(57)【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、および冷媒の温度と圧力の値より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、および冷媒の温度と圧力の値より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により決定される値とその室内温度の変化による補正値によって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。
【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、および冷媒の温度と圧力の値より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、および冷媒の温度と圧力の値より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により決定される値とその室内温度の変化による補正値によって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４７Ａ、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、４９Ａ、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。
なお、「外調機」は、以下に詳述するように、室内空調機での利用に備えて冷媒処理を行なう、いわゆる室外機の別名として使用している（以下、本願において同じ）。
【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１１Ａ、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、５０Ｃに分岐され接続されている。
さらに、分岐ユニット４０には、電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３Ａ、２３Ｂ、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１８Ａの一方の端は、分岐ユニット４０の過冷却熱交換器１２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１８Ａ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１６Ａ、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２２Ａ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、１０Ａ、１０Ｂのための温度変換器３６、圧力センサ８、１１Ａ、１１Ｂのための圧力変換器３７が外調機制御部３１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１７Ａ、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４３Ａ、電磁弁１３Ａ、２３Ａのための駆動制御部４８Ａ、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５２Ａ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５１Ａ、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３１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、５２Ｂ、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、４９Ｂ、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、２６Ｃで検出した温度データと給気温度設定部４６Ａ、４６Ｂ、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４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃに保持させる。
また、電磁弁５Ａと５Ｂ、１３Ａと２３Ａ、１３Ｂと２３Ｂ、１３Ｃと２３Ｃ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１８Ａ、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、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、１４Ｂ、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、５０Ｂ、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、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、１６Ｂ、１６Ｃで冷媒の圧力を検出し、各膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、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、１４Ｂ、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１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御することになる。
【００３５】
さらに、温度センサ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、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１５Ａ、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５１Ａ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、１８Ｃ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、１８Ｂ、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、１５Ｃによる過熱度を小さく設定でき、熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、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、２３Ｂ、２３Ｃが開状態となり、電磁弁１３Ａ、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、５０Ｂ、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、１５Ｃ、流量調整弁２５、送風機２１、流量調整弁１４Ａ、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、１６Ｂ、１６Ｃで冷媒の圧力を検出し、各流量調整弁１４Ａ、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、４６Ｂ、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、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１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御する。
【００４６】
また、外調機制御部３１では温度センサ１０Ａ、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。
【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５１Ａ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、１４Ｂ、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１２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５０Ｂ、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１８Ａ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２３Ａ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、５０Ｃ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、５０Ｃに並列に入る。ここでは、それぞれ流量調整弁１４Ｂ、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、１８Ｃ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１４Ｂ、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、１８Ｃ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５１Ａによる制御は、冷暖同時冷房主運転の室内空調機５０Ｂ、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、５１Ｃ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５１Ａ〜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１０４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１２２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１６、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２０７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２１１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１９、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２１７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２１８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２２２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２２５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２２１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２３１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、５０Ｃ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Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’が分岐されて、各室内空調機５０Ａ’、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’、１３Ｃ’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１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃのガス管に接続されている。
【００８０】
そして、電磁弁１３Ａ’と２３Ａ’、１３Ｂ’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（第２の過冷却熱交換器）
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（第１の過冷却熱交換器）
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’、５０Ｃ’    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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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