(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台の室外機と、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室外機に並列に接続された複数の室内機とからなり、
前記室外機は、熱交換器、該熱交換器から前記液管側に順次に付設された膨脹弁と流量調整手段、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、
前記室内機は、それぞれ一端が前記液管に接続された熱交換器、該熱交換器に前記一端側から順次に付設された膨脹弁と流量調整手段、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、
各室内機の送風をダクトにより複数の空調ゾーンに導くとともに、
各空調ゾーンごとに前記ダクトに設けられたＶＡＶユニットと、
室外機の熱交換器に接続されたガス管を該室外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の切り換え手段とを有して、
それぞれの室内機を個別に冷房運転または暖房運転に選択的に制御し、それぞれの空調ゾーンの室温を前記ＶＡＶユニットによる風量変化で制御するように構成され、
前記室内機の第２の制御手段は、冷房運転時には当該室内機の膨脹弁にはいる冷媒の過冷却度が当該室内機の負荷に応じて決定される値になるよう当該室内機の流量調整手段を制御し、暖房運転時には当該室内機の熱交換器を出た冷媒の過冷却度が一定になるよう当該室内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空気調和装置。
【請求項２】
前記室外機の第１の制御手段は、室外機の熱交換器が凝縮器として作用するときは該室外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室外機の流量調整手段を制御し、室外機の熱交換器が蒸発器として作用するときは室外機の膨脹弁にはいる冷媒の過冷却度が室外機の熱交換器の負荷に応じて決定される値になるよう室外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】
前記室内機の少なくとも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機に向かう液管と室外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または２記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記室外機の熱交換器が蒸発器として作用するとき前記室外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または３記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、１台の室外機と複数の室内機とからなり、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。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や、ＶＡＶパッケージ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ないたい場合がある。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ないたい場合がある。
【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替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継続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、デュアルダクト方式と呼ばれる冷熱源と温熱源の２熱源を持つエアーハンドリングユニットによる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、デュアルダクト方式は設備費用、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たため、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、負荷に応じて吹き出し温度を変化させるため空調ゾーンごとに室内機が必要となる。そのため、非常に多くの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、これは室内空気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数多い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、冷暖同時運転時に、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空気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】
一方、ＶＡＶパッケージ方式の場合には、室外機と室内機をそれぞれ一か所に集中させるので、メンテナンス性が良好で、また吹き出し空気温度を一定に制御できる。しかし、すべての室内機が冷房運転または暖房運転のどちらかでしか運転できず、運転モードの変更にはそれなりの手順と時間を要するという欠点をもっている。
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、やはり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。
【０００７】
そこで、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しかも同時的に冷房運転および暖房運転ができるためには、冷暖同時運転型ヒートポンプマルチ方式とＶＡＶパッケージ方式を組み合わせることが考えられる。しかし、これらを単に重ねて適用しようとしても種々の不具合が生じる。
すなわち、冷暖同時運転型ヒートポンプマルチ方式は基本的に風量一定を前提として負荷にあわせて吹き出し空気温度を制御する。
一方、ＶＡＶパッケージ方式は、吹き出し空気温度が一定になるようにコンプレッサの容量制御を行ないながら、それぞれの空調ゾーンの負荷に合わせて供給風量を可変として所定の室温を維持するものであるが、ある室内機においてその総風量が減少したとしても、すべての空調ゾーンの空調負荷が減少したことを意味しない。
【０００８】
他方の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吹き出し空気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うと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。
【０００９】
上記のＶＡＶパッケージ方式においては、各室内機が受け持つ空調ゾーンの空調負荷が異なることから、室内機ごとに吹き出し空気温度を異ならせる必要がある。この際、冷暖同時運転型ヒートポンプマルチ方式をベースとして、１台の室内機の吹き出し空気温度を変化させるためにコンプレッサの容量制御を行うと、上記のように他の室内機の吹き出し空気温度まで変化することになる。したがって、とくにダクトを用いて複数ゾーンの室内を個々に制御しようとする場合に、空調ゾーンによってこれまで快適な室温であったものが、なんら手を付けないのに変化してしまうような不具合が生じる可能性もある。
また同様に、室内機同志が干渉し合い、吹き出し空気温度の制御が困難になることもあり好ましくない。
【００１０】
また、実際の空調に際して、すべての空調ゾーンの空調負荷が減少し、例えば冷房運転時において大多数のＶＡＶユニットが最少換気状態となった場合には、室内機はその吹き出し空気温度を上げることによりＶＡＶユニットを制御範囲に戻して、快適空調を維持するようにし、また、吹き出し空気温度がすべての空調ゾーンの要求負荷に対して不足した場合には、吹き出し空気温度を下げられるのが望ましい。
【００１１】
したがって、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、１台の室外機と複数の室内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、個別に風量を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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、１台の室外機と、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室外機に並列に接続された複数の室内機とからなり、室外機は、熱交換器、該熱交換器から前記液管側に順次に付設された膨脹弁と流量調整手段、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、前記室内機は、それぞれ一端が前記液管に接続された熱交換器、該熱交換器に前記一端側から順次に付設された膨脹弁と流量調整手段、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、各室内機の送風をダクトにより複数の空調ゾーンに導くとともに、各空調ゾーンごとに前記ダクトに設けられたＶＡＶユニットと、室外機の熱交換器に接続されたガス管を該室外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の切り換え手段とを有して、それぞれの室内機を個別に冷房運転または暖房運転に選択的に制御し、それぞれの空調ゾーンの室温を前記ＶＡＶユニットによる風量変化で制御するように構成され、上記室内機の第２の制御手段は、冷房運転時には当該室内機の膨脹弁にはいる冷媒の過冷却度が当該室内機の負荷に応じて決定される値になるよう当該室内機の流量調整手段を制御し、暖房運転時には当該室内機の熱交換器を出た冷媒の過冷却度が一定になるよう当該室内機の流量調整手段を制御するものとした。
【００１３】
また、室外機の第１の制御手段は、室外機の熱交換器が凝縮器として作用するときは該室外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室外機の流量調整手段を制御し、室外機の熱交換器が蒸発器として作用するときは室外機の膨脹弁にはいる冷媒の過冷却度が室外機の熱交換器の負荷に応じて決定される値になるよう室外機の流量調整手段を制御するものとするのが望ましい。
【００１４】
さらに、室内機の少なくとも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機に向かう液管と室外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、室外機の熱交換器が蒸発器として作用するとき前記室外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。
【００１５】
【作用】
各室内機から複数の空調ゾーンへの各ダクトにＶＡＶユニットを備え、ＶＡＶユニットによる吹き出し風量変化でそれぞれの空調ゾーンごとの室温調節が行なわれる。 室外機および室内機において、第１、第２の制御手段がそれぞれの流量調整手段を個別の負荷に対応した過冷却度となるように制御するとともに、各室内機と室外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機もいずれかを選択できる。これにより、多数の空調ゾーンでも室温調節が簡単な構成のＶＡＶユニットで行われ、個別に多数の室内機を設置する必要がないからメンテナンス性が向上する。
また、冷暖同時運転時には、室内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。
【００１６】
さらに、室内機の第２の制御手段は、冷房運転時には冷媒の過冷却度が当該室内機の負荷に応じて決定される値になるように、また、暖房運転時には過冷却度が一定になるようにその流量調整手段を制御することにより、吹き出し風量が変化されても他の室内機との干渉を生じないでそれぞれの室内機において、膨脹弁に入る冷媒圧力を一定に保持でき、吹き出し空気温度の安定した空気調和が行われる。そして、必要に応じて吹き出し空気温度も任意に制御できる。
【００１７】
なお、複数の室内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、室外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には、室外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。
【００１８】
【実施例】
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機の室外機３０に対して、３機の室内機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ＺＡ１、ＺＡ２、ＺＢ１、ＺＢ２、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、それぞれにＶＡＶユニット４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ等が設けられ、個別に空調ゾーンへの風量を変化可能となっている。
【００１９】
図２は本実施例の冷媒回路を示す。    ３機の室内機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、室外機３０に対して並列に接続されている。
室外機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の吸い込み側にはアキュムレータ３が付設され、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。
【００２０】
室外機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の一方の端と熱交換器６の一方の端間の冷媒配管には、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、電子式の膨脹弁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。
【００２１】
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により室外機３０の液タンク２７と接続されている。また、前記過冷却熱交換器１２の出口は室内機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はそれぞれ室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを冷媒配管Ｒ３に連通可能とする。
【００２２】
室内機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量調整弁１４Ａ、冷媒温度検出の温度センサ１７Ａ、圧力センサ１６Ａ、電子式の膨脹弁１５Ａが設けられている。
また、熱交換器１８Ａには、それぞれ室内機の吹き出し空気温度と吸い込み空気温度を検出する温度センサ２２Ａと２６Ａが付設されるとともに、両端には温度センサ１９Ａ、２０Ａが設けられている。
【００２３】
熱交換器１８Ａで熱交換され、送風機２４Ａにより吹き出される空気は、図１に示したようにダクト４７Ａにより空調ゾーンＺＡ１、ＺＡ２へ導かれる。ダクトの各空調ゾーン側にはそれぞれＶＡＶユニット４５Ａが設けられ、個別に風量を変化可能となっている。
室内機５０Ｂ、５０Ｃも室内機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。
【００２４】
図３は、上記の室内機および室外機における制御装置を示す。制御装置は室内機および室外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。
室外機制御部３１には、コンプレッサ１用のインバータ３２、室外機の送風機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、膨脹弁７の駆動制御部３４、流量調整弁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が室外機制御部３１に接続されている。
【００２５】
一方、室内機５０Ａの制御装置は、室内機制御部５１Ａと、室内機の送風機２４Ａ用のインバータ３８Ａとを備える。
インバータ３８Ａには、空調ゾーンごとに設置されたＶＡＶユニット４５Ａの設定状況に対応して風量を決定する風量設定部４６Ａが接続されている。
室内機制御部５１Ａには、周辺機器として、膨脹弁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、ならびに温度設定部４４Ａが接続されている。
室内機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。
【００２６】
室外機制御部３１と各室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃは、通信手段によって結ばれ、室外機制御部３１は各室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの状況を常時知ることができる。
室外機制御部３１は、上記室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃから送られてきた室内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、室外機制御部３１は、室外機の熱交換器６が前記の全室内機の負荷量の小さい方の運転モードと同じモードとなるよう、すなわち、冷房運転の負荷の方が小さい時は室外機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。
【００２７】
室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１ＣはＶＡＶユニット４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃより吹き出し空気温度の情報を得て、それぞれの温度設定部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃに保持させる。そして、吸い込み空気温度センサ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの温度データと温度設定部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの温度データとの差を演算し、それぞれの室内機が冷房運転か暖房運転かの運転モードを決定する。
すなわち、室内機の吹き出し空気温度が室内機の吸い込み空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機の運転モードとともに室外機制御部３１に送る。
【００２８】
また、風量設定部４６Ａ、４６Ｂ、４６ＣはＶＡＶユニット４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃからの情報に基づいて吹き出し風量を決定する。室内機の送風機用インバータ３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは、それぞれの風量設定部４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃからの風量信号をうけて、室内機の送風機２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを駆動し、送風量を制御する。
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。
【００２９】
つぎに、上記構成における作動について説明する。
図４は、全ての室内機が冷房運転される全冷房運転時の冷媒の流れを示す。
全ての室内機が冷房運転されるときには、室外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、室内機においては電磁弁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃがそれぞれ開状態、電磁弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが閉状態となるよう制御される。室外機の熱交換器６は凝縮器、各室内機の熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは蒸発器として作用する。
【００３０】
すなわち、室外機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、続いて膨脹弁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において空気と熱交換され、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、室外機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、室外機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】
この間における室外機３０の膨脹弁７、流量調整弁２５、送風機２１、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの制御は以下のように行われる。
まず、室外機制御部３１により膨脹弁７は全開状態に保持される。つぎに、室外機制御部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、つまり過冷却度を、あらかじめ定めた室外機の負荷と過冷却度の関係式の演算から求めた過冷却度になるよう流量調整弁２５を制御する。この室外機の負荷と過冷却度レベルの関係は演算式によるほか、例えば図５に示されるようなレベルＡ１〜Ａ１０を示すグラフ形式で記憶されこれから読み取るようにされる。
【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、室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃでは、圧力センサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃで冷媒の圧力を検出し、各膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに入る冷媒の飽和温度を演算する。そして、温度センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃで検出した温度との差、つまり実際の過冷却度を演算し、室外機側におけるのと同様に、室内機の負荷と過冷却度との関係式から求めた過冷却度になるように、流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御する。上記関係式は例えば図６のようなグラフで表わすことができ、負荷に応じてレベルＢ１〜Ｂ１０の過冷却度が求められる。
【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、膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを制御する。
ここで、各室内機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から各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに均等に分配され、室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの吹き出し空気温度は互いに同じとなる。
【００３６】
つぎに、例えば、室内機５０Ａの負荷が重くて風量が大に設定され、室内機５０Ｂおよび５０Ｃの負荷が軽くて風量が小に設定された場合には、室内機５０Ｂおよび５０Ｃの吹き出し温度は下がりはじめる。
そこで、室内機５０Ｂ、５０Ｃの室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃは、室外機制御部３１に対して負荷量を減少させるべき信号を出力する。これに対応して、室外機制御部３１はコンプレッサ用のインバータ３２への制御信号を下げ、コンプレッサ１の出力が低下する。同時に流量調整弁２５は負荷が小さくなるので過冷却度を上げるよう制御するが、熱交換器６から出る冷媒は出力の低下に伴い過冷却度が増加するので、流量調整弁２５はあまり開度を変化させることがない。
【００３７】
これと同時に、室内機５０Ｂ、５０Ｃの冷媒の加熱度が小さくなるため、室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃは膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃの開度を小さくする。その結果、冷凍サイクルの全体の冷媒流量が減少して、分岐ユニット４０から各室内機側へ送出される液冷媒の過冷却度は増加する。
なお、この間、コンプレッサ１の吐出圧力は一定になるよう制御されているので、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに入る冷媒の圧力は変化しない。
【００３８】
ここで、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃは熱交換器１８Ｂ、１８Ｃの加熱度を一定にするだけで、吹き出し空気温度や冷媒流量を制御していないので、結果的に吹き出し空気温度が下がり設定温度まで回復しない場合が起こり得る。この対策として、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃに入る冷媒の過冷却度を小さくなるよう、室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃは、上記の変化に合わせ流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃの開度を小さくする方向に制御する。
【００３９】
すなわち、流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃの開度を小さくすると、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃの入り口の圧力が下がり、熱交換器１８Ｂ、１８Ｃを流れる冷媒流量が減少する。その結果、熱交換量が減り、吹き出し空気温度が上昇して、負荷の大きな室内機５０Ａの吹き出し空気温度と同じ温度となる。
図７は上記の過冷却度の制御要領を示す冷凍サイクルのモリエル線図である。
【００４０】
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脹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。
【００４１】
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、全ての室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの吹き出し風量を急速に減少させた場合に、膨脹弁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が一時的な畜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に入るガス冷媒の加熱度を確保できるので、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの加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。
【００４２】
つぎに、全ての室内機が暖房運転される全暖房運転時の冷媒の流れを、図８を参照して説明する。
全ての室内機が暖房運転されるときには、室外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、室内機においては電磁弁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。室外機の熱交換器６は蒸発器、各室内機の熱交換器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが凝縮器として作用する。
【００４３】
室外機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で室内機に戻り、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。
【００４４】
さらに、冷媒は膨脹弁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、自らは加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３を経てコンプレッサ１にもどる。
ここでは、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。
【００４５】
この間における流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、流量調整弁２５、送風機２１、膨脹弁７の制御は以下のように行われる。
まず、各室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃにより、膨脹弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは全開に保持される。つぎに、室外機制御部３１は、圧力センサ８で冷媒の圧力を検出し、膨脹弁７に入る冷媒の飽和温度を演算する。そして、圧力センサ９で検出した温度との差、つまり過冷却度を室外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流量調整弁２５を制御する。上記関係式は図９のように負荷に応じてレベルＣ１〜Ｃ１０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。
【００４６】
一方、室内機制御部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃでは、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する。そして、温度センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃで検出した温度差、つまり過冷却度を演算し、これが常に一定になるよう流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを制御する。
また、室外機制御部３１では、温度センサ１０Ａ、１０Ｂの検出温度に基づいて、冷房運転時の室内機と同様に、熱交換器６の加熱度が一定に保持されるよう膨脹弁７を制御する。
【００４７】
ここで、各室内機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から各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃに均等に分配され、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの吹き出し空気温度は同じとなる。
【００４８】
つぎに、例えば室内機５０Ａの負荷が重くて風量が大に設定され、室内機５０Ｂおよび５０Ｃの負荷が軽くて風量が小に設定された場合には、室内機５０Ｂおよび５０Ｃの吹き出し空気温度は上がりはじめる。
そこで、室内機５０Ｂ、５０Ｃの室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃは、室外機制御部３１に対して負荷量を減少させるべき信号を出力する。これに対応して、室外機制御部３１はコンプレッサ用インバータ３２への制御信号を下げ、これによりコンプレッサ１の出力が低下する。
【００４９】
これと同時に、室内機５０Ｂ、５０Ｃの冷媒の過冷却度が小さくなるため、室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃは流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃの開度を小さくする。これにより、過熱度が大きくなるため熱交換量が減り、吹き出し空気温度は下降して、負荷の大きな室内機５０Ａの吹き出し空気温度と同じ温度となる。
なお、負荷の変化のない室内機５０Ａにおいては、コンプレッサ１の出力変化と流量調整弁の開度の制御のバランスによって冷媒流量は変化せず、吹き出し空気温度は変化しない。
図１０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。
【００５０】
なお、この暖房運転では、過冷却度を一定に維持するよう制御するので、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、室外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、室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの吹き出し風量を急速に減少させた場合に、流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの制御速度が追いつかず、室外機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、ガス冷媒が膨脹弁７に入ることによる制御性の低下が防止できる。
同じく、過冷却熱交換器４によりコンプレッサ１に入るガス冷媒の加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。
【００５１】
つぎに、冷房運転と暖房運転が平行して行なわれ、室内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時の作動について説明する。図１１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機５０Ａが暖房運転、室内機５０Ｂ、５０Ｃが冷房運転されるものとする。
まず、室外機では電磁弁５Ｂが開状態、電磁弁５Ａが閉状態となり、室内機では電磁弁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。
室外機の熱交換器６と室内機の熱交換器１８Ａは凝縮器、室内機の熱交換器１８Ｂ、１８Ｃは蒸発器として作用する。
【００５２】
室外機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を経て室内機５０Ａの熱交換器１８Ａに入りここで液化する。
【００５３】
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、続いて膨脹弁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。
【００５４】
冷媒は熱交換器１８Ｂ、１８Ｃにおいて空気と熱交換され、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、室外機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を経て室外機３０のコンプレッサ１に戻る。
【００５５】
この間における室外機３０の膨脹弁７、流量調整弁２５、送風機２１、室内機５０Ａの流量調整弁１４Ａ、膨脹弁１５Ａ、室内機５０Ｂ、５０Ｃの流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃ、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃの制御は以下のように行われる。
まず、室外機制御部３１の膨脹弁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５で求められる過冷却度になるように制御される。
【００５６】
また、送風機２１については、全冷房運転時の制御と同様に、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、その風量制御が行なわれる。
一方、室内機５０Ａの室内機制御部５１Ａでは膨脹弁１５Ａが全開に保持される。そして、流量調整弁１４Ａは、全暖房運転時の室内機の流量調整弁の制御と同様に、過冷却度が一定になるように制御される。
【００５７】
また、室内機５０Ｂ、５０Ｃの室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃでは、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃが、全冷房運転時の室内機の膨脹弁の制御と同様に、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過冷却度が図６の過冷却度レベルと室内機の負荷のグラフから求められる過冷却度になるように制御される。
なお、それぞれの室内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機と同様であるから説明を省略する。
図１２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。
【００５８】
つぎに、冷暖同時運転で、室内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時の作動について、冷媒の流れを示す図１３を参照して説明する。ここでは、たとえば一例として室内機５０Ａが冷房運転、室内機５０Ｂ、５０Ｃが暖房運転されるものとする。
まず、室外機では電磁弁５Ａが開状態、電磁弁５Ｂが閉状態となり、室内機では電磁弁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。室外機の熱交換器６と室内機の熱交換器１８Ａは蒸発器、室内機の熱交換器１８Ｂ、１８Ｃは凝縮器として作用する。
【００５９】
この運転では、室外機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、一部は室内機５０Ａへ、残りは過冷却熱交換器１２、冷媒配管Ｒ１を経て室外機の液タンク２７に入り、続いて過冷却熱交換器４に入る。
【００６０】
室外機において、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、冷媒は膨脹弁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。
【００６１】
一方、室内機５０Ａへ入った冷媒は、膨脹弁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で空気と熱交換され、ガス状の冷媒となる。その後、電磁弁１３Ａを経て冷媒配管Ｒ２を通り室外機３０に向かう。
冷媒は室外機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。
【００６２】
この間における室外機３０の膨脹弁７、流量調整弁２５、送風機２１、室内機５０Ａの流量調整弁１４Ａ、膨脹弁１５Ａ、室内機５０Ｂ、５０Ｃの流量調整弁１４Ｂ、１４Ｃ、膨脹弁１５Ｂ、１５Ｃの制御は以下のように行われる。
まず、室外機制御部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脹弁７を制御する。流量調整弁２５も同様に、図９に示される過冷却度レベルと室外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。
【００６３】
室内機５０Ａの室内機制御部５１Ａの制御は、冷暖同時冷房主運転時の室内機５０Ｂ、５０Ｃの制御と同様であるので省略する。また、室内機５０Ｂ、５０Ｃの室内機制御部５１Ｂ、５１Ｃの制御も同様に冷暖同時冷房主運転時の室内機５０Ａと同様である。
【００６４】
次に例えば室内機５０Ａが暖房運転、室内機５０Ｂ、５０Ｃが冷房運転で、冷房負荷の合計と暖房負荷が同じときには、両負荷間の差分に対して室外機の熱交換器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、室内機５０Ａを流れた冷媒はすべて、互いに並列の室内機５０Ｂおよび５０Ｃに流れて熱量がバランスする。
【００６５】
上述した室外機制御部および室内機制御部における制御の流れが図１４〜図１７に簡潔に示される。
すなわち、室外機制御部では、図１４、図１５に示すように、まずステップ１０１において、室内機制御部５１Ａ〜５１Ｃからの室内機負荷量を入力し、ステップ１０２でこれらを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。
【００６６】
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において目標としての制御過冷却度が演算あるいはグラフ読み取りで求められる。
【００６７】
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。
【００６８】
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において目標としての制御過冷却度が演算あるいはグラフ読み取りで求められる。
【００６９】
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脹弁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。
【００７０】
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。
【００７１】
一方、個々の室内機制御部では、図１６、図１７に示すように、ステップ２０１においてＶＡＶユニット４５より温度設定部４４に要求吹き出し空気温度の情報を入力してこれを保持させる。次いでステップ２０２で、温度センサ２６により熱交換器１８の吸い込み空気温度を検出する。そして、ステップ２０３で、要求吹き出し空気温度（設定温度）と吸い込み空気温度を比較して、冷房運転か暖房運転かの運転モードを決定する。
【００７２】
冷房運転モードの場合には、ステップ２０４において、まず熱交換器１８の実際の吹き出し空気温度を温度センサ２２により検出し、ステップ２０５で、実際の吹き出し空気温度と上記設定温度との温度差を演算する。
そして、ステップ２０６で、上記温度差をもとに、吸い込み空気温度や湿度等を勘案した補正量を加えて負荷量を求める。
ステップ２０７ではこの負荷量が通信手段によって室外機へ送信される。
【００７３】
次のステップ２０８において、上記負荷量をもとに目標としての制御過冷却度が演算あるいはグラフ読み取りで求められる。そしてステップ２０９で、圧力センサ１６の検出値に基づく冷媒の飽和温度と温度センサ１７の検出温度との差により実際の過冷却度が求められ、ステップ２１０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１４が制御される。
このあとステップ２１１では、温度センサ１９、２０の各検出温度から過熱度が求められ、ステップ２１２でこの過熱度が一定になるように、膨脹弁１５が制御される。
【００７４】
一方、暖房運転モードの場合には、ステップ２１４において熱交換器１８の実際の吹き出し空気温度を検出し、ステップ２１５で、上記設定温度と実際の吹き出し空気温度の温度差を演算する。そしてステップ２１６、２１７で、冷房時のステップ２０６、２０７と同様に、補正された負荷量が室外機へ送られる。
このあと、ステップ２１８では、圧力センサ１６による検出圧力に基づく飽和温度と温度センサ１７による温度から実際の過冷却度を求め、ステップ２１９において、この過冷却度が常に一定になるよう流量調整弁１４が制御される。
【００７５】
本実施例は以上のように構成され、１台の室外機から分岐ユニットを介して複数の室内機に並列に配管されたヒートポンプ式空気調和機において、室内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ＶＡＶユニットにより風量を可変とし、分岐ユニットに過冷却熱交換器と、その切り替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、室外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脹弁を設け、室内機の液管側には流量調整弁と膨脹弁を設けた。そして、室内機においては、冷房運転時には、流量調整弁を各室内機の負荷に応じた過冷却度になるように、そして膨脹弁を過熱度が一定になるよう制御する一方、暖房運転時には、流量調整弁を過冷却度が一定になるように制御するものとした。一方、室外機においては、その流量調整弁を室外機の負荷に応じた過冷却度になるよう制御し、また、室外機の熱交換器が凝縮器モードのときは室外機の膨脹弁を全開にし、蒸発器モードのときは過熱度が一定になるよう制御するものとした。
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、しかも風量を変化させても室内機の吹き出し温度が変化せず、安定した空調が得られるという効果を有する。また、他の室内機の負荷状態の影響を受けることなく、風量変化により個別の空調ゾーンの室温を任意に制御でき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には、簡単なＶＡＶユニットを配置するだけで、多数の室内機を設置する必要がない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、室内機の吹き出し風量が急減したとき、冷房時には過冷却熱交換器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、暖房運転時には過冷却熱交換器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脹弁７での制御性の低下が防止される。
【００７７】
なおまた、空調ゾーンの負荷状態によって特定の室内機の吹き出し空気温度を冷房運転時に上げたり、暖房運転時に下げたりしたい場合がある。それらの場合にも、それぞれの運転時に求められる過冷却度に対して冷房運転時は、その過冷却度を下げるように、また、暖房運転時には上げるように補正を行い、流量調整弁を制御することにより、ＶＡＶユニットの制御範囲を通常の状態へ戻すことができる。
また、各室内機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの設置場所がまちまちで、室外機３０からの配管長に差があっても、各室内機の膨脹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】
図１８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の実施例のシステム構成に対して、２台の室内機をそれぞれ冷房運転専用と暖房運転専用にし、デュアルダクト方式にて各空調ゾーンへＶＡＶを介して吹き出すものである。
すなわち、室内機５０Ｂ’、５０Ｃ’はそれぞれ冷房運転専用、暖房運転専用の室内機で、冷房専用のダクト４７Ｂ’には冷房専用のＶＡＶユニット４５Ｂ’が接続され、暖房専用のダクト４７Ｃ’には暖房専用のＶＡＶユニット４５Ｃ’が接続されている。また、ＶＡＶユニット４５Ｂ’と４５Ｃ’はそれぞれ対となるように設置され、ＶＡＶユニット４５Ｂ’と４５Ｃ’を出た吹き出し空気は混合され各空調ゾーンＺＢ１’、ＺＢ２’、ＺＢ３’に吹き出す。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は前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。
【００７９】
本実施例によれば、第１の実施例と同じ効果を有するとともに、各空調ゾーンＺＢ１’、ＺＢ２’、ＺＢ３’ごとに冷房運転と暖房運転を選択できる。しかも空気調和装置内で熱移動を行なうから、従来のデュアルダクト方式のように２熱源の廃熱を捨てるようなことがなく、大幅な省エネルギーが可能となる利点を有する。
【００８０】
図１９は、本発明の第３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機毎に設けるようにしたものである。
すなわち、室外機３０から延びる冷媒配管Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’が分岐されて、各室内機５０Ａ’、５０Ｂ’、５０Ｃ’へ並列に接続されている。そして、各室内機内において、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。
【００８１】
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。
【００８２】
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機毎に分割して設けるから、膨脹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扱いが簡単で小型、安価なものが使用できる利点がある。
【００８３】
なお、上記各実施例では、室内機が３台接続されたものを示したが、室内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、送風しない室内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機を接続することもでき、さらには第１の実施例と第３の実施例を組み合わせてもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上のとおり本発明は、１台の室外機に複数の室内機が並列に接続された空気調和装置において、各室内機と室外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ＶＡＶユニットを備えて、ＶＡＶユニットによる風量変化でそれぞれの空調ゾーンの室温を制御するようにしたので、多数の空調ゾーンごとの室温調節が簡単な構成のＶＡＶユニットで行われ、全ての空調ゾーンの要求に応じられ、かつ快適な室温に制御できるという効果を有する。
そして、個別に多数の室内機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。
【００８５】
さらに、冷房運転時には冷媒の過冷却度が当該室内機の負荷に応じて決定される値になるように、また、暖房運転時には過冷却度が一定になるようにその流量調整手段を制御することにより、吹き出し風量が変化されても他の室内機との干渉を生じないでそれぞれの室内機において、膨脹弁に入る冷媒圧力を一定に保持でき、吹き出し空気温度の安定した空気調和が行われる。また、これにより、室内機の膨脹弁の状態を同じにできるので、各室内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。
そして、必要に応じて吹き出し空気温度も任意に制御できるという効果を有する。
【００８６】
なお、複数の室内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、例えば室内機の吹き出し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、室外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、室外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、室内機の吹き出し風量を急減させた場合にも、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。
【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】室内機および室外機における制御装置を示す図である。
【図４】全冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図５】全冷房運転時の室外機の負荷と過冷却度の関係を示すグラフである。
【図６】室内機の負荷と過冷却度の関係を示すグラフである。
【図７】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８】全暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図９】全暖房運転時の室外機の負荷と過冷却度の関係を示すグラフである。
【図１０】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１１】冷暖同時冷房主運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図１２】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１３】冷暖同時暖房主運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図１４】室外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１５】室外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】第２の実施例を示すシステム構成図である。
【図１９】第３の実施例を示す冷媒回路図である。
【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、５Ｃ        電磁弁
６                熱交換器
７                膨脹弁
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        膨脹弁
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            室外機
３１            室外機制御部
３２、３３            インバータ
３４、３５、４８            駆動制御部
３６            温度変換器
３７            圧力変換器
３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ        インバータ
３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ        駆動制御部
４０            分岐ユニット
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ        温度変換器
４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ        圧力変換器
４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ        温度設定部
４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ、４５Ｂ’、４５Ｃ’        ＶＡＶユニット
４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ        風量設定部
４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃ、４７Ｂ’、４７Ｃ’        ダクト
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｂ’、５０Ｃ’        室内機
５０Ａ”、５０Ｂ”、５０Ｃ”        室内機
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ        室内機制御部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’        冷媒配管
ＺＡ１、ＺＡ２、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＣ、            空調ゾーン
ＺＢ１’、ＺＢ２’、ＺＢ３’        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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