(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機を有する複数台の室外ユニットと、電動式膨張弁及び室内熱交換器を有する室内ユニットとをユニット間配管でつなぎ、室内の空調負荷に応じてこれらの室外ユニットの運転台数が制御される空気調和装置において、
冷房運転時に前記室外ユニットの運転台数が変化した場合、前記室内の空調負荷に応じた各室内ユニットの電動式膨張弁の開度制御を無視して、強制的に前記電動式膨張弁の開度を冷媒が流れ始める程度の、前記電動式膨張弁の前記開度制御時よりも低い開度の所定値に制限する制限手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記制限手段は、前記室外ユニットの運転台数が変化した場合、各室内ユニットの前記電動式膨張弁の開度を所定時間に亘って前記所定値に制限することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記圧縮機は、エンジンにより駆動されることを特徴とする請求項１又は２に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、圧縮機を有する複数台の室外ユニットと、電動式膨張弁及び室内熱交換器を有する室内ユニットとをユニット間配管でつなぎ、室内の空調負荷に応じてこれらの室外ユニットの運転台数が制御される空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機を有する複数台の室外ユニットと、電動式膨張弁及び室内熱交換器を有する室内ユニットとをユニット間配管でつなぎ、室内の空調負荷に応じてこれらの室外ユニットの運転台数が制御される空気調和装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の空気調和装置では、冷房運転時に室外ユニットの運転台数が増加した場合の過渡期に、停止していた室外ユニットに溜まって（寝込んで）いた冷媒が室内ユニットに流れ込むことにより、急激に冷媒流量が増加し、一時的に冷媒流量が過大となり、冷媒が室内熱交換器で蒸発しきれずに液冷媒のまま圧縮機に吸い込まれることによる液圧縮の恐れがあり、この液圧縮の対策として、大型のアキュムレータを設置せざるを得ないという問題がある。
【０００４】
また、冷房運転時に室外ユニットの運転台数が減少した場合の過渡期に、室内ユニットに流れる冷媒の流量が急激に減少し、一時的に室内膨張弁の前後の冷媒圧力の差が小さくなる。例えば、通常の冷房運転時（定常状態）、室内膨張弁の入口の冷媒圧力が２ＭＰａ、室内膨張弁の出口の冷媒圧力が０．５ＭＰａで運転していたものが、室外ユニットの運転台数の減少により、一時的に室内膨張弁の入口の冷媒圧力が１．９ＭＰａ、室内膨張弁の出口の冷媒圧力が０．９ＭＰａとなり、冷媒の圧力差が小さくなる。つまり、通常の冷房運転時（定常状態）の室内膨張弁の開度の制御を行っているときに、室外ユニットの運転台数が減少した場合、室内膨張弁の出口の冷媒圧力が急激に上昇するので、圧縮機の冷媒吸い込み側の冷媒圧力が急激に上昇し、液冷媒のまま圧縮機に吸い込まれることによる液圧縮の恐れがあり、この液圧縮の対策として、大型のアキュムレータを設置せざるを得ないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、冷房運転時に室外ユニットの運転台数が変化した場合の過渡期において、圧縮機に液冷媒が吸い込まれるのを防止できる空気調和装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、圧縮機を有する複数台の室外ユニットと、電動式膨張弁及び室内熱交換器を有する室内ユニットとをユニット間配管でつなぎ、室内の空調負荷に応じてこれらの室外ユニットの運転台数が制御される空気調和装置において、冷房運転時に前記室外ユニットの運転台数が変化した場合、前記室内の空調負荷に応じた各室内ユニットの電動式膨張弁の開度制御を無視して、強制的に前記電動式膨張弁の開度を冷媒が流れ始める程度の、前記電動式膨張弁の前記開度制御時よりも低い開度の所定値に制限する制限手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制限手段は、前記室外ユニットの運転台数が変化した場合、各室内ユニットの前記電動式膨張弁の開度を所定時間に亘って前記所定値に制限することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記圧縮機は、エンジンにより駆動されることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る空気調和装置の本実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【００１２】
この図１に示すように、ヒートポンプ式の空気調和装置１０は、複数台（例えば２台）の室外ユニット１１Ａ、１１Ｂ、複数台（例えば２台）の室内ユニット１２Ａ、１２Ｂ、複数台の室外ユニット１１Ａ、１１Ｂと複数台の室内ユニット１２Ａ、１２Ｂとをつなぐユニット間配管４２及び制御装置１３を有してなる。
【００１３】
各室外ユニット１１Ａ、１１Ｂは室外に設置される。室外ユニット１１Ａを例にとってその構成を説明すると、室外ユニット１１Ａの室外冷媒配管４０Ａには圧縮機１６Ａが配設されるとともに、この圧縮機１６Ａの吸込側にアキュムレータ１５Ａが配設され、圧縮機１６Ａの吐出側に油分離器１７Ａ、逆止弁１８Ａ及び四方弁１９Ａが順次配設され、この四方弁１９Ａ側に室外熱交換器２０Ａ、室外膨張弁２１Ａが順次配設されて構成される。室外熱交換器２０Ａには、この室外熱交換器２０Ａへ向かって送風する室外ファン２２Ａが隣接して配置されている。
【００１４】
上記の油分離器１７Ａは、圧縮機１６Ａから吐出される冷媒中の油を分離するものであり、ここで分離された油は図示しない戻し管を通じて圧縮機１６Ａに戻される。上記の逆止弁１８Ａは室外ユニット１１Ａの運転停止時に、冷媒が四方弁１９Ａから油分離器１７Ａへ逆流するのを防止するものである。圧縮機１６Ａは、フレキシブルカップリング（ベルト・プーリー）２４Ａ等を介してガスエンジン２３Ａに連結され、このガスエンジン２３Ａにより駆動される。尚、残りの室外ユニット１１Ｂの構成は、室外ユニット１１Ａの構成と略同一であるため、説明を省略する。
【００１５】
室内ユニット１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ室内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管４１Ａ、４１Ｂに室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂが配設されるとともに、室内冷媒配管４１Ａ、４１Ｂのそれぞれにおいて室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂの近傍に室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂが配設されて構成される。上記室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂには、これらの室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂから室内へ送風する室内ファン２９Ａ、２９Ｂが隣接して配置されている。３０Ａ、３０Ｂは、温度センサであり、冷房運転時に室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂの冷媒の入口付近の温度が検出される。また、３１Ａ、３１Ｂは、温度センサであり、冷房運転時に室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂの冷媒の出口付近の温度が検出される。
【００１６】
ユニット間配管４２は、ガス側配管４３と液側配管４４とから構成されている。そして、ガス側配管４３は室外ユニット１１Ａ、１１Ｂ内の四方弁１９Ａ、１９Ｂ側に、液側配管４４は室外ユニット１１Ａ、１１Ｂ内の室外膨張弁２１Ａ、２１Ｂ側にそれぞれつながれている。そして、複数台の室外ユニット１１Ａ、１１Ｂと複数台の室内ユニット１２Ａ、１２Ｂとは並列にユニット間配管４２でつながれている。
【００１７】
制御装置１３は、空気調和装置１０の全体を制御するものである。例えば、制御装置１３は、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂのそれぞれの運転を制御する。具体的には、制御装置１３は、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂのそれぞれにおけるガスエンジン２３Ａ、２３Ｂ（即ち圧縮機１６Ａ、１６Ｂ）の回転数、四方弁１９Ａ、１９Ｂの切り換え、室外ファン２２Ａ、２２Ｂの回転数及び室外膨張弁２１Ａ、２１Ｂの開度等をそれぞれ制御する。
【００１８】
また、制御装置１３は、室内ユニット１２Ａ、１２Ｂの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度及び室内ファン２２Ａ、２２Ｂの回転数を各室内の空調負荷に応じて制御する。
【００１９】
更にまた、制御装置１３は、空調負荷に応じて室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数を制御する。
【００２０】
制御装置１３は、四方弁１９Ａ、１９Ｂを切り換えることにより、ヒートポンプ式空気調和装置１０を冷房運転又は暖房運転に設定する。つまり、制御装置１３が四方弁１９Ａ、１９Ｂを冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器２０Ａ、２０Ｂが凝縮器となり、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂで冷媒流量が調整されるとともに、冷媒が膨張され、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂが蒸発器となって冷房運転状態となり、各室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂが室内を冷房する。また、制御装置１３が四方弁１９Ａ、１９Ｂを暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂが凝縮器となり、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂで冷媒流量が調整され、さらに室外膨張弁２１Ａ、２１Ｂで冷媒流量が調整されるとともに、冷媒が膨張され、室外熱交換器２０Ａ、２０Ｂが蒸発器となって暖房運転状態となり、各室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂが室内を暖房する。
【００２１】
制御装置１３は、安定して運転している定常状態のときの通常の冷房運転時において、温度センサ３０Ａ、３１Ａによって検出された温度を基に、室内膨張弁２８Ａの開度を制御する。また、制御装置１３は、冷房運転時において、温度センサ３０Ｂ、３１Ｂによって検出された温度を基に、室内膨張弁２８Ｂの開度を制御する。具体的に、制御装置１３は、通常、各室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂの冷媒の入口付近の温度と出口付近の温度との差温が所定温度（例えば、１［℃］）となるように、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を制御する。
【００２２】
ところで、本実施の形態は、冷房運転時に室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化（増加又は減少）する場合の過渡期に室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度の制御に関するものである。室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化するのは、室外ユニット１１Ａ及び１１Ｂの２台で運転していたのが、室外ユニット１１Ａのみ又は室外ユニット１１Ｂのみの運転となる場合、あるいは、室外ユニット１１Ａのみ又は室外ユニット１１Ｂのみで運転していたのが室外ユニット１１Ａ及び１１Ｂの２台運転となる場合である。
【００２３】
室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂは、電動式膨張弁である。より具体的に、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂは、パルスモータによって駆動されるパルスモータ駆動方式の電動式膨張弁である。
【００２４】
図２は、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度制御の一例を示す図であり、通常の冷房運転時、即ち、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化しない場合の冷房運転時、室内の空調負荷に応じて室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度が制御装置１３により制御される。例えば、各室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂの冷媒の入口付近の温度と出口付近の温度との差温が所定温度（例えば、１［℃］）となるように、制御装置１３により室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度が制御される。このパルスモータ駆動方式の室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂは、例えば、４８０ステップで弁が全開となり、８０ステップ程度で冷媒が流れ始める。
【００２５】
次に、空気調和装置１０の冷房運転時に室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が増加した場合について説明する。例えば、室外ユニット１１Ａの１台のみで運転していたものが、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの２台運転に増加したものとする。つまり、制御装置１３は、各室内の空調負荷に応じて室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの２台運転に増加させる制御を行う。次に、制御装置１３は、各室内ユニット１２Ａ、１２Ｂの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を所定値に制限する。つまり、制御装置１３は、通常の室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度の制御を無視して、強制的に各室内ユニット１２Ａ、１２Ｂの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を所定値に制限する。より具体的には、制御装置１３は、各室内ユニット１２Ａ、１２Ｂの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を通常の冷房運転時よりも低い所定値（例えば、８０ステップ）に制限する。この所定値（８０ステップ）は、冷媒が流れ始める値である。これによって、少量の冷媒がこの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂで膨張されて通過し、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂで蒸発してアキュムレータ１７Ａ及び１７Ｂを通過して、圧縮機１６Ａ及び１６Ｂに吸い込まれる。
【００２６】
この場合、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂを通過する冷媒流量は少量であり、また、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度は、通常の冷房運転時よりも低い所定値に設定されることから、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が急激に増加した後の過渡期において、即ち、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂに流れ込む冷媒流量が一時的に増加するような過渡期において、冷媒が過剰に室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂに流れ込むのを防止することができる。そして、アキュムレータ１５Ａ、１５Ｂに液冷媒として流入してくる冷媒の量が減少するので、アキュムレータ１５Ａ、１５Ｂの小型化が図れる。
【００２７】
そして、制御装置１３は、所定時間（例えば１分程度）、この所定値（例えば、８０ステップ）に制限した後、定常状態の通常の冷房運転時に行われる室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度の制御を行う。
【００２８】
次に、空気調和装置１０の冷房運転時に室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が減少した場合について説明する。例えば、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの２台で運転していたものが、室外ユニット１１Ａの１台のみの運転に減少したものとする。つまり、制御装置１３は、各室内の空調負荷に応じて室外ユニット１１Ａ、１１Ｂのの１台のみの運転に減少させる制御を行う。次に、制御装置１３は、各室内ユニット１２Ａ、１２Ｂの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を所定値に制限する。つまり、制御装置１３は、通常の室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度の制御を無視して、強制的に各室内ユニット１２Ａ、１２Ｂの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を所定値に制限する。より具体的には、制御装置１３は、各室内ユニット１２Ａ、１２Ｂの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を通常の冷房運転時よりも低い所定値（例えば、８０ステップ）に制限する。この所定値（８０ステップ）は、冷媒が流れ始める値である。これによって、少量の冷媒がこの室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂで膨張されて通過し、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂで蒸発してアキュムレータ１７Ａを通過して、圧縮機１６Ａに吸い込まれる。
【００２９】
この場合、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂを通過する冷媒流量は少量であり、また、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度は、通常の冷房運転時よりも低い所定値に設定されることから、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が急激に減少した後の過渡期において、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの出口側の冷媒圧力の上昇が抑制され、圧縮機１６Ａの吸い込み側の冷媒圧力の上昇も抑制される。そして、アキュムレータ１５Ａ、１５Ｂに液冷媒として流入してくる冷媒の量が減少するので、アキュムレータ１５Ａ、１５Ｂの小型化が図れる。
【００３０】
そして、制御装置１３は、所定時間（例えば１分程度）、この所定値（例えば、８０ステップ）に制限した後、通常の冷房運転時に行われる室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度の制御を行う。
【００３１】
尚、上述の所定時間は、空気調和装置１０の運転が、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化した後の不安定な運転状態（過渡期）から通常の安定した運転状態（定常状態）となるまでの時間である。つまり、本実施の形態の特徴である室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化したときの制御を行わなかった場合に、空気調和装置１０の運転が安定する程度の時間である。
【００３２】
以上、本実施の形態によれば、空気調和装置１０の冷房運転時に室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が増加した場合、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度が、通常の冷房運転時よりも低い所定値（例えば、８０ステップ）に制限されることから、冷媒が過剰に室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂに流れ込むのを防止できるので、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂに流れ込んだ冷媒は、十分に蒸発させることができ、また、空気調和装置１０の冷房運転時に室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が減少した場合、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度が、通常の冷房運転時よりも低い所定値（例えば、８０ステップ）に制限されることから、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの出口側、即ち、圧縮機１６Ａ、１６Ｂの吸い込み側の冷媒圧力の急激な上昇が抑制されるので、小型のアキュムレータ１５Ａ、１５Ｂを使用しても、圧縮機１６Ａ、１６Ｂによる液圧縮を防止することができる。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、空気調和装置１０の冷房運転時に室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化した場合、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度が、所定時間（例えば１分程度）に亘って所定値（例えば、８０ステップ）に制限されることから、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂに流れ込む冷媒流量が一時的に増加するような過渡期において、冷媒が過剰に室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂに流れ込むのを防止することができる。これによって、室内熱交換器２７Ａ、２７Ｂに流れ込んだ冷媒は、十分に蒸発することができるので、小型のアキュムレータ１５Ａ、１５Ｂを使用しても、圧縮機１６Ａ、１６Ｂによる液圧縮を防止できる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度は、冷媒が流れ始める所定値とすれば、より効果的である。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度は、室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化した後の不安定な運転状態（過渡期）から通常の安定した運転状態（定常状態）となるまでの所定時間に亘って所定値に制限されることから、空気調和装置１０の定常状態における冷房運転を妨げることなく、過渡期における圧縮機１６Ａ、１６Ｂによる液圧縮を防止できる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、ガスエンジン２３Ａ、２３Ｂで圧縮機１６Ａ、１６Ｂが駆動される場合、圧縮機１６Ａ、１６Ｂの冷媒吸い込み側の冷媒圧力が急激に上昇すれば、ガスエンジン２３Ａ、２３Ｂにかかる負荷が急激に増大するので、エンジンストールが発生しやすくなるが、空気調和装置１０の冷房運転時に室外ユニット１１Ａ、１１Ｂの運転台数が変化した場合、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度が、冷媒が流れ始める所定値（例えば、８０ステップ）に制限されることから、室内膨張弁２８Ａ、２８Ｂの出口の冷媒圧力、即ち、圧縮機１６Ａ、１６Ｂの冷媒吸い込み側の冷媒圧力の急激な上昇が抑制されるので、ガスエンジン２３Ａ、２３Ｂのエンジンストールを防止することができる。
【００３７】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、冷房運転時に室外ユニットの運転台数が変化した場合の過渡期において、圧縮機に液冷媒が吸い込まれるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【図２】空気調和装置の冷房運転時に室外ユニットの運転台数が変化した場合の室内膨張弁の開度の制御を示す図である。
【符号の説明】
１０  空気調和装置
１１Ａ、１１Ｂ  室外ユニット
１２Ａ、１２Ｂ  室内ユニット
１３  制御装置
１５Ａ、１５Ｂ  アキュムレータ
１６Ａ、１６Ｂ  圧縮機
２３Ａ、２３Ｂ  ガスエンジン（エンジン）
２７Ａ、２７Ｂ  室内熱交換器
２８Ａ、２８Ｂ  室内膨張弁（電動式膨張弁）
４２  ユニット間配管
【図１】
0004169521.tif 000002
【図２】
0004169521.tif 000003