JPH03217746A - 多室形空気調和機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一台の室外ユニットに複数台の室内ユニット
を接続してなる多室形空気調和機に関する。

〔従来の技術〕

一般に、一台の室外ユニットに複数台の室内ユニットを
接続した多室形空気調和機の能力制御方法は、例えば、
特開昭６３−６１８４４号公報に記載のように、各室内
ユニットの設定温度と室内温度に応じて圧縮機回転数、
及び、各室内ユニット毎に設けた流量制御弁を制御する
もの、あるいは、特開平１−１９３５６３号公報に記載
のように、設定温度と室内温度の差から算出した要求能
力を各ユニットの容量で修正し、修正した要求能力の総
和に応じて圧縮機回転数を制御するものが開示されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、設定温度と室内温度の差及びユニット
能力から圧縮機回転数を制御するために、室内の負荷が
変動した場合、例えば、日照条件が変化した場合、ある
いは、他の空調装置と併用した場合には考慮されておら
ず、最適な能力制御は困難となり、能力不足や能力過剰
を生じるといった問題点があった。

本発明の目的は、各室内の負荷に応じて能力を制御する
ことにより、快適性にすぐれた多室形空気調和機を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の多室形空気調和機
は、室内温度を検出する手段と、設定温度を入力する手
段と室内ユニットが設置されている室の熱負荷を検出す
る手段とを設け、室内温度と設定温度の差と熱負荷から
算呂した要求能力を室外ユニットに送信する手段と、外
気温度を検出する手段と、検出した外気温度と各室内ユ
ニットの要求能力の総和に応じて圧縮機を運転する手段
と、各室内ユニットの要求能力の比に応じて流量制御弁
を駆動する手段とを設けたものである。

〔作用〕 本発明の目的を達成するために、室内の負荷を検出する
手段を設けたことにより、室内の負荷が変動に応じて能
力制御することができ、最適な能力配分が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る多室形空気調和機の
制御回路図、第２図は第１図の実施例に係る多室形空気
調和機の冷凍サイクルを示す図である。

第２図において、１は室外ユニットであり回転数を変え
ることにより能力を制御できる圧縮機３，冷房運転と暖
房運転時で冷媒の流れ方向を切換える四方弁４，室外側
熱交換器５，室外側熱交換器５に送風する室外ファン６
，電動式の膨張弁７，余剰冷媒を溜めるリキッドタンク
８，アキュームレータ９からなる。２Ａ，２Ｂ，２Ｃは
室内ユニットであり、室内側熱交換器１０Ａ，ＩＯＢ，
１０Ｃ、室内側熱交換器１０Ａ，ＩＯＢ，ＩＯＣに、そ
れぞれ、送風する室内ファンＩＩＡ，ＩＩＢ，１１Ｃ、
室内側熱交換器１０Ａ，ＩＯＢ，ＩＯＣへの冷媒流量を
制御できる電動式の流量制御弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ
からなり、ガス側接続管１３及び液側接続管１４で室外
ユニット１に接続されている。

この多室形空気調和機の制御回路構成を第１図により説
明する。

室外ユニット１には、圧縮機吐出冷媒温度センサ２０，
圧縮機吸込冷媒温度センサ２１，室外側熱交換器温度セ
ンサ２２，外気温度センサ２３が設けられており、圧縮
機３を駆動するインバータ回路２４，四方弁４を駆動す
る四方弁駆動装置２５，室外ファン６を駆動する室外フ
ァン駆動装置２６、及び、膨張弁７を駆動する膨張弁駆
動装置２７を制御する室外制御器２８を備えている。

室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃには、それぞれ、室内温
度センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと室内の設定温度３１
Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを選定する操作器３２Ａ，３２Ｂ，
３２Ｃと室内の負荷を算出する演算器３３Ａ，３３Ｂ，
３３Ｃ及び算出した負荷を記憶する記憶部３４Ａ，３４
Ｂ，３４Ｃが設けられており、室内ファンをＩＩＡ，Ｉ
ＩＢ，１１Ｃを駆動する室内ファン駆動装置３５Ａ，３
５Ｂ，３５Ｃ及び流量制御弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｇを
駆動する流量制御弁駆動装置３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ等
を制御する室内制御器３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃが設置さ
れている。

室外制御器２８と室内制御器３７Ａ，３７．Ｂ，３７Ｃ
は相方向にデータ転送可能となっており、運転モード、
各センサ検呂出力，要求能力，運転能力等を各機器間を
接続する信号線を介して転送する。

以上のように構成した多室形空気調和機の動作を説明す
る。まず、全ての室内ユニットを冷房運転する場合を説
明する。

すべての操作器３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの運転スイッチ
（図示せず）がＯＮになり設定温度３１Ａ，３１Ｂ，３
１Ｃが室内温度センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｇで検出さ
れる室内温度より高い場合、全ての室内ユニットが冷房
運転される。このとき、四方弁４が冷房運転側に設定さ
れ、室外ファン６，室内ファンＩＩＡ，ＩＩＢ，ＩＩＣ
が駆動される。

また，一定周期で室内ユニット２Ａの設定温度３１Ａと
室内温度センサ３０Ａで検呂した温度との差と記憶部３
４Ａで記憶されている負荷容量から算出した要求能力Ｑ
＾を室外制御器２８に転送する。同様に室内ユニット２
Ｂからは要求能力Ｑａ　、室内ユニット２Ｇからは要求
能力Ｑｃがそれぞれ室外制御器２８に転送される。室外
制御器２８で各室内ユニットの要求能力の合計値Ｑｔ（
Ｑ＾十〇Ｂ＋ＱＣ）と外気温度センサ２３で検出された
温度から・室外制御器２８内に組み込まれているデータ
から圧縮機回転数を算出し、インバータ回路２４を介し
てこの回転数で圧縮機を駆動する。

ただし、算呂した圧縮機回転数が圧縮機の許容回転数を
越えた場合には、最大許容回転数で駆動し、最大許容回
転数での室外ユニットの能力Ｑ　ｍ　ａ　ｘを算出する
。そして，実際の供給能力は室内ユニットの要求能力に
能力Ｑ　ｗａ　ａ　ｘと要求能力の総和Ｑｒの比を乗じ
た値、例えば、室内ユニット２Ａの供給熱ＱＡＯはＱ＾
・Ｑ−ａｘ／ＱＴとなる。この実際の供給熱量を要求能
力として室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃにそれぞれ送信
される。また、膨張弁７は圧縮機吐出冷媒温度センサ２
０で検出した吐出冷媒温度が，設定温度Ｔａより低い場
合には、圧縮機回転数で決められた開度、設定温度Ｔａ
より高い場合は吐ａ冷媒温度がＴｄになるように膨張弁
駆動装置２７を介して制御される。

一方，流量制御弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの開度は各室
内ユニットの要求能力に適正な冷媒流量になる開度に流
量制御弁駆動装［２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃで制御される
。すなわち、冷媒流量と能力は比例するために、各流量
制御弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの開度は、各要求能力と
要求能力の合計値の比となる。

ここで、室内の要求負荷を第３図，第４図を用いて説明
する。第３図は室内温度の時間変化を示したもの、第４
図は、室内ユニットの能力に応じて予め記憶部に設定さ
れている設定温度と室内温度の差と室温上昇率の関係で
ある。

室内の熱バランスは供給熱量ＱＬ，微小時間Δｔでの室
温上昇Δｔ，室内の熱容量Ｑｌｌｌ室内発生熱量と外部
からの進入熱量の合計である室内損失熱量Ｑ，とすると
次式で表わされる，ここで、ｎ回目に測定した値を添字
ｎ，ｎ−１回目に測定した値を添字ｎ−１で表わすと，
室内の熱容量Ｑ１及び室内損失熱量は次式で表わされる
。

ΔＴｎ一ΔＴｎ−ｚ ・・（３） 上式を用いて、各室内ユニットの熱負荷をそれぞれの演
算器３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃで算出し、結果を記憶部３
４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに記憶する。

ただし、供給熱量は、そのときの要求熱量を用いる。

一方、室温上昇率八Ｔ／Δｔは、第４図に示した値を用
いることにより、設定温度と室内温度の差が大きいほど
、大きくなっており、供給能力が大きくなる。

従って、記憶部３４Ａ．３４Ｂ，３４Ｇに記憶された熱
容量Ｑａｌ室内損失熱量Ｑ，，室内上昇率ΔＴ／ｔより
（１）式を用いて供給熱量が算出でき、この供給熱量を
各室内ユニットの要求能力として室外ユニットに送信す
る。

ただし、起動直後の一定時間ｔｏは、冷凍サイクルが不
安定であり、熱量計算ができない。この期間は、前回運
転した時に記憶した熱容量Ｑｍｇ室内損失熱量Ｑｉ　を
用いる。

各室内ユニットの要求能力で駆動された圧縮機３を吐呂
した高温高圧のガス冷媒は、四方弁４を通り室外側熱交
換器５で室外ファン６で送風された空気と熱交換し、凝
縮する。この凝縮した液冷媒は膨張弁７で減圧され気液
二相の冷媒となり，液側接続管１４を通り各室内ユニッ
ト２Ａ，２Ｂ，２Ｃに送られる。室内ユニット２Ａに送
られた冷媒は流量制御弁１２Ａにより要求能力に応じた
冷媒量が減圧され、室内側熱交換器１０Ａに送られ室内
ファンＩＩＡで送風された空気と熱交換して蒸発する。

同様に、室内ユニット２Ｂ，２Ｃで蒸発した冷媒と合流
し、ガス側接続管１３を通り四方弁４に送られ，アキュ
ームレータ９を経て圧縮機８に戻る。

また、一部の冷房運転が不要になった場合には、操作器
の運転スイッチをＯＦＦにすると、例えば、室内ユニッ
ト２Ｂの流量制御弁１２Ｂを全開にして，室内側熱交換
器１０Ｂに冷媒を供給しないようにして、外部からの吸
熱をなくす。この時、室内側熱交換器１０Ｂ内の圧力は
ガス側接続管１３と同一となるために低圧となり、ガス
冷媒となる。

このときの余剰冷媒はリキッドタンク８に溜められる。

次に、暖房運転について説明する。すべての操作器３２
Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの運転スイッチがＯＮになり、設定
温度３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが室内温度センサ３０Ａ，
３．ＯＢ，３０Ｃで検出される室内温度より低い場合，
すべての室内ユニットが暖房運転される。このとき、四
方弁４が暖房運転側に設定され、室内ファン６，室内フ
ァン１１Ａ，ＩＩＢ，ＩＩＧが駆動される。また、冷媒
運転と同様に設定温度３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと室内温
度センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃで検呂した温度との差
と記憶部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃで記憶されている負荷
容量から算出した要求能力ＱＡ．　Ｑｆｌ，　Ｑｃが室
外制御器２８に転送され、要求能力の合計値と外気温度
センサ２３で検出された温度から室外制御器２８で圧縮
機回転数を算出し、インバータ回路２４で圧縮機３を駆
動する。

さらに、流量制御弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは冷房運転
時と同様に室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃの要求能力に
応じて駆動され、膨張弁７は圧縮機吐出冷媒温度センサ
２０で検出した吐出温度が設定値Ｔ，より低い場合には
、圧縮機吸込冷媒温度センサ２１と室外側熱交換器温度
センサ２２で検出される温度差が一定となるように制御
される。

吐出温度が設定値Ｔ，より高い場合は、吐出温度がＴ４
になるように制御される。

暖房運転時は冷房運転とは逆に、圧縮機３を吐出した高
温高圧のガス冷媒は四方弁４、ガス側接続管１３を通り
室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃに送られる。室内ユニッ
ト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の室内側熱交換器１０Ａ，ＩＯＢ
，ＩＯＣで放熱し液冷媒となり、流量制御弁１２Ａ，．
１２Ｂ，１２ｃで減圧され、液側接続管１４を通り膨張
弁７に送られる。膨張弁７でさらに減圧され、室外側熱
交換器５で外気より吸熱し、ガス冷媒となり、四方弁４
，アキュームレータ９を通り圧縮機３にもどる。

各流量制御弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは各室内ユニット
２Ａ，２Ｂ，２Ｃの要求負荷に応じて駆動されているた
め、室内側熱交換器１０Ａ，ＩＯＢ，１０Ｃにはそれぞ
れの要求能力に適した冷媒量が供給される。従って、室
内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃでの放熱量は要求能力に応
じて適正に制御される。

また，一部の暖房が不要になった場合、たとえば、室内
ユニットＢが不要になった場合には、操作器３２Ｂの運
転スイッチをＯＦＦにすると、室内ファンＩＯＣがＯＦ
Ｆ、流量制御井１２Ｃが自然対流による放熱量に応じた
開度まで絞られる。

従って、室内外熱交換器１０Ｂ内はガス側接続管１３と
同一の圧力となり、この圧力の飽和温度となりわずかに
自然対流により室内に放熱する。しかし、この放熱量は
小さく、また、自然対流による放熱量に応じて流量制御
弁１２Ｂを開けているために、室内側熱交換器１０Ｂ内
は気液二相流となり、液冷媒量の増加は少なく、リキッ
ドタンク８の容量が少なくてよい。

以上のように、本実施例によれば、各室内ユニットで各
室の負荷を算出し、負荷より要求能力を設定し、要求能
力に応じた冷媒流量になるように，流量制御弁，圧縮機
回転数を制御するため、各室に適正な能力を供給でき、
各室の室内ユニット容量の違いや負荷変動に対応でき、
常に、最適な能力制御を行い快適性にすぐれている。

尚、本実施例では、流量制御弁を室内ユニット内部に設
けたが、室外ユニット内部，あるいは、接続管途中に設
けても同様に実施可能である。さらに，室内ユニットは
三台以上あるいは二台の場合でも実施可能である。

第５図は、本発明の他の実施例に係る多室形空気調和機
の制御回路図、第６図は室温上昇率である。

２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは、記憶部３４ａＡ，３４ａＢ
，３４ａＣ内に記憶されている室温上昇率ΔＴ／Δｔの
値を変える切換えスイッチである。

記憶部３４ａＡ，３４ａＢ，３４ａＣ内には、第６図に
示す（ｉ），　（ｉｉ）の二種類の室温上昇率八Ｔ／Δ
ｔが設定温度と室内温度との差の関数で記憶されている
。ここで、（ｉ）は通常運転時の室温上昇率、（ｉｉ）
は急速立上げ時の室温上昇率である。

室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の室内制御器３７Ａ，
３７Ｂ，３７Ｃからは第１図の例と同様にして算出した
各室の要求能力Ｑ＾＋　Ｑａ，Ｑｃ及び室内損失熱量Ｑ
１＾ｔ　Ｑｔａ，　Ｑｔｃが室外制御器２８に送信され
る。室外制御器２８で各室内ユニットの要求能力の合計
値ＱＴと外気温度センサ２３で検出された温度から圧縮
機回転数を算畠し、インバータ回路２４を介して圧縮機
を駆動する。

この時、算出した圧縮機回転数が許容回転数を越えた場
合には、最大許容回転数で駆動し、最大許容回転数での
室外ユニットの能力Ｑ　ｍ　ａ　ｘを算出する。そして
、実際の供給能力は、室内ユニットの要求能力に能力Ｑ
　ｓ　ａ　ｘと要求能力の総和Ｑｔの比を乗した値、例
えば、室内ユニット２Ａの供給能力ＱＡＯはＱ＾・Ｑ．
＆ｘ／ＱＴとなる。このとき、供給能力ＱＡＯが室内損
失熱量Ｑｔ＾より小さい場合には、供給能力ＱＡＯが室
内損失熱量Ｑｉ＾となり、これに応じて他の室内ユニッ
トへの供給能力が小さくなる。この供給能力を各室内ユ
ニットへ送信し、要求能力とするとともに、要求能力と
能力Ｑ　＋ａ　ａ。

の比に応じて各流量制御弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを駆
動する。

以上のように，制御することにより、多室形空気調和機
は第一の実施例と同様の動作を行うが、使用頻度の高い
室内ユニット、例えば、室内ユニット２Ａの切換えスイ
ッチ３８Ａを室温上昇率（ｎ）の急速立上げにし，他の
室内ユニット２Ｂ，２Ｃを通常運転時の（ｉ）にするこ
とにより、室内ユニット２Ａの供給能力が大きくなり、
他室よりも早く設定温度に達する。

さらに、一部の室内ユニット、例えば、室内ユニット２
Ｃを運転中に、他の二台を設定温度と室内温度の差が大
きい状態で始動した場合、この二室への供給熱量が大き
くなり、室内ユニット２Ｃへの供給熱量が小さくなる。

しかし、室内損失熱量より供給熱量は確保することがで
き、現状の室内温度を少なくとも維持することができる
。

以上のように、本実施例によれば、切換えスイッチの設
定により始動時の能力配分を変えることができ、室内ユ
ニットの設定されている室の使用状態に適した制御が可
能となる。また、他室へ負荷が大きくなり、一部の室内
ユニットへの供給能力が小さくなっても、少なくとも現
状の室内温度を維持することができ、快適性の低下はな
い。

尚、本実施例では，要求能力を変える係数として温度上
昇率を用いたが、室内の熱容量、あるいは、設定温度と
室内温度の差を検出した値から変化させて行っても同一
の効果を得る。

第７図は本発明のさらに他の実施例に係る多室形空気調
和機の制御回路図である。

３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃは操作器３２Ａ．３２Ｂ，３２
Ｃに設けられ記憶部３４ａＡ，３４ａＢ，３４ａＣ内に
記憶されている室温上昇率ΔＴ／Δｔの値を変える切換
えスイッチとしての急速スイッチで、ＯＮにすると、急
速高上げ時の室温上昇率を選び、設定温度が室内温度に
達すると自動的にＯＦＦになる。

以上のように構成することにより、急速スイッチ３９Ａ
，３９Ｂ，３９Ｃ（７）全てがＯＦＦ（７）時は本発明
の第１図の実施例と同一の動作を行う。

ここで、急に空調が必要になった場合、例えば、室内ユ
ニット２Ｂの室の温度を急速に設定温度にする必要が生
じた場合、急速スイッチ３９ＢをＯＮにすることにより
、要求能力が大きくなり、本発明の他の実施例と同様に
他室よりも早く設定値に達する。

室内温度が設定値に達すると急速スイッチ３９Ｂは自動
的にＯＦＦになり、次回の始動時には通常運転になり、
急速スイッチ３９Ｂの切り忘れによる誤動作がなくなる
。

以上のように、本実施例によれば、操作器に設けられた
急速スイッチのＯＮ，ＯＦＦにより始動時の能力配分を
変えることができ、室内ユニットの設置されている室の
使用状況に適した制御が可能となる．また、急速スイッ
チがＯＮの場合でも室内温度が饅定温度に達すると自動
的にＯＦＦになり、切り忘れによる誤動作がなくなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、算出した負荷により要求能力を設定し
、要求能力に応じて流量制御井及び圧縮機回転数を制御
するために各室に適正な能力を供給でき，各室の室内ユ
ニット容量の違いや負荷室動に対応でき、常に、最適な
能力制御を行い快適性にすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る多室形空気調和機の制
御回路図、第２図は第１図の多室形空気調和機の冷凍サ
イクル図、第３図は室内温度の時間変化図、第４図は設
定温度と室内温度の差と室温上昇率の関係を示す図、第
５図は本発明の他の実施例に係る多室形空気調和機の制
御回路図、第６図は第５図の実施例の設定温度と室内温
度の差と室温上昇率の関係を示す図、第７図は本発明の
さらに他の実施例に係る多室形空気調和機の制御回路図
である。 １・・・室外ユニット、２Ａ，２Ｂ，２Ｇ・・・室内ユ
ニット、３・・・圧縮機、５・・・室外側熱交換器、７
・・・膨張弁．　１０Ａ，ＩＯＢ，ＩＯＣ，・・・室内
側熱交換器、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ・・・流量制御弁
、２３・・・外気温度センサ、２４・・・インバータ回
路、２７・・・膨張丼駆動装置、２８・・・室外制御器
、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ・・・室内温度センサ、３　
１Ａ，　３　１　Ｂ，　３１Ｃ・・・設定温度、３２Ａ
，３２Ｂ，３２Ｃ・・・操作器、３３Ａ，３３Ｂ，３３
Ｃ・・・演算器、３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ， ３６Ａ， ３７Ａ， ３８Ｂ， ３４ａＡ，３４ａＢ，３４ａＣ−・−記憶部、３６Ｂ，
３６Ｃ・・・流量制御弁駆動装置、３Ｂ，３７Ｇ・・・
室内制御器、３８Ａ，３８Ｃ・・・切換えスイッチ、３
９Ａ，３９Ｂ，第 霞 第 ２ 霞 ５−’！　ダトイＶＪ禰；く炙勢 第 ３ 圓 薯 ４ 口 第５１￥］ 第 ｂ ロ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、能力可変の圧縮機をもつ室外ユニットと前記室外ユ
   ニットと接続された複数台の室内ユニットとを備え、前
   記各室内ユニットの液側接続管に冷媒流量を制御できる
   流量制御弁を設けた多室形空気調和機において、 室内温度を検出する手段と、設定温度を入力する手段と
   前記室内ユニットが設置されている室の熱負荷を検出す
   る手段とを設け、前記室内温度と設定温度の差と熱負荷
   とから算出した要求能力を前記室外ユニットに送信する
   手段と、外気温度を検出する手段と検出した外気温度と
   、前記各室内ユニットの要求能力の総和に応じて前記圧
   縮機を運転する手段と、前記各室内ユニットの要求能力
   の比に応じて前記流量制御弁を駆動する手段を設けたこ
   とを特徴とする多室形空気調和機。