JPH09229507A

JPH09229507A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH09229507A
Application number: JP8060228A
Authority: JP
Inventors: Isato Mihira; 勇人三平; Hiroaki Miyazaki; 裕明宮崎; Naohisa Hayakawa; 尚央早川; Yasuhiro Kojima; 康洋小島; Takumasa Shinmachi; 拓正新町; Shuhei Yoshimoto; 周平吉本
Original assignee: TOPURE KK; TOUPURE KK
Current assignee: TOPURE KK; TOUPURE KK
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: JP3729552B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価に各空調ゾーンごとの冷房運転または暖
房運転を可能とする。【解決手段】複数の室内空調機５０Ａ〜５０Ｃが分岐
ユニット４０を介して外調機３０に並列に接続され、室
内空調機では送風をダクトで複数の空調ゾーンに導く。
分岐ユニットに過冷却熱交換器１２と、その切り換えに
より冷房運転と暖房運転を選択可能の電磁弁１３Ａ〜１
３Ｃ、２３Ａ〜２３Ｃを備え、外調機に過冷却熱交換器
４を備えてその液管側には流量調整弁２５と膨張弁７を
設け、室内空調機の液管側には流量調整弁１４Ａ〜１４
Ｃと膨張弁１５Ａ〜１５Ｃを設けた。空調ゾーンの室内
温度に基づき給気温度を変更して室内温度を制御する。
これにより各空調ゾーンの個別の要求にあわせて冷房、
暖房運転が任意に実行でき、しかも給気温度が制御され
るので快適な空調が行われる。また冷暖同時運転時には
室内空調機間で熱エネルギーの移動が行われ、大幅な省
エネルギーとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外調機と複数の室
内空調機とからなり、ビル等の空気調和に用いられるマ
ルチタイプの空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビル等の空気調和には、冷温水を熱源と
してエアーハンドリングユニットやファンコイル等の空
気調和装置が一般に用いられている。特に、定風量単一
ダクト型エアーハンドリングユニットは、空調ゾーンに
定風量の風を送り、給気温度を変えることにより空調ゾ
ーンの室内温度を制御する空調機で、多くのビル等で採
用されている。しかし、近年水質の悪化が激しく、これ
により配管が腐食されるなどの問題が多く発生するよう
になり、できるだけ水の使用を控えたいという要望がで
てきている。このような要望に対する回答として、例え
ば冷媒を直接熱源とするヒートポンプマルチ方式などが
提案されている。一方、近年の空気調和は多様化し、夏
は冷房運転、冬は暖房運転といった単純なものではなく
なっている。つまりビル等の内部では季節、部屋の方位
や位置、ＯＡ機器等の負荷により空気調和システム内で
冷房運転と暖房運転とを同時に行いたい場合がある。例
えばビル内のインテリアゾーンでは冷房運転を、ペリメ
ータゾーンでは暖房運転を行いたい場合がある。

【０００３】また、春、秋の中間期には朝夕に暖房運
転、昼間には冷房運転が求められる場合もある。そして
この場合、冷房運転と暖房運転の切換時期が空調ゾーン
の方角により異なり、南側では冷房運転に切り換わるべ
き条件に至っているのに、北側では依然暖房運転が維持
される必要があることもある。さらに、ＯＡ機器等の負
荷の大きい所では、冬でも一日中冷房運転しなければな
らない場合もある。そこでこの対策として４パイプ式エ
アーハンドリングユニットと呼ばれる冷却用熱交換器と
加熱用熱交換器を持ち、冷房から暖房まで任意の温度で
給気できる特殊な空調方式が採用される場合もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、４パイプ式エ
アーハンドリングユニット方式は冷熱源と温熱源の２熱
源を持たねばならず設備費用、運転費用ともに高額にな
る欠点があった。さらに、２熱源の廃熱はそれぞれ捨て
られているため、省エネルギーに逆行するものとなる。
また、冷暖同時運転のできるヒートポンプマルチ方式
は、室内機を居住区域に設置することになり、そのメン
テナンス性が著しく低い。また、これは室内循環型の空
気調和方式であるため、外気処理機能のために新たに外
気処理装置を室内機ごとに設置しなければならず、高い
設備コストを要するという問題がある。

【０００５】さらに、冷暖同時運転に、同じモードの複
数の室内機同志や、同じモードの室内機と室外機の間
で、適正に冷媒の分配ができないこと、また、コンプレ
ッサの容量制御も十分でないため吹き出し温度も室内機
ごとにまちまちであることから、設定温度に達すると室
内機の冷媒制御弁を閉じたりして機能を停止しているの
が現状で、室温制御性が良いとは言いがたい。

【０００６】また、ビル内での空調ゾーンの方位や位
置、ＯＡ機器の偏在などにより負荷の異なる複数の空調
ゾーンに対しては、それぞれ個別の室外機および室内機
を設置しなければならないので、空調機の数が増加し、
そのため設置スペースの増大となる。さらに、冷暖同時
型ヒートポンプマルチ方式においては、単にコンプレッ
サの容量制御を行っても送風温度の制御はできない。こ
れは、冷暖同時運転型ヒートポンプマルチ方式では、室
外機から複数の室内機まで冷媒配管距離がまちまちであ
り、圧力損失は冷媒流速の２乗に比例することから、コ
ンプレッサの容量制御を行っても各室内機に到達する冷
媒圧力分布が大きく変化し、各室内機の冷媒流量も変化
してしまうからである。

【０００７】また、定風量単一ダクト型エアーハンドリ
ングユニットは空調ゾーンの室内温度を検出し、設定温
度との差により給気温度を制御する。たとえば冷房運転
時、室内温度が設定温度より高い場合は給気温度を一定
量下げ、室内温度が低い場合は給気温度を一定量上げる
ステップ制御を行っている。しかし、差が大きい場合は
室内温度が設定温度となるまでに長時間を要したり、給
気温度の変化量が大きすぎるとコールドドラフトを起こ
したり、室内温度がハンチングを起こしたりする。さら
に、起動時の給気温度は予め設定された温度であり、空
調ゾーンの負荷を考慮にいれたものではないため、負荷
が大きい場合は設定温度になるまで当然時間がかかるこ
とになり、冬期の朝など早急な立ち上がりを望む要望に
は応えられないという問題があった。

【０００８】したがって、本発明は、上記従来の問題点
に鑑み、外調機と複数の室内空調機を備える空気調和装
置において、高い設備コストを要することなく、個々の
空調ゾーンにおいて、その要求負荷に応じて個別に冷房
運転または暖房運転ができる空気調和装置、さらには、
個別に給気温度を任意の温度に変化できるようにし、省
エネルギー性にも優れ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】このため、本発明は、熱
交換器、該熱交換器に付設された膨張弁、該膨張弁の手
前に設けられた流量調整手段、および該流量調整手段を
制御する第１の制御手段を備える外調機と、それぞれ熱
交換器、該熱交換器に付設された膨張弁、該膨張弁の手
前に設けられた流量調整手段、および該流量調整手段を
制御する第２の制御手段を備え、冷凍サイクルの液管と
高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷媒配管により外調
機に並列に接続された複数の室内空調機からなり、各室
内空調機の給気を各空調ゾーンごとに導くとともに、外
調機の熱交換器に接続されたガス管を該外調機の熱交換
器に向かう高圧ガス管または低圧ガス管に選択的に接続
可能の第１の切り換え手段と、各室内空調機の熱交換器
に接続されたガス管を前記高圧ガス管または低圧ガス管
に選択的に接続可能の第２の切り換え手段を有して、そ
れぞれの室内空調機を個別に冷房運転または暖房運転に
選択的に制御し、その給気温度を変更することによりそ
れぞれの空調ゾーンの室内温度を制御するように構成さ
れたものとした。

【００１０】上記室内空調機の第２の制御手段は、冷房
運転時には当該室内空調機の膨張弁にはいる冷媒の過冷
却度を給気温度に応じて変化させるように当該室内空調
機の流量調整手段を制御し、暖房運転時は当該室内空調
機の熱交換器を出た冷媒の過冷却度を給気温度に応じて
変化させるように当該室内空調機の流量調整手段を制御
するものとするのが望ましい。また、外調機の第１の制
御手段は、外調機の熱交換器が凝縮器として作用すると
きは該外調機の熱交換器を出る冷媒の過冷却度が該熱交
換器の負荷に応じて決定される値になるように前記外調
機の流量調整手段を制御し、外調機の熱交換器が蒸発器
として作用するときは外調機の膨張弁にはいる冷媒の過
冷却度が外調機の熱交換器の負荷に応じて決定される値
になるよう前記外調機の流量調整手段を制御するものと
するのが望ましい。

【００１１】さらに、室内空調機の少なくとも１つにお
いて該熱交換器が蒸発器として作用するとき前記室内空
調機に向かう液管と外調機に向かう低圧ガス管の間に、
互いの間で熱交換を行う第１の過冷却熱交換器を設ける
のが好ましく、また、外調機の熱交換器が蒸発器として
作用するとき前記外調機の熱交換器に向かう液管と低圧
ガス管の間に、互いの間で熱交換を行う第２の過冷却熱
交換器を設けるのが好ましい。また、上記給気温度は、
室内空調機が起動時にはそれぞれの空調ゾーンの室内温
度と設定温度より決定される値に設定され、その後は設
定温度と室内温度とその室内温度の変化とにより決定さ
れる値に基づいて変更されるのが望ましい。

【００１２】

【作用】各室内空調機から各空調ゾーンへダクトを介し
て給気し、各室内空調機の給気温度の変化でそれぞれの
空調ゾーンごとの室内温度調節が行われる。外調機およ
び室内空調機において、第１、第２の制御手段がそれぞ
れの膨張弁手前に配置された流量調整弁を用いて給気す
べき温度になるように過冷却度を制御するとともに、各
室内空調機と外調機の熱交換器のガス管を高圧ガス管ま
たは低圧ガス管と選択的に接続することにより、冷房運
転と暖房運転が同時的に混在する形でどの室内空調機も
いずれかを選択できる。また、冷暖同時運転時には、室
内空調機間で熱エネルギーの移動が行われ大幅な省エネ
ルギーとなる。

【００１３】さらに、室内空調機の第２の制御手段は、
室内温度に応じて決定される給気温度になるように流量
調整手段により冷媒の過冷却度を制御することにより、
給気温度が変化されても他の室内空調機との干渉を生じ
ないでそれぞれの室内空調機において、膨張弁に入る冷
媒の圧力を安定に保持でき、給気温度の安定した空気調
和が行われる。

【００１４】なお、複数の室内空調機に向かう液管と低
圧ガス管の間に第１の過冷却熱交換器を設けたときに
は、流量調整手段による流量の制御幅が拡大される。さ
らに、外調機の熱交換器に向かう液管と低圧ガス管の間
に第２の過冷却熱交換器を設けたときは、外調機のコン
プレッサに入るガス冷媒の過熱度を大きくすることがで
き、暖房能力が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施例の
システム構成を示す。この実施例においては、１機の外
調機３０に対して、３機の室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、
５０Ｃが分岐ユニット４０を介して並列に接続されてい
る。各室内空調機からは熱交換された空気がダクト４７
Ａ、４７Ｂ、４７Ｃにより空調ゾーンＺＡ、ＺＢ、ＺＣ
へ導かれる。各ダクトは対応する空調ゾーンの数に応じ
て適宜に分岐し、個別に空調ゾーンへ分かれて送られ
る。４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃは室内温度センサで、４９
Ａ、４９Ｂ、４９Ｃは室内温度設定器でそれぞれ室内空
調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃへ接続されている。

【００１６】図２は本実施例の冷媒回路を示す。３機の
室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは分岐ユニット４０
を介して、液管、低圧ガス管および高圧ガス管を形成す
る冷媒配管Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により、外調機３０に対し
て並列に接続されている。外調機３０は、能力可変のコ
ンプレッサ１と熱交換器６を備える。コンプレッサ１の
吐出側と吸い込み側の配管には、それぞれ圧力センサ１
１Ａ、１１Ｂが設けられている。熱交換器６には、送風
機２１が付設されるとともに、両端にはそれぞれ温度セ
ンサ１０Ａ、１０Ｂが設けられている。

【００１７】外調機３０には、さらに過冷却熱交換器４
が備えられ、過冷却熱交換器４側から熱交換器６方向に
順に電子式の流量調整弁２５、冷媒温度検出のための温
度センサ９、圧力センサ８、電子式の膨張弁７が設置さ
れている。過冷却熱交換器４の他端は、液タンク２７を
介して冷媒配管Ｒ１に接続されている。熱交換器６の他
端側の冷媒配管（ガス管）は、電磁弁５Ａを介して過冷
却熱交換器４の熱交換通路の入口に接続されるととも
に、電磁弁５Ｂを介して冷媒配管Ｒ３に接続されてい
る。上記過冷却熱交換器４の熱交換通路の出口は冷媒配
管Ｒ２に接続されている。冷媒配管Ｒ２はまたアキュム
レータ３に接続され、冷媒配管Ｒ３はコンプレッサ１の
吐出側に接続されている。

【００１８】分岐ユニット４０は過冷却熱交換器１２を
備える。過冷却熱交換器１２は冷媒配管Ｒ１により外調
器３０の液タンク２７と接続されている。また、過冷却
熱交換器１２の出口は室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０
Ｃに分岐され接続されている。さらに、分岐ユニット４
０には、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３Ａ、２３
Ｂ、２３Ｃが備えられ、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ
はそれぞれ室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを過冷却
熱交換器１２のもう一方の冷媒配管Ｒ２系統に連通可能
とし、電磁弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃはそれぞれの室内
空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを冷媒配管Ｒ３に連通可
能とする。

【００１９】室内空調機５０Ａは、熱交換器１８Ａと、
これに付設された送風機２４Ａを備える。熱交換器１８
Ａの一方の端は、分岐ユニット４０の過冷却熱交換器１
２のＲ１系統に接続され、他端方は分岐ユニット４０の
電磁弁１３Ａと２３Ａに接続される。上記熱交換器１８
Ａの一端側のＲ１配管には、過冷却熱交換器１２側から
熱交換器１８Ａ方向に順に電子式の流調調整弁１４Ａ、
冷媒温度検出のための温度センサ１７Ａ、圧力センサ１
６Ａ、電子式の膨張弁１５Ａが設けられている。

【００２０】また、熱交換器１８Ａには、それぞれ室内
空調機の給気温度と還気温度を検出する温度センサ２２
Ａと２６Ａが付設されているとともに、両端には冷媒温
度を検出する温度センサ１９Ａ、２０Ａが設けられてい
る。熱交換器１８Ａで熱交換され、送風機２４Ａにより
吹き出される給気は、図１に示したようにダクト４７Ａ
により空調ゾーンＺＡへ導かれる。室内空調機５０Ｂ、
５０Ｃも室内空調機５０Ａと同じ構成を有し、以降、そ
れぞれ参照番号にＢ、Ｃを付して示す。

【００２１】図３は、上記室内空調機および外調機にお
ける制御装置を示す。制御装置は室内空調機および外調
機ともにマイクロコンピュータおよびその周辺機器から
なる。外調機制御部３１には、コンプレッサ１用のイン
バータ３２、外調機の送風機２１用のインバータ３３が
接続されている。また、周辺機器として、膨張弁７の駆
動制御部３４、流調調整弁２５の駆動制御部４８、電磁
弁５Ａ、５Ｂの駆動制御部３５、温度センサ９、１０
Ａ、１０Ｂのための温度変換器３６、圧力センサ８、１
１Ａ、１１Ｂのための圧力変換器３７が外調機制御部３
１に接続されている。

【００２２】一方、室内空調機５０Ａの制御装置は、室
内空調機制御部５１Ａとこれに接続された給気温度設定
部４６Ａとを備える。室内空調機制御部５１Ａには、周
辺機器として、膨張弁１５Ａの駆動制御部３９Ａ、流量
調整弁１４Ａの駆動制御部４１Ａ、各温度センサ１７
Ａ、１９Ａ、２０Ａ、２２Ａおよび２６Ａのための温度
変換器４２Ａ、圧力センサ１６Ａのための圧力変換器４
３Ａ、電磁弁１３Ａ、２３Ａのための駆動制御部４８
Ａ、ならびに温度変換器４４Ａが接続されている。温度
変換器４４Ａには空調ゾーンの室内温度を検出する温度
センサ４５Ａと検出された温度を保持する温度保持部５
２Ａが接続されている。給気温度設定部４６Ａは、室温
設定器４９Ａから入力された設定室内温度に基づいて給
気温度を演算し、保持する。室内空調機５０Ｂ、５０Ｃ
における制御装置についても同様に構成され、室内空調
機制御部５１Ｂ、５１Ｃ、そのほか、それぞれ参照番号
にＢおよびＣを付して示す。

【００２３】外調機制御部３１と各室内空調機制御部５
１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃは、通信手段によって結ばれ、外
調機制御部３１は各室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、
５１Ｃの状況を常時知ることができる。外調機制御部３
１は、上記室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃか
ら送られてきた室内空調機の負荷量を運転モード別に積
算し、大きい方の運転モードの負荷量に相当する制御信
号をコンプレッサ１用のインバータ３２に送出する。イ
ンバータ３２は、この制御信号に従いコンプレッサ１を
駆動する。また、外調機制御部３１は、外調機の熱交換
器６が前記の全室内空調機の負荷量の小さい方の運転モ
ードと同じモードになるよう、すなわち、冷房運転の負
荷の方が小さい時は外調機３０の熱交換器６が蒸発器と
して、また暖房運転の負荷の方が小さい時は凝縮器とし
て働くように周辺機器を制御する。

【００２４】室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ
は温度センサ４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃより空調ゾーンの
室内温度を検出して、それぞれの温度保持部５２Ａ、５
２Ｂ、５２Ｃに保持させる。そして、起動時は給気温度
設定部４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃは室温設定器４９Ａ、４
９Ｂ、４９Ｃから入力された設定室内温度と温度センサ
４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃで求めた検出室内温度の差に基
づいて、図４で示される関係表より給気温度を決定し、
保持する。図４では、設定室内温度と検出室内温度の差
に従って検出室内温度（室温）を中心に直線的に変化す
る給気温度が求められるようになっている。

【００２５】次に還気温度センサ２６Ａ、２６Ｂ、２６
Ｃで検出した温度データと給気温度設定部４６Ａ、４６
Ｂ、４６Ｃの温度データとの差を演算し、それぞれの室
内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが冷房運転か暖房運転
かの運転モードを決定する。そして、室内空調機の給気
温度が室内空調機の還気温度や湿度に影響されるため、
それらを勘案した負荷増減量を加え、コンプレッサ１の
出力に相当する負荷量を室内空調機の運転モードととも
に外調機制御部３１に送る。

【００２６】起動からあらかじめ設定された給気温度変
更時間が経過するまでの間は、上記初期決定された給気
温度に基づいて制御が行なわれる。給気温度変更時間は
システム全体の規模やその他の条件を勘案して決められ
るが、通常起動から５〜３０分程度の範囲で設定され
る。室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃは上記給
気温度変更時間が経過するたびに室内温度を検出し、こ
の検出室内温度と室温設定器４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃの
設定室内温度との差を演算するとともに、室内温度保持
部５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃの温度と比較し、室内温度が
上昇しているか下降しているか、あるいは変化がないの
かを判断する。そして、この室内温度の変化状態に応じ
て給気温度の変更量を決定する。

【００２７】図５は給気温度の変更量決定に用いられる
グラフで、検出室内温度と設定室内温度との差に対する
給気温度の変更量の関係が直線で示されている。（ａ）
は室内温度が上昇している場合、（ｂ）は室内温度が変
化していない場合、（ｃ）は室内温度が下降している場
合に適用され、（ａ）では（ｂ）に比べて直線が低減方
向へシフトしており、検出室内温度と設定室内温度との
差が０でも給気温度を所定量下げるようになっている。
また、（ｃ）では（ｂ）に比べて直線が増大方向へシフ
トしており、検出室内温度と設定室内温度との差が０で
も給気温度を所定量上げるようになっている。

【００２８】室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ
は、こうして決定された給気温度を給気温度設定部４６
Ａ、４６Ｂ、４６Ｃに保持させる。また、電磁弁５Ａと
５Ｂ、１３Ａと２３Ａ、１３Ｂと２３Ｂ、１３Ｃと２３
Ｃはそれぞれ一方が開状態の時、他方は閉状態となるよ
う制御される。ただし、室内空調機が運転の必要がない
場合は双方とも閉状態となる。

【００２９】つぎに、上記構成における作動について説
明する。図６は、すべての室内空調機が冷房運転される
全冷房運転時の冷媒の流れを示す。全ての室内空調機が
冷房運転されるときには、外調機においては電磁弁５Ｂ
が開状態、電磁弁５Ａが閉状態となり、分岐ユニットに
おいては電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃがそれぞれ開状
態、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが閉状態となるよう制御さ
れる。外調機の熱交換器６は凝縮器、各室内空調機の熱
交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは蒸発器として作用す
る。

【００３０】すなわち、外調機３０において、コンプレ
ッサ１からの高圧ガス冷媒は、矢示のように電磁弁５Ｂ
を通り、熱交換器６で液化する。それから過冷却熱交換
器４と液タンク２７を経て、冷媒配管Ｒ１で分岐ユニッ
ト４０の過冷却熱交換器１２へ入る。冷媒は、過冷却熱
交換器１２で各室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの熱
交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃから出てきたガス冷媒と
熱交換され、過冷却度が増大した液冷媒となる。

【００３１】さらに、冷媒は分岐配管により分岐され、
各流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに並列に入り、続
いて膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃにより減圧されて、
低温の気液混合状態になる。つぎに、冷媒は熱交換器１
８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃにおいて還気と熱交換され、ガス
状の冷媒となる。そして、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃを経て過冷却熱交換器１２へ戻り、外調機３０から冷
媒配管Ｒ１より入ってくる液冷媒を冷却する。過冷却熱
交換器１２を出た冷媒は、冷媒配管Ｒ２を経て、外調機
３０のコンプレッサ１に戻る。流量調整弁１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃが発明の室内空調機の流量調整手段を構成
し、過冷却熱交換器１２が発明の第１の過冷却熱交換器
を構成している。

【００３２】この間における外調機３０の膨張弁７、流
量調整弁２５、送風機２１、各室内空調機５０Ａ、５０
Ｂ、５０Ｃの流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、膨張
弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの制御は以下のように行われ
る。まず、外調機制御部３１により膨張弁７は全開状態
に保持される。つぎに、外調機制御部３１は、圧力セン
サ８で冷媒の圧力を検出し、流量調整弁２５に入る冷媒
の飽和温度を演算する。そして、温度センサ９で検出し
た温度との差、つまり過冷却度が、あらかじめ定めた外
調機の負荷と過冷却度の関係式の演算から求めた値にな
るよう流量調整弁２５を制御する。この外調機の負荷と
過冷却度レベルの関係式は演算式によるほか、例えば図
７に示されるようなレベルＣ１〜Ｃ１０を示すグラフ形
式で記憶され、これから読みとるようにされる。

【００３３】また、コンプレッサ１の吐出側圧力センサ
１１Ａにより検出される圧力が予め設定された値になる
よう、例えばＰＩＤ制御、あるいはステップ制御などに
よる信号が送風機用のインバータ３３へ出力され、送風
機２１が駆動されて風量を制御する。

【００３４】一方、室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、
５１Ｃでは、温度センサ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃで検出
した給気温度が、先に求めて給気温度設定部４６Ａ、４
６Ｂ、４６Ｃに保持されている温度となるに必要な過冷
却度を演算する。つぎに、圧力センサ１６Ａ、１６Ｂ、
１６Ｃで冷媒の圧力を検出し、各膨張弁１５Ａ、１５
Ｂ、１５Ｃに入る冷媒の飽和温度を演算し、温度センサ
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃで検出した温度との差を演算し
て実際の過冷却度を求める。そして、必要な過冷却度に
なるように流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御す
る。つまり検出した給気温度が給気温度設定部４６Ａ、
４６Ｂ、４６Ｃに保持されている温度より高い場合は冷
媒の過冷却度を大きくするよう流量調整弁１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃを制御し、検出温度が保持されている温度よ
り低い場合は過冷却度を小さくするよう流量調整弁１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御することになる。

【００３５】さらに、温度センサ１９Ａ、１９Ｂ、１９
Ｃ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各検出温度により、熱交
換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの入り口と出口の冷媒の温
度差、つまり過熱度が一定になるように、膨張弁１５
Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを制御する。ここで、各室内空調機
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの負荷が同等であれば、各流量
調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの開度は互いに同じとな
る。この場合、冷媒は分岐ユニット４０から各室内空調
機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに均等に分配され、給気温度
は互いに同じとなる。

【００３６】ここで、例えば、室内空調機５０Ａの負荷
が重くて給気温度が低く設定され、室内空調機５０Ｂお
よび５０Ｃの負荷が軽くて給気温度が高く設定されたと
する。すると室内空調機５０Ａの室内空調機制御部５１
Ａは、外調機制御部３１へ負荷量を増加させるべき信号
を送り、室内空調機５０Ｂ、５０Ｃの室内空調機制御部
５１Ｂ、５１Ｃは、外調機制御部３１へ負荷量を減少さ
せるべき信号を送る。これに対応して外調機制御部３１
は各室内空調機制御部からの負荷量を総和しコンプレッ
サ１の出力を上昇させるか減少させるかを判断し、制御
する。

【００３７】また、室内空調機制御部５１Ａは過冷却度
を大きくするよう設定され、室内空調機制御部５１Ｂ、
５１Ｃは過冷却度を小さくするよう設定され、それぞれ
の流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは変更された過冷
却度となるよう開度を制御する。

【００３８】ここで、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは
熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの過熱度を一定にする
だけで、給気温度や冷媒流量を直接制御していないが、
膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに入る冷媒の過冷却度を
変えるように流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの開度
を制御することにより、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ
の入口の圧力が制御され、熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１
８Ｃを流れる冷媒流量が変化して、それに伴い熱交換量
も変化するので、給気温度が制御される。図８は上記の
制御要領を示す冷凍サイクルのモリエル線図である。図
中、（ａ）は流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃによる
圧力降下、（ｂ）は制御された過冷却度、（ｃ）は膨張
弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃによる圧力降下分を示し、
（ｄ）は過冷却熱交換器１２による過冷却部分である。

【００３９】なお、分岐ユニット４０は過冷却熱交換器
１２を備えているので、各流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、
１４Ｃに入る液冷媒の過冷却度を大きくでき、流量調整
弁の開度を小さく絞り込んでも冷媒が膨張し始めること
がないから、流量調整弁の制御幅が拡大される。

【００４０】また、この過冷却熱交換器１２は、戻りの
冷媒を完全にガス化するのにも役立つ。すなわち、全て
の室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの給気が何らかの
問題で風量が急減した場合に、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、
１５Ｃの制御速度が追いつかず熱交換器１８Ａ、１８
Ｂ、１８Ｃで蒸発しきれなかった液冷媒が流れても、過
冷却熱交換器１２が一時的な蓄熱器として働くので、液
冷媒がコンプレッサ１に入る液圧縮現象の発生が防止で
きる。同じく、過冷却熱交換器１２によりコンプレッサ
１のガス冷媒の過熱度を確保できるので、各室内空調機
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５
Ｃによる過熱度を小さく設定でき、熱交換器１８Ａ、１
８Ｂ、１８Ｃの利用効率を上げることができる。

【００４１】つぎに、全ての室内空調機が暖房運転され
る全暖房運転時の冷媒の流れを図９を参照して説明す
る。全ての室内空調機が暖房運転されるときには、外調
機においては電磁弁５Ａが開状態、電磁弁５Ｂが閉状態
となり、分岐ユニットにおいては電磁弁２３Ａ、２３
Ｂ、２３Ｃが開状態となり、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１
３Ｃが閉状態となるよう制御される。外調機の熱交換器
６は蒸発器、各室内空調機の熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、
１８Ｃが凝縮器として作用する。

【００４２】すなわち、外調機３０のコンプレッサ１か
らの高圧ガス冷媒は、冷媒配管Ｒ３を経て、分岐ユニッ
ト４０に入る。冷媒はここで分岐され、電磁弁２３Ａ、
２３Ｂ、２３Ｃを通って、各室内空調機５０Ａ、５０
Ｂ、５０Ｃの熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに入って
液化される。このあと、分岐ユニットの過冷却熱交換器
１２を経て、冷媒配管Ｒ１で外調機３０に戻り、液タン
ク２７を経て過冷却熱交換器４に入る。冷媒は、過冷却
熱交換器４において熱交換器６からのガス冷媒と熱交換
され、過冷却度が増大した液冷媒となる。

【００４３】さらに、冷媒は膨張弁７により減圧され、
低温の気液混合状態になり熱交換器６に入る。冷媒は熱
交換器６で室外空気と熱交換されてガス状となり、電磁
弁５Ａを経て過冷却熱交換器４へ進む。ここで前述のよ
うに液タンク２７からきた液冷媒を冷却するとともに、
自らは過熱度の増したガス冷媒となる。このあと、冷媒
はアキュムレーター３を経てコンプレッサ１に戻る。こ
こでは、過冷却熱交換器４が発明の第２の過冷却熱交換
器を構成している。

【００４４】この間における膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃ、流量調整弁２５、送風機２１、流量調整弁１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、膨張弁７の制御は以下のように行
われる。まず、各室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、
５１Ｃにより、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは全開に
保持される。つぎに、外調機制御部３１は、圧力センサ
８で冷媒の圧力を検出し、膨張弁７に入る冷媒の飽和温
度を演算する。そして、温度センサ９で検出した温度と
の差、つまり過冷却度を外調機の負荷と過冷却度の関係
式から求めた過冷却度になるように流量調整弁２５を制
御する。上記関係式は図１０のように負荷に応じてレベ
ルＤ１〜Ｄ１０で示される過冷却度を与える。また、コ
ンプレッサ１の圧力センサ１１Ｂにより検出される圧力
が予め設定された値になるよう、例えばＰＩＤ制御、あ
るいはステップ制御などによる信号が送風機用インバー
タ３３に出力され、送風機２１が駆動されて風量を制御
する。

【００４５】一方、室内空調機制御部５１Ａ、５１Ｂ、
５１Ｃでは、温度センサ、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃで検
出した給気温度が、先に求めて給気温度設定部４６Ａ、
４６Ｂ、４６Ｃに保持されている温度となるに必要な過
冷却度を演算する。つぎに、圧力センサ１６Ａ、１６
Ｂ、１６Ｃで冷媒の圧力を検出し、各流量調整弁１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに入る冷媒の飽和温度を演算して、
この飽和温度と温度センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃで検
出した温度との差を演算して実際の過冷却度を求める。
つまり、検出した給気温度が給気温度設定部４６Ａ、４
６Ｂ、４６Ｃに保持されている温度より高い場合は過冷
却度を大きくするよう流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４
Ｃを制御し、検出温度が保持されている温度より低い場
合は過冷却度を小さくするよう流量調整弁１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃを制御する。

【００４６】また、外調機制御部３１では温度センサ１
０Ａ、１０Ｂの検出温度に基づいて、冷房運転時の室内
空調機と同様に、熱交換器６の過熱度が一定に保持され
るよう膨張弁７を制御する。ここで、各室内空調機５０
Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの負荷が同等であれば、各流量調整
弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの開度は互いに同じとなる。
この場合、冷媒は分岐ユニット４０から各室内空調機５
０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに均等に分配され、給気温度は互
いに同じとなる。

【００４７】ここで、例えば、室内空調機５０Ａの負荷
が重くて給気温度が高く設定され、室内空調機５０Ｂお
よび５０Ｃの負荷が軽くて給気温度が低く設定されたと
する。すると室内空調機５０Ａの室内空調機制御部５１
Ａは、外調機制御部３１へ負荷量を増加させるべき信号
を送り、室内空調機５０Ｂ、５０Ｃの室内空調機制御部
５１Ｂ、５１Ｃは、外調機制御部３１へ負荷量を減少さ
せるべき信号を送る。これに対応して外調機制御部３１
は各室内空調機制御部からの負荷量を総和しコンプレッ
サ１の出力を上昇させるか減少させるかを判断し、制御
する。

【００４８】また、室内空調機制御部５１Ａは過冷却度
を小さくするよう設定され、室内空調機制御部５１Ｂ、
５１Ｃは過冷却度を大きくするよう設定され、それぞれ
の流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは変更された過冷
却度となるよう開度を制御する。図１１は上記の制御要
領を示す冷凍サイクルのモリエル線図である。図中、
（ａ）は膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃによる圧力降
下、（ｂ）は過冷却熱交換器１２による過冷却部分、
（ｃ）は流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃによる圧力
降下分を示し、（ｄ）は制御された過冷却度である。

【００４９】なお、この暖房運転では、過冷却度を流量
調整弁で制御するので、過冷却度が大きくなって熱交換
器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ内に液冷媒が多く溜まり冷凍
サイクル全体が冷媒不足を起こすような不具合現象の発
生が防止される。さらに、外調機の過冷却熱交換器４
は、戻りの冷媒を完全に液化するのに役立つ。すなわ
ち、室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの給気が何らか
の問題で風量が急減した場合に、流量調整弁１４Ａ、１
４Ｂ、１４Ｃの制御速度が追いつかず、外調機３０に未
凝縮のガス冷媒が流れても、過冷却熱交換器４が一時的
な蓄熱器として働くので、ガス冷媒が膨張弁７に入るこ
とによる制御性の低下が防止できる。また、外調機３０
の送風機２１の制御により一時的に風量が減って未蒸発
の液冷媒がコンプレッサ１に流れることがあっても同様
に防止できる。同じく、過冷却熱交換器４によりコンプ
レッサ１に入るガス冷媒の過熱度を大きくすることがで
きるので、コンプレッサ１の吐出温度が高くなり、その
分暖房能力が向上する。

【００５０】次に、冷房運転と暖房運転が平行して行わ
れ、室内空調機の負荷が暖房運転より冷房運転の方が大
きい冷暖同時冷房主運転の作動について説明する。図１
２はこのときの冷媒の流れを示す。ここでは、たとえば
一例として室内空調機５０Ａが暖房運転、室内空調機５
０Ｂ、５０Ｃが冷房運転されているものとする。まず、
外調機では電磁弁５Ｂが開状態、電磁弁５Ａが閉状態と
なり、分岐ユニットでは電磁弁２３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ
が開状態、電磁弁１３Ａ、２３Ｂ，２３Ｃが閉状態とな
るよう制御される。外調機の熱交換器６と室内空調機１
８Ａは凝縮器、室内空調機の熱交換器１８Ｂ、１８Ｃは
蒸発器として作用する。

【００５１】外調機３０において、コンプレッサ１から
の高圧ガス冷媒は、電磁弁５Ｂから熱交換器６に入りこ
こで液化される。熱交換器６を出た冷媒は過冷却熱交換
器４と液タンク２７を経て冷媒配管Ｒ１で分岐ユニット
４０の過冷却熱交換器１２へ入る。コンプレッサ１から
の高圧ガス冷媒はまた、冷媒配管Ｒ３によって分岐ユニ
ット４０に入る。冷媒配管Ｒ３経由の冷媒は電磁弁２３
Ａを経て室内空調機５０Ａの熱交換器１８Ａに入りここ
で液化する。

【００５２】冷媒配管Ｒ１経由で分岐ユニットの過冷却
熱交換器１２に入った冷媒は、室内空調機５０Ｂ、５０
Ｃの熱交換器１８Ｂ、１８Ｃから出てきたガス冷媒と熱
交換され過冷却度が増大した液冷媒となる。この冷媒は
分岐配管により室内空調機５０Ａの熱交換器１８Ａから
きた液冷媒と一旦合流した後、室内空調機５０Ｂ、５０
Ｃに並列に入る。ここでは、それぞれ流量調整弁１４
Ｂ、１４Ｃ、続いて膨張弁１５Ｂ、１５Ｃにより減圧さ
れて低温の気液混合状態になって、熱交換器１８Ｂ、１
８Ｃに入る。

【００５３】冷媒は熱交換器１８Ｂ、１８Ｃにおいて還
気と熱交換され、ガス状の冷媒となる。そして、電磁弁
１３Ｂ、１３Ｃを経て過冷却熱交換器１２へ戻り、外調
機３０から冷媒配管Ｒ１経由で入ってくる液冷媒を冷却
する。過冷却熱交換器１２を出た冷媒は、冷媒配管Ｒ２
を経て外調機３０のコンプレッサ１に戻る。

【００５４】この間における外調機３０の膨張弁７、流
量調整弁２５、送風機２１、室内空調機５０Ａの流量調
整弁１４Ａ、膨張弁１５Ａ、室内空調機５０Ｂ、５０Ｃ
の流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃ、膨張弁１５Ｂ、１５Ｃの
制御は以下のように行われる。まず、外調機制御部３１
の膨張弁７は全開状態に保持される。流量調整弁２５
は、冷房運転時の制御と同様に、圧力センサ８と温度セ
ンサ９より演算した過冷却度が、図７で求められる過冷
却度になるように制御される。

【００５５】また、送風機２１については、全冷房運転
の制御と同様に、吐出側圧力センサ１１Ａにより検出さ
れる圧力が予め設定された値になるようインバータ３３
を駆動させて、その風量制御が行われる。一方、室内空
調機５０Ａの室内空調機制御部５１Ａでは膨張弁１５Ａ
を全開に保持する。そして、流量調整弁１４Ａは、全暖
房運転時の室内空調機の流量調整弁の制御と同様に、設
定された給気温度に基づいて必要な過冷却度となるよう
制御される。

【００５６】また、室内空調機５０Ｂ、５０Ｃの室内空
調機制御部５１Ｂ、５１Ｃでは、膨張弁１５Ｂ、１５Ｃ
が、全冷房運転時の室内空調機機の膨張弁の制御と同様
に、過熱度が一定になるよう制御され、流量調整弁１４
Ｂ、１４Ｃはこれもまた同じく、設定された給気温度に
基づいて必要な過冷却度となるよう制御される。なお、
それぞれの室内空調機の負荷が変化した場合は、全冷房
運転または全暖房運転における同じ運転モードの室内空
調機と同様であるから説明を省略する。図１３は上記の
制御要領を示す冷凍サイクルのモリエル線図である。図
中、（ａ）は外調機または室内空調機５０Ａの流量調整
弁により制御される過冷却度、（ｂ）は外調機または室
内空調機５０Ａの流量調整弁による圧力降下、（ｃ）は
過冷却熱交換器１２による過冷却部分、（ｄ）は室内空
調機５０Ｂまたは５０Ｃの流量調整弁による圧力降下、
（ｅ）は室内空調機５０Ｂまたは５０Ｃの流量調整弁に
より制御される過冷却度、（ｆ）は室内空調機５０Ｂま
たは５０Ｃの膨張弁による圧力降下である。

【００５７】つぎに、冷暖同時運転で、室内空調機の負
荷が冷房運転より暖房運転の方が大きい冷暖同時暖房主
運転の作動について、冷媒の流れを示す図１４を参照し
て説明する。ここでは、たとえば一例として室内空調機
５０Ａが冷房運転、室内空調機５０Ｂ、５０Ｃが暖房運
転されるものとする。まず、外調機では電磁弁５Ａが開
状態、電磁弁５Ｂが閉状態となり、分岐ユニットでは電
磁弁１３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが開状態、電磁弁２３Ａ、
１３Ｂ、１３Ｃが閉状態となるよう制御される。外調機
の熱交換器６と室内空調機の熱交換器１８Ａは蒸発器、
室内空調機の熱交換器１８Ｂ、１８Ｃは凝縮器として作
用する。

【００５８】この運転では、外調機３０のコンプレッサ
１からの高圧ガス冷媒は、冷媒配管Ｒ３を経て分岐ユニ
ット４０に入る。ここで冷媒は電磁弁２３Ｂ、２３Ｃを
経て、室内空調機５０Ｂ、５０Ｃの熱交換器１８Ｂ、１
８Ｃに入り、液化される。熱交換器１８Ｂ、１８Ｃを出
た冷媒は、分岐ユニット４０の分岐配管で合流し、一部
は室内空調機５０Ａへ、残りは過冷却熱交換器１２、冷
媒配管Ｒ１を経て外調機の液タンク２７に入り、続いて
過冷却熱交換器４に入る。

【００５９】外調機において、冷媒は過冷却熱交換器４
で熱交換器６からのガス冷媒と熱交換され、過冷却が増
大した液冷媒となる。そして、冷媒は膨張弁７で減圧さ
れ低温の気液混合状態になり、熱交換器６に入る。熱交
換器６で室外空気と熱交換され、ガス状となった冷媒
は、電磁弁５Ａを経て過冷却熱交換器４を通過し、前述
のように液タンク２７からきた液冷媒を冷却するととも
に、自らは過熱度が増したガス冷媒となる。

【００６０】一方、室内空調機５０Ａへ入った冷媒は、
膨張弁１５Ａで減圧されて低温の気液混合状態となる。
つぎに、熱交換器１８Ａで還気と熱交換され、ガス状の
冷媒となる。その後、電磁弁１３Ａを経て冷媒配管Ｒ２
を通り外調機３０に向かう。冷媒は外調機３０内で過冷
却熱交換器４を出た冷媒と合流し、アキュムレータ３を
経てコンプレッサ１に戻る。

【００６１】この間における外調機３０の膨張弁７、流
量調整弁２５、送風機２１、室内空調機５０Ａの流量調
整弁１４Ａ、膨張弁１５Ａ、室内空調機５０Ｂ、５０Ｃ
の流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃ、膨張弁１５Ｂ、１５Ｃの
制御は以下のように行われる。まず、外調機制御部３１
は、全暖房運転時の制御と同様に、過熱度が一定になる
よう膨張弁７を制御する。流量調整弁２５も同様に、図
１０に示される過冷却度レベルと外調機負荷の関係より
求められる値になるように制御する。また、送風機２１
については、全暖房運転時の制御と同様に、圧力センサ
１１Ｂにより検出される圧力が予め設定された値になる
ように送風機用インバータ３３を駆動させて、風量制御
が行なわれる。

【００６２】室内空調機５０Ａの室内空調機制御部５１
Ａによる制御は、冷暖同時冷房主運転の室内空調機５０
Ｂ、５０Ｃの制御と同様であるので省略する。また、室
内空調機５０Ｂ、５０Ｃの室内空調機制御部５１Ｂ、５
１Ｃの制御も冷暖同時冷房主運転時の室内空調機５０Ａ
と同様である。

【００６３】次に例えば室内空調機５０Ａが暖房運転、
室内空調機５０Ｂ、５０Ｃが冷房運転で、冷房負荷と暖
房負荷が同じときには、両負荷間の差分に対して外調機
３０の熱交換器６を凝縮器あるいは蒸発器として働かせ
る必要がないから、流量調整弁２５が閉じられ、同じく
送風機２１も停止される。そして、室内空調機５０Ａを
流れた冷媒は全て、互いに並列の室内空調機５０Ｂおよ
び５０Ｃに流れて熱量がバランスする。

【００６４】上述した外調機制御部および室内空調機制
御部における制御の流れが図１５、図１６に簡潔に示さ
れる。すなわち、外調機制御部では、図１５に示すよう
に、まずステップ１０１において、室内空調機制御部５
１Ａ〜５１Ｃからの室内空調機の負荷量など運転状況の
情報を入力し、ステップ１０２でこれらの運転モード別
に積算する。そしてステップ１０３において、モード別
積算負荷量を比較し、冷房負荷が大きいときはステップ
１０４に、暖房負荷が大きいときはステップ１１３に、
そして両負荷が同じときにはステップ１２４に進む。

【００６５】冷房負荷が大きいときは、まずステップ１
０４で、その冷房負荷の負荷量に相当する制御信号がイ
ンバータ３２に送出されてコンプレッサ１が駆動される
とともに、ステップ１０５で、熱交換器６が凝縮器とし
て働くモードとされる。次のステップ１０６では、熱交
換器負荷量が冷房負荷と暖房負荷の差として求められ、
ステップ１０７において目標の過冷却度が演算あるいは
グラフ読み取りで求められる。

【００６６】ステップ１０８で、圧力センサ８の検出値
に基づく冷媒の飽和温度と温度センサ９の検出温度との
差により実際の過冷却度が求められる。そして、ステッ
プ１０９において、制御過冷却度と実際の過冷却度を一
致させるように流量調整弁２５が制御される。このあと
ステップ１１０では、圧力センサ１１Ａによりコンプレ
ッサ１の吐出圧力が検出され、ステップ１１１におい
て、吐出圧力が予め設定された値になるようインバータ
３３を駆動させて、送風機２１の風量制御が行なわれ
る。このあと、ステップ１０１に戻る。

【００６７】次に、暖房負荷が大きいときは、ステップ
１１３において、その暖房負荷の負荷量に相当する制御
信号がインバータ３２に送出されてコンプレッサ１が駆
動されるとともに、ステップ１１４で、熱交換器６が蒸
発器として働くモードとされる。次のステップ１１５で
は、熱交換器負荷量が暖房負荷と冷房負荷の差として求
められ、ステップ１１６において目標の過冷却度が演算
あるいはグラフ読み取りで求められる。

【００６８】ステップ１１７で、圧力センサ８の検出値
に基づく冷媒の飽和温度と温度センサ９の検出温度との
差により実際の過冷却度が求められる。そして、ステッ
プ１１８において、制御過冷却度と実際の過冷却度を一
致させるように流量調整弁２５が制御される。続いてス
テップ１１９では、温度センサ１０Ａ、１０Ｂの検出温
度から熱交換器６の過熱度が求められ、ステップ１２０
でこれを一定に保持するよう膨張弁７が制御される。こ
のあとステップ１２１では、圧力センサ１１Ｂによりコ
ンプレッサ１の吸い込み圧力が検出され、ステップ１２
２において、この圧力が予め設定された値になるよう送
風機２１の風量制御が行なわれる。このあと、ステップ
１０１に戻る。

【００６９】冷房負荷と暖房負荷が同じときには、ステ
ップ１２４において、流量調整弁２５が閉じられ、ステ
ップ１２５で送風機２１が停止される。

【００７０】一方、個々の室内空調機制御部では図１
６、図１７に示すように、ステップ２０１においてまず
送風機２４が起動される。次いでステップ２０２で、温
度センサ４５より空調ゾーンの室内温度が検出され温度
保持部５２に保持される。そして、ステップ２０３で、
室温設定器４９より設定室内温度が入力される。次にス
テップ２０４で起動時の給気温度が演算される。さら
に、ステップ２０５で温度センサ２６により室内空調機
の還気温度を検出し、ステップ２０６で演算で設定され
た給気温度と還気温度を比較して、冷房運転するか暖房
運転するかの運転モードを決定する。

【００７１】冷房運転モードの場合には、ステップ２０
７において、まず冷房モードに電磁弁を切り換え、ステ
ップ２０８で、温度センサ２２により実給気温度を検出
し、ステップ２０９で検出した給気温度（検出温度）と
設定された給気温度（設定温度）を比較し、検出温度が
低くければステップ２１０へ、高かければステップ２１
１へ、同じならステップ２１２へ進む。そして、ステッ
プ２１０では現在の過冷却度を小さくするよう設定さ
れ、ステップ２１１では過冷却度を大きくするよう設定
され、ステップ２１２で現在の過冷却度を検出し、ステ
ップ２１３で設定された過冷却度になるよう流量調整弁
１４が制御される。さらに、ステップ２１４で現在の室
内空調機の運転状態の情報を外調機へ送出する。

【００７２】つぎに、ステップ２１５で温度センサ１
９、２０により過熱度を検出し、それに基づきステップ
２１６で膨張弁１５を制御する。つぎに、ステップ２１
７で給気温度の変更時間がきているかどうかがチェック
される。給気温度変更時間が経過していない間はステ
ップ２０７へもどり、設定された給気温度変更時間がす
でに経過していればステップ２１８へ進む。ステップ２
１８では、温度センサ４５により室内温度を検出し、ス
テップ２１９で前回の検出温度と比較して室内温度の変
化方向を求める。そして、ステップ２２０で給気温度の
変更量を演算して、給気温度を更新したあと、ステップ
２０５へもどる。

【００７３】一方、暖房モードの場合はステップ２２１
において暖房モードに電磁弁を切り換え、ステップ２２
２で実給気温度を検出し、ステップ２２３で、検出され
た給気温度と設定された給気温度を比較し、検出した温
度が低ければステップ２２４へ、高ければステップ２２
５へ、同じならばステップ２２６へ進む。そしてステッ
プ２２４では現在の過冷却度を小さくするよう設定さ
れ、ステップ２２５では過冷却度を大きくするよう設定
されたあと、ステップ２２６へ進む。ステップ２２６で
は現在の過冷却度を検出し、ステップ２２７で流量調整
弁を制御される。つぎに、ステップ２２８で室内空調機
の運転状態の情報を外調機へ送出する。

【００７４】このあと、ステップ２２９で給気温度変更
時間が経過しているかどうかがチェックされる。給気温
度変更時間がまだ経過していない場合にはステップ２２
１へ戻り、経過していればステップ２３０へ進む。さら
に、ステップ２３０で室内温度を検出し、ステップ２３
１で前回の検出温度と比較して室内温度の変化方向を求
める。そして、ステップ２３２で給気温度の変更量を演
算して、給気温度を更新したあと、ステップ２０５へも
どる。

【００７５】以上説明した本実施例を簡単にまとめると
次のようになる。まず、外調機から分岐ユニットを介し
て複数の室内空調機に並列に配管されたヒートポンプ式
空気調和装置において、室内空調機の送風をダクトによ
り複数の空調ゾーンに導き各空調ゾーンごとに給気温度
を変更可能とし、分岐ユニットに過冷却熱交換器と、そ
の切り換えにより冷房運転と暖房運転を選択可能の電磁
弁を備え、外調機に過冷却熱交換器を備えてその液管側
には流量調整弁と膨張弁を設けた。室内空調機の熱交換
器の液管側には流量調整弁と膨張弁を設け、各室内空調
機の負荷に応じて変更される給気温度になるよう流量調
整弁で過冷却度を制御し、冷房運転時は膨張弁を熱交換
器の過熱度が一定になるように制御するものとした。一
方、外調機においては、その流量調整弁を外調機の負荷
に応じた過冷却度になるよう制御し、その熱交換器が凝
縮モードのときは膨張弁を全開にし、蒸発モードのとき
は熱交換器の過熱度が一定になるよう制御するものとし
た。そして、室内空調機の給気温度は起動時に設定室内
温度と検出室内温度から決定されたもので開始し、所定
時間経過後は設定室内温度と検出室内温度とその変化量
に基づいて給気温度を順次変更するものとした。これに
より、各空調ゾーンの個別の要求にあわせて、冷房運転
および暖房運転が任意に実行でき、しかも給気温度を自
由に変更できるという効果を有する。また、他の室内空
調機の負荷状態の影響を受けることなく、給気温度の変
化により各空調ゾーンの室内温度を任意に制御できるた
め快適な環境を得られるという効果を有する。

【００７６】したがって、多数の個別の空調ゾーン内に
空調機を設置する必要がなく、簡単なダクト接続だけで
済むから、メンテナンス性が向上する。また、冷房運転
時には、とくに過冷却熱交換器１２により室内空調機の
流量調整弁に入る冷媒の過冷却度が増大されるので、流
量調整弁の調整幅が拡大でき、安定した冷凍サイクルが
得られる。さらに、冷房運転時に室内空調機の給気風量
が急減したとき、過冷却熱交換器１２が一時的な蓄熱器
として作用し、液冷媒が外調機のコンプレッサ１に入る
液圧縮現象が防止され、暖房運転時に給気風量が急減し
たときにも、外調機の過冷却熱交換器４が一時的な蓄熱
器として作用し、冷媒の確実な液化を促進して膨張弁７
での制御性の低下が防止される。

【００７７】また、各室内空調機５０Ａ、５０Ｂ、５０
Ｃの設置場所がまちまちで、外調機３０からの配管長に
差があっても、各室内空調機の膨張弁と流量調整弁間の
冷媒の状態を同じにできるので、設置工事に際して配管
圧損を考慮に入れなくても同じ空調能力が得られる。

【００７８】なお、実施例では各室内空調機で熱交換さ
れた空気がダクトにより各空調ゾーンへ導かれている
が、これに限定されず、例えばビル内の天井や床下をサ
プライチャンバーとして利用して給気を導くダクトレス
方式の場合にも同様に適用することができる。また、こ
の実施例では、設定室内温度と検出室内温度の差より起
動時給気温度を決定するのに図４で示される関係表を用
いるものとしたが、このほか例えば、検出室内温度と設
定室内温度の差が０を挟む所定範囲内のときは室温（検
出室内温度）のままとし、差が所定範囲を越えたら室温
に対して加減した値とする、図１８に示すような関係表
など適宜のものを設定できる。

【００７９】図１９は、本発明の第２の実施例を示す。
この実施例は、上述の第１の実施例の冷媒回路に対し
て、分岐ユニットを廃止し、分岐ユニットにあった過冷
却熱交換器を各室内空調機毎に設けるようにしたもので
ある。すなわち、外調機３０から延びる冷媒配管Ｒ
１’、Ｒ２’、Ｒ３’が分岐されて、各室内空調機５０
Ａ’、５０Ｂ’、５０Ｃ’へ並列に接続されている。そ
して、各室内空調機内において、冷媒配管Ｒ１’が過冷
却熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを通ったあと、流量
調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに接続される。また、冷
媒配管Ｒ２’は過冷却熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ
の他の通路に入り、電磁弁１３Ａ’、１３Ｂ’、１３
Ｃ’を介して熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃのガス管
側に接続されている。さらに、冷媒配管Ｒ３’は電磁弁
２３Ａ’、２３Ｂ’、２３Ｃ’を介して熱交換器１８
Ａ、１８Ｂ、１８Ｃのガス管に接続されている。

【００８０】そして、電磁弁１３Ａ’と２３Ａ’、１３
Ｂ’と２３Ｂ’、１３Ｃ’と２３Ｃ’は、第１の実施例
と同様にそれぞれ一方が開状態のとき、他方が閉状態と
なるよう制御される。その他の構成は第１の実施例と同
じである。各運転モードにおける冷媒の流れも第１の実
施例と同じであるから、作動についての説明は省略す
る。

【００８１】この実施例によれば、第１の実施例と同じ
効果を有するとともに、過冷却熱交換器を各室内空調機
毎に分割して設けるから、膨張弁に向かう全ての冷媒が
いずれかの過冷却熱交換器を通過し、過冷却度を増すこ
とができ、過冷却熱交換器も取り扱いが簡単で小型、安
価なものが使用できる利点がある。

【００８２】なお、上記実施例では、室内空調機が３台
接続されたものを示したが、室内空調機の台数はこれに
限定されることなく、２台でもあるいは４台以上でも同
様に実施可能であり、給気しない室内空調機があれば流
量調整弁を全閉にして作動させないことも可能である。
また、分岐ユニットを複数設けて、それぞれの分岐ユニ
ットに複数の室内空調機を接続することもでき、さらに
は第１の実施例と第２の実施例を組み合わせてもよい。

【００８３】

【発明の効果】以上のとおり本発明は、外調機に複数の
室内空調機が並列に接続された空気調和装置において、
各室内空調機と外調機の熱交換器のガス管を高圧ガス管
または低圧ガス管と選択的に接続することにより、各室
内空調機ごとに冷房運転と暖房運転を選択できるように
し、各室内空調機の給気をダクトにより複数の空調ゾー
ンに導き、各空調ゾーンごとに給気温度変化でそれぞれ
空調ゾーンの室内温度調節が行われ、全ての空調ゾーン
の要求に応じられ、かつ快適な環境が得られるという効
果を有する。そして、個別に多数の空調機を設置を設置
する必要がないからメンテナンス性が向上するととも
に、冷暖同時運転時には、室内空調機間で熱エネルギー
の移動が行われるので大幅な省エネルギー効果が得られ
る。

【００８４】さらに、冷媒の過冷却度が当該室内空調機
の給気温度に応じて決定される値になるようにその流量
調整手段を制御することにより任意の給気温度で給気で
きる空気調和が行われる。また、これにより、室内空調
機の膨張弁が他の室内空調機の影響を受けないので、各
室内空調機の設置場所による能力差がなくなり、空調設
計時に能力補正する必要がなく、また、設置工事が簡略
化できるという効果がある。

【００８５】なお、複数の室内空調機に向かう液管と低
圧ガス管の間に第１の過冷却熱交換器を設けることによ
り、流量調整手段による流量の制御幅が拡大される。こ
れにより、例えば室内空調機の給気風量を急減させて
も、過冷却熱交換器の蓄熱器作用で戻りの冷媒が確実に
ガス化され、コンプレッサの破損が防止される。また、
外調機の熱交換器に向かう液管と低圧ガス管の間に第２
の過冷却熱交換器を設けることにより、外調機のコンプ
レッサに入るガス冷媒の過熱度を大きくすることがで
き、暖房能力が向上するとともに、室内空調機の給気温
度を急変させた場合にも、過冷却熱交換器の蓄熱器作用
で戻り冷媒の確実な液化を促進させることができる。

【００８６】さらに、室内空調機の給気温度を起動時に
空調ゾーンの検出した室内温度と設定温度により決定さ
れる給気温度で給気を始め、また、給気温度を室内温度
と室内温度の変化と設定温度により決定される温度で給
気することにより室内温度を速やかに設定温度にするこ
とができ、またハンチングを起こすこともなく快適な空
気調和を得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のシステム構成を示す図
である。

【図２】実施例における冷媒回路図である。

【図３】室内空調機および外調機における制御装置を示
す図である。

【図４】起動時の検出室内温度と設定室内温度と給気温
度の関係を示すグラフである。

【図５】運転中の検出室内温度と設定室内温度と給気温
度の変化量関係を示すグラフである。

【図６】全冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。

【図７】全冷房運転時の外調機の負荷と過冷却度の関係
を示すグラフである。

【図８】全冷房運転時の制御要領を示す冷凍サイクルの
モリエル線図である。

【図９】全暖房運転時の冷媒の冷媒の流れを示す図であ
る。

【図１０】全暖房運転時の外調機の負荷と過冷却度の関
係を示すグラフである。

【図１１】全暖房運転時の制御要領を示す冷凍サイクル
のモリエル線図である。

【図１２】冷暖同時冷房主運転時の冷媒の流れを示す図
である。

【図１３】冷暖同時冷房主運転時の制御要領を示す冷凍
サイクルのモリエル線図である。

【図１４】冷暖同時暖房主運転の冷媒の流れを示す図で
ある。

【図１５】外調機制御部における制御の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１６】室内空調機制御部における制御の流れを示す
フローチャートである。

【図１７】室内空調機制御部における制御の流れを示す
フローチャートである。

【図１８】起動時の検出室内温度と設定室内温度と給気
温度の関係の変形例を示すグラフである。

【図１９】第２の実施例を示すシステム構成図である。

【符号の説明】

１コンプレッサ３アキュムレータ４過冷却熱交換器５Ａ、５Ｂ電磁弁６熱交換器７膨張弁８圧力センサ９温度センサ１０Ａ、１０Ｂ温度センサ１１Ａ、１１Ｂ圧力センサ１２過冷却熱交換器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ
電磁弁１３Ａ’、１３Ｂ’、１３Ｃ’、２３Ａ’、２３Ｂ’、
２３Ｃ’ 電磁弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ流量調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ膨張弁１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ圧力センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ温度センサ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ熱交換器１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ
温度センサ２１送風機２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ
温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ送風機２５流量調整弁２７液タンク３０外調機３１外調機制御部３４、３５、４８駆動制御部３６温度変換器３７圧力変換器３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ
駆動制御部４０分岐ユニット４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ
温度変換器４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ圧力変換器４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ温度センサ４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ給気温度設定部４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃダクト４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ駆動制御部４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃ室温設定器５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ａ’、５０Ｂ’、５０
Ｃ’ 室内空調機５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ室内空調機制御部５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ温度保持部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’ 冷媒配
管ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ空調ゾーン

フロントページの続き (72)発明者小島康洋神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者新町拓正神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者吉本周平神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号東プレ株式会社相模原事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器、該熱交換器に付設された膨張
弁、該膨張弁の手前に設けられた流量調整手段、および
該流量調整手段を制御する第１の制御手段を備える外調
機と、それぞれ熱交換器、該熱交換器に付設された膨張
弁、該膨張弁の手前に設けられた流量調整手段、および
該流量調整手段を制御する第２の制御手段を備え、冷凍
サイクルの液管と高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷
媒配管により前記外調機に並列に接続された複数の室内
空調機からなり、各室内空調機の給気を各空調ゾーンご
とに導くとともに、外調機の熱交換器に接続されたガス
管を該外調機の熱交換器に向かう高圧ガス管または低圧
ガス管に選択的に接続可能の第１の切り換え手段と、各
室内空調機の熱交換器に接続されたガス管を前記高圧ガ
ス管または低圧ガス管に選択的に接続可能の第２の切り
換え手段を有して、それぞれの室内空調機を個別に冷房
運転または暖房運転に選択的に制御し、その給気温度を
変更することによりそれぞれの空調ゾーンの室内温度を
制御するように構成されたことを特徴とする空気調和装
置。
【請求項２】前記室内空調機の第２の制御手段は、冷
房運転時には当該室内空調機の膨張弁にはいる冷媒の過
冷却度を給気温度に応じて変化させるように当該室内空
調機の流量調整手段を制御し、暖房運転時は当該室内空
調機の熱交換器を出た冷媒の過冷却度を給気温度に応じ
て変化させるように当該室内空調機の流量調整手段を制
御するものであ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】前記外調機の第１の制御手段は、外調機
の熱交換器が凝縮器として作用するときは該外調機の熱
交換器を出る冷媒の過冷却度が該熱交換器の負荷に応じ
て決定される値になるように前記外調機の流量調整手段
を制御し、外調機の熱交換器が蒸発器として作用すると
きは外調機の膨張弁にはいる冷媒の過冷却度が外調機の
熱交換器の負荷に応じて決定される値になるよう前記外
調機の流量調整手段を制御するものであることを特徴と
する請求項１または２記載の空気調和装置。
【請求項４】前記室内空調機の少なくとも１つにおい
てその熱交換器が蒸発器として作用するとき前記室内空
調機に向かう液管と外調機に向かう低圧ガス管の間に、
互いの間で熱交換を行う第１の過冷却熱交換器が設けら
れていることを特徴とする請求項１、２または３記載の
空気調和装置。
【請求項５】前記外調機の熱交換器が蒸発器として作
用するとき前記外調機の熱交換器に向かう液管と低圧ガ
ス管の間に、互いの間で熱交換を行う第２の過冷却熱交
換器が設けられていることを特徴とする請求項１、２、
３または４記載の空気調和装置。
【請求項６】前記給気温度は、室内空調機が起動時に
はそれぞれの空調ゾーンの室内温度と設定温度より決定
される値に設定され、その後は設定温度と室内温度とそ
の室内温度の変化とにより決定される値に基づいて変更
されるものであることを特徴とする請求項１、２、３、
４または５記載の空気調和装置。