(57)【要約】空調装置は、室外ユニット（２４）と複数の室内ユニット（３２，３４，３６，３８）を含む。各々の室内ユニット（３２，３４，３６，３８）は、それぞれコイルアセンブリとファンを有し、例えばビル（２２）の特定の領域の暖房のために専用に設けられている。全ての室内ユニット（３２，３４，３６，３８）は、必ずしも同時に作動しない。装置の作動部分における冷媒充填量レベルの管理は、休止中の室内ユニットを通る冷媒流量を制御することを含む。装置の作動部分が充分な充填量を有していない場合には、休止中の室内ユニットから室外ユニット（２４）に戻る流れを増加させることで充填量が増加する。
2006512553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外コイルアセンブリを含む少なくとも１つの室外ユニットと、室内コイルアセンブリをそれぞれ含む複数の室内ユニットと、を有するとともに、前記室外ユニットとそれぞれの前記室内ユニットとの間で冷媒流体が選択的に流れている空調装置の制御方法であって、
前記室外ユニットを作動させ、
少なくとも１つの前記室内ユニットを作動させ、
作動している室内ユニットを含む装置部分における冷媒流体の充填量レベルが所望のレベルであるかを判断し、
前記充填量レベルを所望のレベルに近づけるために、前記室外ユニットと、少なくとも１つの休止状態の前記室内ユニットと、の間の冷媒流体の流量を調節することを含むことを特徴とする空調装置の制御方法。
【請求項２】
前記充填量レベルが所望のレベルよりも高い場合に、前記休止ユニットの少なくとも１つから前記室外ユニットへ戻る流量を減少させることを含むことを特徴とする請求項１記載の空調装置の制御方法。
【請求項３】
前記充填量レベルが所望のレベルよりも低い場合に、前記休止ユニットの少なくとも１つから前記室外ユニットへの流量を増加させることを含むことを特徴とする請求項１記載の空調装置の制御方法。
【請求項４】
前記室外ユニットの吸込側過熱量を求めることで前記充填量レベルを判断することを含むことを特徴とする請求項１記載の空調装置の制御方法。
【請求項５】
前記室外ユニットの吐出側過熱を求めるとともに、この吐出側過熱が予め定められた許容範囲内にあることを判断することを含むことを特徴とする請求項１記載の空調装置の制御方法。
【請求項６】
前記室外ユニットから出る冷媒の温度を求めるとともに該室外ユニットから出る冷媒の圧力を求めることで、吐出側過熱を判断することを含むことを特徴とする請求項５記載の空調装置の制御方法。
【請求項７】
少なくとも１つの前記室内ユニットのコイル温度を求めることで、前記室外ユニットを出る冷媒の圧力を判断することを含むことを特徴とする請求項６記載の空調装置の制御方法。
【請求項８】
作動している室内ユニットの飽和温度または飽和圧力を求めるとともに、前記室外ユニットの吐出温度または吐出圧力が前記飽和温度または飽和圧力から許容範囲内にあるかを判断することで充填量レベルを判断することを含むことを特徴とする請求項１記載の空調装置の制御方法。
【請求項９】
コイルアセンブリと圧縮機とを含む室外ユニットと、
前記室外ユニットと流体的に連通しているとともに、コイルアセンブリをそれぞれ含む複数の室内ユニットと、
前記室内ユニットから前記室外ユニットへの冷媒流体の流量を調節する少なくとも１つの可変流量調節装置と、
作動状態の少なくとも１つの前記室内ユニットを含む装置部分における冷媒の充填量レベルを管理するために、休止状態の少なくとも１つの前記室内ユニットからの冷媒流量を調節するように前記流量調節装置を制御する制御装置と、を有することを特徴とする空調装置。
【請求項１０】
前記流量調節装置は、調節膨張弁を含むことを特徴とする請求項９記載の空調装置。
【請求項１１】
前記各々の室内ユニットの下流でかつ該室内ユニットと前記室外ユニットとの間に流体管路を含むとともに、前記流量調節装置は、各々の前記流体管路に関連して設けられた調節膨張弁を含むことを特徴とする請求項９記載の空調装置。
【請求項１２】
前記各々の室内ユニットの上流でかつ該室内ユニットと前記室外ユニットとの間に流体管路を含むとともに、前記流量調節装置は、各々の前記上流管路に関連して設けられた少なくとも１つの弁を含み、この弁は対応する室内ユニットの上流における流体流れを選択的に制御していることを特徴とする請求項９記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、暖房機能を提供する空調装置に関する。本発明は、特に、ビルの複数の部屋またはセクションに暖房を提供するために室外ユニットと流体的に連通する複数の室内ユニットを有する空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルの空調装置は、種々の形態をとる。多くの装置は、圧縮機とコイルアセンブリを含む室外ユニットを有する。室内ユニットは、ファンアセンブリとコイルアセンブリを含む単一のユニットとすることができる。他の装置は、ファンおよびコイルアセンブリをそれぞれ含む複数の室内ユニットを有する。
【０００３】
空調装置には、外気温が比較的高いときに冷房を提供し、外気温が比較的低いときに暖房を提供することができるものがある。複数の室内ユニットを含む装置（“複合装置”）によって暖房機能を提供する場合には、装置内の冷媒充填量を制御することが望ましい。状況によっては、ビルの種々の部分を適切に暖房するために全ての室内ユニットを作動させる必要がない場合があり、装置全体の一部が休止状態となる。このような状況では、装置の作動部分において、冷媒充填量レベルが望ましくない程度に高くまたは低くなりうる。装置の作動部分（すなわち、現時点で暖房を行っている室内ユニットを含む装置部分）内に冷媒が多すぎるか、または少なすぎる場合には、装置の動作が損なわれるおそれがある。装置の作動部分内に冷媒が多すぎる場合には、過剰に高い吐出圧力が生じうる。装置の作動部分内に冷媒が少なすぎる場合には、典型的に暖房容量の損失が生じるとともに室外ユニットのコイルの氷結が増すおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような装置の作動部分における冷媒充填量を管理する１つの方法は、室内ユニットの上流に遮断弁を設けることである。特定の室内ユニットの作動が不要となったときに、室外ユニットから休止している１つまたは複数の室内ユニットへの冷媒流れが遮断弁によって遮断される。この方法は有用であるが、暖房のために室内ユニットが最終的に必要になった場合に追加の充填時間が必要になるという難点を有する。この方法の他の難点は、装置全体を通る流れの減少によって作動中の管路内の圧力が上昇して作動中の室内ユニットからより高温の空気が吐出されるようになり、ビルの空間における暖房が不均一になったり装置の運転効率が悪くなったりするおそれがあることである。
【０００５】
従って、ビルの空間に暖房を提供する複合空調装置において、より効率的な冷媒充填量管理方法が求められている。本発明は、このような要求に対処するとともに、従来の装置の難点を回避している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一般に、室外ユニットと複数の室内ユニットとを含む空調装置において、冷媒充填量レベルを制御する方法および装置であり、室内ユニットは、必ずしも同時に作動することなく個々に制御可能となっている。
【０００７】
本発明に従って設計される装置は、圧縮機とコイルアセンブリとを有する室外ユニットを含む。複数の室内ユニットがビル内に設けられており、これらの室内ユニットはファンとコイルアセンブリとをそれぞれ含んでいる。供給管路および戻り管路が室外ユニットと室内ユニットとを連結する。流量調節装置が、室内ユニットから室外ユニットへ戻る流体の流量を調節する。制御装置が流量調節装置を制御し、装置の作動部分における全体的な冷媒充填量レベルが所望のレベルに制御されるように休止状態の室内ユニットから下流に流れる冷媒の量を選択的に変更する。
【０００８】
１つの例では、室内ユニットからの戻り管路は、調節膨張弁をそれぞれ含む。制御装置が、各々の弁を制御して、室内ユニットから室外ユニットおよび装置の作動部分へ戻る冷媒流体の量を制御する。
【０００９】
本発明の方法は、装置の作動部分における冷媒充填量レベルが所望の範囲外になった時点を判断することを含む。冷媒流体は、ある時点において休止状態であるものも含めて全ての室内ユニットに流れることが可能となっている。休止ユニットから戻る流体の流量は、装置の作動部分における冷媒充填量レベルを制御するように調節される。
【００１０】
装置の作動部分における冷媒充填量が低すぎる場合には、休止ユニットからの戻り流れの増加が許可される。装置の作動部分における冷媒充填量レベルが高すぎる場合には、少なくともある時間にわたって冷媒流体が休止ユニット内に効果的に蓄えられる。
【００１１】
本発明の種々の特徴および利点は、現時点における好適な実施例によって当業者には明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
空調装置２０は、ビル２２内における温度制御を提供する。室外ユニット２４は、コイルアセンブリ２６と圧縮機２８を含む。制御装置３０が、室外ユニットの動作を制御するとともに装置全体２０の状態に関するデータを監視する。図面では、便宜上、制御装置を室外ユニット２４の一部として概略的に示しているが、装置２０の対応部に信号および電力を適切に伝達できる限り、ビル２２内の他の適切な位置に制御装置を設けてもよい。
【００１３】
複数の室内ユニット３２，３４，３６，３８が、ファンおよびコイルアセンブリをそれぞれ含んでいる。各々の室内ユニットは、ビル２２の特定の部屋またはセクション内の温度を個別に調節する役割をそれぞれ有する。また、各々の室内ユニットは、流体供給管路４０と戻り管路４２を通して室外ユニットと連通している。
【００１４】
装置２０は、ビル２２内の領域に冷房または暖房を提供可能であることが好ましい。以下の説明は、暖房モードで動作する装置２０に焦点を当てている。
【００１５】
複数の室内ユニットの例として室内ユニット３２，３８を示している図２から分かるように、冷媒は、供給管路４０を通って圧縮機２８から室内ユニットに流れる。この例では、各々の室内ユニットは、専用の戻り管路４２をそれぞれ有する。戻り管路４２Ａに調節膨張弁５０Ａが設けられており、この調節膨張弁５０Ａは、室内ユニット３２から室外ユニット２４に戻るように下流に流れる冷媒の量を選択的に制御する。同様に、戻り管路４２Ｂに調節膨張弁５０Ｂが設けられている。この例では調節膨張弁を使用しているが、本発明に従って設計された装置とともに選択的な流量調節を行う他の市販のバルブ装置を使用してもよい。
【００１６】
室内ユニット３２が作動中すなわちビルの関連する部分に暖房を提供している場合には、少なくとも室内ユニット３２、室外ユニット２４、およびこれらの間の全ての流体連通管路を含む装置の部分を装置の“作動状態”の部分と見なすことができる。室内ユニット３８によって暖房されるビル２２の部分が既に（サーモスタットなどによって制御された）所望の温度であると仮定すると、室内ユニット３８は、オフすなわち休止状態である（つまりファンがオフになっている）。従って、室内ユニット３８と、室外ユニット２４と室内ユニット３８との間の流体連通管路と、は装置２０の“休止状態”の部分ということができる。
【００１７】
室内ユニット３８はオフになっているが、いくらかの冷媒がユニット３８に流れることが可能になっていることが好ましい。よって、所定の少量の冷媒が休止ユニット３８内で凝縮する。従って、調節膨張弁５０Ｂは、休止ユニット３８内で凝縮する冷媒と同量の冷媒が装置２０の作動部分に戻るように設定されることが好ましい。
【００１８】
装置の作動部分に冷媒が多すぎるときには、より多くの冷媒を休止ユニット３８に蓄えることが望ましい。これは、調節膨張弁５０Ｂを通る流れを減少させることによって達成される。このような状況では、より多くの冷媒が休止ユニット３８内に残るすなわち蓄えられることが可能となり、休止ユニット３８内の流体温度が圧縮機２８（すなわち作動状態の装置）の飽和吐出温度よりも充分に低い状態となる。これらの動作条件は、装置の作動部分における充填量レベルが適切な範囲になるまで維持されることが望ましい。
【００１９】
制御装置３０によって装置の作動部分における冷媒が少なすぎると判断された場合には、休止ユニット３８から装置の作動部分に戻るように流れる冷媒の量を増加させるように調節膨張弁５０Ｂが開かれることが好ましい。
【００２０】
図２では２つの室内ユニットのみが示されているが、休止ユニットから装置の作動部分への所望の冷媒戻り率を達成するために、種々のシーケンスまたは方法で複数の休止ユニットからの冷媒の流れを選択的に制御することができる。膨張弁５０を制御する特定の方法は、所定の状況における特定の要求に適するように個別に調整可能である。当業者であれば、本明細書の記載によって、特定の装置で最適に機能するものが分かるであろう。
【００２１】
図３の実施例は、図２の実施例に対して改良部分を含んでいる。図３の実施例では、供給管路４０Ａ，４０Ｂにそれぞれ電磁弁５２Ａ，５２Ｂが設けられている。電磁弁は、休止ユニットに流れる流体の量を調節するように制御可能である。これは、１つの休止ユニットが飽和圧力状態であり、他の休止ユニットが依然として必要に応じて装置の作動部分からの過剰な冷媒を蓄えることができる状況などで有用でありうる。
【００２２】
装置２０内の冷媒充填量レベルを確認する方法の１つは、室外ユニット２４の圧縮機の吸込側過熱を監視することを含む。この方法は、装置の暖房モードにおいて室内ユニットから室外ユニットへの戻り管路における調節膨張弁を一定の位置まで開くと、室内ユニットは、蒸発器として機能する室外コイルアセンブリが容易に処理できる量よりもより多くの冷媒を戻す傾向があるという認識に基づいている。従って、このような状況では、室外コイルを出て圧縮機に入る過熱はゼロになる。制御装置３０は、このような状況を特定するために、温度、圧力、または温度と圧力の両方を示すセンサ出力（図示省略）を認識するようにプログラムされることが好ましい。
【００２３】
逆に、装置の作動部分の充填量が不充分な場合には、装置２０の暖房モードにおいて、室外コイルアセンブリが蒸発できる冷媒の量よりも少ない冷媒が膨張装置によって供給される傾向がある。このような状況下では、室外コイルアセンブリを出る過熱は高くなりすぎる。このように、圧縮機の吸込側過熱によって装置内の充填量が示される。許容できる圧縮機の吸込側過熱レベルを認識できるように制御装置３０を適切にプログラムすることにより、制御装置３０は、装置の作動部分における冷媒の量を増加または減少させるために１つまたは複数の膨張装置５０の調節が必要な時点を判断することができる。
【００２４】
装置の作動部分における冷媒充填量レベルを監視する他の方法は、圧縮機吐出圧力と室内周囲温度に対応する冷媒飽和圧力とを比較することを含み、室内周囲温度は、室内ユニットの空気温度センサから得ることができる。この例示的な方法では、制御装置３０は、圧縮機の吐出圧力が飽和圧力よりも過剰に高い場合に充填量が過剰であることを判断するようにプログラムされている。
【００２５】
上述した方法の１つの形態は、充填量が不充分な状況があると思われる場合に装置の作動部分における冷媒の量を増加させることを含みうる。追加の冷媒は、実際の圧縮機吐出圧力と冷媒の飽和圧力との差が予め定められた値になるまで加えることができる。これらの圧力の間の所望の最低限の差は、試験や装置のシミュレーションによって種々の装置について求めることができる。本明細書の記載により、当業者であれば特定の装置の構成について適切な最低限の差を求めることができる。
【００２６】
現時点で最も好ましい方法である他の方法は、室外ユニット２４の圧縮機を出る過熱を監視することである。この方法では、圧縮機を出る実際の温度を測定して圧縮機から出る圧力を判断する。圧縮機から出る圧力を判断する１つの方法は、室内ユニットのコイル温度から情報を収集することでこの圧力を推測することである。他の方法は、圧力変換器を使用してこの圧力を直接測定することである。
【００２７】
圧縮機の吐出側過熱が高すぎる場合には、装置の作動部分の充填量が不充分である。逆に、装置の作動部分における充填量レベルが高すぎる場合には、吐出側過熱が低くなりすぎる。この方法では、吐出側過熱はゼロであってはならない。このような“推測する”方法において、装置の適切な充填量レベルを得るためには、特定の装置の特定の構成における吐出側過熱の許容範囲を求める必要がある。典型的な許容範囲は、３０°Ｆ〜８０°Ｆである。１つの例示的な装置では、（監視される箇所において）約５０°Ｆが最適な吐出側過熱であると考えられている。本明細書の記載によって、当業者であれば特定の装置の構成に対する許容範囲を求めることができる。
【００２８】
装置の作動部分における充填量レベルを監視するために上述の方法の１つを使用する場合には、圧力センサよりも温度センサのほうが安価であるということもあり、状況によっては圧力の測定よりも温度の測定を用いることが好ましい。本発明は、装置の作動部分における冷媒充填量レベルを監視して、休止中の室内ユニットを通る冷媒流れを制御することで充填量レベルを制御する種々の方法を可能とする。
【００２９】
本明細書の記載により、当業者であれば、本明細書に記載の種々の機能を提供するとともに本発明によって提供される結果を実現するために市販の部品から選択を行うことができる。例えば、制御装置３０は、種々の温度や圧力を監視するとともに、本明細書の記載に従って装置の作動部分における冷媒充填量レベルを管理するために必要な種々の制御機能を提供するように適切にプログラムされた市販のマイクロプロセッサであってもよい。
【００３０】
上述の説明は、限定的ではなく例示的なものである。開示された実施例の変更や改良は、当業者には明らかであり、このような変更や改良は本発明の趣旨から必ずしも逸脱しない。本発明に与えられる法的な保護範囲は、請求項を検討することのみによって判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に従って設計された装置の概略説明図である。
【図２】図１の実施例の選択された部分をより詳細に示す概略説明図である。
【図３】図２とは別の構成を示す概略説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2006512553.tif 000006
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