JPH04332356A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一台の室外ユニットに
対して複数の室内ユニットを互いに並列に接続した空気
調和装置に係り、特に、冷媒充填量の低減対策に関する
。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実開平１―１０２６６
１号公報に開示される如く、一台の室外ユニットに対し
て複数台の室内ユニットを配置し、室外ユニットの各機
器を主管により接続する一方、室内ユニットの各機器を
分岐管により接続し、主管に対して各分岐管を並列に接
続することにより、閉回路の冷媒回路を形成するように
したいわゆるマルチ形空気調和装置は公知の技術である
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ようなマルチ形空気調和装置において、冷房運転時に各
室内ユニットにおける膨張弁直前の冷媒状態が均一であ
ることが望ましく、さらに、各利用側熱交換器が十分な
能力を発揮するためにはその冷媒状態がある一定の範囲
内に収まっている必要がある。このため、液管における
圧力損失をできるだけ小さくすべく、冷媒管を十分保温
シ―ルして、液冷媒単相で配管内を流通させる方式が一
般的に採られている。しかるに、近年、冷媒使用量を低
減させるべき要請が強いが、上記のように全ての配管内
を液単相流で流通させると、特にマルチ形空気調和装置
では配管長さが数１０ｍにも及ぶために、冷媒充填量が
莫大になり、冷媒充填量を低減することが困難である。

【０００４】一方、液側の主管内を気液二相流で流通さ
せることにより、冷媒充填量を低減することが考えられ
るが、上記のようなマルチ形空気調和装置の場合、主管
から分岐管に冷媒を分流させる際、二相流では気液比率
を一様に分配するつまりボイド率を一定に各分岐管に分
配するのは非常に困難であるため偏流を生じていた。特
殊な装置を必要とするという問題があった。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、主管では液冷媒のみの単相流とする
一方、分岐管では気液二相流とし、さらに各室内ユニッ
トにおける冷媒状態を均一化させることにより、空調機
能を良好に維持しながら、冷媒充填量の低減を図ること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項１の発明が講じた手段は、図１に示すように、
圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）及び室外減圧弁（
４）が配設された室外ユニット（Ｘ）に対して、室内減
圧弁（６ａ）及び利用側熱交換器（７ａ）を有する複数
台の室内ユニット（Ａ），…を配置し、上記室外ユニッ
ト（Ｘ）の各機器（１），（３），（４）を冷媒配管の
主管（９）により順次接続する一方、上記各室内ユニッ
ト（Ａ），…の各機器（６ａ）及び（７ａ），…をそれ
ぞれ冷媒配管の分岐管（９ａ），…により接続し、該各
分岐管（９ａ），…を上記主管（９）に対して互いに並
列に接続してなる冷媒回路（１０）を備えた空気調和装
置を前提とする。

【０００７】そして、上記各分岐管（９ａ），…の上記
主管（９）との液側分岐部付近には各分岐管（９ａ），
…への冷媒を減圧するための減圧機構（２０ａ），…が
介設され、該各減圧機構（２０ａ），…の減圧度を当該
分岐管（９ａ），…の長さが長いほど低く設定する構成
としたものである。

【０００８】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、各減圧機構（２０ａ），…の減圧
度を当該室内ユニット（Ａ），…の利用側熱交換器（７
ａ），…の容量が大きいほど低く設定したものである。

【０００９】請求項３の発明の講じた手段は、上記請求
項１又は２に発明において、各減圧機構（２０ａ），…
の減圧度を当該分岐管（９ａ），…の径が大きいほど高
く設定したものである。

【００１０】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、空気
調和装置の冷房運転時、熱源側熱交換器（３）で凝縮液
化された冷媒が主管（９）内を液単相流で流れた後、各
分岐管（９ａ），…に分岐して、各室内ユニット（Ａ）
，…に流れる。そのとき、各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）
と主管（９）との分岐部に減圧機構（２０ａ），…が設
けられているので、液冷媒の一部が蒸発液化し、その後
気液二相流で流れる。したがって、空気調和装置全体の
冷媒充填量が低減することになる。

【００１１】その場合、分岐管（９ａ），…の長さが長
いほど圧力損失が大きくなり、特に気液二相流の場合、
圧力損失の差によって各室内減圧弁（６ａ），…直前に
おける圧力等の冷媒状態が大きく変化するが、本発明で
は、各減圧機構（２０ａ），…の減圧度が当該分岐管（
９ａ），…の長さが長いほど低く設定されているので、
各分岐管（９ａ），…における圧力損失の差が補償され
、各室内減圧弁（６ａ），…直前の冷媒圧力が略均一化
されて、各利用側熱交換器（７ａ），…の能力が適正に
確保される。したがって、分岐管（９ａ），…の配管長
に差がある場合にも、配管径を微細に変更することなく
、減圧機構（９ａ），…の減圧度の設定により、各室内
ユニット（Ａ），…における空調機能を良好に維持しな
がら、冷媒充填量の低減が可能となる。

【００１２】請求項２の発明では、各室内ユニット（Ａ
），…の利用側熱交換器（７ａ），…の容量に差がある
場合、容量が大きいほど多くの冷媒循環量が必要となる
が、当該利用側熱交換器（７ａ），…の容量が大きいほ
ど各減圧機構（９ａ），…の減圧度が低く設定されてい
るので、利用側熱交換器（７ａ），…の能力が適正に確
保され、各室内ユニット（Ａ），…における空調能力が
良好に維持されることになる。

【００１３】請求項３の発明では、分岐管（９ａ），…
の径が大きくなるほど減圧機構（２０ａ），…の減圧度
が高く設定されているので、径の増大に応じて低下する
各分岐管（９ａ），…の圧力損失の差が補償され、径の
変更による圧力損失の調整と相俟って、室内減圧弁（６
ａ），…直前の冷媒圧力がより微細に均一化され、円滑
な運転が確保されることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１〜図４
に基づき説明する。

【００１５】図１は実施例に係る空気調和装置の冷媒配
管系統を示し、一台の室外ユニット（Ｘ）に対して三台
の室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）が並列に接続されたマル
チ形に構成されている。上記室外ユニット（Ｘ）には、
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１）と、冷房
運転時には図中実線のごとく、暖房運転時には図中破線
のごとく接続が切換わる四路切換弁（２）と、冷房運転
時には凝縮器として、暖房運転時には蒸発器として機能
する熱源側熱交換器（３）と、暖房運転時に冷媒を減圧
する室外減圧弁として機能する室外電動膨張弁（４）と
、液冷媒を貯溜するためのレシ―バ（５）と、上記圧縮
機（１）に吸入される冷媒中の液冷媒を除去するアキュ
ムレ―タ（８）とが主要機器として配置されており、上
記各機器は冷媒配管の主管（９）により順次直列に接続
されている。

【００１６】一方、上記各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）
には、互いに異なる容量を有し、冷房運転時には蒸発器
として、暖房運転時には凝縮器として機能する利用側熱
交換器（７ａ）〜（７ｃ）と、冷房運転時には冷媒を減
圧し、暖房運転時には冷媒流量を調節する室内減圧弁と
しての室内電動膨張弁（６ａ）〜（６ｃ）とが設けられ
ており、上記各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の各機器（
６ａ）〜（６ｃ），（７ａ）〜（７ｃ）は、それぞれ冷
媒配管の分岐管（９ａ）〜（９ｃ）により接続されてお
り、さらに、各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）は、上記主管
（９）の両端に設けられた液分流器（１４）及びガス分
流器（１５）間に互いに並列に接続されている。すなわ
ち、上記空気調和装置の各主要機器（１）〜（８）は、
主管（９）及び分岐管（９ａ）〜（９ｃ）により、閉回
路を形成するように順次接続され、熱移動を生じさせる
ように冷媒が循環する主冷媒回路（１０）が構成されて
いる。

【００１７】ここで、本発明の特徴として、上記各分岐
管（９ａ）〜（９ｃ）の液分流器（１４）からの分岐部
（冷房運転時における液冷媒の入口部）には、各々各分
岐管（９ａ）〜（９ｃ）の長さ，径及び各利用側熱交換
器（７ａ）〜（７ｃ）の容量に対応した減圧度を有する
減圧機構としてのキャピラリチュ―ブ（２０ａ）〜（２
０ｃ）が設けられている。該各キャピラリチュ―ブ（２
０ａ），（２０ｂ），（２０ｃ）は、冷媒配管の主管（
９）の液側端部に設けられた液分流器（１４）から分岐
する分岐管（９ａ），（９ｂ），（９ｃ）の液冷媒の冷
房運転時における入口部に設けられていて、各キャピラ
リチュ―ブ（２０ａ），（２０ｂ），（２０ｃ）の内径
に応じて、その減圧度が各室内ユニット（Ａ），（Ｂ）
，（Ｃ）の利用側熱交換器（７ａ），（７ｂ），（７ｃ
）の容量、各分岐管（９ａ），（９ｂ），（９ｃ）の径
及び長さに対し、下記表１のように設定されている。

【００１８】

【表１】

【００１９】ただし、上記表１において、Ｌ，ＬＭ，Ｍ
，ＨＭ，Ｈは減圧度を示し、低い側から順に記載されて
いる。すなわち、上記表１に示すように、各キャピラリ
チュ―ブ（２０ａ），（２０ｂ），（２０ｃ）の減圧度
は、分岐管（９ａ）〜（９ｃ）の長さが長いほど低く、
利用側熱交換器（７ａ）〜（７ｃ）の容量が大きいほど
低く、かつ分岐管（９ａ）〜（９ｃ）の径が大きいほど
高く設定されている。

【００２０】したがって、上記実施例では、空気調和装
置の冷房運転時、圧縮機（１）から吐出された冷媒が冷
媒配管の主管（９）を流れ、熱源側熱交換器（３）で凝
縮液化され、レシ―バ（５）に貯溜された後、液分流器
（１４）から各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）に分岐して各
室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）に流れる。そして、各電動
膨張弁（６ａ）〜（６ｃ）で絞られて各利用側熱交換器
（７ａ）〜（７ｃ）で蒸発した後、ガス分流器（１５）
で合流して室外ユニット（Ｘ）に流入し、アキュムレ―
タ（８）を経て圧縮機（１）に戻る。この循環を繰り返
すことにより、各利用側熱交換器（７ａ）〜（７ｃ）で
室内空気との熱交換により吸収した熱を熱源側熱交換器
（３）で室外空気に放出して、各室内の冷房を行う。

【００２１】そのとき、上記各分岐管（９ａ）〜（９ｃ
）の液分流器（１４）との分岐部付近に、それぞれ各分
岐管（９ａ）〜（９ｃ）への冷媒を減圧するための減圧
機構として機能するキャピラリチュ―ブ（２０ａ）〜（
２０ｃ）が設けられているので、液分流器（１４）まで
液単相流で流れてきた液冷媒の一部が蒸発液化して、そ
の後気液二相流で流れる。ここで、例えばビル等の建物
内では、各室に至る冷媒配管の分岐管（９ａ）〜（９ｃ
）の長さは数１０ｍにも至るので、従来のようにこの分
岐管（９ａ）〜（９ｃ）内に液冷媒を充填すると、その
冷媒量は莫大なものになり、冷媒使用量低減の要請に応
えることはできない。それに対して、上記実施例のよう
に、各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）内を気液二相流で流通
させることにより、空気調和装置全体の冷媒充填量を低
減することができる。

【００２２】その場合、液分流器（１４）までの主管（
９）内を気液二相流で流通させると、各分岐管（９ａ）
〜（９ｃ）への分配が困難となるが、上記実施例のよう
に液側の主管（９）内では液単相流であるので、そのよ
うな問題は生じない。

【００２３】そして、上記各キャピラリチュ―ブ（２０
ａ）〜（２０ｃ）の減圧度が配置される分岐管（９ａ）
〜（９ｃ）の長さが長いほど低く設定されているので、
各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）における圧力損失の差が緩
和される。すなわち、分岐管（９ａ）〜（９ｃ）の長さ
が長いほど圧力損失が大きくなり、特に気液二相流の場
合、圧力損失の差によって各室内電動膨張弁（６ａ）〜
（６ｂ）直前における冷媒状態（冷媒圧力）が大きく変
化する。例えば、分岐管（９ａ）〜（９ｃ）の長さは長
いものでは５０ｍ以上にも及ぶため、配管長が長いと圧
力損失により電動膨張弁（６ａ）直前の冷媒圧力が極め
て低くなり、他の利用側熱交換器（９ａ）〜（９ｃ）直
前の冷媒圧力が高いと、冷媒流量が激減する。したがっ
て、利用側熱交換器（７ａ）〜（７ｃ）の能力が十分発
揮できないことになる。それに対して、分岐管（９ａ）
〜（９ｃ）の長さに応じて上述のように減圧度を調節す
ることにより、圧力損失の差が補償され、各室内電動膨
張弁（６ａ）〜（６ｃ）の冷媒圧力が略均一化されて、
各利用側熱交換器（７ａ）〜（７ｃ）の能力が適正に発
揮される。よって、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）にお
ける空調機能を良好に維持しながら、冷媒充填量の低減
を図ることができるのである。

【００２４】特に、このような冷媒配管長の差に起因す
る圧力損失の差は、配管径の変更によっても可能である
が、多くの種類の口径を有する冷媒配管を準備すること
はコストアップにつながる。それに対して、キャピラリ
チュ―ブ（２０ａ）〜（２０ｃ）の内径及び長さの差で
容易に調節しうる減圧度で圧力損失の差を補償すること
により、コストアップが抑制されることになる。

【００２５】また、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の各
利用側熱交換器（７ａ）〜（７ｃに容量差がある場合、
各利用側熱交換器（７ａ）〜（７ｃ）の能力が大きいほ
ど、同じ冷媒状態を維持するのに必要な冷媒循環量は多
くなる。したがって、各利用側熱交換器（７ａ）〜（７
ｃ）の容量が大きいほど減圧度を低くすることにより、
各利用側熱交換器（７ａ）〜（７ｃ）に必要な冷媒循環
量が確保され、その能力が良好に発揮されることになる
。

【００２６】さらに、各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）の径
が大きくなるほど圧力損失は小さくなるので、分岐管（
９ａ）〜（９ａ）の径が大きくなるほどキャピラリチュ
―ブ（２０ａ）〜（２０ｃ）の減圧度を高くすることに
より、各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）間の圧力損失差を補
償することができる。特に分岐管（９ａ）〜（９ｃ）の
長さに応じてその配管径を変更することにより、圧力損
失を調節することができるが、上述のように口径が少し
ずつ異なる多くの種類の配管を準備することはコストア
ップを招くので、上記表１に示すように、数種の配管径
で圧力損失を大まかに調節する一方、各キャピラリチュ
―ブ（２０ａ）〜（２０ｃ）の減圧度の設定により、配
管径による調節と相俟って圧力損失の差を微細に補償す
ることができる。よって、室内電動膨張弁（６ａ）〜（
６ｃ）直前の冷媒圧力をより均一化でき、円滑な運転を
確保することができるのである。

【００２７】なお、上記実施例では、本発明を主管（９
）の両端に分流器（１４），（１５）を配置したいわゆ
るヘッダ―分岐方式による空気調和装置に適用した例を
説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はない。図３は上記実施例の変形例を示し、主管（９）
の途中から各分岐管（９ａ）〜（９ｃ）が分岐するいわ
ゆるライン方式の空気調和装置に適用した例を示し、各
分流器（１４），（１５）が設けられていない点以外は
上記実施例と同様である。

【００２８】この変形例においても、上記実施例と同様
に、各分岐管（９ａ）〜（９ｂ）の長さ，径及び利用側
熱交換器（７ａ）〜（７ｃ）の容量に応じて各キャピラ
リチュ―ブ（２０ａ）〜（２０ｃ）の減圧度を設定する
ことにより、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。

【００２９】また、本発明の減圧機構はキャピラリチュ
―ブに限定されるものではなく、図２は減圧機構として
ノズルを使用した例である。図４はその変形例を示し、
分岐管（９ａ）を途中の大径部で分割し、分割された各
端部にキャピラリチュ―ブ（２０ａ）の外径部を嵌合さ
せた例である。この場合にも、液単相流の区間を極めて
短く限定することができ、上記実施例と同様の冷媒充填
量低減効果を発揮しうることはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、空気調和装置の室外ユニットの各機器を主管で
接続する一方、室内ユニットの各機器を分岐管で接続し
、主管に対して各分岐管を互いに並列に接続して冷媒回
路を形成するとともに、各分岐管の主管からの液側分岐
部付近に、減圧機構を設け、この各減圧機構の減圧度を
当該分岐管の長さが長いほど低く設定するようにしたの
で、液冷媒の一部を蒸発液化させて分岐管内を気液二相
流で流すことにより冷媒充填量を低減させることができ
るとともに、配管径を微細に変更することなく配管長差
に基づく圧力損失の差を補償して各室内減圧弁直前の冷
媒状態を略均一化することができ、よって、各室内ユニ
ットにおける空調機能を良好に維持しながら、冷媒充填
量の低減を図ることができる。

【００３１】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、当該利用側熱交換器の容量が大きいほど
各減圧機構の減圧度を低く設定するようにしたので、各
室内ユニット利用側熱交換器の容量に差がある場合にも
、各利用側熱交換器の冷媒状態が適正に維持することが
でき、よって、各室内ユニットにおける空調能力を良好
に維持することができる。

【００３２】請求項３の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明において、分岐管の径が大きくなるほど減圧
機構の減圧度を高く設定するようにしたので、径の増大
に応じて低下する各分岐管の圧力損失の差が補償され、
径の変更による圧力損失の調節と相俟って、室内減圧弁
直前の冷媒圧力をより微細に均一化させることができ、
よって、著効を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統図で
ある。

【図２】減圧機構にノズルを使用したときの構造を示す
縦断面図である。

【図３】実施例の変形例に係る空気調和装置の冷媒配管
系統図である。

【図４】減圧機構にノズルを使用したときの変形例の構
造を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１　　　　圧縮機 ３　　　　熱源側熱交換器 ４　　　　室外電動膨張弁（室外減圧弁）６　　　　室
内電動膨張弁（室内減圧弁）９　　　　主管 ９ａ〜９ｃ　　分岐管 １０　　冷媒回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）
   及び室外減圧弁（４）が配設された室外ユニット（Ｘ）
   に対して、室内減圧弁（６ａ）及び利用側熱交換器（７
   ａ）を有する複数台の室内ユニット（Ａ），…を配置し
   、上記室外ユニット（Ｘ）の各機器（１），（３），（
   ４）を冷媒配管の主管（９）により順次接続する一方、
   上記各室内ユニット（Ａ），…の各機器（６ａ）及び（
   ７ａ），…をそれぞれ冷媒配管の分岐管（９ａ），…に
   より接続し、該各分岐管（９ａ），…を上記主管（９）
   に対して互いに並列に接続してなる冷媒回路（１０）を
   備えた空気調和装置において、上記各分岐管（９ａ），
   …の上記主管（９）との液側分岐部付近には各分岐管（
   ９ａ），…への冷媒を減圧するための減圧機構（２０ａ
   ），…が介設され、該各減圧機構（２０ａ），…の減圧
   度は当該分岐管（９ａ），…の長さが長いほど低く設定
   されていることを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の空気調和装置において
   、各減圧機構（２０ａ），…の減圧度は当該室内ユニッ
   ト（Ａ），…の利用側熱交換器（７ａ），…の容量が大
   きいほど低く設定されていることを特徴とする空気調和
   装置。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２記載の空気調和装置に
   おいて、各減圧機構（２０ａ），…の減圧度は当該分岐
   管（９ａ），…の径が大きいほど高く設定されているこ
   とを特徴とする空気調和装置。