JPH0794930B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、室外ユニットおよび室内ユニットからなる
マルチタイプの空気調和機に関する。

（従来の技術） 一般に、この種の空気調和機としては第５図に示すよう
なヒートポンプ式冷凍サイクルを備えたものがある。

第５図において、Ａは室外ユニット、Ｂは分岐ユニッ
ト、C,D,Eは室内ユニットである。しかして、圧縮機
１、四方弁２、室外熱交換器３、暖房用膨張弁４と冷房
サイクル形成用逆止弁５の並列体、リキッドタンク６、
電動式流量調整弁21,22,23、冷房用膨張弁31,32,33、室
内熱交換器41,42,43、ガス側開閉弁（電磁開閉弁）51,5
2,53、アキュームレータ７などが順次連通され、ヒート
ポンプ式冷凍サイクルが構成されている。なお、冷房用
膨張弁31,32,33はそれぞれ感温筒31a,31a,33aを有して
おり、これら感温筒は室内熱交換器41のガス側冷媒配
管、室内熱交換器42のガス側冷媒配管、室内熱交換器43
のガス側冷房配管にそれぞれ取付けられている。また、
各冷房用膨張弁に対し、冷房サイクル形成用の逆止弁3
4,35,36がそれぞれ並列に連通されている。

すなわち、室内熱交換器41,42,43を並列構成とするとと
もに、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、暖房運転時は四方弁２の切換作
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
ルを形成するようにしている。

このような空気調和機においては、各室内ユニットの要
求能力を満足するべく圧縮機１の能力を制御するように
している。そして、各室内ユニットの要求能力に応じて
流量制御弁21,22,23の開度をそれぞれ制御し、各室内熱
交換器への冷媒流量を制御するようにしている。さら
に、膨張弁31,32,33により、冷媒流量の変化にかかわら
ず各室内熱交換器における冷房過熱度を一定に維持し、
安定かつ効率の良い運転を行なうようにしている。

したがって、たとえば冷房運転時、室内ユニットＣにお
いて使用者が設定温度を低めに切換えると（要求能力が
大）、圧縮機１の能力が増大することになる。逆に、設
定温度を高めに切換えると（要求能力が小）、圧縮機１
の能力が低減するとともに、室内熱交換器41への冷媒流
量が減少することになる。ただし、この低能力時、室内
ユニットＣにおいて過負荷状態が生じても、冷媒流量が
絞られているため膨張弁31による適切な冷媒過熱度制御
が困難となり、冷凍サイクル全体が不安定となる。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、冷凍サイクルにおける冷媒過
熱度を常に適切な状態に制御することができ、これによ
り安定かつ効率の良い運転を可能とする空気調和機を提
供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 能力可変圧縮機を有する室外ユニットと、室内熱交換器
を有する複数の室内ユニットと、各室内熱交換器の液側
冷媒配管にそれぞれ冷媒流量調整弁および膨張弁を設け
てなる冷凍サイクルと、圧縮機に駆動電力を供給するイ
ンバータ回路の出力周波数を各室内ユニットの要求能力
の総和に応じて制御する手段と、各流量調整弁の開度を
対応する室内ユニットの要求能力に応じて制御する手段
と、各室内熱交換機の液側冷媒配管の集合部からガス側
冷媒配管の集合部にかけて設けられたバイパス路と、こ
のバイパス路の出口側の冷媒温度と液側冷媒配管の集合
部の冷媒温度との差を検出する手段と、この検出した温
度差が設定値を超えると前記各流量調整弁の全てをそれ
ぞれ対応する室内ユニットの容量に応じた開度に開放せ
しめる手段とからなる。

（作用） 膨張弁による冷媒過熱度制御が困難な状態になると、温
度差が設定値を超える。温度差が設定値を超えると、各
冷媒流量調整弁の全てがそれぞれ対応する室内熱交換器
の容量に応じた開度に開放し、冷媒過熱度の上昇を抑え
る。

（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。ただし、図面において第５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、室内熱交換器41,42,43の液側冷媒
配管の集合部からガス側冷媒配管の集合部にかけて、キ
ャピラリチューブ61を介してバイパス路62が設けられ
る。そして、バイパス路62の出口側に温度センサ63が取
付けられる。さらに、ガス側冷媒配管の集合部に温度セ
ンサ64が取付けられる。

第２図は制御回路である。

室内ユニットＡは、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路などからなる室外コントロー70を備えており、そ
の室外コントローラ70にはインバータ回路71が接続され
る。このインバータ回路71は、商用交流電源電圧を一旦
直流に変換し、それを室外コントローラ70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に変換
し、それぞれ圧縮機モータ1Mに対する駆動電力として出
力するものである。

分岐ユニットＢは、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路などからなるマルチコントローラ80を備えてお
り、このマルチコントローラ80には前記温度センサ63,6
4および弁駆動回路81,82,83,84,85,86が接続される。こ
れら弁駆動回路は、マルチコントローラ80の指令に応じ
て流量調整弁21,22,23および開閉弁51,52,53をそれぞれ
駆動制御するものである。

室内ユニットC,D,E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る室内コントローラ91,92,93を備
えており、これら室内コントローラには運転操作部101,
102,103および室内温度センサ111,112,113が接続され
る。

そして、各室内コントローラからマルチコントローラ80
に対し、シリアル信号による制御指令が転送されるよう
になっている。

つぎに、上記のような構成において作用を説明する。

いま、全ての室内ユニット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Ｃの室内コントロー
ラ91は、室内温度センサ111の検知温度と運転操作部101
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コ
ントローラ80に転送する。同じく、室内ユニットD,Eの
室内コントローラ92,93からも周波数設定信号f₂,f₃が出
力され、それが要求冷房能力としてマルチコントローラ
80に転送される。

マルチコントローラ80は、第３図に示すように、転送さ
れてくる周波数設定信号f₁,f₂,f₃の内容を対応する室内
ユニットの容量（馬力とも称す）に応じてそれぞれ補正
し、その補正値f₁′,f₂′,f₃′に基づいて各室内ユニッ
トの実質的な要求冷房能力の総和を求め、それに対応す
る周波数設定信号f₀を室外コントローラ70に転送する。
同時に、補正値f₁′,f₂′,f₃′に応じて冷媒流量調整弁
21,22,23の開度を設定する。

室外コントローラ70は、転送されてくる周波数設定信号
f₀に応じてインバータ回路71の出力周波数を制御する。
したがって、各室内ユニットの要求冷房能力の総和に対
応する能力をもって圧縮機１の運転が行なわれる。この
とき、マルチコントローラ80が冷媒流量調整弁21,22,23
の開度を制御しているので、各室内ユニットの要求冷房
能力に対応する最適な量の冷媒が各室内熱交換器に流入
する。そして、膨張弁31,32,33により、各室内熱交換器
における冷媒過熱度が一定に制御される。

ところで、冷房運転時、マルチコントローラ80は、第４
図に示すように、一定時間ｔ（２〜３分）ごとにガス側
冷媒配管の集合部を流れる冷媒の温度T₁を温度センサ64
によって検知し、かつバイパス路62を通る冷媒の温度T₂
を温度センサ62によって検知し、その温度差（T₁−T₂）
を検出する。そして、検出した温度差を疑似冷媒過熱度
として取込み、その疑似冷媒過熱度と設定値とを比較
し、疑似冷媒過熱度が設定値を超えた場合には次の制御
を行なう。

すなわち、冷房運転時、室内ユニットＣの要求冷房能力
が小さくなると、圧縮機１の能力が下がるとともに、冷
房流量調整弁21の開度が絞られ、室内熱交換器41への冷
媒流量が減少する。このとき、もし過負荷状態（高温，
高湿度条件）が生じると室内熱交換器41における冷媒過
熱度が上昇し、それに対処して膨張弁31が開度を増やす
方向に作動する。しかしながら、この場合、冷媒流量調
整弁21によって冷媒流量が減らされているため、たとえ
膨張弁31が開度を増しても冷媒過熱度の上昇を抑えられ
なくなる。こうして、冷媒過熱度が上昇すると、それに
伴って温度センサ63,64の検知に基づく疑似冷媒過熱度
が設定値を超えるようになる。マルチコントローラ80
は、疑似冷媒過熱度が設定値を超えると、全ての冷媒流
量調整弁21,22,23に対する開度補正値をそれぞれ対応す
る室内ユニットの容量（馬力）に基づいて計算する。そ
して、周波数設定信号f₀の内容に変化がなければ（負荷
が変わらなければ）、計算した開度補正値に応じて冷媒
流量調整弁21,22,23の開度を補正する。したがって、冷
媒過熱度の上昇を迅速に抑えることができる。

なお、この開度補正は、疑似冷媒過熱度が設定値以下と
なるまでｔ時間ごとに繰返されるもので、これにより冷
媒流量調整弁21,22,23の開度が順次増していくことにな
る。また、途中で周波数設定信号f₀の内容が変わった場
合にはそこで開度補正値をクリヤし、開度補正を一旦解
除する。

このように、疑似冷媒過熱度を検出し、膨張弁31,32,33
による冷媒過熱度制御が不可能な状態になると全ての冷
媒流量調整弁21,22,23の開度を直ちに補正つまり増すこ
とにより、冷凍サイクル全体の冷媒過熱度を常に適切な
状態に維持することかでき、冷凍サイクル全体の安定か
つ効率のよい運転が可能となる。特に、この冷媒流量調
整弁の開度補正については各室内ユニットの容量を考慮
しているので、開度補正が進んでもそれによって能力が
アンバランスとなるようなことは全くなく、十分な信頼
性を確保することができる。

なお、上記実施例では室内ユニットが３台の場合につい
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。その他、この発明は上記実施例
に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々
変形実施可能である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、能力可変圧縮機を
有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する複数の室
内ユニットと、各室内熱交換器の液側冷媒配管にそれぞ
れ冷媒流量調整弁および膨張弁を設けてなる冷凍サイク
ルと、圧縮機に駆動電力を供給するインバータ回路の出
力周波数を各室内ユニットの要求能力の総和に応じて制
御する手段と、各流量調整弁の開度を対応する室内ユニ
ットの要求能力に応じて制御する手段と、各室内熱交換
機の液側冷媒配管の集合部からガス側冷媒配管の集合部
にかけて設けられたバイパス路と、このバイパス路の出
口側の冷媒温度と液側冷媒配管の集合部の冷媒温度との
差を検出する手段と、この検出した温度差が設定値を超
えると前記各流量調整弁の全てをそれぞれ対応する室内
ユニットの容量に応じた開度に開放せしめる手段とを設
けたの、冷凍サイクルにおける冷媒過熱度を常に適切な
状態に制御することができ、これにより安定かつ効率の
良い運転を可能とする空気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における冷凍サイクルの構
成を示す図、第２図は同実施例における制御回路の構成
を示す図、第３図および第４図はそれぞれ同実施例の作
用を説明するためのフローチャート、第５図は従来の空
気調和機の冷凍サイクルの構成を示す図である。 Ａ……室外ユニット、Ｂ……分岐ユニット、C,D,E……
室内ユニット、１……能力可変圧縮機、21,22,23……冷
媒流量調整弁、31,32,33……冷房用膨張弁、62……バイ
パス路、63,64……温度センサ、80……マルチコントロ
ーラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】能力可変圧縮機を有する室外ユニットと、
   室内熱交換器を有する複数の室内ユニットと、各室内熱
   交換器の液側冷媒配管にそれぞれ冷媒流量調整弁および
   膨張弁を設けてなる冷凍サイクルと、圧縮機に駆動電力
   を供給するインバータ回路の出力周波数を各室内ユニッ
   トの要求能力の総和に応じて制御する手段と、各流量調
   整弁の開度を対応する室内ユニットの要求能力に応じて
   制御する手段と、各室内熱交換機の液側冷媒配管の集合
   部からガス側冷媒配管の集合部にかけて設けられたバイ
   パス路と、このバイパス路の出口側の冷媒温度と液側冷
   媒配管の集合部の冷媒温度との差を検出する手段と、こ
   の検出した温度差が設定値を超えると前記各流量調整弁
   の全てをそれぞれ対応する室内ユニットの容量に応じた
   開度に開放せしめる手段とを具備したことを特徴とする
   空気調和機。