JPH0727396A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室外ユニットと各室内ユニットとの間の配管
長や高さ位置に関わらず、各室内ユニットに対して適正
な量の冷媒を分配することができる空気調和機を提供す
る。 【構成】 各室内ユニットＹの吸込空気温度Ｔａと設定
温度Ｔｓとの差ΔＴに応じて各室内ユニットＹの要求能
力を決定する。各室内熱交換器３３での冷媒の蒸発温度
または凝縮温度を検出し、これら検出温度および各吸込
空気温度Ｔａから各室内ユニットＹが発揮する実能力を
検出する。これら実能力と上記決定した各要求能力との
比率に応じて各室内熱交換器３３における冷媒の過熱度
または過冷却度の目標値を設定し、かつ各室内熱交換器
３３における冷媒の実際の過熱度または過冷却度を検出
し、これら検出結果が各目標値となるよう各流量調整弁
３２の開度を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、室外ユニットに複数
の室内ユニットを接続したマルチタイプの空気調和機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】部屋数の多いビルディング等で使用する
空気調和機として、室外ユニットに複数の室内ユニット
を接続したマルチタイプがある。これを用いれば、１台
の空気調和機で複数の部屋を同時に空調することができ
る。

【０００３】この空気調和機では、室外ユニットに圧縮
機および室外熱交換器を設け、各室内ユニットに流量調
整弁および室内熱交換器を設け、これら圧縮機、室外熱
交換器、各流量調整弁、各室内熱交換器を順次に配管接
続することにより冷凍サイクルを構成している。

【０００４】各室内ユニットは、室内温度と設定温度と
の差に応じて流量調整弁の開度を制御し、これにより室
内熱交換器への冷媒流量を調節するとともに、室内温度
と設定温度との差に対応する能力の要求指令を室外ユニ
ットに送る。室外ユニットは、各室内ユニットからの要
求指令に応じて圧縮機の運転容量を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】マルチタイプの空気調
和機では、室外ユニットから各室内ユニットへの配管長
がまちまちであり、また各ユニットの高さ位置にも相互
に違いが生じる。この配管長および高さ位置の差異は、
実際の据付け工事に際して生じることが多く、設計段階
からなかなか判るものではない。このため、室内温度と
設定温度との差に応じて流量調整弁の開度を調節するだ
けでは、各室内ユニットに対して適正な量の冷媒を分配
するのが難しいのが実情である。

【０００６】また、圧縮機の運転容量については、室内
温度が設定温度に対してどれだけ高いか低いかの温度差
だけで設定されており、室内温度の絶対値については考
慮されていない。室内温度が高い場合も低い場合も、設
定温度との差が同じであれば、発揮される冷房能力また
は暖房能力は同じである。人体が感じる快適度の面から
見れば、改善の余地が残されている。

【０００７】この発明は上記の事情を考慮したもので、
第１の発明の目的は、室外ユニットと各室内ユニットと
の間の配管長や高さ位置に関わらず、各室内ユニットに
対して適正な量の冷媒を分配することができる空気調和
機を提供することにある。

【０００８】第２の発明の目的は、室外ユニットと各室
内ユニットとの間の配管長や高さ位置に関わらず、各室
内ユニットに対して適正な量の冷媒を分配することがで
き、また人体の快適感を満足し得る最適な室内温度制御
を可能とし、しかも冷凍サイクル中の冷媒流に対する抵
抗を極力減らして圧縮機負荷を軽減し、これにより省エ
ネルギ効果が得られる空気調和機を提供することにあ
る。

【０００９】第３の発明の目的は、室外ユニット、過冷
却ユニット、および各室内ユニットの相互間の配管長や
高さ位置に関わらず、各室内ユニットに対して適正な量
の冷媒を分配することができる空気調和機を提供するこ
とにある。

【００１０】第４および第５の発明の目的は、室外ユニ
ットと各室内ユニットとの間の配管長や高さ位置に関わ
らず、各室内ユニットに対して適正な量の冷媒を分配す
ることができ、しかも高圧側圧力の異常上昇を防いで保
護制御の作動を回避し安定運転を可能とする空気調和機
を提供することにある。

【００１１】第６の発明の目的は、室外ユニットと各室
内ユニットとの間の配管長や高さ位置に関わらず、各室
内ユニットに対して適正な量の冷媒を分配することがで
き、しかも高圧側圧力の異常上昇を防いで冷凍サイクル
機器の寿命向上が図れる空気調和機を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明の空気調和機
は、室外ユニットに設けた圧縮機および室外熱交換器
と、各室内ユニットに設けた流量調整弁および室内熱交
換器と、圧縮機、室外熱交換器、各流量調整弁、各室内
熱交換器を接続した冷凍サイクルと、各室内ユニットに
設けた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知
温度と設定温度との差に対応する初期開度に各流量調整
弁の開度を設定する手段と、各室内温度センサの検知温
度と設定温度との差に応じて各室内ユニットの要求能力
を決定する手段と、各室内熱交換器での冷媒の蒸発温度
または凝縮温度を検出する手段と、これら検出温度およ
び各室内温度センサの検知温度から各室内ユニットが発
揮する実能力を検出する手段と、これら実能力と各要求
能力との比率に応じて各室内熱交換器における冷媒の過
熱度または過冷却度の目標値を設定する手段と、各室内
熱交換器における冷媒の実際の過熱度または過冷却度を
検出する手段と、これら検出結果が各目標値となるよう
各流量調整弁の開度を補正する手段とを備えている。

【００１３】第２の発明の空気調和機は、室外ユニット
に設けた圧縮機および室外熱交換器と、各室内ユニット
に設けた流量調整弁および室内熱交換器と、圧縮機、室
外熱交換器、各流量調整弁、各室内熱交換器を接続した
冷凍サイクルと、各室内ユニットに設けた室内温度セン
サと、各室内温度センサの検知温度と設定温度との差に
対応する能力の要求指令を発する手段と、各流量調整弁
の開度を各要求指令に応じた初期開度に設定する手段
と、圧縮機の起動に際しその運転容量を各要求指令に応
じた基本運転容量に設定する手段と、各要求指令および
各室内温度センサの検知温度に応じて各室内ユニットの
要求能力を決定する手段と、各室内熱交換器での冷媒の
蒸発温度または凝縮温度を検出する手段と、これら検出
温度および前記各室内温度センサの検知温度から各室内
ユニットが発揮する実能力を検出する手段と、これら実
能力と前記各要求能力との比率に応じて各室内熱交換器
における冷媒の過熱度または過冷却度の目標値を設定す
る手段と、各室内熱交換器における冷媒の実際の過熱度
または過冷却度を検出する手段と、これら検出結果が各
目標値となるよう各流量調整弁の開度を補正する手段
と、各目標値の大きさに応じて且つ各要求能力と各実能
力との比較により各室内熱交換器への冷媒流通の適否を
判定する手段と、この判定結果に応じて圧縮機の運転容
量を補正する手段とを備えている。

【００１４】第３の発明の空気調和機は、第１の発明の
構成に加えて過冷却ユニットを備え、その過冷却ユニッ
トの過冷却熱交換器を冷凍サイクルに設けている。第４
の発明の空気調和機は、第１の発明の構成に加え、各室
内ユニットに設けた冷媒圧力センサと、この冷媒圧力セ
ンサの検知圧力が設定値以上のとき、対応する室内ユニ
ットの流量調整弁に対する開度補正が減少方向であれば
その補正を禁止して現状開度を維持し、減少方向以外の
開度補正についてはそれを許容する手段とを備える。

【００１５】第５の発明の空気調和機は、第１の発明の
構成に加え、各室内ユニットに設けた冷媒圧力センサ
と、この冷媒圧力センサの検知圧力が設定値Ｐ₁ 以上の
とき、対応する室内ユニットの流量調整弁に対する開度
補正が減少方向であればその補正を禁止して現状開度を
維持し、減少方向以外の開度補正についてはそれを許容
する手段と、冷媒圧力センサの検知圧力が設定値Ｐ₃
（＞Ｐ₁ ）以上になると、対応する室内ユニットの流量
調整弁を全開し、その全開を冷媒圧力センサの検知圧力
が設定値Ｐ₃ より低い設定値Ｐ₂ （＞Ｐ₁ ）以下になる
と解除して流量調整弁の開度を前記初期開度に戻す手段
とを備える。

【００１６】第６の発明の空気調和機は、第１の発明の
構成に加え、冷凍サイクルの液ラインから低圧ラインに
接続したクーリングバイパスと、このクーリングバイパ
スに設けた開度可変弁と、圧縮機の吐出冷媒温度に応じ
て開度可変弁の開度を制御する手段と、各室内ユニット
に設けた冷媒圧力センサと、この冷媒圧力センサの検知
圧力が設定値以上になると対応する室内ユニットの流量
調整弁を全開し、その全開を冷媒圧力センサの検知圧力
が設定値以下になると解除して流量調整弁の開度を初期
開度に戻す手段とを備える。

【００１７】

【作用】第１の発明の空気調和機は、各室内温度センサ
の検知温度と設定温度との差に対応する初期開度に各流
量調整弁の開度を設定する。各室内温度センサの検知温
度と設定温度との差に応じて各室内ユニットの要求能力
を決定する。各室内熱交換器での冷媒の蒸発温度または
凝縮温度を検出し、これら検出温度および各室内温度セ
ンサの検知温度から各室内ユニットが発揮する実能力を
検出する。これら実能力と各要求能力との比率に応じて
各室内熱交換器における冷媒の過熱度または過冷却度の
目標値を設定する。各室内熱交換器における冷媒の実際
の過熱度または過冷却度を検出し、これら検出結果が各
目標値となるよう各流量調整弁の開度を補正する。

【００１８】第２の発明の空気調和機は、各室内温度セ
ンサの検知温度と設定温度との差に対応する能力の要求
指令を発する。これら要求指令に応じた初期開度に各流
量調整弁の開度を設定するとともに、各要求指令に応じ
た基本運転容量に圧縮機の運転容量を設定する。各要求
指令および各室内温度センサの検知温度に応じて各室内
ユニットの要求能力を決定する。各室内熱交換器での冷
媒の蒸発温度または凝縮温度を検出し、これら検出温度
および各室内温度センサの検知温度から各室内ユニット
が発揮する実能力を検出する。これら実能力と各要求能
力との比率に応じて各室内熱交換器における冷媒の過熱
度または過冷却度の目標値を設定する。各室内熱交換器
における冷媒の実際の過熱度または過冷却度を検出し、
これら検出結果が各目標値となるよう各流量調整弁の開
度を補正する。各目標値の大きさに応じて且つ各要求能
力と各実能力との比較により各室内熱交換器への冷媒流
通の適否を判定する。この判定結果に応じて圧縮機の運
転容量を補正する。

【００１９】第３の発明の空気調和機は、第１の発明と
作用が同じ。第４の発明の空気調和機は、第１の発明の
作用に加え、各室内ユニットにおける冷媒圧力が設定値
以上のとき、対応する室内ユニットの流量調整弁に対す
る開度補正が減少方向であればその補正を禁止して現状
開度を維持し、減少方向以外の開度補正についてはそれ
を許容する。

【００２０】第５の発明の空気調和機は、第１の発明の
作用に加え、各室内ユニットにおける冷媒圧力が設定値
Ｐ₁ 以上のとき、対応する室内ユニットの流量調整弁に
対する開度補正が減少方向であればその補正を禁止して
現状開度を維持し、減少方向以外の開度補正については
それを許容する。冷媒圧力が設定値Ｐ₃ （＞Ｐ₁ ）以上
になると、対応する室内ユニットの流量調整弁を全開
し、その全開を冷媒圧力が設定値Ｐ₃ より低い設定値Ｐ
₂ （＞Ｐ₁ ）以下になると解除して流量調整弁の開度を
前記初期開度に戻す。

【００２１】第６の発明の空気調和機は、第１の発明の
作用に加え、圧縮機の吐出冷媒温度に応じてクーリング
バイパスの冷媒流量を制御する。各室内ユニットにおけ
る冷媒圧力が設定値以上になると対応する室内ユニット
の流量調整弁を全開し、その全開を冷媒圧力が設定値以
下になると解除して流量調整弁の開度を初期開度に戻
す。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１において、Ａは１台の室外ユニッ
トで、この室外ユニットＸに複数の室内ユニットＹを配
管および配線接続する。

【００２３】室外ユニットＸは、共通の密閉ケースに収
容した圧縮機１，２を備える。圧縮機１は、インバータ
駆動の能力可変圧縮機である。圧縮機２は、商用電源駆
動の能力固定圧縮機である。

【００２４】圧縮機１の吐出口に高圧側配管４を接続す
る。圧縮機１の吐出口に、逆止弁３を介して高圧側配管
４を接続する。圧縮機１，２の吸込口に低圧側配管５を
接続する。

【００２５】高圧側配管４にオイルセパレータ６および
四方弁７を介して室外熱交換器８を接続する。この室外
熱交換器８に逆止弁９およびリキッドタンク１０を介し
てドライヤ１１を接続する。逆止弁９に暖房用膨張弁１
２を並列に接続する。室外熱交換器８の近傍に室外ファ
ン１３を設ける。

【００２６】低圧側配管５にアキュームレータ１４およ
び四方弁７を介してストレーナ１５を接続する。上記オ
イルセパレータ６は、圧縮機１，２から吐出される冷媒
に含まれる潤滑油を抽出するものである。このオイルセ
パレータ６から低圧側配管５にかけて、油戻し用の配管
１６を接続する。

【００２７】逆止弁９とリキッドタンク１０との間のガ
スラインの管に、クーリングバイパス１７の一端を接続
する。このクーリングバイパス１７の他端を四方弁７と
アキュームレータ１４との間の低圧ラインの管に接続す
る。そして、クーリングバイパス１７に開度可変弁１８
を設ける。

【００２８】圧縮機１の吐出口から高圧側配管４にかけ
ての管に、高圧スイッチ２１および冷媒温度センサ２５
を取付ける。圧縮機２の吐出口から逆止弁３にかけての
管に、高圧スイッチ２２および冷媒温度センサ２６を取
付ける。高圧スイッチ２１，２２は、冷媒の圧力が異常
上昇して所定値に達すると、作動する。

【００２９】高圧側配管４に冷媒圧力センサ２３を取付
ける。低圧側配管５に冷媒圧力センサ２４および冷媒温
度センサ２７を取付ける。室外熱交換器８に２つの熱交
換器温度センサ２７，２８を取付ける。室外ユニットＸ
の所定箇所に外気温度センサ２９を取付ける。

【００３０】ドライヤ１１とストレーナ１５との間に、
室内ユニットＹのストレーナ３１および流量調整弁３２
を介して室内熱交換器３３を接続する。室内熱交換器３
３の近傍に室内ファン３４を設ける。そして、ＰＭＶ３
２と室内熱交換器３３との間の液ラインの管に冷媒圧力
センサ３５および冷媒温度センサ３７を取付ける。室内
熱交換器３３に接続のガスラインの管に冷媒圧力センサ
３６および冷媒温度センサ３８を取付ける。室内ファン
３４の吸込み空気の通路に室内温度センサ３９を設け
る。他の室内ユニットＹについても、同じ構成および同
じ接続である。

【００３１】このような配管接続により、室外ユニット
Ｘおよび各室内ユニットＹにおいてヒートポンプ式冷凍
サイクルを構成している。冷房時は、四方弁７をニュー
トラル状態に設定し、これにより圧縮機１，２の吐出冷
媒を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、室外熱交換器８を凝縮器、各室内熱交換器３３
を蒸発器として機能させる。暖房時は、四方弁７を切換
え、これにより圧縮機１，２の吐出冷媒を図示破線矢印
の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、各室内熱
交換器３３を凝縮器、室外熱交換器８を蒸発器として機
能させる。

【００３２】上記開度可変弁１８および各流量調整弁３
２は、入力される駆動パルスの数に応じて開度が連続的
に変化するパルスモータバルブである。以下、開度可変
弁および流量調整弁のことをＰＭＶと略称する。

【００３３】制御回路を図２に示す。室外ユニットＸは
室外制御部５０を備える。この室外制御部５０に各室内
ユニットＹの室内制御部６０を配線接続する。

【００３４】室外制御部５０は、マイクロコンピュ―タ
およびその周辺回路からなる。この室外制御部５０に、
四方弁７、室外ファンモータ１３Ｍ、ＰＭＶ１８、高圧
スイッチ２１，２２、冷媒圧力センサ２３，２４、冷媒
温度センサ２５，２６，２７、熱交換器温度センサ２８
ａ，２８ｂ、外気温度センサ２９、商用交流電源５１、
インバ―タ５２、スイッチ５３を接続する。

【００３５】インバ―タ５２は、室外制御部５０内の交
流電源ラインの電圧を整流し、それを室外制御部５０の
指令に応じたスイッチングにより所定周波数の電圧に変
換し、出力する。この出力は、圧縮機モ―タ１Ｍの駆動
電力となる。

【００３６】スイッチ５３は、たとえば電磁接触器の接
点である。室外制御部５０内の交流電源ラインにスイッ
チ５３を介して圧縮機モータ２Ｍを接続する。室内制御
部６０は、マイクロコンピュ―タおよびその周辺回路か
らなる。この室内制御部６０に、ＰＭＶ３２、室内ファ
ンモータ３４Ｍ、冷媒圧力センサ３５，３６、冷媒温度
センサ３７，３８、室内温度センサ３９、リモートコン
トロール式の操作器（以下、リモコンと略称する）６１
を接続する。

【００３７】室内制御部６０は、次の機能手段を備え
る。 ［１］リモコン６１の操作に基づく運転モード指令，運
転開始指令，運転停止指令を室外ユニットＸに送る手
段。

【００３８】［２］室内温度センサ３９の検知温度（吸
込空気温度）Ｔａとリモコン６１での設定温度Ｔｓとの
差ΔＴを求め、その温度差ΔＴに対応する要求指令を発
し、それを室外ユニットＸに送る手段。この要求指令に
ついては、後記する表１に記載しているように、S3から
SDまでの１１段階のコードを用意している。

【００３９】［３］ＰＭＶ３２の開度を、要求指令に応
じた初期開度に設定する手段。 ［４］要求指令および室内温度センサ３９の検知温度Ｔ
ａに応じて当該室内ユニットの要求能力Ｑ₀ を決定する
手段。

【００４０】［５］冷房時はガスラインに取付けた冷媒
圧力センサ３６の検知圧力（蒸発圧力）Ｐ_c2から室内熱
交換器３３での冷媒の蒸発温度を検出し、暖房時は液ラ
インに取付けた冷媒圧力センサ３５の検知圧力（凝縮圧
力）Ｐ_c1から室内熱交換器３３での冷媒の凝縮温度を検
出する手段。

【００４１】［６］検出した蒸発温度または凝縮温度と
室内温度センサ３９の検知温度Ｔａから当該室内ユニッ
トＹが発揮している実能力Ｑ₁ を検出する手段。 ［７］検出した実能力Ｑ₁ と決定した要求能力Ｑ₀ との
比率に応じて室内熱交換器３３における冷媒の過熱度
（冷房時）または過冷却度（暖房時）の目標値を設定す
る手段。

【００４２】［８］冷房時、ガスラインに取付けている
冷媒温度センサ３８の検知温度（蒸発器出口温度）Ｔ_c2
および冷媒圧力センサ３６の検知圧力（蒸発圧力）Ｐ_c2
から室内熱交換器３３における冷媒の実際の過熱度を検
出し、暖房時は液ラインに取付けた冷媒温度センサ３７
の検知温度（凝縮器出口温度）Ｔ_c1および冷媒圧力セン
サ３５の検知圧力（凝縮圧力）Ｐ_c1から冷室内熱交換器
３３における冷媒の実際の過冷却度を検出する手段。

【００４３】［９］検出した過熱度または過冷却度が上
記目標値となるよう、ＰＭＶ３２の開度を補正する手
段。 ［10］上記大きさに応じて、かつ要求能力Ｑ₀ と実能力
Ｑ₁ との比較により、室内熱交換器３３への冷媒流通の
適否を判定し、その判定結果を室外ユニットＸに知らせ
る手段。

【００４４】［11］ガスラインに取付けている冷媒圧力
センサ３６の検知圧力Ｐ_c2が設定値Ｐ₁ 以上のとき、Ｐ
ＭＶ３２に対する開度補正が減少方向であればその補正
を禁止して現状開度を維持し、減少方向以外の開度補正
についてはそれを許容する手段。

【００４５】室外制御部５０は、次の機能手段を備え
る。 ［１］圧縮機１，２の起動に際し、その運転容量（圧縮
機１，２の運転台数および圧縮機１の運転周波数Ｆ）
を、各室内ユニットＹからの要求指令に応じた基本運転
容量に設定する手段。

【００４６】［２］各室内ユニットＹから知らされる判
定結果に応じて圧縮機１，２の運転容量を補正する手
段。 ［３］冷媒圧力センサ２３の検知圧力Ｐd が異常上昇し
て設定値Ｐdx（高圧スイッチ２１，２２の作動点より低
い）に達すると、圧縮機１の容量（運転周波数Ｆ）を所
定値低減する第１保護手段。

【００４７】［４］高圧スイッチ２１が作動すると圧縮
機１の運転を停止し、高圧スイッチ２２が作動すると圧
縮機２の運転を停止する第２保護手段。 ［５］冷媒温度センサ２５の検知温度（吐出冷媒温度）
Ｔ_d1および冷媒温度センサ２６の検知温度（吐出冷媒温
度）Ｔ_d2のいずれか一方が設定値Ｔdxまで上昇すると、
クーリングバイパス１７のＰＭＶ１８を開き、その開度
をＴ_d1およびＴ_d2の高い方に応じて制御する手段。

【００４８】つぎに、上記の構成において図３のフロー
チャートを参照しながら作用を説明する。居住者が、任
意の室内ユニットＹにおいて、リモコン６１により所望
の運転モードおよび室内温度（以下、設定温度と称す
る）Ｔｓを設定する。さらに、運転開始操作を行なう。

【００４９】すると、圧縮機１，２のうち少なくとも圧
縮機１が起動し、運転開始となる。冷房運転モードであ
れば、四方弁７がニュートラル状態に設定され、冷媒が
図１の実線矢印の方向に流れて冷房サイクルが形成され
る。これにより、室外熱交換器８が凝縮器、室内熱交換
器３３が蒸発器として機能する。暖房運転モードであれ
ば、四方弁７が切換えられ、冷媒が図１の破線矢印の方
向に流れて暖房サイクルが形成される。これにより、室
内熱交換器３３が凝縮器、室外熱交換器８が蒸発器とし
て機能する。

【００５０】室内ユニットＹは、室内温度センサ３９の
検知温度（吸込空気温度）Ｔａとリモコン６１での設定
温度Ｔｓとの差ΔＴを求め、その温度差ΔＴに対応する
要求指令を発し、それを室外ユニットＸに送る。さら
に、ＰＭＶ３２の開度を、要求指令に応じた初期開度に
設定する。

【００５１】室外ユニットＸは、圧縮機１，２の起動に
際し、その運転容量（圧縮機１，２の運転台数および圧
縮機１の運転周波数Ｆ）を、各室内ユニットＹからの要
求指令に応じた基本運転容量に設定する。

【００５２】たとえば、要求指令の内容つまり要求能力
が小さいときは、インバータ５２の出力周波数Ｆを制御
して圧縮機１の単独の能力可変運転を実行する。要求能
力が増すと、インバータ５２の出力周波数Ｆを制御する
とともに、スイッチ５３をオンし、圧縮機１の能力可変
運転および圧縮機２の能力固定運転を実行する。

【００５３】室内ユニットＹは、自身の要求指令および
吸込空気温度Ｔａに応じて当該室内ユニットの要求能力
Ｑ₀ を次のように決定する。先ず、下記表１の条件から
要求指令に対応する係数Ａを選択する。要求指令につい
ては最低能力のS3から最高能力のSDまで１１段階のコー
ドを用意しており、それぞれに係数Ａを定めている。要
求指令がS3であれば、係数Ａ＝0.50を選択する。要求指
令がS4であれば、係数Ａ＝0.55を選択する。

【００５４】

【表１】

【００５５】吸込空気温度Ｔａを用いた下式の演算によ
り能力補正係数Ｂを求める。 Ｂ＝Ｔａ×0.03＋0.2 これら、係数Ａと能力補正係数Ｂから、下式の演算によ
り要求能力Ｑ₀ を決定する。

【００５６】Ｑ₀ ＝ 100×Ａ×Ｂ ここでの要求能力Ｑ₀ については、吸込空気温度Ｔａが
設定温度Ｔｓに対してどれだけ高いか低いかの温度差Δ
Ｔだけでなく、吸込空気温度Ｔａの絶対値を加味してお
り、人体が感じる快適度を十分に考慮したものとなって
いる。

【００５７】そして、冷房時、ガスラインにおける冷媒
圧力センサ３６の検知圧力（蒸発圧力）Ｐ_c2から室内熱
交換器３３での冷媒の蒸発温度を検出する。検出した蒸
発温度と吸込空気温度Ｔａから、下式の演算により近似
的に実能力Ｑ₁ を求める。

【００５８】Ｑ₁ ＝ 4.6×（Ｔａ−蒸発温度） 暖房時は、液ラインにおける冷媒圧力センサ３５の検知
圧力（凝縮圧力）Ｐ_c1から室内熱交換器３３での冷媒の
凝縮温度を検出する。検出した凝縮温度と吸込空気温度
Ｔａから、下式の演算により実能力Ｑ₁ を求める。

【００５９】Ｑ₁ ＝ 3.2×（凝縮温度−Ｔａ） 上記決定した要求能力Ｑ₀ と検出した実能力Ｑ₁ との比
率（＝Ｑ₀ ／Ｑ₁ ）を求め、その比率に応じて室内熱交
換器３３における冷媒の過熱度（冷房時）または過冷却
度（暖房時）の目標値を設定する。

【００６０】たとえば、冷房用として下記表２の条件を
記憶しており、その条件から過熱度の目標値を設定す
る。比率が 100％であれば、目標値＝０deg を選択す
る。比率が90％であれば、目標値＝８deg を選択する。

【００６１】

【表２】

【００６２】また、室内ユニットＹは、冷房時、ガスラ
インにおける冷媒温度センサ３８の検知温度（蒸発器出
口温度）Ｔ_c2および冷媒圧力センサ３６の検知圧力（蒸
発圧力）Ｐ_c2から、室内熱交換器３３における冷媒の実
際の過熱度を検出する。暖房時は、液ラインにおける冷
媒温度センサ３７の検知温度（凝縮器出口温度）Ｔ_c1お
よび冷媒圧力センサ３５の検知圧力（凝縮圧力）Ｐ_c1か
ら、冷室内熱交換器３３における冷媒の実際の過冷却度
を検出する。

【００６３】検出した過熱度または過冷却度が上記設定
した目標値となるよう、ＰＭＶ３２の開度を補正する。
たとえば、要求能力Ｑ₀ と実能力Ｑ₁ とが同じで、比率
が 100％の場合、過熱度の目標値は０deg であり、検出
過熱度が０deg となるよう、ＰＭＶ３２を全開する。要
求能力Ｑ₀ が実能力Ｑ₁ より小さくて、比率が90％の場
合には、過熱度の目標値は８deg であり、検出過熱度が
８deg となるよう、ＰＭＶ３２の開度を絞る。つまり、
要求能力Ｑ₀ よりも実能力Ｑ₁ が大きいので、その余剰
分だけ、室内熱交換器３３への冷媒流量を減らすことに
なる。

【００６４】このように、吸込空気温度Ｔａと設定温度
Ｔｓとの差ΔＴだけに応じてＰＭＶ３２の開度を調節す
るだけでなく、要求能力Ｑ₀ と実能力Ｑ₁ との比率に応
じてＰＭＶ３２の開度補正を加えることにより、たとえ
室外ユニットＸから各室内ユニットＹへの配管長がまち
まちであっても、また据付け工事に際して各ユニットの
高さ位置に違いが生じても、それにかかわらず各室内ユ
ニットＹに対して適正な量の冷媒を分配することができ
る。

【００６５】また、室内ユニットＹは、過熱度または過
冷却度の目標値の大きさに応じて、かつ要求能力Ｑ₀ と
実能力Ｑ₁ との比較により、室内熱交換器３３への冷媒
流通の適否を判定する。

【００６６】すなわち、目標値が設定値（＝１５deg ）
以上ならば、室内熱交換器３３への冷媒流量がもともと
多くてＰＭＶ３２の開度を絞り過ぎている状態にあり、
よって“過剰”と判定する。目標値が設定値以下なら
ば、“適正”と判定する。目標値が０deg で、しかも要
求能力Ｑ₀ と実能力Ｑ₁ とが同じ場合も、“適正”と判
定する。ただし、目標値が０deg ではあるが、要求能力
Ｑ₀ が実能力Ｑ₁ よりも大きい場合（比率が 100％より
大）には、“不足”と判定する。

【００６７】室外ユニットＸは、各室内ユニットＹの判
定結果の平均が“過剰”であれば、圧縮機１の運転容量
を所定値（運転周波数ΔＦ）だけ減少する。各室内ユニ
ットＹの判定結果の平均が“適正”であれば、そのとき
の圧縮機１，２の運転容量をそのまま維持する。各室内
ユニットＹの判定結果の平均が“不足”であれば、圧縮
機１の運転容量を所定値（運転周波数ΔＦ）だけ増大す
る。

【００６８】このように、室内熱交換器３３への冷媒流
通が“過剰”の場合に圧縮機１の運転容量を減少するこ
とにより、ＰＭＶ３２の開度が増大方向に変化して冷凍
サイクル中の冷媒流に対する抵抗が減少する。したがっ
て、圧縮機負荷が軽減され、省エネルギ効果が得られ
る。

【００６９】ここまでの制御によるＰＭＶ３２の開度変
化、過熱度変化、蒸発圧力変化、冷房能力変化の例を図
４に示す。一方、室外ユニットＸは、冷媒圧力センサ２
３によって高圧側圧力Ｐd を検知しており、その高圧側
圧力Ｐd が異常上昇して設定値Ｐdx（高圧スイッチ２
１，２２の作動点より低い）に達すると、圧縮機１の容
量（運転周波数Ｆ）を所定値低減する。この容量低減に
より、高圧側圧力Ｐd の異常上昇を防止して、圧縮機
１，２をはじめとする冷凍サイクル機器を保護する。

【００７０】ただし、この容量低減にもかかわらず、高
圧側圧力の異常上昇が続いて高圧スイッチ２１が作動す
ると、圧縮機１の運転を停止する。また、高圧スイッチ
２２が作動すると、圧縮機２の運転を停止する。この運
転停止により、冷凍サイクル機器を確実に保護する。

【００７１】また、室外ユニットＸは、冷媒温度センサ
２５によって圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔ_d1を検知してお
り、さらに冷媒温度センサ２６によって圧縮機２の吐出
冷媒温度Ｔ_d2を検知しており、その検知温度のいずれか
一方が設定値Ｔdxまで上昇すると、クーリングバイパス
１７のＰＭＶ１８を開く。そして、ＰＭＶ１８の開度
を、検知温度Ｔ_d1およびＴ_d2の高い方に比例して制御す
る。

【００７２】こうしてＰＭＶ１８が開くことにより、液
ラインを流れる液冷媒の一部がクーリングバイパス１７
を通って圧縮機１，２の吸込側に流れ込む。この流れ込
む液冷媒の温度は低く、よって圧縮機１，２に対する冷
却作用が働き、吐出冷媒温度または吸込冷媒温度の異常
上昇が抑えられる。したがって、このクーリングバイパ
スの制御によっても、冷凍サイクル機器を保護する。

【００７３】ところで、室内ユニットＹは、図５のフロ
ーチャートに示すように、ガスラインにおける冷媒圧力
センサ３６の検知圧力Ｐ_c2が設定値Ｐ₁ 以上のとき、Ｐ
ＭＶ３２に対する開度補正が減少方向であればその補正
を禁止して現状開度を維持し、減少方向以外の開度補正
についてはそれを許容する。

【００７４】冷媒の圧力が高い状態でＰＭＶ３２の開度
を絞った場合、高圧側圧力が異常上昇して上記の保護制
御が働く可能性があるため、減少方向の開度補正につい
ては冷媒圧力Ｐ_c2が設定値Ｐ₁ 以上の場合のみに限定し
ている。

【００７５】このように、高圧側圧力の異常上昇を防い
で保護制御やクーリングバイパス制御の作動を回避する
ことにより、安定した運転が可能となって省エネルギ効
果のおよび信頼性の向上が図れる。

【００７６】なお、ここまでの第１実施例の変形例とし
て図６に示す制御がある。この変形例では、冷媒圧力Ｐ
_c2が設定値Ｐ₁ 以上のときに、ＰＭＶ３２に対する減少
方向の開度補正を禁止する点では同じであるが、それに
もかかわらず冷媒圧力Ｐ_c2が上昇する可能性がある点に
対処している。

【００７７】すなわち、図６に示すように、冷媒圧力Ｐ
_c2が設定値Ｐ₁ 以上のとき、ＰＭＶ３２に対する開度補
正が減少方向であればその補正を禁止して現状開度を維
持する。この開度維持にもかかわらず、冷媒圧力Ｐ_c2が
設定値Ｐ₃ （＞Ｐ₁ ）以上になると、ＰＭＶ３２を全開
する。

【００７８】その後、冷媒圧力Ｐ_c2が設定値Ｐ₃ より低
い設定値Ｐ₂ （＞Ｐ₁ ）以下になると、ＰＭＶ３２の全
開を解除し、そのＰＭＶ３２の開度を要求指令に応じた
初期開度に戻す。

【００７９】こうして、ＰＭＶ３２を必要に応じて全開
することにより、冷媒圧力Ｐ_c2の上昇を確実に抑えるこ
とができる。次に、この発明の第２実施例として、過冷
却ユニットＺを備えた例を示す。

【００８０】ＯＡ機器の増加に伴い、冷房負荷が増加す
る傾向にある。しかしながら、空気調和機の据付時から
ＯＡ機器の増加をあらかじめ見込んで大きめの容量の空
気調和機を設置することは困難なことであり、逆に後で
増設となると配管および配線工事などの点で不都合が生
じる。

【００８１】そこで、図７に示すように、冷凍サイクル
において、各室内ユニットＹの室内熱交換器３３と室外
ユニットＸの四方弁７との間の主サイクルの液ラインに
過冷却ユニットＺの過冷却用熱交換器７１を挿接する。

【００８２】過冷却ユニットＺは圧縮機７２を有してお
り、その圧縮機７２の吐出口に凝縮器７３を接続し、そ
の凝縮器７３に膨張弁７４を介して過冷却用熱交換器７
１を接続する。そして、過冷却用熱交換器７１を圧縮機
７２の吸込口に接続する。

【００８３】制御回路を図８に示しており、室外ユニッ
トＸの室外制御部５０に過冷却ユニットＺの過冷却制御
部８０を接続し、その過冷却制御部８０に圧縮機モータ
７２Ｍを接続する。

【００８４】室外制御部５０は、冷房時、各室内ユニッ
トＹの要求指令に基づき、圧縮機１，２の容量だけでは
冷房能力を賄いきれない場合に過冷却ユニットＺの圧縮
機７２を運転オンする。

【００８５】圧縮機７２が運転オンすると、圧縮機７２
の吐出冷媒が図示実線矢印の方向に流れ、過冷却用熱交
換器７１が各室内熱交換器３３と同じく蒸発器として機
能する。これにより、主サイクル側の液ラインに流れる
液冷媒をさらに冷却することになり、過冷却度が大きく
なる。

【００８６】したがって、冷房時は、主サイクルだけの
場合に比べ、同じ冷媒循環量でありながら冷房能力が30
％ないし50％増加する。この冷房能力増加により、室内
ユニットＹの増設にも十分な対処が可能である。

【００８７】各室内熱交換器３３における冷媒の実際の
過熱度または過冷却度を検出し、これら検出結果が目標
値となるよう各ＰＭＶ３２の開度を補正する制御は第１
実施例と同じである。この制御により、過冷却ユニット
Ｚの採用にかかわらず、各室内ユニットＹに対して適正
な量の冷媒を分配することができる。

【００８８】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、第
１の発明の空気調和機は、各室内ユニットの実能力と要
求能力との比率に応じて各室内熱交換器における冷媒の
過熱度または過冷却度の目標値を設定するとともに、各
室内熱交換器における冷媒の実際の過熱度または過冷却
度を検出し、これら検出結果が各目標値となるよう各流
量調整弁の開度を補正する構成としたので、室外ユニッ
トと各室内ユニットとの間の配管長や高さ位置に関わら
ず、各室内ユニットに対して適正な量の冷媒を分配する
ことができる。

【００８９】第２の発明の空気調和機は、各室内ユニッ
トの実能力と室内温度の絶対値を加味した各室内ユニッ
トの要求能力との比率に応じて各室内熱交換器における
冷媒の過熱度または過冷却度の目標値を設定し、かつ各
室内熱交換器における冷媒の実際の過熱度または過冷却
度を検出し、これら検出結果が各目標値となるよう各流
量調整弁の開度を補正するとともに、各室内熱交換器へ
の冷媒流通の適否を判定し、この判定結果に応じて圧縮
機の運転容量を補正する構成としたので、室外ユニット
と各室内ユニットとの間の配管長や高さ位置に関わら
ず、各室内ユニットに対して適正な量の冷媒を分配する
ことができ、また人体の快適感を満足し得る最適な室内
温度制御を可能とし、しかも冷凍サイクル中の冷媒流に
対する抵抗が極力減って圧縮機負荷が軽減され、省エネ
ルギ効果が得られる。

【００９０】第３の発明の空気調和機は、過冷却ユニッ
トを備えたものにおいて、各室内ユニットの実能力と要
求能力との比率に応じて各室内熱交換器における冷媒の
過熱度または過冷却度の目標値を設定するとともに、各
室内熱交換器における冷媒の実際の過熱度または過冷却
度を検出し、これら検出結果が各目標値となるよう各流
量調整弁の開度を補正する構成としたので、室外ユニッ
ト、過冷却ユニット、および各室内ユニットの相互間の
配管長や高さ位置に関わらず、各室内ユニットに対して
適正な量の冷媒を分配することができる。

【００９１】第４の発明の空気調和機は、第１の発明の
構成に加え、各室内ユニットにおける冷媒圧力が設定値
以上のとき、対応する室内ユニットの流量調整弁に対す
る開度補正が減少方向であればその補正を禁止して現状
開度を維持し、減少方向以外の開度補正についてはそれ
を許容する構成としたので、室外ユニットと各室内ユニ
ットとの間の配管長や高さ位置に関わらず、各室内ユニ
ットに対して適正な量の冷媒を分配することができ、し
かも高圧側圧力の異常上昇を防いで保護制御の作動を回
避し安定運転が可能である。

【００９２】第５の発明の空気調和機は、第１の発明の
構成に加え、各室内ユニットにおける冷媒圧力が設定値
Ｐ₁ 以上のとき、対応する室内ユニットの流量調整弁に
対する開度補正が減少方向であればその補正を禁止して
現状開度を維持し、減少方向以外の開度補正については
それを許容するとともに、冷媒圧力が設定値Ｐ₃ （＞Ｐ
₁ ）以上になると、対応する室内ユニットの流量調整弁
を全開し、その全開を冷媒圧力が設定値Ｐ₃ より低い設
定値Ｐ₂ （＞Ｐ₁ ）以下になると解除して流量調整弁の
開度を初期開度に戻す構成としたので、室外ユニットと
各室内ユニットとの間の配管長や高さ位置に関わらず、
各室内ユニットに対して適正な量の冷媒を分配すること
ができ、しかも高圧側圧力の異常上昇を防いで保護制御
の作動を回避し安定運転が可能である。

【００９３】第６の発明の空気調和機は、第１の発明の
構成に加え、圧縮機の吐出冷媒温度に応じてクーリング
バイパスの冷媒流量を制御するとともに、各室内ユニッ
トにおける冷媒圧力が設定値以上になると対応する室内
ユニットの流量調整弁を全開し、その全開を冷媒圧力が
設定値以下になると解除して流量調整弁の開度を初期開
度に戻す構成としたので、室外ユニットと各室内ユニッ
トとの間の配管長や高さ位置に関わらず、各室内ユニッ
トに対して適正な量の冷媒を分配することができ、さら
には高圧側圧力の異常上昇を防いで冷凍サイクル機器の
寿命向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の冷凍サイクルの構成
図。

【図２】第１実施例の制御回路のブロック図。

【図３】第１実施例の室内ユニットの作用を説明するた
めのフローチャート。

【図４】第１実施例におけるＰＭＶの開度変化、過熱度
変化、蒸発圧力変化、冷房能力変化の例を示すグラフ。

【図５】第１実施例の保護制御に伴うＰＭＶの開度制御
を説明するためのフローチャート。

【図６】第１実施例の保護制御に伴うＰＭＶの開度制御
の変形例を説明するためのフローチャート。

【図７】この発明の第２実施例の冷凍サイクルの構成
図。

【図８】第２実施例の制御回路のブロック図。

【符号の説明】 Ｘ…室外ユニット、Ｙ…室内ユニット、１…能力可変圧
縮機、２…能力固定圧縮機、８…室外熱交換器、３２…
ＰＭＶ（流量調整弁）、３３…室内熱交換器、３９…室
内温度センサ、５０…室外制御部、６０…室内制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 富雄 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 (72)発明者 中馬 善裕 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外ユニットに複数の室内ユニットを接
   続した空気調和機において、前記室外ユニットに設けた
   圧縮機および室外熱交換器と、前記各室内ユニットに設
   けた流量調整弁および室内熱交換器と、前記圧縮機、室
   外熱交換器、各流量調整弁、各室内熱交換器を接続した
   冷凍サイクルと、前記各室内ユニットに設けた室内温度
   センサと、これら室内温度センサの検知温度と設定温度
   との差に対応する初期開度に前記各流量調整弁の開度を
   設定する手段と、前記各室内温度センサの検知温度と設
   定温度との差に応じて各室内ユニットの要求能力を決定
   する手段と、前記各室内熱交換器での冷媒の蒸発温度ま
   たは凝縮温度を検出する手段と、これら検出温度および
   前記各室内温度センサの検知温度から各室内ユニットが
   発揮する実能力を検出する手段と、これら実能力と前記
   各要求能力との比率に応じて前記各室内熱交換器におけ
   る冷媒の過熱度または過冷却度の目標値を設定する手段
   と、前記各室内熱交換器における冷媒の実際の過熱度ま
   たは過冷却度を検出する手段と、これら検出結果が前記
   各目標値となるよう前記各流量調整弁の開度を補正する
   手段とを備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 室外ユニットに複数の室内ユニットを接
   続した空気調和機において、前記室外ユニットに設けた
   圧縮機および室外熱交換器と、前記各室内ユニットに設
   けた流量調整弁および室内熱交換器と、前記圧縮機、室
   外熱交換器、各流量調整弁、各室内熱交換器を接続した
   冷凍サイクルと、前記各室内ユニットに設けた室内温度
   センサと、前記各室内温度センサの検知温度と設定温度
   との差に対応する能力の要求指令を発する手段と、前記
   各流量調整弁の開度を前記各要求指令に応じた初期開度
   に設定する手段と、前記圧縮機の起動に際しその運転容
   量を前記各要求指令に応じた基本運転容量に設定する手
   段と、前記各要求指令および前記各室内温度センサの検
   知温度に応じて各室内ユニットの要求能力を決定する手
   段と、前記各室内熱交換器での冷媒の蒸発温度または凝
   縮温度を検出する手段と、これら検出温度および前記各
   室内温度センサの検知温度から各室内ユニットが発揮す
   る実能力を検出する手段と、これら実能力と前記各要求
   能力との比率に応じて前記各室内熱交換器における冷媒
   の過熱度または過冷却度の目標値を設定する手段と、前
   記各室内熱交換器における冷媒の実際の過熱度または過
   冷却度を検出する手段と、これら検出結果が前記各目標
   値となるよう前記各流量調整弁の開度を補正する手段
   と、前記各目標値の大きさに応じて且つ各要求能力と各
   実能力との比較により前記各室内熱交換器への冷媒流通
   の適否を判定する手段と、この判定結果に応じて前記圧
   縮機の運転容量を補正する手段とを備えたことを特徴と
   する空気調和機。
3. 【請求項３】 請求項１記載の空気調和機において、過
   冷却用熱交換器を有する過冷却ユニットを設け、圧縮
   機、室外熱交換器、各流量調整弁、各室内熱交換器、過
   冷却用熱交換器を接続して冷凍サイクルを構成したこと
   を特徴とする。
4. 【請求項４】 請求項１記載の空気調和機において、各
   室内ユニットに設けた冷媒圧力センサと、この冷媒圧力
   センサの検知圧力が設定値以上のとき、対応する室内ユ
   ニットの流量調整弁に対する開度補正が減少方向であれ
   ばその補正を禁止して現状開度を維持し、減少方向以外
   の開度補正についてはそれを許容する手段とを設けたこ
   とを特徴とする。
5. 【請求項５】 請求項１記載の空気調和機において、各
   室内ユニットに設けた冷媒圧力センサと、この冷媒圧力
   センサの検知圧力が設定値Ｐ₁ 以上のとき、対応する室
   内ユニットの流量調整弁に対する開度補正が減少方向で
   あればその補正を禁止して現状開度を維持し、減少方向
   以外の開度補正についてはそれを許容する手段と、冷媒
   圧力センサの検知圧力が設定値Ｐ₃ （＞Ｐ₁ ）以上にな
   ると、対応する室内ユニットの流量調整弁を全開し、そ
   の全開を冷媒圧力センサの検知圧力が設定値Ｐ₃ より低
   い設定値Ｐ₂ （＞Ｐ₁ ）以下になると解除して流量調整
   弁の開度を前記初期開度に戻す手段とを設けたことを特
   徴とする。
6. 【請求項６】 室外ユニットに複数の室内ユニットを接
   続した空気調和機において、前記室外ユニットに設けた
   圧縮機および室外熱交換器と、前記各室内ユニットに設
   けた流量調整弁および室内熱交換器と、前記圧縮機、室
   外熱交換器、各流量調整弁、各室内熱交換器を接続した
   冷凍サイクルと、この冷凍サイクルの液ラインから低圧
   ラインに接続したクーリングバイパスと、このクーリン
   グバイパスに設けた開度可変弁と、前記圧縮機の吐出冷
   媒温度に応じて前記開度可変弁の開度を制御する手段
   と、前記各室内ユニットに設けた室内温度センサと、こ
   れら室内温度センサの検知温度に対応する初期開度に前
   記各流量調整弁の開度を設定する手段と、前記各室内温
   度センサの検知温度とそれぞれ設定温度との差に応じて
   各室内ユニットの要求能力を設定する手段と、前記各室
   内熱交換器での冷媒の蒸発温度または凝縮温度を検出す
   る手段と、これら検出温度および前記各室内温度センサ
   の検知温度から各室内ユニットが発揮する実能力を検出
   する手段と、これら実能力と前記各要求能力との比率に
   応じて前記各室内熱交換器における冷媒の過熱度または
   過冷却度の目標値を設定する手段と、前記各室内熱交換
   器における冷媒の実際の過熱度または過冷却度を検出す
   る手段と、これら検出結果が前記各目標値となるよう前
   記各流量調整弁の開度を補正する手段と、前記各室内ユ
   ニットに設けた冷媒圧力センサと、この冷媒圧力センサ
   の検知圧力が設定値以上になると対応する室内ユニット
   の流量調整弁を全開し、その全開を冷媒圧力センサの検
   知圧力が設定値以下になると解除して流量調整弁の開度
   を前記初期開度に戻す手段とを備えたことを特徴とする
   空気調和機。