JPH0694959B2 - 多室用空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多室用空気調和機、特に、１台の室外機に
複数台の室内機を接続させた多室用空気調和機に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来例によるこの種の多室用空気調和機として、例えば
実公昭55−28993号公報に記載された多室用空気調和機
の構成を第７図に示す。すなわち、第７図において、符
号１は圧縮機、２は圧縮機１の上流側に接続されて、冷
房，暖房のサイクル切換えを行う切換弁ある四方弁、３
は一方を四方切換弁２に接続させ、他方に膨張弁22およ
びレシーバ28を直列に接続させた室外側熱交換器、４は
上記圧縮機１と四方弁２との間に接続させたアキュムレ
ータ、23は上記膨張弁22に並列に接続させた逆止弁であ
って、これらにより空気調和機の主回路部を構成してい
る。また5a,5bは上記主回路部から並列分岐されて、そ
の四方弁２とレシーバ28との間に、それぞれガス側電磁
弁6a,6bおよび液側電磁弁24a,24bを介して接続された複
数台の室内熱交換器であって、これらの各熱交換器5a,5
bについてもその各液側電磁弁24a,24bとの間に、膨張弁
26a,26bと逆止弁25a,25bとの並列回路をそれぞれ直列に
接続させてある。そしてこの従来例による多室用空気調
和機の場合、四方弁２の切換え操作により、冷房運転は
第７図の実線矢印、暖房運転は点線矢印のように冷媒を
循環作用させるようにしたものである。

そして、この従来例の構成の場合、各室内熱交換器5a,5
b、つまり複数の室内機に冷房用の膨張弁26a,26bが設け
られていて、これらは冷房時に複数の室内機の負荷のア
ンバランス、あるいは各室内機の据付けられた位置関係
が相対的に均等でないときにあっても、それぞれの室内
機に適正な冷媒量を供給することをその主目的としてい
るのであるが、しかし、暖房時には複数台の室内機に適
正な冷媒量を分配する手段がなく、多室用空気調和機と
して必ずしも充分な回路構成でない。また１台の室外機
に１台の室内機を対応させた、いわゆる１対１対応の一
般的な空気調和機においては、第８図に第７図と相当す
る部分に同一符号を用いて示すように、室内機に対して
冷媒制御用の膨張弁が設けられておらず、室外機内に設
けられた毛細管27により、冷房，暖房を共に制御させる
という非常に簡単でしかも安価な回路構成とするのが普
通である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、多室用空気調和機の室内機としては、生産台
数が多く、比較的安価に得られる１対１対応の室内機を
そのまま適用させて使用できにくく、また、冷暖房時
に、膨張弁による過熱度制御のため、運転条件の変化に
よる余剰冷媒を溜めるレシーバが必要となり、過度状態
での圧縮機への液戻りを防ぐためのアキュムレータと合
せて２つの冷媒吸収容器を必要とするという問題点があ
った。

さらに、従来の多室用空気調和機では、暖房運転時の液
側分岐回路の合流点が高圧の液冷媒となっており、室内
機のうち１台でも停止している場合、この停止回路内の
冷媒を、回収するために逆止弁、毛細管を介して圧縮機
の低圧回路へ接続する冷媒回収回路が必要で、このため
冷媒回路が複雑なものとなってしまうという問題点があ
った。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、簡単な冷媒回路でありながら、１対１の空
気調和機に使用される標準的な室内機とそのまま接続で
きると共に、複数台の室内機への冷暖房運転時における
冷媒分配を適正に行い、さらに、冷媒回収回路が不要で
アキュムレータだけで冷媒量の調整を可能にした多室用
空気調和機を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る多室用空気調和機は、複数台の室内機に
接続される各々のガス側分岐管に電磁弁を、各々の液側
分岐管に電気信号で駆動する膨張弁をそれぞれ設け、室
外熱交換器と液側分岐管の合流点の間でアキュムレータ
内の冷媒と熱交換する熱交換器を設けると共に、高圧圧
力または飽和温度を検出する手段によって得られた圧力
または温度と上記各室内機の能力を設定するスイッチの
入力信号とによって膨張弁を制御する制御装置を具備さ
せたものである。

〔作 用〕

この発明における多室用空気調和機は、冷暖房時とも、
膨張弁で複数台の室内機への冷媒供給のバランスをとり
ながら過冷却度を制御し、複数台の室内機へ適正に冷媒
を分配することができると共に、過冷却度を一定にする
ことができ、簡単な冷媒回路で、標準的な室内機をその
まま接続できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は圧縮機、２は切換弁である四方弁、３
は室外熱交換器、４はアキュムレータであり、これらに
よって空気調和機の主要な部分を構成している。８はア
キュムレータ内の熱交換器で、液側分岐回路と、室外熱
交換器３の間の配管をアキュムレータ内の冷媒と熱交換
するようにしている。6a〜6cはガス側分岐管14a〜14cに
設けたガス側電磁弁、7a〜7cは液側分岐管15a〜15cに設
けた電子あるいは電気信号により駆動する可逆式の膨張
弁である。また、上記ガス側分岐管14a〜14c、および液
側分岐管15a〜15cの間に連絡配管16a〜16c、17a〜17cを
介して複数台の室内機（不図示）内の室内熱交換器5a,5
b,5cが接続されている。10は圧縮機１の吐出圧力を検出
する圧力検出手段である圧力センサ、12a〜12cは室内機
の能力を設定するスイッチである。ここで、室内機の能
力とは冷房能力及び暖房能力であり、室内機の容量、即
ち室内熱交換器の大きさできまるものである。13a〜13c
は液側分岐管の温度を検出する温度検知器である温度セ
ンサ、11は室外熱交換器の冷房時出口温度を検出する温
度センサ、９は上記スイッチの入力、温度センサの温度
信号および圧力センサの圧力信号を取り込んで上記可逆
式膨張弁7a〜7cを制御する制御装置である。

第２図は上記制御装置のブロック図であり、アナログデ
ジタル変換器（A/D変換器）51、入力回路52、中央演算
処理装置（CPU）53、メモリ54、出力回路55、出力バッ
ファ56より構成されている。なお、入出力部は一例のみ
表示している。また、能力設定スイッチ値12a〜12cは各
々３ビットのスイッチで構成され、例えば、接続された
室内機の冷房能力が2000kcal/hの場合はスイッチ設定
は、「000」、2500kcal/hの場合は「001」のように、各
々８通りの設定が可能になっている。

次に、この実施例の動作について説明する。第１図にお
いて、冷房時、圧縮機１より吐出された高圧ガス冷媒
は、四方弁２を通り室外熱交換器３により液化され、ア
キュムレータ４内の熱交換器８でさらに冷却され、過冷
却度を大きくとり分岐回路へ導びかれる。さらに、各々
の分岐管に設けた膨張弁7a〜7cにより減圧され、連絡配
管17a〜17cを通って室内熱交換器5a〜5cに入り、ここで
蒸発する。蒸発した冷媒は、ガス側の連絡配管16a〜16c
を通り、室外機へ戻り、ガス側分岐管14a〜14cに設けた
電磁弁6a〜6cを通って合流し、四方弁2,アキュムレータ
４を経て圧縮機１に戻るサイクルが構成される。このと
き、圧力センサ10と、室外熱交換器３出口の温度センサ
11により、室外熱交換器３出口の過冷却度（以下サブク
ールという）を一定にすると同時に、能力設定スイッチ
12a〜12cにより登録された各室内機の大きさにより全体
の開度を分配するように制御装置９により膨張弁7a〜7c
を制御する。

第３図は、冷房時に上記制御装置９により膨張弁7a〜7c
を制御する一例を説明するためのフローチャートであ
る。

フローがスタートすると、ステップ61で高圧飽和温度が
圧力センサ10によって検出され、この飽和温度t₁が演算
処理され、ステップ62で、室外熱交換器３の出口側に設
けた温度センサ11によって室外熱交換器３の出口温度t₂
が検出され、この出口温度t₂が入力され、ステップ63
で、これらの温度差としてのSCが計算される。ステップ
64で、サブクールの設定値として演算処理された目標サ
ブクールSCoとのずれ|SC-SCo|が一定値例えば３℃以下
であるかどうかが比較され、ずれが３℃を越えると判断
する場合は、ステップ65で各膨張弁開度の合計 が計算式 を用いて計算される。

ここに、Nj:各膨張弁開度 Nj^＊：変更前の各膨張弁の開度 A:実験により決まる定数 各膨張弁の開度の合計ΣNjが計算されてサブクールが大
き目のときは、膨張弁全体の開度を開方向へ、小さ目の
ときは、閉方向へ調整し、ステップ66へ移る、また、ず
れか３℃以下であると判断する場合は、ステップ65でト
ータル開度の変更をせずにステップ66へ進む。ステップ
66では、能力設定スイッチ12a〜12cにより設定された運
転中の各室内機の能力と比例関係にある能力コードQj、
例えば、冷房能力が2000kcal/hの時はQj＝４、2500kcal
/hの時はQj＝５、4000kcal/hの時はQj＝８を制御装置９
から読み込む。次に、ステップ67でトータル開度をQjに
より配分し、ステップ68で新開度Njを出力する。

このフローチャートによれば、サブクールの調整と各室
内機への分配が適正になるように制御される。

第４図は、蒸発器出口の冷媒の状態と、平均熱伝達率の
変化を表したもので、同図からわかるように、出口がス
ーパーヒート領域に入ると、急激に性能が劣化するた
め、出口を湿り状態（乾き度ｘ＝0.9前後）で使用する
ことが性能を向上する上で重要なことがわかる。上記の
制御は、これを利用したもので、サブクールを積極的に
大きくとり、蒸発器出口を湿り状態にしていると同時
に、出口の乾き度が各々の回路で少々変化があっても、
安定した能力を得るようにしたもので、複数の分岐管14
a〜14c、15a〜15cに冷媒を分配する上で、制御性が非常
によいものとなっていると同時に、室外熱交換器３で、
適正にサブクールをとっていることから、室外熱交換器
３も有効に使用できる。当然のことながら、室内機がす
べて運転したときにも、蒸発器出口が湿り状態となるよ
うに冷媒量を充填しておく。さらに、室内機の運転台数
が減少した場合には、停止した室内機に対応する液側分
岐管の膨張弁7a,7b,7cを全閉にすることにより冷媒供給
を停止すると同時に、余剰冷媒はアキュムレータ４内に
溜めることができるという機能も有する。

暖房時には、圧縮機１より吐出された高温高圧のガス冷
媒は、第１図の破線のように通路を切り換えた四方弁２
を通ってガス側分岐管14a〜14cに設けた電磁弁6a〜6cを
通り、連絡配管16a〜16cを介して室内熱交換器5a〜5cへ
と導びかれる．ここで液化した冷媒は、室内外連絡管17
a〜17cを通って室外機へ戻り３液側分岐管15a〜15cに設
けた膨張弁7a〜7cにより減圧され、室外熱交換器３で蒸
発し、四方弁2,アキュムレータ４を介して、圧縮機１へ
戻るサイクルを構成する。このとき、圧力センサ10と、
液側分岐管15a〜15cに設けた温度センサ13a〜13cによ
り、室内熱交換器5a〜5c出口のサブクールを一定にする
と同時に、各々の分岐管の温度を揃えるように制御装置
９により膨張弁7a〜7cを制御する。さらに、室内機の運
転台数が減少した場合には、停止した室内機に対応する
ガス側分岐回路の電磁弁を閉じることにより、冷媒供給
を停止する。余剰冷媒は冷房時と同様にアキュムレータ
４内に溜めることができる。

また、冷，暖房時とも分岐回路の下流側合流点は、いず
れも低圧側となり停止中の室内機がある場合いずれも分
岐回路の入口を閉、出口を開とすることにより冷媒の回
収が可能となる。

この発明の一実施例によれば、電気信号により制御装置
を制御するので、暖房時は圧力センサと液側分岐管に設
けた温度センサにより、室内熱交換器出口のサブクール
を一定にでき、各分岐管の温度を揃えることができ、冷
房時には、圧力センサと室外熱交換器出口に設けた温度
センサによりサブクールを一定にでき、また各室内機の
能力コードQjにより冷媒を適正に分配するので、レシー
バを備える必要がなく、標準の室内機との組み合せが容
易にでき、分配性能がよく、しかも冷媒回収回路が不要
であるという効果がある。また、この発明の一実施例の
多室用空気調和機では、膨張弁はマイコンにより制御さ
れるので、圧縮機をインバータにより周波数制御をしよ
うとする場合にも都合がよい。

第５図は、この発明の他の実施例を示す冷媒回路図であ
る。この実施例では、圧力センサ10の代りに飽和温度の
検出回路18を使用したもので、圧力の代りに直接飽和温
度を検出する飽和温度検出手段である温度センサ19によ
り検出している。上記検出回路18は熱交換器21と毛細管
20により構成され、圧縮機１出口の冷媒は熱交換器21に
より冷却されて二相冷媒となり、毛細管20で圧縮機１の
吸入圧力まで減圧され、低温の二相冷媒となり熱交換器
21で、熱交換することにより、圧縮機出口の冷媒のエン
タルピとほぼ同じエンタルピの低圧冷媒となりサイクル
を完了する。第６図は、この冷媒の挙動をモリエル線図
上で表わしたもので、実線がこの検出回路18内の冷媒が
状態、破線ABCDが通常の冷凍サイクル上の冷媒の状態を
表している。第６図中、Ｅは、毛細管20入口状態を示
し、この場所に温度センサ19を取り付けることにより、
圧力センサを使わずに高圧圧力飽和温度を検出すること
が可能となる。

また、図示していないが、室内外の熱交換器の中央付近
の配管の温度を検出すれば、やはり冷暖房時の高圧圧力
飽和温度を検出できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、この発明によれば、電気信号に
より駆動する膨張弁を制御装置により、サブクールを一
定にしながら、複数の分岐管に適正に冷媒を分配するよ
うに制御できるので、標準の室内機との組み合せが可能
であり、またレシーバが不要となり、さらに分配性能が
よく、しかも冷媒回収回路の不要な多室用空気調和機が
得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による多室用空気調和機の
冷媒回路図、第２図は同制御装置のブロック図、第３図
は制御動作を説明するフローチャート、第４図は蒸発器
出口の冷媒状態と平均熱伝達率の関係を示す図、第５図
はこの発明の他の実施例による多室用空気調和機の冷媒
回路図、第６図は同飽和温度検出回路内の冷媒の状態を
表すモリエル線図、第７図および第８図は互いに異った
従来の空気調和機の冷媒回路図である。 １……圧縮機、２……四方弁（切換弁）、３……室外熱
交換器、４……アキュムレータ、5a〜5c……室内熱交換
器、6a〜6c……電磁弁、7a〜7c……膨張弁、８……アキ
ュムレータ内の熱交換器、９……制御装置、10……圧力
センサ、11,13a〜13c……温度センサ、12a〜12c……能
力設定スイッチ、14a〜14c……ガス側分岐管、15a〜15c
……液側分岐管、16a〜16c,17a〜17c……連絡配管、18
……飽和温度検出回路、19……温度センサ、20……毛細
管、21……熱交換器。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 康夫 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱電 機株式会社静岡製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−153357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−243262（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、切換弁、アキュムレータ、および
   室外熱交換器を主要部材として構成した冷暖房の切り換
   え可能な室外機を有し、この室外機の液管とガス管とに
   それぞれ並列の分岐管を設け、これらの分岐管に連絡配
   管を介して複数台の室内機を接続する多室用空気調和機
   において、各々のガス側分岐管に電磁弁を設け、各々の
   液側分岐管に電気信号で駆動する膨張弁を設け、上記室
   外熱交換器と液側分岐管の合流点の間の配管に上記アキ
   ュムレータ内の冷媒と熱交換可能な熱交換器を設け、さ
   らに、液側分岐管および室外熱交換器の冷房時出口管に
   各々温度検知器を設けると共に、高圧圧力または飽和温
   度を検出する検出手段と、接続される室内機の能力を設
   定するスイッチと、上記温度検知器によって得られた温
   度と上記検出手段によって得られた圧力または飽和温度
   と上記スイッチの入力信号とによって上記膨張弁を制御
   する制御装置とを具備させたことを特徴とする多室用空
   気調和機。