JP2616009B2

JP2616009B2 - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2616009B2
Application number: JP1141866A
Authority: JP
Inventors: 真理佐田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPH037858A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数の熱源側熱交換器を配置した空気調和
装置に係り、特に冷暖房サイクルの切換性能の向上対策
に関する。

（従来の技術）従来より、例えば特開昭61−110859号公報に開示され
る如く、冷暖房運転可能に構成された空気調和装置にお
いて、複数の熱源側熱交換器と該熱源側熱交換器用の開
度調節可能な減圧機構とを冷媒回路内で並列に配置して
おき、室内側の負荷に応じて各減圧機構の開度を調節す
ることにより、冷暖房運転時に、各熱源側熱交換器の能
力調節範囲の拡大を図ろうとするものは公知の技術であ
る。

すなわち、上記公報に開示されるごとく、室内側の冷
房負荷が大きいときには冷房サイクルで各減圧機構の開
度を大きくし、冷房負荷の減少に応じて開度を小さくす
る一方、室内側の負荷が暖房負荷に変化すると、暖房サ
イクル側に切換えて、負荷の増大に応じて減圧機構の開
度を大きくするように制御することにより、能力の小さ
い領域における能力制御を可能にしたものである。

（発明が解決しようとする課題）上記従来のものを利用することにより、室内側の冷房
から暖房までの負荷の変化に対応して熱源側熱交換器の
能力を広い範囲に亘って調節することができる。

しかしながら、上記のように冷暖房サイクルを切換え
る際、能力の小さな領域でつまり減圧機構の開度を絞り
冷媒循環量の小さな状態ですべての熱源側熱交換器を蒸
発器から凝縮器に切換えるために、冷媒状態が不安定と
なり切換時に大きな衝撃が生じるので、冷媒回路全体に
その影響が及んで、信頼性が損なわれる虞れがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
主たる目的は、冷媒の物理状態の大きな変化を生じるこ
となく、室外側の能力を凝縮機能から蒸発機能に又はそ
の逆に変化させうる手段を講ずることにより、冷房サイ
クルから暖房サイクルへの切換性能の向上を図ることに
ある。

また、他の目的は、複数の熱源側熱交換器の熱交換特
性を改善することにより、運転効率の向上を図ることに
ある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため第１の解決手段は、同時に複
数の熱源側熱交換器のうちのいずれかを蒸発器とし他を
凝縮器とする逆モード運転を行うことにある。

具体的には、第１図及び第２図に示すように、圧縮機
（１）と利用側熱交換器（８）と該利用側熱交換器
（８）用の利用側減圧機構（７）とを接続した主冷媒配
管（10）に対して、熱源側熱交換器（２）と該熱源側熱
交換器（２）用の熱源側減圧機構（３）とを接続した複
数の分岐管（12a），（12b）を互いに並列に接続してな
る冷媒回路（11）と、該冷媒回路（11）を冷房サイクル
と暖房サイクルとに切換えるサイクル切換手段（51）と
を備えた空気調和装置を対象とする。

そして、上記各分岐管（12a），（12b）のガスライン
（10b）との接続を、上記冷媒回路（11）の吐出ライン
（10b1）と吸入ライン（10b2）とに個別に切換える接続
切換機構（4a），（4b）と、上記利用側熱交換器（８）
の冷房若しくは暖房の空調要求が所定の要求量以下に低
減したとき、各熱源側熱交換器（2a），（2b）のうちい
ずれかを吐出ライン（10b1）に接続させて凝縮器とし、
他を吸入ライン（0b2）に接続させて蒸発器とするモー
ド運転を行うように接続切換機構（4a），（4b）を制御
し、且つこの逆モード運転時、利用側熱交換器（８）の
冷房要求量が所定量以下であるときには蒸発器となって
いる熱源側熱交換器（2a）の蒸発能力よりも凝縮器とな
っている熱源側熱交換器（2b）の凝縮能力を大きくする
一方、利用側熱交換器（８）の暖房要求量が所定量以下
であるときには凝縮器となっている熱源側熱交換器（2
b）の凝縮能力よりも蒸発器となっている熱源側熱交換
器（2a）の蒸発能力を大きくするように熱源側減圧機構
（3a），（3b）を制御すると共に、利用側熱交換器
（８）の空調要求が冷房要求と暖房要求との間で変化す
るときには、凝縮器となっている熱源側熱交換器（2b）
の凝縮能力と蒸発器となっている熱源側熱交換器（2a）
の蒸発能力とを等しくするように熱源側減圧機構（3
a），（3b）を制御する逆モード運転制御手段（52）と
を備えさせた構成としたものである。

第２の解決手段は、第２図に示すように、上記第１の
解決手段において、各分岐管（12a），（12b）のガス側
に、逆モード運転制御手段による逆モード運転時に相互
の熱交換可能に近接配置された吸入管熱交換器（13
a），（13b）を設けたものである。

第３の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段にお
ける運転制御手段（52）を、各熱源側減圧機構（3a），
（3b）の開度を一定期間全閉状態に保持した後、各熱源
側熱交換器（2a），（2b）を凝縮器と蒸発器との間で切
換えるよう接続切換機構（4a），（4b）を制御するもの
としている。

第４の解決手段は、上記第1,第２又は第３の解決手段
における各熱源側減圧機構（3a），（3b）を電動膨張弁
で構成したものである。

第５の解決手段は、第２図に示すように、上記第1,第
2,第３又は第４の解決手段における各熱源側熱交換器
（2a），（2b）をファン（14）による共通の空気通路に
配置して、逆モード運転制御手段（52）を、風上側の熱
源側熱交換器（2a）が凝縮器となり、風下側の熱源側熱
交換器（2b）が蒸発器となるよう各接続切換機構（4
a），（4b）を制御するものとしている。

（作用）以上の構成により、請求項（１）の発明では、装置の
運転時、サイクル切換手段（51）により、室内の冷暖房
要求の変化に応じて、冷媒回路（11）が冷房サイクルと
暖房サイクルとに切換えられ、所定の空調が行われる。

その際、利用側熱交換器（８）の冷房若しくは暖房の
空調要求が低減するときには、逆モード運転制御手段
（52）により、各分岐管（12a），（12b）のうちいずれ
かが吐出ライン（10b1）に接続され、他が吸入ライン
（10b2）に接続されるように接続切換機構（4a），（4
b）が制御される。つまり、各熱源側熱交換器（2a），
（2b）のいずれかが蒸発器となる一方、他が凝縮器とな
るので、要求能力が小さいときにも所定の冷媒循環量を
維持した状態で室外側の能力が小さくなるよう制御され
る。また、このような空調要求低減時において、利用側
熱交換器（８）の空調要求が冷房要求と暖房要求との間
で変化するときには、逆モード運転制御手段（52）によ
り、凝縮器となっている熱源側熱交換器（2b）の凝縮能
力と蒸発器となっている熱源側熱交換器（2a）の蒸発能
力とが等しくなるように、熱源側減圧機構（3a），（3
b）が制御される。したがって、従来のような冷房サイ
クルから暖房サイクルへの切換時における冷媒循環量の
極度の減少による冷媒の不安定状態やショックを生じる
ことなく、室外側全体の凝縮能力から蒸発能力への変化
又はその逆の変化が円滑に行われることになり、能力変
化時に伴なう冷暖房サイクルの切換時における信頼性が
向上する。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明に
おいて、逆モード運転時に、各分岐管（12a），（12b）
のガス側に設けられた吸入管熱交換器（13a），（13b）
相互の熱交換が行われ、蒸発器となる熱源側熱交換器
（2a）における冷媒の過熱度が吸入管熱交換器（13a）
でとられるので、蒸発温度が可及的に上昇することにな
り、運転効率が向上する。

請求項（３）の発明では、上記請求項（１）又は
（２）の発明において、逆モード運転制御手段（52）に
より、熱源側減圧機構（3a），（3b）の開度を一定期間
全閉状態に保持し、冷媒状態が安定してから各熱源側熱
交換器（2a），（2b）を凝縮器と蒸発器との間で切換え
るように接続切換機構（4a），（4b）が制御されるの
で、冷媒状態の安定性が増大することになる。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１），（２）
又は（３）の発明において、熱源側減圧機構たる電動膨
張弁（3a），（3b）の連続的な開度調節により各熱源側
熱交換器（2a），（2b）の能力が微細に調節され、室外
側全体の蒸発能力と凝縮能力が広い範囲に亘って円滑に
調節されることになる。

請求項（５）の発明では、上記請求項（１），
（２），（３）又は（４）の発明において、各熱源側熱
交換器（2a），（2b）がファン（14）による共通の空気
通路に配置され、逆モード運転制御手段（52）による逆
モード運転時に、風上側の熱源側熱交換器（2b）が凝縮
器として機能し、風下側の熱源側熱交換器（2a）が蒸発
器として機能するように制御されるので、蒸発器となる
風下側の熱源側熱交換器（2a）では、風上側の熱源側熱
交換器（2b）で暖められた空気との熱交換により、高い
蒸発温度が得られ、運転効率が向上することになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に
基づき説明する。

第２図は本発明の実施例に係る空気調和装置の構成示
し、一台の室外ユニット（Ｘ）に対して複数の室内ユニ
ット（Ａ）〜（Ｃ）が並列に接続されたいわゆるマルチ
タイプのものである。

上記室外ユニット（Ｘ）において、（１）は圧縮機、
（2a），（2b）は冷媒の流れ方向に応じて凝縮器又は蒸
発器として機能する熱源側熱交換器としての室外熱交換
器、（3a），（3b）は上記室外熱交換器（2a），（2b）
が凝縮器となるときには流量制御弁として機能し、蒸発
器となるときには減圧機構として機能する熱源側減圧機
構としての室外電動膨張弁、（５）は液冷媒を貯溜する
ためのレシーバ、（６）は吸入冷媒中の液冷媒を除去す
るためのアキュムレータである。

また、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）は同一構成であ
り、（7A）〜（7C）は各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の
冷房運転時には減圧機構として、暖房運転時には流量制
御弁として機能する室内電動膨張弁、（8A）〜（8C）は
利用側熱交換器としての室内熱交換器である。

そして、上記各機器は冷媒配管（10）により冷媒の流
通可能に接続されており、室外側で室外空気との熱交換
により得た熱を室内に放出する冷媒回路（11）が構成さ
れている。

ここで、室外ユニット（Ｘ）において、上記一方の室
外熱交換器（2a）と室外電動膨張弁（3a）とは冷媒配管
（10）の分岐管（12a）により互いに直列に接続され、
他方の室外熱交換器（2b）と室外電動膨張弁（3b）とは
分岐管（12b）により互いに直列に接続されているとと
もに、上記各分岐管（12a），（12b）は冷媒回路（11）
の液ライン（10a）とガスライン（10b）との間で互いに
並列に接続されている。

そして、各分岐管（12a），（12b）のガスライン（10
b）側は、吐出ライン（10b1）と吸入ライン（10b2）と
に、第１室外開閉弁（4a1），（4b2）と第２室外開閉弁
（4a2），（4b2）とを介してそれぞれ分岐接続されてお
り、該第1,第２室外開閉弁（4a1），（4a2）及び（4b
1），（4b2）により、各室外熱交換器（2a），（2b）の
ガスライン（10b）側への接続を吐出ライン（10b1）と
吸入ライン（10b2）とに個別に切換える接続切換機構
（4a），（4b）が構成されている。すなわち、第１室外
開閉弁（4a1），（4b1）が開いて第２室外開閉弁（4a
2）（4b2）が閉じると、室外熱交換器（2a），（2b）が
吐出ライン（10b1）に連通して、室外熱交換器（2a），
（2b）が凝縮器として機能する一方、第１室外開閉弁
（4a1），（4b1）が閉じ、第２室外開閉弁（4a2），（4
b2）が開くと、室外熱交換器（2a），（2b）が吸入ライ
ン（10b2）に連通して、室外熱交換器（2a），（2b）が
蒸発器として機能するようになされている。

ここで、各室外熱交換器（2a），（2b）は、室外ファ
ン（14）により形成される共通の空気通路に配置されて
いて、一方の室外熱交換器（2a）は風下側に、他方の室
外熱交換器（2b）は風上側になるように配置されてい
る。以下、上記一方の室外熱交換器（2a）を風下側室外
熱交換器、他方の室外熱交換器（2b）を風上側室外熱交
換器とする。

一方、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）において、各室
内熱交換器（8A）〜（8C）のガスライン（10b）側は、
吐出ライン（10b1）と吸入ライン（10b2）とに、それぞ
れ第１室内開閉弁（9A1）〜（9C1）と第２室内開閉弁
（9A2）〜（9C2）とを介して分岐接続されていて、上記
室外ユニット（Ｘ）の場合と同様に、上記第1,第２室内
開閉弁（9A1）〜（9C2）の開閉により、室内熱交換器
（8A）〜（8C）が蒸発器又は凝縮器として機能するよう
になされている。すなわち、上記第１、第２室内開閉弁
（9A1）〜（9C2）及び室外ユニット（Ｘ）の上記各室外
開閉弁（4a1）〜（4b2）により、冷媒回路（11）を冷房
サイクルと暖房サイクルとに切換えるサイクル切換手段
（51）が構成されている。

なお、上記のように、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）
は個別に冷房運転と暖房運転とを行うよになされてい
て、各室内の要求に応じて冷暖房を切換えながら、室内
で回収した冷熱と暖熱とを互いに交換し合うことにより
省エネ運転を行ういわゆる熱回収運転可能になされてい
る。

また、装置には多くのセンサ類が設けられていて、
（Th0）は吐出管に設けられ、吐出管温度を検出するた
めの吐出管センサ、（Th1）は室外ユニット（Ｘ）の一
部に配置され、外気温度T₁を検出するための外気温セン
サ、（Th2a）及び（Th2b）は室外ユニット（Ｘ）の吸入
ライン（10b2）側の分岐管（12a），（12b）に配置さ
れ、各室外熱交換器（2a），（2b）のガス側温度を検出
する室外ガス管センサ、（Th3a）及び（Th3b）は室外ユ
ニット（Ｘ）の液側の分岐管（12a），（12b）に配置さ
れ、各室外熱交換器（2a），（2b）の液側温度を検出す
る室外液管センサ、（Hp）は吐出ライン（10b1）に配置
され、系の凝縮圧力相当飽和温度Tc（以下、単に凝縮温
度とする）を検出するための高圧センサ、（Lp）は吸入
ライン（10b2）に配置され、系の蒸発圧力相当飽和温度
Te（以下、単に蒸発温度とする）を検出するための低圧
センサであって、上記各センサの信号は、室外ユニット
（Ｘ）の運転を制御するための室外コントローラ（15）
に入力可能になされている。そして、上記室外コントロ
ーラ（15）は上記インバータ（16）、室外ファン（1
4）、各室外開閉弁（4a1），（4a2），（4b1），（4b
2）及び各室外電動膨張弁（3a），（3b）に信号の出力
が可能になされていて、室外コントローラ（15）によ
り、上記各センサで検出される温度、圧力等の信号に応
じて各機器の運転を制御するようになされている。

一方、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）において、（Th
4A）〜（Th4C）は各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の空気
吸込口に配置され、室温を検出するための室温センサ、
（Th5A）〜（Th5C）は各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の
ガス管側に配置され、各室内熱交換器（8A）〜（8C）の
ガス管側温度を検出するための室内ガス管センサ、（Th
6A）〜（Th6C）は各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の液管
側に配置され、各室内熱交換器（8A）〜（8C）の液管側
温度を検出するための室内液管センサであって、上記各
センサの信号は各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の運転を
制御するための室内コントローラ（20A）〜（20C）に入
力可能になされており、さらに室内コントローラ（20
A）〜（20C）を介して上記室外コントローラ（15）にも
入力可能になされている。そして、上記各室内コントロ
ーラ（20A）〜（20C）は、各室内ユニット（Ａ）〜
（Ｃ）の室内ファン（17A）〜（17C）、各室内開閉弁
（9A1）〜（9C2）及び各室内電動膨張弁（7A）〜（7C）
に信号の出力可能になされていて、室内コントローラ
（20A）〜（20C）により、上記各センサで検出される空
調負荷、冷媒の過熱度、過冷却度等に応じて、各室内開
閉弁（9A1）〜（9C2）の切換、室内電動膨張弁（7A）〜
（7C）の開度、室内ファン（17A）〜（17C）の風量等を
制御するようになされている。

ここで、上記室外ユニット（Ｘ）における各機器の制
御内容について、第３図〜第５図に基づき説明する。

第３図は室外コントローラ（15）の制御内容を示すフ
ローチャートであって、ステップS1で、上記低圧センサ
（Lp）、高圧センサ（Hp）、外気温センサ（Th1）及び
インバータ（16）の信号から蒸発温度Te、凝縮温度Tc、
外気温度T₁及び圧縮機（１）の運転容量ＦTを入力し、
ステップS2で、外気温T₁、インバータ（16）周波数ＦT
等に基づき、配管長による圧力損失を考慮した高低圧一
定制御を行うための目標蒸発温度Tes及び目標凝縮温度T
csを演算する。そして、ステップS3で、上記目標蒸発温
度Tesと現在の蒸発温度Teとの温度偏差ΔTe（＝Tes−T
e）及び目標凝縮温度Tcsと現在の凝縮温度Tcとの温度偏
差ΔTc（＝Tcs−Tc）とを演算し、ステップS4で、上記
で演算した各温度偏差ΔTe及びΔTcから、下記式ＥF＝K₁ΔTe＋K₂ΔTc ＥX＝K₃ΔTe＋K₄ΔTc （ただし、K₁,K₂,K₃,K₄はそれぞれ定数）に基づき、圧
職機（１）の運転容量の不足分（以下、容量偏差とす
る）ＥFと、室外熱交換器（2a），（2b）の蒸発方向又
は凝縮方向へのずれＥX（以下、蒸発方向を正として蒸
発度偏差という）を演算する。

さらに、ステップS5で、上記で求めた容量偏差ＥF及
び蒸発度偏差ＥXに応じて、下記式 ΔFk＝Kc｛ＥF−ＥFo＋（Δt/2Tic）・（ＥF＋ＥFo）｝ ΔＣER＝Kp{ＥX−ＥXo＋（Δt/2Tip）・（ＥX＋ＥXo）} （ただし、Kc,Kpはそれぞれ容量ゲイン及び蒸発度ゲイ
ンとしての定数、Δｔはサンプリングタイム、Tic、Tip
はそれぞれ積分時間、ＥEO,EXoはそれぞれ前回のサンプ
リングで算出した容量偏差及び蒸発度偏差である）に基
づき、容量増分ΔFk及び蒸発度増分ΔＣERをPI演算によ
り算出する。ここで、ＣERは、２つの室外熱交換器（2
a），（2b）がいずれも蒸発器となり、かつその能力が
最大のときを100、いずれもが凝縮器となり、かつその
能力が最大のときを−100として、蒸発器及び凝縮器と
しての機能が釣り合った状態を「０」とする指標であっ
て、室外全体の能力を蒸発機能という観点から見た数値
で現したものである。以下、このＣERを蒸発度指数とい
う。したがって、上述のごとく、ΔＣERは蒸発度増分で
ある。

その後、ステップS5で、上記で求めた蒸発度増分ΔＣ
ERから求まる変更蒸発度指数ＣERに応じた各室外電動膨
張弁（3a），（3c）の開度Eva,Evbの変更量を演算し、
ステップS6で、インバータ（16）及び各室外電動膨張弁
（3a），（3b）を駆動した後、ステップS7でサンプリン
グタイムが経過するまで待って、上記フローを繰り返
す。

ここで、以上の制御の具体例について、第４図及び第
５図に基づき説明する。第４図（ａ）及び（ｃ）は、そ
れぞれ蒸発度指数ＣERの変化に対する各室外電動膨張弁
（3a），（3b）の開度Eva,Evbの変化、同図（ｂ）及び
（ｄ）はそれぞれ風下側及び風上側室外熱交換器（2
a），（2b）の凝縮器と蒸発器との間の切換えつまり各
第1,第２室外開閉弁（4a1），（4a2）及び（4b1），（4
b1）の切換わりを示す。また、第５図（ａ）〜（ｉ）
は、それぞれ両室外熱交換器（2a），（2b）の最大凝縮
能力時から最大蒸発能力時までに亘る内部状態の変化を
示す。

例えば室内側の冷房要求が最大のときには、蒸発度Ｃ
ERが−100付近であり、各第１室外開閉弁（4a1），（4b
1）が開き、各第２室外開閉弁（4a2），（4b2）が閉じ
て、いずれの室外熱交換器（2a），（2b）も凝縮器とし
て機能しており、第４図（ａ）及び（ｃ）に示すよう
に、各室外電動膨張弁（3a），（3b）は略全開状態であ
る。そして、室内側の冷房要求が小さくなるにつれて、
風下側室外電動膨張弁（3a）の開度Evaが減少する方向
に制御される（第４図（ａ）参照）一方、風上側室外電
動膨張弁（3b）の開度Evbは全開状態に保持されている
（第４図（ｂ）のＣER＝ＣER１まで）。したがって、第
５図（ａ）及び（ｂ）に示すように、風上側室外熱交換
器（2b）は最大凝縮能力を保持する一方、風下側室外熱
交換器（2a）は徐々に凝縮機能を低減して行き、最終的
に室外電動膨張弁（3a）が全閉状態となる（第４図
（ａ）のＣER＝ＣER_１の点）と、熱交換器として機能し
ない。一方、風上側室外電動膨張弁（3b）も次第に開度
Evbを減少していき、風上側室外熱交換器（2b）の凝縮
能力が低下する（第５図（ｃ）参照）。

その後、室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）側の冷房要求の
減少又は暖房要求の増大に応じて、風下側室外熱交換器
（2a）では、第１室外開閉弁（4a1）が閉じ、第２室外
開閉弁（4a2）が開いて、吸入ランイン（10b2）に接続
されて風下側室外熱交換器（2a）が凝縮器から蒸発器に
切換わる（第４図（ｂ）のＣER＝ＣER_２の点）。

その場合、風上側室外電動膨張弁（3b）は既に全開状
態から開度を減少しつつあるが、風上側室外熱交換器
（2b）は凝縮能力を有しており（第５図（ｄ）参照）、
風下側室外電動膨張弁（3a）の開度が開くと（第４図
（ｂ）のＣER_３の点）、２つの室外熱交換器（2a），
（2b）のうち一方が凝縮器、他方が蒸発器として機能し
ている。このとき、室内の要求能力の減少又は冷房要求
と暖房要求との均衡に対応して、室外全体としての蒸発
度指数ＣERは「０」に近い状態であり、冷媒回路（11）
全体として、冷房サイクルから暖房サイクルへと自然に
切換わっている。そして、このようなサイクル切換え時
にも、上記のような逆モード運転を行うことにより、冷
媒回路（11）内には所定量の冷媒循環量が確保されてい
る。

そして、室内側の要求変化に応じて、室外側能力が次
第に蒸発方向に移行して行き（第５図（ｅ）参照）、風
上側室外電動膨張弁（3b）の開度が全閉状態になると
（第４図（ｃ）のＣER_４の点）、室外全体として、蒸発
能力だけがある状態となる（第５図（ｆ）参照）。

さらに、室内側の暖房要求が高まると、この状態で風
下側室外電動膨張弁（3a）の開度が増大して（第４図
（ａ）のＣER＝ＣER_４〜ＣER_５の範囲）、風下側室外熱
交換器（2a）の蒸発能力が増大して行く（第５図（ｇ）
参照）。次に、風上側分岐管（12b）の第１室外開閉弁
（4b1）が閉じ、第２室外開閉弁（4b2）が開くと、風上
側室外熱交換器（2b）が吸入ライン（10b2）に接続さ
れ、凝縮器から蒸発器に切換わって（第４図（ｄ）のＣ
ER＝ＣER_５の点）、いずれの室外熱交換器（2a），（2
b）も蒸発器になる（第５図（ｈ）参照）。なお、本例
では、このとき風下側室外電動膨張弁（3a）の開度は、
圧力損失を考慮して算出される過熱度が所定値以下にな
らない範囲での最大開度値Evamaxに保持されている。

そして、室内の暖房要求の増大に応じて、風上側室外
電動膨張弁（3b）の開度が増大して、最大開度値Evbmax
に到達すると、最終的に最大の蒸発能力を発揮するＣER
＝100の状態になる（第５図（ｉ）参照）。

以下、室内の要求が最大冷房要求から最大暖房要求に
変化するまでの作動について説明したが、室内の要求が
暖房から冷房に変化する過程は上記と逆になる。ただ
し、各室外熱交換器（2a），（2b）の蒸発器から凝縮器
への切換点につては、凝縮器から蒸発器への切換点とは
所定のディファレンシャルを持つようになされている
（第４図（ｂ）及び（ｄ）参照）。

すなわち、上記の作用からわかるように、上記第３図
のフローにおいて、ステップS₅〜S₇により、各室外熱交
換器（2a），（2b）のうちいずれかが蒸発器となり他の
室外熱交換器（2b）が凝縮器となる逆モード運転を行う
よう上記接続切換機構（4a），（4b）を制御する逆モー
ド運転制御手段（52）が構成されている。

したがって、請求項（１）の発明では、装置の運転
時、サイクル切換手段（51）により、室内の冷暖房要求
の変化に応じて、例媒回路（11）が冷房サイクルと暖房
サイクルとに切換えられ、所定の空調が行われる。

その際、接続切換機構（4a），（4b）により、各分岐
管（12a），（12b）の吐出ライン（10b1）と吸入ライン
（10b2）への接続が個別に切換えられ、逆モード運転制
御手段（52）により、各室外熱交換器（熱源側熱交換
器）（2a），（2b）のうちいずれかが蒸発器となり、他
が凝縮器となるよう上記接続切換機構（4a），（4b）が
制御されるので、室内側の要求が冷房要求と暖房要求と
の間で変化するときに、室外側全体の能力の凝縮機能か
ら蒸発機能への変化又はその逆の変化が円滑に行われ
る。すなわち、従来のように、室内側の要求変化に応じ
て室外側の能力が最小の状態で凝縮器から蒸発器又はそ
の逆に切換わるものでは、いったん冷媒の循環量が非常
に減少することになり、圧縮機（１）の容量制御や電動
膨張弁の開度制御等が不安定になるため、切換時のショ
ックが大きく、信頼性を損ねる虞れがあった。

しかし、本発明では、例えば室内側冷房要求と暖房要
求とがほぼ釣り合うような状態（第４図のＣER＝ＣER_３
〜ＣER_４の範囲）では、室外側で逆モード運転が行わ
れ、各室外熱交換器（2a），（2b）のうちのいずれかが
蒸発器として機能する一方、他が凝縮器として機能する
ので、室内側の要求能力が小さくても所定の冷媒循環量
が確保されて、室内側の冷房要求から暖房要求への変化
又はその逆の変化に伴なう冷暖房サイクル切換え時に、
冷媒の不安定状態を有効に解消することができ、よっ
て、信頼性の向上を図ることができるのである。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明に
おいて、逆モード運転時に、各分岐管（12），（12b）
のガス側に設けられた吸入管熱交換器（13a），（13b）
相互の熱交換が行われ、蒸発器となる風下側室外熱交換
器（2a）における冷媒の過熱度を吸入管熱交換器（13
a）でとることができるので、蒸発温度を可及的に上昇
させることができ、よって、運転効率の向上を図ること
ができる。

請求項（３）の発明では、上記請求項（１）又は
（２）の発明において、例えば上記実施例における第４
図（ｂ）のＣER＝ＣER_１〜ＣER_２の範囲、同図（ｄ）の
ＣER＝ＣER_４〜ＣER_５の範囲に示すように、逆モード運
転制御手段（52）により、室外電動膨張弁（3a），（3
b）の開度が一定期間全閉状態に保持されて冷媒状態が
安定してから、各室外熱交換器（2a），（2b）が凝縮器
から蒸発器又はその逆に切換えられるので、切換え時に
おける冷媒状態の安定性が増大するという著効が得られ
ることになる。

なお、上記室外電動膨張弁（3a），（3b）を全閉状態
に保持する一定期間の設定方法については、例えばタイ
マによる設定の他、制御目標たる蒸発指数ＣERの増分を
積算していき、この値が所定値以上に達すると凝縮器と
蒸発器との間で切換えるように積算設定値を設けるよう
にしてもよい。

すなわち、蒸発指数ＣERの変化が小さいときには、一
定時間を経たときにに切換える一方、例えば大容量の室
内ユニットが冷房から暖房に切換わる等、制御目標の変
化分が大きいときには、その冷房の切換わりによる変化
の方がサイクルの切換によるショックよりも大きいの
で、値ぐにサイクルを切換えることにより、運転状態の
変化に即応させることができる。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１），（２）
又は（３）の発明において、熱源側減圧機構として室外
電動膨張弁（3a），（3b）が配置されているので、その
連続的な開度調節により、上記実施例のごとく、室外側
能力の凝縮能力から蒸発能力への変化又はその逆の変化
が円滑に行われ、よって、上記各発明の実効を図ること
ができる。

請求項（５）の発明では、上記請求項（１），
（２），（３）又は（４）の発明において、各室外熱交
換器（2a），（2b）が共通の室外ファン（14）による空
気通路に配置され、逆モード運転制御手段（52）による
逆モード運転時に、風上側室外熱交換器（2b）が凝縮器
として機能し、風下側室外熱交換器（2a）が蒸発器とし
て機能するように制御されるので、蒸発器となる風下側
室外熱交換器（2a）では、風上側室外熱交換器（2b）で
暖められた空気との熱交換により、高い蒸発温度を得る
ことができ、よって運転効率の向上を図ることができ
る。

なお、上記実施例では、各接続切換機構（4a），（4
b）をそれぞれ２つの室外開閉弁（4a1），（4a2）及び
（4b1），（4b2）で構成したが、本発明の接続切換機構
（51）はかかる実施例に限定されるものではなく、例え
ば各分岐管（12a），（12b）のガスラインとの接続を三
方切換弁や四路切換弁で吐出ライン（10b1）と吸入ライ
ン（10b2）とに個別に切換えるようにしてもよいことは
いうまでもない。

また、上記実施例では複数の室内ユニット（Ａ）〜
（Ｃ）を有するマルチ形空気調和装置に適用した例を説
明したが、本発明は、一台の室内熱交換器を有するもの
にも適用でき、上記実施例と同様に、冷暖房サイクル切
換時における冷媒状態の安定性を向上させることができ
る。ただし、上記のようないわゆる熱回収形空気調和装
置に適用した場合には、特に室内側の空調要求の多様な
変化があった場合にも、常に安定した冷媒状態を維持す
ることができ、著効を発揮するものである。

さらに、上記実施例では熱源側熱交換器として二台の
室外熱交換器（2a），（2b）を配置したが、本発明の熱
源側熱交換器は二台に限定されるものではなく、三台以
上の熱源側熱交換器を設けても同様の効果を発揮するこ
とができる。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、
冷暖房のサイクルの切換可能に構成された冷媒回路に、
複数の熱源側熱交換器を並列に接続し、各熱源側熱交換
器のガスラインとの接続を吐出ラインと吸入ラインとに
個別に切換えられるようにしておき、室内の冷暖房要求
の変化に応じて、冷房サイクルと暖房サイクルとに切換
える際、各熱源側熱交換器のうちいずれかが蒸発器とな
り他が凝縮器となる逆モード運転を行い、且つ利用側熱
交換器の空調要求が冷房要求と暖房要求との間で変化す
るときには、凝縮器となっている熱源側熱交換器の凝縮
能力と蒸発器となっている熱源側熱交換器の蒸発能力と
を等しくするようにし、室外側全体としての能力を凝縮
能力と蒸発能力との間で変化させるようにしたので、冷
暖房サイクル切換に伴なう冷媒の不安定状態を解消する
ことができ、よって、信頼性の向上を図ることができ
る。

請求項（２）発明によれば、上記請求項（１）の発明
において、各分岐管のガスラインに相互の熱交換を行う
吸入熱交換器を設けたので、逆モード運転時に蒸発器と
なる側の熱源側熱交換器における冷媒の過熱度をとるこ
とにより、蒸発温度を可及的に上昇させることができ、
よって、運転効率の向上を図ることができる。

請求項（３）の発明によれば、上記請求項（１）又は
（２）の発明において、各熱源側熱交換器の蒸発器と凝
縮器との間の切換時、一定時間熱源側減圧機構を全閉に
保持してから切換えるようにしたので、切換時における
冷媒状態の安定化効果をより顕著に発揮することができ
る。

請求項（４）の発明によれば、上記請求項（１），
（２）又は（３）の発明において、減圧機構を電動膨張
弁で構成したので、電動膨張弁の連続的な開度調節によ
り、室外側全体の最大凝縮能力から最大蒸発能力に亘る
広い範囲で微細な能力調節を行うことができ、よって、
上記各発明の実効を図ることができる。

請求項（５）の発明によれば、上記請求項（１），
（２），（３）又は（４）の発明において、各熱源側熱
交換器をファンによる共通の空気通路に配置し、逆モー
ド運転時に、風上側の熱源側熱交換器が凝縮器となり、
風下側の熱源側熱交換器が蒸発器となるよう制御するよ
うにしたので、蒸発器となる熱源側熱交換器における冷
媒の蒸発温度の上昇により運転効率の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
以下は本発明の実施例を示し、第２図は空気調和装置の
全体構成を示す冷媒配管系統図、第３図は制御内容を示
すフローチャート図、第４図及び第５図は制御の具体例
を示し、第４図（ａ）〜（ｄ）は、順に、蒸発度指数の
変化に対する風下側室外電動膨張弁の開度変化、風下側
室外熱交換器の凝縮器又は蒸発器の変化、風上側室外電
動膨張弁の開度変化及び風上側室外熱交換器の凝縮器又
は蒸発器の変化を示す特性図、第５図（ａ）〜（ｉ）
は、室外側の最大凝縮能力時から最大蒸発能力時に亘る
各室外熱交換器及び冷媒循環方向の変化過程を順に示す
説明図である。１……圧縮機２……室外熱交換器（熱源側熱交換器）３……室外電動膨張弁（熱源側減圧機構） 4a,4b……接続切換機構７……室内電動膨張弁（利用側減圧機構）８……室内熱交換器（利用側熱交換器） 10b……ガスライン 10b1……吐出ライン 10b2……吸入ライン 11……冷媒回路 12……分岐管 13……吸入管熱交換器 14……室外ファン 51……サイクル切換手段 52……逆モード運転制御手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機（１）と利用側熱交換器（８）と該
利用側熱交換器（８）用の利用側減圧機構（７）とを接
続した主冷媒配管（10）に対して、熱源側熱交換器
（２）と該熱源側熱交換器（２）用の熱源側減圧機構
（３）とを接続した複数の分岐管（12a），（12b）を互
いに並列に接続してなる冷媒回路（11）と、該冷媒回路
（11）を冷房サイクルと暖房サイクルとに切換えるサイ
クル切換手段（51）とを備えた空気調和装置において、上記各分岐管（12a），（12b）のガスライン（10b）と
の接続を、上記冷媒回路（11）の吐出ライン（10b1）と
吸入ライン（10b2）とに個別に切換える接続切換機構
（4a），（4b）と、上記利用側熱交換器（８）の冷房若しくは暖房の空調要
求が所定の要求量以下に低減したとき、各熱源側熱交換
器（2a），（2b）のうちいずれかを吐出ライン（10b1）
に接続させて凝縮器とし、他を吸入ライン（0b2）に接
続させて蒸発器とする逆モード運転を行うように接続切
換機構（4a），（4b）を制御し、且つこの逆モード運転
時、利用側熱交換器（８）の冷房要求量が所定量以下で
あるときには蒸発器となっている熱源側熱交換器（2a）
の蒸発能力よりも凝縮器となっている熱源側熱交換器
（2b）の凝縮能力を大きくする一方、利用側熱交換器
（８）の暖房要求量が所定量以下であるときには凝縮器
となっている熱源側熱交換器（2b）の凝縮能力よりも蒸
発器となっている熱源側熱交換器（2a）の蒸発能力を大
きくするように熱源側減圧機構（3a），（3b）を制御す
ると共に、利用側熱交換器（８）の空調要求が冷房要求
と暖房要求との間で変化するときには、凝縮器となって
いる熱源側熱交換器（2b）の凝縮能力と蒸発器となって
いる熱源側熱交換器（2a）の蒸発能力とを等しくするよ
うに熱源側減圧機構（3a），（3b）を制御する逆モード
運転制御手段（52）とを備えたことを特徴とする空気調
和装置。
【請求項２】各分岐管（12a），（12b）のガス側には、
逆モード運転制御手段（52）による逆モード運転時に相
互の熱交換可能に近接配置された吸入管熱交換器（13
a），（13b）が設けられてい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】逆モード運転制御手段（52）は、各熱源側
減圧機構（3a），（3b）の開度を一定期間全閉状態に保
持した後、各熱源側熱交換器（2a），（2b）を凝縮器と
蒸発器との間で切換えるよう接続切換機構（4a），（4
b）を制御することを特徴とする請求項（１）又は
（２）記載の空気調和装置。
【請求項４】各熱源側減圧機構（3a），（3b）は電動膨
張弁であることを特徴とする請求項（１），（２）又は
（３）記載の空気調和装置。
【請求項５】各熱源側熱交換器（2a），（2b）はファン
（14）による共通の空気通路に配置されていて、逆モー
ド運転制御手段（52）は、逆モード運転時、風上側の熱
源側熱交換器（2a）が凝縮器となり、風下側の熱源側熱
交換器（2b）が蒸発器となるよう各接続切換機構（4
a），（4b）を制御するものであることを特徴とする請
求項（１），（２），（３）又は（４）記載の空気調和
装置。