| 【発明の名称】 |
空気調和装置およびその施工方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】松尾 光晴
【氏名】尾関 正高
【氏名】勝見 佳正
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| 【要約】 |
【課題】熱源側ユニットと利用側ユニットとの間の配管が長い場合、冷房運転時と暖房運転時の双方に適量の冷媒を充填することができない。
【解決手段】アキュムレータ４と、圧縮機１と、熱源側ユニット内熱交換器３と、熱源側ユニット内膨張弁１０ｂと、熱源側ユニット内膨張弁開度制御装置１６ｂとを有する熱源側ユニット７を空調空間１０２外に設置し、利用側ユニット内熱交換器１２ｂと、空調空間１０２内の温度を検出する空調空間温度検知器１９ｂと、目標温度が設定される空調空間目標温度設定器２０ｂとを有する利用側ユニット９ｂを空調空間１０２内に設置し、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとの間を流れる冷媒の量を調整するための膨張弁ユニット内膨張弁１１と、その膨張弁１１の開度を調整する膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置１７とを有する膨張弁ユニット８を利用側ユニット９ｂ近傍に設置し、接続配管内の冷媒状態を調整する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】熱源側ユニットと、利用側ユニットと、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる所定の冷媒の流路に設置される膨張弁ユニットと、前記熱源側ユニット、前記膨張弁ユニットおよび前記利用側ユニットとを接続し、前記冷媒を流す接続配管とを備え、前記熱源側ユニットは、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、熱を放出または吸収して前記冷媒を凝縮または気化する熱源側熱交換器と、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための熱源側膨張弁と、前記熱源側膨張弁の開度を調整する熱源側膨張弁開度制御装置とを有し、前記利用側ユニットは、熱を放出または吸収して前記熱源側ユニットからの前記冷媒を凝縮または気化する利用側熱交換器と、前記利用側ユニットが設置される空間の温度を検出する温度検知器と、所定の目標温度が設定される目標温度設定器とを有し、前記膨張弁ユニットは、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための膨張弁ユニット内膨張弁と、前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整する膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置とを有し、前記熱源側ユニット、前記利用側ユニットおよび前記接続配管の長さから算出される冷媒運転時と暖房運転時との最適冷媒量に規定量以上の差が生じる場合に、前記膨張弁ユニットは設置され、かつ、前記熱源側膨張弁開度制御装置および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置は、前記温度検知器によって検知された温度と前記目標温度設定器に設定されている目標温度との差に基づいて、前記熱源側膨張弁および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】前記熱源側膨張弁の開度は、所定の一定開度であ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】前記所定の一定開度は、全開であ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】熱源側ユニットと、利用側ユニットと、前記熱源側ユニットおよび前記利用側ユニットとを接続し、所定の冷媒を流す接続配管とを備え、前記熱源側ユニットは、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、熱を放出または吸収して前記冷媒を凝縮または気化する熱源側熱交換器と、前記圧縮機および前記熱源側熱交換器を保持する熱源側ハウジングとを有し、前記利用側ユニットは、熱を放出または吸収して前記熱源側ユニットからの前記冷媒を凝縮または気化する利用側熱交換器と、前記利用側ユニットが設置される空間の温度を検出する温度検知器と、所定の目標温度が設定される目標温度設定器と、前記利用側熱交換器、前記温度検知器および前記目標温度設定器を保持する利用側ハウジングとを有し、前記熱源側ハウジング外部かつ前記利用側ハウジング外部の前記接続配管に、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための膨張弁と、前記温度検知器によって検知された温度と前記目標温度設定器に設定されている目標温度との差に基づいて、前記膨張弁の開度を調整する膨張弁開度制御装置とが設置されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】所定の冷媒を圧縮する圧縮機と、熱を放出または吸収して前記冷媒を凝縮または気化する熱源側熱交換器と、前記冷媒の流量を調整するための熱源側膨張弁と、前記熱源側膨張弁の開度を調整する熱源側膨張弁開度制御装置とを有する熱源側ユニットと、熱を放出または吸収して前記熱源側ユニットからの前記冷媒を凝縮または気化する利用側熱交換器と、温度を検出する温度検知器と、所定の目標温度が設定される目標温度設定器とを有する利用側ユニットとを、前記冷媒を流す接続配管を用いて接続するさい、前記接続配管の長さがはじめに充填されている前記冷媒の量から規定された長さよりも短い場合、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとを直接前記接続配管を用いて接続し、前記熱源側ユニット、前記利用側ユニットおよび前記接続配管の長さから算出される冷媒運転時と暖房運転時との最適冷媒量に規定量以上の差が生じる場合、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間に、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための膨張弁ユニット内膨張弁と、前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整する膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置とを有する膨張弁ユニットを配置して、前記膨張弁ユニットを介し、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとを前記接続配管を用いて接続し、前記熱源側膨張弁開度制御装置および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置に、前記温度検知器によって検知された温度と前記目標温度設定器に設定されている目標温度との差に基づいて、前記熱源側膨張弁および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整させることを特徴とする空気調和装置施工方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば部屋を冷房または暖房する空気調和装置およびその空気調和装置の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧縮機、熱源側ユニット内熱交換器および熱源側ユニット内膨張弁等からなる熱源側ユニットと、利用側ユニット内熱交換器等からなる利用側ユニットと、熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管とから構成され、空調空間の冷暖房等の空気調和を行うための空気調和装置がある。熱源側ユニット内熱交換器は、冷房時には熱を放出し、暖房時には熱を吸収するものであって、利用側ユニット内熱交換器は、冷房時には熱を吸収し、暖房時には熱を放出するものである。そのような空気調和装置には、その空気調和装置の能力に応じて適正とされる一定量の冷媒が予め充填されており、充填された冷媒量に応じて熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続するガス側配管および液側配管の長さの最大長が定められている。
【０００３】このような従来の空気調和装置の例を図４に示す。図４は、従来の空気調和装置として、１台の熱源側ユニット７に２台の利用側ユニット９ａおよび９ｂが接続され、同時に空調空間１０１、１０２の２室の空気調和を行う多室型空気調和装置の構成を示している。
【０００４】図４では、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとを接続する接続配管は比較的短いが、利用側ユニット９ｂの設置場所等の関係から、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとを接続する接続配管は相当長くなっているものとする。
【０００５】熱源側ユニット７は、図４に示すように、圧縮機１、冷房運転時と暖房運転時とで異なる冷媒の流路を切替えるための四方弁２、熱源側ユニット内熱交換器３、アキュムレータ４、熱源側ユニット内送風ファン５、分岐配管６ａおよび６ｂ、熱源側ユニット内膨張弁１０ａおよび１０ｂ、熱源側ユニット内膨張弁開度制御装置１６ａおよび１６ｂを備えている。
【０００６】利用側ユニット９ａおよび９ｂはいずれも同様な構成であって、ここでは代表して利用側ユニット９ａの説明を行うと、利用側ユニット９ａは、利用側ユニット内熱交換器１２ａ、利用側ユニット内送風ファン１３ａ、利用側ユニット内膨張弁開度演算器１８ａ、空調空間の温度を検出する空調空間温度検知器１９ａ、空調空間１０１の目標温度を設定する空調空間目標温度設定器２０ａを備えている。
【０００７】図４において、実線は接続配管を示しており、点線は本多室型空気調和装置における信号線を示し、点線の矢印は信号の流れを示す。ただし、四方弁２内の実線は暖房時の冷媒の流れを示し、破線は冷房時の冷媒の流れを示すものとする。
【０００８】さて、空調空間１０１を冷房するさいの利用側ユニット９ａの運転に対しては、冷媒は、圧縮機１、四方弁２、熱源側ユニット内熱交換器３（凝縮器）、分岐配管６ｂ、熱源側ユニット内膨張弁１０ａ、利用側ユニット内熱交換器１２ａ（蒸発器）、分岐配管６ａ、四方弁２、アキュムレータ４、圧縮機１の順でそれぞれ接続配管を介して流れる。
【０００９】このとき、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとを接続する接続配管における冷媒の状態は、熱源側ユニット内膨張弁１０ａから利用側ユニット内熱交換器１２ａの入口までは低圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態であって、利用側ユニット内熱交換器１２ａの出口から圧縮機１入口までは低圧ガスの状態である。
【００１０】それに対して、空調空間１０１を暖房するさいの利用側ユニット９ａの運転に対しては、冷媒は、圧縮機１、四方弁２、分岐配管６ａ、利用側ユニット内熱交換器１２ａ（凝縮器）、熱源側ユニット内膨張弁１０ａ、分岐配管６ｂ、熱源側ユニット内熱交換器３（蒸発器）、四方弁２、アキュムレータ４、圧縮機１の順でそれぞれ接続配管を介して流れる。
【００１１】このとき、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとを接続する接続配管における冷媒の状態は、圧縮機１出口から利用側ユニット内熱交換器１２ａの入口までは高圧ガスの状態であって、利用側ユニット内熱交換器１２ａ出口から熱源側ユニット内膨張弁１０ａまでは高圧液の状態である。
【００１２】なお、空調空間１０２を冷房または暖房するさいの利用側ユニット９ｂの運転に対しても、上述した利用側ユニット９ａの冷房または暖房運転における冷媒の流れと同様の経路で冷媒が流れる。
【００１３】次に図５に、従来の技術における利用側ユニット９ａ、９ｂ内の熱交換器１２ａおよび１２ｂを流れる冷媒を減圧膨張させる膨張弁１０ａ、１０ｂへの制御信号の流れのブロック線図を示す。また図６に、図５の膨張弁１０ａ、１０ｂの開度を決定するさいのフローチャートを示す。以下、図６における処理手順を図５の信号の流れと共に説明する。
【００１４】制御運転開始後、まず、手順６１で空調空間番号をｉ＝１０１に初期化し、手順６２で、空調空間温度検知器１９ａは空調空間番号ｉ、すなわち空調空間１０１の室温を検知し、そして手順６３で、利用側ユニット内膨張弁開度演算器１８ａは、空調空間温度検知器１９ａによって検知された空調空間１０１の室温と、空調空間目標温度設定器２０ａに設定されている目標温度とから、空調空間１０１の室温を目標温度に実質上一致させるための、利用側ユニット９ａと接続している熱源側ユニット内膨張弁１０ａの開度を算出する。その後手順６４で、熱源側ユニット内膨張弁開度制御装置１６ａは、手順６３で算出された値に基づいて熱源側ユニット内膨張弁１０ａの開度を操作する。
【００１５】次に手順６５で、次に制御を行う利用側ユニットがあるかどうかを判断し、次の利用側ユニットが存在する場合は、手順６６で空調空間番号ｉを１だけ増やして手順６２に戻る。本例では空調空間番号をｉ＝１０２として、手順６２に戻り、空調空間１０２に対して手順６５までを同様に繰り返す。他方、手順６５において次の利用側ユニットが存在しない場合は、制御運転を完了する。
【００１６】このようにして、存在するすべての空調空間に対して手順６２から６４までの処理を行う。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来例の熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａを接続する接続配管が短い場合には、冷房運転時と暖房運転時の最適冷媒充填量の差は小さいが、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂを接続する接続配管のように接続配管長が比較的長くなるに従い、冷房運転時と暖房運転時の最適冷媒量の差は大きくなる。これは、接続配管長が長くなると、暖房運転時における利用側ユニット内熱交換器と熱源側ユニット内膨張弁とを接続する接続配管にホールドされる冷媒が主として液冷媒となり、冷房運転時における熱源側ユニット内膨張弁と利用側ユニット内熱交換器とを接続する接続配管にホールドされる冷媒が二相冷媒となる場合と比べて極端に増加してしまうためである。
【００１８】このような接続配管が長い場合の、冷房運転時と暖房運転時との最適冷媒量の差が大きいということに対しての対策としては、暖房運転時の最適冷媒量にあわせて冷媒を充填する方法があるもの、その場合、逆に冷房運転時には冷媒は過充填となるという問題点がある。
【００１９】つまり、熱源側ユニットと利用側ユニットを接続する接続配管が長い場合には、冷房運転にあわせた冷媒量を充填し、暖房運転において冷媒不足となるか、暖房運転にあわせた冷媒量を充填し、冷房運転において冷媒過多となるかのいづれかとなり、必ずしも効率の良い条件で運転できないという問題があった。
【００２０】さらにいうと従来は、必ずしも冷房運転および暖房運転の双方で最適な量の冷媒を充填できるわけではなかった。
【００２１】なお、設計段階から、冷媒量調整機構としてレシーバー等を備えた長配管対応の空気調和装置を開発する方法もあるが、機種が増えるために開発コストが上昇することに加え、利用側ユニットの接続形態が多様となる場合も考えられる。したがって、そのような長配管対応した空気調和装置の場合でも、必ずしも冷房運転および暖房運転共に適切な冷媒量で効率よく運転することができない等の問題があった。
【００２２】本発明は、上述したように、従来の空気調和装置では、熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管が長い場合、適量の冷媒を充填することができなかったという課題を考慮して、熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管が長い場合であっても、適量の冷媒を充填することができる空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】第１の本発明（請求項１に対応）は、熱源側ユニットと、利用側ユニットと、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる所定の冷媒の流路に設置される膨張弁ユニットと、前記熱源側ユニット、前記膨張弁ユニットおよび前記利用側ユニットとを接続し、前記冷媒を流す接続配管とを備え、前記熱源側ユニットは、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、熱を放出または吸収して前記冷媒を凝縮または気化する熱源側熱交換器と、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための熱源側膨張弁と、前記熱源側膨張弁の開度を調整する熱源側膨張弁開度制御装置とを有し、前記利用側ユニットは、熱を放出または吸収して前記熱源側ユニットからの前記冷媒を凝縮または気化する利用側熱交換器と、前記利用側ユニットが設置される空間の温度を検出する温度検知器と、所定の目標温度が設定される目標温度設定器とを有し、前記膨張弁ユニットは、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための膨張弁ユニット内膨張弁と、前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整する膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置とを有し、前記熱源側ユニット、前記利用側ユニットおよび前記接続配管の長さから算出される冷媒運転時と暖房運転時との最適冷媒量に規定量以上の差が生じる場合に、前記膨張弁ユニットは設置され、かつ、前記熱源側膨張弁開度制御装置および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置は、前記温度検知器によって検知された温度と前記目標温度設定器に設定されている目標温度との差に基づいて、前記熱源側膨張弁および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整することを特徴とする空気調和装置である。
【００２４】第２の本発明（請求項２に対応）は、第１の本発明の空気調和装置の前記熱源側膨張弁の開度が、所定の一定開度であることを特徴とする空気調和装置である。
【００２５】第３の本発明（請求項３に対応）は、第２の本発明の空気調和装置の前記熱源側膨張弁の所定の一定開度が、全開であることを特徴とする空気調和装置である。
【００２６】つまり、空調空間に設置される利用側ユニットによって熱源側ユニットとの接続配管長さが異なり、熱源側ユニットと利用側ユニットを接続する接続配管が規定長さよりも長い場合には、接続配管の利用側ユニット近傍に膨張弁ユニットを接続した接続形態とする。そして、膨張弁ユニットを接続していない利用側ユニットに対する膨張弁制御は熱源側ユニット内の膨張弁のみで行い、膨張弁ユニットを接続している利用側ユニットに対する膨張弁制御は膨張弁ユニット内の膨張弁のみで行い、熱源側ユニット内膨張弁の開度は全開で固定する。このようにすることで、冷房運転時には接続配管の液管部を長くする一方、暖房運転時には接続配管の液管部を短くすることで冷房運転時の冷媒過多および暖房運転時の冷媒不足を解消し、運転状態によらず、常に適正冷媒量で効率の良い運転を行うことを可能とする。
【００２７】第４の本発明（請求項４に対応）は、熱源側ユニットと、利用側ユニットと、前記熱源側ユニットおよび前記利用側ユニットとを接続し、所定の冷媒を流す接続配管とを備え、前記熱源側ユニットは、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、熱を放出または吸収して前記冷媒を凝縮または気化する熱源側熱交換器と、前記圧縮機および前記熱源側熱交換器を保持する熱源側ハウジングとを有し、前記利用側ユニットは、熱を放出または吸収して前記熱源側ユニットからの前記冷媒を凝縮または気化する利用側熱交換器と、前記利用側ユニットが設置される空間の温度を検出する温度検知器と、所定の目標温度が設定される目標温度設定器と、前記利用側熱交換器、前記温度検知器および前記目標温度設定器を保持する利用側ハウジングとを有し、前記熱源側ハウジング外部かつ前記利用側ハウジング外部の前記接続配管に、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための膨張弁と、前記温度検知器によって検知された温度と前記目標温度設定器に設定されている目標温度との差に基づいて、前記膨張弁の開度を調整する膨張弁開度制御装置とが設置されていることを特徴とする空気調和装置である。
【００２８】第５の本発明（請求項５に対応）は、所定の冷媒を圧縮する圧縮機と、熱を放出または吸収して前記冷媒を凝縮または気化する熱源側熱交換器と、前記冷媒の流量を調整するための熱源側膨張弁と、前記熱源側膨張弁の開度を調整する熱源側膨張弁開度制御装置とを有する熱源側ユニットと、熱を放出または吸収して前記熱源側ユニットからの前記冷媒を凝縮または気化する利用側熱交換器と、温度を検出する温度検知器と、所定の目標温度が設定される目標温度設定器とを有する利用側ユニットとを、前記冷媒を流す接続配管を用いて接続するさい、前記接続配管の長さがはじめに充填されている前記冷媒の量から規定された長さよりも短い場合、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとを直接前記接続配管を用いて接続し、前記熱源側ユニット、前記利用側ユニットおよび前記接続配管の長さから算出される冷媒運転時と暖房運転時との最適冷媒量に規定量以上の差が生じる場合、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間に、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとの間を流れる前記冷媒の量を調整するための膨張弁ユニット内膨張弁と、前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整する膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置とを有する膨張弁ユニットを配置して、前記膨張弁ユニットを介し、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとを前記接続配管を用いて接続し、前記熱源側膨張弁開度制御装置および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置に、前記温度検知器によって検知された温度と前記目標温度設定器に設定されている目標温度との差に基づいて、前記熱源側膨張弁および／または前記膨張弁ユニット内膨張弁の開度を調整させることを特徴とする空気調和装置施工方法である。
【００２９】つまり、各膨張弁の制御において、膨張弁ユニットを介して接続された利用側ユニットに対応する熱源側ユニット内膨張弁は運転状態によらず全開で固定し、熱源側ユニットに直接接続された利用側ユニットに対応する膨張弁と、熱源側ユニットに膨張弁ユニットを介して接続された利用側ユニットとに対応する膨張弁ユニット内膨張弁のいずれも、全く同様の制御アルゴリズムで制御を行うことで、利用側ユニットの接続形態毎の制御アルゴリズムを個々に開発する必要が無くなり、開発段階における工数や時間を大幅に節約する事が可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３１】本発明の実施の形態の空気調和装置の構成を、その動作とともに述べる。
【００３２】図１に、本発明の実施の形態の空気調和装置の構成を示す。図１は、本発明の実施の形態の空気調和装置として、同時に空調空間１０１、１０２の２室の空気調和を行う多室型空気調和装置の構成を示している。なお、多室型空気調和装置の熱源側ユニット７は空調空間１０１、１０２外に、利用側ユニット９ａは空調空間１０１内に、また、利用側ユニット９ｂは空調空間１０２内に設置されているものとする。さらに、膨張弁ユニット８は、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとの間を流れる冷媒の流路の、利用側ユニット９ｂの近傍に設置されているものとする。そして、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとは、両者の間を流れる冷媒を流すための接続配管によって接続されており、同様に、熱源側ユニット７、利用側ユニット９ｂおよび膨張弁ユニット８は、それぞれの間を流れる冷媒を流すための接続配管によって接続されているものとする。つまり、利用側ユニット９ａは直接熱源側ユニット７に接続されており、また、利用側ユニット９ｂは膨張弁ユニット８を介して熱源側ユニット７に接続されているということである。さらにいうと、１台の熱源側ユニット７に合計２台の利用側ユニットが接続されているということである。
【００３３】なお、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとを接続する接続配管は、冷房運転時と暖房運転時の両方に対して、熱源側ユニット７のアキュムレータ４に最適量の冷媒をあらかじめ充填することが可能なくらいに短いものとする。他方、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとを直接接続した場合の接続配管は、利用側ユニット９ｂの設置場所等の関係から、冷房運転時と暖房運転時の両方に対して、アキュムレータ４等によって冷媒量の調整を行っても、冷房運転および暖房運転の双方で、冷媒量を最適にすることが困難なくらい長いものになるものとする。そこで、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとの間に膨張弁ユニット８を設けた。
【００３４】熱源側ユニット７は、図１に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷房運転時と暖房運転時とで異なる冷媒の流路を切替えるための四方弁２と、熱を放出または吸収して冷媒を凝縮または気化する熱源側ユニット内熱交換器３と、冷媒を貯留するアキュムレータ４と、熱源側ユニット内送風ファン５と、分岐配管６ａおよび６ｂと、冷媒の流量を調整するための熱源側ユニット内膨張弁１０ａおよび１０ｂと、熱源側ユニット内膨張弁１０ａまたは１０ｂの開度を調整する熱源側ユニット内膨張弁開度制御装置１６ａおよび１６ｂとを備えている。
【００３５】また、利用側ユニット９ａおよび９ｂはいずれも同様な構成であって、ここでは代表して利用側ユニット９ａの説明を行うと、利用側ユニット９ａは、熱を放出または吸収して冷媒を凝縮または気化する利用側ユニット内熱交換器１２ａと、利用側ユニット内送風ファン１３ａと、利用側ユニット内膨張弁開度演算器１８ａと、空調空間１０１の温度を検出する空調空間温度検知器１９ａと、空調空間１０１の所定の目標温度が設定される空調空間目標温度設定器２０ａとを備えている。
【００３６】さらに、膨張弁ユニット８は、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとの間を流れる冷媒の量を調整するための膨張弁ユニット内膨張弁１１と、膨張弁ユニット内膨張弁１１の開度を調整する膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置１７と、膨張弁ユニット接続判定器２１とを備えている。
【００３７】なお、図１において、実線は接続配管を示しており、点線は本多室型空気調和装置における信号線を示し、点線の矢印は信号の流れを示す。ただし、四方弁２内の実線は暖房時の冷媒の流れを示し、破線は冷房時の冷媒の流れを示すものとする。
【００３８】さて、空調空間１０１を冷房するさいの利用側ユニット９ａの運転に対しては、冷媒は、圧縮機１、四方弁２、熱源側ユニット内熱交換器３（凝縮器）、分岐配管６ｂ、熱源側ユニット内膨張弁１０ａ、利用側ユニット内熱交換器１２ａ（蒸発器）、分岐配管６ａ、四方弁２、アキュムレータ４、圧縮機１の順でそれぞれ接続配管を介して流れる。
【００３９】それに対して、空調空間１０２を冷房するさいの利用側ユニット９ｂの運転に対しては、冷媒は、圧縮機１、四方弁２、熱源側ユニット内熱交換器３（凝縮器）、分岐配管６ｂ、熱源側ユニット内膨張弁１０ｂ、膨張弁ユニット内膨張弁１１、利用側ユニット内熱交換器１２ｂ（蒸発器）、分岐配管６ａ、四方弁２、アキュムレータ４、圧縮機１の順でそれぞれ接続配管を介して流れる。
【００４０】また、空調空間１０１を暖房するさいの利用側ユニット９ａの運転に対しては、冷媒は、圧縮機１、四方弁２、分岐配管６ａ、利用側ユニット内熱交換器１２ａ（凝縮器）、熱源側ユニット内膨張弁１０ａ、分岐配管６ｂ、熱源側ユニット内熱交換器３（蒸発器）、四方弁２、アキュムレータ４、圧縮機１の順でそれぞれ接続配管を介して流れる。
【００４１】さらに、空調空間１０２を暖房するさいの利用側ユニット９ｂの運転に対しては、冷媒は、圧縮機１、四方弁２、分岐配管６ａ、利用側ユニット内熱交換器１２ｂ（凝縮器）、膨張弁ユニット内膨張弁１１、熱源側ユニット内膨張弁１０ｂ、分岐配管６ｂ、熱源側ユニット内熱交換器３（蒸発器）、四方弁２、アキュムレータ４、圧縮機１の順でそれぞれ接続配管を介して流れる。
【００４２】このとき、冷房運転における熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとを接続する接続配管内の冷媒の状態は、熱源側ユニット内熱交換器３の出口から熱源側ユニット内膨張弁１０ａまでは高圧の液の状態もしくは高圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態であって、熱源側ユニット内膨張弁１０ａから利用側ユニット内熱交換器１２ａ入口までは低圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態であり、利用側ユニット内熱交換器１２ａ出口から圧縮機１入口までは低圧のガスの状態である。
【００４３】それに対して、冷房運転における熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとを接続する接続配管内の冷媒の状態は、熱源側ユニット内熱交換器３の出口から膨張弁ユニット内膨張弁１１までは高圧の液の状態もしくは高圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態であって、膨張弁ユニット内膨張弁１１から利用側ユニット内熱交換器１２ｂ入口までは低圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態であり、利用側ユニット内熱交換器１２ｂ出口から圧縮機１入口までは低圧のガスの状態である。
【００４４】他方、暖房運転における熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとを接続する接続配管内の冷媒の状態は、圧縮機１出口から利用側ユニット内熱交換器１２ａの入口までは高圧のガスの状態であって、利用側ユニット内熱交換器１２ａ出口から利用側ユニット内膨張弁１０ａまでは高圧の液の状態もしくは高圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態であり、利用側ユニット内膨張弁１０ａから熱源側ユニット内熱交換器３までは低圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態である。
【００４５】それに対して、暖房運転における熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとを接続する接続配管内の冷媒の状態は、圧縮機１出口から利用側ユニット内熱交換器１２ｂの入口までは高圧のガスの状態であって、利用側ユニット内熱交換器１２ｂ出口から膨張弁ユニット内膨張弁１１までは高圧の液の状態もしくは高圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態であり、膨張弁ユニット内膨張弁１１から熱源側ユニット内熱交換器３までは低圧の液冷媒とガス冷媒が混在した二相混合状態である。
【００４６】そのような冷媒の流量の制御は以下のようにして行う。すなわち、膨張弁ユニット８を接続せずに熱源側ユニット７に直結した利用側ユニット９ａを流れる冷媒量の制御は、熱源側ユニット内膨張弁１０ａで行い、それに対し、膨張弁ユニット８を介して熱源側ユニット７に接続した利用側ユニット９ｂを流れる冷媒量の制御は、膨張弁ユニット内膨張弁１１のみで行い、熱源側ユニット内膨張弁１０ｂは運転状態に関わらず全開で固定とする。
【００４７】次に図２に、本発明の実施の形態における利用側ユニット９ａ、９ｂ内の熱交換器１２ａおよび１２ｂを流れる冷媒を減圧膨張させる膨張弁１０ａ、１０ｂおよび１１の開度を決定するさいの制御信号の流れのブロック線図を示す。また図３に、その開度を決定するさいのフローチャートを示す。以下、図３における処理手順を図２の信号の流れと共に説明する。
【００４８】まず、手順３１で空調空間番号ｉを１０１に初期化し、手順３２で空調空間温度検知器１９ａは空調空間番号ｉ、すなわち空調空間１０１の室温を検知し、手順３３で、利用側ユニット内膨張弁開度演算器１８ａは、空調空間温度検知器１９ａによって検知された空調空間１０１の室温と、空調空間目標温度設定器２０ａに設定されている目標温度とから、空調空間１０１の室温を目標温度に実質上一致させるための、利用側ユニット９ａに対応した制御対象となる膨張弁１０ａの開度を算出する。
【００４９】次に手順３４で、仮に、利用側ユニット９ａに膨張弁ユニットが接続されている場合、その膨張弁ユニット接続判定器によって、空調空間１０１に対する利用側ユニット９ａに膨張弁ユニットが接続されているか否かが判断される。ところで、利用側ユニット９ａには膨張弁ユニットが接続されていないので手順３５に進み、その手順３５で熱源側ユニット内膨張弁開度制御装置１６ａは、熱源側ユニット内膨張弁１０ａの開度を、膨張弁開度演算器１８ａによって算出された開度に設定する。
【００５０】次に手順３８で、次の制御を行う利用側ユニットがあるかどうかを判断し、次の利用側ユニットが存在する場合は、手順３９で空調空間番号ｉを１だけ増やして手順３２に戻る。本例では空調空間番号ｉを１０２として、手順３２に戻り、空調空間温度検知器１９ｂは空調空間１０２の室温を検知する。そして手順３３で、利用側ユニット内膨張弁開度演算器１８ｂは、空調空間温度検知器１９ｂによって検知された空調空間１０２の室温と、空調空間目標温度設定器２０ｂに設定されている目標温度とから、空調空間１０２の室温を目標温度に実質上一致させるための、利用側ユニット９ｂに対応した制御対象となる膨張弁ユニット内膨張弁１１および熱源側ユニット内膨張弁１０ｂの開度を算出する。ただし、本例では、利用側ユニット内膨張弁開度演算器１８ｂは、熱源側ユニット内膨張弁１０ｂの開度が全開の場合の膨張弁ユニット内膨張弁１１の開度を算出する。
【００５１】次に手順３４で、膨張弁ユニット８の膨張弁ユニット接続判定器２１によって、空調空間１０２に対する利用側ユニット９ｂに膨張弁ユニット８が接続されているか否かが判断される。ところで、利用側ユニット９ｂには膨張弁ユニット８が接続されているので手順３６に進み、その手順３６で、熱源側ユニット内膨張弁開度制御装置１６ａは、熱源側ユニット内膨張弁１０ｂの開度を全開に設定し、さらに、手順３７で、膨張弁ユニット内膨張弁開度制御装置１７は、膨張弁ユニット内膨張弁１１の開度を、膨張弁開度演算器１８ｂによって算出された開度に設定する。
【００５２】なお、手順３８で、次の制御を行う利用側ユニットが存在しないと判断された場合、すなわち、存在するすべての利用側ユニットに対して上記の処理が行われた場合、一連の制御は完了する。
【００５３】この膨張弁の制御の流れは、本空気調和装置の運転モードが冷房運転と暖房運転では、制御目標値が異なるものの、同様にして行われる。
【００５４】以上説明したように、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとを直接接続した場合の接続配管の長さが規定長さ以上に長いので、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとの間に膨張弁ユニット８を設置した。このとき、暖房運転時の液配管部は、膨張弁ユニット８と熱源側ユニット７とを接続する接続配管である。それに対して、仮に熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとを直接接続する場合の暖房運転時の液配管部は、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとを接続する接続配管になる。したがって、暖房運転時の液配管部は、膨張弁ユニット８を設置した場合の方が設置しない場合に比べて短くなる。そして、本実施の形態では、熱源側ユニット７の膨張弁１０ｂを全開とし、膨張弁ユニット８の膨張弁１１のみで、熱源側ユニット７、利用側ユニット９ｂおよび膨張弁ユニット８の間を流れる冷媒の量を制御することによって、膨張弁ユニット８を設置した場合の方が設置しない場合より暖房運転時に最適とされる冷媒使用量を少なくすることができる。ここまでは、暖房運転時について述べてきたが、冷房運転時について述べると、冷房運転時の液配管部は、暖房時とは逆に、膨張弁ユニット８を設置した場合の方が設置しない場合に比べて長くなる。この場合は、膨張弁ユニット８を設置した場合の方が設置しない場合より冷媒使用量を多くすることができる。したがって、冷房運転時と暖房運転時の最適冷媒量の格差を小さくしてレシーバー等の冷媒量調整機構を備えることなしに冷房運転時と暖房運転時の双方で最適の冷媒量で運転することができる。
【００５５】また、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ａとを接続する接続配管のように、熱源側ユニットと利用側ユニットを接続する接続配管の長さが規定長さよりも短いときには膨張弁ユニットを接続しないことで、同一の利用側ユニットおよび熱源側ユニットで接続配管長さが短い場合から長いときまでの設置を可能とするので、少ない機種展開で多様な接続形態に対応を可能とするメリットがある。
【００５６】また、膨張弁ユニットを接続した場合は、膨張弁ユニット内膨張弁のみで減圧膨張を行い、熱源側ユニット内膨張弁の開度は全開で固定することで、膨張弁ユニットを接続していない利用側ユニットに対する熱源側ユニット内膨張弁の制御と同様のアルゴリズムで制御を行うことで、利用側ユニットの接続形態毎に制御アルゴリズムを個々に開発する必要が無くなり、開発段階における工数や時間を大幅に節約する事が可能となる。
【００５７】なお、上述した実施の形態では、熱源側ユニット７の膨張弁１０ｂを全開にするとしたが、膨張弁１０ｂを、全開に対して例えば９０％の開度に一定して固定してもかまわない。
【００５８】また、上述した実施の形態では、膨張弁ユニット８を利用側ユニット９ｂの近傍に設置し、熱源側ユニット７の膨張弁１０ｂを全開にし、かつ膨張弁ユニット８の膨張弁１１の開度調整のみで、熱源側ユニット７、膨張弁ユニット８および利用側ユニット９ｂを流れる冷媒の量を調整するとした。しかしながら、膨張弁ユニット８の設置位置、熱源側ユニット７の膨張弁１０ｂの開度、および膨張弁ユニット８の膨張弁１１の開度は、冷媒および暖房の各運転モードで、充填冷媒が熱源側ユニット７、利用側ユニット９ｂ、膨張弁ユニット８および接続配管における各状態から算出される最高冷媒量の近傍となるように接続配管内の冷媒状態を調整することができるようにしさえすれば、上述した実施の形態に限定されるものではない。つまり、例えば、膨張弁ユニット８の膨張弁１１の開度調整のみで冷媒の流量を調整するのではなく、熱源側ユニット７の膨張弁１０ｂと膨張弁ユニット８の膨張弁１１の両方の開度調整によって、冷媒の流量を調整してもよいということである。
【００５９】また、上述した実施の形態では、膨張弁ユニット８を設ける構成を示したが、図７に示すように、熱源側ユニット７に膨張弁１０ｂおよび膨張弁開度制御装置１６ｂを設けず、熱源側ユニット７のハウジング外部であり、かつ利用側ユニット９ｂのハウジング外部の、熱源側ユニット７と利用側ユニット９ｂとの接続配管のいずれかの位置に、膨張弁２２と、その膨張弁２２の開度を調整する膨張弁開度制御装置２３とを設けてもよい。なぜなら、図１に示した上述の実施の形態では、熱源側ユニット７の膨張弁１０ｂが常に全開であるので、膨張弁２２および膨張弁開度制御装置２３を、それぞれ上述した実施の形態の膨張弁ユニット８の膨張弁１１と膨張弁開度制御装置１７の代替とすることができるからである。
【００６０】また、上述した実施の形態では、熱源側ユニットに直接接続する利用側ユニットを１台と、熱源側ユニットに接続する膨張弁ユニットを１台とし、膨張弁ユニット接続する利用側ユニットを１台としたが、これらの接続台数は単なる一例であり、熱源側ユニットにつながる利用側ユニットの数および膨張弁ユニットの数等はこれらに限るものではない。
【００６１】また、多室型空気調和装置に従来より採用されている接続配管中で冷媒の流れを複数に分岐し、複数の利用側ユニットを接続する分岐ユニットを本発明における膨張弁ユニットとして代用し、本発明に示す制御を行っても構わない。
【００６２】また、上記多室型空気調和装置の膨張弁制御における制御量として室温を取り上げたが、これは単なる一例であり、利用側ユニットが熱源側ユニットと直接接続される場合と、利用側ユニットが膨張弁ユニットを介して熱源側ユニットと接続される場合で、同様の膨張弁制御を行うのであれば、制御量は室温に限らない。
【００６３】さらに、本空気調和装置に使用する冷媒は、ＨＣＦＣ系、ＨＦＣ系、ＨＣ系の各冷媒の単一組成体、またはそれら単一組成体を主体とする冷媒、もしくは共沸混合体や非共沸混合体のいずれの種類のものであってもかまわない。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなように、本発明は、熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管が長い場合であっても、適量の冷媒を充填することができる空気調和装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【識別番号】０００００６２４２
【氏名又は名称】松下精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年８月１１日（１９９８．８．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２７９４
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 正道
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| 【公開番号】 |
特開２０００−５５４８３（Ｐ２０００−５５４８３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２２７４５６ |
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