(57)【要約】【課題】複数の室内機を持つ多室型空気調和機における、低外気温度時の冷房運転で、圧力センサーに依存せず、冷媒循環量を最適化し、コストダウンを図る。【解決手段】冷房運転時（Ｓ１）に、外気温度センサーにより外気温度を検出した結果低外気温度状態であると判断し、且つ、運転室内機の熱交換器温度が所定の値未満である場合（Ｓ４，Ｓ５）、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大して（Ｓ５）停止室内機の室内熱交換器内に一定の冷媒を溜め込むことで、低圧側圧力の下がり過ぎ、及び液戻りの危険性を感知して未然に防止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機に圧縮機と、室外熱交換器と、外気温度を検出する外気温度センサーを備え、複数の室内機のそれぞれに設けられた室内熱交換器と、前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度センサーを備えた多室型空気調和機であって、
冷房運転時、前記外気温度センサーにより外気温度を検出した結果低外気温度状態であると判断し、且つ、運転室内機の熱交換器温度が所定の値未満である場合、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大することを特徴とする多室型空気調和機。
【請求項２】
停止室内機が複数台ある場合、停止室内機の膨張弁開度を、順次、一時的に増大することを特徴とする請求項１に記載の多室型空気調和機。
【請求項３】
圧縮機の吸入温度を検出する吸入温度センサーをさらに設け、室内熱交換器温度と前記圧縮機の吸入温度との差温を監視し、前記差温が所定の値未満の状態を所定の時間継続した場合、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大することを特徴とする請求項１または２に記載の多室型空気調和機。
【請求項４】
室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサーと、室外熱交換器の出口の温度を検出する室外熱交換器出口温度センサーをさらに設け、室外熱交換器の温度と室外熱交換器の出口の温度との差温を検知し、前記差温が大きくなる傾向にある場合、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多室型空気調和機。
【請求項５】
停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大させるとともに、前記停止室内機の室内ファンを低速で運転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多室型空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１台の室外機に複数の室内機を接続してなる多室型空気調和機に関し、さらに詳しくは冷房運転時、特に低外気温度時に、安定的な運転を行う多室型空気調和機を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、居室に人が不在であってもコンピューター等の排熱を冷却するため、年間を通じた冷房の需要が高まってきており、さらに複数の室内を空調する多室型の空気調和機の開発が求められている。
【０００３】
従来、この種の多室型空気調和機においては、１室のみ冷房運転を行うような場合には、冷凍サイクルを最適化する手段として、１室分の室内機の蒸発能力に応じて、室外ファン回転数を下げたり、圧縮機周波数を下げたりして、凝縮性能を低下させる。しかし多室型空気調和機においては特に、低外気温度時の場合には、それでも室外の凝縮能力が過大となり、室外側で冷媒過多の状態となり、サイクル内を循環する冷媒量が最適な量よりも低下し、低圧圧力（室内機側の圧力）が所定の範囲よりも低下してしまう。外気温度が０℃を下回るような場合（低外気温度状態）、低圧側圧力が所定の範囲よりも低下して、すなわち室内熱交換器温度が０℃以下となり、室内機に着霜する可能性がある。そこで、このような状況を防止して圧力が所定の値以下にならないよう、運転を継続するため、膨張弁を開方向に補正する手段が知られているが、液冷媒の循環量が過大となってしまい、室外側の圧縮機にまで循環して液圧縮の状態となる。従って、このような場合には圧縮機保護の観点から、これを避けるため圧縮機を停止させる運転を行っている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７―２７８６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、低圧側圧力が所定の値以下となった場合、いったん圧縮機を停止する制御を行っているが、これは１室運転に対応した圧縮機の運転能力では起動と停止を繰り返す動きになってしまう。そして、このような状況では安定的な運転ができず、かえって冷凍サイクルが成立しないことが課題となっていた。さらに、圧力センサーのみでサイクル状態を監視しているため、上述の低圧側圧力の確保については対応できても、液圧縮の危険が高まることに関しては対応できておらず、圧縮機保護の観点から、低圧側の圧力低下を抑制しつつ、液圧縮の回避を同時に行う手段の開発が課題となっていた。
【０００５】
また、従来の構成では、圧力を検出するために、圧力センサーを用いており、冷凍サイクルを構成する部品コストがかかることが課題となっていた。さらに、多室型空気調和機の室外機に運転に不要な冷媒を一時的に溜めて、液圧縮を防止する構成とした場合にも、当該構成部品のコストが課題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の多室型空気調和機は、室外機に圧縮機と、室外熱交換器と、外気温度を検出する外気温度センサーを備え、複数の室内機のそれぞれに設けられた室内熱交換器と、前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度センサーを備えた多室型空気調和機であって、冷房運転時、前記外気温度センサーにより外気温度を検出することで低外気温度状態であると判断し、且つ、運転室内機の熱交換器温度
が所定の値未満である場合、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大することを特徴とする。
【０００７】
これにより、冷凍サイクル内に循環する余分な液冷媒を停止室内機に一時的に滞留させることができ、多室型空気調和機の運転状況に従い冷媒を最適冷媒量に調整しやすくし、低圧側の圧力低下からの保護と液圧縮の回避を両立させて、不必要な圧縮機の停止動作を少なくし、安定的な運転を継続することができる。また、温度センサーを用いることで部品コストを低く抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の多室型空気調和機は、低外気温時の冷房運転中に冷媒の挙動を精度よく監視して、低圧側が所定圧力以下に低下することを防ぐとともに液冷媒が過多になる状態を回避することができ、安定性、安全性に優れた多室型空気調和機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、室外機に圧縮機と、室外熱交換器と、外気温度を検出する外気温度センサーを備え、複数の室内機のそれぞれに設けられた室内熱交換器と、前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度センサーを備えた多室型空気調和機であって、冷房運転時、前記外気温度センサーにより外気温度を検出することで低外気温度状態であると判断し、且つ、運転室内機の熱交換器温度が所定の値未満である場合、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大するとしたものである。
【００１０】
これにより、冷凍サイクル内に循環する余分な液冷媒を停止室内機に一時的に滞留させることができ、最適冷媒量に調整しやすくし、低圧側の圧力確保による保護と液圧縮の回避を両立させて、不必要な圧縮機の停止動作を少なくし、安定的な運転を継続することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明において、停止室内機が複数台ある場合、停止室内機の膨張弁開度を、順次、一時的に増大することを特徴とする。
【００１２】
これにより、蒸発器として運転していない複数の停止室内機を有効に利用してこれらにに液冷媒を分散して滞留させることで、液冷媒が停止室内機から自己蒸発してサイクル内に戻ってくる時間を伸ばすことができ、より安定的な運転を継続することができる。
【００１３】
第３の発明は、特に第１または第２の発明において、圧縮機の吸入温度を検出する吸入温度センサーをさらに設け、室内熱交換器温度と前記圧縮機の吸入温度との差温を監視し、前記差温が所定の値未満の状態を所定の時間継続した場合、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大することを特徴とする。
【００１４】
これにより、高価な圧力センサーによることなく、液冷媒が室外側圧縮機に戻りつつある状態であることを、機器停止を行う状態になるよりも前に認識して回避することができ、機器停止の必要が生じないより安定的な運転を継続することができる。
【００１５】
第４の発明は、特に第１〜第３の発明において、室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサーと、室外熱交換器の出口の温度を検出する室外熱交換器出口温度センサーをさらに設け、室外熱交換器の温度と室外熱交換器の出口の温度との差温を検知し、前記差温が大きくなる傾向にある場合、一時的に停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大する機能を備えたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、より正確に且つ事前に、室内機側に液冷媒が多くなりつつある状態である
ことを認識して回避することができ、機器停止の必要が生じない安定的な運転を継続することができる。
【００１７】
第５の発明は、特に第１〜第４の発明において、停止室内機の膨張弁開度を一時的に増大させるとともに、前記停止室内機の室内ファンを低速で運転させることを特徴とする。
【００１８】
これにより、停止室内機の蒸発能力を一時的に補完する形で全体の冷凍サイクル蒸発能力を上げ、低圧側の圧力の下がり過ぎを抑制し、液冷媒を蒸発させてからサイクル内に戻すことができ、より安定的な運転を継続することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明にかかる多室型空気調和機のブロック図を示しており、１台の室外機２に対し複数台（図１では３台）の室内機４ａ、４ｂ、４ｃが冷媒配管により接続されている。室外機２には冷媒配管により順次接続された圧縮機５と、四方弁６及び室外熱交換器１０と、該室外熱交換器１０に空気を送る室外ファン１８が設けられている。さらに、各部における温度を検知する吐出温度センサー７、吸入温度センサー８、外気温度センサー９が設けられている。また、冷房あるいは除湿運転時における室外熱交換器１０の冷媒凝縮温度、あるいは暖房運転時における室外熱交換器１０の冷媒蒸発温度を検知する室外熱交換器温度センサー１１、室外熱交換器出口温度センサー１２が設置されている。そして、各室内機４ａ、４ｂ、４ｃに冷媒が流入する室外膨張弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃが設けられ各室内機４ａ、４ｂ、４ｃには、冷媒配管により順次接続された室内熱交換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられており、複数台の室内機４ａ、４ｂ、４ｃは室外機２に対し並列に接続されている。
【００２１】
また、室内機４ａ、４ｂ、４ｃには、室内熱交換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃに空気を送る室内ファン２６ａ、２６ｂ、２６ｃが設けられている。
【００２２】
さらに、冷房又は除湿運転時における室内熱交換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃの冷媒蒸発温度あるいは暖房運転時における室内熱交換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃの冷媒凝縮温度を検知する室内熱交換器温度センサー２８ａ、２８ｂ、２８ｃと、冷房運転時における室内機のガス冷媒の温度を検知する室内熱交換器出口温度センサー２９ａ、２９ｂ、２９ｃ及び室内ファン２６ａ、２６ｂ、２６ｃに吸い込まれる室内温度を検知する室内温度センサー３０ａ、３０ｂ、３０ｃが設けられている。
【００２３】
以上のように構成された本発明の多室型空気調和機について、以下、その動作、作用を説明する。
【００２４】
冷房運転時、冷媒は図１に示される矢印方向に流れて、圧縮機６から吐出された冷媒が室外機１０を経て室内機４ａ、４ｂ、４ｃに送られる。
【００２５】
冷凍サイクル上での絞り機構は室外膨張弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃであり、これを適切な開度にするため、吐出温度センサー８により圧縮機５の吐出温度を検知する。すなわち、検出した吐出温度により室外膨張弁を全体の冷凍サイクルが適正化する開度に調整するとともに、室内熱交換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃの温度とガス冷媒の温度との差からなる過熱度が所定の値になるように各室内機４ａ、４ｂ、４ｃがそれぞれ制御している。
【００２６】
ここで、室内機４ａのみが運転している場合は膨張弁１３ａを上述のように調整し、こ
のとき停止している室内機４ｂ、４ｃの膨張弁１３ｂ、１３ｃは完全に閉鎖している。また、圧縮機５の運転周波数は各室内機の運転台数及び各室内の設定温度と室内温度センサー３０ａ、３０ｂ、３０ｃとの差によって認識される負荷の合計によって決定される。そして暖房運転時には、圧縮機５から吐出された冷媒が室内機４ａ、４ｂ、４ｃを経て室外機１０に送られるように四方弁６は切り換えられる。
【００２７】
次に、多室型空気調和機全体として冷房運転を行っている状態において、外気温度と室内熱交換器温度を検知する時の動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では室内ユニット４ａ、４ｂについて説明しているが、４ｃや図示していない他の室内ユニットにおいて同様の選択がなされた場合も同様の制御が行われる。
【００２８】
まず、室内ユニット４ａが冷房運転を開始された時（ステップＳ１）、運転台数が何台であるかを把握させ、停止室内機が存在するか判断する（ステップＳ２）。
【００２９】
次に、外気温度センサー９と、室内熱交換器温度センサー２８ａによって温度計測を行なう（ステップＳ３）。このとき、室外温度が所定値より小さい場合は低外気温度状態であると判断する。さらに、所定の時間が経過し、前記室内熱交換器温度が所定の値未満であることが継続している場合（ステップＳ４）、低圧側（室内機）圧力が圧縮機使用範囲の下限に近づいていると判断し、運転している室内機４ａの膨張弁１３ａを現状の膨張弁開度よりも開方向に補正する（ステップＳ５）。さらに、所定の時間が経過し、運転している室内熱交換器温度センサー２８ａの温度が所定の温度まで上昇するか監視し（ステップＳ６）、上昇しない場合、停止している室内機４ｂの膨張弁１３ｂを所定の値だけ開方向に動作し、所定時間継続した後、再び閉鎖する（ステップＳ７）。
【００３０】
これは、運転している室内機の膨張弁の開度を上げてもなお室内熱交換器温度が上昇しないとき、すなわち液冷媒が過剰な状態が解消していないと判断した場合には、冷媒を一時的に停止している室内機に退避させることで、液冷媒が圧縮機に戻ることを防いで液圧縮を防止するものである。
【００３１】
これにより、冷凍サイクル内に循環する余分な液冷媒を停止室内機に一時的に滞留させることができ、最適冷媒量に調整しやすくし、低圧の保護と液圧縮の回避を両立させて、不必要な圧縮機の停止動作を少なくし、安定的な運転を継続することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
図３は本実施の形態における制御フローチャートを示したものである。本実施の形態においては、特に第１の実施の形態において、停止室内機が複数ある場合、膨張弁の開閉動作を一度行った後に、いまだ室内熱交換器温度が所定値より小さい場合には、他の停止室内機の膨張弁の開閉動作を順次行うとしたものである。
【００３３】
多室型空気調和機全体として冷房運転を行っている状態において、外気温度と室内熱交換器温度を検知する時の動作を図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、第１の実施の形態において説明した内容については割愛して説明する。
【００３４】
まず、ステップＳ１からステップＳ７までは実施の形態１と同様に作用する。その後、所定の時間が経過し、運転している室内熱交換器温度センサー２８ａの温度が所定の温度まで上昇するか再び監視し（ステップＳ８）、所定の値未満であることが継続している場合（ステップＳ９）、別の停止室内機である室内機４ｃの膨張弁１３ｃを所定の値だけ開方向に動作し、所定時間継続した後、再び閉鎖する（ステップＳ１０）。
【００３５】
これにより、蒸発器として運転していない停止室内機に液冷媒を分散して滞留させるこ
とができ、液冷媒が停止室内機から自己蒸発してサイクル内に戻ってくる時間を伸ばすことができるため、圧縮機における冷媒の液圧縮を防止できる。また、他の停止室内機の膨張弁を順次開閉することで冷媒量を広範囲にわたって調整することができるため、運転中の室内機に合わせた最適冷媒量での運転が可能となる。これにより、低圧側圧力を確保できるため、より安定的な運転を継続することができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図４は本実施の形態における制御フローチャートを示したものである。本実施の形態では、特に第１または第２の実施の形態において、停止室内機の膨張弁の開方向に補正した後、さらに吸入過熱度によって膨張弁の開閉動作を制御するとしたものである。
【００３７】
多室型空気調和機全体として冷房運転を行っている状態において、外気温度と室内熱交換器温度を検知する時の動作を図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、上記各実施の形態にて記述した内容については割愛して説明する。
【００３８】
まず、ステップＳ１からステップＳ６までは実施の形態２と同様に作用する。その後、室内機４ａに設置されている室内熱交換器温度センサー２８ａと室外機２の圧縮機５に接続されている配管温度を検出する吸入温度センサー８によって検知された室内熱交換器温度と吸入温度の差によって吸入過熱度を算出する（ステップＳ７）。この吸入過熱度が所定の時間が経過しても、所定の値未満を継続する場合は（ステップＳ８）、停止している室内機４ｂの膨張弁１３ｂを所定の値だけ開方向に動作し、所定時間継続した後、再び閉鎖する（ステップＳ９）。
【００３９】
このとき、吸入過熱度が低い状態の時は室内熱交換器における冷媒の蒸発量が少なく、液冷媒が多量にあると判断する。そして、吸入過熱度がある一定値未満の状態を継続する場合に、液冷媒が圧縮機に戻りつつある状態であることを検知することができる。
【００４０】
また本実施の形態では、圧力センサーではなく温度センサーにより冷凍サイクル中の冷媒状態を監視することで、構成部品のコストを低く抑えることが可能となる。
【００４１】
（実施の形態４）
図５は本実施の形態における制御フローチャートを示したものである。本実施の形態では、特に第１〜第３の実施の形態において、停止室内機の膨張弁の開閉動作を行った後、さらに室外熱交換器温度と室外熱交換出口温度の差温を監視して、該差温の変化によってさらに膨張弁の開閉を制御するとしたものである。
【００４２】
多室型空気調和機全体として冷房運転を行っている状態において、室外熱交換器温度と室外熱交換器出口温度を検知し、これらの温度を所定の回数検知し、比較する時の動作を図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、上記実施の形態にて説明した内容については割愛する。
【００４３】
まず、ステップＳ１からステップＳ６までは実施の形態３と同様に作用する。次に、室外熱交換器１０の内部に一定量が存在するはずの凝縮冷媒が室内機４ａに必要以上に流出した場合、冷媒が凝縮して過冷却がとれ、室外熱交換器出口温度は低下傾向となる。このとき、室外熱交換器温度センサー１１と室外熱交換器出口温度センサー１２で検出される温度の差は大きくなっていく傾向にある。通常では正常な状態だが、外気温が低く、室内熱交換器温度が所定の時間低い状態のままで安定すれば、温度差が大きくなることはない。
【００４４】
ここでは前記室外熱交換器温度と室外熱交換器出口温度差を算出するため、所定の時間
間隔と検知回数（ここではｎ回とする）を予め設定しておき、その回数分、前記室外熱交換器温度と室外熱交出口温度を検知する（ステップＳ７）。検知した温度のｎ−１回目とｎ回目の各々比較することにより、検知温度が大きくなる傾向にあるかどうかを判断する（ステップＳ８）。所定の回数の検知した内、検知温度が一度でも小さくなった値が検知された場合は、凝縮冷媒がまだ室外熱交換器内に存在すると判断し、ステップＳ３に戻り、監視を続け、これを繰り返す。そして、検知温度の温度差が大きくなる傾向にあることが確認できた場合は、室内機の蒸発能力以上に凝縮冷媒が流出し、液冷媒が圧縮機に戻ってくる危険性が高いと判断し、停止している室内機４ｂの膨張弁１３ｂを所定の値だけ開方向に動作し、所定時間継続した後、再び閉鎖す（ステップＳ９）。
【００４５】
これにより、室外熱交換器に液冷媒が溜まっていないことを認識させ、室内機側に液冷媒が多くなりつつある状態であることを、事前に検知することが可能である。このように、本実施の形態では、事前に冷媒状態を検知することがで液圧縮を未然に防ぐことができ、機器の停止を伴わない安定的な運転を行うことができる。
【００４６】
また、室内機側での温度変化ではなく室外機側で冷媒状態を認識することができるため、様々な能力、接続配管長、設置状態が想定される室内機においても冷凍サイクルが成立していない状態を温度センサーの差だけで判断することができる。これにより、圧力センサーを用いることなく安価で、かつ精度良く、圧縮機への液戻り状態の危険性があることを認識させ、それを回避することができる。
【００４７】
（実施の形態５）
図６は本実施の形態における制御フローチャートを示したものである。本実施の形態では、特に第１〜第４の実施の形態において、停止室内機の膨張弁の開閉動作を行うとともに、停止室内機のファンを所定時間動作させるものである。
【００４８】
多室型空気調和機全体として冷房運転を行っている状態において、外気温度と室内熱交換器温度を検知する時の動作を図６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、上記各実施の形態にて記述した内容については割愛して説明する。
【００４９】
まず、ステップＳ１からステップＳ６までは実施の形態１と同様に作用する。
【００５０】
次に、停止している室内機４ｂの膨張弁１３ｂを所定の値だけ開方向に動作させるが、このとき、室内機４ｂのファン２６ｂを低速で運転させる（ステップＳ７）。この動作を所定時間継続した後、ファン２６ｂを停止し、膨張弁１３ｂを再び閉鎖する。
【００５１】
これにより、停止室内機の蒸発能力を一時的に補完する形で全体の冷凍サイクル蒸発能力を上げることが可能となり、根本的に室内機側の低圧が低くなりすぎている状況を回避することができる。
【００５２】
以上のように本実施の形態では、低圧（室内機側）の圧力の下がり過ぎを抑制し、液冷媒を蒸発させてサイクル内に戻すことができ、安全のための機器停止を必要としないより安定的な運転を継続することができる。
【００５３】
なお本実施の形態において、室内ファンの低速運転を行う場合に、予めセンサー若しくは在室者のＩＤ管理などによって室内に在室者が無いことを検知した場合に限るとすることで、使用者に対する快適な空調提供を妨げることが無い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明にかかる多室型空気調和機の運転制御方法は、室内熱交換器への
液冷媒流量を、圧力センサーに依存することなく調整でき、低圧が下がりすぎることもなく、不必要な保護動作を回避して冷凍サイクルを成立させることができるので、室内機に膨張弁を搭載した業務用、店舗用多室型空気調和機の冷媒流量制御等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の多室型空気調和機のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるフローチャート
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるフローチャート
【図４】本発明の第３の実施の形態におけるフローチャート
【図５】本発明の第４の実施の形態におけるフローチャート
【図６】本発明の第５の実施の形態におけるフローチャート
【符号の説明】
【００５６】
２  室外機
４ａ、４ｂ、４ｃ  室内機
５  圧縮機
６  四方弁
７  吐出温度センサー
８  吸入温度センサー
９  外気温度センサー
１０  室外熱交換器
１１  室外熱交換器温度センサー
１２  室外熱交換器出口温度センサー
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  室外膨張弁
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  室内熱交換器
１８  室外ファン
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ  室内ファン
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ  室内熱交換器温度センサー
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ  室内熱交換器出口温度センサー
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  室内温度センサー
【図１】
2010164270.tif 000003
【図２】
2010164270.tif 000004
【図３】
2010164270.tif 000005
【図４】
2010164270.tif 000006
【図５】
2010164270.tif 000007
【図６】
2010164270.tif 000008