JPH04295553A - 空気調和装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の部屋にそれぞれ
配した室内熱交換器を、冷房または暖房運転するマルチ
タイプの空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、冷媒圧縮機、室外熱交換器、減圧
装置、室内熱交換器を順次冷媒配管で連結して構成した
冷凍サイクルに四方弁を追加し、この四方弁を反転させ
て冷媒の流れを逆として、室内を暖房・冷房運転できる
ヒートポンプタイプの空気調和装置が広く普及している
。

【０００３】例えば、本件発明の出願人による特開平２
−２９３５６８号公報に示すところのガスエンジン駆動
式の冷媒圧縮機を用いた空気調和装置が有る。同公報に
示す冷凍サイクルでは、各部屋ごとの室内熱交換器に対
して電動弁が直列的に配され、この電動弁が冷房時は膨
張器として作用し、暖房時には各室内熱交換器への冷媒
循環量を制御するように作動制御されている。上記電動
弁としてステッピングモーター式電子膨張弁を援助する
と、弁開度は０〜４８０ステップで段階的に制御可能で
ある（ステップ０が全閉、ステップ４８０が全開）。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】ここで、暖房の場合、冷媒圧縮機からの高
温冷媒が各部屋の室内熱交換器に分岐配流して、それぞ
れの室内熱交換器が運転される。この時、電動弁は各部
屋の熱負荷に応じて開度調整されて、それに見合う冷媒
を流すようになる。ところが暖房しない部屋がある場合
には、その室内熱交換器の運転を停止し、また電動弁を
閉止するのが理に適う。しかし、停止した室内熱交換器
はその部屋の温度と同程度に低くなっていく。一方、電
動弁は室内熱交換器の冷媒出口側で閉じて、冷媒を閉じ
込めている。その結果、室内熱交換器への冷媒溜りが生
ずる。このように冷媒の溜りがあると、冷凍サイクルの
循環冷媒量が減り、いわゆるガス欠となって暖房運転し
ている室内熱交換器への冷媒供給不足となって暖房能力
を低下させてしまう。

【０００５】そこで、現実には、停止している室内熱交
換器に対しても冷媒の溜り込み防止のため、若干の冷媒
を流すよう、多少電動弁を開けている。

【０００６】ところで、従来は、この電動弁を全て一定
の開度（例えばステップ８５）に固定して対応していた
。しかし、電動弁をそれぞれ一定の開度としても、電動
弁個々に生ずる開度のバラツキや、各室内熱交換器に至
るまでの配管経路長の違いから生ずる圧損の違い、また
、室内熱交換器自身の能力の大小等を要因として冷媒が
流れすぎる管路（無駄な冷媒が流れる）と冷媒が流れ難
い管路（冷媒溜りし易くガス欠となる）とが現れる。

【０００７】このように、停止中の室内熱交換器に対す
る電動弁の弁開度を一定とする従来の制御方法では、必
ずしも冷媒の溜り込みを防止する程度の量の冷媒を流す
ことは困難で、停止中の室内熱交換器に冷媒が無駄に多
く流れたり、流れ難い所では冷媒溜りが生じ易くなった
りする欠点が有って、不十分であった。

【０００８】本発明では、電動弁の弁開度を可変にし、
自動的に流れ過ぎる所では絞り、流れ難い所では開けて
、適当な弁開度になるよう制御することを可能とし、暖
房能力の向上と室内熱交換器への冷媒の溜り防止を的確
に図れるようにした空気調和装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機と、圧
縮機の吐出冷媒の流れを冷暖房切替時に切り替える四方
弁と、複数台の室内熱交換器と、この各室内熱交換器に
対して、冷房時には膨張器として作用し、暖房時には冷
媒循環量を制御する電動弁と、減圧装置と、室外熱交換
器とを順次連結してヒートポンプ回路を構成した空気調
和装置において、各室内熱交換器の中間部温度とその暖
房時の冷媒出口部での温度をそれぞれ測定する温度セン
サーを設け、これら温度センサーからの温度データが入
力され、停止中の室内熱交換器のある暖房運転の場合に
、運転中の全室内熱交換器の平均的中間部温度と停止中
の各室内熱交換器の出口部温度との比較に基づき、停止
中の室内熱交換器における冷媒循環量の多少を判断し、
適正な冷媒流通状況となるように対応する各電動弁の弁
開度調整を行う制御器を備えるものである。

【００１０】

【作用】暖房時に、停止中の室内熱交換器において、冷
媒が流れ過ぎるものは、室内熱交換器の出口温度が高く
、また流れ難いものはその温度が低い。よって、流れ過
ぎる所は、電動弁を絞り、冷媒を必要とする暖房運転中
の室内熱交換器に十分供給するように図り、また流れ難
くなっている箇所は冷媒の液溜りと成って、循環する冷
媒量全体を少なくしているガス欠を起こしているので、
電動弁を開けて冷媒溜りを生じないようにする。これに
より、停止中の室内熱交換器に流通する冷媒ガスは多過
ぎず、また、少な過ぎず、適当量流れて、全体の暖房効
率を向上させる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】図１はエンジン駆動式の冷媒圧縮機を用い
て構成したヒートポンプタイプの空気調和装置の冷媒回
路図で、この図において、１は室外ユニット、２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄは各部屋ごとに設置した室内ユニットで
、これらユニットを冷媒配管３でつないで空気調和装置
４を構成している。５はガスを燃料とするエンジンで駆
動される冷媒圧縮機（以下「圧縮機」という）、６はこ
の圧縮機の吸入側の冷媒管に設けられたアキュームレー
タ、７は冷媒の流路を冷房・暖房装置に応じて切り換え
る四方弁にして、冷房運転時には実線矢印方向に冷媒を
流し、また暖房運転時には点線矢印方向に冷媒を流す。 ８は暖房運転時に蒸発器として働き、冷媒運転時には凝
縮器として働く室外熱交換器である。９は暖房運転時に
減圧装置として働く膨張弁にして、この膨張弁９の弁開
度はセンサ１０によって暖房時に室外熱交換器８から出
た冷媒の温度によって制御される。そして、この膨張弁
９と並列的に、冷房時のみ冷媒が流れる逆止弁１１とが
設けられている。１２はストレーナーであり、また１３
は受液器である。

【００１３】室外ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対
しては、冷媒配管３を分岐した冷媒分岐管１４を介して
、冷媒が各々供給される。そして、各室内ユニット２ａ
，２ｂ，２ｃ，２ｄは、暖房運転時に凝縮器として働き
、冷房運転時に蒸発器として働く室内熱交換器１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと各室内熱交換器１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄ付近の各管路１６にそれぞれ取り付
けられている電動弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと
を含む構成となっている。そして、この各電動弁１７ａ
，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは冷房運転時に減圧装置とし
て働くとともに、４８０ステップの開度に制御されるも
のである。

【００１４】前記圧縮機５、四方弁７、室外熱交換器８
、及び膨張弁９等から成る室外ユニット１に対して、各
部屋の室内熱交換器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ及
び電動弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから成る室内
ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、各々独立したヒー
トポンプ回路を構成するように、冷媒配管３及び冷媒分
岐管１４で配管接続されている。なお、１８，１８は冷
媒配管３に介挿した開閉弁である。

【００１５】ところで、各室内熱交換器１５ａ，１５ｂ
，１５ｃ，１５ｄにおいて、その中央と出口（暖房運転
している場合の冷媒出口付近）の２ケ所の温度を測定す
る温度センサー２０，２１を設ける。この温度センサー
２０は実質的に各室内熱交換器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
，１５ｄの中央部分の冷媒温度（Ｔａ）を検出しており
、また、温度センサー２１は実質的に各室内熱交換器１
５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの出口側の冷媒温度（Ｔ
ｂ）を検出している。

【００１６】これら温度センサー２０及び温度センサー
２１からの温度データは、制御器２２に集められる。制
御器２２は演算を行って、その演算結果に基づく弁開度
信号を各電動弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに出力
して弁を制御する。

【００１７】そして、この温度センサー２０の検出温度
（Ｔａ）と温度センサー２１の検出温度（Ｔｂ）は、運
転中の室内ユニットと停止中の室内ユニットでは変化す
る。

【００１８】いま、暖房運転している室内ユニットにお
いて、この中央部の温度Ｔａにたいして、出口部での温
度ＴｂはΔｔ（例えば２℃程度）下がった温度値（Ｔｂ
＝Ｔａ−Δｔ）として検出される。例えば、その実測値
は、Ｔａ＝４７℃，Ｔｂ＝４５℃という具合である。

【００１９】一方、運転を停止している複数台の室内ユ
ニットにおいては、それぞれ多少の冷媒が流れる程度の
開度を許して電動弁を大きく絞る。しかし、絞り方のア
ンバランス等により、同じ停止中の室内熱交換器であっ
ても、相対的に流れ過ぎる管路と流れ難い管路とが出て
くる。

【００２０】ここで、流れ過ぎる室内熱交換器にあって
は、Ｔｂが上昇する。Ｔａも同様にたかい温度値として
実測される。例えば、Ｔａ＝５０℃，Ｔｂ＝４９℃とい
う具合である。

【００２１】また、流れ難くなっている（冷媒の溜り込
みが起きている）室内熱交換器にあっては、Ｔｂが低下
する。Ｔａも同様に低い温度値として実測される。例え
ば、Ｔａ＝３５℃，Ｔｂ＝３４℃という具合である。

【００２２】このように、停止している室内熱交換器の
中央部温度Ｔａとでぐち温度Ｔｂを暖房運転中の場合の
当該温度と比較することで、冷媒の流れ過ぎ、冷媒の溜
り込みを判断することが可能となる。

【００２３】つぎにこの判断の具体的方策を述べる。

【００２４】（ｉ）運転中の全室内熱交換器の中央部温
度の平均をＴａｍｅａｎとする。ここでＴａｍｅａｎは
圧縮機の吐出圧力の飽和温度を使用しても良い。

【００２５】（ｉｉ）停止中の室内熱交換器において、
各々の出口温度をＴｂとする。

【００２６】（ｉｉｉ）そして、停止中の各室内熱交換
器において、下記の■式を計算する。

【００２７】

【数１】Ｔａｍｅａｎ−１−Ｔｂ　　…■

【００２８】
（ｉｖ）上記■式が負の場合は、出口温度が高いことか
ら冷媒が流れ過ぎと判断し、電動弁を絞る。また、■式
が正の場合は、出口温度が低いことから冷媒循環量が少
なく、冷媒が溜り込んでいると判断し、電動弁を開ける
。

【００２９】上記（ｉ）〜（ｉｖ）の作業は、マイクロ
コンピューターから成る前記制御器２２にて実行される
。

【００３０】なお、上記■式における定数“−１”は、
温度センサー２０，２１の位置等にあっては“−１”以
外（例えば“−２”，“−０．５”）が最適なことも有
る。図２乃至図４に具体的な事例を示す。

【００３１】図２において、Ｎｏ．１の室内ユニットは
暖房運転中であり、Ｎｏ．２の室内ユニット及びＮｏ．
３の室内ユニットは運転停止状態に有る。

【００３２】そして、各室内ユニットＮｏ．１，Ｎｏ．
２，Ｎｏ．３は各々、室内熱交換器Ａ１，Ａ２，Ａ３と
その冷媒出口側に配されている電動弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３
とから成り、また、各室内熱交換器Ａ１，Ａ２，Ａ３の
中央部分の温度を測定する温度センサーＳ１と出口部の
温度を測定する温度センサーＳ２を備える構成は、何ら
図１と変わるところはない。ここで、各電動弁Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３の弁開度に注目し、運転している室内ユニット
Ｎｏ．１においては、全開でステップ４８０とすること
と成り、一方、運転停止している室内ユニットＮｏ．２
，Ｎｏ．３に対しては弁を絞り込むこととなるが、その
絞り度が異なり、電動弁Ｖ２はステップ８５の弁開度で
、電動弁Ｖ３がステップ６５の弁開度であるとすると、
温度センサーＳ１及びＳ２が促える各室内ユニットＮｏ
．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３における温度値Ｔａ，Ｔｂは
図３に示す如きである。

【００３３】同図から５０℃／４９℃を示すＮｏ．２の
室内ユニットでは、冷媒が流れ過ぎであり、逆３５に℃
／３４℃を示すＮｏ．３の室内ユニットでは冷媒が流れ
難くなっていて冷媒の溜り込みがあることが予測され。 したがって、背御部２２はＮｏ．２の室内ユニットでは
冷媒を減らすよう電動弁Ｖ２を閉じるように制御して、
例えばステップ８０の弁開度に減じ、一方Ｎｏ．３の室
内ユニットでは冷媒をより多く流すように電動弁Ｖ３を
開けるよう制御して、例えばステップ７５の弁開度とす
る。

【００３４】こうすると図４に示すように、室内ユニッ
トＮｏ．２のＴａ／Ｔｂは４７℃／４６℃に、また、室
内ユニットＮｏ．３においても４８℃／４６℃となり、
暖房運転している室内ユニットＮｏ．１のＴａ／Ｔｂ（
４７／４５）と近似して、適正な量の冷媒がそれぞれ停
止中の室内熱交換器Ａ２，Ａ３に流れ、過不足ない良好
な熱交換が行われる。

【００３５】よって、従来のように停止中の室内熱交換
器に冷媒が溜り、冷媒不足が起こることで暖房能力が低
下すること、また、停止中の室内熱交換器に余分に冷媒
が流れ、暖房運転しようとする室内熱交換器への冷媒供
給不足による暖房能力の低下が起きるような欠点は防止
される。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、暖房運
転時に、停止中の室内熱交換器の各々に対し、冷媒が流
れ過ぎであるか、冷媒が流れ難く冷媒溜りがありそうか
が室内熱交換器の中間部及び出口部の温度に基づき判断
され、その結果にしたがい各室内熱交換器と直列の電動
弁の弁開度を自動的に調整して、冷媒の流れ過ぎ、また
は逆の冷媒の溜りを確実に防止することを可能としてい
る。

【００３７】これによって、暖房能力の向上と室内熱交
換器の冷媒の溜り防止が容易に図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和装置の冷媒回路図。

【図２】暖房運転時に、三台の室内熱交換器がそれぞれ
運転中（左側）、運転停止であるが冷媒流れ過ぎ（中央
）、運転停止であるが冷媒の流れが少な過ぎる（右側）
と仮定した場合を示す各室内ユニット部分での冷媒回路
図。

【図３】図２の構成において電動弁作動前の状況におけ
る状態比較図。

【図４】電動弁作動後の図３と同趣旨の状態比較図。

【符号の説明】

１　　室外ユニット ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ　　室内ユニット５　　冷媒圧
縮機 ７　　四方弁 ８　　室外熱交換器 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ　　室内熱交換器１７
ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ　　電動弁２０，２１　　
温度センサー ２２　　制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機と、圧縮機の吐出冷媒の流れを
   冷暖房切替時に切り替える四方弁と、複数台の室内熱交
   換器と、この各室内熱交換器に対して、冷房時には膨張
   器として作用し、暖房時には冷媒循環量を制御する電動
   弁と、減圧装置と、室外熱交換器とを順次連結してヒー
   トポンプ回路を構成した空気調和装置において、各室内
   熱交換器の中間部温度とその暖房時の冷媒出口部での温
   度をそれぞれ測定する温度センサーを設け、これら温度
   センサーからの温度データが入力され、停止中の室内熱
   交換器のある暖房運転の場合に、運転中の全室内熱交換
   器の平均的中間部温度と停止中の各室内熱交換器の出口
   部温度との比較に基づき、停止中の室内熱交換器におけ
   る冷媒循環量の多少を判断し、適正な冷媒流通状況とな
   るように対応する各電動弁の弁開度調整を行う制御器を
   備えることを特徴とする空気調和装置。