(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、および室外熱交換器を有する室外機と、
室内熱交換器を有する複数の室内機と、
前記圧縮機、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記各室内熱交換器の配管接続により構成され、冷房サイクルおよび暖房サイクルの選択的な設定が可能な冷凍サイクルと、
前記室外熱交換器と前記各室内熱交換器との接続間に設けられた複数の流量調整弁と、
前記暖房サイクルの設定時、前記室外熱交換器での冷媒過熱度に応じて前記各流量調整弁の開度を制御する第１制御手段と、
前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、
前記暖房サイクルの設定時、前記冷媒温度センサの検知温度が設定値以上になると、前記第１制御手段の開度制御に対し許容最小開度の制限を加える第２制御手段と、
を具備した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、
前記各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく前記各室内機の空調負荷に応じて前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、
前記第２制御手段は、少なくとも前記各室内機の運転台数に応じて前記設定値および前記許容最小開度を可変設定する、
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、
前記各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく前記各室内機の空調負荷に応じて前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備え、
前記第２制御手段は、前記各室内機の運転台数、前記圧縮機の回転数、および前記各室内温度センサの検知温度に応じて前記設定値および前記許容最小開度を可変設定する、
ことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、室外機および複数の室内機を備えたマルチタイプの空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機および室外熱交換器を有する室外機、それぞれが室内熱交換器を有する複数の室内機を備えたマルチタイプの空気調和機では、各室内機を設置する部屋の空調負荷を検出し、これら空調負荷の総和に応じて圧縮機の回転数（運転周波数）を制御する。これにより、空調負荷の総和に対応する最適な冷房能力あるいは暖房能力が得られる。
【０００３】
この空気調和機の冷凍サイクルには、全ての室内機が同時に運転した場合でも支障を生じないような十分な量の冷媒が充填されている。このため、１台の室内機のみで暖房運転が実行される場合は、冷凍サイクルが冷媒余りの状態となる。この傾向は、冷凍サイクルの配管長が短い場合に顕著である。
【０００４】
通常、冷凍サイクルには、各室内機ごとに対応して流量調整弁たとえば電子膨張弁が設けられており、暖房時は室外熱交換器（蒸発器）における冷媒過熱度（スーパーヒートとも称す）が一定値となるよう各電子膨張弁の開度が制御される。電子膨張弁は、駆動電圧パルスの供給数に応じて開度が変化するもので、供給数が多いほど開度が大きくなる。
【０００５】
このような過熱度制御があるため、上記のような室内機１台の暖房運転による冷媒余りの状態では、運転中の室内機に対応する電子膨張弁が開度を絞る方向（冷媒流量を減らす方向）に制御されて過絞り状態となり、その結果、高圧側圧力が異常上昇することがある。しかも、過絞り状態になると、室内熱交換器（凝縮器）の冷媒流量が減少し、このため室内熱交換器の温度が低下方向に変化してアンダークール領域に入り、室内への吹出し空気温度が低下することがある。この吹出し空気温度の低下は、室内の人に不快感を与える。
【０００６】
そこで、従来、室内機１台の暖房運転に際し、室内熱交換器（凝縮器）の温度Ｔｃに応じて、運転中の電子膨張弁の開度制御に対して許容最小開度の制限を加えるようにしたものがある。たとえば、図８に示すように、凝縮温度ＴｃがＢゾーンにあるときは過熱度制御に対処し得る４２パルス（供給パルス数）の許容最小開度を選定するが、凝縮温度Ｔｃが高温側のAゾーンに入るような状況では過絞り防止用として大き目の１０５パルス（供給パルス数）の許容最小開度を選定するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような最小開度制御を行うものでは、凝縮温度Ｔｃが一旦はAゾーンに入って過絞り用の許容最小開度が選定されても、過渡時に凝縮温度Ｔｃが低下してＢゾーンに戻ることがある。この場合、結局は過絞りを回避できないまま、高圧側圧力の異常上昇したり、凝縮温度Ｔｃがアンダークール領域に入って吹出し空気温度の低下を招いてしまう。
【０００８】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、流量調整弁の過絞りを確実に防いで高圧側圧力の異常上昇や吹出し空気温度の低下を解消することができる信頼性にすぐれた空気調和機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、および室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器を有する複数の室内機と、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、各室内熱交換器の配管接続により構成され、冷房サイクルおよび暖房サイクルの選択的な設定が可能な冷凍サイクルと、室外熱交換器と各室内熱交換器との接続間に設けられた複数の流量調整弁と、暖房サイクルの設定時、室外熱交換器での冷媒過熱度に応じて各流量調整弁の開度を制御する第１制御手段と、圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、暖房サイクルの設定時、冷媒温度センサの検知温度が設定値以上になると、第１制御手段の開度制御に対し許容最小開度の制限を加える第２制御手段と、を備えている。
【００１０】
請求項２に係る発明の空気調和機は、請求項1に係る発明において、さらに、各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく各室内機の空調負荷に応じて圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えている。第２制御手段は、少なくとも各室内機の運転台数に応じて上記設定値および上記許容最小開度を可変設定する。
【００１１】
請求項３に係る発明の空気調和機は、請求項1に係る発明において、さらに、各室内機に設けられた室内温度センサと、これら室内温度センサの検知温度に基づく各室内機の空調負荷に応じて前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えている。第２制御手段は、各室内機の運転台数、圧縮機の回転数、および各室内温度センサの検知温度に応じて上記設定値および上記許容最小開度を可変設定する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に示すように、室外機Ａに複数の室内機Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が配管接続され、マルチタイプの冷凍サイクルが構成されている。室外機Aは圧縮機１、四方弁２、および室外熱交換器３を有する。室内機Ｂ１は室内熱交換器１３、室内機Ｂ２は室内熱交換器２３、室内機Ｂ３は室内熱交換器３３を有している。
【００１４】
上記圧縮機１の吐出口に上記四方弁２を介して上記室外熱交換器３が接続され、その室外熱交換器３に流量調整弁たとえば電子膨張弁１１を介してパックドバルブ１２が接続されている。パックドバルブ１２には室内機Ｂ１の室内熱交換器１３が接続され、その室内熱交換器１３にパックドバルブ１５が接続されている。そして、パックドバルブ１５に上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口が接続されている
また、室外熱交換器３に流量調整弁たとえば電子膨張弁２１を介してパックドバルブ２２が接続され、そのパックドバルブ２２に室内機Ｂ２の室内熱交換器２３が接続されている。そして、室内熱交換器２３にパックドバルブ２５が接続され、そのパックドバルブ２５に上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口が接続されている。
【００１５】
さらに、室外熱交換器３に流量調整弁たとえば電子膨張弁３１を介してパックドバルブ３２が接続され、そのパックドバルブ３２に室内機Ｂ３の室内熱交換器３３が接続されている。そして、室内熱交換器３３にパックドバルブ３５が接続され、そのパックドバルブ３５に上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口が接続されている。
【００１６】
電子膨張弁１１，２１，３１は、供給される駆動電圧パルスの数（以下、plsで表わす）に応じて開度Qが連続的に変化するパルスモータバルブ（ＰＭＶ）であり、冷媒の流量を開度変化により調整する機能を持つ。
【００１７】
こうして、図示実線矢印の方向に冷媒が流れる冷房サイクルと図示破線矢印の方向に冷媒が流れる暖房サイクルとを選択的に形成することが可能な、ヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。この冷凍サイクルには、全ての室内機が同時に運転した場合でも支障を生じないような十分な量の冷媒が充填されている。
【００１８】
室外熱交換器３の近傍に室外ファン４が設けられ、室内熱交換器１３，２３，３３の近傍に室内ファン１４，２４，３４がそれぞれ設けられている。
【００１９】
圧縮機1の吐出口と四方弁２との間の高圧側配管に冷媒温度センサ５が取付けられている。室外熱交換器３に接続されている配管のうち、電子膨張弁側の配管に冷媒温度センサ６が取付けられている。パックドバルブ１５，２５，３５と四方弁２との間のガス側配管にそれぞれ冷媒温度センサ７，８，９が取付けられている。四方弁２と圧縮機1の吸込口との間の低圧側配管に冷媒温度センサ１０が取付けられている。
【００２０】
室内機Ｂ１において、室内ファン１４の吸込み風路に室内温度センサ４０が設けられ、室内熱交換器１３に熱交換器温度センサ４１が取付けられている。室内機Ｂ２において、室内ファン２４の吸込み風路に室内温度センサ５０が設けられ、室内熱交換器２３に熱交換器温度センサ５１が取付けられている。室内機Ｂ３において、室内ファン３４の吸込み風路に室内温度センサ６０が設けられ、室内熱交換器３３に熱交換器温度センサ６１が取付けられている。
【００２１】
制御回路を図２に示す。
【００２２】
商用交流電源５１に、室外機Ａの室外制御部７０が接続される。この室外制御部７０に、電子膨張弁１１，２１，３１、四方弁２、室外ファンモータ４Ｍ、温度センサ５，６，７，８，９，１０、インバータ回路７２が接続されている。インバータ回路７２は、電源７１の電圧を整流し、それを室外制御部７０からの指令に応じた周波数（およびレベル）の電圧に変換し、出力する。この出力が圧縮機モータ１Ｍの駆動電力となる。
【００２３】
室内機Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３はそれぞれ室内制御部８０を備える。この室内制御部８０に、室内温度センサ４０（および５０，６０）、熱交換器温度センサ４１（および５１，６１）、室内ファンモータ１４Ｍ（および２４Ｍ，３４Ｍ）、受光部８１が接続されている。受光部８１は、リモートコントロール式の操作器（以下、リモコンと略称する）８２から発せられる赤外線光を受光する。
【００２４】
これら室内制御部８０と室外制御部７０とが、それぞれ電源ラインＡＣＬおよびデータ伝送用のシリアル信号ラインＳＬにより接続されている。
【００２５】
各室内制御部８０は、主要な機能として次の［１］〜［３］の手段を有する。
【００２６】
［１］リモコン６２の操作による運転条件（設定室内温度を含む）を電源電圧同期のシリアル信号により室外機Ａに知らせる手段。
【００２７】
［２］室内温度センサ４０，５０，６０の検知温度Ｔａとリモコン６２で設定される設定室内温度との差を空調負荷として検出し、その空調負荷に対応する要求能力を室外機Ａに知らせる手段。
【００２８】
［３］熱交換器温度センサ４１，５１，６１の検知温度Ｔｇを室外機Ａに知らせる手段。
【００２９】
室外制御部７０は、主要な機能として次の［１１］〜［１４］の手段を有する。
【００３０】
［１１］冷房サイクルの設定時、運転中の室内機に対応する電子膨張弁（１１，２１，３１）の開度Ｑを、対応する冷媒温度センサ（７，８，９）の検知温度Ｔｇと熱交換器温度センサ（４１，５１，６１）の検知温度Ｔｃとの差（冷媒過熱度）が予め定めた一定値となるよう４２〜５００plsの範囲で制御するとともに、停止中の室内機に対応する電子膨張弁を全閉する手段。
【００３１】
［１２］暖房サイクルの設定時、運転中の室内機に対応する電子膨張弁（１１，２１，３１）の開度Qを、冷媒温度センサ１０の検知温度Ｔｓと冷媒温度センサ６の検知温度Ｔｅとの差（室外熱交換器３での冷媒過熱度）が予め定めた一定値となるよう４２〜５００plsの範囲で制御し、停止中の室内機に対応する電子膨張弁を所定開度（基準は１００plsであるが他の運転状況に応じ５０〜１５０plsの範囲で補正）に維持する手段（第１制御手段）。
【００３２】
［１３］圧縮機１の回転数Ｆｄ（rpm）（＝インバータ回路７２の出力周波数）を室内機Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の要求能力の総和に応じて１５〜９０rpmの範囲で制御する手段。
【００３３】
［１４］暖房サイクルの設定時、冷媒温度センサ５の検知温度Ｔｄが設定値Ｔｄｓ以上になると、上記［１２］の手段の開度制御に対し許容最小開度Qminの制限を加える第２制御手段。
【００３４】
つぎに、上記の構成の作用を図３、図４、図５のフローチャートおよび図６の制御条件を参照して説明する。
【００３５】
暖房サイクルが設定され、室内熱交換器１３，２３，３３が凝縮器、室外熱交換器３が蒸発器として機能することにより、室内機Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３で暖房運転が実行される。
【００３６】
室内機Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のいずれか１台たとえば室内機Ｂ１の暖房運転に際しては（ステップ１０１のＹＥＳ）、圧縮機１の回転数Ｆｄと設定値たとえば３０．５rpmとが比較される（ステップ１０２）。回転数Ｆｄが３０．５rpm未満の場合（ステップ１０２のＹＥＳ）、冷媒温度センサ５で検知される吐出冷媒温度Ｔｄと設定値Ｔｄｓ（＝６５℃）とが比較される（ステップ１０３）。吐出冷媒温度ＴｄがＴｄｓ未満の通常運転領域に存していれば（ステップ１０３のＹＥＳ）、通常運転が実施される（ステップ１０４）。つまり、４２〜５００plsの範囲で開度Qを変化させる過熱度制御が実行される。
【００３７】
ただし、吐出冷媒温度Ｔｄが設定値Ｔｄｓ以上の最小開度制御領域まで上昇すると（ステップ１０３のＮＯ）、電子膨張弁の開度制御に対する許容最小開度Ｑminとして通常運転時の最小開度より高い１２０plsが選定される（ステップ１０５）。つまり、過熱度制御における電子膨張弁の最小開度が１２０plsに制限される。その後、設定値Ｔｄｓより１０℃低い５５℃と吐出冷媒温度Ｔｄとが比較され（ステップ１０６）、吐出冷媒温度Ｔｄが５５℃未満に下がったら（ステップ１０６のＹＥＳ）、制限が解除されて通常運転が実施される（ステップ１０４）。
【００３８】
回転数Ｆｄが３０．５rpm以上の場合は（ステップ１０２のＮＯ）、運転中の室内機Ｂ１における室内温度センサ４０の検知温度Ｔａと設定値（＝２０℃）とが比較される（ステップ１０７）。室内温度Ｔａが設定値未満であれば（ステップ１０７のＹＥＳ）、吐出冷媒温度Ｔｄと設定値Ｔｄｓとが比較される（ステップ１０８）。吐出冷媒温度Ｔｄが設定値Ｔｄｓ未満の通常運転領域に存していれば（ステップ１０８のＹＥＳ）、通常運転が実施される（ステップ１０４）。
【００３９】
ただし、吐出冷媒温度Ｔｄが設定値Ｔｄｓ以上の最小開度制御領域まで上昇すると（ステップ１０８のＮＯ）、電子膨張弁の開度制御に対する許容最小開度Ｑminとして通常運転時の最小開度４２plsより高い１３０plsが選定される（ステップ１０９）。その後、吐出冷媒温度Ｔｄが５５℃未満に下がったら（ステップ１１０のＹＥＳ）、制限が解除されて通常運転が実施される（ステップ１０４）。
【００４０】
なお、室内温度Ｔａが設定値（＝２０℃）以上の場合は（ステップ１０７のＮＯ）、吐出冷媒温度Ｔｄが設定値Ｔｄｓ未満の通常運転領域に存する場合に（ステップ１１１のＹＥＳ）、通常運転が実施される（ステップ１０４）。吐出冷媒温度Ｔｄが設定値Ｔｄｓ以上の最小開度制御領域まで上昇すると（ステップ１１１のＮＯ）、電子膨張弁の開度制御に対する許容最小開度Ｑminとして通常運転時の最小開度４２plsより高い１１０plsが選定される（ステップ１１２）。その後、吐出冷媒温度Ｔｄが５５℃未満に下がったら（ステップ１１３のＹＥＳ）、制限が解除されて通常運転が実施される（ステップ１０４）。
【００４１】
室内機２台の暖房運転では（ステップ１０１のＮＯ、ステップ２０１のＹＥＳ）、ステップ２０２からステップ２１３の処理が実行される。基本的な処理は１台運転時と同じであるが、吐出冷媒温度Ｔｄに対する設定値Ｔｄｓとして８５℃が選定される点、許容最小開度Ｑminとして６０pls、１１０pls、１００plsが選定される点が１台運転時と異なる。
【００４２】
室内機３台以上の暖房運転では（ステップ１０１のＮＯ、ステップ２０１のＮＯ）、ステップ３０２からステップ３１３の処理が実行される。基本的な処理は１台運転時と同じであるが、吐出冷媒温度Ｔｄに対する設定値Ｔｄｓとして９０℃が選定される点、許容最小開度Ｑminとして６０pls、１００pls、８０plsが選定される点が１台運転時と異なる。
【００４３】
室内機の運転台数、圧縮機１の回転数Ｆｄ、および室内温度Ｔａに応じた設定値Ｔｄｓおよび許容最小開度Ｑminの可変設定についてまとめたのが図７のデータテーブルである。このデータテーブルは室外制御部７０の内部メモリに記憶されており、その参照により設定値Ｔｄｓおよび許容最小開度Ｑminが選定される。
【００４４】
以上のように、吐出冷媒温度Ｔｄが上昇した場合に最小開度制御に入ることにより、つまり凝縮温度Ｔｃに依存せずに最小開度制御に入ることにより、電子膨張弁の過絞りを確実に防ぐことができる。よって、高圧側圧力の異常上昇を防ぐことができる。過渡時に凝縮温度Ｔｃが一旦はアンダークール領域まで下がることがあるが、最小開度制御が適切かつ有効に機能して最終的には凝縮温度Ｔｃがアンダークール領域から外れるようになり、吹出し空気温度の低下を解消することができる。
【００４５】
１台運転時だけでなく、２台運転時や３台運転時にも適切な冷媒流量制御が可能であり、信頼性の向上が図れる。
最小開度制御に入らない状況では、制限のない開度制御が実行されるので、過熱度制御が効果的に機能し、室内機の運転台数が多い場合や配管長が長い場合でも、各電子膨張弁において適切な絞り量を確保することができ、各室内機から暖かい快適温度の空気が吹出される。
【００４６】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、流量調整弁の過絞りを確実に防いで高圧側圧力の異常上昇や吹出し空気温度の低下を解消することができる信頼性にすぐれた空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の冷凍サイクルの構成を示す図。
【図２】同実施形態の制御回路のブロック図。
【図３】同実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図４】図３に続くフローチャート。
【図５】図３および図４に続くフローチャート。
【図６】同実施形態の吐出冷媒温度に基づく制御条件を示す図。
【図７】同実施形態におけるデータテーブルのフォーマットを示す図。
【図８】従来の制御を説明するための図。
【符号の説明】
Ａ…室外機、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…室内機、１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、１１，２１，３１…電子膨張弁、１３，２３，３３…室内熱交換器、５，６，７，８，９，１０…冷媒温度センサ、４０，５０，６０…室内温度センサ、４１，５１，６１…熱交換器温度センサ、７０…室外制御部、８０…室内制御部
【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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