(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器、該熱交換器に付設された膨張弁、該膨張弁と直列に設けられた流量調整弁を備える外調機と、それぞれ熱交換器、該熱交換器に付設された膨張弁、該膨張弁と直列に設けられた流量調整弁を備え、冷凍サイクルの液管と高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷媒配管により前記外調機に並列に接続された複数の室内空調機とからなり、それぞれの室内空調機が個別に冷房運転または暖房運転に選択的に制御される空気調和装置において、
前記外調機の熱交換器に接続されたガス管と前記高圧ガス管または低圧ガス管との間を、それぞれのガス管に付設された圧力センサの圧力差により流量調整可能な第１の接続手段で接続し、
前記室内空調機の熱交換器に接続されたガス管と前記高圧ガス管または低圧ガス管との間を、それぞれのガス管に付設された圧力センサの圧力差により流量調整可能な第２の接続手段で接続したことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記第１の接続手段は、外調機の熱交換器が蒸発モードから凝縮モードに変更になるとき該外調機の熱交換器内の圧力と前記高圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら高圧ガス管から冷媒を導通させ、外調機の熱交換器が凝縮モードから蒸発モードに変更になるとき該外調機の熱交換器内の圧力と前記低圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら低圧ガス管に冷媒を導通させ、それぞれ圧力差が所定値より小さくなったとき全開連通するように構成され、
前記第２の接続手段は、室内空調機の熱交換器が暖房運転から冷房運転に変更になるとき該室内空調機の熱交換器内の圧力と前記低圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら低圧ガス管に冷媒を導通させ、室内空調機の熱交換器が冷房運転から暖房運転に変更になるとき該室内空調機の熱交換器内の圧力と前記高圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら高圧ガス管から冷媒を導通させ、それぞれ圧力差が所定値より小さくなったとき全開連通するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記外調機の流量調整弁は、前記蒸発モードから凝縮モードへの変更または凝縮モードから蒸発モードへの変更に際して閉じられ、前記第１の接続手段による制限された導通のあと所定時間だけ所定開度まで開かれて外調機の膨張弁近傍のガス状冷媒を除去することを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記室内空調機の流量調整弁は、前記暖房運転から冷房運転への変更または冷房運転から暖房運転への変更に際して閉じられ、前記第２の接続手段による制限された導通のあと所定時間だけ所定開度まで開かれて室内空調機の膨張弁近傍のガス状冷媒を除去することを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記第１の接続手段または第２の接続手段が、その開度を制御される電子式流量調整弁で構成されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記第１の接続手段または第２の接続手段が、主電磁弁と、副電磁弁およびキャピラリを直列に接続し前記主電磁弁に並列に接続されたバイパス回路で構成され、前記主電磁弁を閉じバイパス回路を開くことにより前記制限された導通を行ない、その後主電磁弁による接続に移行するものであることを特徴とする請求項１、２、３または４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、外調機と複数の室内空調機とからなり、ビル等の空気調和に用いられるマルチタイプの空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のビル等の空気調和は多様化し、夏は冷房、冬は暖房といった単純なものではなくなっている。つまりビル等の内部では季節、部屋の方位や位置、ＯＡ機器等の負荷により空気調和システム内で冷房運転と暖房運転とを同時に行いたい場合がある。例えばビル内のインテリアゾーンでは冷房運転を、ペリメータゾーンでは暖房運転を行いたい場合がある。
また、春、秋の中間期には朝夕に暖房運転、昼間には冷房運転が求められる場合もある。そしてこの場合、冷房運転と暖房運転の切り換え時期が空調ゾーンの方角により異なり、南側では冷房運転に切り換わるべき条件に至っているのに、北側では依然暖房運転が継続される必要があることもある。さらにＯＡ機器等の負荷の大きい所では、冬でも一日中冷房運転しなければならない場合もある。  しかもこれらの運転モード切り換えについては、機器が停止することなく連続して行われる必要がある。
【０００３】
これらの要望に応えるには４パイプ式エアーハンドリングユニットと呼ばれる空調機がある。これは冷房専用と暖房専用の２つの熱交換器を内蔵し、空調負荷に合わせて冷房から暖房まで自由に給気温度を変えることができる空気調和装置である。
また、デュアルダクト方式と呼ばれ、冷房専用と暖房専用の２台のエアーハンドリングユニットからの給気を混合して空気調和を行う方式もある。
しかしながら、どちらも冷暖両方の熱源を用意したうえ、それぞれの廃熱は捨てられていることから、省エネルギーに反することや配管の水漏れ事故の多発等の理由から採用を控える傾向にある。
【０００４】
そこで、冷暖同時運転ができて、水を使わないヒートポンプマルチエアコンが採用される場合がある。これは１台の室外ユニットと複数の室内ユニットで構成され、室内ユニットを空調ゾーンごとに設置し、室外ユニットと室内ユニットを液管、高圧ガス管、低圧ガス管で構成される配管で接続し、個々の室内ユニットが冷房運転と暖房運転を自由に運転可能な空気調和装置であり、冷暖同時運転時は省エネルギーとなり、コストも安い点から採用されている。
ところが、このヒートポンプマルチエアコンをビル空調のため設置すると、空調負荷状況により運転中に室内ユニットを冷房運転から暖房運転、またはその反対に切り換えたり、室外ユニットの熱交換器を蒸発モードから凝縮モード、またはその反対に切り換えることが頻繁に起こる。そこで、電磁弁を切り換えねばならず、その都度機器を停止して時間をかけて操作するしかなく、あるいは停止させずに操作させると異音が発生する問題があった。
【０００５】
この異音の対策として、例えば特開平５−２０３２７５号公報に開示されたものがある。
これは、冷暖同時型ヒートポンプマルチエアコンにおいて、室外ユニットから来た吐出管（高圧ガス管）と室内ユニットとの間に第１の室内側切換弁を設け、また室外ユニットから来た吸入管（低圧ガス管）と室内ユニットとの間に第２の室内側切換弁を設けたものである。第１の室内側切換弁には並列に第１のバイパス回路を、そして第２の室内側切換弁には第２のバイパス回路を接続している。
【０００６】
暖房運転から冷房運転に切り換える際には、室内ユニットにおいて、膨張弁を全閉かつ第１の室内側切換弁を閉とした状態を所定の時間維持した後、第２のバイパス回路を閉、第２の室内側切換弁、第１のバイパス回路および膨張弁を開とするよう制御される。
また、冷房運転から暖房運転に切り換える際には、第２の室内側切換弁および第２のバイパス回路を閉、膨張弁を全閉とした状態を所定の時間維持した後、第１のバイパス回路を閉、第１の室内側切換弁、第２のバイパス回路および膨張弁を開とするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このヒートポンプマルチエアコンは冷暖同時運転はできるものの、吹き出し温度については制御の対象となっておらず、冷房から暖房まで任意の吹き出し温度を得るということはできない。さらに、複数の室内ユニットの間で冷媒を任意に分配する制御もできず、またコンプレッサの容量制御も十分でないため、吹き出し温度もまちまちであることから、室内が設定温度に達すると室内ユニットの制御弁を閉じ機能を停止してしまい、室温制御性が良いとは言いがたい。
また、室内空気循環型の空気調和方式であるため、外気処理機能のためには新たに外気処理装置を室内ユニットごとに設置しなければならず、設備コストを要するという問題がある。
【０００８】
さらに、上記ヒートポンプマルチエアコンでは、室内ユニットはコンプレッサを運転中にモード切り換えが可能な場合もあるが、室内ユニットのモード変更を伴なう場合はコンプレッサを停止し、配管内が均圧されるのを待たねばならず、その間機器を停止しなければならない。
また、第１および第２のバイパス回路をモード変更時に所定の時間だけ開くようになっているが、冷凍サイクルの運転状態によって前後の差圧はまちまちであり、均圧に要する時間もその都度変動する。これをカバーして異音を確実に防止するためには、バイパス回路を開いておく時間を長く設定するしかなく、早急に変更しなければならないビル空調には不適当である。
【０００９】
したがって、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、外調機と複数の室内空調機を備える空気調和装置において、給気温度を制御でき、コンプレッサを停止することなく早急にかつ自由に室内空調機を冷房運転から暖房運転、あるいは暖房運転から冷房運転に切り換えができ、同じく外調機の熱交換器も蒸発モードから凝縮モード、あるいは凝縮モードから蒸発モードに切り換えができる空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、熱交換器、該熱交換器に付設された膨張弁、該膨張弁と直列に設けられた流量調整弁を備える外調機と、それぞれ熱交換器、該熱交換器に付設された膨張弁、該膨張弁と直列に設けられた流量調整弁を備え、冷凍サイクルの液管と高圧ガス管と低圧ガス管を形成する冷媒配管により外調機に並列に接続された複数の室内空調機とからなり、それぞれの室内空調機が個別に冷房運転または暖房運転に選択的に制御される空気調和装置において、外調機の熱交換器に接続されたガス管と前記高圧ガス管または低圧ガス管との間を、それぞれのガス管に付設された圧力センサの圧力差により流量調整可能な第１の接続手段で接続し、室内空調機の熱交換器に接続されたガス管と前記高圧ガス管または低圧ガス管との間を、それぞれのガス管に付設された圧力センサの圧力差により流量調整可能な第２の接続手段で接続したものとした。
【００１１】
とくに上記の第１の接続手段は、外調機の熱交換器が蒸発モードから凝縮モードに変更になるとき外調機の熱交換器内の圧力と前記高圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら高圧ガス管から冷媒を導通させ、外調機の熱交換器が凝縮モードから蒸発モードに変更になるとき外調機の熱交換器内の圧力と前記低圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら低圧ガス管に冷媒を導通させ、それぞれ圧力差が所定値より小さくなったとき全開連通するように構成され、また、第２の接続手段は、室内空調機の熱交換器が暖房運転から冷房運転に変更になるとき室内空調機の熱交換器内の圧力と前記低圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら低圧ガス管に冷媒を導通させ、室内空調機の熱交換器が冷房運転から暖房運転に変更になるとき室内空調機の熱交換器内の圧力と前記高圧ガス管の圧力が所定の圧力差以上に保持されるよう制限しながら高圧ガス管から冷媒を導通させ、それぞれ圧力差が所定値より小さくなったとき全開連通するように構成されることができる。
【００１２】
さらに、外調機の流量調整弁は、蒸発モードから凝縮モードへの変更または凝縮モードから蒸発モードへの変更に際して閉じられ、第１の接続手段による制限された導通のあと所定時間だけ所定開度まで開かれて外調機の膨張弁近傍のガス状冷媒を除去するように構成されるのが好ましい。
また、室内空調機の流量調整弁も、暖房運転から冷房運転への変更または冷房運転から暖房運転への変更に際して閉じられ、第２の接続手段による制限された導通のあと所定時間だけ所定開度まで開かれて室内空調機の膨張弁近傍のガス状冷媒を除去するように構成されるのが好ましい。
【００１３】
上記第１の接続手段または第２の接続手段は、それぞれその開度を制御される電子式流量調整弁で構成することができる。
あるいはまた、第１の接続手段または第２の接続手段を、主電磁弁と、副電磁弁およびキャピラリを直列に接続し主電磁弁に並列に接続されたバイパス回路で構成し、主電磁弁を閉じバイパス回路を開くことにより制限された導通を行ない、その後主電磁弁による接続に移行するものとすることもできる。
【００１４】
【作用】
外調機の熱交換器の蒸発モード・凝縮モード間変更、あるいは室内空調機の冷房運転・暖房運転間の変更にあたって、まず第１または第２の接続手段で冷媒流量を制限させながら導通させて熱交換器内の冷媒圧力を減圧または昇圧させる。これにより、変更時の異音の発生が防止される。
とくに、接続手段の前後の圧力差が予め定められた値以下になったとき全開連通させものとすることにより、切り換えに要する時間が必要最小限で新たなモードでの運転が開始される。
【００１５】
さらに、外調機や室内空調機の流量調整弁を新たなモードの運転開始にあたって所定時間だけ所定開度まで開くことにより、膨張弁と流量調整弁の間など膨張弁近傍のフラッシュガス等が除去される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施例の冷媒回路を示す。この実施例においては、２機の室内空調機５０Ａ、５０Ｂは分岐ユニット４０を介して、液管、低圧ガス管および高圧ガス管を形成する冷媒配管Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により、外調機３０に対して並列に接続されている。
外調機３０は能力可変のコンプレッサ１と熱交換器６を備える。コンプレッサ１の吐出側と吸い込み側の配管には、それぞれ圧力センサ１１Ａ、１１Ｂが付設されている。
【００１７】
外調機３０には、さらに分岐ユニット４０からの冷媒配管Ｒ１から熱交換器６方向に順に液タンク２７、電子式の流量調整弁２５、同じく電子式の膨張弁７が付設されている。熱交換器６の他端側の冷媒配管（ガス管）には、圧力センサ８が付設されるとともに、電子式の流量調整弁５Ａを介して冷媒配管Ｒ２に接続され、また流量調整弁５Ｂを介して冷媒配管Ｒ３に接続されている。冷媒配管Ｒ２はまたアキュムレータ３に接続され、冷媒配管Ｒ３はコンプレッサ１の吐出側に接続されている。さらに熱交換器６には送風機２１を備えている。
【００１８】
分岐ユニット４０は電子式の流量調整弁１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂが備えられ、流量調整弁１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ室内空調機５０Ａ、５０Ｂを冷媒配管Ｒ２に連通可能とし、流量調整弁２３Ａ、２３Ｂはそれぞれ室内空調機５０Ａ、５０Ｂを冷媒配管Ｒ３に連通可能とする。
【００１９】
室内空調機５０Ａは、熱交換器１８Ａと、これに付設された送風機２４Ａを備える。熱交換器１８Ａの一方の端は、分岐ユニット４０を通り冷媒配管Ｒ１に接続され、他端方は分岐ユニット４０の流量調整弁１３Ａと２３Ａに接続される。
上記熱交換器１８Ａの一端側の冷媒配管Ｒ１には、分岐ユニット４０から熱交換器１８Ａ方向に順に電子式の流量調整弁１４Ａ、同じく電子式の膨張弁１５Ａが設けられている。
また、熱交換器１８Ａの反対側には圧力センサ１６Ａが付設されている。
熱交換器１８Ａで熱交換され、送風機２４Ａにより吹き出される給気は、ダクトにより空調ゾーンへ導かれる。
室内空調機５０Ｂも室内空調機５０Ａと同様に構成され、それぞれ参照番号にＢを付して示す。
【００２０】
図２は、上記室内空調機および外調機における制御装置を示す。制御装置はマイクロコンピュータおよびその周辺機器からなる。すなわち、空調機制御部３１には外調機のための周辺機器として、膨張弁７の駆動制御部３４、流量調整弁２５、５Ａ、５Ｂの駆動制御部４８、圧力センサ８、１１Ａ、１１Ｂのための圧力変換器３７、コンプレッサ１のためのインバータ回路３２が接続されている。
【００２１】
一方、室内空調機５０Ａのための制御機器として、膨張弁１５Ａの駆動制御部３９Ａ、流量調整弁１４Ａ、１３Ａ、２３Ａの駆動制御部４１Ａ、圧力センサ１６Ａのための圧力変換器４３Ａが空調機制御部３１に接続されている。
室内空調機５０Ｂのための制御機器についても室内空調機５０Ａのための制御機器と同様のものが接続され、それぞれ参照番号にＢを付して示す。
空調機制御部３１は、上記室内空調機５０Ａ、５０Ｂの負荷量を演算し、コンプレッサ１を駆動する。
【００２２】
つぎに、上記構成における作動について説明する。
図３は、全ての室内空調機が冷房運転される全冷房運転時の冷媒の流れを示す。
全ての室内空調機が冷房運転されるときには、外調機においては流量調整弁５Ｂが全開状態、流量調整弁５Ａが全閉状態となり、分岐ユニットにおいては流量調整弁１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ全開状態、２３Ａ、２３Ｂが全閉状態となるよう制御される。外調機の熱交換器６は凝縮器、各室内空調機の熱交換器１８Ａ、１８Ｂは蒸発器として作用する。
【００２３】
すなわち、外調機３０において、コンプレッサ１からの高圧ガス冷媒は、矢示のように流量調整弁５Ｂを通り、熱交換器６で液化する。それから液タンク２７、冷媒配管Ｒ１、分岐ユニット４０を経て冷媒は分岐配管より分岐され、各流量調整弁１４Ａ、１４Ｂに並列に入り、続いて膨張弁１５Ａ、１５Ｂにより減圧されて、低温の気液混合状態になる。
つぎに、冷媒は熱交換器１８Ａ、１８Ｂにおいて還気と熱交換され、ガス状の冷媒となる。そして、流量調整弁１３Ａ、１３Ｂを経て、冷媒配管Ｒ２、アキュムレータ３を経てコンプレッサ１に戻る。
流量調整弁５Ａ、５Ｂが発明の第１の接続手段を構成し、流量調整弁１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂが第２の接続手段を構成している。
【００２４】
この間における外調機３０の膨張弁７、流量調整弁２５、各室内空調機５０Ａ、５０Ｂの流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、膨張弁１５Ａ、１５Ｂの制御は以下のように行われる。
まず、空調機制御部３１により膨張弁７は全開状態に保持される。流量調整弁２５は室内空調機５０Ａ、５０Ｂの負荷状態により開度を制御される。また、流量調整弁１４Ａ、１４Ｂは室内空調機５０Ａ、５０Ｂの給気温度により開度を制御される。膨張弁１５Ａ、１５Ｂは熱交換器１８Ａ、１８Ｂの過熱度により制御される。つまり、流量調整弁１４Ａ、１４Ｂが室内空調機５０Ａ、５０Ｂの容量制御を行っている。
【００２５】
つぎに、全ての室内空調機が暖房運転される全暖房運転時の冷媒の流れを図４を参照して説明する。
全ての室内空調機が暖房運転されるときには、外調機においては流量調整弁５Ａが全開状態、流量調整弁５Ｂが全閉状態となり、分岐ユニット４０においては流量調整弁２３Ａ、２３Ｂが全開状態、流量調整弁１３Ａ、１３Ｂが全閉状態となるよう制御される。外調機３０の熱交換器６は蒸発器、各室内空調機の熱交換器１８Ａ、１８Ｂが凝縮器として作用する。
【００２６】
すなわち、外調機３０のコンプレッサ１からの高圧ガス冷媒は、冷媒配管Ｒ３を経て、分岐ユニット４０に入る。冷媒はここで分岐され、流量調整弁２３Ａ、２３Ｂを通って、各室内空調機５０Ａ、５０Ｂの熱交換器１８Ａ、１８Ｂに入って液化される。
このあと、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、流量調整弁１４Ａ、１４Ｂを経たあと分岐ユニット４０、冷媒配管Ｒ１を通り外調機３０の液タンク２７に入る。さらに、液タンク２７を出た冷媒は流量調整弁２５を経て膨張弁７に入り減圧され、低温の気液混合状態になり熱交換器６に入る。冷媒は熱交換器６で外気と熱交換されてガス状となり、流量調整弁５Ａを経てアキュムレータ３に入り、コンプレッサ１に戻る。
【００２７】
この間における流量調整弁１４Ａ、１４Ｂ、膨張弁１５Ａ、１５Ｂ、流量調整弁２５、膨張弁７の制御は以下のように行われる。
まず、空調機制御部３１により、流量調整弁１４Ａ、１４Ｂは室内空調機５０Ａ、５０Ｂの給気温により開度が制御される。膨張弁１５Ａ、１５Ｂは全開に保持される。また、流量調整弁２５は室内空調機５０Ａ、５０Ｂの給気温により開度を制御される。そして、膨張弁７は熱交換器６の過熱度により制御される。
【００２８】
つぎに、冷房運転と暖房運転が平行して行われる場合の制御は、冷房運転の室内空調機の流量調整弁、膨張弁は全冷房運転の室内空調機の制御と同様で、暖房運転の室内空調機の流量調整弁、膨張弁は全暖房運転の室内空調機の制御と同様である。そして、外調機の流量調整弁、膨張弁の制御は、室内空調機の冷房負荷が暖房負荷より大きい場合は、外調機の熱交換器が凝縮器として作用するため全冷房運転のときの外調機と同様になり、室内空調機の暖房負荷が冷房負荷より大きい場合は、外調機の熱交換器が蒸発器として作用するため全暖房運転のときの外調機と同様となる。
【００２９】
つぎに室内空調機が冷房運転から暖房運転に変更される場合の作動について説明する。
まず室内空調機５０Ａが冷房運転されているときは、図３の室内空調機５０Ａに矢示で示すように冷媒が流れている。
ここで室内空調機５０Ａが暖房運転に切り換わるべき条件になると、空調機制御部３１はまず流量調整弁１４Ａ、１３Ａを全閉にする。また、膨張弁１５Ａを全開にする。
つぎに流量調整弁２３Ａを中間開度だけ開いて熱交換器１８Ａや室内空調機５０Ａの配管内に冷媒配管Ｒ３から冷媒を導くと、熱交換器１８Ａの圧力が上昇する。ここで空調機制御部３１は圧力センサ１６Ａと１１Ａより流量調整弁２３Ａ前後の圧力を検出し、差圧を演算する。そして予め定められた値以下になるまでこの状態を保持する。
換言すれば、流量調整弁２３Ａが中間開度に抑さえられる結果流れが制限され、熱交換器１８Ａ内の圧力と高圧ガス管である冷媒配管Ｒ３の圧力が所定の圧力差以上に保持され、徐々に均圧方向へ向かい自然に圧力差が小さくなるまでこの状態が続く。
【００３０】
つぎに、差圧が定められた値以下になれば、流量調整弁２３Ａを全開にする。さらに、予め定められた時間だけ流量調整弁１４Ａをほぼ全開まで開く。このとき、熱交換器１８Ａ内や膨張弁１５Ａ前後に溜まったフラッシュガスを冷媒配管Ｒ１へ逃がすことができる。
つぎに、流量調整弁１４Ａを閉じ方向に駆動し、その後流量調整弁１４Ａは室内空調機５０Ａの給気温度により制御され、室内空調機５０Ａは暖房運転を始める。このときの冷媒の流れは図４の室内空調機５０Ａのように流れる。
【００３１】
つぎに室内空調機が暖房運転から冷房運転に変更される場合の作動について説明する。
まず室内空調機５０Ａが暖房運転されているときは、図４の室内空調機５０Ａに矢示で示すように冷媒が流れている。
ここで室内空調機５０Ａが冷房運転に切り換わるべき条件になると、空調機制御部３１はまず流量調整弁１４Ａ、２３Ａを全閉にする。つぎに流量調整弁１３Ａを中間開度だけ開いて熱交換器１８Ａや室内空調機５０Ａ内の配管の冷媒を冷媒配管Ｒ２へ逃がすと、熱交換器１８Ａ内の圧力が下降する。ここで空調機制御部３１は圧力センサ１６Ａと１１Ｂより流量調整弁１３Ａ前後の圧力を検出し、差圧を演算する。そして予め定められた値以下になるまでこの状態を保持する。
換言すれば、流量調整弁１３Ａが中間開度に抑さえられる結果流れが制限され、熱交換器１８Ａ内の圧力と低圧ガス管である冷媒配管Ｒ２の圧力が所定の圧力差以上に保持され、徐々に均圧方向へ向かい自然に圧力差が小さくなるまでこの状態が続く。
【００３２】
つぎに、差圧が定められた値以下になれば、流量調整弁１３Ａを全開にする。さらに、予め定められた時間だけ流量調整弁１４Ａを全開、および膨張弁１５Ａをほぼ全開にする。この時、膨張弁１５Ａと流量調整弁１４Ａの間に溜まったフラッシュガスを熱交換器１８Ａへ逃がすことができる。
つぎに、膨張弁１５Ａと流量調整弁１４Ａを閉じ方向に駆動し、その後膨張弁１５Ａは熱交換器１８Ａの過熱度により制御され、流量調整弁１４Ａは室内空調機５０Ａの給気温度により制御されて、室内空調機は冷房運転を始める。このときの冷媒の流れは図３の室内空調機５０Ａのように流れる。
【００３３】
つぎに外調機３０の熱交換器６が蒸発モードから凝縮モードに変更される場合の作動について説明する。
まず外調機３０の熱交換器６が蒸発モードで運転されているときは、図４の外調機３０に矢示で示すように冷媒が流れている。ここで外調機３０の熱交換器６が凝縮モードに切り換わるべき条件になると、空調機制御部３１はまず流量調整弁２５、５Ａを全閉にする。また、膨張弁７を全開にする。
つぎに流量調整弁５Ｂを中間開度だけ開くと、熱交換器６内に冷媒配管Ｒ３から冷媒が導かれ熱交換器６内の圧力が上昇する。ここで空調機制御部３１は圧力センサ８と１１Ａより流量調整弁５Ｂ前後の圧力を検出し、差圧を演算する。そして予め定められた値以下になるまでこの状態を保持する。
換言すれば、流量調整弁５Ｂが中間開度に抑さえられる結果流れが制限され、熱交換器６内の圧力と高圧ガス管である冷媒配管Ｒ３の圧力が所定の圧力差以上に保持され、徐々に均圧方向へ向かい自然に圧力差が小さくなるまでこの状態が続く。
【００３４】
つぎに、差圧が定められた値以下になれば、流量調整弁５Ｂを全開にする。さらに、予め定められた時間だけ流量調整弁２５をほぼ全開まで開く。このとき、熱交換器６内や膨張弁７前後に溜まったフラッシュガスを冷媒配管Ｒ１へ逃がすことができる。
つぎに、流量調整弁２５が閉じ方向に駆動された後、室内空調機５０Ａ、５０Ｂの負荷により制御され、外調機３０の熱交換器６は凝縮モードで運転を始める。このときの冷媒の流れは図３の外調機３０のように流れる。
【００３５】
つぎに外調機３０の熱交換器６が凝縮モードから蒸発モードに変更される場合の作動について説明する。
まず外調機３０の熱交換器６が凝縮モードで運転されているときは、図３の外調機３０に矢示で示すように冷媒が流れている。ここで外調機３０の熱交換器６が蒸発モードに切り換わるべき条件になると、空調機制御部３１はまず流量調整弁２５、５Ｂを全閉にする。つぎに流量調整弁５Ａを中間開度だけ開くと、熱交換器６内の冷媒が冷媒配管Ｒ２へ逃げ圧力が下降する。ここで、空調機制御部３１は圧力センサ８と１１Ｂより流量調整弁５Ａ前後の圧力を検出し、差圧を演算する。そして予め定められた値以下になるまでこの状態を保持する。
換言すれば、流量調整弁５Ａが中間開度に抑さえられる結果流れが制限され、熱交換器６内の圧力と低圧ガス管である冷媒配管Ｒ２の圧力が所定の圧力差以上に保持され、徐々に均圧方向へ向かい自然に圧力差が小さくなるまでこの状態が続く。
【００３６】
つぎに、差圧が定められた値以下になれば流量調整弁５Ａを全開にする。さらに、予め定められた時間だけ流量調整弁２５を全開、および膨張弁７を全開にする。この時、膨張弁７と流量調整弁２５の間に溜まったフラッシュガスを熱交換器６へ逃がすことができる。
つぎに、膨張弁７と流量調整弁２５を閉じ方向に駆動し、その後膨張弁７は熱交換器６の過熱度により制御され、流量調整弁２５は室内空調機５０Ａ、５０Ｂの負荷により制御されて、外調機３０の熱交換器６は蒸発モードで運転を始める。
【００３７】
上述した空調機制御部３１における室内空調機および外調機のモード変更時における制御の流れが図５、図６、および図７、図８に簡潔に示される。
図５は室内空調機における冷房運転から暖房運転への変更時の流れを示す。まずステップ１００で通常の冷房運転が行なわれており、つぎのステップ１０１で室内空調機を暖房運転に変更すべきかどうかのモード判断が行なわれる。ここで冷房運転が継続されるべき場合にはステップ１００に戻る。また、暖房運転に変更されるべき場合は、ステップ１０２へ進む。
【００３８】
ステップ１０２ではまず流量調整弁１４Ａ、１３Ａを全閉にし、膨張弁１５Ａを全開にし、また流量調整弁２３Ａを中間開度だけ開いて熱交換器１８Ａ内の圧力を昇圧させる。
つぎのステップ１０３では、圧力センサ１６Ａ、１１Ａよりそれぞれの圧力を検出し、ステップ１０４でその差圧を予め設定された所定値と比較して、差圧が所定値より小さくなるのを待ってステップ１０５へ進む。
【００３９】
ステップ１０５では、流量調整弁２３Ａを全開にし、流量調整弁１４Ａをほぼ全開にする。そして、ステップ１０６でステップ１０５の状態が所定時間保持されたことを確認した後、ステップ１０７へ進む。
ステップ１０７では流量調整弁１４Ａの開度を閉方向に制御駆動して、ステップ１０８の暖房運転の制御に移る。
【００４０】
次に、図６は室内空調機における暖房運転から冷房運転への変更時の流れを示す。まずステップ１１０で通常の暖房運転が行なわれており、つぎのステップ１１１で室内空調機を冷房運転に変更すべきかどうかのモード判断が行なわれる。
ここで暖房運転が継続されるべき場合にはステップ１１０に戻る。また、冷房運転に変更されるべき場合には、ステップ１１２へ進む。
ステップ１１２ではまず流量調整弁１４Ａ、２３Ａを全閉にし、膨張弁１５Ａを全開にし、流量調整弁１３Ａを中間開度だけ開いて熱交換器１８Ａ内の圧力を減圧させる。
【００４１】
つぎのステップ１１３では、圧力センサ１６Ａ、１１Ｂよりそれぞれの圧力を検出し、ステップ１１４でその差圧を予め設定された所定値と比較して、差圧が所定値より小さくなるのを待ってステップ１１５へ進む。
ステップ１１５では、流量調整弁１３Ａを全開にし、流量調整弁１４Ａと膨張弁１５Ａをほぼ全開にする。そして、ステップ１１６でステップ１１５の状態が所定時間保持されたことを確認した後、ステップ１１７へ進む。
ステップ１１７では流量調整弁１４Ａと膨張弁１５Ａの開度を閉方向に制御駆動して、ステップ１１８の冷房運転の制御に移る。
【００４２】
上記図５、図６に示された室内空調機における暖房運転と冷房運転の相互間の切り替え制御は空気調和装置の運転中継続的に実行され、図５におけるステップ１０８は図６におけるステップ１１０となり、図６におけるステップ１１８は図５におけるステップ１００となる。
【００４３】
図７は外調機における凝縮モードから蒸発モードへの変更時の流れを示す。まずステップ２００で通常の凝縮モードの運転が行なわれており、つぎのステップ２０１で外調機を蒸発モードに変更すべきかどうかのモード判断が行なわれる。
ここで、凝縮モード運転が継続されるべき場合にはステップ２００に戻る。また、蒸発モード運転に変更されるべき場合には、ステップ２０２へ進む。
ステップ２０２では、まず流量調整弁２５、５Ｂを全閉にし、膨張弁７を全開にし、流量調整弁５Ａを中間開度だけ開いて熱交換器６内の圧力を減圧させる。
【００４４】
つぎのステップ２０３では、圧力センサ８、１１Ｂよりそれぞれの圧力を検出し、ステップ２０４でその差圧を予め設定された所定値と比較して、差圧が所定値より小さくなるのを待ってステップ２０５へ進む。
ステップ２０５では流量調整弁５Ｂを全開にし、流量調整弁２５と膨張弁７をほぼ全開にする。そして、ステップ２０６でステップ２０５の状態が所定時間保持されたことを確認した後、ステップ２０７へ進む。
ステップ２０７では流量調整弁２５と膨張弁７の開度を閉方向に制御して、ステップ２０８の蒸発モード運転に移る。
【００４５】
次に、図８は外調機における蒸発モードから凝縮モードへの変更時の流れを示す。まずステップ２１０で通常の蒸発モードの運転が行なわれており、つぎのステップ２１１で外調機を凝縮モードに変更すべきかどうかのモード判断が行なわれる。
ここで、蒸発モード運転が継続されるべき場合にはステップ２１０に戻る。また、凝縮モード運転に変更されるべき場合には、ステップ２１２へ進む。
ステップ２１２では、まず流量調整弁２５、５Ａを全閉にし、膨張弁７を全開にし、流量調整弁５Ｂを中間開度だけ開いて熱交換器６内の圧力を昇圧させる。
【００４６】
つぎのステップ２１３では、圧力センサ８、１１Ａよりそれぞれの圧力を検出し、ステップ２１４でその差圧を予め設定された所定値と比較して、差圧が所定値より小さくなるのを待ってステップ２１５へ進む。
ステップ２１５では、流量調整弁５Ｂを全開にし、流量調整弁２５をほぼ全開にする。そして、ステップ２１６でステップ２１５の状態が所定時間保持されたことを確認した後、ステップ２１７へ進む。
ステップ２１７では流量調整弁２５を閉方向に制御駆動して、ステップ２１８の凝縮モード運転に移る。
【００４７】
上記図７、図８に示された外調機における凝縮モードと蒸発モードの運転相互間の切り換え制御は空気調和装置の運転中継続的に実行され、図７におけるステップ２０８は図８におけるステップ２１０となり、図８におけるステップ２１８は図７におけるステップ２００となる。
【００４８】
本実施例は以上のように構成され、外調機と複数の室内空調機が並列に接続され、外調機と各室内空調機の熱交換器のガス管を高圧ガス管または低圧ガス管との間をそれぞれ流量調整弁で接続した空気調和装置において、外調機の凝縮モードと蒸発モードの運転相互間、室内空調機の冷房運転と暖房運転の相互間の切り替えに際して、まず流量調整弁を中間開度だけ開き熱交換器内の冷媒圧力を減圧または昇圧し、熱交換器内の冷媒圧力を高圧ガス管または低圧ガス管との圧力差を所定値以下にしたあと流量調整弁を全開するようにした。これにより、冷凍サイクルの運転状況に応じて最小時間で切り換えができる。
【００４９】
また切り換え時の流量調整弁前後の圧力差が緩和され、冷媒が急激に流れることがないため、異音の発生もない。
さらに、膨張弁と冷媒流量制御用の流量調整弁を所定時間だけ開くことにより両弁間に溜まったフラッシュガスを除去するようにしているので、流量調整弁や膨張弁の制御性を損なうことがなく、切り替え後の立ち上がり特性が向上する。
【００５０】
図９は本発明の第２の実施例を示す。この実施例は、上述の第１の実施例の冷媒回路に対して、外調機内の流量調整弁５Ａ、５Ｂ、そして分岐ユニット内の流量調整弁１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂのかわりに、それぞれ主電磁弁で切り換えができるようにするとともに、さらに開閉可能の副電磁弁と減圧用のキャピラリを直列に接続したバイパス回路を各主電磁弁に並列に接続したものである。
【００５１】
すなわち、分岐ユニット４０’内には主電磁弁６３Ａ、６３Ｂ、６６Ａ、６６Ｂが備えられ、主電磁弁６３Ａ、６３Ｂはそれぞれ室内空調機５０Ａ、５０Ｂを冷媒配管Ｒ２に連通可能とし、主電磁弁６６Ａ、６６Ｂはそれぞれ室内空調機５０Ａ、５０Ｂを冷媒配管Ｒ３に連通可能とする。
また、主電磁弁６３Ａ、６３Ｂ、６６Ａ、６６Ｂにはそれぞれ並列にバイパス回路が接続され、バイパス回路には減圧用のキャピラリ６５Ａ、６５Ｂ、６８Ａ、６８Ｂと副電磁弁６４Ａ、６４Ｂ、６７Ａ、６７Ｂがそれぞれ直列に設けられている。
【００５２】
外調機３０’でも、熱交換器６のガス管側の冷媒配管を主電磁弁６０Ａを介して冷媒配管Ｒ２と接続し、主電磁弁６０Ｂを介して冷媒配管Ｒ３に接続している。
また、上記主電磁弁６０Ａ、６０Ｂにはそれぞれバイパス回路が接続され、バイパス回路には減圧用のキャピラリ６２Ａ、６２Ｂと副電磁弁６１Ａ、６１Ｂがそれぞれ直列に設けられている。
その他の構成は第１の実施例と同じである。また各運転モードにおける冷媒の流れも第１の実施例と同じである。
【００５３】
そして、運転モードの変更にあたっては、新たに接続すべき配管側について、まず主電磁弁が閉じられた状態で、バイパス回路の副電磁弁を開く。これにより、冷媒はキャピラリにより制限され減圧されて導通される。その前後の圧力差が所定値以下になると主電磁弁が開かれるとともに副電磁弁が閉じられる。
【００５４】
この実施例では、主電磁弁６０Ａ、６０Ｂおよびこれらにそれぞれ付設されたキャピラリ６２Ａ、６２Ｂと副電磁弁６１Ａ、６１Ｂを備えるバイパス回路が発明の第１の接続手段を構成し、主電磁弁６３Ａ、６３Ｂ、６６Ａ、６６Ｂおよびこれらにそれぞれ付設されたキャピラリ６５Ａ、６５Ｂ、６８Ａ、６８Ｂと副電磁弁６４Ａ、６４Ｂ、６７Ａ、６７Ｂを備えるバイパス回路が第２の接続手段を構成している。
【００５５】
この実施例では、室内空調機あるいは外調機の熱交換器が運転モードの切り換えに際して、第１の実施例で流量調整弁を中間開度に開くべきとき、これに代えてバイパス回路を通じさせることにより、そのキャピラリの減圧効果により徐々に連通するので同様の機能を得ることができる。またその後のフラッシュガスの除去については第１の実施例と同じである。
この実施例によれば、第１の実施例と同じ効果を発揮するとともに、特殊な流量調整弁を使用しないでも安価に販売されている汎用部品により構成することができ、公知の冷媒回路であるので設計も容易であるという利点がある。
【００５６】
なお、上記各実施例では室内空調機が２台接続されたものを示したが、室内空調機の台数はこれに限定されることなく、３台以上でも同様に実施可能であり、また第１の実施例と第２の実施例を組み合わせて実施してもよい。
さらに、分岐ユニットについても必ず設置する必要はなく、分岐ユニットを廃止して第２の接続手段としての流量調整弁、あるいは電磁弁とバイパス回路を各室内空調機に設置することもできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、外調機と複数の室内空調機が並列に接続された空気調和装置において、外調機と各室内空調機の熱交換器のガス管と高圧ガス管または低圧ガス管との間をそれぞれ流量調整可能な第１、第２の接続手段で接続したので、外調機または室内空調機の熱交換器が運転モードを変更するに際して、接続切り換え時の冷媒の流量を制限することにより、熱交換器内の冷媒圧力が減圧または昇圧されて、異音の発生が防止される。
【００５８】
またとくに、接続手段の前後の圧力差が予め定められた値以下になったとき全開連通させることにより、切り換えに要する時間が必要最小限で新たなモードでの運転が開始されるという効果が得られる。
したがってまた装置を一端停止することなく負荷の変化に迅速に対応して運転継続できて、冷房から暖房まで任意の温度で給気の可能な空気調和装置が提供でき、モード変更を要しない室内空調機に影響を及ぼすこともない。
【００５９】
さらに、外調機や室内空調機の流量調整弁を新たなモードの運転開始にあたって所定時間だけ所定開度まで開くことにより、膨張弁と流量調整弁の間など膨張弁近傍に溜まったフラッシュガスを除去するので、膨張弁や流量調整弁の制御性を損なうことなく新しい運転モードの立ち上がり特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の冷媒回路を示す図である。
【図２】実施例における室内空調機および外調機の制御装置を示すブロック図である。
【図３】全冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図４】全暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図５】室内空調機における冷房運転から暖房運転への変更時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】室内空調機における暖房運転から冷房運転への変更時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】外調機における凝縮モードから蒸発モードへの変更時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】外調機における蒸発モードから凝縮モードへの変更時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】第２の実施例の冷媒回路を示す図である。
【符号の説明】
１        コンプレッサ
３        アキュムレータ
５Ａ、５Ｂ      流量調整弁
６        熱交換器
７        膨張弁
８、１１Ａ、１１Ｂ      圧力センサ
１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ    流量調整弁
１４Ａ、１４Ｂ      流量調整弁
１５Ａ、１５Ｂ      膨張弁
１６Ａ、１６Ｂ      圧力センサ
１８Ａ、１８Ｂ      熱交換器
２１、２４Ａ、２４Ｂ      送風機
２５      流量調整弁
２７      液タンク
３０、３０’        外調機
３１      空調機制御部
３２      インバータ回路
３４、４８、３９Ａ、３９Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ      駆動制御部
３７      圧力変換器
４０、４０’        分岐ユニット
４３Ａ、４３Ｂ      圧力変換器
５０Ａ、５０Ｂ      室内空調機
６０Ａ、６０Ｂ、６３Ａ、６３Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ    主電磁弁
６２Ａ、６２Ｂ、６５Ａ、６５Ｂ、６８Ａ、６８Ｂ    キャピラリ
６１Ａ、６１Ｂ、６４Ａ、６４Ｂ、６７Ａ、６７Ｂ    副電磁弁
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３    冷媒配管
【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】
0003748620.tif 000007
【図７】
0003748620.tif 000008
【図８】
0003748620.tif 000009
【図９】
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