれる。ここで、第１の流量調整弁１１゜２１．
３１は全開であり、したがって、膨脹弁１２．２２．３
２と第２の流量調整弁１５，２５゜３５とでそれぞれの
室内熱交器１４，２４．３４への流量分配と冷凍サイク
ルのバランスとをとっている。これは各室内ユニットｃ
、　、Ｃ２１Ｃ３での室温と設定温度の差（負荷）を検
出した室内＄−１ａ部７０，８０，９０からのデータに
もとづいてマルチ制御部６０が、第２の流量調整手段に
おける各節２の流量調整弁１５．２５．３５の開度を調
整することにより行なう。たとえば、室内ユニットＣ４
の負荷が重く、室内ユニットＣ２゜Ｃ３の負荷は軽い場
合、負荷の１番重い室内ユニットＣ２への第２の流量調
整弁１５が全開となり、室内ユニットＣ２，Ｃ３の回路
の第２の流量調整弁２５．３５は、室内ユニットＣ１の
負荷に対する室内ユニットＣ２の負荷、また、室内ユニ
ットＣ１の負荷に対する室内ユニットＣ３の負荷に相当
する開度比にそれぞれ調整する。しかして、室内ユニッ
トＣ２，Ｃ，の回路の第２の流量調整弁２５．３５が絞
られると、室内熱交換器２４゜３４の蒸発圧力が上がり
、室内からの吸熱量が減少し、冷房能力が、室内ユニッ
トＣ１側よりも低下し、負荷とバランスする。ここで蒸
発温度が上がると吸熱量が減少し、この回路は液バツク
気味となる。しかし、温度センサ４８ａ、４８ｂ。

４８ｃと圧力センサ４９ａ、４９ｂ、４９ｃで検出した
データによりマルチ制御部６０は室内熱交換器１４，２
４．３４の出口のスーパーヒートの減少を検出して第１
の流量調整手段における膨脹弁１２．２２．３２の開度
を絞るため、吸熱量が減っただけ流量を減少する。この
ため、その冷凍サイクルとしてはバランスする動作状態
になる。

この状態をモリエル線図に表したものを第５図である。

このように負荷が軽い室内ユニットＣＩｒＣ２＊　　Ｃ
３のの能力を、ガスラインの第２の流量調整弁１５，２
５．３５で蒸発温度を高くすることにより減少させると
ともに、膨脹弁１２，２２゜３２により冷媒流量をコン
トロールしてスーパーヒートを一定に保つため、各室内
熱交換器１４゜２４．３４内の冷媒量が負荷の変化によ
ってあまり変化しなくなる。このため、室内熱交換器１
４゜２４．３４内の冷媒量はほぼ一定に保たれ、その凝
縮温度が高くなることはなく、効率のよい運転状態が維
持できる。

一方、暖房時は、第４図で示すように冷媒が流れる。つ
まり、圧縮機１を出た冷媒ガスは、第２の流ｊｌ調整弁
１５，２５．３５を経て各室内ユニットＣ１，Ｃ２，Ｃ
３の室内熱交換器１４，２４゜３４に入り、ここで放熱
して凝縮液化する。さらに、膨張弁１２．２２．３２を
バイパスして液ラインの第１の流量調整弁１１，２１．
３１を通り、室外ユニットＡに入り、ここで膨張弁８で
減圧され、室外熱交換器６で吸熱蒸発して気化し、圧縮
機１に吸い込まれる。ここで、マルチ制御部６０は、各
ガスラインの第２の流量調整弁１５．２５゜３５の開度
を、各室内ユニットＣ，，Ｃ２，Ｃ３からの負荷信号に
もとづいてコントロールし、また、各液ラインの第１の
流量調整弁１１．２１゜３１の開度を、各室内熱交換器
１４．２４．３４の出口側での液冷媒の過冷却度が一定
になるようにコントロールしている。

今、たとえば室内ユニットＣ１の負荷が重く、室内ユニ
ットＣ２，Ｃ３の負荷が軽い場合を考える。この場合、
各室内ユニットｃ、ｌ　　Ｃ２１ｃ。

からの負荷信号を比較して、負荷の一番大きい室内ユニ
ットＣ１側の第２の流量調整弁１５の開度が全開となり
、他の第２の流量調整弁２５．３５は室内ユニットＣ１
の負荷に対するそれぞれの負荷に相当する開度比に調整
する。負荷の軽い室内ユニットＣ２，Ｃ，の回路の第２
の流量調整弁２５．３５が絞られると、室内ユニットＣ
２＋０３への冷媒流量が低下し、室内熱交換器２４゜３
４での凝縮が促進され、過冷却が増加するとともに圧力
も低下する。室内熱交換器１４．２４゜３４の出口側の
温度センサ４８ａ、４８ｂ。

４８ｃと圧力センサ４９ａ、４９ｂ、４９ｃで、液ライ
ンの過冷却度の増加を検出し、第１の流量調整弁１１，
２１．３２は過冷却が小さくなるようその弁開度を開く
ように動作する。負荷の重い室内ユニットＣ，のガス側
回路の第２の流量調整弁１５は全開になっており、上記
のように室内ユニットＣ２，Ｃ３側におけるガス側回路
の第２の流量調整弁２５．３５が絞られていると、室内
ユニットＣ１側の流量が多くなり、凝縮圧力が上がり過
冷却が少なくなる。これを室内ユニットＣ。

側の温度と圧力を温度センサ４８ａと圧力センサ４９ａ
が検出して、液ラインの第１の流量調整弁１１を絞り、
過冷却を一定に保つ。このようにして暖房時の冷凍サイ
クルは第６図のモリエル線図のような動作状態でバラン
スする。このように、液ライン側の第１の流量調整弁１
１，２１．３１と、ガスライン側の第２の流量調整弁１
５，２５゜３５とを室内負荷と過冷却度でコントロール
することにより、過冷却度を一定に保ちつつ暖房能力を
負荷と一致させることができる。このため、負荷の変動
によっても、室内熱交換器１４．２４゜３４内の冷媒量
がほぼ一定に保たれ、室外熱交換器６への供給冷媒が不
足することもなく、安定した暖房サイクルを形成するこ
とができる。

なお、室外側の膨張弁８は圧縮機１の吸込み管の部分の
温度と圧力を検出する感温筒１８、および均圧管１９に
より圧縮機１の吸込みガスのスーパヒートの状態が一定
になるように冷媒流量を制御する。

第７図は本発明の第２の実施例を示すものである。この
第２の実施例は上記第１の実施例のものにおける液ライ
ン側の第１の流量調整弁１１゜２１．３１、膨張弁１２
，２２．３２、および逆止弁１３，２３．３３を、それ
ぞれ１つの第１の流量調整弁１０１，１０２，１０３で
置き換えたものである。さらに、室外側における膨張弁
を電動式膨張弁１０５としである。すなわち、液ライン
側の第１の流量調整弁１０１，１０２，１０３は、冷房
時には各室内ユニットｃ、ｌ　　Ｃ２，ｃ。

における各室内熱交換器１４．２４．３４の出口の冷媒
ガスのスーパーヒートを検出してこれが一定になるよう
、その開度をコントロールし、また、暖房時は各室内ユ
ニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３における各室内熱交換器１４．
２４．３４の出口冷媒液の過冷却が一定になるよう、そ
の開度をコントロールするものである。

なお、上記各実施例では、分岐ユニットに室内ユニット
を３台接続した場合について説明したが、それ以上ある
いは２台の場合についても同様に実施可能である。また
、複数の分岐ユニットを設けてそれぞれの分岐ユニット
に複数の室内ユニットを接続するようにしてもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、冷房時、暖房時、
共に各室内ユニットの負荷変化にかかわらず室内ユニッ
トの冷媒量を一定に保てるため、安定した冷凍サイクル
が得られ、効率の低下もなく、また、冷凍サイクルの冷
媒封入量を最も少なくすることができる。このため、た
とえば冷媒量ａ整層のリキッドタンクあるいは、その他
の調整機構等がいらなくなり、冷凍サイクルの構成を簡
素化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はその冷凍サイクルの構成を示す図、第２図はその
制御回路の構成を示す図、第３図はその構成における冷
凍サイクルの冷房動作時の説明図、第４図はその構成に
おける冷凍サイクルの暖房動作時の説明図、第５図は冷
房時におけるモリエル線図、第６図は暖房時におけるモ
リエル線図、第７図は本発明の第２の実施例を示す冷凍
サイクルの構成を示す図、第８図は従来の空気調和機に
おける冷凍サイクルの構成を示す図、第９図はその従来
の空気調和機における冷凍サイクルの暖房時におけるモ
リエル線図である。Ａ・・・室外ユニット、Ｂ・・・分岐ユニット、Ｃ１゜
Ｃ２＋　　Ｃ３・・・室内ユニット、１，２・・・能力
可変圧縮機、１１，２１．３１・・・第１の流量調整弁
、１２．２２．３２・・・膨張弁、１５．２５．３５・
・・第２の流量調整弁、４８　ａ　、　４８　ｂ　、　
４８　ｃ−温度センサ、５０・・・室外制御部、６０・
・・マルチ制御部、７０．８０．９０・・・室内制御部
。出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

能力可変圧縮機を有する室外ユニット、この室外ユニッ
トに接続した分岐ユニット、およびこの分岐ユニットに
接続した複数の室内ユニットからなるヒートポンプ式の
空気調和機において、前記各室内ユニットの要求能力の
総和に応じて前記圧縮機の運転周波数を制御する手段と
、前記各室内ユニットの各液ラインに設けられ冷媒流量
を調整する第１の流量調整手段と、上記各室内ユニット
の各ガスラインに設けられ冷媒流量を調整する第２の流
量調整手段と、冷房時各室内ユニットからの負荷信号に
より第２の流量調整手段でガスラインの冷媒流量を調節
するとともに第１の流量調整手段により対応する各室内
ユニットにおける冷媒のスーパーヒートを一定にコント
ロールする制御手段と、暖房時各室内ユニットからの負
荷信号により第２の流量調整手段でガスラインの冷媒流
量を調節するとともに第１の流量調整手段により対応す
る室内ユニットにおける冷媒の過冷却を一定にコントロ
ールする制御手段とを具備したことを特徴とする空気調
和機。