(57)【要約】【課題】暖房負荷制御を適切に行なうことにより、圧縮機の高圧異常を防止できるマルチ型空気調和装置を提供すること。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機１１を備えた室外機ユニット１０と、室内熱交換器２１を備えた複数の室内機ユニット２０とを備え、前記室外機ユニット１０の圧縮機１１出力を制御する制御指令が各室内機ユニット２０から出力されるマルチ型空気調和装置において、所定の条件を満たす場合に、電子膨張弁１４の開度を規定よりも広げることによって室内機から冷媒を回収して室内熱交換器２１における過冷却域の増大を防ぐ暖房過負荷保護制御を行なう室外制御部（制御部）１７を備えた。【選択図】図１
2008209021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機を備えた室外機ユニットと、
室内熱交換器を備えた複数の室内機ユニットとにより構成されたマルチ型空気調和装置において、
所定の条件を満たす場合に、冷媒流路を絞る電子膨張弁の開度を規定よりも広げることによって前記室内機ユニットから冷媒を前記室外機ユニットに回収して前記室内熱交換器における過冷却域の増大を防ぐ暖房過負荷保護制御を行なう制御部を備えた、マルチ型空気調和装置。
【請求項２】
前記暖房過負荷保護制御を開始する条件は、前記圧縮機の吸入過熱度が一定値以下で、かつ、室内気吸込温度及び前記室内熱交換器温度が一定値以上である、請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記暖房過負荷保護制御の際に前記圧縮機出力を上げないように制限する、請求項１または２に記載のマルチ型空気調和装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記暖房過負荷保護制御の解除条件を満たした場合に、前記圧縮機の出力を規定の回転数まで徐々に上げていく制御を行なう、請求項１から３のいずれかに記載のマルチ型空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調運転（冷房運転、暖房運転及び除湿運転）により空調空気を噴出する複数の室内機ユニットを備え、各室内機ユニット毎に異なる運転制御が可能なマルチ型空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内の冷暖房や除湿（以下、総称して「空調」と呼ぶ）を行う空気調和装置は、室内機ユニットと室外機ユニットとの間を冷媒配管及び電気配線で接続した構成とされる。このような空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構、室内熱交換器及び四方弁を主な構成要素として冷媒の循環回路を形成するヒートポンプを用いており、圧縮機から送出される冷媒の循環方向を四方弁の操作によって切り換えることで、所望の空調運転を行っている。
このような空気調和装置には、一式の室外機ユニットに対し、室内機ユニットが一台接続された構成のシングル型と、それぞれ独自の運転制御を可能にした室内機ユニットが複数接続された構成のマルチ型とがある。
従来空気調和装置においては、暖房運転時に室内熱交換器の冷媒飽和温度を検出する室内熱交センサ温度を監視し、室内熱交センサ温度が一定の温度を超えるとコンプレッサ回転数を低減し、これにより室内機の高圧上昇を抑えている。（室内機ハイプレッシャ制御と呼ばれる。）
【特許文献１】特開２００５−２９９１５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
マルチ型空気調和装置の場合、シングル型空気調和装置と比較して封入冷媒量が多い。このため、未接続室内機があったり、短配管接続された場合、運転すると過剰冷媒となる。この状態では、暖房運転時に室内熱交換器の冷媒飽和温度を検出する室内熱交センサが過冷却領域に入り、適正な飽和温度を検出できなくなる場合がある。その結果、圧縮機の吐出圧力を適正に計測できなくなり、上述の室内機ハイプレッシャ制御が動作せず高圧側が異常に上昇し、圧縮機の使用制限を超えてしまうこととなる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、暖房負荷制御を適切に行なうことにより、圧縮機の高圧異常を防止できるマルチ型空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機を備えた室外機ユニットと、室内熱交換器を備えた複数の室内機ユニットとにより構成されたマルチ型空気調和装置において、所定の条件を満たす場合に、冷媒流路を絞る電子膨張弁の開度を規定よりも広げることによって前記室内機ユニットから冷媒を前記室外機ユニットに回収して前記室内熱交換器における過冷却域の増大を防ぐ暖房過負荷保護制御を行なう制御部を備えたことを特徴とする。
【０００６】
所定条件として、吸入過熱度が一定値以下で、かつ、室内気吸込温度及び室内熱交換器温度が一定値以上の場合とすることができる。吸入過熱度の判定は、圧縮機の吸入側に設けられた吸入管センサと室外熱交換器の液相温度(本来は液相部温度ではなく二相部温度で判定するのが好ましい)を検出する室外熱交センサの差により判定できる。
この状態で室内熱交換器の冷媒温度を検出する室内熱交センサが過冷却領域に入りやすくなると判定する。またこれら条件をすべて満たした場合に暖房過負荷保護制御に移行することで、圧縮機の高圧異常を防止した上で暖房フィーリングの低下を抑制する。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のマルチ型空気調和装置において、前記制御部は、前記暖房過負荷保護制御の際に前記圧縮機出力を上げないように制限することを特徴とする。
【０００８】
これにより圧縮機の吐出圧力が高圧となることを防止する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のマルチ型空気調和装置において、前記制御部は、前記暖房過負荷保護制御の解除条件を満たした場合に、前記圧縮機の出力を規定の回転数まで徐々に上げていく制御を行なうことを特徴とする。
【００１０】
これにより急激な圧縮機出力の上昇を抑え、再度高圧が上昇することを防止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマルチ型空気調和装置によれば、未接続室内機があったり短配管接続された場合でも、暖房運転時に高圧が異常上昇することなく、かつ、暖房フィーリングを保ったまま適切な負荷制御を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本実施形態に係るマルチ型空気調和装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のマルチ型空気調和装置は、所定の条件を満たす場合に、電子膨張弁の開度を規定よりも広げることによって室内機から冷媒を回収して室内熱交換器における過冷却域の増大を防ぐ暖房過負荷保護制御を行なうものである。
【００１３】
図１は、マルチ型空気調和装置の全体構成例を示す説明図である。このマルチ型空気調和装置は、室外機ユニット１０と、同室外機ユニット１０に接続された複数台の室内機ユニット２０（図示の例では、室内機ユニット２０Ａ，２０Ｂの２台）とを具備して構成される。これら室内機ユニット２０及び室外機ユニット１０は、冷媒を流す冷媒配管３０や図示しない電気配線等により接続されている。
【００１４】
室外機ユニット１０は、冷媒を圧縮して送出する圧縮機１１と、冷媒の循環方向を切り換える四方弁１２と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器１３と、絞り機構として機能する電子膨張弁１４とを主な構成要素とし、さらに、消音の目的で圧縮機１１の吐出側配管に配設されたマフラ１５と、同じく消音の目的で圧縮機１１の吸入管配管に配設された吸入マフラ１６と、各種の運転制御を行う室外制御部（制御部）１７とを具備して構成される。なお、この室外機ユニット１０には、この他にも図示省略の室外ファン、レシーバ、サービスバルブ及びストレーナ等の機器類や温度センサ等のセンサ類が設けられている。
【００１５】
室内機ユニット２０は、ケーシング内に室内熱交換器２１や室内制御部２２などの他、図示しない室内ファン等の機器を収納した構成とされる。また、室内熱交換器２１には、二相流部の温度を検出する二相流部温度センサ２３と、気相側の温度を検出する気相部温度センサ２４と、室内気吸込温度センサ２５とが設けられており、これらの温度センサで検出した温度データは室内制御部２２に入力される。ここで、二相流部温度センサ２３は、室内熱交換器２１のパス中間部に取り付けた温度センサであり、二相流部における圧力飽和温度を検出している。また、室内気吸込温度センサ２５は、室内機ユニット２０に吸い込む室内気の温度、すなわちこれから空調しようとする室内気の温度を検出するため、吸込口から室内熱交換器２１に至る流路の適所に取り付けられている温度センサである。
なお、図中の各符号に付記されたＡ，Ｂは、２つの室内機ユニットを区別して説明する場合にのみ使用するものとする。
【００１６】
この室内機ユニット２０は、室内ファンで吸引した室内の空気を室内熱交換器２１に導いて通過させ、上述した室外機ユニット１０から供給される冷媒との間で熱交換した空調空気を室内に吹き出すように構成されている。また、２台の室内機ユニット２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ異なる空調対象の部屋に設置され、各部屋の状況に応じて異なる運転制御が可能に構成されている。なお、ここでの異なる運転制御とは、冷房運転または暖房運転のいずれか一方を選択し、部屋毎に異なる空調負荷に対応した運転制御を行うこと意味しており、二つの室内機ユニット２０Ａ，２０Ｂが暖房運転及び冷房運転のように異なる空調運転を同時に行うものではない。
【００１７】
２台の室内機ユニット２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ室外機ユニット１０内のパイプコネクタ３１，ヘッダー３２で分岐した冷媒配管３０Ａ，３０Ｂに接続されている。また、室外機ユニット１０内の各冷媒配管３０Ａ，３０Ｂには、それぞれ独立して動作する電子膨張弁１４Ａ，１４Ｂが、室外熱交換器１３と室内機ユニット２０Ａ，２０Ｂとの間に配設されている。
なお、上述した室外機ユニット１０には、圧縮機１１の吸入管センサ１１ａ及び吐出管センサ１１ｂと、室外熱交換器１３の液相側に設けられた室外熱交センサ１３ａと、外気温を検出する外温センサ１８とを具備し、それぞれの検出値が室外制御部１７に入力されるようになっている。
【００１８】
以下では、上述した構成のマルチ型空気調和装置の作用について、暖房運転時及び冷房運転時のそれぞれの場合に分けて説明する。
最初に、暖房運転時の空調作用について、図中に矢印で示した冷媒の流れとともに説明する。なお、暖房運転及び冷房運転は、四方弁１２の操作により変化する冷媒の流れ方向に応じて選択切換えされる。
【００１９】
さて、圧縮機１１の圧縮で高温高圧の気体とされた冷媒は、マフラ１５及び四方弁１２を通過してヘッダー３２に導かれる。この気体冷媒は、さらに、ヘッダー３２から室内機ユニット２０の室内熱交換器２１へ導かれ、室内気と熱交換して放熱する。この放熱により凝縮した高温高圧の液冷媒は、電子膨張弁１４を通過する際に減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器１３に流れ込む。
【００２０】
室外熱交換器１３に流れ込んだ気液二相冷媒は、この熱交換器を通過する際に室外の空気（以下、「室外気」と呼ぶ）と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となる。この気体冷媒は、四方弁１２及び吸入マフラ１６を通過して圧縮機１１に吸引され、以下同様の過程で状態変化を繰り返しながら、マルチ型空気調和装置の冷凍サイクルを循環することになる。
このような暖房運転時において、室内機ユニット２０Ａ，２０Ｂの空調負荷が異なる状況で同時に運転する場合、両ユニットに分配される冷媒循環量は、電子膨張弁１４Ａ，１４Ｂの開度により調整される。なお、運転停止中の室内機ユニット２０については、同ユニットに接続されている電子膨張弁１４が全閉または微開とされる。
【００２１】
次に、冷房運転について簡単に説明する。この冷房運転は、上述した暖房運転から四方弁１２を操作して冷媒の循環方向を切り換えることにより実施される。
この冷房運転では、圧縮機１１から四方弁１２までの冷媒の流れは暖房運転時と同様であるが、四方弁１２を出た高温高圧の気相冷媒は室外熱交換器１３に導かれ、室外気と熱交換する。この熱交換により、高温高圧の気体冷媒が室外気に熱を与えて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、電子膨張弁１４を通過することで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、再び冷媒配管３０を通り室内機ユニット２０の室内熱交換器２１に送られる。
【００２２】
低温低圧の気液二相冷媒は、室内熱交換器２１で室内気と熱交換し、空調対象である室内気から熱を奪って当該室内気を冷却するとともに、冷媒自身が蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となる。
この気体冷媒は、ヘッダー３２，四方弁１２及び吸入マフラ１６を通過して再び圧縮機１１に吸引され、以下同様の過程で状態変化を繰り返しながら、マルチ型空気調和装置の冷凍サイクルを循環する。
【００２３】
次に、室外制御部１７による暖房過負荷保護制御について説明する。本実施形態における室外制御部１７では、所定の条件を満たす場合に、電子膨張弁１４の開度を規定よりも広げることによって室内機から冷媒を回収して室内熱交換器２１における過冷却域の増大を防ぐ暖房過負荷保護制御を行なう。
この時の制御フローを図２乃至図４に示した。まず、暖房運転時を行い（ステップＡ１）、５分経過したか否か判定する（ステップＡ２）。５分経過した場合には、暖房過負荷保護制御開始条件を満たしているか否か判定する（ステップＡ３）。５分経過していない場合はステップＡ１に戻る。
暖房過負荷保護制御開始条件は、以下の全てを満たすことを条件とする。これら全てを満たすことを条件とすることで、暖房フィーリングの低下を防ぐ。
（ａ）「暖房・０ｒｐｓ」を５分間継続
（ｂ）吸入管センサ１１ａの検出温度（ＴＣＳ）と室外熱交センサ１３ａの検出温度（ＴＯＰＬ）の差が以下の場合
ＴＣＳ−ＴＯＰＬ≦２℃
この差は吸入過熱度を示し、吸入過熱度が低い場合、冷媒が過剰気味の運転状態であるということを示す。
（ｃ）暖房運転ユニット（運転モード：暖房、室内指令回転数：０ｒｐｓ以外）
の室内気吸込温度センサ２５の検出温度（ＴＩＯＮ（ｉ））、二相流部温度センサ２３の検出温度（ＴＩＰ１（ｉ）；室内熱交センサ１）が１室でも次の条件を満たした場合（ｉは各室内機ユニットＡ，Ｂ，…）
ＴＩＯＮ（ｉ）＞２７℃
ＴＩＰ１（ｉ）≧４９℃
【００２４】
この条件を満たしている場合には、室外制御部１７は暖房過負荷保護制御を開始する（ステップＢ１）。満たしていない場合はステップＡ１に戻る。
暖房過負荷保護制御では以下の制御を行なう。まず、制御開始時に以下の設定を行なう（ステップＢ２）。
・吐出過熱度（ＴＤＳＨ）を目標温度域（ゾーン）に近づけるための電子膨張弁１４の制御であるゾーン制御の積算値をクリアする。ゾーン制御では本制御が働くような条件では電子膨張弁１４の開度を絞る方向に働いているため、これにより電子膨張弁１４の開度が制御開始前よりも広げられる。
・ゾーン制御のサンプリングタイマをクリアする。これによりゾーン制御の積算は行われず常にクリア（＝０）されることになる。
・現在の圧縮機１１の実運転回転数を本制御の上限回転数とする。
【００２５】
制御中は以下のことを行なう（ステップＢ３）。
・電子膨張弁１４の初期開度を決定するオープンループ制御の吸入過熱度に関わる補正係数であるＺ２の値をＺ２＝１．１と大きめにする。これにより電子膨張弁１４の開度を広げる。
・圧縮機の下限回転数を例えば１５ｒｐｓとする。これにより、暖房フィーリングが低下し過ぎることを防止する。
【００２６】
次に、暖房過負荷保護制御を解除すべきか否かを判定する（ステップＢ４）。以下の条件を解除条件とする。
・圧縮機回転数が０ｒｐｓとなった場合
・吸入管センサ１１ａの検出温度（ＴＣＳ）と室外熱交センサ１３ａの検出温度（ＴＯＰＬ）の差が以下の場合
ＴＣＳ−ＴＯＰＬ＞３℃
・すべての暖房運転ユニット（運転モード：暖房、室内指令回転数：０ｒｐｓ以外）の室内熱交センサ温度１（ＴＩＰ１（ｉ））が以下の条件を満たした場合
ＴＩＰ１（ｉ）≦４６℃
・全ての暖房運転ユニット（運転モード：暖房、室内指令回転数：０ｒｐｓ以外）の室内気吸込温度センサ２５検出温度（ＴＩＯＮ（ｉ））が以下の条件を満たした場合
ＴＩＯＮ（ｉ）＜２５℃
【００２７】
これらのうち、いずれかの条件を満たす場合には、解除運転を行なう（ステップＣ１）。満たさない場合にはステップＢ３の制御を引き続き行なう。
【００２８】
解除運転では、徐々に圧縮機回転数を所定の回転数に戻す。
まず暖房過負荷保護制御開始条件の温度条件が成立するか判定する（ステップＣ２）。成立する場合には暖房過負荷保護制御を開始する。成立しない場合、指令回転数＞上限回転数を判定する（ステップＣ３）。ＮＯの場合通常運転に移行する（ステップＣ７）。ＹＥＳの場合、サンプリングタイマ１分アップを判定し（ステップＣ４）、ＹＥＳの場合は上限回転数を５ｒｐｓ上昇させ、ステップＣ１からの処理を繰返す（ステップＣ５）。ＮＯの場合は上限回転数を維持する（ステップＣ６）。
【００２９】
以上のように、本実施形態のマルチ型空気調和装置では、適宜暖房過負荷保護制御により、電子膨張弁１４の開度を増すことにより、室内熱交換器２１から冷媒が回収される。これにより、未接続室内機があったり短配管接続された場合でも、暖房運転時に圧縮機１１の高圧側が異常上昇することを防止できる。
また、暖房過負荷保護制御の開始条件が適切に設定されているため、暖房フィーリングの低下を防止できる。
さらに、暖房過負荷保護制御の解除を行なう際に徐々に圧縮機回転数を規定値に戻すことにより、急激な圧縮機出力の上昇を抑え、再度高圧が上昇することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るマルチ型空気調和装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】同マルチ型空気調和装置による暖房過負荷保護制御の開始条件を示したフロー図である。
【図３】同マルチ型空気調和装置による暖房過負荷保護制御を示したフロー図である。
【図４】同マルチ型空気調和装置による暖房過負荷保護制御の解除条件を示したフロー図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…室外機ユニット、１１…圧縮機、１３ａ…室外熱交センサ、１７…室外制御部（制御部）、１８…外温センサ、２０…室内機ユニット、２２…室内制御部、２３…二相流部温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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