JPH04103968A - マルチ空調機の冷凍サイクル制御方法 - 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〕 本発明は複数台の室内ユニットを有するマルチ空調機に
おける冷房運転時の運転室内ユニットからの冷媒流動音
の発生を抑制するマルチ空調機の冷凍サイクル制御方式
に関する。

〔従来の技術〕

冷媒の液量を検知して冷凍サイクル制御を行う空調機の
公知例として液溜タンク（レシーバ）内の貯液量を検知
して圧縮機の回転数を制御する実開昭６１−１１００５
５号の例があり、検出される貯液量が増加することに応
答して圧縮機の回転数を順次低減させる制御を特徴とし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、マルチ空調機では、室内ユニットの運転台数変化
などにより冷凍サイクルの状態が過渡的に変化する場合
に、冷房運転時においては、室外ユニットから室外ユニ
ットへの高圧の液冷媒が液単相流からガス・液二相流に
変化することがあり得、このガス・液二相流が室内ユニ
ットの電子制御膨張弁の弁部にて減圧膨張する際に異音
（いわゆる冷媒流動音）が発生する問題があった。これ
を以下説明する。

冷房運転時に、例えば室内ユニットの運転台数の減少等
の運転条件の変化に応じて室内ユニットの圧縮機の回転
数を減らすと圧縮機の吐出圧力が低下し、吐出圧力の低
下は冷媒の凝縮飽和温度の低下につながり、その結果、
室外ユニット凝縮器出口の冷媒の過冷却度が取れなくな
った場合には、冷媒はガス・液二相流となって室内ユニ
ットの電子膨張弁へ達し、流動音の発生に至る。

また、吐出圧力が減少し冷媒の流量すなわち循環量が減
少すると、それに応じて室内ユニットの電子制御膨張弁
の弁開度を絞る調節がなされるが、この開度調節には遅
れがあるため、冷凍サイクルが定常状態に安定するまで
の間は電子膨張弁が最適開度より大きい開度になってい
て液冷媒を十分に減圧出来ず、液冷媒の一部がガス化せ
ずに室内ユニットへ戻り、アキュムレータへ溜る状態に
なる。従って運転条件の変化が比較的短い間隔で起ると
、室内ユニットから室外ユニットへの液冷媒戻りが継続
し、アキュムレータへ溜る液冷媒が増え、結果として室
外ユニットから室内ユニットへの高圧の液冷媒が不足し
てガス・液二相流が出来易くなり、流動音が発生し易く
なる。また、ガス・液二相流が発生した場合に、サイク
ルが安定した定常状態となって液単相流に戻り流動音が
消滅するまでの時間が長くなる。

しかるに、前記の公知例に示された空調機は、冷房運転
時における室内ユニットからの冷媒がガス・液二相流状
態となることに因る冷媒流動音の発生を防ぐ目的のもの
ではなく、室内ユニットの運転台数の変化等で急激なサ
イクル変動が生じた場合に冷媒流動音の原因となるガス
・液二相流を生ぜしめない様に室内ユニットからの液冷
媒の過冷却度を確保し得る手段は何ら示されていない。

本発明の目的は、マルチ空調機において、冷房運転時、
冷媒流動音発生の原因となる冷媒のガス・液二相流への
変化を容易に発生させないことを目的としており、さら
に、もし発生した場合でも、その発生時間１発生騒音レ
ベルを減少させることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため本発明は、特許請求の範囲の各請求
項に記載のマルチ空調機の冷凍サイクル制御方式を提供
する。

〔作　　　用〕

冷房運転時において、圧縮機を駆動する周波数可変装置
の運転周波数は、運転下限周波数より運転要求周波数の
方が低ければ、運転下限周波数とされるので、室外ユニ
ットから運転室内ユニットへの液冷媒がガス・液二相流
に変化することがなく、また、圧縮機の吐出圧力減少に
伴う冷媒流量減少のときの室内ユニットの電子膨張弁の
開度は絞り傾向に調節されているので、液冷媒の一部が
ガス化しないまま室内ユニットに戻ることが抑制され、
結果として、室外ユニットから室内ユニットへ到る液冷
媒の不足が生ぜず、ガス・液二相流の発生を防止できる
。以上の結果、冷媒流動音の発生は回避され、また１発
生してもその発生時間は短くなる。また、室外送風機の
運転台数ないし風量の増加は圧縮機吐出圧力が所定値以
上のときのみに可能としているので、室外ユニットから
室内ユニットへ行く配管内冷媒流量、ひいては流速は大
であり、ガス・液二相流が生じた場合でも気泡が小さい
ので流動音レベルは小さい、〔実　施　例〕 以下、本発明の実施例を第１〜第５図で説明する。

第１図は冷凍サイクルの系統図を表わしている。

冷房運転時における冷媒の流れを述べると、室外ユニッ
ト１の圧縮機６で圧縮された高温高圧のガス冷媒は室外
熱交換器７にて室外送風機８．９により外気と熱交換さ
れ凝縮して中温高圧の液冷媒となり、受液器（レシーバ
）１０．接続配管１２、分岐管１４を経て運転室内ユニ
ット２．３．４に到る。各室内ユニット２，３．４には
電子制御膨張弁１６が内蔵されており、中温高圧の液冷
媒はここで減圧膨張して室内熱交器２０にて蒸発して低
温低圧のガス冷媒となり、分岐管１５．接続配管１３を
経てアキュムレータ１１に戻り、再び圧縮器６に吸引さ
れる。

各室内ユニットの電子制御膨張弁１６の詳細を第２回に
示す。電子制御膨張弁１６の弁体１８は室内ユニットか
らの制御信号によりパルスモータ１７により鮭動され、
冷媒流量制御を行なう。ところで、第２図の入口管１９
より液冷媒が流入し、弁部で減圧膨張されて出口管２０
より流呂する場合、流入する冷媒がガス・液二相流であ
ると入口管１９内にガス冷媒の気−泡も流入し、冷媒の
ガスと液の体積膨張度合は異なるため弁部でこれに起因
する圧力変動が生じ、これが冷媒流動音発生につながる
。本発明はこの冷媒流動音の発生を抑制しようとするも
のである。

第１図において、室外ユニットの圧縮器６は可変周波数
インバータ５によりその周波数に比例した回転数で能動
される。このインバータ５に対する運転要求周波数ｆは
室内ユニットの要求能力に応じて変化する。例えば、複
数台の室内ユニットが運転している状態でその運転台数
が減少すると、インバータ５に対する運転要求周波数ｆ
もそれに見合った周波数に減少する。インバータの運転
周波数（従って圧縮器の回転数）の減少、従って冷媒流
量の減少に伴い圧縮機の吐出圧力は低下する傾向がある
。

本実施例では、冷房運転時、圧縮器吐出圧力Ｐを所定値
ｐｔ（室外ユニットから室内ユニットへ行く液冷媒がガ
ス・液二相流に変化するのを防ぐに足る該液冷媒の過冷
却度を確保するための吐出圧力下組値）よりも低下せし
めないためのインバータ運転下限周波数ｒを設定しであ
る。そして、圧縮器吐出圧力Ｐが上記Ｐ１より低いとき
は、インバータの上記運転下限周波数ｒと運転要求周波
数ｆの比較を行い、両者のうちの高い方の周波数でイン
バータ５を運転することとし、以て、圧縮器の吐出圧力
ＰがＰｌより低下することを防ぎ、冷媒流動音の発生を
防止する。上記の運転下限周波数ｒは例えば第５図に示
す如く外気温度にリンクした値とし、吐出圧力が低くな
る低外気温度のときには高い周波数に、吐出圧力が高く
なる高外気温度のときには低い周波数にしてサイクルバ
ランスを考慮するのがよい。

室内ユニットの電子制御膨張弁１６の開度は、室内熱交
換器で気化した冷媒の過熱度制御目標値ａを高く設定す
るほど開度が絞られる方向に調節されるようになってい
る。而して、本実施例では、第５図に示す如く、吐出圧
力が低下する低外気温度時の冷媒過熱度制御目標値ａを
悪影響のない程度で従来よりも高目に変更することで該
膨張弁開度を絞り傾向に制御する。これにより、吐出圧
力の減少による冷媒流量の減少時には室内ユニットから
室外ユニットへの液冷媒の戻り量は抑えられる。従って
、室外ユニットのアキュムレータへの液冷媒の溜りの増
大、その結果としての室外ユニットから室内ユニットへ
の高圧液冷媒の不足、それに因るガス・液二相流の発生
、ひいては、冷媒流動音の発生が防止される。また、冷
媒流動音が発生した場合でも上記電子制御膨張弁の開度
が絞り傾向にあるため、冷凍サイクルが安定するまでの
時間が短かく、流動音の発生時間が短縮する。

室外送風機８，９に関しては、その送風量の増または誠
に伴い圧縮機吐出圧力は夫々低下または上昇する傾向が
あり、且つその応答は非常に速いという性質がある。本
実施例では、運転室内ユニットの容量が成る設定容量以
下になった場合には、駆動している室外送風機の数を減
らすか又は風量モードを低風量モードに切替えて圧縮機
の吐出圧力の低下を防ぐよう制御する。

運転室内ユニットの容量が増えれば、駆動する室外送風
機の数の増加または風量モードの高風量モードへの切替
を行う。但し、これは、本実施例では、圧縮機吐出圧力
が成る所定値２２以上であるという条件が満たされてい
るときにのみ行われる様に制御される。この結果、室外
ユニットから室内ユニットへの冷媒流量が多く、従って
配管内流速が大きい状態であるので、該冷媒がガス・液
二相流に変化した場合でもガスと液の混合が著しく、ガ
スの気泡が小さくなる。室内ユニットの電子制御膨張弁
の弁部で減圧膨張する際に発生する音すなわち冷媒流動
音は、一般にガスの気泡の大きさと関係があり、気泡の
径が大きいと低周波数の大きな圧力変動、騒音が生じる
のに対し、気泡の径が小さいと圧力変動、騒音も高周波
数であって、より小さくなる。従って、流動音が発生し
ても発生騒音レベルは小さくなる。

以上、本発明実施例の構成・動作について述べたが、次
に具体的に冷房時の動作を第３図、第４図のタイムチャ
ートにより例述する。

今、第３図において、室内ユニット２，３．４が運転し
ている状態から、そのうちの室内ユニット３と４がリモ
コンスイッチの操作による停止、またはサーモスタット
での設定温度満足による運転要求停止（サーモオフ）に
到り、室内ユニット２のみの運転となったとする。圧縮
機６の回転数は、各室内ユニットからの運転要求指令を
室外ユニットの制御部で処理してそれに応じインバータ
５の周波数を制御することによって、決められているの
で、室内ユニット３と４からの運転要求指令が上記の如
く停止すると、インバータ５に対する運転要求周波数ｆ
は室外ユニット２，３．４運転時の運転要求周波数Ｐか
ら室外ユニット２のみの運転要求周波数ｑに減少し、圧
縮機６の回転数は低下する。この結果、圧縮機６で圧縮
されるガス冷媒の吐出圧力は低下し、冷媒の凝縮飽和温
度も低下する。その結果、従来技術では、室外熱交換ｎ
７の出口温度より凝縮飽和温度の方が過渡的に低くなる
と、冷媒は凝縮し切れずにガス・液二相流となって受液
器（レシーバ）１０に到る。通常、室外熱交換器７と受
液器１０の温度圧力条件は差がないので冷媒はガス・液
二相流となって運転室内ユニット２へ到り、電子膨張弁
１６通過の際に前述の如く冷媒流動音が発生することに
なる６本実施例では、室内ユニットの運転容量が減少し
て運転要求周波数ｆがＰからｑに減少しても、吐出圧力
が前記所定値Ｐｉより低下するとインバータ周波数を運
転下限周波数ｒにする制御が働き、吐出圧力が急激に低
くなるを防止する。これにより室外ユニットから運転室
内ユニット２に行く冷媒がガス・液二相流に変化するこ
とが防止される。

次に、この運転要求周波数の減少による冷媒流量の減少
に対する室内ユニットの電子制御膨張弁１６の開度調節
の追従遅れによる液戻り冷媒量の関係を同じく第３図で
説明する６本実施例では吐出圧力が低下する外気低温時
の冷媒過熱度制御目標値ａを従来技術よりも高めに変更
して電子制御膨張弁の開度を絞り傾向としているので、
液戻り冷媒量は少なく、サイクル安定までに要する時間
も短かい。すなわち、室外ユニットのアキュムレータに
溜る液冷媒戻りが継続することがなく、その結果、室外
ユニットから室内ユニットへ行く液冷媒量の不足、そわ
によるガス・液二相流の発生。

ひいては、冷媒流動音の発生は抑えられ、また。

たとえ発生したとしても、膨張弁１６の開度が絞り傾向
にあるので、その発生時間を短かくすることができる。

次に、第４図により、室外送風機８，９の制御について
説明する６今、室内ユニット３，４が運転中であるとし
、このときの運転要求周波数をＳとする。このときの吐
出圧力は所定値Ｐ１より低く、運転要求周波数Ｓと運転
下限周波数ｒとを比較するとｓ　）　ｒであるので、イ
ンバータ５は運転要求周波数Ｓで運転される。

ここで運転室内ユニットが４だけとなったとし、これに
応じて運転要求周波数がｔになったとする。

室内ユニット４の容量（能力）はインバータ５の可能最
低周波数（くｒ）に対応ずる室外ユニットの容量の下限
より小さいので、この場合は、圧縮機の吐出圧力と吸入
圧力の比が規定の条件からはずれるなどの事態を防ぐべ
く室外送風機の駆動台数を減らして室外風量を減少させ
て吐出圧力を確保する。このときは吐出圧力が所定値Ｐ
１以下になり、且つ運転要求周波数ｔよりも運転下限周
波数ｒの方が大きいのでインバータ５は運転下限周波数
ｒで運転される。

その後、室内ユニット２．３および４が運転されること
になったとする。このとき、従来例では、運転要求周波
数がｔからｐへ増大すると同時に、直ちに室外送風機の
駆動台数も元の台数へ戻る。

一般に室外送風量の増大の方が運転周波数の上昇よりも
サイクル変動に与える影響が大きく１時間的にも速いの
で吐出圧力は一旦さらに低下し、それから回復して行く
。このため冷媒流動音が発生し易く、サイクル状態が安
定して冷媒流動音が消滅するまでの時間も長い。しかる
に、本実施例では、吐出圧力が所定値Ｐ２に達するまで
は、室外送風機の駆動台数を変更せず、吐出圧力の上昇
を図り、そして吐出圧力がＰ２を超えた時点で室外送風
機の膳区動台数を増加させる。この時点では圧縮機の運
転周波数もｐに達して冷媒流量は十分大きくなっている
から、室外送風量の増大により吐出圧力が低下して室外
ユニットより圧送される冷媒がガス・液二相流に変化し
ても、冷媒の流速が大きく、ガスと液の混合が著しく、
室内ユニット膨張弁１６の入口で大きなガス気泡となら
ないので、従来例で発生する流動音より発生騒音レベル
が小さくなる。

［発明の効果］ 本発明によれば、冷房運転時に室内ユニットの運転台数
変化などにより冷凍サイクルの状態が過渡的に変化する
場合に圧縮機吐出圧力の低下を抑制して、室外ユニット
と室内ユニットとの間の液冷媒のガス・液二相流への変
化を防止することができ、室内ユニットの電子制御膨張
弁部での冷媒流動音の発生防止、発生度数の低減の効果
がある。

また、室内ユニットから室外ユニットへの液冷媒戻り量
を低減でき、サイクル安定に要する時間を短くできる。

また、冷媒流動音がもし発生してもその発生している時
間を短くし得る効果がある。

さらに、室外送風量を増大させる際には、冷媒流動音が
゛発生しても発生騒音レベルを小さくできる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の冷凍サイクル系統図、第２
図は室内ユニットに使用の電子制御膨張弁の構造概略図
、第３図、第４図は本発明の一実施例の動作を説明する
ためのタイムチャート、第５図は運転下限周波数、過熱
度制御目標値と外気温度との関連を示す図である。 １・・・室外ユニット　　２，３．４・・・室内ユニッ
ト５・・・インバータ（周波数変換装置）６・・・圧縮
機　　　　　７・・・室外熱交換器８．９・・・室外送
風機　１０・・・受液器１・・・アキュムレータ ４．１５・・・分岐管 ７・・・パルスモータ ９・・・入口管 ２．１３・・・接続配管 ６・・・電子制御膨張弁 ８・・・弁体 ０・・・出口管 他１名 第 図 第 図 第４ 図 時間 第 叉 時間 第５図 低 外気温度 −◆高

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　周波数可変装置によりその周波数に対応した回転数
   で駆動される圧縮機、室外熱交換器および複数台の又は
   風量可変の室外送風機を有する室外ユニットと、室外熱
   交換器及び電子制御膨張弁を各々有する複数台の室内ユ
   ニットと、からなるマルチ空調機の冷凍サイクル制御方
   式であって、冷房運転時において、室内ユニットから運
   転室内ユニットへ行く液冷媒のガス・液二相流への変化
   を防ぐに足る該液冷媒の過冷却度を確保し得る吐出圧力
   下限値より圧縮機吐出圧力を低下させないための運転下
   限周波数を設定し、圧縮機吐出圧力が上記吐出圧力下限
   値以下のとき該運転下限周波数と運転室内ユニットの要
   求能力に応ずる運転要求周波数とのうちの高い方の周波
   数で上記周波数可変装置を運転せしめると共に、圧縮機
   の吐出圧力減少を伴う冷媒流量減少のときの運転室内ユ
   ニットの電子制御膨張弁の開度を室外ユニットへの液戻
   り現象を防ぐに足る絞り傾向に調節する様にしたことを
   特徴とするマルチ空調機の冷凍サイクル制御方式。 ２　運転室内ユニットの電子制御膨張弁の開度の前記調
   節は、冷媒過熱度制御目標値を高目に変更することによ
   って行う様にした請求項１記載のマルチ空調機の冷凍サ
   イクル制御方式。 ３　外気温度が低いほど前記運転下限周波数を高く設定
   する様にした請求項１又は２記載のマルチ空調機の冷凍
   サイクル制御方式。 ４　室外送風機の運転台数または風量の増加を圧縮機吐
   出圧力が所定値以上のときにのみ行う様にした請求項１
   、２又は３記載のマルチ空調機の冷凍サイクル制御方式
   。