JPH09152169A - マルチ形空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】室外機での運転電流の検知を不要とすることが
可能であって、しかも電気ヒータへの通電要求発生後、
迅速にその通電を開始することが可能なマルチ形空気調
和機を提供する。 【解決手段】 室内熱交換器１５と電気ヒータ１６とを
有する室内ユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、圧縮機１を有す
る室外ユニットＸとによりマルチ形空気調和機を構成す
る。暖房運転時には、室内ユニットＡ、・・の制御部１
４は、室内熱交換器１５の凝縮温度Ｄｃと圧縮機１の運
転周波数Ｈｚとから圧縮機１の入力電流Ｉを把握する。
そしてこの入力電流Ｉに基づいて電気ヒータ１６への通
電が可能か否かを判断し、制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、室内機に電気ヒ
ータを有するマルチ形空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マルチ形空気調和機の室内ユニット（室
内機）に電気ヒータを設け、この電気ヒータによって暖
房能力を補い、運転開始時の速暖性を向上させることが
従来より行われてきた（例えば特開昭６２−１６２８３
７号公報）。図５は、上記従来例のマルチ形空気調和機
の室外ユニット（室外機）における電源側回路図であ
る。同図において４５ｄは電源端子であり、５０Ｈｚ又
は６０Ｈｚの単相２００Ｖの交流電源が接続されてい
る。そしてこの電源端子４５ｄには、ヒューズ４６、Ａ
Ｃノイズフィルタ４３、及びパワーリレー４４等を介し
て圧縮機を駆動するパワートランジスタ（図示せず）が
接続される一方、これと並列に端子盤４５ａ、４５ｂ、
４５ｃ、・・が接続され、これらの各端子盤４５ａ、４
５ｂ、４５ｃ、・・を介して室内ユニットＡ、Ｂ、Ｃ、
・・へと電源が供給される。また同図において４１は、
この空気調和機に供給される総合運転電流Ｉｔを検知す
るための第１カレントトランスであり、そして同図にお
ける４２は、圧縮機の入力電流を検知するための第２カ
レントトランスである。

【０００３】図６は、室内ユニットＡ、Ｂ、Ｃ、・・に
おいて電気ヒータへの通電要求が生じた場合の上記空気
調和機の動作を示すフローチャートである。まず室内ユ
ニットＡ、Ｂ、Ｃ、・・側から電気ヒータへの通電要求
があると（Ｓ４１）、室外ユニットでは上記第１カレン
トトランス４１によって総合運転電流Ｉｔを検知する
（Ｓ４２）。そしてブレーカ容量Ｉｂから上記総合運転
電流Ｉｔを差し引いて電流余裕ΔＡを求め、この電流余
裕ΔＡと電気ヒータのヒータ電流Ｉａとを比較する（Ｓ
４３）。ここで電流余裕ΔＡよりもヒータ電流Ｉａの方
が小さい場合に限り、上記電気ヒータに通電を行う（Ｓ
４４）。

【０００４】上記従来例のマルチ形空気調和機において
は、総合運転電流Ｉｔが常にブレーカ容量Ｉｂ以下とな
るよう制御するに際し、通常は圧縮機に比べてエネルギ
効率の低い電気ヒータへの通電を圧縮機に優先して停止
させている。そのためエネルギ効率の向上を図りつつ、
電源ブレーカが作動するのを回避できるようになってい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例のマルチ形空気調和機では、室内ユニット側で発生し
た電気ヒータへの通電要求を一旦室外ユニット側へ伝送
し、室外ユニットで電流余裕ΔＡに基づいて電気ヒータ
への通電を許可するか否かの判断がなされた後、その判
断を再び室内ユニット側へ伝送することにより、初めて
電気ヒータへの通電が可能となっていた。そのため通電
要求が発生してから現実に通電が開始されるまでにはあ
る程度の時間を要し、必要な速暖性が十分に得られない
という問題があった。また室内ユニットと室外ユニット
との間を信号が往復するため、伝送中にノイズが付加さ
れることによって誤動作が生じ易く、また制御が複雑と
なるため安定した動作を容易に得ることが困難で、これ
が設計、製造、保守作業のそれぞれにおいてコストアッ
プを招く一因になるという問題があった。また上記マル
チ形空気調和機では総合運転電流Ｉｔを検知するため室
外ユニットにカレントトランス４１を設ける必要がある
が、そのため部品点数が増加し、これがコストアップを
招く一因になるという問題があった。

【０００６】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、室外機での運
転電流の検知を不要とすることが可能であって、しかも
電気ヒータへの通電要求発生後、迅速にその通電を開始
することが可能なマルチ形空気調和機を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１のマルチ
形空気調和機は、圧縮機１を備えた１台の室外機Ｘに、
室内熱交換器１５と電気ヒータ１６とを備えた複数台の
室内機Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを接続して冷凍サイクルを構成
し、上記室内熱交換器１５を凝縮器として機能させて暖
房運転を行うマルチ形空気調和機において、上記暖房運
転時中に、上記圧縮機１の運転周波数Ｈｚと冷凍サイク
ルの高圧圧力とに基づいて上記圧縮機１の運転電流Ｉｈ
を把握し、この運転電流Ｉｈに基づいて上記電気ヒータ
１６への通電を制御するようにしたことを特徴としてい
る。

【０００８】上記請求項１のマルチ形空気調和機では、
室外機Ｘでの運転電流の検知が不要となるので、構成を
簡素なものとしてコストダウンを図ることが可能とな
る。

【０００９】また請求項２のマルチ形空気調和機は、冷
凍サイクルの上記高圧圧力は、上記室内熱交換器１５の
凝縮温度Ｄｃに基づいて把握するようにしたことを特徴
としている。

【００１０】上記請求項２のマルチ形空気調和機では、
高圧圧力を室内機側で把握しているので、その構成をよ
り簡素なものとし、しかも電気ヒータ１６へ迅速な通電
を行うことが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の分離形空気調和
機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。

【００１２】図２は、この発明のマルチ形空気調和機の
一実施形態の冷媒回路を示す図であり、このマルチ形空
気調和機は１台の室外ユニット（室外機）Ｘに４台の室
内ユニット（室内機）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを接続して構成さ
れている。同図に示すように上記室外ユニットＸは、イ
ンバータ１ａにより能力制御される圧縮能力可変な圧縮
機１と、冷房運転時には図中実線側に、また暖房運転時
には図中破線側にそれぞれ切り替える四路切換弁２と、
送風ファン３ａを有する室外熱交換器３と、冷房運転時
には全開となる一方、暖房運転時には冷媒の過熱度制御
を行う第１電動弁４と、受液器５と、上記各室内ユニッ
トＡ〜Ｄに対応して設けられると共に、冷房運転時には
冷媒の過熱度制御を行う一方、暖房運転時には冷媒の過
冷却度制御を行う合計４台の第２電動弁６〜９と、アキ
ュームレータ１０とをそれぞれ有し、さらに各機器１〜
１０はそれぞれ冷媒配管１１・・にて冷媒の流通が可能
となるように接続されている。また上記各室内ユニット
Ａ〜Ｄは、それぞれ室内熱交換器１５と、暖房運転時等
に補助熱源となる電気ヒータ１６とを有している。そし
て上記４台の室内ユニットＡ〜Ｄは、上記１台の室外ユ
ニットＸに対して、冷媒配管１８・・・により互いに接
続され、冷媒循環回路１９が形成されている。なお同図
において２０はキャピラリチューブであり、このキャピ
ラリチューブ２０によって受液器５内の冷媒をアキュー
ムレータ１０に戻すことにより、キャピラリチューブ２
０出口にて冷凍サイクル中の蒸発温度を検出するように
なっている。また２２は冷媒の吐出圧力を検出する高圧
スイッチ、２３は液閉鎖弁、２４はガス閉鎖弁である。

【００１３】また図１は、上記室内ユニットＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄのうちの１つを拡大して示す機能ブロック図であ
る。同図に示すようにこの室内ユニットは、室内熱交換
器１５、電気ヒータ１６、クロスフローファンで構成さ
れた室内ファン１５ａ、そしてこの室内ファン１５ａを
駆動するファンモータ１５ｂを備えている。また同図に
おいて１４は制御部であり、信号線１４ａを通じた室外
ユニットＸとの間のデータの授受、過冷却度制御のため
に設けられた熱交サーミスタ１７からの凝縮温度Ｄｃの
入力、電気ヒータ１６への通電のＯＮ／ＯＦＦ等を行
う。そしてこの制御部１４は、マイクロコンピュータの
機能を含む集積回路によって構成されている。

【００１４】上記のように構成されたマルチ形空気調和
機では、四路切換弁２を破線側に切り替えて圧縮機１を
起動し、冷媒を冷媒循環回路１９中を破線矢印で示すよ
うに循環させて暖房運転を行う。すなわち、室内熱交換
器１５を凝縮器として機能させる一方で室外熱交換器３
を蒸発器として機能させ、これによって室外熱交換器３
で外気から吸収した熱を室内熱交換器１５から室内に放
出するのである。また圧縮機１の起動直後には、速暖性
を改善して利用快適性を向上させるため、室内ユニット
の制御部１４の制御により電気ヒータ１６への通電が行
われるようになっているが、このとき電気ヒータ１６へ
の通電電流１ａによって総合運転電流Ｉｔが増加するの
で、これがブレーカ容量Ｉｂを越えることがないよう制
御することが必要となる。

【００１５】ところで図４は、上記のような暖房運転時
における圧縮機１の運転周波数Ｈｚと高圧圧力との関係
を示すグラフである。各特性曲線〜は、それぞれ空
調能力の異なる室内ユニットを運転した場合を示してい
る。すなわち曲線は冷房能力（ｋｃａｌ／ｈ）で表し
た空調能力が２．２の室内ユニット（２．２タイプ）を
運転した場合を、また曲線は同様に４．０タイプのも
のを運転した場合を、そして曲線は５．０タイプのも
のを運転した場合を、それぞれ示している。さらに曲線
〜は、複数の室内ユニットを運転した場合を示し、
曲線は３．２タイプと４．０タイプとを運転した場合
を、また曲線は４．０タイプと５．０タイプとを運転
した場合を、そして曲線は２．８タイプ、３．２タイ
プ、及び４．０タイプの３台を運転した場合をそれぞれ
示すものである。以上から明らかな通り、マルチ形空気
調和機では、圧縮機１の一定の運転周波数Ｈｚに対して
運転される室内ユニットの種類や台数によって様々な高
圧圧力値を採り得るのである。従って同図に示すような
運転周波数Ｈｚと高圧圧力との関係を示すグラフ上で
は、その双方を特定することによって初めてマルチ形空
気調和機の運転状態を示す１点を定めることができると
いうことになる。

【００１６】一方、同図において左上方から右下方へと
引かれた複数の直線は、上記グラフ上において圧縮機１
の入力電流Ｉを示す等電流線である。同図から明らかな
ように、上記グラフ上の１点が定まれば、これに対応す
る圧縮機１の入力電流Ｉが求められるのである。例えば
今、圧縮機１の運転周波数Ｈｚが６０Ｈｚであったとす
る。そしてこのとき４．０タイプの室内ユニットが１台
運転されていたとすると、高圧圧力は約２．１５ＭＰａ
として把握されることとなる。そしてこれら両方の値か
ら上記グラフ上のＰ点が特定され、そしてその時の圧縮
機１の入力電流Ｉは約１２Ａであると分かるのである。
また、もしこのとき２．８タイプ，３．２タイプ，及び
４．０タイプの室内機が運転されていれば上記高圧圧力
は約１．３ＭＰａとして把握されることとなるのであ
り、これによってＱ点が特定され、そして圧縮機１の入
力電流は約９Ａであると分かるのである。

【００１７】図３は、所定の室内ユニットにおける上記
制御部１４による電気ヒータ１６の通電制御を示すフロ
ーチャートであり、これは図４によって示した上述の原
理を利用したものである。この制御ルーチンが開始する
と、まずステップＳ１では、その室内ユニットにおいて
電気ヒータ１６への通電要求が生じているか否かを判断
する。そして上記通電要求が生じている場合には、次に
ステップＳ２において運転周波数Ｈｚと凝縮温度Ｄｃと
を把握する。この運転周波数Ｈｚは、上記信号線１４ａ
を通じて室外ユニットＸの制御装置（図示せず）から送
信されるものであり、また凝縮温度Ｄｃは熱交サーミス
タ１７から入力するものである。そしてこの凝縮温度Ｄ
ｃに基づいて上記高圧圧力を把握し、さらに圧縮機１の
入力電流Ｉを求めるのであるが、これを次のステップＳ
３において行う。すなわち上記入力電流Ｉを、次式
（１） Ｉ＝Ａ＋αＨｚ＋βＤｃ ・・・（１） によって推定するのである。ここで、 Ａ：室内ユニット機種固有値（３．５） α：係数（０．１４） Ｈｚ：運転周波数 β：係数（０．０２２４） Ｄｃ：凝縮温度 である。上式を用いて推定された運転電流Ｉを、ステッ
プＳ４において電気ヒータ許可電流Ｉｍａｘと比較す
る。この電気ヒータ許可電流Ｉｍａｘは、電気ヒータ１
６への通電を許可することができる圧縮機１の最大の入
力電流であり、次式（２） （電気ヒータ許可電流）＝（ブレーカ容量）−（ファン等の電装品電流） −（ヒータ電流） ・・・（２） によって求められる。例えば、ブレーカ容量が２０Ａ、
電装品電流が１Ａ、そしてヒータ電流が２．５Ａであれ
ば、Ｉｍａｘ＝１６．５Ａとなる。この電気ヒータ許可
電流Ｉｍａｘが上記入力電流Ｉよりも大きいときは、次
にステップＳ５に進んで電気ヒータ１６に通電する一
方、そうでないときは再び上記ステップＳ１へと戻る。

【００１８】一方、上記構成のマルチ形空気調和機にお
ける冷房運転は、上記四路切換弁２を実線側に切り替え
て圧縮機１を起動し、冷媒を冷媒循環回路１９中を実線
矢印で示すように循環させて行う。すなわち、室内熱交
換器１５を蒸発器として機能させる一方で室外熱交換器
３を凝縮器として機能させ、これによって室内熱交換器
１５で室内から吸収した熱を室外熱交換器３によって外
気に放出するのである。

【００１９】上記のように動作するマルチ形空気調和機
では、その暖房運転時において、圧縮機１の起動開始直
後等のように冷凍サイクルの作用だけでは十分な暖房能
力を得られない場合に、電気ヒータ１６に通電すること
によって、これを補助熱源とし、空調快適性を向上させ
ることができる。この場合電気ヒータ１６に通電するこ
とによって総合運転電流Ｉｔがブレーカ容量Ｉｂを超え
ないようにする必要があるが、上記マルチ形空気調和機
では圧縮機１の運転周波数Ｈｚと室内熱交換器１５の凝
縮温度Ｄｃとから圧縮機１の入力電流Ｉを把握してい
る。従って室外ユニットＸにカレンストランス等の電流
検知手段を設ける必要がないので、部品点数を削減して
コストダウンを図ることができる。また室外ユニットＸ
から入力した運転周波数Ｈｚを用いて、電気ヒータ１６
に通電を許可するか否かの判断を室内ユニットＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ側で行うことができるので、室内ユニットＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄにおける通電要求の発生から実際の通電まで
を迅速に行うことができ、これによって利用快適性を向
上させることができる。しかも上記運転周波数Ｈｚはも
ともと室外ユニットＸの制御装置から指令されるもので
あり、また凝縮温度Ｄｃを検知する熱交サーミスタ１７
は過冷却度制御のため予め備えられたものであるから特
別な部材等を付加することは不要であり、従ってこれら
が機器のコストアップを招く一因となることはない。

【００２０】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。例えば上記マルチ形空気調和機では室内熱
交換器１５の凝縮温度Ｄｃに基づいて高圧圧力を把握す
るようにしたが、この高圧圧力は、凝縮圧力や圧縮機１
の吐出管温度に基づいて把握するようにしてもよい。た
だこのようにすると、前者では圧力センサが必要とな
り、また後者では室外ユニットＸからの吐出管温度デー
タの送信が必要となるので、構成が複雑化することも考
えられる。しかしながら熱交サーミスタ１７が予め設け
られていない等の事情によって上記のように構成した方
が好都合となる場合には、そのようにすることを何ら妨
げるものではない。また上記マルチ形空気調和機では圧
縮能力可変な圧縮機１を用いたが、これは商用周波数で
駆動されるような圧縮能力一定な圧縮機を用いてもよ
く、そのようなマルチ形空気調和機に本発明を適用して
も上記と同様の効果を得ることができる。

【００２１】

【発明の効果】上記請求項１のマルチ形空気調和機で
は、室外機での運転電流の検知が不要となるので、構成
を簡素なものとしてコストダウンを図ることが可能とな
る。

【００２２】また請求項２のマルチ形空気調和機では、
高圧圧力を室内機側で把握しているので、その構成をよ
り簡素なものとし、しかも電気ヒータへの迅速な通電を
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のマルチ形空気調和機の
室内ユニットの機能ブロック図である。

【図２】上記マルチ形空気調和機の冷媒回路図である。

【図３】上記マルチ形空気調和機の制御部の動作を示す
フローチャートである。

【図４】圧縮機の運転周波数と高圧圧力との関係を示す
グラフである。

【図５】従来例のマルチ形空気調和機の電源側回路図で
ある。

【図６】従来例のマルチ形空気調和機の動作を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 圧縮機 １５ 室内熱交換器 １６ 電気ヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）を備えた１台の室外機
   （Ｘ）に、室内熱交換器（１５）と電気ヒータ（１６）
   とを備えた複数台の室内機（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）を
   接続して冷凍サイクルを構成し、上記室内熱交換器（１
   ５）を凝縮器として機能させて暖房運転を行うマルチ形
   空気調和機において、上記暖房運転時中に、上記圧縮機
   （１）の運転周波数（Ｈｚ）と冷凍サイクルの高圧圧力
   とに基づいて上記圧縮機（１）の運転電流（Ｉｈ）を把
   握し、この運転電流（Ｉｈ）に基づいて上記電気ヒータ
   （１６）への通電を制御するようにしたことを特徴とす
   るマルチ形空気調和機。
2. 【請求項２】 冷凍サイクルの上記高圧圧力は、上記室
   内熱交換器（１５）の凝縮温度（Ｄｃ）に基づいて把握
   するようにしたことを特徴とする請求項１のマルチ形空
   気調和機。