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JP2909190B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP2909190B2
JP2909190B2 JP2295457A JP29545790A JP2909190B2 JP 2909190 B2 JP2909190 B2 JP 2909190B2 JP 2295457 A JP2295457 A JP 2295457A JP 29545790 A JP29545790 A JP 29545790A JP 2909190 B2 JP2909190 B2 JP 2909190B2
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compressor
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敏明 河村
義信 藤田
光宣 前澤
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、室外ユニットおよび複数台の室内ユニッ
トからなるマルチタイプの空気調和機に関する。
（従来の技術） 室外ユニットおよび複数台の室内ユニットからなるマ
ルチタイプの空気調和機は、室外ユニットに圧縮機，四
方弁，および室外熱交換器を備え、各室内ユニットにそ
れぞれ室内熱交換器を備えている。そして、圧縮機，四
方弁，室外熱交換器，各室内熱交換器の並列回路を接続
し、ヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。さら
に、室外熱交換器と各室内熱交換器との間の液管にそれ
ぞれ電子膨張弁を設け、各室内熱交換器と四方弁戸と間
のガス管にそれぞれ電子流量調整弁を設けている。
すなわち、冷房運転時は、圧縮機の吐出冷媒を四方
弁，室外熱交換器，各電子膨張弁，各室内熱交換器，各
流量調整弁に通して流し、室外熱交換器を凝縮器、各室
内熱交換器を蒸発器として働かせる。そして、各室内ユ
ニットの要求能力に応じて各流量調整弁の開度を制御す
るとともに、蒸発器として働く各室内熱交換器での冷媒
過熱度を検出し、その検出冷媒過熱度がそれぞれ設定値
となるよう各電子膨張弁の開度を制御する。
暖房運転時は、圧縮機の吐出冷媒を各流量調整弁，各
室内熱交換器，各電子膨張弁，室外熱交換器に通して流
し、各室内熱交換器を凝縮器、室外熱交換器を蒸発器と
して働かせる。そして、各室内ユニットの要求能力に応
じて各流量調整弁の開度を制御するとともに、蒸発器と
して働く室外熱交換器での冷媒過熱度を検出し、その冷
媒過熱度が設定値となるよう各流量調整弁の開度を制御
する。
また、運転の開始つまり圧縮機の起動に際し、液側の
電子膨張弁を、先ず所定開度まで開いてその状態を一定
時間保ち、その後に冷媒過熱度に応じた通常の開度制御
に移行する。
この場合、初めに所定開度を保つようにしているが、
これは運転開始直後は冷媒過熱度そのものが安定してし
ないことに対処したものである。
さらに、停止中（休止中を含む）の室内ユニットにつ
いては、対応する電子膨張弁および流量調整弁を全閉
し、冷媒の流入を遮断するようにしている。
（発明が解決しようとする課題） I.ところで、冷媒過熱度の制御方式として、PID制御が
一般的である。
しかしながら、マルチタイプの空気調和機の場合、各
室内ユニットでの運転状況の変化が制御対象である冷凍
サイクルの大きな状態変化となって現われるため、制御
対象を線形と見なして制御パラメータを決定しているPI
D制御では冷凍サイクルの状態変化に対する柔軟性に乏
しく、冷媒過熱度が設定値に対して大きくオーバシュー
トしたり、ハンチングが生じることがある。
II.また、圧縮機の起動に際し、電子膨張弁を初めに所
定開度に保つようにしているが、そのときに圧縮機の吸
込み側の冷媒圧力が大きく低下するという事態が生じ
る。
圧縮機の冷媒吸込み量は吐出側と吸込み側との冷媒圧
力の差によって決まるものであり、このため上記のよう
に吸込み側の冷媒圧力が大きく低下する状況では圧縮機
の冷媒吸込み量が多くなり、冷凍サイクルの低圧側配管
に溜まっていた液冷媒が圧縮機に急激に吸込まれてしま
う。このいわゆる液バック現象は、圧縮機に損傷を与え
てしまう。
III.さらに、停止中（休止中を含む）の室内ユニットに
対応する電子膨張弁および流量調整弁を全閉するように
しているが、そうすると室内熱交換器に冷媒が溜まり込
み、冷凍サイクル全体での冷媒流量不足を生じることが
ある。つまり、運転中の室内ユニットで能力不足を生じ
る心配がある。
なお、キャピラリチューブを有する冷媒戻しバイパス
を設け、冷媒を回収することが考えられるが、そうする
と室内ユニットの数だけバイパスが必要となり、構成の
複雑化およびコストの上昇を招くという新たな問題があ
る。
IV.暖房運転時、停止中（休止中を含む）の室内ユニッ
トに対応する流量調整弁の両側には大きな圧力がかか
る。このため、圧力バランスしない状態での運転の開始
（再開を含む）に際して流量調整弁を開いたとき、大き
な冷媒音が生じ、周囲の人に不快感を与えることがあ
る。また、大きな圧力差に抗するために、流量調整弁と
して大形の駆動モータを有するものが必要であり、コス
トの上昇を招いてしまう。
なお、流量調整弁を開くときに前もって圧縮機の能力
を下げておくことが考えられるが、そうすると各室内ユ
ニットの要求能力に対応できなくなり、室内温度制御に
悪影響を与え、快適性を損なうという新たな問題があ
る。
この発明は上記の事情を考慮したもので、 請求項１の空気調和機は、圧縮機への液バックを防
ぎ、圧縮機の損傷を回避して信頼性の向上を図ることを
目的とする。
請求項２の空気調和機は、構成の複雑化やコストの上
昇を招くことなく、停止中（休止中を含む）の室内熱交
換器への冷媒溜まりを解消し、これにより運転中の室内
ユニットでの冷媒流量不足を解消して適正な能力を確保
することができ、また停止中（休止中を含む）の室内ユ
ニットの運転開始に際しての不快な冷媒音の発生を防ぎ
且つ流量調整弁にかかる負担を軽減することができ、こ
れにより流量調整弁の駆動モータの小形化およびコスト
低減を図ることを目的とする。
請求項３の空気調和機は、停止中（休止中を含む）の
室内ユニットの運転開始に際し、不快な冷媒音の発生を
防ぐことができしかも流量調整弁にかかる負担を軽減す
ることができ、これにより流量調整弁の駆動モータの小
形化およびコスト低減を図ることを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段およびその作用） 請求項１の空気調和機は、ガス側の各流量調整弁の開
度を各室内ユニットの要求能力に従って制御する。さら
に、各室内熱交換器または室外熱交換器での冷媒過熱度
を検出するとともに、圧縮機の起動に際し、ガス側の各
電子膨張弁を一旦大きく開いてから所定開度まで絞り、
その後に上記検出冷媒過熱度が設定値となるよう同各電
子膨張弁の開度を制御する。
請求項２の空気調和機は、ガス側の各流量調整弁の開
度を各室内ユニットの要求能力に従って制御する。さら
に、各室内熱交換器または室外熱交換器での冷媒過熱度
を検出し、その冷媒過熱度が設定値となるよう液側の各
電子膨張弁の開度を制御する。そして、冷房運転時は停
止中の室内ユニットに対応する液側の電子膨張弁を全閉
し且つガス側の流量調整弁を全開し、暖房運転時は停止
中の室内ユニットに対応する液側の電子膨張弁およびガ
ス側の流量調整弁をそれぞれ所定開度に開く。
請求項３の空気調和機は、ガス側の各流量調整弁の開
度を各室内ユニットの要求能力に従って制御する。そし
て、暖房運転時、室外熱交換器での冷媒過熱度を検出
し、その冷媒過熱度が設定値となるよう液側の各電子膨
張弁の開度を制御する。さらに、暖房運転時、室内ユニ
ットの運転台数の増加に際し、その増加室内ユニットに
対応するガス側の流量調整弁の開度を徐々に開く。
（実施例） 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。
第１図において、Ａは室外ユニット、B1,B2は室内ユ
ニットで、これらユニット上に次の冷凍サイクルを構成
している。
圧縮機１の吐出口に四方弁２を介して室外熱交換器３
を接続し、その室外熱交換器３に液側主管Ｗを接続す
る。この液側主管Ｗは液側支管W1,W2に分岐しており、
その液側支管W1,W2を室内熱交換器12,22に接続する。そ
して、液側支管W1,W2に減圧手段であるところの電子膨
張弁（パルスモータバルブ）11,21を設ける。
室内熱交換器12,22にガス側支管G1,G2を接続し、ガス
側支管G1,G2に電動式流量調整弁（パルスモータバル
ブ）13,23を設ける。
ガス側支管G1,G2はガス側主管Ｇに集結しており、そ
のガス側主管Ｇを上記四方弁２およびアキュームレータ
４を介して圧縮機１の吸込口に接続する。
液側主管Ｗにバイパス５の一端を接続し、そのバイパ
ス５の他端を圧縮機１の吐出口の四方弁２との間の管に
接続する。そして、バイパス５に二方弁６を設ける。
液側主管Ｗから分岐した直後の液側支管W1にバイパス
14の一端を接続し、そのバイパス14の他端を室内熱交換
器12と流量調整弁13との間のガス側支管G1に接続する。
そして、バイパス14にキャピラリチューブ15を設ける。
液側主管Ｗから分岐した直後の液側支管W2にバイパス
24の一端を接続し、そのバイパス24の他端を室内熱交換
器22と流量調整弁23との間のガス側支管G2に接続する。
そして、バイパス24にキャピラリチューブ25を設ける。
室外熱交換器３の近傍に室外ファン７を設け、室内熱
交換器12,22のそれぞれ近傍に室内ファン16,26を設け
る。
圧縮機１の吐出口と四方弁２との間の高圧側配管に、
圧縮機１の吐出冷媒の温度を検知する冷媒温度センサ31
を取付ける。
アキュームレータ４と圧縮機１の吸込口との間の低圧
側配管に、圧縮機１の吸込み冷媒の温度を検知する冷媒
温度センサ32を取付ける。
室外熱交換器３に熱交換器温度センサ33を取付ける。
液側主管Ｗに、室外熱交換器３に流入する冷媒の温度
を検知する冷媒温度センサ34を取付ける。
バイパス14の他端側に、室内ユニットB1の冷房時の低
圧圧力に相当する冷媒飽和温度を検知する冷媒温度セン
サ35を取付ける。
バイパス24の他端側に、室内ユニットB2の冷房時の低
圧圧力に相当する冷媒飽和温度を検知する冷媒温度セン
サ36を取付ける。
ガス側支管G1において、バイパス14の接続部よりも室
内熱交換器12側に、室内熱交換器12の出口温度を検知す
る冷媒温度センサ37を取付ける。
ガス側支管G2において、バイパス24の接続部よりも室
内熱交換器22側に、室内熱交換器22の出口温度を検知す
る冷媒温度センサ38を取付ける。
制御回路を第２図に示す。
40は商用交流電源で、その電源40に室外ユニットＡの
室外制御部50を接続する。
室外制御部50は、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなり、室外ユニットＡの全般にわたる制御を
行なうものである。
この室外制御部50に、電子膨張弁11、流量調整弁13、
電子膨張弁21、流量調整弁23、二方弁６、四方弁２、室
外ファンモータ7M、冷媒温度センサ31,32,34,35,36,37,
38、熱交換器温度センサ33、およびインバータ回路51を
接続する。
インバータ回路51は、商用交流電源40の電圧を整流
し、それを室外制御部50の指令に応じた所定周波数（お
よびレベル）の電圧に変換し、出力するものである。こ
の出力を圧縮機モータ1Mへ駆動電力として供給する。
室内ユニットB1は室内制御部60を備える。
室内制御部60は、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなり、室内ユニットB1のそれぞれ全般にわた
る制御を行なうものである。
この室内制御部60に、室内温度センサ61、リモコン式
の運転操作部（以下、リモコンと略称する）62、および
室内ファンモータ16Mを接続する。
室内ユニットB2は室内制御部60を備える。
室内制御部60は、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなり、室内ユニットB2のそれぞれ全般にわた
る制御を行なうものである。
この室内制御部60に、室内温度センサ61、リモコン6
2、および室内ファンモータ26Mを接続する。
そして、室内制御部60,60をそれぞれ電源ラインACLお
よびシリアル信号ラインSLにて室外制御部50に接続す
る。
室内制御部60,60は、次の機能手段を備える。
リモコン62の操作による運転モード指令や設定室内温
度データを電源電圧同期のシリアル信号にて室外制御部
50に送る手段。
室内温度センサ61の検知温度とリモコン62の設定室内
温度との差（つまり空調負荷）を検出し、それを要求能
力Ｑとして且つ電源電圧同期のシリアル信号にて室外制
御部50に送る手段。
室外制御部50は、次の機能手段を備える。
室内ユニットB1,B2からの冷房運転モード指令に基づ
き、圧縮機１から吐出される冷媒を四方弁２、室外熱交
換器３、電子膨張弁11,21、室内熱交換器12,22、流量調
整弁13,23、四方弁２、アキュームレータ４に通して流
し、冷房運転を実行する手段。
室内ユニットB1,B2からの暖房運転モード指令に基づ
き、圧縮機１から吐出される冷媒を四方弁２、流量調整
弁13,23、室内熱交換器12,22、電子膨張弁11,21、室外
熱交換器３、四方弁２、アキュームレータ４に通して流
し、暖房運転を実行する手段。
運転開始に際しての圧縮機１の起動時、電子膨張弁1
1,21の初期開度制御を実行する手段。
運転時、圧縮機１の能力（＝インバータ回路51の出力
周波数Ｆ）を室内ユニットB1,B2の要求能力Q1,Q2の総和
に応じて制御する手段。
運転時、流量調整弁13,23の開度を室内ユニットB1,B2
の要求能力Q1,Q2に従ってそれぞれ制御する手段。
冷房運転時、冷媒温度センサ35の検知温度と冷媒温度
センサ37の検知温度との差を室内熱交換器12での冷媒過
熱度TSHとして検出し、冷媒温度センサ36の検知温度と
冷媒温度センサ38の検知温度との差を室内熱交換器22で
の冷媒過熱度TSHとして検出する手段。
暖房運転時、冷媒温度センサ34の検知温度と冷媒温度
センサ32の検知温度との差を室外熱交換器３での冷媒過
熱度TSHとして検出する手段。
冷房運転時、停止中（室内温度制御に基づく中断を含
む）の室内ユニットに対応する液側の電子膨張弁を全閉
し、ガス側の流量調整弁を全開（250パルス相当）する
手段。なお、この手段の目的は、冷媒の回収および凍結
・露付きの防止である。
暖房運転時、停止中（室内温度制御に基づく中断を含
む）の室内ユニットに対応する液側の電子膨張弁および
ガス側の流量調整弁をそれぞれ所定開度に開く手段。な
お、この手段の目的は、高圧側圧力の上昇を押さえるこ
とと、流量調整弁の両側にかかる圧力の低減である。
暖房運転時、室内ユニットの運転台数の増加に際し、
その増加室内ユニットに対応する流量調整弁の初期開度
制御を実行する手段。
上記検出した冷媒過熱度TSHと設定値（＝最適冷媒過
熱度）との差SHを求め、その差SHの変化量（今回の差SH
と前回の差SHとの差）ΔSHを求め、その差SHおよび変化
量ΔSHを前件部（入力）とするファジィ演算により、電
子膨張弁の現状に対する開度変化の必要量（駆動パルス
数に相当）ΔPLSを求める手段。
必要量ΔPLSに従って前記各電子膨張弁の開度を制御
する手段。
暖房運転時、熱交換器温度センサ33の検知温度（＝蒸
発器温度）が設定値以下になると二方弁６を開放する手
段。なお、この手段の目的は、高温冷媒の注入による室
外熱交換器３の除霜である。
つぎに、上記の構成において第３図のフローチャート
を参照しながら作用を説明する。
まず、圧縮機１の停止時は、液側の電子膨張弁11,21
を所定開度（たとえば60パルス相当）に開き、かつガス
側の流量調整弁13,23を全開（250パルス相当）し、冷凍
サイクルのガスバランスをとる。
いま、室内ユニットB1,B2のそれぞれリモコン62で冷
房運転モードおよび所望の室内温度が設定され、かつ運
転開始操作がなされたとする。
この場合、圧縮機１を起動し、圧縮機１から吐出され
る冷媒を第１図の実線矢印のように四方弁２、室外熱交
換器３、電子膨張弁11,21、室内熱交換器12,22、流量調
整弁13,23、四方弁２、アキュームレータ４に通して流
し、室内ユニットB1,B2の冷房並列運転を開始する。
この冷房並列運転時、圧縮機１の能力（＝インバータ
回路51の出力周波数Ｆ）を室内ユニットB1,B2のそれぞ
れ要求能力（設定室内温度と室内温度センサ61の検知温
度との差に対応）Q1,Q2の総和に応じて制御する。同時
に、流量調整弁13の開度を室内ユニットB1の要求能力Q1
に従って制御し、かつ流量調整弁23の開度を室内ユニッ
トB2の要求能力Q2に従って制御する。
圧縮機１の起動時は、第４図に示すように、電子膨張
弁11,21の初期開度制御を一定時間（＝t1＋t2）だけ実
行する。
すなわち、初めのt1時間において電子膨張弁11,21を
大きく開き、次のt2時間において電子膨張弁11,21を所
定開度まで絞る。
電子膨張弁11,21が初めに大きく開くと、圧縮機１の
吸込み側における冷媒圧力の低下が抑えられ、圧縮機１
の吐出側と水込み側の冷媒圧力の差が小さくなる。
吐出側と吸込み側の冷媒圧力の差が小さくなれば、圧
縮機１の冷媒吸込み量が少なくなる。したがって、たと
え冷凍サイクルの低圧側配管に液冷媒が溜まっていて
も、その液冷媒が圧縮機１に吸込まれる量は少なく、い
わゆる液バック現象を回避して圧縮機１の損傷を防ぐこ
とができる。
t2時間において電子膨張弁11,21の開度を絞っている
が、これは開度が大きいままでは結局は液バックに発展
してしまうことに対処したものであり、そのような不具
合を未然に防止している。
なお、参考のため、従来における電子膨張弁の初期開
度制御を第５図に示している。つまり、従来は、圧縮機
の起動に際してのt0時間においては電子膨張弁を所定開
度に保つようにしているが、そのときに圧縮機の吸込み
側の冷媒圧力が大きく低下し、圧縮機の吸込み流量が多
くなって圧縮機への液バックを生じてしまうことにな
る。
電子膨張弁11,21の初期開度制御が終了したら、TSH制
御タイミングとなる。
このTSH制御タイミングでは、先ず冷媒温度センサ35
の検知温度（＝冷媒飽和温度）と冷媒温度センサ37の検
知温度との差を室内熱交換器12での冷媒過熱度TSH1とし
て検出する。
検出した冷媒過熱度TSH1と設定値（＝最適冷媒過熱
度）との差SH1を求めるとともに、その差SH1の変化量
（今回の差SH1と前回の差SH1との差）ΔSH1を求める。
求めた差SH1および変化量ΔSH1を前件部（入力）とす
るファジィ演算を実行し、電子膨張弁11の現状に対する
開度変化の必要量（駆動パルス数に相当）ΔPLS1を後件
部（出力）として求める。ファジィ演算については、後
で詳述する。
続いて、冷媒温度センサ36の検知温度（＝冷媒飽和温
度）と冷媒温度センサ38の検知温度との差を室内熱交換
器22での冷媒過熱度TSH2として検出する。
検出した冷媒過熱度TSH2と設定値（＝最適冷媒過熱
度）との差SH2を求めるとともに、その差SH2の変化量
（今回の差SH2と記憶している前回の差SH2との差）ΔSH
2を求める。
求めた差SH2および変化量ΔSH2を前件部（入力）とす
るファジィ演算を実行し、電子膨張弁21の現状に対する
開度変化の必要量（駆動パルス数に相当）ΔPLS2を後件
部（出力）として求める。
求めた必要量ΔPLS1およびΔPLS2に従って電子膨張弁
11,21の開度をそれぞれ制御する。
なお、一定時間ごとにTSH制御タイミングが訪れ、そ
の都度、ファジィ演算による過熱度制御を繰り返す。
ここで、ファジィ演算について説明する。
まず、前件部であるところの差SH（検出冷媒過熱度TS
Hと設定値との差）について、第９図に示す７クラス，
三角型，制御幅“−８ないし＋8"のメンバーシップ関数
を用意し、それを室外制御部50のメモリ52に記憶してい
る。
同じく、前件部であるところの変化量ΔSH（今回の差
SHと記憶している前回の差SHとの差）について、第10図
に示す７クラス，三角型，制御幅“−５ないし＋5"のメ
ンバーシップ関数を用意し、それを室外制御部50のメモ
リ52に記憶している。
メンバーシップ関数において、NBはNegative Big（負
の大）、NMはNegative Middle（負の中）、NSはNegativ
e Small（負の小）、ZOはZero（中立）、PSはPositive
Small（正の小）、PMはPositive Middle（正の中）、PB
はPositive Big（正の大）である。
実際に、差SHが入力されると、その差SHと第９図のメ
ンバーシップ関数とから、差SHのファジィ変数グレード
を算出する。
変化量ΔSHが入力されると、その変化量ΔSHと第10図
のメンバーシップ関数とから、変化量ΔSHのファジィ変
数グレードを算出する。
室外制御部50のメモリ52にはさらに第11図に示す制御
ルールのフォーマットを記憶しており、その制御ルール
と上記算出した２つのファジィ変数グレードとに基づ
き、必要量ΔPLSのファジィ変数グレードを求める。
また、後件部であるところの必要量ΔPLSについて、
第12図に示す７クラス，三角型，操作幅（＝必要幅）
“−６ないし＋6",操作幅（＝必要幅）“−12ないし＋1
2"のメンバーシップ関数を用意し、それを室外制御部50
のメモリ52に記憶している。操作幅“−６ないし＋6"は
室内ユニットの１台運転用として選択し、操作幅“−12
ないし＋12"は室内ユニットの２台運転用として選択す
る。
この必要量ΔPLSのメンバーシップ関数と上記求めた
必要量ΔPLSのファジィ変数グレードとに基づき、かつM
in−Max法を用いて和集合演算を実行し、電子膨張弁の
現状に対する開度変化の必要量ΔPLSを求める。これで
ファジィ演算の終了である。
一方、冷房が進み、たとえば室内ユニットB2が設置さ
れている部屋の室内温度が設定室内温度もしくはそれ以
下に低下したとする。
すると、室内ユニットB2の要求能力Q2が零となるのに
応答し、室内ユニットB2に対応する液側の電子膨張弁21
を全閉（０パルス相当）し、同じく対応するガス側の流
量調整弁23を全開（250パルス相当）する。
つまり、室内ユニットB2の室内熱交換器22には冷媒が
流入せず、その室内ユニットB2の運転が中断し、室内ユ
ニットB1の冷房単独運転となる。
圧縮機１の能力（＝インバータ回路51の出力周波数
Ｆ）については、室内ユニットB1の要求能力Q1のみに応
じて制御する。同時に、流量調整弁13の開度を室内ユニ
ットB1の要求能力Q1に従って制御する。
この場合、ガス側の流量調整弁23を全開することによ
り、室内熱交換器22内の残留冷媒を回収し、冷凍サイク
ル中の冷媒流量不足を解消して適正な能力を確保するこ
とができる。しかも、残留冷媒の回収により、室内熱交
換器22における凍結および露付きを防止することができ
る。
TSH制御タイミングでは、冷媒温度センサ35の検知温
度（＝冷媒飽和温度）と冷媒温度センサ37の検知温度と
の差を室内熱交換器12での冷媒過熱度TSH1として検出す
る。
検出した冷媒過熱度TSH1と設定値（＝最適冷媒過熱
度）との差SH1を求めるとともに、その差SH1の変化量
（今回の差SH1と前回の差SH1との差）ΔSH1を求める。
求めた差SH1および変化量ΔSH1を前件部（入力）とす
るファジィ演算を実行し、電子膨張弁11の現状に対する
開度変化の必要量（駆動パルス数に相当）ΔPLS1を後件
部（出力）として求める。
求めた必要量ΔPLS1に従い、電子膨張弁11を制御す
る。
次に、室内ユニットB1,B2のそれぞれリモコン62で暖
房運転モードおよび所望の室内温度が設定され、かつ運
転開始操作がなされたとする。
この場合、圧縮機１を起動し、圧縮機１から吐出され
る冷媒を第１図の破線矢印のように四方弁２、流量調整
弁13,23、室内熱交換器12,22、電子膨張弁11,21、室外
熱交換器３、四方弁２、アキュームレータ４に通して流
し、室内ユニットB1,B2の暖房並列運転を開始する。
この暖房並列運転時、圧縮機１の能力（＝インバータ
回路51の出力周波数Ｆ）を室内ユニットB1,B2のそれぞ
れ要求能力（設定室内温度と室内温度センサ61の検知温
度との差に対応）Q1,Q2の総和に応じて制御する。同時
に、流量調整弁13の開度を室内ユニットB1の要求能力Q1
に従って制御し、かつ流量調整弁23の開度を室内ユニッ
トB2の要求能力Q2に従って制御する。
圧縮機１の起動時は、電子膨張弁11,21に関し第４図
の初期開度制御を一定時間（＝t1＋t2）だけ実行する。
すなわち、初めのt1時間において電子膨張弁11,21を
大きく開き、次のt2時間において電子膨張弁11,21を所
定開度まで絞る。
電子膨張弁11,21が初めに大きく開くと、圧縮機１の
吸込み側における冷媒圧力の低下が抑えられ、圧縮機１
の吐出側と吸込み側の冷媒圧力の差が小さくなる。
吐出側と吸込み側の冷媒圧力の差が小さくなれば、圧
縮機１の冷媒吸込み量が少なくなる。したがって、たと
え冷凍サイクルの低圧側配管に液冷媒が溜まっていて
も、その液冷媒が圧縮機１に吸込まれる量は少なく、い
わゆる液バック現象を回避して圧縮機１の損傷を防ぐこ
とができる。
t2時間において電子膨張弁11,21の開度を絞っている
が、これは開度が大きいままでは結局は液バックに発展
してしまうことに対処したものであり、そのような不具
合を未然に防止している。
電子膨張弁11,21の初期開度制御が終了したら、TSH制
御タイミングとなる。
このTSH制御タイミングでは、冷媒温度センサ34の検
知温度と冷媒温度センサ32の検知温度との差を室外熱交
換器３での冷媒過熱度TSHとして検出する。
検出した冷媒過熱度TSHと設定値（＝最適冷媒過熱
度）との差SHを求めるとともに、その差SHの変化量（今
回の差SHと前回の差SHとの差）ΔSHを求める。
求めた差SHおよび変化量ΔSHを前件部（入力）とする
ファジィ演算を実行し、電子膨張弁11,21の現状に対す
る開度変化の必要量（駆動パルス数に相当）ΔPLSを後
件部（出力）として求める。
求めた必要量ΔPLSにQ1/（Q1＋Q2）を積算し、その積
算値に従って電子膨張弁11の開度を制御する。
求めた必要量ΔPLSにQ2/（Q1＋Q2）を積算し、その積
算値に従って電子膨張弁21の開度を制御する。
なお、一定時間ごとにTSH制御タイミングが訪れ、そ
の都度、ファジィ演算による過熱度制御を繰り返す。
暖房が進み、たとえば室内ユニットB2が設置されてい
る部屋の室内温度が設定室内温度もしくはそれ以上に上
昇したとする。
すると、室内ユニットB2の要求能力Q2が零となるのに
応答し、室内ユニットB2の運転を中断して室内ユニット
B1の暖房単独運転に入る。
ただし、室内ユニットB2に対応する液側の電子膨張弁
21およびガス側の流量調整弁23についてはそれぞれ所定
開度に維持し、室内熱交換器22への冷媒の流通を確保す
る。
こうして、室内熱交換器22への冷媒の流通を確保する
ことにより、室内熱交換器の総合容量が増して凝縮温度
が下がり、高圧側圧力の上昇を押さえることができる。
しかも、流量調整弁23の両側にかかる圧力が低減し、流
量調整弁23にかかる負担を軽減することができる。
圧縮機１の能力（＝インバータ回路51の出力周波数
Ｆ）については、室内ユニットB1の要求能力Q1のみに応
じて制御する。同時に、流量調整弁13の開度を室内ユニ
ットB1の要求能力Q1に従って制御する。
TSH制御タイミングでは、上記同様に室外熱交換器３
での冷媒過熱度TSHを検出し、ファジィ演算によって電
子膨張弁11の開度を制御する。
その後、室内ユニットB2が設置されている部屋の室内
温度が設定室内温度よりも下がると、室内ユニットB2の
要求能力Q2が増すのに応答し、室内ユニットB2の運転を
再開して暖房並列運転に復帰する。
この運動台数の増加に際し、その増加室内ユニットB2
に対応する流量調整弁23について、第６図に示す初期開
度制度を実行する。
すなわち、流量調整弁23を上記流通確保ための所定開
度から一定時間taごとに開度h1ずつ、要求能力Q2に基づ
く目標開度へと徐々に段階的に開かせる。
流量調整弁23が徐々に開くことにより、たとえ流量調
整弁23の両側に大きな圧力がかかっていても、流量調整
弁23の下流側（室内熱交換器22側）の圧力は徐々に上昇
していく。よって、大きくて不快な冷媒音は発生しな
い。また、前もって圧縮機１の能力を下げておく必要も
ないので、室内温度制御への悪影響も生じない。
しかも、流量調整弁23の開放に当たっては、流量調整
弁23がすでに所定開度まで開き（上記した冷媒流通の確
保のため）、その流量調整弁23の両側にかかる圧力が低
減しているので、流量調整弁23としては大きな圧力差に
抗する必要がない。よって、流量調整弁13,23の駆動モ
ータを小形化することができ、ひいてはコストの低減が
図れる。
なお、流量調整弁の初期開度制御としては、第７図に
示すように、運転停止中の所定開度よりも一段高い開度
を一定時間ｔにわたって維持し、その後に目標開度に至
らせるようにしてもよい。また、第８図に示すように、
開度を傾き（h2/tb）にて目標開度まで連続的に変化さ
せるようにしてもよい。
［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、 請求項１の空気調和機は、圧縮機の起動に際し、通常
の過熱度制御に入る前に、液側の電子膨張弁を一旦大き
く開いて圧縮機の吐出側と吸込み側との冷媒圧力の差を
小さくし、これにより圧縮機の冷媒吸込み量を少なく
し、しかもその大きな開度をいつまでも続けることなく
所定開度に絞るようにしたので、冷凍サイクルの低圧側
配管に液冷媒が溜まっていても、それが圧縮機に急激に
吸込まれてしまう液バック現象を回避することができ
る。よって、圧縮機に損傷を与えることがなく、信頼性
の向上が図れる。
請求項２の空気調和機は、冷房運転時、停止室内ユニ
ットに対応する液側の電子膨張弁を全閉し、かつガス側
の流量調整弁を全開するようにしたので、停止室内ユニ
ットの室内熱交換器における残留冷媒を回収することが
でき、冷凍サイクル中の冷媒流量不足を解消して適正な
能力を確保することができる。しかも、残留冷媒の回収
により、停止室内ユニットの室内熱交換器における凍結
および露付きを防止することができる。
さらに、請求項２の空気調和機は、暖房運転時、停止
室内ユニットに対応する液側の電子膨張弁およびガス側
の流量調整弁をそれぞれ所定開度に維持し、停止室内ユ
ニットの室内熱交換器への冷媒の流通を確保するように
したので、室内熱交換器の総合容量が増して凝縮温度が
下がり、高圧側圧力の上昇を押さえることができる。し
かも、流量調整弁の両側にかかる圧力が低減し、流量調
整弁にかかる負担を軽減することができる。特に、室内
ユニットの運転台数の増加に基づく流量調整弁の開放に
当たっては、流量調整弁がすでに所定開度まで開き、そ
の流量調整弁の両側にかかる圧力が低減しているので、
流量調整弁としては大きな圧力差に抗する必要がない。
よって、流量調整弁の駆動モータを小形化することがで
き、ひいてはコストの低減が図れる。
請求項３の空気調和機は、室内ユニットの運転台数の
増加に際し、その増加する室内ユニットに対応する流量
調整弁の開度を徐々に開くようにしたので、たとえ流量
調整弁の両側に大きな圧力がかかっていても、流量調整
弁の下流側の圧力は徐々に上昇していく。よって、大き
くて不快な冷媒音は発生しない。また、前もって圧縮機
の能力を下げておく必要もないので、室内温度制御への
悪影響も生じない。しかも、流量調整弁にかかる負担を
軽減することができ、上記請求項２と同様、流量調整弁
の駆動モータの小形化およびコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図、第２図は同実施例の制御回路の構成を示すブロッ
ク図、第３図は同実施例の作用を説明するためのフロー
チャート、第４図は同実施例の電子膨張弁の初期開度制
御を説明するための図、第５図は従来における電子膨張
弁の初期開度制御を参考のために示す図、第６図は同実
施例の流量調整弁の初期開度制御を説明するための図、
第７図および第８図はそれぞれ同実施例における流量調
整弁の初期開度制御の変形例を説明するための図、第９
図は同実施例のファジィ演算に用いる差SHとメンバーシ
ップ関数との関係を示す図、第10図は同実施例のファジ
ィ演算に用いる差の変化ΔSHとメンバーシップ関数との
関係を示す図、第11図は同実施例のファジィ演算に用い
る制御ルールのフォーマットを示す図、第12図は同実施
例のファジィ演算に用いる開度変化の必要量ΔPLSとメ
ンバーシップ関数との関係を示す図である。 Ａ……室外ユニット、B1,B2……室内ユニット、１……
圧縮機、２……四方弁、３……室外熱交換器、11,21…
…電子膨張弁、12,22……室内熱交換器、13,23……流量
調整弁、50……室外制御部、60……室内制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前澤 光宣 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東 芝富士工場内 (56)参考文献 特開 平２−223774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−114060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−233259（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−85960（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F24F 11/02 F25B 13/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮機，四方弁，室外熱交換器を有する室
    外ユニットと、それぞれが室内熱交換器を有する複数の
    室内ユニットと、前記圧縮機，四方弁，室外熱交換器，
    各室内熱交換器の並列回路を接続した冷凍サイクルと、
    前記室外熱交換器と各室内熱交換器との間のそれぞれ液
    側管に設けた電子膨張弁と、前記各室内熱交換器と四方
    弁との間のそれぞれガス側管に設けた流量調整弁と、前
    記各室内ユニットの要求能力に従って前記各流量調整弁
    の開度を制御する手段と、前記各室内熱交換器または前
    記室外熱交換器での冷媒過熱度を検出する手段と、前記
    圧縮機の起動に際し前記各電子膨張弁を一旦大きく開い
    てから所定開度まで絞りその後に前記検出冷媒過熱度が
    設定値となるよう同各電子膨張弁の開度を制御する手段
    とを具備したことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項２】圧縮機，四方弁，室外熱交換器を有する室
    外ユニットと、それぞれが室内熱交換器を有する複数の
    室内ユニットと、前記圧縮機，四方弁，室外熱交換器，
    各室内熱交換器の並列回路を接続した冷凍サイクルと、
    前記室外熱交換器と各室内熱交換器との間のそれぞれ液
    側管に設けた電子膨張弁と、前記各室内熱交換器と四方
    弁との間のそれぞれガス側管に設けた流量調整弁と、前
    記圧縮機から吐出される冷媒を四方弁，室外熱交換器，
    各電子膨張弁，各室内熱交換器に通して流し冷房運転を
    実行する手段と、前記圧縮機から吐出される冷媒を四方
    弁，各流量調整弁，各室内熱交換器，各電子膨張弁，室
    外熱交換器を通して流し暖房運転を実行する手段と、前
    記各室内ユニットの要求能力に従って前記各流量調整弁
    の開度を制御する手段と、前記各室内熱交換器または前
    記室外熱交換器での冷媒過熱度を検出する手段と、この
    検出冷媒過熱度が設定値となるよう前記各電子膨張弁の
    開度を制御する手段と、冷房運転時、停止中の室内ユニ
    ットに対応する電子膨張弁を全閉し流量調整弁を全開す
    る手段と、暖房運転時、停止中の室内ユニットに対応す
    る電子膨張弁および流量調整弁をそれぞれ所定開度に開
    く手段とを具備したことを特徴とする空気調和機。
  3. 【請求項３】圧縮機，四方弁，室外熱交換器を有する室
    外ユニット、それぞれが室内熱交換器を有する複数の室
    内ユニットと、前記圧縮機，四方弁，室外熱交換器，各
    室内熱交換器の並列回路を接続した冷凍サイクルと、前
    記室外熱交換器と各室内熱交換器との間のそれぞれ液側
    管に設けた電子膨張弁と、前記各室内熱交換器と四方弁
    との間のそれぞれガス側管に設けた流量調整弁と、前記
    圧縮機から吐出される冷媒を四方弁，各流量調整弁，各
    室内熱交換器，各電子膨張弁，室外熱交換器を通して流
    し暖房運転を実行する手段と、前記各室内ユニットの要
    求能力に従って前記各流量調整弁の開度を制御する手段
    と、前記室外熱交換器での冷媒過熱度を検出する手段
    と、この検出冷媒過熱度が設定値となるよう前記各電子
    膨張弁の開度を制御する手段と、前記各室内ユニットの
    運転台数の増加に際し、その増加室内ユニットに対応す
    る流量調整弁の開度を徐々に開く手段とを具備したこと
    を特徴とする空気調和機。
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