JPH06281300A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数ある室内熱交換器毎に設けた冷媒流量検
出器を、複数必要とすることなく全流量域を検出できる
ようにして、冷媒流量を要求能力に対応した適正なもの
とする。 【構成】 電気信号によって開度が調整される絞り弁１
５の両側の冷媒流路相互間の差圧を圧力検出部１７が検
出し、この検出値に基づき制御回路部１９が流量調整弁
９の制御して室内機の要求能力に応じた適正な冷媒流量
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数の室内熱交換器
を備えた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機，室内熱交換器，室外熱交換器及
び絞り機構を備えた冷凍サイクルを利用したヒートポン
プ式空気調和装置には、室内熱交換器が複数設けられ複
数台の室内機によって冷暖房などの空気調和を行うもの
がある。このような空気調和装置では、室内機毎の要求
能力に対応できるよう、各室内熱交換器に流れる冷媒の
流量を調整する流量調整弁が、室内熱交換器毎に設けら
れている。

【０００３】室内機の要求能力に対応するための流量調
整弁の開閉制御は、室内熱交換器各部の圧力や温度とい
った状態量を検出して実際の能力を求めて行う。ところ
が、この方法はシステムが複雑化、高価格化する傾向に
あり好ましくない。

【０００４】これに対し、冷媒の流量を検出して室内機
を要求能力に制御する方法がある。冷媒流量の検出方法
は、配管内にオリフィスを設け、その前後に生じる圧力
差により流量を求める。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷媒流
量を検出して流量調整弁を開閉制御し要求能力に制御す
る方法は、システムの複雑化、高価格化を防止できるも
のの、一般に空気調和装置では要求能力の幅が広いた
め、循環させる冷媒の流量レンジが数十倍にも及ぶ場合
があり、全流量域を一組の検出器で検出することが不可
能であり、流量検出には複数の検出器が必要となって部
品点数の増大を招き、構成の複雑化及びコストアップが
発生する。

【０００６】そこで、この発明は、要求能力に制御する
ための冷媒流量検出器を、複数必要とすることなく、冷
媒流量の全流量域を検出できるようにすることを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、圧縮機から吐出された冷媒が循環する
冷凍サイクル中に、室外熱交換器と複数の室内熱交換器
と各室内熱交換器に流れる冷媒流量をそれぞれ調整する
室内熱交換器毎に設けられた流量調整弁とを有する空気
調和装置において、前記室内熱交換器及び流量調整弁が
対となって設けられる複数の冷媒流路それぞれに、電気
信号によって開度が調整される絞り弁と、この絞り弁の
両側の冷媒流路相互間の圧力差を検出する圧力検出部
と、この圧力検出部の検出値に基づき、前記電気信号を
出力して絞り弁開度を調整するとともに、前記流量調整
弁を制御する制御部とを設けた構成としてある。

【０００８】

【作用】このような構成の空気調和装置によれば、絞り
弁の両側の冷媒流路相互間の圧力差が圧力検出部により
検出され、制御部はこの圧力検出部の検出値に基づき、
絞り弁の開度を調整するとともに、流量調整弁を開閉制
御して要求能力に応じた冷媒流量とする。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１０】図１は、この発明の一実施例を示す空気調
和装置の冷凍サイクル構成図である。この空気調和装置
は、１台の室外機１に複数台の室内機３が配管５により
接続され、室外機１から送られる冷媒は複数の室内機３
に分配される。室外機１には、図示していないが圧縮
機，室外熱交換器及び膨脹弁などが組込まれている。一
方、室内機３には、その内部の冷媒流路を構成する配管
７に各室内機３での冷媒循環流量を要求能力に応じて調
整する流量調整弁９、室内熱交換器１１及び、配管７を
流れる冷媒循環量を検出して流量調整弁９を調整する流
量制御器１３が設けられている。

【００１１】流量制御器１３は、電気信号によってディ
ジタル的に開度が調整される絞り弁１５と、この絞り弁
１５の両側の冷媒流路相互間の圧力差を検出する圧力検
出部１７と、この圧力検出部１７の検出信号により流量
調整弁９を開閉制御する制御回路部１９とを備える。絞
り弁１５は、制御回路部１９からの電気信号によって開
度が調整される。

【００１２】絞り弁１５を流れる冷媒流量は、絞り弁１
５の両側の差圧と絞り弁１５の開度との関数として表さ
れるので、例えば一定差圧となるように絞り弁１５の開
度を調整すれば、そのときの開度により現在の冷媒流量
を知ることができる。ここで、各室内機３の要求能力に
対して各室内機３を流れる冷媒流量が決定されるとすれ
ば、前記得られた現在の冷媒流量が、各室内機３の要求
能力に対して適正となるように流量調整弁９を調整すれ
ばよい。

【００１３】このような冷媒流量制御動作を図２のフロ
ーチャートに基づき説明する。

【００１４】まず、室内機３の要求能力から適正な冷媒
流量Ｑを求める（ステップ１０１）。次に、絞り弁１５
両側の差圧Ｐ₀ を圧力検出部１７により検出し（ステッ
プ１０３）、この検出差圧Ｐ₀ をあらかじめ設定されて
いる一定の設定差圧Ｐと比較する（ステップ１０５）。
ここで検出差圧Ｐ₀ の方が設定差圧Ｐよりも大きい場合
には、冷媒流量は設定差圧発生時より少ないとして絞り
弁１５の開度を大きくし（ステップ１０７）、逆に検出
差圧Ｐ₀ の方が設定差圧Ｐよりも小さい場合には、冷媒
流量は設定差圧発生時より多いとして絞り弁１５の開度
を小さくする。

【００１５】このような作業を繰り返すことにより、検
出差圧Ｐ₀ と設定差圧Ｐとが等しくなったら、そのとき
の絞り弁１５の開度から現在の冷媒流量Ｑ₀ を導く（ス
テップ１１１）。次に、こうして求めた現在の冷媒流量
Ｑ₀ と、最初に求めた適正な冷媒流量Ｑとを比較する
（ステップ１１３）。ここで、現在の冷媒流量Ｑ₀ が適
正冷媒流量Ｑより少ない場合には、流量調整弁９の開度
を大きくし（ステップ１１５）、一方現在の冷媒流量Ｑ
₀ が適正冷媒流量Ｑより多い場合には、流量調整弁９の
開度を小さくし（ステップ１１７）、これにより現在の
冷媒流量Ｑ₀ を要求能力に対して適正な冷媒流量Ｑに合
わせることが可能となる。

【００１６】上記実施例では、要求能力に対して適正な
冷媒流量を得るために、冷媒流量を検出して流量調整弁
９を制御しているが、冷媒流量を検出する検出器は一組
の流量制御器１３で済み、構成の複雑化及びコストアッ
プは防止されている。

【００１７】次に、圧力検出部１７の具体的な構成例を
説明する。

【００１８】図３は、その一例である。ケース２１内に
は変位部材としてのダイヤフラム２３が収納され、この
ダイヤフラム２３によってケース２１内は、相互に圧力
的に隔絶される第１の空間２５と第２の空間２７とに画
成される。第１の空間２５は、ケース４１の上部中央に
接続され絞り弁１５の一方側の圧力を導入する第１の圧
力導入管２９に連通している。ケース２１の下部には突
出部２１ａが形成され、突出部２１ａ内は、ダイヤフラ
ム２３に装着された移動部材３１が移動するための移動
空間２７ａとなっている。第２の空間２１は、突出部２
１ａに接続され絞り弁１５の他方側の圧力を導入する第
２の圧力導入管３３に、前記移動空間２７ａを通じて連
通している。移動部材３１の先端には、ダイヤフラム２
３の変位に応じて移動部材３１とともに移動する強磁性
体からなるコア３５が装着され、コア３５近傍の突出部
２１ａの内周壁には、コイル３７が設けられている。

【００１９】このような構成の圧力検出部１７におい
て、絞り弁１５両側の冷媒流路相互間に圧力差がある場
合、すなわち第１の圧力導入管２９から第１の空間２５
に導入された圧力と、第２の圧力導入管３３から第２の
空間２７に導入された圧力とに差がある場合には、圧力
差の大きさに応じてダイヤフラム２３が変位し、この変
位に応じて可動部材３１とともにコア３５が移動する。
強磁性体のコア３５が移動すると、コイル３７のインダ
クタンスが変化し、この変化量は冷媒流量に対応してい
ることになる。つまり、前記図２のフローチャートチャ
ートにおける絞り弁１５の開度に相当するインダクタン
スの変化を制御回路部１９が読取り、これに基づき制御
回路部１９は流量調整弁９を制御する。

【００２０】図４は、圧力検出部１７の他の例を示す。
ケース４１と、ケース４１内に設けた伸縮部材としての
ベローズ４３との間には第１の空間４５が形成され、ベ
ローズ４３内には、第１の空間４５と圧力的に隔絶され
た第２の空間４７が形成されている。ケース４１の上端
には突出部４１ａが形成され、第１の空間４５は、この
突出部４１ａの上部に接続され絞り弁１５の一方側の圧
力を導入する第１の圧力導入管４９に連通している。第
２の空間４７は、ケース４１の下端に接続される第２の
圧力導入管５１に連通している。

【００２１】ベローズ４３は、全体が伸縮可能な蛇腹状
に形成され、下部が固定端となってケース４１に固定さ
れ、上部が可動端となって蛇腹部の伸縮により上下動す
る。可動端には、突出部４１ａ内に配置される強磁性体
からなるコア５３が取り付けられ、コア５３近傍の突出
部４１ａの周囲にはコイル５５が設けられている。

【００２２】このような構成の圧力検出部１７において
も、絞り弁１５前後に圧力差がある場合、すなわち第１
の圧力導入管４９から第１の空間４５に導入された圧力
と、第２の圧力導入管５１から第２の空間４７に導入さ
れた圧力とに差がある場合には、その大きさに応じてべ
ローズ４３が伸縮し、この伸縮変位に応じてコア５３が
移動する。強磁性体のコア５３の移動により、コイル５
５のインダクタンスが変化し、この変化に基づき冷媒流
量が算出できる。

【００２３】図５は、絞り弁１５と圧力検出部１７とを
一体構造とした例を示す。ケース５７の下端周囲及び下
端のそれぞれには、ケース５７内の第１の空間５９にそ
れぞれ連通する第１圧力導入管６１及び第２圧力導入管
６３が接続されており、各圧力導入管６１，６３は室内
機３内の冷媒流路を形成する配管７に接続されている。
ケース５７内には、第１の空間５９の第２の圧力導入管
６３への連通部付近の流路を絞る絞り弁１５の役目を果
たすニードル弁６５が収納されている。ニードル弁６５
は基端側にロータ６７を備え、ロータ６７はその周囲に
配置したステータコイル６９に印加されるパルス信号に
より回転してニードル弁６５を図中で上下動させる。ス
テータコイル６９に印加するパルス信号は、制御回路部
１９から送られる。

【００２４】ロータ６７の上部のケース５７内にはダイ
ヤフラム７１が設けられ、このダイヤフラム７１によっ
て第１の空間５９と圧力的に隔絶される第２の空間７３
が形成される。ダイヤフラム７１の第２の空間７３側の
中央には、強磁性体からなるコア７５が装着され、コア
７５の近傍周囲にはコイル７７が設けられている。第２
の空間７３は連通管７９によって第２の圧力導入管６３
に接続され、これにより第２の圧力導入管６３は、第２
の空間７３に連通することになり、絞り弁１５に相当す
るニードル弁６５の両側の圧力が第１，第２の各空間５
９，７３に導入されることになる。

【００２５】このような構成において、ニードル弁６５
は、パルス信号がステータコイル６９に印加されること
で上下動し、これによって流路が絞られ、第１の圧力導
入管６１に連通する第１の空間５９と、第２の各圧力導
入管６３に連通する第２の空間７３との間に圧力差が生
じる。圧力差が生じることでダイヤフラム７１は変位
し、この変位に伴って強磁性体のコア７５も上下動する
ので、コイル７７のインダクタンスが変化し、この変化
に基づき冷媒流量が算出できる。この例では、絞り弁１
５と圧力検出部１７とを一体構造としているので、前記
図３及び図４の例に比べて構成の簡素化を図れる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、電気信号により開度が調整される絞り弁の両側の
冷媒流路相互間の圧力差に基づき冷媒流量を検出し、こ
れに基づき冷媒流量調整弁を制御して室内熱交換器を流
れる冷媒流量を調整するようにしたため、複数の流量検
出器を必要とすることなく、室内機の要求能力に適合し
た冷媒流量を全流量域にわたって制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す空気調和装置の冷凍
サイクル構成図である。

【図２】図１の空気調和装置における冷媒流量制御動作
を示すフローチャートである。

【図３】図１の空気調和装置における圧力検出部の具体
例を示す構成図である。

【図４】図１の空気調和装置における圧力検出部の他の
具体例を示す構成図である。

【図５】図１の空気調和装置における絞り弁と圧力検出
部とを一体構造とした構成図である。

【符号の説明】

９ 流量調整弁 １１ 室内熱交換器 １５ 絞り弁 １７ 圧力検出部 １９ 制御回路部 ２１，４１ ケース ２３ ダイアフラム（変位部材） ２５，４５ 第１の空間 ２７，４７ 第２の空間 ３５，５３ コア（強磁性体） ３７，５５ コイル ４３ ベローズ（伸縮部材）

フロントページの続き (72)発明者 福田 典介 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から吐出された冷媒が循環する冷
   凍サイクル中に、室外熱交換器と複数の室内熱交換器と
   各室内熱交換器に流れる冷媒流量をそれぞれ調整する室
   内熱交換器毎に設けられた流量調整弁とを有する空気調
   和装置において、前記室内熱交換器及び流量調整弁が対
   となって設けられる複数の冷媒流路それぞれに、電気信
   号によって開度が調整される絞り弁と、この絞り弁の両
   側の冷媒流路相互間の圧力差を検出する圧力検出部と、
   この圧力検出部の検出値に基づき、前記電気信号を出力
   して絞り弁開度を調整するとともに、前記流量調整弁を
   制御する制御部とを設けたことを特徴とする空気調和装
   置。
2. 【請求項２】 圧力検出部は、ケース内に設けられ、絞
   り弁の一方側の圧力を導入する第１の空間及び、絞り弁
   の他方側の圧力を導入する第２の空間相互を圧力的に隔
   絶して両空間の圧力差によって変位する変位部材と、こ
   の変位部材の変位に伴って移動する強磁性体と、この強
   磁性体の近傍に強磁性体の移動に伴ってインダクタンス
   が変化するコイルとから構成したことを特徴とする請求
   項１記載の空気調和装置。
3. 【請求項３】 圧力検出部は、絞り弁の一方側の圧力を
   導入する第１の空間を形成するケースと、このケース内
   に設けられて第１の空間と圧力的に隔絶する第２の空間
   を形成し、両空間の圧力差によって伸縮変位するように
   一端を前記ケースに固定端、他端を可動端とした伸縮部
   材と、この伸縮部材の変位に伴って移動する可動端側の
   強磁性体と、この強磁性体の近傍に強磁性体の移動に伴
   ってインダクタンスが変化するコイルとから構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。