JPH09178284A

JPH09178284A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH09178284A
Application number: JP7352085A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Miyazaki; 裕明宮崎; Isato Mihira; 勇人三平; Takahisa Hayakawa; 尚央早川; Yasuhiro Kojima; 康洋小島; Takumasa Shinmachi; 拓正新町; Shuhei Yoshimoto; 周平吉本
Original assignee: TOPURE KK; TOUPURE KK
Current assignee: TOPURE KK; TOUPURE KK
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JP3643162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価に各空調ゾーンごとの冷房運転または暖
房運転を可能とする。【解決手段】複数の室内機５０Ａ〜５０Ｃが分岐ユニ
ット４０を介して室外機３０に並列に接続される。室内
機では送風を複数の空調ゾーンに導きＶＡＶユニットで
風量可変とする。分岐ユニットに過冷却熱交換器１２
と、その切り替えにより冷房運転と暖房運転を選択可能
の電磁弁１３Ａ〜１３Ｃ、２３Ａ〜２３Ｃを備え、室外
機に過冷却熱交換器４を備える。室内機における熱交換
器のガス管側には流量調整弁１４Ａ〜１４Ｃを、液管側
には膨脹弁１５Ａ〜１５Ｃを設けた。これにより、各空
調ゾーンの個別の要求にあわせて、冷房運転および暖房
運転が任意に実行でき、しかも風量を変化させても室内
機の吹き出し温度が変化せず、安定した空気調和を得ら
れる。また冷暖同時運転時には、室内機相互間で熱エネ
ルギーの移動が行われるので、大幅な省エネルギーとな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室外機と複数の室
内機とからなり、ビル等の空気調和に用いられるマルチ
タイプの空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビル等の空気調和には、冷温水を熱源と
してエアーハンドリングユニットやファンコイル等の空
気調和装置が一般に用いられている。しかし、近年水質
の悪化が激しく、これにより配管が腐食されるなどの問
題が多く発生するようになり、できるだけ水の使用を控
えたいという要望がでてきている。このような要望に対
する回答として、例えば冷媒を直接熱源とするヒートポ
ンプマルチ方式や、ＶＡＶパッケージ方式などが提案さ
れている。一方、近年の空気調和は多様化し、夏は冷房
運転、冬は暖房運転といった単純なものではなくなって
いる。つまり、ビル等の内部では季節、部屋の方位や位
置、ＯＡ機器等の負荷により空気調和システム内で冷房
運転と暖房運転とを同時に行ないたい場合がある。例え
ばビル内のインテリアゾーンでは冷房運転を、ペリメー
タゾーンでは暖房運転を行ないたい場合がある。

【０００３】また、春、秋の中間期には朝夕に暖房運
転、昼間には冷房運転が求められる場合もある。そして
この場合、冷房運転と暖房運転の切換時期が空調ゾーン
の方角により異なり、南側では冷房運転に切り替わるべ
き条件に至っているのに、北側では依然暖房運転が継続
される必要があることもある。さらに、ＯＡ機器等の負
荷の大きい所では、冬でも一日中冷房運転しなければな
らない場合もある。そこでこの対策として、デュアルダ
クト方式と呼ばれる冷熱源と温熱源の２熱源を持つエア
ーハンドリングユニットによる空調方式が採用される場
合もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、デュアルダク
ト方式は設備費用、運転費用ともに高額になる欠点があ
った。さらに、２熱源の廃熱はそれぞれ捨てられていた
ため、省エネルギーに逆行するものとなる。また、冷暖
同時運転のできるヒートポンプマルチ方式は、負荷に応
じて吹き出し温度を変化させるため空調ゾーンごとに室
内機が必要となる。そのため、非常に多くの室内機を居
住区域に設置することになり、そのメンテナンス性が著
しく低い。また、これは室内空気循環型の空気調和方式
であるため、外気処理機能のために新たに外気処理装置
を数多い室内機ごとに設置しなければならず、高い設備
コストを要するという問題がある。

【０００５】さらに、冷暖同時運転時に、同じモードの
複数の室内機同志や、同じモードの室内機と室外機の間
で、適正に冷媒の分配ができないこと、また、コンプレ
ッサの容量制御も十分でないため吹き出し空気温度も室
内機ごとにまちまちであることから、設定温度に達する
と室内機の冷媒制御弁を閉じたりして機能を停止してい
るのが現状で、室温制御性が良いとは言いがたい。

【０００６】一方、ＶＡＶパッケージ方式の場合には、
室外機と室内機をそれぞれ一か所に集中させるので、メ
ンテナンス性が良好で、また吹き出し空気温度を一定に
制御できる。しかし、すべての室内機が冷房運転または
暖房運転のどちらかでしか運転できず、運転モードの変
更にはそれなりの手順と時間を要するという欠点をもっ
ている。また、ビル内での空調ゾーンの方位や位置、Ｏ
Ａ機器の偏在などにより負荷の異なる複数の空調ゾーン
に対しては、それぞれ個別の室外機および室内機を設置
しなければならないので、やはり空調機の数が増加し、
そのため設置スペースの増大となる。

【０００７】そこで、個々の空調ゾーンにおいてその要
求負荷に応じて個別にしかも同時的に冷房運転および暖
房運転ができるためには、冷暖同時運転型ヒートポンプ
マルチ方式とＶＡＶパッケージ方式を組み合わせること
が考えられる。しかし、これらを単に重ねて適用しよう
としても種々の不具合が生じる。すなわち、冷暖同時運
転型ヒートポンプマルチ方式は基本的に風量一定を前提
として負荷にあわせて吹き出し空気温度を制御する。一
方、ＶＡＶパッケージ方式は、吹き出し空気温度が一定
になるようにコンプレッサの容量制御を行ないながら、
それぞれの空調ゾーンの負荷に合わせて供給風量を可変
として所定の室温を維持するものであるが、ある室内機
においてその総風量が減少したとしても、すべての空調
ゾーンの空調負荷が減少したことを意味しない。

【０００８】他方の冷暖同時型ヒートポンプマルチ方式
においては、単にコンプレッサの容量制御を行っても吹
き出し空気温度の制御はできない。これは、冷暖同時運
転型ヒートポンプマルチ方式では、室外機から複数の室
内機まで冷媒配管距離がまちまちであり、圧力損失は冷
媒流速の２乗に比例することから、コンプレッサの容量
制御を行うと各室内機に到達する冷媒圧力分布が大きく
変化し、各室内機の冷媒流量も変化してしまうからであ
る。

【０００９】上記のＶＡＶパッケージ方式においては、
各室内機が受け持つ空調ゾーンの空調負荷が異なること
から、室内機ごとに吹き出し空気温度を異ならせる必要
がある。この際、冷暖同時運転型ヒートポンプマルチ方
式をベースとして、１台の室内機の吹き出し空気温度を
変化させるためにコンプレッサの容量制御を行うと、上
記のように他の室内機の吹き出し空気温度まで変化する
ことになる。したがって、とくにダクトを用いて複数ゾ
ーンの室内を個々に制御しようとする場合に、空調ゾー
ンによってこれまで快適な室温であったものが、なんら
手を付けないのに変化してしまうような不具合が生じる
可能性もある。また同様に、室内機同志が干渉し合い、
吹き出し空気温度の制御が困難になることもあり好まし
くない。

【００１０】また、実際の空気調和に際して、すべての
空調ゾーンの空調負荷が減少し、例えば冷房運転時にお
いて大多数のＶＡＶユニットが最少換気状態となった場
合には、室内機はその吹き出し空気温度を上げることに
よりＶＡＶユニットを制御範囲に戻して、快適空調を維
持するようにし、また、吹き出し空気温度がすべての空
調ゾーンの要求負荷に対して不足した場合には、吹き出
し空気温度を下げられるのが望ましい。

【００１１】したがって、本発明は、上記従来の問題点
に鑑み、室外機と複数の室内機を備える空気調和装置に
おいて、高い設備コストを要することなく、個々の空調
ゾーンにおいて、その要求負荷に応じて個別に冷房運転
または暖房運転ができる空気調和装置、さらには、個別
に風量を変化できるようにし、省エネルギー性にも優れ
た空気調和装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、コ
ンプレッサ、熱交換器、該熱交換器に付設された膨脹
弁、熱交換器の膨脹弁と反対側に設けられた流量調整手
段、および該流量調整手段を制御する第１の制御手段を
備える室外機と、それぞれ熱交換器、該熱交換器に付設
された膨脹弁、熱交換器の膨脹弁と反対側に設けられた
流量調整手段、および該流量調整手段を制御する第２の
制御手段を備え、冷凍サイクルの液管と高圧ガス管と低
圧ガス管を形成する冷媒配管により前記室外機に並列に
接続された複数の室内機とからなり、各室内機の送風を
複数の空調ゾーンに導くとともに、各空調ゾーンごとに
設けられたＶＡＶユニットと、室外機の熱交換器に接続
されたガス管を該室外機の熱交換器に向かう高圧ガス管
または低圧ガス管に選択的に接続可能の第１の切り換え
手段と、各室内機の熱交換器に接続されたガス管を前記
高圧ガス管または低圧ガス管に選択的に接続可能の第２
の切り換え手段とを有して、それぞれの室内機を個別に
冷房運転または暖房運転に選択的に制御し、それぞれの
空調ゾーンの室温を前記ＶＡＶユニットによる風量変化
で制御するように構成されたものとした。

【００１３】上記室内機の第２の制御手段は、当該室内
機の吹き出し空気温度が例えば温度設定部などにより予
め定められた温度になるよう当該室内機の流量調整手段
を制御するものとするのが望ましい。また、室外機の第
１の制御手段は、室外機の熱交換器が凝縮器として作用
するときは暖房運転の室内機の第２の制御手段の制御に
より決定される値になるよう室外機の流量調整手段を制
御し、室外機の熱交換器が蒸発器として作用するときは
冷房運転の室内機の第２の制御手段の制御により決定さ
れる値になるよう室外機の流量調整手段を制御するもの
とするのが望ましい。

【００１４】さらに、室内機の少なくとも１つにおいて
その熱交換器が蒸発器として作用するとき前記室内機に
向かう液管と室外機に向かう低圧ガス管の間に、互いの
間で熱交換を行う第１の過冷却熱交換器を設けるのが好
ましく、また、室外機の熱交換器が蒸発器として作用す
るとき前記室外機の熱交換器に向かう液管と低圧ガス管
の間に、互いの間で熱交換を行う第２の過冷却熱交換器
を設けるのが好ましい。さらに、室外機のコンプレッサ
は当該室外機の熱交換器が凝縮器として作用するときは
冷房運転の室内機の第２の制御手段の制御とその吹き出
し空気温度とにより決定される値になるようその出力を
制御し、室外機の熱交換器が蒸発器として作用するとき
は暖房運転の室内機の第２の制御手段の制御とその吹き
出し空気温度とにより決定される値になるようその出力
を制御するのが好ましい。

【００１５】

【作用】各室内機から複数の空調ゾーンへの途中にＶＡ
Ｖユニットを備え、ＶＡＶユニットによる吹き出し風量
変化でそれぞれの空調ゾーンごとの室温調節が行なわれ
る。室外機および室内機において、第２の制御手段が
吹き出し空気温度を制御し、第１の制御手段が第２の制
御手段によって決定される値に制御するとともに、各室
内機と室外機の熱交換器のガス管を高圧ガス管または低
圧ガス管と選択的に接続することにより、冷房運転と暖
房運転が同時的に混在する形でどの室内機もいずれかを
選択できる。これにより、多数の空調ゾーンでも室温調
節が簡単な構成のＶＡＶユニットで行われ、個別に多数
の室内機を設置する必要がないからメンテナンス性が向
上する。また、冷暖同時運転時には、室内機間で熱エネ
ルギーの移動が行われ大幅な省エネルギーとなる。

【００１６】さらに、室内機の第２の制御手段は、室内
機の吹き出し空気温度が予め定められた値になるよう制
御することにより、吹き出し風量が変化されても他の室
内機の干渉を生じないで、吹き出し空気温度の安定した
空気調和が行なわれる。そして、必要に応じて吹き出し
空気温度も任意に制御できる。

【００１７】なお、複数の室内機に向かう液管と低圧ガ
ス管の間に第１の過冷却熱交換器を設けたときには、流
量調整手段による流量の制御幅が拡大される。さらに、
室外機の熱交換器に向かう液管と低圧ガス管の間に第２
の過冷却熱交換器を設けたときには、室外機のコンプレ
ッサに入るガス冷媒の過熱度を大きくすることができ、
暖房能力が向上する。また、室外機のコンプレッサは室
内機の吹き出し空気温度と第２の制御手段の制御情報に
より出力を制御するので、いつも負荷に見合った出力で
運転でき、第１、第２の制御手段等における圧力損失を
最少にすることができ、ムダのない空気調和を行なうこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施例の
システム構成を示す。この実施例においては、１機の室
外機３０に対して、３機の室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０
Ｃが分岐ユニット４０を介して並列に接続されている。
各室内機からは熱交換された空気がダクト４７Ａ、４７
Ｂ、４７Ｃにより空調ゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＢ１、
ＺＢ２、ＺＣへ導かれる。各ダクトは対応する空調ゾー
ンの数に応じて適宜に分岐し、それぞれにＶＡＶユニッ
ト４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ等が設けられ、個別に空調ゾ
ーンへの風量を変化可能となっている。

【００１９】図２は本実施例の冷媒回路を示す。３機
の室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、分岐ユニット４０
を介して、液管、低圧ガス管および高圧ガス管を形成す
る冷媒配管Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により、室外機３０に対し
て並列に接続されている。室外機３０は、能力可変のコ
ンプレッサ１と熱交換器６を備える。コンプレッサ１の
吸い込み側にはアキュムレータ３が付設され、コンプレ
ッサ１の吐出側と吸い込み側の配管には、それぞれ圧力
センサ１１Ａ、１１Ｂが設けられている。熱交換器６に
は送風機２１が付設されるとともに、両端にはそれぞれ
冷媒温度検出用の温度センサ９、１０が設けられてい
る。

【００２０】室外機３０には、さらに過冷却熱交換器４
が備えられ、過冷却熱交換器４の一方の端と熱交換器６
の一方の端間の冷媒配管には、過冷却熱交換器４側から
熱交換器６方向に順に電子式の膨張弁７、圧力センサ８
が付設されている。過冷却熱交換器４の他端は、液タン
ク２７を介して冷媒配管Ｒ１に接続されている。熱交換
器６の他端側の冷媒配管（ガス管）には、電子式の流量
調整弁２５が設置され、またその先は電磁弁５Ａを介し
て過冷却熱交換器４の熱交換通路の入口に接続されると
ともに、電磁弁５Ｂを介して冷媒配管Ｒ３に接続されて
いる。上記過冷却熱交換器４の熱交換通路の出口は冷媒
配管Ｒ２に接続されている。冷媒配管Ｒ２はまたアキュ
ムレータ３に接続され、冷媒配管Ｒ３はコンプレッサ１
の吐出側に接続されている。ここでは、流量調整弁２５
が発明の室外機における流量調整手段を構成している。

【００２１】分岐ユニット４０は過冷却熱交換器１２を
備える。過冷却熱交換器１２は冷媒配管Ｒ１により室外
機３０の液タンク２７と接続されている。また、前記過
冷却熱交換器１２の出口は室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０
Ｃに分岐され接続されている。さらに、分岐ユニット４
０には、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３Ａ、２３
Ｂ、２３Ｃが備えられ、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ
はそれぞれ室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを過冷却熱交
換器１２のもう一方の冷媒配管Ｒ２系統に連通可能と
し、電磁弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃはそれぞれ室内機５
０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを冷媒配管Ｒ３に連通可能とす
る。

【００２２】室内機５０Ａは、熱交換器１８Ａと、これ
に付設された送風機２４Ａを備える。熱交換器１８Ａの
一方の端は、分岐ユニット４０の過冷却熱交換器１２の
冷媒配管Ｒ１系統に接続され、他方の端は分岐ユニット
４０の電磁弁１３Ａと２３Ａに接続される。上記熱交換
器１８Ａの一端側のＲ１配管には、過冷却熱交換器１２
側から熱交換器１８Ａ方向に順に電子式の膨張弁１５
Ａ、圧力センサ１６Ａ、冷媒温度検出のための温度セン
サ１７Ａが設けられている。また、他端側は分岐ユニッ
ト４０から熱交換器１８Ａ方向に電子式の流量調整弁１
４Ａ、冷媒温度検出のための温度センサ２０Ａが設けら
れている。さらに、熱交換器１８Ａには、それぞれ室内
機の吹き出し空気温度と吸い込み空気温度を検出する温
度センサ２２Ａと２６Ａが付設されている。

【００２３】熱交換器１８Ａで熱交換され、送風機２４
Ａにより吹き出される空気は、図１に示したようにダク
ト４７Ａにより空調ゾーンＺＡ１、ＺＡ２へ導かれる。
ダクトの各空調ゾーン側にはそれぞれＶＡＶユニット４
５Ａが設けられ、個別に風量を変化可能となっている。
室内機５０Ｂ、５０Ｃも室内機５０Ａと同じ構成を有
し、以降、それぞれ参照番号にＢ、Ｃを付して示す。流
量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが発明の室内機におけ
る流量調整手段を構成する。

【００２４】図３は、上記の室内機および室外機におけ
る制御装置を示す。制御装置は室内機および室外機とも
にマイクロコンピュータおよびその周辺機器からなる。
室外機制御部３１には、コンプレッサ１用のインバータ
３２、室外機の送風機２１用のインバータ３３が接続さ
れている。また、周辺機器として、膨脹弁７の駆動制御
部３４、流量調整弁２５の駆動制御部３８、電磁弁５
Ａ、５Ｂの駆動制御部３５、温度センサ９、１０のため
の温度変換器３６、圧力センサ８、１１Ａ、１１Ｂのた
めの圧力変換器３７が室外機制御部３１に接続されてい
る。

【００２５】一方、室内機５０Ａの制御装置は、室内機
制御部５１Ａと、室内機の送風機２４Ａ用のインバータ
４９Ａとを備える。インバータ４９Ａには、空調ゾーン
ごとに設置されたＶＡＶユニット４５Ａの設定状況に対
応して風量を決定する風量設定部４６Ａが接続されてい
る。室内機制御部５１Ａには、周辺機器として、膨脹弁
１５Ａの駆動制御部３９Ａ、流量調整弁１４Ａの駆動制
御部４１Ａ、各温度センサ１７Ａ、２０Ａ、２２Ａおよ
び２６Ａのための温度変換器４２Ａ、圧力センサ１６Ａ
のための圧力変換器４３Ａ、ならびに温度設定部４４Ａ
が接続されている。室内機５０Ｂ、５０Ｃにおける制御
装置についても同様に構成され、室内機制御部５１Ｂ、
５１Ｃ、そのほか、それぞれ参照番号にＢおよびＣを付
して示す。室外機制御部３１と駆動制御部３８とが発明
の第１の制御手段を構成し、室内機５０Ａについては室
内機制御部５１Ａと駆動制御部４１Ａとが第２の制御手
段を構成している。室内機５０Ｂ、５０Ｃについても同
様である。

【００２６】室外機制御部３１と各室内機制御部５１
Ａ、５１Ｂ、５１Ｃは、通信手段によって結ばれ、室外
機制御部３１は各室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ
の状況を常時知ることができる。室外機制御部３１は、
上記室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃから送られて
きた室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの吹き出し空気温度
や流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの開度より室外機
３０の運転モードやコンプレッサ１の出力量を演算し、
制御信号をコンプレッサ１用のインバータ３２に送出す
る。インバータ３２は、この制御信号に従いコンプレッ
サ１を駆動する。また、室外機制御部３１は、室外機３
０の熱交換器６が前記の全室内機の負荷量の小さい方の
運転モードと同じモードとなるよう、すなわち、冷房運
転の負荷の方が小さい時は室外機３０の熱交換器６が蒸
発器として、また暖房運転の負荷の方が小さい時は凝縮
器として働くように周辺機器を制御する。

【００２７】室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１ＣはＶ
ＡＶユニット４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃの設定状況から吹
き出し空気温度の情報を得て、それぞれの温度設定部４
４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃに保持させる。そして、吸い込み
空気温度センサ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの温度データと
温度設定部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの温度データとの差
を演算し、それぞれの室内機が冷房運転か暖房運転かの
運転モードを決定する。

【００２８】また、風量設定部４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ
はＶＡＶユニット４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃからの情報に
基づいて吹き出し風量を決定する。室内機の送風機用イ
ンバータ４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃは、それぞれの風量設
定部４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃからの風量信号をうけて、
室内機の送風機２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを駆動し、送風
量を制御する。また、電磁弁５Ａと５Ｂ、１３Ａと２３
Ａ、１３Ｂと２３Ｂ、１３Ｃと２３Ｃはそれぞれ一方が
開状態の時、他方は閉状態となるよう制御される。ただ
し、室内機または室外機の熱交換器が運転の必要がない
場合は双方とも閉状態となる。

【００２９】つぎに、上記構成における作動について説
明する。図４は、全ての室内機が冷房運転される全冷房
運転時の冷媒の流れを示す。全ての室内機が冷房運転さ
れるときには、室外機においては電磁弁５Ｂが開状態、
電磁弁５Ａが閉状態となり、室内機においては電磁弁１
３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃがそれぞれ開状態、電磁弁２３
Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが閉状態となるよう制御される。室
外機の熱交換器６は凝縮器、各室内機の熱交換器１８
Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは蒸発器として作用する。

【００３０】すなわち、室外機３０において、コンプレ
ッサ１からの高圧ガス冷媒は、矢示のように電磁弁５Ｂ
を通り、熱交換器６で液化する。それから過冷却熱交換
器４と液タンク２７を経て、冷媒配管Ｒ１で分岐ユニッ
ト４０の過冷却熱交換器１２へ入る。冷媒は、過冷却熱
交換器１２で各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの熱交換
器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃから出てきたガス冷媒と熱交
換され、過冷却度が増大した液冷媒となる。

【００３１】さらに、冷媒は分岐配管により分岐され、
各膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに並列に入り減圧され
て、低温の気液混合状態になる。つぎに、冷媒は熱交換
器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃにおいて吸い込み空気と熱交
換され、ガス状の冷媒となる。そして、流量調整弁１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを
経て、過冷却熱交換器１２へ戻り、室外機３０から冷媒
配管Ｒ１より入ってくる液冷媒を冷却する。過冷却熱交
換器１２を出た冷媒は、冷媒配管Ｒ２を経て、室外機３
０のコンプレッサ１に戻る。過冷却熱交換器１２が発明
の第１の過冷却熱交換器に該当する。

【００３２】この間における室外機３０の膨脹弁７、流
量調整弁２５、送風機２１、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、
５０Ｃの膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、流量調整弁１
４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの制御は以下のように行われる。
まず、室外機制御部３１は、圧力センサ８で冷媒の圧力
を検出し、膨張弁７に入る冷媒の飽和温度を演算する。
そして、温度センサ９で検出した冷媒の温度との差、つ
まり過冷却度が一定になるよう膨脹弁７を制御する。ま
た、流量調整弁２５は全開状態に保持される。

【００３３】また、コンプレッサ１の吐出側圧力センサ
１１Ａにより検出される圧力が予め設定された値になる
よう、例えばＰＩＤ制御、あるいはステップ制御などに
よる信号が送風機用のインバータ３３へ出力され、送風
機２１が駆動されて風量を制御する。

【００３４】一方、室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１
Ｃでは、温度センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、２０Ａ、
２０Ｂ、２０Ｃの各検出温度により、熱交換器１８Ａ、
１８Ｂ、１８Ｃの入り口と出口の冷媒の温度差、つまり
過熱度が一定になるように、膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃを制御する。

【００３５】さらに、吹き出し空気温度センサ２２Ａ、
２２Ｂ、２２Ｃの各検出温度が温度設定部４４Ａ、４４
Ｂ、４４Ｃで設定された温度となるよう流量調整弁１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御する。ここで、各室内機５０
Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの負荷が同等であれば、各流量調整
弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの開度は互いに同じとなる。
この場合、冷媒は分岐ユニット４０から各室内機５０
Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに均等に分配され、室内機５０Ａ、
５０Ｂ、５０Ｃの吹き出し空気温度は互いに同じとな
る。

【００３６】つぎに、例えば、室内機５０Ａの負荷が重
くて風量が大に設定され、室内機５０Ｂおよび５０Ｃの
負荷が軽くて風量が小に設定された場合には、室内機５
０Ｂおよび５０Ｃの吹き出し空気温度は下がり、室内機
５０Ａの吹き出し空気温度は上がりはじめる。そこで、
室内機５０Ｂ、５０Ｃの室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃ
は、温度設定部４４Ｂ、４４Ｃの設定温度より吹き出し
空気温度が低いので、流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃの開度
を閉じる方向に制御する。すると、熱交換器１８Ｂ、１
８Ｃを流れる冷媒は制限され熱交換器内の圧力が上昇、
つまり冷媒の蒸発温度が上昇する。すると吸い込み空気
温度との差が小さくなるので、吹き出し空気温度は上昇
する。

【００３７】これと同時に、室内機５０Ｂ、５０Ｃの冷
媒の過熱度が小さくなるため、室内機制御部５１Ｂ、５
１Ｃは膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃの開度を小さくする。ま
た、室内機５０Ａの室内機制御部５１Ａは温度設定部４
４Ａの設定温度より吹き出し空気温度が高いので流量調
整弁１４Ａの開度を開く方向に制御する。すると、熱交
換器１８Ａを流れる冷媒は制限されず熱交換器内の圧力
が下降し、つまり冷媒の蒸発温度が下がる。すると吸い
込み空気温度との差が大きくなるので吹き出し空気温度
は下がる。これと同時に、室内機５０Ａの冷媒の過熱度
が大きくなるため、室内機制御部５１Ａは膨張弁１５Ａ
の開度を大きくする。なお、この間、コンプレッサ１の
吐出圧力は一定になるよう制御されているので、各室内
機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃに入る冷媒の圧力は変化しない。

【００３８】以上のように制御されている間、コンプレ
ッサ１は以下のように制御される。室外機制御部３１は
室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃより各室内機の吹
き出し空気温度の状況と流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１
４Ｃの開度の情報を入手し、室内機の流量調整弁の開度
がほぼ全開でかつ吹き出し空気温度が設定温度より高い
室内機が少なくとも１台あればコンプレッサ１のモータ
ー回転数を上げてその出力を上げるようインバータ３２
を制御する。

【００３９】他方、すべての室内機の流量調整弁１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの開度がほぼ全開でないならばコン
プレッサ１の出力を下げるようインバータ３２を制御す
る。そしていずれにも該当しないその他の場合には、コ
ンプレッサ１の出力を保持するようインバータ３２を制
御する。図５は上記の制御要領を示す冷凍サイクルのモ
リエル線図である。

【００４０】なお、分岐ユニット４０は過冷却熱交換器
１２を備えているので、戻りの冷媒を完全にガス化する
のにも役立つ。すなわち、すべての室内機５０Ａ、５０
Ｂ、５０Ｃの吹き出し風量を急速に減少させた場合に、
膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの制御速度が追いつかず
熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃで蒸発しきれなかった
液冷媒が流れても、過冷却熱交換器１２が一時的な蓄熱
器として働くので、液冷媒がコンプレッサ１に入っての
液圧縮現象の発生が防止される。

【００４１】また、この過冷却熱交換器１２は、コンプ
レッサ１に入るガス冷媒の過熱度を確保できるので、各
室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの膨張弁１５Ａ、１５
Ｂ、１５Ｃの過熱度を小さく設定でき、熱交換器１８
Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの利用効率を上げることができる。

【００４２】つぎに、全ての室内機が暖房運転される全
暖房運転時の冷媒の流れを、図６を参照して説明する。
全ての室内機が暖房運転されるときには、室外機におい
ては電磁弁５Ａが開状態、電磁弁５Ｂが閉状態となり、
室内機においては電磁弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが開状
態となり、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが閉状態とな
るよう制御される。室外機の熱交換器６は蒸発器、各室
内機の熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが凝縮器として
作用する。

【００４３】室外機３０のコンプレッサ１からの高圧ガ
ス冷媒は、冷媒配管Ｒ３を経て、分岐ユニット４０に入
る。冷媒はここで分岐され、電磁弁２３Ａ、２３Ｂ、２
３Ｃを通って、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの熱交
換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに入って液化される。この
あと、分岐ユニットの過冷却熱交換器１２を経て、冷媒
配管Ｒ１で室外機に戻り、液タンク２７を経て過冷却熱
交換器４に入る。冷媒は、過冷却熱交換器４において熱
交換器６からのガス冷媒と熱交換され、過冷却度が増大
した液冷媒となる。

【００４４】さらに、冷媒は膨脹弁７により減圧され、
低温の気液混合状態になり熱交換器６に入る。冷媒は熱
交換器６で室外空気と熱交換されてガス状となり、電磁
弁５Ａを経て過冷却熱交換器４へ進む。ここで前述のよ
うに液タンク２７からきた液冷媒を冷却するとともに、
自らは過熱度の増したガス冷媒となる。このあと、冷媒
はアキュムレータ３を経てコンプレッサ１に戻る。ここ
では、熱交換器４が発明の第２の過冷却熱交換器を構成
している。

【００４５】この間における膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃ、流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、送風機２
１、膨張弁７、流量調整弁２５の制御は以下のように行
われる。まず、各室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ
は、圧力センサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃで冷媒の圧力を
検出し、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに入る冷媒の飽
和温度を演算する。そして、温度センサ１７Ａ、１７
Ｂ、１７Ｃで検出した冷媒の温度との差、つまり過冷却
度が一定になるよう膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを
〓制御する。さらに、吹き出し空気温度センサ２２Ａ、
２２Ｂ、２２Ｃの各検出温度が温度設定部４４Ａ、４４
Ｂ、４４Ｃで設定された温度となるよう流量調整弁１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御する。また、コンプレッサ１
の圧力センサ１１Ｂにより検出される圧力が予め設定さ
れた値になるよう、例えばＰＩＤ制御、あるいはステッ
プ制御などによる信号が送風機用インバータ３３に出力
され、送風機２１が駆動されて風量を制御する。

【００４６】また、室外機制御部３１では、温度センサ
９、１０の検出温度に基づいて、冷房運転時の室内機と
同様に、熱交換器６の過熱度が一定に保持されるよう膨
脹弁７を制御する。なお、流量調整弁２５は全開に保持
される。

【００４７】ここで、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ
の負荷が同等であれば、各流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、
１４Ｃの開度は互いに同じとなる。この場合、冷媒は分
岐ユニット４０から各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに
均等に分配され、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの吹
き出し空気温度は同じとなる。

【００４８】つぎに、例えば室内機５０Ａの負荷が重く
て風量が大に設定され、室内機５０Ｂおよび５０Ｃの負
荷が軽くて風量が小に設定された場合には、室内機５０
Ｂおよび５０Ｃの吹き出し空気温度は上がり、室内機５
０Ａの吹き出し空気温度は下がりはじめる。

【００４９】そこで、室内機５０Ｂ、５０Ｃの室内機制
御部５１Ｂ、５１Ｃは、温度設定部４４Ｂ、４４Ｃの設
定温度より吹き出し空気温度が高いので流量調整弁１４
Ｂ、１４Ｃの開度を閉じる方向に制御する。すると、熱
交換器１８Ｂ、１８Ｃを流れる冷媒は制限され、熱交換
器内の圧力が下降、つまり冷媒の凝縮温度が下降する。
すると吸い込み空気温度との差が小さくなるので吹き出
し空気温度は下がる。これと同時に、室内機５０Ｂ、５
０Ｃの冷媒の過冷却度が小さくなるため、室内機制御部
５１Ｂ、５１Ｃは膨張弁１５Ｂ、１５Ｃの開度を小さく
する。

【００５０】また、室内機５０Ａの室内機制御部５１Ａ
は温度設定部４４Ａの設定温度より吹き出し空気温度が
低いので流量調整弁１４Ａの開度を開く方向に制御す
る。すると、熱交換器１８Ａを流れる冷媒は制限されず
熱交換器の圧力が上昇し、つまり冷媒の凝縮温度が上昇
する。すると吸い込み空気温度との差が大きくなるので
吹き出し空気温度は上昇する。これと同時に、室内機５
０Ａの冷媒の過冷却度が大きくなるため、室内機制御部
５１Ａは膨張弁１５Ａの開度を大きくする。

【００５１】以上のように制御されている間、コンプレ
ッサ１は以下のように制御される。室外機制御部３１は
室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃより各室内機の吹
き出し空気温度の状況と流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１
４Ｃの開度の情報を入手する。そして、室内機の流量調
整弁の開度がほぼ全開でかつ吹き出し空気温度が設定温
度より低い室内機が少なくとも１台あればコンプレッサ
１の出力を上げるようインバータ３２を制御する。他
方、すべての室内機の流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４
Ｃの開度がほぼ全開でないならばコンプレッサ１の出力
を下げるようインバータ３２を制御する。いずれにも該
当しないその他の場合にはコンプレッサ１の出力を保持
するようインバータ３２を制御する。図７は上記の制御
要領を示す冷凍サイクルのモリエル線図である。

【００５２】なお、この暖房運転では、過冷却度を一定
に維持するよう制御するので、過冷却度が大きくなって
熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ内に液冷媒が多く溜ま
り冷凍サイクル全体が冷媒不足を起こすような不具合現
象の発生が防止される。さらに、室外機の過冷却熱交換
器４は、戻りの冷媒を完全に液化するのに役立つ。すな
わち、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを出た冷媒は圧力
が下がるため一部気化が起こり気液混合状態となる場合
があるが、過冷却熱交換器４で冷却されるため再び液冷
媒となるので膨張弁７の制御性を低下させることがな
い。

【００５３】また、室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの吹
き出し風量を急速に減少させた場合に、膨張弁１５Ａ、
１５Ｂ、１５Ｃの制御速度が追いつかず、室外機３０に
未凝縮のガス冷媒が流れても、過冷却熱交換器４が一時
的な蓄熱器として働くので、ガス冷媒が膨脹弁７に入る
ことによる制御性の低下が防止できる。同じく、過冷却
熱交換器４によりコンプレッサ１に入るガス冷媒の加熱
度を大きくすることができるので、コンプレッサ１の吐
出温度が高くなり、その分暖房能力が向上する。

【００５４】つぎに、冷房運転と暖房運転が平行して行
なわれ、室内機の負荷が暖房運転より冷房運転の方が大
きい冷暖同時冷房主運転時の作動について説明する。図
８はこのときの冷媒の流れを示す。ここでは、たとえば
一例として室内機５０Ａが暖房運転、室内機５０Ｂ、５
０Ｃが冷房運転されるものとする。まず、室外機では電
磁弁５Ｂが開状態、電磁弁５Ａが閉状態となり、室内機
では電磁弁２３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが開状態、電磁弁１
３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが閉状態となるよう制御される。
室外機の熱交換器６と室内機の熱交換器１８Ａは凝縮
器、室内機の熱交換器１８Ｂ、１８Ｃは蒸発器として作
用する。

【００５５】室外機３０において、コンプレッサ１から
の高圧ガス冷媒は、電磁弁５Ｂから熱交換器６に入りこ
こで液化される。熱交換器６を出た冷媒は過冷却熱交換
器４と液タンク２７を経て冷媒配管Ｒ１で分岐ユニット
４０の過冷却熱交換器１２へ入る。コンプレッサ１から
の高圧ガス冷媒はまた、冷媒配管Ｒ３によって分岐ユニ
ット４０に入る。冷媒配管Ｒ３経由の冷媒は電磁弁２３
Ａを経て室内機５０Ａの熱交換器１８Ａに入りここで液
化する。

【００５６】冷媒配管Ｒ１経由で分岐ユニットの過冷却
熱交換器１２に入った冷媒は、室内機５０Ｂ、５０Ｃの
熱交換器１８Ｂ、１８Ｃから出てきたガス冷媒と熱交換
され過冷却度が増大した液冷媒となる。この冷媒は分岐
配管により室内機５０Ａの熱交換器１８Ａからきた液冷
媒と一旦合流した後、室内機５０Ｂ、５０Ｃに並列に入
る。ここでは、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃにより減圧されて
低温の気液混合状態になって、熱交換器１８Ｂ、１８Ｃ
に入る。

【００５７】冷媒は熱交換器１８Ｂ、１８Ｃにおいて吸
い込み空気と熱交換され、ガス状の冷媒となる。そし
て、流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃと電磁弁１３Ｂ、１３Ｃ
を経て過冷却熱交換器１２へ戻り、室外機３０から冷媒
配管Ｒ１経由で入ってくる液冷媒を冷却する。過冷却熱
交換器１２を出た冷媒は、冷媒配管Ｒ２を経て室外機３
０のコンプレッサ１に戻る。

【００５８】この間における室外機３０の膨脹弁７、流
量調整弁２５、送風機２１、室内機５０Ａの流量調整弁
１４Ａ、膨脹弁１５Ａ、室内機５０Ｂ、５０Ｃの流量調
整弁１４Ｂ、１４Ｃ、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃ、ならびに
コンプレッサ１の制御は以下のように行われる。まず、
室外機制御部３１は、冷房運転時の室外機の制御と同様
に、圧力センサ８と温度センサ９の検出結果より演算し
た過冷却度が一定となるように制御される。

【００５９】また、流量調整弁２５は冷房運転の室内機
の負荷量と暖房運転の負荷量の差分だけを室外機の熱交
換器より補えばよいため、暖房運転の室内機５０Ａの流
量調整弁１４Ａが開方向に制御されたときは流量調整弁
２５は閉方向に、流量調整弁１４Ａが閉方向に制御され
たときは流量調整弁２５は開方向に制御される。なお、
暖房運転の室内機が複数ある場合やその室内機の最大能
力が異なる場合は、その室内機の流量調整弁の開度の総
変化量を勘案し開方向か閉方向かを判断する。さらに、
コンプレッサ１は冷房運転の室内機の吹き出し空気温度
の状況とその流量調整弁の開度の情報により全冷房運転
時のコンプレッサと同様に制御される。

【００６０】また、送風機２１については、全冷房運転
時の制御と同様に、吐出側圧力センサ１１Ａにより検出
される圧力が予め設定された値になるようインバータ３
３を駆動させて、その風量制御が行なわれる。一方、室
内機５０Ａの室内機制御部５１Ａにおける膨脹弁１５Ａ
と流量調整弁１４Ａの制御は、全暖房運転時の室内機の
膨張弁、流量調整弁の制御と同様に、過冷却度と吹き出
し空気温度が一定になるように制御される。

【００６１】また、室内機５０Ｂ、５０Ｃの室内機制御
部５１Ｂ、５１Ｃでは、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃが、全冷
房運転時の室内機の膨脹弁の制御と同様に、過熱度が一
定になるよう制御され、流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃはこ
れもまた同じく吹き出し空気温度一定になるように制御
される。なお、それぞれの室内機の負荷が変化した場合
は、全冷房運転または全暖房運転における同じ運転モー
ドの室内機と同様であるから説明を省略する。図９は上
記の制御要領を示す冷凍サイクルのモリエル線図であ
る。

【００６２】つぎに、冷暖同時運転で、室内機の負荷が
冷房運転より暖房運転の方が大きい冷暖同時暖房主運転
時の作動について、冷媒の流れを示す図１０を参照して
説明する。ここでは、たとえば一例として室内機５０Ａ
が冷房運転、室内機５０Ｂ、５０Ｃが暖房運転されるも
のとする。まず、室外機では電磁弁５Ａが開状態、電磁
弁５Ｂが閉状態となり、室内機では電磁弁１３Ａ、２３
Ｂ、２３Ｃが開状態、電磁弁２３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが
閉状態となるよう制御される。室外機の熱交換器６と室
内機の熱交換器１８Ａは蒸発器、室内機の熱交換器１８
Ｂ、１８Ｃは凝縮器として作用する。

【００６３】この運転では、室外機３０のコンプレッサ
１からの高圧ガス冷媒は、冷媒配管Ｒ３を経て分岐ユニ
ット４０に入る。ここで冷媒は電磁弁２３Ｂ、２３Ｃを
経て、室内機５０Ｂ、５０Ｃの熱交換器１８Ｂ、１８Ｃ
に入り、液化される。熱交換器１８Ｂ、１８Ｃを出た冷
媒は、分岐ユニット４０の分岐配管で合流し、一部は室
内機５０Ａへ、残りは過冷却熱交換器１２、冷媒配管Ｒ
１を経て室外機の液タンク２７に入り、続いて過冷却熱
交換器４に入る。

【００６４】室外機３０において、冷媒は過冷却熱交換
器４で熱交換器６からのガス冷媒と熱交換され、過冷却
が増大した液冷媒となる。そして、冷媒は膨脹弁７で減
圧され低温の気液混合状態になり、熱交換器６に入る。
熱交換器６で空気と熱交換され、ガス状となった冷媒
は、電磁弁５Ａを経て過冷却熱交換器４を通過し、前述
のように液タンク２７からきた液冷媒を冷却するととも
に、自らは過熱度が増したガス冷媒となる。

【００６５】一方、室内機５０Ａへ入った冷媒は、膨脹
弁１５Ａで減圧されて低温の気液混合状態となる。つぎ
に、熱交換器１８Ａで吸い込み空気と熱交換され、ガス
状の冷媒となる。その後、電磁弁１３Ａを経て冷媒配管
Ｒ２を通り室外機３０に向かう。冷媒は室外機３０内で
過冷却熱交換器４を出た冷媒と合流し、アキュムレータ
３を経てコンプレッサ１に戻る。

【００６６】この間における室外機３０の膨脹弁７、流
量調整弁２５、送風機２１、室内機５０Ａの流量調整弁
１４Ａ、膨脹弁１５Ａ、室内機５０Ｂ、５０Ｃの流量調
整弁１４Ｂ、１４Ｃ、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃならびにコ
ンプレッサ１の制御は以下のように行われる。まず、室
外機制御部３１は、全暖房運転時の制御と同様に、過熱
度が一定になるよう膨脹弁７を制御する。流量調整弁２
５は冷房運転の室内機５０Ａの流量調整弁１４Ａが開方
向に制御されたときは閉方向に、流量調整弁１４Ａが閉
方向に制御されたときは流量調整弁２５は開方向に制御
される。なお、冷房運転の室内機が複数ある場合やその
室内機の最大能力が異なる場合は、その室内機の流量調
整弁の開度の総変化量を勘案し開方向か閉方向かを判断
する。

【００６７】さらに、コンプレッサ１は暖房運転の室内
機の吹き出し空気温度の状況とその流量調整弁の開度の
情報により全暖房運転時のコンプレッサと同様に制御さ
れる。また、送風機２１については、全暖房運転時の制
御と同様に、圧力センサ１１Ｂにより検出される圧力が
予め設定された値になるよう送風機用インバータ３３を
駆動させて、風量制御が行なわれる。

【００６８】室内機５０Ａの室内機制御部５１Ａの制御
は、冷暖同時冷房主運転時の室内機５０Ｂ、５０Ｃの制
御と同様であるので省略する。また、室内機５０Ｂ、５
０Ｃの室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃの制御も同様に冷暖
同時冷房主運転時の室内機５０Ａと同様である。

【００６９】次に例えば室内機５０Ａが暖房運転、室内
機５０Ｂ、５０Ｃが冷房運転で、冷房負荷の合計と暖房
負荷が同じときには、両負荷間の差分に対して室外機の
熱交換器６を凝縮器あるいは蒸発器として働かせる必要
がないから、流量調整弁２５が閉じられ、同じく送風機
２１も停止される。そして、室内機５０Ａを流れた冷媒
はすべて、互いに並列の室内機５０Ｂおよび５０Ｃに流
れて熱量がバランスする。また、コンプレッサ１は現在
の出力を維持する。

【００７０】上述した室外機制御部および室内機制御部
における制御の流れを図により簡潔に示す。室外機制御
部では、図１１および図１２に示すように、まずステッ
プ１０１において、室内機制御部５１Ａ〜５１Ｃからの
運転状況を取得し、ステップ１０２で室外機の運転モー
ドを決定する。そしてステップ１０３においてその運転
モードを識別し、冷房あるいは冷房主運転で室外機が凝
縮モードのときはステップ１０４に、暖房あるいは暖房
主運転で室外機が蒸発モードのときはステップ１１３
に、室外機が停止のときにはステップ１２４に進む。

【００７１】室外機が凝縮モードのときは、まずステッ
プ１０４で、室内機からの情報に基づき冷房運転の室内
機の流量調整弁の開度がほぼ全開でかつ吹き出し空気温
度が設定温度より高い室内機が少なくとも１台あるかを
判断し、あればステップ１０７へ進む。そうでないなら
ばステップ１０５へ進む。ステップ１０５では、上記す
べての冷房運転の室内機の流量調整弁の開度がほぼ全開
でないかを判断し、すべてがほぼ全開でないならばステ
ップ１０６へ、そうでないならばステップ１０８へ進
む。

【００７２】ステップ１０６では、コンプレッサ１の出
力を低減するよう信号が室外機制御部からインバータ３
２へ送出され、ステップ１０７ではコンプレッサ１の出
力を増大するようインバータ３２に信号が出された後、
それぞれステップ１０８に進む。ステップ１０８では、
コンプレッサ１の吐出側圧力が一定となるように室外機
のインバータ３３を駆動させて送風機２１の風量制御が
行なわれる。

【００７３】そして、ステップ１０９において、暖房運
転の室内機の流量調整弁の開度の総和を計算し、ステッ
プ１１０で前回の総和と比較する。総和が閉方向に制御
されているならばステップ１１１へ、開方向に制御され
ているならばステップ１１２へ進む。ステップ１１１で
は流量調整弁を開方向へ制御し、ステップ１１２では流
量調整弁を閉方向へ制御して、それぞれステップ１０１
へ戻る。また、ステップ１１０における比較で開度の総
和が前回と同じであるときはそのままステップ１０１へ
戻る。

【００７４】次に、室外機が蒸発モードのときは、ステ
ップ１１３で、室内機からの情報に基づいて暖房運転の
室内機の流量調整弁の開度がほぼ全開でかつ吹き出し空
気温度が設定温度より低い室内機が少なくとも１台ある
かを判断し、あればステップ１１６へ進む。そうでない
ならばステップ１１４へ進む。ステップ１１４では、上
記すべての暖房運転の室内機の流量調整弁の開度がほぼ
全開でないかを判断し、すべてがほぼ全開でないならば
ステップ１１５へ、そうでないならばステップ１１７へ
進む。

【００７５】ステップ１１５では、コンプレッサ１の出
力を低減するよう信号が室外機制御部からインバータ３
２へ送出され、ステップ１１６ではコンプレッサ１の出
力を増大するようインバータ３２に信号が出された後、
それぞれステップ１１７に進む。ステップ１１７では、
室外機の熱交換器６の過熱度を検出し、ステップ１１８
でこの過熱度一定になるよう膨張弁７を制御する。この
あと、ステップ１１９ではコンプレッサ１の吸い込み側
圧力が一定となるようにインバータ３３を駆動させて室
外機の送風機２１の風量制御が行なわれる。

【００７６】つぎにステップ１２０では冷房運転の室内
機の流量調整弁の開度の総和を計算し、ステップ１２１
で前回の総和と比較する。総和が閉方向に制御されてい
るならばステップ１２２へ、開方向に制御されているな
らばステップ１２３へ進む。ステップ１２２では流量調
整弁２５を開方向へ制御し、ステップ１２３では流量調
整弁２５を閉方向へ制御したあと、それぞれステップ１
０１へ戻る。ステップ１２１における比較で開度の総和
が前回と同じであるときはそのままステップ１０１へ戻
る。冷房負荷と暖房負荷が同じでステップ１０３での判
定が停止のときには、ステップ１２４において、流量調
整弁２５が閉じられ、ステップ１２５で送風機２１が停
止されてステップ１０１へ戻る。

【００７７】図１３は個々の室内機制御部での制御の流
れを示す。ステップ２０１においてＶＡＶユニット４５
より温度設定部４４に要求吹き出し空気温度の情報を入
力してこれを保持させる。次いでステップ２０２で、温
度センサ２６により熱交換器１８の吸い込み空気温度を
検出する。そして、ステップ２０３で、設定温度と吸い
込み空気温度を比較して、冷房運転か暖房運転かの運転
モードを決定する。

【００７８】冷房運転モードの場合には、ステップ２０
４において、まずＶＡＶユニット４５が要求する風量に
なるようインバータ４９を制御する。つぎにステップ２
０５で室内機の吹き出し空気温度を検出する。そして、
ステップ２０６において、上記検出した吹き出し空気温
度と設定温度を比較し、吹き出し空気温度が設定温度よ
り低い場合はステップ２０７へ進み、吹き出し空気温度
と設定温度が同じならばステップ２０９へ、そして吹き
出し空気温度が設定温度より高い場合はステップ２０８
へ進む。

【００７９】ステップ２０７では、流量調整弁１４を閉
方向に制御し、ステップ２０８では流量調整弁１４を開
方向に制御して、それぞれステップ２０９へ進む。ステ
ップ２０９では、温度センサ１７、２０の各検出温度か
ら過熱度が求められ、ステップ２１０でこの過熱度が一
定となるように膨張弁１５が制御される。

【００８０】一方、暖房運転モードの場合には、ステッ
プ２１１においてＶＡＶユニット４５が要求する風量に
なるようインバータ４９を制御する。そして、ステップ
２１２で室内機の吹き出し空気温度を検出する。つぎの
ステップ２１３において、上記検出した吹き出し空気温
度と設定温度を比較する。吹き出し空気温度が設定温度
より高い場合はステップ２１４へ進み、吹き出し空気温
度と設定温度が同じならばステップ２１６へ、吹き出し
空気温度が設定温度より低い場合はステップ２１５へ進
む。

【００８１】ステップ２１４では流量調整弁１４を閉方
向に制御し、ステップ２１５では流量調整弁１４を開方
向に制御して、それぞれステップ２１６へ進む。ステッ
プ２１６では、圧力センサ１６の検出結果に基づく冷媒
の飽和温度と温度センサ１７の検出温度との差により実
際の過冷却度が求められ、ステップ２１７でこの過冷却
度が一定となるように膨張弁１５が制御される。このあ
と、ステップ２１８では以上の制御の結果を室外機制御
部３１に転送し、ステップ２０１に戻る。

【００８２】本実施例は以上のように構成され、室外機
から分岐ユニットを介して複数の室内機に並列に配管さ
れたヒートポンプ式空気調和機において、室内機の送風
を複数の空調ゾーンに導き各空調ゾーンごとにＶＡＶユ
ニットにより風量を可変とし、分岐ユニットに過冷却熱
交換器と、その切り換えにより冷房運転と暖房運転を選
択可能の電磁弁を備え、室外機に過冷却熱交換器を備え
てその液管側には膨張弁、ガス管側には流量調整弁を設
け、室内機の液管側には膨脹弁、ガス管側には流量調整
弁を設けた。そして、室内機においては、冷房運転時に
は、流量調整弁を各室内機の吹き出し空気温度が一定と
なるように、そして膨脹弁を過熱度が一定になるよう制
御する一方、暖房運転時には、流量調整弁を各室内機の
吹き出し空気温度が一定となるように、そして膨張弁を
過冷却度が一定になるように制御するものとした。

【００８３】一方、室外機においては、該室外機が凝縮
器モードのときは暖房運転時の室内機の流量調整弁の制
御により決定される値になるよう、また蒸発器モードの
ときは冷房運転時の室内機の流量調整弁の制御により決
定される値になるようそれぞれ流量調整弁２５を制御
し、室外機の熱交換器が凝縮器モードのときは室外機の
膨張弁を過冷却度が一定になるよう制御し、蒸発器モー
ドのときは過熱度が一定になるよう制御するものとし
た。また、コンプレッサは室外機が凝縮器モードのとき
は冷房運転の室内機の吹き出し空気温度とその流量調整
弁の制御により、蒸発器モードのときは暖房運転の室内
機の吹き出し空気温度とその流量調整弁の制御により、
それぞれ勘案された値出力になるよう制御するものとし
た。

【００８４】これにより、各空調ゾーンの個別の要求に
あわせて、冷房運転および暖房運転が任意に実行でき、
しかも風量を変化させても室内機の吹き出し温度が変化
せず、安定した空気調和が得られるという効果を有す
る。また、他の室内機の負荷状態の影響を受けることな
く、風量変化により個別の空調ゾーンの室温を任意に制
御できるという効果を有する。

【００８５】したがって、多数の個別の空調ゾーンに
は、簡単なＶＡＶユニットを配置するだけで、多数の室
内機を設置する必要がないからメンテナンス性が向上す
る。また、室内機の吹き出し風量が急減したとき、冷房
時には過冷却熱交換器１２が一時的な蓄熱器として作用
し、液冷媒がコンプレッサ１に入る液圧縮現象が防止さ
れ、暖房運転時には過冷却熱交換器４が一時的な蓄熱器
として作用し、冷媒の確実な液化を促進して膨脹弁７で
の制御性の低下が防止される。さらに、暖房運転時には
過冷却度を制御する膨張弁を出た冷媒が気液混合状態に
なっても再び液冷媒とすることができ、膨張弁７の制御
性を低下させることがない。

【００８６】なおまた、空調ゾーンの負荷状態によって
特定の室内機の吹き出し空気温度を冷房運転時に上げた
り、暖房運転時に下げたりしたい場合がある。それらの
場合にも、流量調整弁を冷房運転時、暖房運転時ともに
閉方向に制御することにより、吹き出し空気温度を冷房
運転時は上げ、暖房運転時は下げる制御が可能になり、
ＶＡＶユニットの制御範囲を通常の状態に戻すことがで
きる。また、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの設置場
所がまちまちで、室外機３０からの配管長に差があって
も、各室内機の熱交換器の蒸発圧力、または凝縮圧力を
配管による圧力降下に影響されずに制御できるので、設
置工事に際して配管圧損を考慮に入れなくても同じ空調
能力が得られる。さらに、室内機の流量調整弁の開度を
少なくとも１台がほぼ全開になるように制御されるた
め、コンプレッサは必要最小限の出力で運転され、無駄
がなく省エネルギーとなる。なお、実施例では室内機で
熱交換された空気がダクトにより空調ゾーンへ導かれて
いるが、これに限定されず、たとえばビル内の天井や床
下をサプライチャンバーとして利用して空気を導くダク
トレス方式の場合にも同様に適用することができる。

【００８７】図１４は、本発明の第２の実施例を示す。
この実施例は上述の第１の実施例のシステム構成に対し
て、２台の室内機をそれぞれ冷房運転専用と暖房運転専
用にし、デュアルダクト方式にて各空調ゾーンへＶＡＶ
ユニットを介して吹き出すものである。すなわち、室内
機５０Ｂ’、５０Ｃ’はそれぞれ冷房運転専用、暖房運
転専用の室内機で、冷房専用のダクト４７Ｂ’には冷房
専用のＶＡＶユニット４５Ｂ’が接続され、暖房専用の
ダクト４７Ｃ’には暖房専用のＶＡＶユニット４５Ｃ’
が接続されている。また、ＶＡＶユニット４５Ｂ’と４
５Ｃ’はそれぞれ対となるように設置され、ＶＡＶユニ
ット４５Ｂ’と４５Ｃ’を出た吹き出し空気は混合され
各空調ゾーンＺＢ１’、ＺＢ２’、ＺＢ３’に吹き出
す。その他の構成は第１の実施例と同じである。各運転
モードにおける冷媒の流れは前実施例と同じであるか
ら、作動についての説明は省略する。

【００８８】本実施例によれば、第１の実施例と同じ効
果を有するとともに、各空調ゾーンＺＢ１’、ＺＢ
２’、ＺＢ３’ごとに冷房運転と暖房運転を選択でき
る。しかも空気調和装置内で熱移動を行なうから、従来
のデュアルダクト方式のように２熱源の廃熱を捨てるよ
うなことがなく、大幅な省エネルギーが可能となる利点
を有する。

【００８９】図１５は、本発明の第３の実施例を示す。
この実施例は、上述の第１の実施例の冷媒回路に対し
て、分岐ユニットを廃止し、分岐ユニットにあった過冷
却熱交換器を各室内機毎に設けるようにしたものであ
る。すなわち、室外機３０から延びる冷媒配管Ｒ１’、
Ｒ２’、Ｒ３’が分岐されて、各室内機５０Ａ’、５０
Ｂ’、５０Ｃ’へ並列に接続されている。そして、各室
内機内において、冷媒配管Ｒ１’が過冷却熱交換器１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを通ったあと、膨脹弁１５Ａ、１５
Ｂ、１５Ｃに接続される。また、冷媒配管Ｒ２’は過冷
却熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの他の通路に入り、
電磁弁１３Ａ’、１３Ｂ’、１３Ｃ’を介して流量調整
弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに接続されている。さらに、
冷媒配管Ｒ３’は、電磁弁２３Ａ’、２３Ｂ’、２３
Ｃ’を介して流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに接続
されている。

【００９０】そして、電磁弁１３Ａ’と、２３Ａ’、１
３Ｂ’と２３Ｂ’、１３Ｃ’と２３Ｃ’は、第１の実施
例と同様にそれぞれ一方が開状態のとき、他方が閉状態
となるよう制御される。その他の構成は第１の実施例と
同じである。各運転モードにおける冷媒の流れも第１の
実施例と同じであるから、作動についての説明は省略す
る。

【００９１】この実施例によれば、第１の実施例と同じ
効果を有するとともに、過冷却熱交換器を各室内機毎に
分割して設けるから、膨脹弁に向かう全ての冷媒がいず
れかの過冷却熱交換器を通過し、過冷却度を増すことが
でき、過冷却熱交換器も取扱いが簡単で小型、安価なも
のが使用できる利点がある。

【００９２】なお、上記各実施例では、室内機が３台接
続されたものを示したが、室内機の台数はこれに限定さ
れることなく、２台でもあるいは４台以上でも同様に実
施可能であり、送風しない室内機があれば膨脹弁、流量
調整弁を全閉にして作動させないことも可能である。ま
た、分岐ユニットを複数設けて、それぞれの分岐ユニッ
トに複数の室内機を接続することもでき、さらには第１
の実施例と第３の実施例を組み合わせてもよい。

【００９３】

【発明の効果】以上のとおり本発明は、室外機に複数の
室内機が並列に接続された空気調和装置において、各室
内機と室外機の熱交換器のガス管を高圧ガス管または低
圧ガス管と選択的に接続することにより、各室内機ごと
に冷房運転と暖房運転を選択できるようにし、各室内機
の送風を複数の空調ゾーンに導き、各空調ゾーンごとに
ＶＡＶユニットを備えて、ＶＡＶユニットによる風量変
化でそれぞれの空調ゾーンの室温を制御するようにした
ので、多数の空調ゾーンごとの室温調節が簡単な構成の
ＶＡＶユニットで行われ、全ての空調ゾーンの要求に応
じられ、かつ快適な室温に制御できるという効果を有す
る。そして、個別に多数の室内機を設置する必要がない
からメンテナンス性が向上するとともに、冷暖同時運転
時には、室内機間で熱エネルギーの移動が行われるの
で、大幅な省エネルギー効果が得られる。

【００９４】さらに、各室内機の吹き出し空気温度が一
定になるようにその流量調整手段を制御することによ
り、吹き出し風量が変化されても他の室内機との干渉を
生じず、また吸い込み空気の湿度にも影響されないで、
吹き出し空気温度の安定した空気調和が行なわれる。ま
た、これにより、室内機の蒸発圧力、凝縮圧力を室内機
の負荷の状態にあわせて制御できるので、各室内機の設
置場所による能力差がなくなり、空調設計時に能力補正
する必要がなく、また、設置工事が簡略化できるという
効果がある。そして、必要に応じて吹き出し空気温度も
任意に制御できるという効果を有する。

【００９５】なお、複数の室内機に向かう液管と低圧ガ
ス管の間に第１の過冷却熱交換器を設けることにより、
例えば室内機の吹き出し風量を急減させても、過冷却熱
交換器の蓄熱器作用で戻りの冷媒が確実にガス化され、
コンプレッサの破損が防止される。また、室外機の熱交
換器に向かう液管と低圧ガス管の間に第２の過冷却熱交
換器を設けることにより、室外機のコンプレッサに入る
ガス冷媒の過熱度を大きくすることができ、暖房能力が
向上するとともに、室内機の吹き出し風量を急減させた
場合にも、過冷却熱交換器の蓄熱器作用で戻り冷媒の確
実な液化を促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のシステム構成を示す図
である。

【図２】実施例における冷媒回路図である。

【図３】室内機および室外機における制御装置を示す図
である。

【図４】全冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。

【図５】全冷房運転時の制御要領を示す冷凍サイクルの
モリエル線図である。

【図６】全暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。

【図７】全暖房運転時の制御要領を示す冷凍サイクルの
モリエル線図である。

【図８】冷暖同時冷房主運転時の冷媒の流れを示す図で
ある。

【図９】冷暖同時冷房主運転時の制御要領を示す冷凍サ
イクルのモリエル線図である。

【図１０】冷暖同時暖房主運転時の冷媒の流れを示す図
である。

【図１１】室外機制御部における制御の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１２】室外機制御部における制御の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１３】室内機制御部における制御の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１４】第２の実施例を示す冷媒回路図である。

【図１５】第３の実施例を示す冷媒回路図である。

【符号の説明】

１コンプレッサ３アキュムレータ４過冷却熱交換器５Ａ、５Ｂ電磁弁６熱交換器７膨脹弁８圧力センサ９、１０温度センサ１１Ａ、１１Ｂ圧力センサ１２過冷却熱交換器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ
電磁弁１３Ａ’、１３Ｂ’、１３Ｃ’、２３Ａ’、２３Ｂ’、
２３Ｃ’ 電磁弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ流量調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ膨脹弁１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ圧力センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ
温度センサ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ熱交換器２１送風機２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ
温度センサ２５流量調整弁２７液タンク３０室外機３１室外機制御部３２、３３インバータ３４、３５、３８駆動制御部３６温度変換器３７圧力変換器４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃインバータ３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ
駆動制御部４０分岐ユニット４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ温度変換器４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ圧力変換器４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ温度設定部４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ、４５Ｂ’、４５Ｃ’ ＶＡ
Ｖユニット４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ風量設定部４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃ、４７Ｂ’、４７Ｃ’ ダク
ト４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ駆動制御部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｂ’、５０Ｃ’ 室内
機５０Ａ”、５０Ｂ”、５０Ｃ” 室内機５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ室内機制御部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’ 冷媒配
管ＺＡ１、ＺＡ２、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＣ、空調ゾ
ーンＺＢ１’、ＺＢ２’、ＺＢ３’ 空調ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島康洋神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者新町拓正神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者吉本周平神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンプレッサ、熱交換器、該熱交換器に
付設された膨脹弁、熱交換器の膨脹弁と反対側に設けら
れた流量調整手段、および該流量調整手段を制御する第
１の制御手段を備える室外機と、それぞれ熱交換器、該
熱交換器に付設された膨脹弁、熱交換器の膨脹弁と反対
側に設けられた流量調整手段、および該流量調整手段を
制御する第２の制御手段を備え、冷凍サイクルの液管と
高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷媒配管により前記
室外機に並列に接続された複数の室内機とからなり、各
室内機の送風を複数の空調ゾーンに導くとともに、各空
調ゾーンごとに設けられたＶＡＶユニットと、室外機の
熱交換器に接続されたガス管を該室外機の熱交換器に向
かう高圧ガス管または低圧ガス管に選択的に接続可能の
第１の切り換え手段と、各室内機の熱交換器に接続され
たガス管を前記高圧ガス管または低圧ガス管に選択的に
接続可能の第２の切り換え手段とを有して、それぞれの
室内機を個別に冷房運転または暖房運転に選択的に制御
し、それぞれの空調ゾーンの室温を前記ＶＡＶユニット
による風量変化で制御するように構成されたことを特徴
とする空気調和装置。
【請求項２】前記室内機の第２の制御手段は、当該室
内機の吹き出し空気温度が予め定められた温度になるよ
う当該室内機の流量調整手段を制御するものであること
を特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】前記室外機の第１の制御手段は、室外機
の熱交換器が凝縮器として作用するときは暖房運転の室
内機の第２の制御手段の制御により決定される値になる
よう室外機の流量調整手段を制御し、室外機の熱交換器
が蒸発器として作用するときは冷房運転の室内機の第２
の制御手段の制御により決定される値になるよう室外機
の流量調整手段を制御するものであることを特徴とする
請求項１または２記載の空気調和装置。
【請求項４】前記室内機の少なくとも１つにおいてそ
の熱交換器が蒸発器として作用するとき前記室内機に向
かう液管と室外機に向かう低圧ガス管の間に、互いの間
で熱交換を行う第１の過冷却熱交換器が設けられている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の空気調和
装置。
【請求項５】前記室外機の熱交換器が蒸発器として作
用するとき前記室外機の熱交換器に向かう液管と低圧ガ
ス管の間に、互いの間で熱交換を行う第２の過冷却熱交
換器が設けられていることを特徴とする請求項１、２、
３または４記載の空気調和装置。
【請求項６】前記室外機のコンプレッサは当該室外機
の熱交換器が凝縮器として作用するときは冷房運転の室
内機の第２の制御手段の制御とその吹き出し空気温度と
により決定される値になるよう制御され、室外機の熱交
換器が蒸発器として作用するときは暖房運転の室内機の
第２の制御手段の制御とその吹き出し空気温度とにより
決定される値になるよう制御されるものであることを特
徴とする請求項１、２、３、４または５記載の空気調和
装置。