(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧縮機と、複数の熱交換器と、前記各熱交換器に接続される開閉弁と、前記複数の熱交換器のうち熱交換容量が大きいものの一つに設けられ、空気調和機の運転制御に供される温度センサと、前記圧縮機の運転台数に応じて前記開閉弁の開閉を制御する制御装置とを備えた空気調和機の室外ユニットにおいて、前記制御装置は前記複数の圧縮機の何れかの運転時に、前記開閉弁のうち、前記温度センサが設けられた前記熱交換器に接続された開閉弁を少なくとも開放させることを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大店舗や体育館等の冷房や暖房に供される空気調和機としては、装置構成および温湿度制御の簡素化や製作コストの低減等を図るべく、大容量の室外ユニットに多数の室内ユニットを接続した大空間型が多く用いられている。この種の空気調和機では、一台の室外ユニットに比較的大型の圧縮機が複数台内蔵されており、それら圧縮機の運転台数や電動ファンの送風量等を制御することにより、各室内ユニットに適量の液冷媒あるいはガス冷媒を供給する。
【０００３】
大空間型空気調和機では、全ての圧縮機が運転される場合を考慮すると、室外ユニット側に大容量の熱交換器が必要となる。そこで、点検・保守用の外板（脱着式の化粧パネル）を除き、室外ユニットの外側面全体を熱交換面とし、室外ユニットの最大能力に応じた熱交換が行えるようにしたものが多い。そして、熱交換器は、製作および組立作業の容易化や効率および制御性の良さから、一般に複数（例えば、左右および中央の３つ）に分割したものが用いられる。
【０００４】
このような複数の熱交換器を備えた空気調和機は、例えば、特開平７−１９６２９号公報に開示されている。この種空気調和機においては、暖房運転時に各熱交換器の液冷媒が流入する側に電動膨張弁を設けている。そして、各熱交換器の出入口に設けた温度センサにより入口温度及び出口温度を検出し、検出された入口温度と出口温度の差に基づいて電動膨張弁の開度を制御することにより、各熱交換器への液冷媒の流入量を調節していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した空気調和機では、複数の熱交換器毎に温度センサや高価な電動膨張弁が必要であり、熱交換器を多数使用する大空間型の空気調和機においては、部品点数が増加しそれに伴いコストが増加するばかりでなく、制御が複雑になるという問題を有している。
【０００６】
そこで、本発明は装置構成や制御の簡素化が図れる空気調和機の室外ユニットを提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑み為されたものであり、能力が変更可能な圧縮装置と、複数の熱交換器と、前記各熱交換器に接続される開閉弁と、前記複数の熱交換器のうちの一つに設けられ、空気調和機の運転制御に供される温度センサと、前記圧縮装置の能力に応じて前記開閉弁の開閉を制御する制御装置とを備えた空気調和機の室外ユニットにおいて、前記制御装置は前記圧縮装置の運転時に、前記開閉弁のうち、前記温度センサが設けられた前記熱交換器に接続された開閉弁を少なくとも開放させることを特徴とする。開閉弁を開閉制御することにより、圧縮装置の運転能力に見合った熱交換容量の熱交換器が使用される。また、圧縮装置の運転時には常に温度センサが設けられた熱交換器が使用される。
【０００８】
上記圧縮装置を複数の定格圧縮機で構成し、圧縮機の運転台数により能力を変更する場合は、圧縮機の運転台数に応じて開閉弁の開閉を制御する。
【０００９】
また、温度センサは複数の熱交換器のうち熱交換容量が大きいものの一つに設けることが望ましい。。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、１台の室外ユニット１と多数台の室内ユニット２とからなる空気調和機の概略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示し、一点鎖線で電気回路を示してある。
【００１１】
室外ユニット１側には、第１〜第３圧縮機３〜５からなる圧縮装置、電磁式の四方弁６、流量調整器７と電磁式の第１〜第３開閉弁１８，２８，３８とが付設された第１〜第３室外熱交換器９〜１１、第１〜第３電動ファン１２〜１４、アキュムレータ１５等が設置されている。また、室内ユニット２側には、電動膨張弁３１、室内熱交換器３２、電動ファン３３等が設置されている。そして、室外ユニット１と室内ユニット２とを構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配管４１〜６５により接続されている。図中、６６は第１〜第３圧縮機３〜５のオイルパンを相互に連通する均油管であり、６７，６８は室外ユニット１側の冷媒配管５３，５８と室内ユニット２側の冷媒配管５４，５７との接続に供されるサービスバルブである。
【００１２】
本実施形態の場合、第１〜第３圧縮機３〜５は、いずれも容量が１０馬力のスクロール型定速圧縮機であり、それぞれにオイルセパレータ２１が付設されている。また、第１〜第３電動ファン１２〜１４のうち、第１，第３電動ファン１２，１４は三相モータを備えた定速型であるが、第２電動ファンは単相モータを備えた可変速型である。図１中、２２は四方弁６と室外熱交換器７〜９との間に介装された手動式の冷媒遮断弁であり、２３は各圧縮機３〜５への液冷媒の逆流を防止する逆止弁である。また、２４，２５は圧縮機冷却用の第１，第２リキッド弁である。そして、２６はアキュムレータ１５の下流に配設された低圧スイッチであり、２７は各圧縮機３〜５の下流に配設された高圧スイッチである。
【００１３】
また、Ｓ１は第３室外熱交換器１１の温度を検出するために取り付けられた第１温度センサである。この第１温度センサＳ１は圧縮装置の運転停止時に外気温度を検出するのにも使用される。Ｓ２は暖房運転時に第３室外熱交換器１１に流入する液冷媒の温度を検出するために第３室外熱交換器１１の暖房運転時の冷媒入口側に取り付けられた第２温度センサである。尚、第１及び第２室外熱交換器９，１０には温度センサは付設されていない。
【００１４】
室外ユニット１内には、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された室外側コントロールユニット（制御装置）７１（以下、室外側ＥＣＵと記す）が設置されている。室外側ＥＣＵ７１は、内蔵した制御プログラムや低圧スイッチ２６、高圧スイッチ２７、第１温度センサＳ１、第２温度センサＳ２を始めとする各種センサ等からの入力情報に基づき、各圧縮機３〜５、各開閉弁１８，２８，３８、四方弁９、各電動ファン１２〜１４等を駆動制御する。
【００１５】
一方、室内ユニット２内には、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された室内側コントロールユニット（以下、室内側ＥＣＵと記す）７２が設置されている。室内側ＥＣＵ７２は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコントローラおよび各種センサ等からの入力信号に基づき、電動膨張弁２１や電動ファン２５の駆動制御を行うと共に、室外側ＥＣＵ７１との間で相互に信号の授受を行う。
【００１６】
以下、室外ユニット１の構造について図２〜図５に基づき説明する。
【００１７】
図２は室外ユニット１の平面図であり、図３は同正面図である。これらの図に示したように、室外ユニット１は、その外観形状が横長の直方体となっており、基板８１と天板８２との間には室外熱交換器９〜１１（図３には第１，第２室外熱交換器９，１１のみを示す）と脱着自在な化粧パネル（外板）８３とが配設されている。図中、８４は熱交換器９〜１１を保護する吸込グリルである。また、天板８１には円形の吹出口８５が３箇所等間隔に形成されており、これら吹出口８５には同心円形状の吹出グリル８６が装着されている。そして、外気は、図２に示したように室外ユニット１内には化粧パネル８３を除く外周全面から流入した後、図３に示したように各吹出口８５から排出される。図中、８７は室外ユニット１の四隅に配置された端部支持ピラーである。
【００１８】
図４は天板８２を外した状態の室外ユニット１の平面図であり、図５は化粧パネル８３を外すと共に第１，第２室外熱交換器９，１１の前面部分を切り欠いた状態の室外ユニット１の正面図である。これらの図に示したように、第１〜第３圧縮機３〜５は基板８１の中央部分に載置され、第１〜第３電動ファン１２〜１４は各吹出口８５の下方に配設されている。また、室外ユニット１には、その前面中央部に室外側ＥＣＵ７１等を収納した電装ボックス９１が配設されており、化粧パネル８３を外すことにより各種スイッチ類等にアクセスできる。図中、９２，９３は化粧パネル８３および電装ボックス９１の支持に供される左右一対の前部支持ピラー（外板）であり、基板８１と天板８２とに接合されている。
【００１９】
図４に示したように、室外ユニット１の背面中央部には平板の第２室外熱交換器１０が配置され、更に、第２室外熱交換器１０の左右端から前部支持ピラー９２，９３の近傍に連続するように、略コ字形状の第１，第３室外熱交換器９，１１が配置されている。本実施形態の場合、第１，第３室外熱交換器９，１１は、前部支持ピラー９２，９３の近傍で後方に向けて直角に曲げられて室外ユニット１の内方に延設された延設部９４を有している。そして、第１，第３室外熱交換器９，１１は同一の熱交換容量であり、第２室外熱交換器１０の熱交換容量はそれらに比べて小さい。これら第１〜第３室外熱交換器９〜１１の合計熱交換容量は第１〜第３圧縮機３〜５が全て運転された際の能力に見合う熱交換容量に設定されている。
【００２０】
また、両前部支持ピラー９２，９３の外側端部は、後方に折り曲げられた後、延設部９４の先端に向けて傾斜することにより、ガイド部９５を形成している。なお、９７は第１室外熱交換器９と第２室外熱交換器１０との間に介装された第１連結板であり、９８は第２室外熱交換器１０と第３室外熱交換器１１との間に介装された第２連結板である。
【００２１】
以下、上記のように構成された空気調和機の動作について図１に基づいて説明する。
【００２２】
先ず、冷房運転時における冷媒の流れを説明する。アキュムレータ１５から冷媒配管６０〜６３を経由して第１〜第３圧縮機３〜５に吸引されたガス冷媒は、断熱圧縮されることにより高温の高圧ガス冷媒となって吐出される。吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒配管４１〜４４を経由して、四方弁９により進路を制御された後、冷媒配管４６〜４９を経由して第１〜第３室外熱交換器９〜１１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、これら室外熱交換器９〜１１内を通過する間に外気により冷却され、凝縮することによって液冷媒となった後、各開閉弁１８，２８，３８を通り冷媒配管５０〜５５を経由して各室内ユニット２の電動膨張弁３１に流入する。
【００２３】
この際、室外側ＥＣＵ７１は、全ての室内側ＥＣＵ７２からの要求馬力に応じて、第１〜第３圧縮機３〜５の運転台数を０〜３台に制御して圧縮装置の能力を変更する。また、第１温度センサＳ１により検出された外気温度もしくは第３室外熱交換器１１の温度（凝縮温度）に応じて第１〜第３電動ファン１２〜１４の送風量を制御する。さらに、第１温度センサＳ１により検出された室外熱交換器１１の温度（凝縮温度）が所定温度以上になった場合に、検出温度に応じて運転中の圧縮機を１台若しくは全て停止させる。また、第１〜第３圧縮機３〜５のいずれかがオーバヒートした際には、第１，第２リキッド弁２４，２５を適宜開放し、冷媒配管６４，６５を介して第１〜第３圧縮機３〜５に冷却用液冷媒を供給する。尚、空調運転を行わない場合、室外側ＥＣＵ７１は、第１〜第３開閉弁１８，２８，３８を全て閉鎖することにより、各圧縮機３〜５や各室外熱交換器９〜１１内での冷媒の寝込み（凝縮）を防止する。
【００２４】
液冷媒は、電動膨張弁３１で流量を制御された後、室内熱交換器３２に流入し、室内熱交換器３２内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱により電動ファン３３が送風した室内空気を冷却する。この際、室内側ＥＣＵ７２は、設定温度と室温との偏差に基づき電動ファン３３の回転数を制御すると共に、室内熱交換器２３の入口側冷媒温度と出口側冷媒温度との偏差が所定値（例えば、０〜１度Ｃ）となるように電動膨張弁２１の開弁量（弁体駆動用ステップモータのステップ数）を制御する。
【００２５】
室内熱交換器３２で気化したガス冷媒は、冷媒配管５６〜５８、四方弁６、冷媒配管５９を経由してアキュムレータ１５に流入し、冷媒配管６０〜６３から再び第１〜第３圧縮機３〜５に吸引される。
【００２６】
一方、暖房運転時には、四方弁６が破線で示すように切り換えられ、破線の矢印で示すように、冷媒の流れも冷房運転時とは逆になる。すなわち、第１〜第３圧縮機３〜５から吐出された高温の高圧ガス冷媒は、室内熱交換器３２に導入された後、室内熱交換器３２内を通過する間に凝縮して液冷媒となり、凝縮潜熱により電動ファン３３が送風した室内空気を加熱する。次に、液冷媒は、第１〜第３室外熱交換器９〜１１に流入し、その内部を通過する間に外気により加熱され、気化することによってガス冷媒となった後、アキュムレータ１５から第１〜第３圧縮機３〜５に再び吸入される。
【００２７】
この際、室内側ＥＣＵ７１は冷房運転時と同様に第１〜第３圧縮機３〜５の運転台数を制御し、運転台数に対応して第１〜第３開閉弁１８，２８，３８を駆動制御する。すなわち、全ての圧縮機３〜５を停止する場合、室外側ＥＣＵ７１は、第１〜第３開閉弁１８，２８，３８を全て閉鎖する。第１〜第３圧縮機３〜５のうち１台を運転させる場合は、第３開閉弁３８を開放して第１及び第２開閉弁１８，２８を閉鎖する。２台の圧縮機を運転させる場合は、第１及び第３開閉弁１８，３８を開放して第２開閉弁２８を閉鎖する。３台の圧縮機を運転させる場合は、第１〜第３開閉弁１８，２８，３８を全て開放する。従って、圧縮機が１台運転されている場合には第３室外熱交換器１１のみが蒸発器として使用され、２台運転されている場合には第１、第３室外熱交換器９，１１が蒸発器として使用され、３台全てが運転されている場合には、全ての室外熱交換器９〜１１が蒸発器として使用される。このように圧縮機３〜５のうち何れかの圧縮機が運転されているときは第１，第２温度センサＳ１，Ｓ２が付設された第３室外熱交換器１１を常に使用する。また、室内側ＥＣＵ７１は、第１温度センサＳ１で検出された第３熱交換器１１の温度（蒸発温度）と第２温度センサＳ２で検出された第３熱交換器１１に流入する液冷媒の温度との温度差が所定値以上になった場合に、ガス欠状態になったとして室内ユニット２の電動膨張弁３１を開くように各室内側ＥＣＵ７２に指令を与える。
【００２８】
このように暖房運転時には、圧縮機３〜５の運転台数に応じて第１〜第３開閉弁１８，２８，３８を開閉制御することで、蒸発器として使用する室外熱交換器９〜１１の数を変えて熱交換容量を変更することにより、冷媒の蒸発圧力の異常上昇及び過剰加熱を防止すべく冷媒の蒸発量を適切に調整している。そして、温度センサＳ１，Ｓ２を付設した第３室外熱交換器１１を常に使用するよう開閉弁１８，２８，３８を開閉制御するので、全ての室外熱交換器９〜１１に温度センサを付設する必要がなく、このため電気回路および室外側ＥＣＵ７１の制御プログラムが簡易になる。また、容量の大きな第１，第２室外側熱交換器から使用するよう開閉弁１８，２８，３８を開閉制御するので、圧縮機を１台または２台運転している際に室外側熱交換器の熱交換容量に余裕をもたせることができる。
【００２９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれに限られるものではない。例えば、上記実施形態は本発明を３台の圧縮機と３つの熱交換器とを有する室外ユニットに適用したものであるが、本発明は圧縮機の台数や熱交換器の数に拘わらず適用可能である。その他、各部材の形状や取付態様等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、空気調和機の各種運転制御に供される温度センサを複数の室外側熱交換器のうち１つのみに付設すればよく、さらには安価な電磁式の開閉弁を使用するので、電気回路および制御装置の制御が簡易化できコストの低減が図れる。、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の概略構成図である。
【図２】室外ユニットの一実施形態を示す平面図である。
【図３】室外ユニットの一実施形態を示す正面図である。
【図４】天板８２を外した状態の室外ユニットの平面図である。
【図５】化粧パネルを外し状態の室外ユニットの正面図である。
【符号の説明】
１  室外ユニット
３〜５  第１〜第３圧縮機
９〜１１  第１〜第３室外熱交換器
１８  第１開閉弁
２８  第２開閉弁
３８  第３開閉弁
７１  室外側ＥＣＵ（制御装置）
Ｓ１  第１温度センサ
Ｓ２  第２温度センサ
【図１】
0003778646.tif 000002
【図２】
0003778646.tif 000003
【図３】
0003778646.tif 000004
【図４】
0003778646.tif 000005
【図５】
0003778646.tif 000006