(57)【要約】  冷暖同時マルチ型の空気調和機で高低差施工時の場合であっても、暖房運転を行う室内機に冷媒が流れるようにすることで、暖房能力を向上させる。  少なくとも１台の室外機と、第１の室内機及び第２の室内機とが冷媒配管により接続され、室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを備え、第１の室内機は、第１の室内熱交換器を備え、第２の室内機は、第２の室内熱交換器を備えた空気調和機において、第１の室内機が暖房運転を行い、前記第２の室内機が冷房運転を行う場合で、かつ、前記室外熱交換器が凝縮器として作用する場合に、前記圧縮機からの冷媒は前記室外熱交換器に流れる一方で、前記第１の室内熱交換器に流れるように冷媒配管が構成され、前記室外熱交換器の冷媒出口側に配置された膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御する。
2013093966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１台の室外機と、
第１の室内機及び第２の室内機とが冷媒配管により接続され、
前記室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを備え、
前記第１の室内機は、第１の室内熱交換器を備え、
前記第２の室内機は、第２の室内熱交換器を備えた空気調和機において、
前記第１の室内機が暖房運転を行い、前記第２の室内機が冷房運転を行う場合で、かつ、前記室外熱交換器が凝縮器として作用する場合に、
前記圧縮機からの冷媒は前記室外熱交換器に流れる一方で、前記第１の室内熱交換器に流れるように冷媒配管が構成され、
前記室外熱交換器の冷媒出口側に配置された膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、
前記第１の室内熱交換器は凝縮器として作用し、
前記室外熱交換器からの冷媒は、前記第１の室内熱交換器から流れる冷媒と合わせて前記第２の室内熱交換器に流れることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和機において、
前記膨張弁は、前記室外機が備えた室外膨張弁であることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機において、
前記室外機は、前記第１の室内機及び前記第２の室内機よりも上側に設置されることを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が出口側の冷媒圧力以下になった場合に、前記膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
前記第１の室内機の空気吸込み側の温度を検出する第１の温度センサと、
前記第１の室内機の空気吹出し側の温度を検出する第２の温度センサと、を備え、
前記第２の温度センサにより検出される空気吹出し側の温度と前記第１の温度センサにより検出される空気吸込み側の温度との温度差が設定値以下になった場合に、前記膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
前記第１の室内機の入口側の冷媒温度と前記圧縮機の吐出側の冷媒圧力における飽和温度との温度差が設定値以下になった場合に、前記膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
冷媒流量と室外膨張弁流量特性から、高低差分の圧力損失が発生するように室外膨張弁を絞ることを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
少なくとも１台の室外機と、
第１の室内機及び第２の室内機とが冷媒配管により接続され、
前記室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを備え、
前記第１の室内機は、第１の室内熱交換器を備え、
前記第２の室内機は、第２の室内熱交換器を備えた空気調和機において、
前記第１の室内機が暖房運転を行い、前記第２の室内機が冷房運転を行う場合で、かつ、前記室外熱交換器が凝縮器として作用する場合に、
前記圧縮機からの冷媒は前記室外熱交換器に流れる一方で、前記第１の室内熱交換器に流れるように冷媒配管が構成され、
前記第２の室内熱交換器の冷媒出口側に配置された膨張弁の開度を開けることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項１０】
請求項９に記載の空気調和機において、
前記第１の室内熱交換器は凝縮器として作用し、
前記室外熱交換器からの冷媒は、前記第１の室内熱交換器から流れる冷媒と合わせて前記第２の室内熱交換器に流れることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関し、特に複数の室内機を備えた冷暖同時マルチ型の空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来知られている冷暖同時マルチ型空気調和機の制御方法について、たとえば以下の特許文献に示すものがある。  
特許文献１では、圧縮機の吐出圧力と吸入圧力より、圧縮機の容量と室外機側送風機の回転数を制御することで空調を行っている。  
特許文献２では、冷房運転と暖房運転の負荷が従となる運転の利用ユニットの能力を調整するのに、室外機側送風機の風量を制御することで空調を行っている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７１６５５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１２２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、高層ビルなどの室内外高低差が大きい建物でも空調できるような冷暖同時マルチ型の空気調和機のニーズが高まっている。しかし、上記特許文献の何れにおいても室内機側の液管圧力を積極的に制御することは行われていない。上記特許文献に記載の空気調和機において、室外機が上、室内機が下で所定の高低差をもって施工されると、冷房負荷が多く室外熱交換器が凝縮器として機能している場合には、室内液管には高低差と液密度分の液ヘッドがかかることになる。すると、高低差を更に拡大すると、室内液管の圧力が圧縮機の吐出圧力同等以上の圧力となることも想定される。つまり、暖房運転を行う室内機の出口側の冷媒圧力（液管圧力）が入口側の冷媒圧力（高圧ガス管圧力）と同等以上となり、高圧ガス冷媒が当該室内機の室内熱交換器を流れない虞がある。【０００５】
ここで、特許文献１や特許文献２に記載の室外ファン風量制御では、吐出圧力を調整することは可能であるが液管圧力を調整することはできない。【０００６】
したがって、上記特許文献１や特許文献２に記載の冷暖同時マルチ型の空気調和機では、室外機が上側で室内機が下側に設置された場合で、これらの高低差が所定値以上である場合に、暖房運転を行う室内機に冷媒が流れず暖房運転能力を発揮することができない虞がある。【０００７】
そこで本発明は、冷暖同時マルチ型の空気調和機で高低差施工時の場合であっても、暖房運転を行う室内機に冷媒が流れるようにすることで、暖房能力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１台の室外機と、第１の室内機及び第２の室内機とが冷媒配管により接続され、前記室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを備え、前記第１の室内機は、第１の室内熱交換器を備え、前記第２の室内機は、第２の室内熱交換器を備えた空気調和機において、前記第１の室内機が暖房運転を行い、前記第２の室内機が冷房運転を行う場合で、かつ、前記室外熱交換器が凝縮器として作用する場合に、前記圧縮機からの冷媒は前記室外熱交換器に流れる一方で、前記第１の室内熱交換器に流れるように冷媒配管が構成され、前記室外熱交換器の冷媒出口側に配置された膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷暖同時マルチ型の空気調和機で高低差施工時の場合であっても、暖房運転を行う室内機に冷媒が流れるようにすることで、暖房能力を向上させることが可能となる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の冷凍サイクル系統図を示す。
【図２】実施例１のモリエル線図を示す。
【図３】実施例１の室外膨張弁１５の制御フローチャートの一例を示す図である。
【図４】実施例１の冷凍サイクル図の一部の抜粋図である。
【図５】実施例２の室外膨張弁制御フローチャートを説明するための図である。
【図６】実施例３の室外膨張弁制御フローチャートを説明するための図である。
【図７】実施例４の冷凍サイクル構造を説明するための図である。
【図８】実施例５の室外膨張弁の制御フローチャートを説明するための図である。
【図９】実施例６の冷凍サイクルの系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の空気調和機の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は実施例１の空気調和機の冷凍サイクルの系統図である。この空気調和機は屋上に設置された１台の室外機１０と、下のフロアの空調に使われる室内機４０ａ、４０ｂを、冷媒の高低圧ガス管３１、低圧ガス管３２、液主管３３で接続して構成される。室外機１０は、１台でもよく複数台並列に接続されてもよい。また室内機（４０ａ、４０ｂ）は２台でもよく複数台接続されていてもよい。【００１３】
本実施例での各室内機の運転状態は、室内機４０ａは暖房運転、室内機４０ｂは冷房運転を行うものであり、冷暖同時運転の状態となっている。また冷房負荷が暖房負荷より多い場合を想定し、室外熱交換器１４は凝縮器とする。  
冷暖同時運転における冷房主体モード（冷房負荷＞暖房負荷の状態）の冷媒流れを説明する。まず、室外機１０と室内機（４０ａ、４０ｂ）との高低差が所定値以下である場合（現行製品仕様程度の場合）について説明する。圧縮機１１で圧縮された高圧ガス冷媒は高低圧切替四方弁１２と熱交換器切替四方弁１３に吐出される。高低圧切替四方弁１２に送られた高圧ガス冷媒は、高低圧ガス管３１をとおり暖房運転する室内機４０ａへ送られる。ここで、室内機４０ａのガス管側は、高圧側開閉機構５１ａが開、低圧側開閉機構５２ａが閉となるため高低圧ガス管３１から流れる高圧ガス冷媒が室内熱交換器４１ａへ送られ、室内空気と熱交換し凝縮し高圧液冷媒となり、室内膨張弁４２ａ、液枝管３５ａへと送られる。【００１４】
一方、熱交換器切替四方弁１３に吐出された高圧ガス冷媒は、室外熱交換器１４で凝縮され高圧液冷媒となり、室外膨張弁１５で若干絞られ液阻止弁２３、液主管３３へと送られる。そして液枝管３５ａを介して室内機４０ａから送られた高圧液冷媒と合流し、液枝管３５ｂを経由し冷房運転する室内機４０ｂへと送られる。室内機４０ｂに送られた高圧液冷媒は、室内膨張弁４２ｂで絞られ減圧し、室内熱交換器４１ｂで室内空気と熱交換し蒸発し低圧ガス冷媒となり、高圧側開閉機構５１ｂが閉、低圧側開閉機構５２ｂが開となるため低圧ガス管３２へ送られ、圧縮機１１に戻り再び循環する。【００１５】
次に、室外機１０と室内機（４０ａ、４０ｂ）との高低差が所定値以上となった場合について説明する。室外機１０や冷房運転する室内機４０ｂについては冷媒流れが同じであり、暖房運転する室内機４０ａ周辺に限定して説明する。室内機４０ａの室内熱交換器４１ａの入口側の冷媒圧力（ガス管側圧力）は、高圧側開閉機構５１ａが開、低圧側開閉機構５２ａが閉となるため高低圧ガス管３１と同等である。また、高低圧ガス管３１を高圧で使用する場合は、低圧で使用するときに比べガス流速が遅く配管の圧力損失も小さいため、高低圧ガス管３１の冷媒圧力は圧縮機１１の吐出圧力とほぼ同等といえる。つまり、室内機４０ａの室内熱交換器４１ａの入口側の冷媒圧力（ガス管側圧力）は、ほぼ圧縮機１１の吐出圧力である。【００１６】
一方、室内機４０ａの室内熱交換器４１ａの出口側の冷媒圧力（液管側圧力）も順を追って説明すると、圧縮機１１の吐出圧力に対し液阻止弁２３では、室外熱交換器１４と室外膨張弁１５の分の圧力損失だけ圧力が低下する。しかし、液主管３３では重力と液冷媒密度に起因するヘッドがかかるため、下に行くほど圧力が上昇する。このため、液枝管３５ａでは、室外機１０と室内機４０ａとの高低差が大きい場合、圧縮機１１の吐出圧力と同等以上まで圧力が上昇する場合がある。室内機４０ａの冷媒流れとしては、室内熱交換器４１ａの入口側の冷媒圧力（ガス管側圧力）よりも出口側の冷媒圧力（液管側圧力）が大きくないと、高低圧ガス管３１からの高圧ガス冷媒が室内機４０ａに流れないため、室内機４０ａは暖房能力を発生することができない。【００１７】
このような状態では、室外ファン１９の風量を落としても圧縮機１１の吐出圧力は上昇するが、同じく液主管３３の圧力も上昇してしまうため、室内機４０ａの入口側と出口側とに圧力差をつけることはできず、室内機４０ａに冷媒が流れ込むようにはならない。また、圧縮機１１の周波数を上げたとしても同じく圧縮機１１の吐出圧力と液主管３３の圧力は共に上昇するため室内機４０ａに冷媒が流れ込むようにはならない。【００１８】
そこで、本実施例においては、室外膨張弁１５の開度を絞ることにより、暖房運転する室内機４０ａへ高低圧ガス管３１からの高圧ガス冷媒を流すことが可能とする。より詳細に説明すると本実施例の空気調和機は、少なくとも１台の室外機１０と、第１の室内機４０ａ及び第２の室内機４０ｂとが冷媒配管により接続され、室外機１０は、圧縮機１１と室外熱交換器１４とを備え、第１の室内機４０ａは、第１の室内熱交換器４１ａを備え、第２の室内機４０ｂは、第２の室内熱交換器４１ｂを備えている。【００１９】
そして第１の室内機４０ａが暖房運転を行い、第２の室内機４０ｂが冷房運転を行う場合で、かつ、室外熱交換器１４が凝縮器として作用する場合に、圧縮機１１からの冷媒は室外熱交換器１４に流れる一方で、第１の室内熱交換器４１ａに流れるように冷媒配管が構成される。さらに室外熱交換器１４の冷媒出口側に配置された膨張弁（室外膨張弁１５）の開度を絞ることにより、第１の室内熱交換器４１ａの入口側の冷媒圧力が第１の室内熱交換器４１ａの出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御するものである。なお、この場合に、第１の室内熱交換器４１ａは凝縮器として作用し、室外熱交換器１４からの冷媒は、第１の室内熱交換器４１ａから流れる冷媒と合わせて第２の室内熱交換器４１ｂに流れる。【００２０】
このような構成を採用することにより、圧縮機１１の吐出圧力は変わらず液主管３３の圧力のみを下げられるため、室外機１０が上側で室内機４０ａが下側でこれらに所定値以上の高低差があった場合であっても、室内機４０ａに高低圧ガス管３１からの冷媒を流すことが可能となり、室内機４０ａの暖房能力を発揮させることが可能となる。【００２１】
制御目標は暖房室内機に接続される液管圧力が吐出圧力より低くなるところであり、暖房室内機の液管側に圧力センサを取り付けてもよい。あるいは、暖房室内機の暖房能力が発生していない場合は吐出圧力より液管圧力が高くなっていると推定し、暖房能力が発生するまで室外膨張弁を絞ってもよい。暖房能力の有無は、室内機の空気吸込みと吹出し温度差から推定してもよく、吐出圧力から推定される飽和温度とガス管温度を比較して、ガス管部で冷媒に所定過熱度が取れているかどうかで推定してもよい。あるいは室外膨張弁流量特性と適正な液主管流量から室外膨張弁での圧力損失を推定し、別途に求めた高低差ヘッド分の圧力損失分を予め室外膨張弁を絞ることにより与えてもよい。あるいは高低差については運転中の圧力と冷媒循環量、室内膨張弁流量特性、室外膨張弁流量特性より推定してもよい。また、この冷暖同時マルチは接続配管が液管１本とガス管２本で構成されていてもよいし、ガス管２本で構成されていてもよい。また、この制御は冷暖同時マルチで、室外熱交換器が凝縮器で、冷房運転をしている室内機と暖房運転をしている室内機が混在し、双方の室内機が運転開始した場合に制御開始するのではなく、運転中に暖房室内機液管圧力が吐出圧力より高い場合や暖房室内機の能力が不足した場合に室外膨張弁を絞る制御を実施してもよい。【００２２】
図２は本実施例のモリエル線図を示す。なお図２の上部には図１の冷凍サイクル系統図の簡略化した図を示す。ユニットの運転状態は、室内機（４０ａ、４０ｂ）に暖房運転と冷房運転とが混在し、室外機１０の室外熱交換器１４は凝縮器として作用し、さらに室外機１０が上側で室内機（４０ａ、４０ｂ）が下側に設置される所定値以上の高低差をもって施工される場合である。【００２３】
図２−１は本実施例の室外膨張弁１５の制御がない場合のモリエル線図を示す。圧縮機１１の出口（●）から冷媒は室外熱交換器１４をとおり、比エンタルピは減少し、室外熱交換器１４の圧力損失で圧力も若干低下する。室外熱交換器１４の出口では室外膨張弁１５があるものの、膨張弁開度を絞る制御をしていないため、室外膨張弁１５前後差圧ΔＰｖｏは小さい。室外熱交換器１４の出口側から室外液阻止弁（□）まではほとんど状態は変わらず、液主管３３に入る。液主管３３において冷媒の比エンタルピはそのままでヘッドΔＰＨが掛かり、冷媒圧力が上昇し暖房運転を行う室内機４０ａの暖房機液管（液枝管３５ａ）（○）の状態となる。ここで、暖房運転を行う室内機４０ａのガス管の圧力、つまり高低圧ガス管３１から室内機４０ａに流れるガス管の圧力（暖房機ガス管の圧力）をＰＧｉｈとすると、暖房機液管の圧力ＰＬｉｈ≧暖房機ガス管の圧力ＰＧｉｈとなるため、暖房運転を行う室内機４０ａには冷媒が流れない。【００２４】
次に図２−２には本実施例の室外膨張弁１５の制御がある場合のモリエル線図を示す。圧縮機１１の出口（●）から冷媒は室外熱交換器１４をとおり、比エンタルピは減少し、室外熱交換器１４の圧力損失で圧力も若干低下する。室外熱交換器１４の出口では室外膨張弁１５の開度を絞る制御をするため、室外膨張弁１５の前後差圧ΔＰｖｏが大きくなっている。これにより室外熱交換器１４の出口側から室外液阻止弁（□）までの圧力が図２−１に比べて下がるため、暖房機液管（液枝管３５ａ）（○）の圧力も同様に図２−１に比べると下がる。すると、暖房機液管の圧力ＰＬｉｈ＜暖房機ガス管の圧力ＰＧｉｈとなるため暖房機（室内機４０ａ）に冷媒が流れ、暖房機（室内機４０ａ）内で凝縮した冷媒は室外熱交換器１４で凝縮した冷媒と合流して、冷房運転を行う室内機４０ｂに送られる。そして、室内機４０ｂ内で減圧、熱交換がなされ再び圧縮機１１へ送られることで冷凍サイクルが形成される。【００２５】
図３は本実施例の室外膨張弁１５の制御フローチャートの一例を示す図である。空気調和機の運転開始後に、室内機に冷房運転と暖房運転するものがあり、室外熱交換器１４が凝縮器として作用している場合に室外膨張弁１５の制御へと移行する。図３に示すように、圧縮機１１の吐出側の冷媒圧力が液枝管３５ａの冷媒圧力より高い場合（図３のＴｒｕｅの場合）は、特に室外膨張弁１５の操作は無く、圧縮機１１の吐出側の冷媒圧力が液枝管３５ａの冷媒圧力以下となった場合に室外膨張弁を絞るようにする。なお、ここでは液枝管３５ａの冷媒圧力を用いて説明したが、液主管３３の一部であり下側に配置される配管の冷媒圧力を用いても良い。【００２６】
図３に示す制御は上記した特定の場合のイベント的な制御であり、運転モードが変化した場合（室内機の運転状態が変わった等）、所定条件を満たした場合（吐出圧力＞液管圧力となった場合）、冷媒循環量、室外ファン風量などが変わった場合などは適宜、絞った膨張弁開度を元の状態に戻してもよい。あるいは吐出圧力と液管圧力の差圧が所定範囲に収まるように室外膨張弁１５の開度を制御してもよい。【００２７】
図４は実施例１の冷凍サイクル図の一部を抜粋したもので、室内機の液主管３３、液枝管３５ａ、又は３５ｂに圧力センサ（７１、７２、７３）を取り付けたものである。室内機側に圧力センサがあることで、室外機１０と室内機（４０ａ、４０ｂ）とが所定値以上の高低差をもって設置された場合に、液管圧力を室外膨張弁１５で制御することが容易となる。ここで、圧力センサの取り付け位置は圧力センサ７１のように、室内機があるフロアと同じ室内液管集合部（液主管３３の一部）でもよく、室内機の液枝管（３５ａ、３５ｂ）でもよく、室内機内部の液管に圧力センサを取り付けてもよい。【００２８】
一例として、暖房運転する室内機４０ａの液枝管３５ａに設置された圧力センサ７２と用いて説明すると、第１の室内機４０ａが暖房運転を行い、第２の室内機４０ｂが冷房運転を行う場合で、かつ、室外熱交換器１４が凝縮器として作用する場合に、圧縮機１１の吐出側の検出圧力が圧力センサ７２の検出圧力以下になった場合に、室外熱交換器１４の冷媒出口側に配置された室外膨張弁１５の開度を絞ることにより、第１の室内熱交換器４１ａの入口側の冷媒圧力が第１の室内熱交換器４１ａの出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御する。これにより室内熱交換器４１ａに高低圧ガス管３１からの高圧ガス冷媒を流すことが可能となる。
【実施例２】
【００２９】
以下、本実施例について図５を用いて説明する。  
図５は本実施例の室外膨張弁制御フローチャートを説明するための図である。実施例１の図３と異なる点としては、暖房運転を行う室内機４０ａの吸込み空気温度と吹出し空気温度の温度差が設定値以下になった場合に室外膨張弁１５を絞るようにしたものである。図示していないが、室内機４０ａは空気吸込み側の温度を検出する第１の温度センサと、空気吹出し側の温度を検出する第２の温度センサを備えている。そして第２の温度センサにより検出される空気吹出し側の温度と第１の温度センサにより検出される空気吸込み側の温度との温度差が設定値以下になった場合に、室外膨張弁１５の開度を絞ることにより、室内熱交換器４１ａの入口側の冷媒圧力が室内熱交換器４１ａの出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御するものである。これにより実施例１と同様に室内機４０ａの暖房能力を発揮させることができる。その他の点については実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。【００３０】
これにより、室内機側に液管圧力を測定する圧力センサを取り付ける必要が無い。また、暖房運転する室内機４０ａの吸込み空気温度と吹出し空気温度の温度差は室内機４０ａの暖房能力を求める指標ではあるが、ここでの設定値は２Ｋや３Ｋと小さくてよい。ここで判定したいのは暖房運転する室内機４０ａに高圧ガスが流れているかどうかであり、すでに発生している暖房能力を更に増加させるために室外膨張弁１５を制御するわけではなく、従来の室外膨張弁制御とは異なる。暖房能力を制御するのは室外ファン１９の制御で実施するのが一般的である。ここでも室外膨張弁１５は室内機４０ａの吸込み空気温度と吹出し空気温度の温度差が所定範囲に収まるように制御してよい。
【実施例３】
【００３１】
以下、本実施例について図６を用いて説明する。  
図６は本実施例の室外膨張弁制御フローチャートを説明するための図である。実施例１の図３、また実施例２の図５と異なる点としては、暖房運転を行う室内機４０ａのガス管温度が設定値以下になった場合に室外膨張弁１５を絞るようにしたものである。より具体的には、室内機４０ａの入口側の冷媒温度と圧縮機１１の吐出側の冷媒圧力における飽和温度との温度差が設定値以下になった場合に、室外膨張弁１５の開度を絞ることにより、室内熱交換器４１ａの入口側の冷媒圧力が室内熱交換器４１ａの出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御する。これにより実施例１と同様に室内機４０ａの暖房能力を発揮させることができる。【００３２】
またこのように制御することにより実施例２と同様に室内機側に液管圧力を測定する圧力センサを取り付ける必要が無い。また、設定値も吐出圧力から求まる飽和温度を基準に考えるため、室内機４０ａのガス管側温度が飽和温度とほぼ同等かそれ以下の場合は、室内機４０ａにガス冷媒が流れていないと判断し、室外膨張弁１５を絞るようにする。ここでも室外膨張弁はガス管温度が所定範囲に収まるように制御してもよい。
【実施例４】
【００３３】
以下、本実施例について図７を用いて説明する。  
図７は本実施例の冷凍サイクル構造を説明するための図である。これまで説明した実施例では、室外膨張弁１５を絞ることにより、暖房運転をする室内機４０ａの液管圧力を下げているが、図７では液ヘッドの要因となる液管内の液冷媒を低減して、液管圧力が上昇するのを抑えるようにしたものである。【００３４】
まず、図７の左図は通常運転の液主管３３、低圧ガス管３２の状態を示したものである。低圧ガス管３２及び液主管３３の垂直管部に関しては、断面表示させており、内部の冷媒状態が記載されている。低圧ガス管３２はガス単相、液主管３３は液単相として使われている。ここで、液単相時のヘッドは液密度ρＬ×高低差ΔＨ×重力加速度で求めることができる。【００３５】
次に図７の右図は液ヘッドを低減した例である。左図に対し冷房運転を行う室内機４０ｂの室内膨張弁４２ｂを開くことにより、液主管３３の冷媒の一部を低圧ガス管３２に移動させたものである。なお、液主管３３に対し、低圧ガス管３２は容積が大きいため、このような冷媒の移動も容易に行うことができる。更に冷媒の移動については、アキュムレータ、レシーバなどの補器に移動させてもよい。このようにして液主管３３の冷媒を二相状態にすることにより、二相状態の平均密度ρＧＬ＜液密度ρＬのため、二相時のヘッドρＧＬ×ΔＨ×ｇも小さくすることができ、冷暖同時運転時の暖房能力も発生させることが可能となる。
【実施例５】
【００３６】
以下、本実施例について図８を用いて説明する。  
図８は本実施例の室外膨張弁の制御フローチャートを説明するための図である。本実施例は実施例１〜３と異なり、室外機１０と室内機（４０ａ、４０ｂ）との高低差分の圧力損失を予め室外膨張弁１５で絞らせるものである。ここで、室内外高低差は施工業者が制御回路に記憶させる方式をとってもよく、試運転時などの運転状態から推定してもよい。【００３７】
絞らせる室外膨張弁１５の開度は、高低差に対し冷媒物性を考慮し液主管３３にかかる圧力を求めた後、凝縮器として作用する室外熱交換器１４を流れる冷媒循環量、凝縮器出口状態（液単相ｏｒ二相）、膨張弁流量特性により求める。例えば同等の圧力損失を発生させるために冷媒循環量が多い場合には膨張弁開度を開き気味とし、凝縮器出口状態が二相の場合は膨張弁開度を開き気味とし、膨張弁口径が小さい機種に対しては膨張弁開度を開き気味とするとよい。求まった開度は、室外膨張弁演算時に常に考慮されるようにする。これらの室外膨張弁開度演算は制御回路２８に設定するものである。
なお、この絞りは図８のフローチャートのように室内機冷房運転と暖房運転が混在し室外熱交換器が凝縮器となる場合に常に入ってもよく、図３、図５、図６のような判定条件を満たした場合に室外膨張弁を絞る際に、絞る開度の目安として使用してもよい。
【実施例６】
【００３８】
図９は実施例６の冷凍サイクルの系統図である。室外機１０、室内機４０ａ、４０ｂの台数は実施例１と同じであるが、接続配管本数がガス管に相当する２本（低圧ガス管３２、高圧ガス管３４）のみで、液管はガス管にガスと共に冷媒を流すことにより省略されている。更に室内機４０ａ、４０ｂ側に送られた二相冷媒を液とガスに分離するための気液分離器６１、分離後の液冷媒の冷媒圧力を調整する第一減圧機構６２、またガス冷媒の冷媒圧力を調整する第二減圧機構６３がある。【００３９】
冷暖同時運転で冷房主体モード（冷房負荷＞暖房負荷の状態）の冷媒流れを説明する。なお、通常この製品形態では室外膨張弁１５が存在しないため、まず室外膨張弁１５がなく高低差が所定値以下の現行製品仕様程度の場合について説明する。圧縮機１１で圧縮された高圧ガス冷媒が熱交換器切替四方弁１３に吐出され、室外熱交換器１４に流れる。ここで冷媒は、室外ファン１９により適度に凝縮し高圧二相冷媒となり、逆止弁を通って高圧ガス管３４、気液分離器６１へ送られる。ここで分離された液冷媒は、第一減圧機構６２を通った後に冷房運転する室内機４０ａの室内膨張弁４２ａの間で適正な圧力で維持するように制御される。この適正な圧力とは、第一減圧機構６２から室内膨張弁４２ａの間の圧力を気液分離器６１の圧力より低くすることであり、これにより暖房運転を行う室内機４０ｂへも飽和ガス冷媒が流れるようになる。【００４０】
この点について説明すると、気液分離器６１で分離された飽和ガス冷媒は、暖房運転する室内機４０ｂへ送られることで凝縮し高圧液冷媒となり室内膨張弁４２ｂに送られる。また、液枝管３５ｂを介して、第一減圧機構６２と室内膨張弁４２ａの間に合流する。こうして合流した液冷媒は室内膨張弁４２ａで絞られ減圧され、室内熱交換器４１ａで室内空気と熱交換されることにより蒸発して低圧ガス冷媒となる。このとき、高圧側開閉機構５２ａが閉、低圧側開閉機構５１ａが開となるため低圧ガス管３２へ送られ、室外機１０内で逆止弁を通り圧縮機１１に戻り再び圧縮されて循環する。【００４１】
次に、室外機１０と室内機（４０ａ、４０ｂ）との高低差が所定値以上となった場合（現行製品仕様以上に拡大した場合）について説明する。室外機１０周辺や冷房運転する室内機４０ｂについては冷媒流れが同じであり、暖房運転する室内機４０ｂや気液分離器６１の状態を中心に説明する。ここで、室外熱交換量を同等とすると、高低差が大きい場合、気液分離器６１に液冷媒が溜り満液となり暖房運転を行う室内機４０ｂにガス冷媒を送ることができなくなる。【００４２】
このため室外ファン１９の風量を落とし、室外熱交換量を減らして気液分離器６１が二相となる状態を作り出さなければならない。しかし、外気が低い場合などには室外熱交換器１４の熱交換量を室外ファン１９の風量のみで低減させるにも限界があり、気液分離器６１は満液のまま暖房運転を行う室内機４０ｂにガス冷媒を送ることができず暖房能力が発生できなくなる虞がある。【００４３】
そこで本実施例においては、室外機１０が室外膨張弁１５を備えたものとして、この室外膨張弁１５を制御することにより、室内機４０ｂの暖房能力を発揮させるようにしたものである。つまり、上記のような場合に室外膨張弁１５の開度を絞ることにより、僅かに室外熱交換器１４における熱交換量を減らすことができる。また、等エンタルピで減圧すると、冷媒は液単相から二相へと相変化する。これにより気液分離器６１内に飽和ガス冷媒を作りだし、暖房能力を発生することができる。  
ここで、室外膨張弁の制御としては図５に記載のフローチャートのように暖房運転を行う室内機４０ａの吸込み空気温度と吹出し空気温度の温度差が設定値以下になった場合に室外膨張弁１５を絞るようにしてもよい。絞ることにより気液分離器６１が二相となる状態を作りだすことができる。また、図６に記載の暖房運転を行う室内機４０ａのガス管温度が設定値以下になった場合に関しては、冷房主体運転時には暖房機には飽和ガスしか流れないため基準温度をガス管飽和温度としてもよい。また図８に記載のように、高低差分の圧力損失を予め室外膨張弁１５で絞らせてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０  室外機
１１  圧縮機
１２  高低圧切替四方弁
１３  熱交換器切替四方弁
１４  室外熱交換器
１５  室外膨張弁
１９  室外ファン
２１  高低圧ガス阻止弁
２２  低圧ガス阻止弁
２３  液阻止弁
２８  制御回路
３１  高低圧ガス管
３２  低圧ガス管
３３  液主管
３４  高圧ガス管
３５ａ、３５ｂ  液枝管
４０ａ、４０ｂ  室内機
４１ａ、４１ｂ  室内熱交換器
４２ａ、４２ｂ  室内膨張弁
５１ａ、５１ｂ  高圧側開閉機構
５２ａ、５２ｂ  低圧側開閉機構
６１  気液分離器
６２  第一減圧機構
６３  第二減圧機構
７１、７２、７３  圧力センサ
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月27日(2014.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１台の室外機と、
第１の室内機及び第２の室内機とが冷媒配管により接続され、
前記室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを備え、
前記第１の室内機は、第１の室内熱交換器を備え、
前記第２の室内機は、第２の室内熱交換器を備えた空気調和機において、
前記第１の室内機が暖房運転を行い、前記第２の室内機が冷房運転を行う場合で、かつ、前記室外熱交換器が凝縮器として作用する場合に、
前記圧縮機からの冷媒は前記室外熱交換器に流れる一方で、前記第１の室内熱交換器に流れるように冷媒配管が構成され、
前記室外熱交換器の冷媒出口側に配置された膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側のガス冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の液冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、
前記第１の室内熱交換器は凝縮器として作用し、
前記室外熱交換器からの冷媒は、前記第１の室内熱交換器から流れる冷媒と合わせて前記第２の室内熱交換器に流れることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和機において、
前記膨張弁は、前記室外機が備えた室外膨張弁であることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機において、
前記室外機は、前記第１の室内機及び前記第２の室内機よりも上側に設置されることを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が出口側の冷媒圧力以下になった場合に、前記膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
前記第１の室内機の空気吸込み側の温度を検出する第１の温度センサと、
前記第１の室内機の空気吹出し側の温度を検出する第２の温度センサと、を備え、
前記第２の温度センサにより検出される空気吹出し側の温度と前記第１の温度センサにより検出される空気吸込み側の温度との温度差が設定値以下になった場合に、前記膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
前記第１の室内機の入口側の冷媒温度と前記圧縮機の吐出側の冷媒圧力における飽和温度との温度差が設定値以下になった場合に、前記膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
冷媒流量と室外膨張弁流量特性から、高低差分の圧力損失が発生するように室外膨張弁を絞ることを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
少なくとも１台の室外機と、
第１の室内機及び第２の室内機とが冷媒配管により接続され、
前記室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを備え、
前記第１の室内機は、第１の室内熱交換器を備え、
前記第２の室内機は、第２の室内熱交換器を備えた空気調和機において、
前記第１の室内機が暖房運転を行い、前記第２の室内機が冷房運転を行う場合で、かつ、前記室外熱交換器が凝縮器として作用する場合に、
前記圧縮機からの冷媒は前記室外熱交換器に流れる一方で、前記第１の室内熱交換器に流れるように冷媒配管が構成され、
前記第２の室内熱交換器の冷媒出口側に配置された膨張弁の開度を開けることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側の冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項１０】
請求項９に記載の空気調和機において、
前記第１の室内熱交換器は凝縮器として作用し、
前記室外熱交換器からの冷媒は、前記第１の室内熱交換器から流れる冷媒と合わせて前記第２の室内熱交換器に流れることを特徴とする空気調和機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１台の室外機と、第１の室内機及び第２の室内機とが冷媒配管により接続され、前記室外機は、圧縮機と室外熱交換器とを備え、前記第１の室内機は、第１の室内熱交換器を備え、前記第２の室内機は、第２の室内熱交換器を備えた空気調和機において、前記第１の室内機が暖房運転を行い、前記第２の室内機が冷房運転を行う場合で、かつ、前記室外熱交換器が凝縮器として作用する場合に、前記圧縮機からの冷媒は前記室外熱交換器に流れる一方で、前記第１の室内熱交換器に流れるように冷媒配管が構成され、前記室外熱交換器の冷媒出口側に配置された膨張弁の開度を絞ることにより、前記第１の室内熱交換器の入口側のガス冷媒圧力が該第１の室内熱交換器の出口側の液冷媒圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする。
【国際調査報告】
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