JPH1096560A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH1096560A
JPH1096560A JP27188796A JP27188796A JPH1096560A JP H1096560 A JPH1096560 A JP H1096560A JP 27188796 A JP27188796 A JP 27188796A JP 27188796 A JP27188796 A JP 27188796A JP H1096560 A JPH1096560 A JP H1096560A
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JP
Japan
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refrigerant
heat exchanger
water temperature
temperature sensor
water heat
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Application number
JP27188796A
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English (en)
Inventor
Kenji Yoshida
健二 吉田
Takaharu Miya
隆治 宮
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水熱交換器に新たに温度センサを取り付ける
ことなく、冷媒加熱運転時における水熱交換器への液冷
媒流入量の制御を可能とした空気調和機を提供する。 【解決手段】 冷媒加熱運転が開始されると、室外側E
CU17は、入口水温センサ45および出口水温センサ
47により検出された水熱交換器11の入口側水温Twi
と出口側水温Twoとの偏差ΔTwを算出し、この偏差Δ
Twが冷媒加熱時閾値ΔTwA以下であるか否かを判定す
る。そして、室外側ECU17は、ステップS13の判
定がYesであれば、運転中の室内ユニット3a,3bの電
動膨張弁25を所定量ずつ開放側に駆動する。これによ
り、空気熱交換器9への液冷媒の供給量が増加し、空気
熱交換器9内でのガス冷媒の急上昇が抑えられると共
に、空調効率の低下や圧縮機5の潤滑不良等が防止され
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、冷媒加熱手段を備
えたマルチ型空気調和機に係り、詳しくは、冷媒加熱運
転時における冷媒循環量の不足を解消する技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、旧来の冷房専用機に代わり、空気
を熱源として暖房を行うヒートポンプ型の空気調和機が
増加している。ところが、ヒートポンプ型の空気調和機
では、外気温が著しく低い場合、室外熱交換器(空気熱
交換器)での冷媒の蒸発温度と外気温との差がごく小さ
く無くなり、暖房が殆ど行えなくなる不具合があった。
そこで、通常の空気熱交換器の他に水熱交換器(冷媒加
熱器)を室外ユニット内に設け、温水と冷媒との間での
熱交換(すなわち、冷媒加熱)を行わせることにより、
比較的高温の冷媒を圧縮機に供給するものが出現してい
る。この種の空気調和機では、外気温と無関係に室内熱
交換器での凝縮潜熱を確保できるため、厳冬時において
も十分な暖房が可能となる。尚、水熱交換器には、熱交
換が行われているか否かを検出するべく、入口側水管路
と出口側水管路とに水温センサが取り付けられ、入口側
水温と出口側水温とが検出されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通常、ヒートポンプ型
の空気調和機で暖房運転を行う場合には、液温センサと
コイル温センサとにより空気熱交換器の入口部および中
間部の温度を検出し、その検出結果に基づき電動膨張弁
を開閉制御する。これにより、室内ユニットから室外ユ
ニットに適量の液冷媒が流入することになり、室外熱交
換器内での液冷媒の蒸発が円滑に行われ、液冷媒流入量
の不足や過剰に起因する空調効率の低下や圧縮機の故障
等が防止される。ところで、水熱交換器を用いて冷媒加
熱運転を行う際にも、通常の暖房運転時と同様に、室内
ユニットからの液冷媒流入量を制御する必要がある。し
かし、水熱交換器の入口部および中間部に新たに温度セ
ンサを取り付けた場合、製品コストが当然に高くなる問
題があった。
【0004】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
水熱交換器に新たに温度センサを取り付けることなく、
冷媒加熱運転時における水熱交換器への液冷媒流入量の
制御を可能とした空気調和機を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明では、冷媒加熱に供される水熱交換
器を有した室外ユニットと、当該室内ユニットに冷媒回
路を介して接続された室内ユニットとからなる空気調和
機において、前記室外ユニットと前記室内ユニット内の
熱交換器との間の冷媒回路に介装され、当該冷媒回路を
流通する冷媒量の流量を制御する流量制御手段と、前記
水熱交換器の入口側水温を検出する入口側水温センサ
と、前記水熱交換器の出口側水温を検出する出口側水温
センサと、冷媒加熱運転時に、前記入口側水温センサの
検出値と前記出口側水温センサの検出値との偏差に基づ
き、前記水熱交換器内を流通する冷媒量を判定する冷媒
循環量判定手段と、この冷媒循環量判定手段の判定結果
に基づき、前記室内ユニットから水熱交換器への冷媒流
入量を増減させるべく、前記流量制御手段を駆動する冷
媒環流手段とを備えたものを提案する。
【0006】この発明によれば、例えば、冷媒加熱運転
時に入口側水温センサの検出値と出口側水温センサの検
出値との偏差を算出し、これが所定の範囲となるように
流量制御手段を開閉する。これにより、水熱交換器に温
度センサを取り付けることなく、室外ユニットに適量の
液冷媒が流入することになる。
【0007】また、請求項2の発明では、冷媒加熱に供
される水熱交換器を有した室外ユニットと、当該室内ユ
ニットに冷媒回路を介して接続された室内ユニットとか
らなる空気調和機において、前記室外ユニットと前記室
内ユニット内の熱交換器との間の冷媒回路に介装され、
当該冷媒回路を流通する冷媒量の流量を制御する流量制
御手段と、前記水熱交換器の入口側水温を検出する入口
側水温センサと、前記水熱交換器の出口側水温を検出す
る出口側水温センサと、冷媒加熱運転時に、前記入口側
水温センサの検出値と前記出口側水温センサの検出値と
の偏差に基づき、前記水熱交換器内を流通する冷媒量を
判定する冷媒循環量判定手段と、この冷媒循環量判定手
段の判定結果が所定値以下であった場合、前記室内ユニ
ットから水熱交換器への冷媒流入量を増加させるべく、
前記流量制御手段を開放側に駆動する冷媒環流手段とを
備えたものを提案する。
【0008】この発明によれば、例えば、冷媒加熱運転
時に入口側水温センサの検出値と出口側水温センサの検
出値との偏差を算出し、これが所定値以下であった場合
には流量制御手段を徐々に開放してゆく。これにより、
室内ユニットからの液冷媒の流入量が増加し、液冷媒の
不足に起因する空調効率の低下や圧縮機の潤滑不良等が
防止される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき詳細に説明する。図1は、一台の室外ユニット
1と複数台の室内ユニット3a ,3b ,…(以下、室内
ユニット3a,3b に代表させる)とからなる空気調和
機の概略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示
し、一点鎖線で電気回路を示してある。
【0010】室外ユニット1内には、インバータを用い
た能力可変型の圧縮機5、電磁式の四方弁7、並列に配
置された空気熱交換器9および水熱交換器11、アキュ
ムレータ13、電動ファン15等と、圧縮機5、四方弁
7、電動ファン15等を駆動制御する室外側ECU17
とが収納されている。
【0011】室外側ECU17は、制御中枢であるCP
Uの他、入出力インタフェースやROM,RAM,タイ
マカウンタ等から構成されており、その入力インタフェ
ースには、空気熱交換器9の入口部温度Triおよび中間
部温度Trmを検出する液温センサ41およびコイル温セ
ンサ43の他、水熱交換器11の入口側水温Twiおよび
出口側水温Twoを検出する入口水温センサ45および出
口水温センサ47等、種々のセンサ類が接続している。
尚、入口水温センサ45と出口水温センサ47とは、水
熱交換器11による熱交換が行われているか否かを検出
するべく、予め設けられている。
【0012】また、室内ユニット3a,3b内には、室内
熱交換器21、電動ファン23、電動式の膨張弁25等
と、電動ファン23および電動膨張弁25等を駆動制御
する室内側ECU27とが収納されている。
【0013】室外ユニット1および各室内ユニット3
a,3b内の機器類は冷媒配管51〜64により接続され
ており、冷媒加熱運転時には実線の矢印で示した方向に
冷媒が循環し、通常の暖房運転時には破線の矢印で示し
た方向に冷媒が循環する。図中、31,33は室外側E
CU17により開閉駆動される電磁式の遮断弁であり、
空気熱交換器9あるいは水熱交換器11への冷媒配管5
8,61の管路を閉鎖する。また、35は冷媒を一方向
へのみ流通させる逆止弁であり、冷媒配管60介装され
ている。
【0014】以下、本実施形態の作用を説明する。
【0015】本実施形態の空気調和機では、室外側EC
U17による四方弁7の切換えにより、冷房運転あるい
は暖房運転が行われる。そして、外気温が所定値以下に
低下し、空気を熱源とした暖房ができなくなると、室外
側ECU17は、通常の暖房運転から冷媒加熱暖房運転
への切換を行う。すなわち、遮断弁31を閉鎖する一方
で遮断弁33を開放し、各室内ユニット3a ,3b から
の液冷媒の供給先を空気熱交換器9から水熱交換器11
に変更する。そして、電動ファン15を停止させると共
に、図示しない温水源からの温水を水熱交換器11に供
給させる。
【0016】これにより、室内熱交換器21からの液冷
媒は、冷媒配管57,61を介して水熱交換器11に流
入し、その内部で温水との熱交換により比較的高温(例
えば、20〜40℃)のガス冷媒となる。ガス冷媒は、
冷媒配管62,63を介してアキュムレータ13に流入
し、冷媒配管64を介して圧縮機5に吸入される。圧縮
機5に吸入されたガス冷媒は、その内部で圧縮されて高
温高圧となり、冷媒配管51〜54を介して各室内ユニ
ット3a ,3b の室内熱交換器21に流入する。そし
て、高温のガス冷媒は、電動ファン23に送風された室
内空気に熱エネルギーを放出して暖房を行いながら、室
内熱交換器21内で徐々に凝縮して再び液冷媒となる。
【0017】さて、暖房運転が開始されると、室外側E
CU17は、所定の制御インターバルで、図2に示した
膨張弁開放制御サブルーチンを繰り返し実行する。室外
側ECU17は、このサブルーチンを開始すると、先ず
図2のステップS1で各種センサからの運転情報を読み
込んだ後、ステップS3で空気熱源が現在選択されてい
るか否か(すなわち、通常の暖房運転が行われているか
否か)を判定する。
【0018】ステップS3の判定がYesであれば、室外
側ECU17は、ステップS5でコイル温センサ43お
よび液温センサ41により検出された空気熱交換器9の
中間部温度Trmと入口部温度Triとの偏差ΔTr を算出
し、ステップS7でこの偏差ΔTr が通常時閾値ΔTrA
(本実施形態では、5℃)以上であるか否かを判定す
る。尚、室内ユニット3a,3bからの液冷媒の供給量が
少ない場合、空気熱交換器9内で液冷媒が早期に蒸発し
てガス冷媒となり、このガス冷媒が更に熱を吸収するた
めに、空気熱交換器9の中間部温度Trmが急上昇する。
【0019】そして、室外側ECU17は、ステップS
7の判定がNoであれば何の処理も行わずにスタートに
戻り、YesであればステップS9で運転中の室内ユニッ
ト3a ,3b の電動膨張弁25を所定量(本実施形態で
は、1ステップまたは2ステップ)ずつ開放側に駆動す
る。これにより、空気熱交換器9への液冷媒の供給量が
増加し、空気熱交換器9内でのガス冷媒の急上昇が抑え
られると共に、空調効率の低下や圧縮機5の潤滑不良等
が防止される。尚、室外側ECU17は、ステップS7
の判定がNoとなるまで、ステップS9で電動膨張弁2
5を開放側に駆動するが、閉鎖側への駆動は別のサブル
ーチンにより行う。
【0020】一方、冷媒加熱運転が開始されてステップ
S3の判定がNoになると、室外側ECU17は、ステ
ップS11で入口水温センサ45および出口水温センサ
47により検出された水熱交換器11の入口側水温Twi
と出口側水温Twoとの偏差ΔTw を算出し、ステップS
13でこの偏差ΔTw が冷媒加熱時閾値ΔTwA以下であ
るか否かを判定する。尚、本実施形態では、冷媒加熱時
閾値ΔTwAは、入口側水温Twiをパラメータとしてお
り、図3に示したテーブルから検索される。
【0021】そして、室外側ECU17は、ステップS
13の判定がNoであれば何の処理も行わずにスタート
に戻り、YesであればステップS15で運転中の室内ユ
ニット3a ,3b の電動膨張弁25を所定量(本実施形
態では、2ステップ)ずつ開放側に駆動する。これによ
り、水熱交換器11への液冷媒の供給量が増加し、空調
効率の低下や圧縮機5の潤滑不良等が防止される。尚、
冷媒加熱運転時においても、室外側ECU17は、電動
膨張弁25の閉鎖側への駆動は別のサブルーチンにより
行う。
【0022】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、冷媒加熱運転時における水
熱交換器への液冷媒流入量の不足を解消する制御につい
て述べたが、液冷媒流入量の過剰を解消する制御に適用
してもよい。また、上記実施形態は一台の室外ユニット
と複数台の室内ユニットとからなる空気調和機に適用し
たものであるが、両ユニットが一台ずつのものや、室外
ユニットが複数台のものに適用してもよい。更に、装置
の具体的構成や制御の手順等についても、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の冷凍機によ
れば、水熱交換器の入口側水温と出口側水温との偏差に
基づき、水熱交換器内を流通する冷媒量を判定し、その
判定結果に基づき室内ユニットから水熱交換器への冷媒
流入量を増減させるようにしたため、水熱交換器に新た
に温度センサを設ける必要がなくなり、部品点数や製品
コストの上昇を抑えながら、冷媒加熱運転時における水
熱交換器への液冷媒流入量の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る空気調和機の概略構
成図である。
【図2】膨張弁開放制御サブルーチンの手順を示したフ
ローチャートである。
【図3】冷媒加熱時閾値を検索するためのテーブルであ
る。
【符号の説明】
1 室外ユニット 3a,3b 室内ユニット 5 圧縮機 9 空気熱交換器 11 水熱交換器 17 室外側ECU 21 室内熱交換器 41 液温センサ 43 コイル温センサ 45 入口側水温センサ 47 出口側水温センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒加熱に供される水熱交換器を有した
    室外ユニットと、当該室内ユニットに冷媒回路を介して
    接続された室内ユニットとからなる空気調和機におい
    て、 前記室外ユニットと前記室内ユニット内の熱交換器との
    間の冷媒回路に介装され、当該冷媒回路を流通する冷媒
    量の流量を制御する流量制御手段と、 前記水熱交換器の入口側水温を検出する入口側水温セン
    サと、 前記水熱交換器の出口側水温を検出する出口側水温セン
    サと、 冷媒加熱運転時に、前記入口側水温センサの検出値と前
    記出口側水温センサの検出値との偏差に基づき、前記水
    熱交換器内を流通する冷媒量を判定する冷媒循環量判定
    手段と、 この冷媒循環量判定手段の判定結果に基づき、前記室内
    ユニットから水熱交換器への冷媒流入量を増減させるべ
    く、前記流量制御手段を駆動する冷媒環流手段とを備え
    たことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 冷媒加熱に供される水熱交換器を有した
    室外ユニットと、当該室内ユニットに冷媒回路を介して
    接続された室内ユニットとからなる空気調和機におい
    て、 前記室外ユニットと前記室内ユニット内の熱交換器との
    間の冷媒回路に介装され、当該冷媒回路を流通する冷媒
    量の流量を制御する流量制御手段と、 前記水熱交換器の入口側水温を検出する入口側水温セン
    サと、 前記水熱交換器の出口側水温を検出する出口側水温セン
    サと、 冷媒加熱運転時に、前記入口側水温センサの検出値と前
    記出口側水温センサの検出値との偏差に基づき、前記水
    熱交換器内を流通する冷媒量を判定する冷媒循環量判定
    手段と、 この冷媒循環量判定手段の判定結果が所定値以下であっ
    た場合、前記室内ユニットから水熱交換器への冷媒流入
    量を増加させるべく、前記流量制御手段を開放側に駆動
    する冷媒環流手段とを備えたことを特徴とする空気調和
    機。
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