JPH06317360A - 多室型空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は各室内機毎に自由に冷暖房が選択可
能な多室型空気調和機の冷凍サイクルにおいて、暖房回
路での冷暖混成運転時の室外側膨張弁制御に関するもの
で、冷房運転中の室内機に適正量の液冷媒を供給するこ
とができ、常に所定の冷暖房能力を確保できる多室型空
気調和機を提供することを目的としたものである。 【構成】 室外機１、複数の室内機６ａ，６ｂを複数の
分岐ユニット２０ａ，２０ｂを介して吐出ガス管１７、
吸入ガス管１８および液管９の３配管にて接続して成る
冷暖同時運転可能な冷凍サイクルと、液管の圧力を検知
する液管圧力検知手段２４と、暖房回路時に液管圧力検
知手段２４の検知値を入力として室外側膨張弁５の弁開
度を制御する室外側膨張弁制御手段２５とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷房同時運転可能な多
室型空気調和機の冷凍サイクル制御に関し、特に暖房回
路での室外側膨張弁制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空調環境の快適性の向上や省エネ
ルギーに対応するため、多室型空気調和機の能力制御技
術が進み、インバータによる圧縮機の能力制御や電動膨
張弁による冷媒流量制御が盛んに行われている。室外側
膨張弁制御では特開平４−１９００５７号公報に見られ
るようなインバータの出力周波数より室外側膨張弁の開
度の上限下限を決定し、その開度の範囲内で室外側膨張
弁を冷媒過熱度を入力として制御を行う方式がとられて
いる。

【０００３】以下、上記従来の多室型空気調和機の室外
側膨張弁制御について説明する。図４は、従来の多室型
空気調和機の制御ブロック図である。１は室外機であ
る、能力可変圧縮機２、四方弁３、室外側熱交換器４、
室外側膨張弁５より構成される。６ａ，６ｂは室内機で
あり、それぞれ室内側膨張弁７ａ，７ｂ、室内側熱交換
器８ａ，８ｂよりなり、室外機１に液管９、ガス管１０
により並列に配管接続される。

【０００４】能力可変圧縮機２はインバータ１１に接続
されている。１２は吐出圧力検知手段であり能力可変圧
縮機２の吐出圧力を検知する。１３は過熱度検知手段で
あり室外側熱交換器４と能力可変圧縮機２の間に設置さ
れる。１４は室外側膨張弁開度演算手段、１５は運転周
波数演算手段、１６は室外側膨張弁制御手段であり、図
示のとおり電気的に接続される。

【０００５】以上のように構成された従来の多室型空気
調和機について以下その動作について説明する。暖房運
転時、運転周波数演算手段１５は、吐出圧力検知手段１
２により検知された吐出圧力と吐出圧力目標値により運
転周波数を決定し、インバータ１１により能力可変圧縮
機２を運転するとともに、室外側膨張弁制御手段１６へ
運転周波数を伝送する。

【０００６】また、室外側膨張弁開度演算手段１４は、
過熱度検知手段１３で検知した冷媒過熱度により室外側
膨張弁５の開度を演算する。室外側膨張弁制御手段１６
は、運転周波数制御手段１５で決定された運転周波数に
おける室外側膨張弁５の弁開度の上限値および下限値を
決定し、その上限値および下限値と室外側室外側膨張弁
開度演算手段１４の演算結果に従い室外側膨張弁５を駆
動している。

【０００７】すなわち、能力可変圧縮機２の運転周波数
を監視することにより、室外側熱交換器４への冷媒流量
を推測し、室外側膨張弁５の開度範囲を設定し、その範
囲内で冷媒過熱度を適切に制御するものである。

【０００８】以上のように、室外側熱交換器４への冷媒
流量、および冷媒過熱度の双方で室外側膨張弁５を制御
することにより、冷凍サイクルが変化する場合の過渡期
においても、また定常運転時でも、安定した効率のよい
状態で運転することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成は、複数の室内機６ａ，６ｂが同時に暖房運転を
行う場合には、冷凍サイクルを安定した効率のよい状態
で運転できるが、冷暖同時運転可能な冷凍サイクルにお
いて暖房回路で冷暖同時運転を行う場合には、冷房運転
中の室内機の室内側熱交換器と室外側熱交換器との冷媒
分流があるため、能力可変圧縮機２の運転周波数を監視
しても、室外側熱交換器４への冷媒流量を推測すること
ができず、また室外側熱交換器４出口の冷媒過熱度が大
きくなっても冷凍サイクルとしては正常であるという状
態が有り得るため、冷房運転中の室内機への冷媒供給が
適正に行われず、冷房能力の制御が困難になるという課
題があった。

【００１０】本発明は、冷暖同時運転可能な冷凍サイク
ルにおいて暖房回路で冷暖同時運転を行う場合に、室内
機の制御状態を室外機へ伝送することなく、冷房運転中
の室内機へ液冷媒を供給し、冷房能力を適正に制御でき
る室外側膨張弁制御を行う多室型空気調和機を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の多室型空気調和機は、能力可変圧縮機，四方
弁，室外側膨張弁，室外側熱交換器から成る室外機と、
室内側膨張弁、室内側熱交換器から成る複数の室内機
と、各室内機への冷媒の流れ方向を切り換える吐出側電
磁弁および吸入側電磁弁を備えた分岐ユニットと、前記
室外機および前記複数の室内機を前記分岐ユニットを介
して吐出ガス管，吸入ガス管および液管の３配管にて接
続して成る冷暖同時運転可能な冷凍サイクルを有するも
のであって液管の圧力を検知する液管圧力検知手段と、
四方弁が暖房回路設定時に液管圧力検知手段の検知値を
入力として室外側膨張弁の弁開度を制御する室外側膨張
弁制御手段とを備えた構成となっている。

【００１２】また、液管内の液冷媒を貯溜する受液器
と、能力可変圧縮機の吐出管より受液器上部へ毛細管を
介して吐出ガスをバイパスする吐出ガスバイパス回路
と、吐出ガスバイパス回路の途中の冷媒温度を検知し液
管の圧力飽和温度を間接的に検知する液管圧力飽和温度
検知手段と、四方弁が暖房回路設定時に液管圧力飽和温
度検知手段の検知値を入力として室外側膨張弁の弁開度
を制御する室外側膨張弁制御手段とを有する構成となっ
ている。

【００１３】また、能力可変圧縮機の吸入冷媒過熱度を
検知する吸入過熱度検知手段と、吸入過熱度検知手段の
検知値が設定値以上になった場合、室外側膨張弁を所定
値開く室外側膨張弁保護制御手段とを備えた構成となっ
ている。

【００１４】

【作用】本発明は、上記した構成によって、冷暖同時運
転可能な冷凍サイクルにおいて暖房回路で冷暖同時運転
を行う場合に、室内機の制御状態を室外機へ伝送するこ
となく、冷房運転中の室内機へ液冷媒を供給し、冷房能
力を適正に制御できる室外側膨張弁制御を提供すること
ができる。

【００１５】また、冷凍サイクル内の冷媒循環量を調整
する目的で備えた受液器の内部が、液管と同圧で、かつ
気液分離した状態になることを利用して、液管圧力飽和
温度を間接的に検知し、室外側膨張弁を制御すること
で、圧力センサ等の高価な部品を使用せず、安価に実現
することができる。

【００１６】また、冷房運転中の室内機の冷房負荷が減
少した場合、過渡応答の遅れにより室外側膨張弁を開く
タイミングが遅れ、可変速圧縮機の吸入管への冷媒循環
が適正に行われなくなった場合にも、可変速圧縮機の吸
入管の冷媒過熱度を検知し、検知値が設定値以上になれ
ば、室外側膨張弁を所定値開く室外側膨張弁保護制御手
段とを備えたことで、可変速圧縮機を保護することがで
きる。

【００１７】

【実施例】以下本発明による多室型空気調和機の第１の
実施例を図面を参考に説明するが、従来と同一構成の部
分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１
は、本発明による多室型空気調和機の第１の実施例の制
御ブロック図である。図１において、１７は吐出ガス
管、１８は吸入ガス管、９は液管である。２０ａ，２０
ｂは分岐ユニット、２１ａ，２１ｂは吐出側電磁弁、２
２ａ，２２ｂは吸入側電磁弁である。２４は液管圧力検
知手段、２５は室外側膨張弁制御手段である。

【００１８】本実施例の多室型空気調和機は、能力可変
圧縮機２、四方弁３、室外側膨張弁５、室外側熱交換器
４からなる室外機１と、室内側膨張弁７ａ，７ｂ、室内
側熱交換器８ａ，８ｂが減る複数の室内機６ａ，６ｂ
と、各室内機６ａ，６ｂへの冷媒の流れ方向を切り換え
る吐出側電磁弁２１ａ，２１ｂおよび吸入側電磁弁２２
ａ，２２ｂを備えた分岐ユニット２０ａ，２０ｂと、室
外機１および複数の室内機６ａ，６ｂを分岐ユニット２
０ａ，２０ｂを介して吐出ガス管１７、吸入ガス管１８
および液管９の３配管にて接続して成る冷暖同時運転可
能な冷凍サイクルを有するものであって、液管９の圧力
を検知する液管圧力検知手段２４と、四方弁３が暖房回
路設定時に液管圧力検知手段２４の検知値を入力として
室外側膨張弁５の弁開度を制御する室外側膨張弁制御手
段２５とを備えている。

【００１９】また、室内側熱交換器８ａ，８ｂの一端は
吐出側電磁弁２１ａ，２１ｂの一端および吸入側電磁弁
２２ａ，２２ｂの一端と接続されており、吐出ガス管１
７は一端が能力可変圧縮機２の吐出側と接続され、他端
が吐出側電磁弁２１ａ，２１ｂの他端と接続されてお
り、吸入ガス管１８は一端が能力可変圧縮機２の吸入側
と接続されており、他端が吸入側電磁弁２２ａ，２２ｂ
の他端と接続されている。

【００２０】また四方弁３は三方弁として用いられてお
り、切り換えにより室外側熱交換器４を能力可変圧縮機
２の吐出側または吸入側と連通させる。そして四方弁３
の余った一端はキャピラリチューブを介して能力可変圧
縮機２の吸入側と連通している。

【００２１】以上のように構成された多室型空気調和機
について、以下その動作を室内機６ａが暖房運転、室内
機６ｂが冷房運転時を例にして説明する。このとき、各
分岐ユニットの設定は（表１）に示すとおりである。

【００２２】

【表１】

【００２３】冷媒の流れは、図中の矢印に示すとおりで
あり、暖房運転中の室内機６ａの室内側熱交換器８ａで
凝縮された液冷媒がＡ部で分流され、冷房運転中の室内
機６ｂの室内側熱交換器８ｂと室外側熱交換器４で蒸発
する冷凍サイクルである。

【００２４】ここで、室外側膨張弁５が必要以上に開か
れたと仮定すると、液管９の圧力が低下し、Ａ部での冷
媒分流が適正に行われず、室外側熱交換器４へ大部分の
冷媒が流れ、冷房運転中の室内機６ｂには液冷媒が供給
されず、冷房能力が制御できないまま、冷凍サイクルは
正常な運転状態を維持してしまうという現象が発生す
る。逆に、室外側膨張弁５が必要以上に絞られたと仮定
すると、液管９の圧力が上昇し、暖房運転中の室内機６
ａの室内側膨張弁７ａの開度に関わらず過冷却度が採れ
すぎ、暖房能力の低下を招く。

【００２５】すなわち、Ａ部での分流を適正に行うに
は、各室内側膨張弁と室外側膨張弁５の開度をそれぞれ
最適に制御する必要がある。しかし、各室内側膨張弁の
開度を室外機に伝送し、それを認識して室外側膨張弁の
制御を行うには膨大な量のデータを取り扱う必要があり
不合理である。

【００２６】本発明による多室型空気調和機の第１の実
施例は、液管圧力検知手段２４およびその検知値を入力
として目標値に制御する室外側膨張弁制御手段２５を設
けることにより、液管圧力が上昇した場合には室外側膨
張弁５を開き、逆に液管圧力が低下した場合には室外側
膨張弁５を絞るように制御することで、各室内側膨張弁
の制御状態を伝送することなく、Ａ部での液冷媒分流を
適正に行えるようにすることができる。

【００２７】次に、本発明による多室型空気調和機の第
２の実施例を図面を参考に説明するが、第１の実施例と
同一構成の部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省
略する。図２は、本発明による多室型空気調和機の第２
の実施例の制御ブロック図である。図２において、２６
は受液器であり液管９の途中に導入管を介して配設され
る。２７は吐出ガスバイパス回路であり吐出ガス管１７
の途中から毛細管を介して受液器２６上部に接続され
る。２８は液管圧力飽和温度検知手段である。

【００２８】以上のように構成された多室型空気調和機
について、以下その動作を説明する。暖房運転中の室内
機６ａの室内側熱交換器８ａで凝縮された液冷媒は、冷
凍サイクルが必要とする冷媒循環量に対して余剰分があ
る場合は、受液器２６内に貯溜される。このとき、受液
器２６内部は液管９と同圧で、かつ気液分離した状態に
なり、受液器上部の温度は液管圧力飽和温度を示す。吐
出ガスバイパス回路２７は、受液器が満液になり受液器
上部が過冷却した冷媒温度を示すのを防止するととも
に、吐出ガスバイパス回路２７途中の温度を検知するこ
とで受液器２６上部の温度を代用できるため、温度セン
サの取り付けを容易にする役割をもつ。液管圧力飽和温
度検知手段２８は、吐出ガスバイパス回路２７途中の温
度を検知し、その検知値を室外側膨張弁制御手段２５へ
伝送する。室外側膨張弁制御手段２５が前記検知値を一
定値に制御することで、第１の実施例による多室型空気
調和機と同等の制御を、より安価に可能にすることがで
きる。

【００２９】次に、本発明による多室型空気調和機の第
３の実施例を図面を参考に説明するが、第１の実施例と
同一構成の部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省
略する。図３は、本発明による多室型空気調和機の第３
の実施例の制御ブロック図である。図３において、２９
は室外側膨張弁保護制御手段、３０は吸入過熱度検知手
段であり、冷房運転中の室内機６ｂの室内側熱交換器８
ｂと室外側熱交換器４により蒸発された冷媒が合流した
下流に配設される。

【００３０】以上のように構成された多室型空気調和機
について、以下その動作を説明する。上記第１の実施
例、および第２の実施例は、冷房運転中の室内機６ｂの
冷房負荷が減少した場合、室内側膨張弁７ｂが絞られ、
液管９の圧力が上昇し室外側膨張弁５を開くように制御
されるため、可変速圧縮機２の吸入管での過熱度は適正
に保たれる。しかし、配管長が長く液管内にフラッシュ
ガスが発生した場合には、室内側膨張弁７ｂが絞られた
後に液管９の圧力が上昇するまでの応答時間が長く、可
変速圧縮機２の吸入管での冷媒過熱度が採れすぎ、吐出
温度が異常上昇してしまう現象が発生する。

【００３１】吸入過熱度検知手段３０は、可変速圧縮機
２の吸入管の冷媒過熱度を検知し、室外側膨張弁保護制
御手段２９は、冷媒過熱度が設定値を越えたかどうかを
判断し、越えた場合に室外側膨張弁５を所定値開くよう
に制御する。配管長が長く、室内側膨張弁７ｂが絞られ
た後に液管９の圧力が上昇するまでの応答時間が長い場
合でも、可変速圧縮機２の吸入管での冷媒過熱度を適切
に保ち、可変速圧縮機２を保護することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の多室型空気調和機
は、液管の圧力を検知する液管圧力検知手段と、四方弁
が暖房回路設定時に液管圧力検知手段の検知値を入力と
して室外側膨張弁の弁開度を制御する室外側膨張弁制御
手段よりなり、液管の圧力を入力として室外側膨張弁の
制御を行うので、冷房運転中の室内機が存在する場合、
室内機の制御状態を室外機へ伝送することなく、冷房運
転中の室内機へ液冷媒を供給することができ冷房能力制
御ができる。

【００３３】また、液管内の液冷媒を貯溜する受液器
と、能力可変圧縮機の吐出管より受液器上部へ毛細管を
介して吐出ガスをバイパスする吐出ガスバイパス回路
と、吐出ガスバイパス回路の途中の冷媒温度を検知し液
管の圧力飽和温度を間接的に検知する液管圧力飽和温度
検知手段と、四方弁が暖房回路設定時に液管圧力検知手
段の検知値を入力として室外側膨張弁の弁開度を制御す
る室外側膨張弁制御手段とを有する構成となっているの
で、圧力センサ等の高価な部品を使用せず、より安価に
実現することができる。

【００３４】また、能力可変圧縮機の吸入冷媒の過熱度
を検知する吸入過熱度検知手段と、吸入過熱度検知手段
の検知値が所定値以上になった場合、室外側膨張弁を所
定値開く室外側膨張弁保護制御手段とを備えた構成とな
っているので、冷房運転中の室内機の冷房負荷が減少し
た場合、過渡応答の遅れを考慮し、急激な負荷変動時に
おいても可変速圧縮機を保護することができる多室型空
気調和機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である多室型空気調和機
の制御ブロック図

【図２】本発明の第２の実施例である多室型空気調和機
の制御ブロック図

【図３】本発明の第３の実施例である多室型空気調和機
の制御ブロック図

【図４】従来の多室型空気調和機の制御ブロック図

【符号の説明】

１ 室外機 ２ 能力可変圧縮機 ３ 四方弁 ４ 室外側熱交換器 ５ 室外側膨張弁 ６ａ，６ｂ 室内機 ７ａ，７ｂ 室内側膨張弁 ８ａ，８ｂ 室内側熱交換器 ９ 液管 １０ ガス管 １７ 吐出ガス管 １８ 吸入ガス管 ２０ａ，２０ｂ 分岐ユニット ２１ａ，２１ｂ 吐出側電磁弁 ２２ａ，２２ｂ 吸入側電磁弁 ２４ 液管圧力検知手段 ２５ 室外側膨張弁制御手段 ２６ 受液器 ２７ 吐出ガスバイパス回路 ２８ 液管圧力飽和温度検知手段 ２９ 室外側膨張弁保護制御手段 ３０ 吸入過熱度検知手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 能力可変圧縮機，四方弁，室外側膨張
   弁，室外側熱交換器から成る室外機と、室内側膨張弁、
   室内側熱交換器から成る複数の室内機と、各室内機への
   冷媒の流れ方向を切り換える吐出側電磁弁および吸入側
   電磁弁を備えた分岐ユニットと、前記室外機および前記
   複数の室内機を前記分岐ユニットを介して吐出ガス管，
   吸入ガス管および液管の３配管にて接続して成る冷暖同
   時運転可能な冷凍サイクルを有するものであって、前記
   液管の圧力を検知する液管圧力検知手段と、前記四方弁
   が暖房回路設定時に前記液管圧力検知手段の検知値を入
   力として前記室外側膨張弁の弁開度を制御する室外側膨
   張弁制御手段とを備えた多室型空気調和機。
2. 【請求項２】 能力可変圧縮機，四方弁，室外側膨張
   弁，室外側熱交換器から成る室外機と、室内側膨張弁、
   室内側熱交換器から成る複数の室内機と、各室内機への
   冷媒の流れ方向を切り換える吐出側電磁弁および吸入側
   電磁弁を備えた分岐ユニットと、前記室外機および前記
   複数の室内機を前記分岐ユニットを介して吐出ガス管，
   吸入ガス管および液管の３配管にて接続して成る冷暖同
   時運転可能な冷凍サイクルを有するものであって前記液
   管内の液冷媒を貯溜する受液器と、前記能力可変圧縮機
   の吐出管より前記受液器上部へ毛細管を介して吐出ガス
   をバイパスする吐出ガスバイパス回路と、前記吐出ガス
   バイパス回路の途中の冷媒温度を検知し前記液管の圧力
   飽和温度を間接的に検知する液管圧力飽和温度検知手段
   と、前記四方弁が暖房回路設定時に前記液管圧力飽和温
   度検知手段の検知値を入力として前記室外側膨張弁の弁
   開度を制御する室外側膨張弁制御手段とを備えた多室型
   空気調和機。
3. 【請求項３】 能力可変圧縮機の吸入冷媒の過熱度を検
   知する吸入過熱度検知手段と、前記吸入過熱度検知手段
   の検知値が所定値以上になった場合、前記室外側膨張弁
   を所定値開く室外側膨張弁保護制御手段とを備えた請求
   項１記載の多室型空気調和機。