JPH02223757A

JPH02223757A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH02223757A
Application number: JP1045740A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kuwabara; 永治桑原; Yasuji Ogoshi; 靖二大越
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-09-06
Also published as: KR920007812B1; KR900013260A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、各室内ユニットの要求に応じて冷房および
暖房が同時運転可能なマルチタイプの空気調和機に関す
る。

（従来の技術）１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットを備
え、両者をヒートポンプ式冷凍サイクルを構成するよう
に冷媒配管によって接続したマルチタイプの空気調和機
が知られている。このマルチタイプの空気調和機は、た
とえば第１４図に示すように構成されている。

すなわち、Ａは室外ユニットであり、この室外ユニット
Ａにはインバータによる能力可変形圧縮機（以下、圧縮
機１という）が設けられ、この吐出側は四方弁２を介し
て室外熱交換器３に接続されている。この室外熱交換器
３は暖房用膨張弁４と逆止弁５との並列回路を介してリ
キッドタンク６に接続され、これは後述するマルチコン
トロールユニットＢを介して複数の室内ユニットに接続
されている。

前記室内ユニットは、第１、第２および第３の室内ユニ
ット１１．１２および１３からなり、前記マルチコント
ロールユニットＢには前記第１〜第３の室内ユニット１
１〜１３に対応して前記リキッドタンク６と接続する冷
媒の電子流量制御弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられ
、これは逆止弁１６と冷房用膨張弁１５との並列回路を
介してｊｉｌ〜第３の室内ユニット１１〜１３に接続さ
れている。また、第１〜第３の室内ユニット１１〜１３
は独立して設けた二方弁１７・・・を介して前記四方弁
２に接続されている。なお、７は室外ファン、８ａ、８
ｂ、８ｃはそれぞれ制御部であって、室外ユニットＡ１
マルチコントロールユニットＢおよび第１〜第３の室内
ユニット１１〜１３を制御するようになっている。

したがって、第１〜第３の室内ユニット１１〜１３を冷
房運転する場合、実線矢印で示すように圧縮機１から吐
出された冷媒は四方弁２を通って室外熱交換器３で凝縮
液化される。液化冷媒は逆止弁４、リキッドタンク６、
電子流量制御弁１４ａｓ　１４ｂｓ　１４ｃｓ冷房用膨
張弁１５を通って第１の室内ユニット１１の室内熱交換
器で蒸発される。また第１〜第３の室内ユニット１１〜
１３を暖房運転する場合、破線矢印で示すように圧縮機
１から吐出された冷媒は四方弁２、二方弁１７・・・を
通って第１〜第３の室内ユニット１１〜１３に導かれ、
それぞれの室内熱交換器で放熱される。

このように第１〜第３の室内ユニット１１〜１３の要求
によって冷房運転または暖房運転できるとともに、第１
〜第３の室内ユニット１１〜１３のうち、１台もしくは
２台だけを冷房運転または暖房運転し、残りを停止させ
ることもできる。

（発明が解決しようとする課題）ところが、前述したように、従来のマルチタイプの空気
調和機は、冷房運転または暖房運転の切換えができるが
、室内ユニットの個別の要求には対処できない。つまり
、電算機室を持つビルやペリメータゾーン、インテリア
ゾーンを持つ大規模ビルでは同一時期に冷房運転の要求
と暖房運転の要求が同時に発生することがあり、またビ
ルに限らず、一般家庭においても中間季節においては、
たとえば第１と第２の室内ユニット１１．１２が冷房運
転を要求し、第３の室内ユニット１３が暖房運転を要求
するように、同時に冷房運転と暖房運転の要求あった場
合には運転ができず、いずれか一方の運転を優先させ、
他方の運転はできないという問題がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、各室内ユニットの個別の要求に応
じて同時に冷房運転と暖房運転ができるとともに、冷房
と暖房の同時運転中で、暖房負荷が冷謄墳荷より大きい
、いわゆる暖房優先モードの暖房運転モードの際、非優
先側の冷房運転中の室内ユニットに着霜してもこれを検
出して自動的に除霜できる空気調和機を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用）この発明は、前
記目的を達成するために、各室内ユニットに温度センサ
を設け、マルチコントロールユニットに、前記各室内ユ
ニットごとの個別の要求に応じて冷房と暖房が同時運転
可能とする冷媒流路切換え手段および各室内ユニットへ
の冷媒の供給を制御する手段を設けたことにある。

そして、冷房と暖房の同時運転中で、暖房負荷が冷房負
荷より大きい、いわゆる暖房優先モードの暖房運転モー
ドの際、非優先側の冷房運転中の前記室内ユニットの温
度センサからの着霜信号を入力したとき冷房運転中の室
内ユニットへの冷媒の供給を停止または制限し、自動的
に除霜できるようにしたことにある。

（実施例）以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明するが
、第１４図に示した従来同一構成部分は同一符号を付し
て説明を省略する。

第１図〜第５図は第１の実施例を示すもので、圧縮機１
の吐出側は第１の吐出管２１と第２の吐出管２２に分岐
されている。第２の吐出管２２は第１の二方弁２３を介
して室外熱交換器３に接続されている。また、前記圧縮
機１の吸込側も第１の吸込管２４と第２の吸込管２５に
分岐され、第２の吸込管２５は第２の二方弁２６を介し
て前記第１の二方弁２３と室外熱交換器３との間の第２
の吐出管２２に接続されている。

また、前記室外熱交換器３の液ライン側には暖房用膨張
弁４と直列に逆止弁２７が、逆止弁５には直列に電子流
量制御弁２８が設けられ、この電子流量制御弁２８は暖
房用膨張弁４と並列的に設けられている。

一方、前記第１の吐出管２１は第１〜第３の室内ユニッ
ト１１〜１３に対応して分岐されており、第３の二方弁
２９ａ〜２９ｃを介して前記第１〜第３の室内ユニット
１１〜１３の室内熱交換器１１ａ〜１３ａに接続されて
いる。また、前記第１の吸込管２４も第１〜第３の室内
ユニット１１〜１３に対応して分岐されており、第４の
二方弁３０ａ〜３０ｃを介して第３の二方弁２９ａ〜２
９ｃと前記第１〜第３の室内ユニット１１〜１３間に接
続されている。

このように構成されたマルチタイプの冷凍サイクルには
各種の検知手段および制御手段が付加されている。すな
わち、検知手段としては、前記室外熱交換器３のガスラ
イン側には圧力センサ３１が、液ライン側には第１の温
度センサ３２が設けられ、さらにマルチコントロールユ
ニットＢの液ライン側には第２の温度センサ３３が設け
られている。また、前記第１〜第３の室内ユニット１３
の室内熱交換器１１ａ〜１３ａにはその温度を検出する
熱交温度センサ３４ａ〜３４ｃが設けられている。また
制御手段としては、室外制御部８ａ。

マルチ制御部８ｂおよび室内制御部８ｃが設けられてい
る。

つぎに、前記各制御部８ａ〜８ｃを第２図に基づいて説
明する。まず、室外制御部８ａは、マイクロコンピュー
タおよびその周辺回路からなり、外部にインバータ回路
５１．５２を接続している。

インバータ回路５１．５２は交流電ＦＡ５３の電圧を整
流し、それを室外制御部８ａ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、圧縮機１の
モータＩＭおよび室外ファン７のモータ７Ｍにそれぞれ
駆動電力として供給するものである。

マルチ制御部８ｂは、マイクロコンピュータおよびその
周辺回路からなり、外部に電子流量制御弁１４．２８お
よび第３の二方弁２９ａ〜２９ｃおよび第４の二方弁３
０ａ〜３０ｃを接続している。さらに、このマルチ制御
部８ｂには前記室内熱交換器１１ａ〜１３ａの温度を検
出する熱交温度センサ３４ａ〜３４ｃからの検出信号が
入力される。

さらに、室内制御部８ｃは、第１〜第３の室内ユニット
１１〜１３のそれぞれに独立して設けられており、これ
らはマイクロコンピュータおよびその周辺回路からなり
、外部に操作部５４および室温感知用温度センサ５５を
接続している。

つぎに、前述のように構成されたマルチタイプの空気調
和機の作用について説明する。

第３図は第１および第２の室内ユニット１１．１２が暖
房運転で、第３の室内ユニット１３が冷房運転の場合で
ある。この場合、暖房負荷が冷房負荷より大きいため、
システムは暖房モードを選択して優先して運転される。

すなわち、室外ユニットＡの第１の二方弁２３が閉、第
２の二方弁２６が開となり、室外熱交換器３は圧縮機１
の第２の吸込管２５に連通して蒸発器として働く。

方、マルチコントロールユニットＢの第３の二方弁２９
ａ、２９ｂは開、二方弁２９ｃは閉となり、第４の二方
弁３０ａ、３０ｂは閉、二方弁３０ｃは開となる。した
がって、第１、第２の室内ユニット１１．１２は圧縮機
１の第１の吐出管２１に連通し、第３の室内ユニット１
３は第１の吸込管２４を介して圧縮機１の吸込側に連通
する。さらに、圧縮機ｌの運転周波数はインバータ回路
５１によって負荷の大きい暖房側の能力が十分に出せる
ように決定される。

この状態で、圧縮機１、室外ファン７および第１〜第３
の室内ユニット１１〜１３の室内ファン（図示しない）
を駆動すると、冷媒の流れは第３図の矢印で示すように
なり、圧縮機１から吐出された冷媒は第１、第２の室内
ユニット１１．１２に導かれ、−ユニで暖房して液化さ
れる。液化冷媒は逆止弁１６、電子流量制御弁１４ａ、
１４ｂを通り、液ラインに出てくる。このとき、電子流
量制御弁１４ａ、１４ｂは室内の負荷に対応して開度が
制御され、第１と第２の室内ユニット１１．１２の流量
分配を制御している。圧縮機１の運転周波数はインバー
タ回路５１によって負荷の大きい暖房側の能力が十分に
出せるように決定されているため、暖房能力は負荷に対
応した能力が出せる。

液化した冷媒の一部は第３の室内ユニット１３側へ流れ
、残りの一部は室外ユニットＡ側へ流れる。前記第３の
室内ユニット１３側へ流れる冷媒は、電子流量制御弁１
４Ｃ１冷房用膨張弁１５を通り、減圧されたのち第３の
室内ユニット１３に導かれ、ここで冷房したのち圧縮機
１に吸込まれる。このとき、第３の室内ユニット１３に
接続されている電子流量制御弁１４ｃを全開とし、冷房
用膨張弁１５で流量が制御されるとともに、この冷房用
膨張弁１５は第３の室内ユニット１３の出口ガス冷媒の
スーパヒート１５ｓが一定となるように流量を制御する
ため、第３の室内ユニット１３の大きさと室内温度で決
定される一定の能力が第３の室内ユニット１３で出すこ
とができる。

なお、第３の室内ユニット１３に接続されている電子流
量制御弁１４ｃは通常は全開であるが、第３の室内ユニ
ット１３の室温感知用温度センサ５５が設定室温を感知
して停止した時には室外制御部８ｃからマルチ制御部８
ｂに入力される信号によって閉となる。

また、前述したように室外ユニットＡへ流れた液冷媒は
、暖房用膨張弁４によって減圧されたのち、室外熱交換
器３で蒸発され、さらに第３の室内ユニット１３からの
冷媒と合流して圧縮機１に吸込まれる。このとき、暖房
用膨張弁４は合流後、圧縮機１に吸込まれる前の冷媒の
スーパヒート４ｓが一定になるように制御される。この
とき、室外熱交換器３のガスライン側に設けられた圧力
センサ３１の検出信号は室内制御部８ａに入力され、室
外ファン７を駆動するモータ７Ｍに給電する電圧を制御
しており、圧力センサ３１の圧力が一定値になるように
室外ファン７の風量を制御している。これは、たとえば
外気温が高いとき、サイクルの蒸発温度が高くなり、第
３の室内ユニット１３の冷房能力が出なくなることを防
止するための制御である。すなわち、第４図に示すよう
に、外気温度が上昇してくると蒸発圧力が上昇し、６　
ｋｇ　／　ｅｅｌ　Ｇを越えると、室外ファン７のモー
タ７Ｍへの電圧が低下し、室外ファン７の風量が低下す
る。こうなると、室外熱交換器３での蒸発量が減少し、
液バツク気味となるため、暖房用膨張弁４の絞りが増加
する。したがって、蒸発温度が低下し、室内の蒸発温度
も低くなるため、十分な冷房能力が出せる。このように
室外ファン７の風量を制御することによって冷房運転の
能力も十分に出せる。

ところで、前述のように、第１、第２の室内ユニット１
１．１２が暖房運転し、第３の室内ユニット１３が冷房
運転しているとき、外気温度が０１Ｃ以下となると、第
３の室内ユニット１３の室内熱交換器１３ａも０″Ｃ以
下となって着霜する。しかし、室内熱交換器１３ａの温
度は熱交温度センサ３４ｃによって検出され、その検出
信号はマルチ制御部８ｂに入力されている。したがって
、第５図のフローチャートに示すように、熱交温度セン
サ３４ｃが０″Ｃ以下を検出（ステップ１）すると、タ
イマがＯＮ（ステップ２）となり、そのタイマ時間が一
定時間、たとえば３０分を経過（スイップ３）すると、
マルチ制御部８ｂから電子流量制御弁１４ｃに閉信号（
ステップ４）が入り、電子流量制御弁１４ｃは閉となり
、第３の室内ユニット１３への冷媒の供給を停止する。

このとき、室内ファンは回転したままであるため、室内
の空気によって室内熱交換器１３ａに付いた霜は溶かさ
れる。そして、室内熱交換器１３ａの除霜が完了し、熱
交温度センサ３４ｃが５″Ｃ以上（ステップ５）を検出
すると、マルチ制御部８ｂからの信号によって電子流量
制御弁１４ａは開となり、第３の室内ユニット１３に冷
媒が供給されて再び冷房運転が開始される。

このような除霜中は、室内ファンが運転中であるため、
霜を溶かしているので、冷風が吹出して冷房運転を継続
し、第１、第２の室内ユニット１１．１２の暖房運転は
、室外熱交換器３からの吸熱により負荷に応じた暖房能
力を出すことができ、通常の暖房運転状態を維持するこ
とができる。

第６図は第２の実施例を示すもので、各室内ユニット１
１〜１３と第３の二方弁２９ａ〜２９ｃとの間に電子流
；制御弁３５ａ〜３５ｃを設けたものである。

そして、第１の実施例にように、第１、第２の室内ユニ
ット１１．１２が暖房運転し、第３の室内ユニット１３
が冷房運転しているとき、外気温度が低く、室外熱交換
器３と室内熱交換器１３ａの蒸発温度が１０９Ｃ以下と
なると、第３の室内ユニット１３の室内熱交換器１３ａ
の熱交温度センサ３４ｃがこの温度を検出し、その検出
信号はマルチ制御部８ｂに入力され、電子流量制御弁３
５ｃの開度を第７図に基づいて制御する。つまり、蒸発
温度によって、その第３の室内ユニット１３ａの出口側
の電子流量制御弁３５ｃの開度を制御することによって
、第８図に示すパターンがら第９図に示すように、室外
熱交換器３と室内熱交換器１３ａの蒸発温度が変化し、
室外熱交換器３の温度は低くなっても、室内熱交換器１
３ａの蒸発湿度は０″Ｃ以上となり、第３の室内ユニッ
ト１３の凍結を防止でき、冷房運転を継続できる。

第１０図は第３の実施例を示すもので、第４の二方弁３
０ａ〜３０ｃに、これと並列に第５の二方弁３６ａ〜３
６ｃとキャピラリチューブ３７ａ〜３７ｃを接続したも
のである。

そして、第１、第２の実施例にように、第１、第２の室
内ユニット１１．１２が暖房運転し、第３の室内ユニッ
ト１３が冷房運転しているとき、外気温度が低く、室外
熱交換器３と室内熱交換器１３ａの蒸発温度が５６Ｃ以
下となると、第３の室内ユニット１３の室内熱交換器１
３ａの熱交温度センサ３４ｃがこの温度を検出し、その
検出信号はマルチ制御部８ｂに入力され、第１１図に示
すように、第４の二方弁３０ｃを閉、第５の二方弁３６
ｃを開にすることにより、蒸発温度（圧力）が下がる。

このパターンを繰返すことによって室内熱交換器１３ａ
の蒸発温度（圧力）を一定範囲内に制御でき、十分な冷
房能力が確保できる。

第１２図は第４の実施例を示すもので、第４の二方弁３
０ａ〜３０ｅに、これと並列に電子流量制御弁３８ａ〜
３８ｃを接続したものである。この電子流量制御弁３８
ａ〜３８ｃは通常は全開状態となっている。

そして、第１、第２および第３の実施例にように、第１
、第２の室内ユニット１１．１２が暖房運転し、第３の
室内ユニット１３が冷房運転しているとき、外気温度が
低く、室外熱交換器３と室内熱交換器１３ａの蒸発温度
が１０”Ｃ以下となると、第３の室内ユニット１３の室
内熱交換器１３ａの熱交温度センサ３４ｃがこの温度を
検出し、その検出信号はマルチ制御部８ｂに入力され、
電子流量制御弁３８ａ〜３８ｃを全開にし、続いて第４
の二方弁３０ａ〜３０ｃを閉じる。さらに、蒸発温度が
下がれば、電子流量制御弁３８ａ〜３８ｃの開度を第７
図に示したパターンで徐々に絞ることによって蒸発温度
を一定範囲内で制御でき、十分な冷房能力が得られる。

第１３図は第５の実施例を示すもので、前記各実施例で
は第１〜第３の室内ユニット１１〜１３に対応して絞り
装置を設けたが、この実施例は第４の二方弁３０ａ〜３
０ｃと圧縮機１の吸込側との間に１個の電子流量制御弁
３９を設けたものである。この電子流量制御弁３９は通
常は全開状態となっている。蒸発温度が下がれば、電子
流量制御弁３８ａ〜３８ｃの開度を第７図に示したパタ
ーンで徐々に絞ることによって蒸発温度を一定範囲内で
制御でき、十分な冷房能力が得られる。

なお、前記室内ユニットを３台に限定されるものではな
く、４台以上であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、各室内ユニッ
トごとの要求に応じて冷房と暖房が同時運転可能とし、
異なる部屋で冷房と暖房を同時に運転でき、電算機室を
持つビルやペリメータゾーン、インテリアゾーンを持つ
大規模ビルで同一時期に冷房運転の要求と暖房運転の要
求が同時に発生しても対処でき、また外気温度の変動等
の外乱にも拘らず、それぞれ適切な能力を出すことがで
きるという効果がある。さらに、冷房と暖房の同時運転
中の暖房運転モードの際、冷房運転中の室内ユニットに
着霜してもこれを検出して自動的に除霜でき、十分な冷
房能力を確保できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は空気調和機の冷凍サイクルの系統図、第２図
は制御回路図、第３図は暖房運転モードの冷凍サイクル
の系統図、第４図は室外ファンの制御説明図、第５図は
フローチャート図、第６図はこの発明の第２の実施例を
示す暖房運転モードの冷凍サイクルの系統図、第７図は
蒸発温度と電子流量制御弁の開度の関係を示す説明図、
第８図は従来のサイクルのモリエル線図、第９図はこの
発明のサイクルのモリエル線図、第１０図はこの発明の
第３の実施例を示す暖房運転モードの冷凍サイクルの系
統図、第１１図は蒸発温度と二方弁との関係を示す説明
図、第１２図はこの発明の第４の実施例を示す暖房運転
モードの冷凍サイクルの系統図、第１３図はこの発明の
第５の実施例を示す暖房運転モードの冷凍サイクルの系
統図、第１４図は従来の冷凍サイクルの系統図である。Ａ・・・室外ユニット、Ｂ・・・マルチコントロールユ
ニット、１・・・圧縮機、３・・・室外熱交換器、１１
．１２．１３・・・室内ユニット、１１８％１２ａ％１
３ａ・・−室内熱交換器、３４ａ〜３４ｃ・・・温度セ
ンサ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第３図第図第図第図開度第図第図第図１１め１Φ室円ユニヴト第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

圧縮機、室外熱交換器および室外ファンを備えた室外ユ
ニットと、室内熱交換器および室内ファンを備えた複数
台の室内ユニットと、前記各室内ユニットに対する冷媒
流量および冷媒流路を制御するマルチコントロールユニ
ットとを備えたマルチタイプの空気調和機において、前
記各室内ユニットに温度センサを設け、前記マルチコン
トロールユニットに、前記各室内ユニットごとの個別の
要求に応じて冷房と暖房が同時運転可能とする冷媒流路
切換え手段および冷房と暖房の同時運転中の暖房運転モ
ードの際、冷房運転中の前記室内ユニットの温度センサ
からの着霜信号を入力したとき冷房運転中の室内ユニッ
トへの冷媒の供給を停止または制限する制御手段を設け
たことを特徴とする空気調和機。