JPH07122531B2 - 多室形空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は、一台の室外機と複数台の室内機とから構成さ
れ、冷暖房が同時に可能な多室形空気調和機に関するも
のである。

ロ．従来の技術 第６図は従来の多室形空気調和機の一例の冷媒回路図で
ある。室外機23は通常のヒートポンプ形空気調和機の冷
媒回路から構成され、複数の室内機24（図例は３台）に
接続される液管29およびガス管30が液管分岐回路31およ
びガス管分岐回路25で室内機24の数だけ分岐されてお
り、冷房運転または暖房運転は四方弁26の切替位置によ
り決定される。すなわち、冷房運転時には実線で示す冷
媒の流れとなり、圧縮機27から吐出された高温高圧のガ
ス冷媒は室内熱交換器28で凝縮し、液管分岐回路31を介
して各室内機24へ供給される。さらに室内機絞り装置32
で減圧され室内熱交換器33内で蒸発することにより冷房
効果が得られる。暖房運転時は四方弁26を破線が示す方
向に切換えることにより、冷媒回路の流れを逆転させて
可能となる。このような回路構成における多室形空気調
和機の運転モードは、冷房運転モードおよび暖房運転モ
ードに限られ、各室内機はそれぞれの運転モードにおい
て運転または停止の選択のみ可能となる。

ハ．発明が解決しようとする課題 上記従来の多室形空気調和機は、冷房と暖房とを異なる
部屋で同時に運転することはできないため、中間期にお
いて日照の違いやOA機器の発熱等による異なる負荷には
対応できない。また、コンピュータルームや配電室等の
年間冷房の必要な部屋と冷暖房の行なわれる居室とは、
別系統の空気調和機が必要となる。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、冷房運
転と暖房運転とを同時に選択し得る多室形空気調和機を
得ようとするものである。

ニ．課題を解決するための手段 本発明は上記の如き観点に鑑みてなされたもので、能力
可変形圧縮機、室外熱交換器、吐出側三方弁および吸入
側三方弁等からなる室外機と、室外熱交換器用電子膨張
弁および冷媒分岐回路等からなり室内に設置される分流
制御装置との間に高圧配管および低圧配管を設けると共
に、室内熱交換器および絞り装置等からなる複数の室内
機と、前記分流制御装置との間にそれぞれ液管およびガ
ス管を設けた空気調和機において、前記室外機の冷媒回
路を、低圧配管を吸入側三方弁を介して一方を吸入配管
に、他方を室外熱交換器の液側に接続し、圧縮機吐出配
管を吐出側三方弁を介して一方を高圧配管に、他方を室
外熱交換器のガス側に接続すると共に、室外熱交換器の
液側から逆止弁を介して高圧配管に至るバイパス管と、
室外熱交換器のガス側から二方弁を介して吸入配管に至
るバイパス管とを設け、前記分流制御装置の冷媒分岐回
路を、高圧配管を二分に分岐させ、一方を吐出ガスの流
入を遮断する二方弁、液管ヘッダおよび各室内機毎に設
けた二方弁を順次介して液管に接続し、他方および低圧
配管を各室内機毎に設けた副三方弁を介してガス管に接
続し、液ヘッダから室外熱交換器用電子膨張弁を介して
低圧配管に接続するように構成した多室形空気調和機を
提供しようとするものである。

ホ．作用 高圧配管を流れる冷媒は、吐出側三方弁の切換位置によ
り、室外熱交換器を凝縮機として用いる時は液または高
圧二相冷媒に、室外熱交換器をバイパスする時は高温高
圧ガス冷媒となる。吸入側三方弁は、低圧配管から戻る
冷媒が低圧ガス冷媒の時は直接圧縮機吸入配管に、低圧
二相冷媒の時は室外熱交換器を蒸発器として用いるよう
制御される。各室内機毎に設けた副三方弁は、室内機が
冷房運転を行なう時はガス管と低圧配管とを接続するよ
うに、暖房運転を行なう時はガス管と高圧配管とを接続
するように制御される。

室内機が冷房および暖房を同時に行なう時、圧縮機から
吐出された高温高圧ガス冷媒は吐出側三方弁、高圧配
管、副三方弁を介して暖房中の室内機に導かれ、この室
内熱交換器で凝縮することにより暖房効果を得る。さら
に凝縮した液冷媒は液管、各室内機毎に設けられた二方
弁、液管ヘッダ等を介して冷房中の室内機に導かれ、絞
り装置で減圧され、室内熱交換器で蒸発することにより
冷房効果を得る。蒸発した低圧ガス冷媒はガス管、副三
方弁、低圧配管、吸入側三方弁を順次介して圧縮機に吸
入される。以上の冷媒回路を構成することにより、冷房
および暖房を同時に行なうことを可能にしている。

暖房負荷が小さい時は、吐出側三方弁の切り換えにより
室外熱交換器を凝縮器として用い、高圧配管は高圧二相
冷媒となる。さらに冷房のみの時は、全ての冷媒を室外
熱交換器で凝縮させ、高圧配管は液冷媒となり吐出ガス
の流入を遮断する二方弁、液管ヘッダおよび各室内機毎
に設けた二方弁、液管を順次介して室内機に導かれる。
高圧配管を高圧二相冷媒とするか、液冷媒とするかは室
外送風機の風量により制御される。

冷房負荷が小さい時は液冷媒の一部を、暖房のみの時は
全ての液冷媒を分流制御装置内の室外熱交換器用電子膨
張弁で減圧して低圧配管を低圧二相冷媒とし、吸入側三
方弁の切り換えにより室外熱交換器を蒸発器として用い
る。

ヘ．実施例 本発明の実施例を第１図乃至第５図に基づいて説明する
と、能力可変形圧縮機１、室外熱交換器２、アキュムレ
ータ18、吐出ガスの圧縮機吸入配管への流入を遮断する
二方弁19、風量可変形送風機20、吐出側三方弁３および
吸入側三方弁４等からなる室外機５と、室外熱交換器用
電子膨張弁６、液管ヘッダ７、吐出ガスの液管ヘッダへ
の流入を遮断する二方弁８、各室内機毎に設けられた二
方弁9a,9b,9cおよび副三方弁10a,10b,10cからなる分流
制御装置11との間に高圧配管12および低圧配管13を設け
ると共に、室内熱交換器14a,14b,14cおよび絞り装置15
a,15b,15c等からなる３台の室内機A,B,Cと、分流制御装
置11との間にそれぞれ液管16a,16b,16cおよびガス管17
a,17b,17cを設けている。逆止弁21は吐出側三方弁３の
切換位置により高圧配管12へ吐出される高温高圧ガス冷
媒の室外熱交換器２への流入を遮断している。逆止弁22
a,22b,22cは室内機A,B,Cが暖房中に絞り装置15a,15b,15
cをバイパスさせている。

次に、上記構成の作用について説明する。なお、次の表
は各運転モードにおける室内機の冷暖房負荷、高圧配管
12における冷媒の状態、低圧配管13における冷媒の状態
および室外熱交換器２の機能の変化状態をそれぞれ示
す。

第１図は運転モード１、すなわち冷房運転のみの時の冷
媒の流れを矢印で示しており、室内器A,B,Cが全て冷房
運転を行なっている。圧縮機１から吐出された高温高圧
ガス冷媒は、吐出側三方弁３の切換位置により室外熱交
換器２に導かれて凝縮して液冷媒となり、さらに高圧配
管12、二方弁８、液管ヘッダ７、各室内機毎に設けられ
た二方弁9a,9b,9cおよび液管16a,16b,16cを順次介して
室内機A,B,Cに導かれてから絞り装置15a,15b,15cで減圧
され、室内熱交換器14a,14b,14cで蒸発して冷房効果を
得る。蒸発した低圧ガス冷媒はガス管17a,17b,17c,副三
方弁10a,10b,10c、低圧配管13、吸入側三方弁４、アキ
ュムレータ18を順次介して圧縮機１に吸入される。

第２図は運転モード２、すなわち冷房運転および暖房運
転が同時に行なわれ、暖房負荷が小さい時の冷房の流れ
を矢印で示しており、室内機Ａが暖房運転、室内機B,C
が冷房運転を行なっている。圧縮機１から吐出された高
温高圧ガス冷媒は、吐出側三方弁３の切換位置により室
外熱交換器２に導かれて一部が凝縮して高圧二相冷媒と
なる。この際、暖房を行なっている室内機の吹き出し空
気温度を高く保つため、室外送風機20の風量を調節して
凝縮圧力を制御している。高圧二相冷媒は、高圧配管1
2、副三方弁10a、ガス管17aを順次介して室内機Ａの熱
交換器14aで凝縮して液冷媒となり暖房効果を得ると共
に逆止弁22a、液管16a、二方弁9a、液管ヘッダ７、二方
弁9b,9c、液管16b,16cを順次介して室内機B,Cに導かれ
てから絞り装置15b,15cで減圧され、室内熱交換機14b,1
4cで蒸発して低圧ガス冷媒となり冷房効果を得る。低圧
ガス冷媒は、ガス管17b,17c、副三方弁10b,10c、低圧配
管13、吸入側三方弁４、アキュムレータ18を順次介して
圧縮機１に吸入される。

第３図は運転モード３、すなわち冷房運転および暖房運
転が同時に行なわれ、冷房負荷と暖房負荷との差が小さ
い時の冷媒の流れを矢印で示しており、室内機Ａが冷房
運転、室内機Ｃが暖房運転を行なっており、室内機Ｂは
停止している。圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷
媒は、吐出側三方弁３の切換位置により高圧配管に導か
れ、さらに、副三方弁10c、ガス管17cを介して室内機Ｃ
の熱交換器14cで凝縮して液冷媒となり暖房効果を得る
と共に逆止弁22c、液管16c、二方弁9c、液管ヘッダ７、
二方弁9a、液管16aを順次介して室内機Ａに導かれてか
ら絞り装置15aで減圧され、室内熱交換器14aで蒸発して
低圧ガス冷媒となり冷房効果を得る。低圧ガス冷媒は、
ガス管17a、副三方弁10a、低圧配管13、吸入側三方弁
４、アキュムレータ18を順次介して圧縮機１に吸入され
る。

以上の第１図乃至第３図が示す運転モード１乃至運転モ
ード３において、室外熱交換器用電子膨張弁６は通常閉
止しているが、吸入ガス冷媒の加熱度が過大となった
時、液冷媒の一部を低圧配管にバイパスさせ、圧縮機吐
出ガス温度の上昇を防いでいる。

第４図は運転モード４、すなわち冷房運転および暖房運
転が同時に行なわれ、冷房負荷が小さい時の冷媒の流れ
を矢印で示しており、室内機Ｃが冷房運転、室内機A,B
が暖房運転を行なっている。圧縮機１から吐出された高
温高圧ガス冷媒は、吐出側三方弁３の切換位置により高
圧配管に導かれてから副三方弁10a,10b、ガス管17a,17b
を介して室内機A,Bの熱交換器14a,14bで凝縮して液冷媒
となり暖房効果を得ると共に、逆止弁22a,22b、液管16
a,16b、二方弁9a,9bを順次介して液管ヘッダ７に導かれ
る。液冷媒は、二方弁9c、液管16cを介して室内機Ｃの
絞り装置15cで減圧され、熱交換器14cで蒸発して低圧ガ
ス冷媒となり冷房効果を得る。液冷媒の一部は、室外器
交換器用電子膨張弁６で減圧されて低圧二相冷媒とな
り、ガス管17c、副三方弁10cを介して戻ってくる低圧ガ
ス冷媒と混合し、低圧配管13、吸入側三方弁４を介して
室外熱交換器２に導かれて蒸発し、二方弁19、アキュム
レータ18を介して圧縮機１に吸入される。

第５図は運転モード５、すなわち暖房運転のみの時の冷
媒の流れを矢印で示しており、室内機A,B,Cが全て暖房
運転を行なっている。圧縮機１から吐出された高温高圧
ガス冷媒は、吐出側三方弁３の切換位置により高圧配管
12に導かれてから副三方弁10a,10b,10c、ガス管17a,17
b,17cを介して室内機A,B,Cに導かれてから熱交換器14a,
14b,14cで凝縮して液冷媒となり暖房効果を得る。さら
に逆止弁22a,22b,22c、液管16a,16b,16c、三方弁9a,9b,
9cおよび液管ヘッダ７を順次介して室外熱交換器用電子
膨張弁６で減圧されて低圧二相冷媒となり、低圧配管1
3、吸入側三方弁４を介して室外熱交換器で蒸発し、さ
らに二方弁19、アキュムレータ18を介して圧縮機１に吸
入される。

以上、実施例の構成および動作を説明したが、室内機A,
B,Cが同一の能力とは限らないため、各運転モードの選
択および圧縮機１の運転容量は次のような関係に決定さ
れている。ただし、R1およびR2は実験的に求められる定
数を表わす。

冷房負荷 ＝ Σ（冷房運転中の室内機の能力） 暖房負荷 ＝ Σ（暖房運転中の室内機の能力） 運転モード１ （冷房負荷＞０）且（暖房負荷＝０）の
場合 運転モード２ （冷房負荷／暖房負荷）＞R1の場合 運転モード３ R1≧（冷房負荷／暖房負荷）≧R2の場合 運転モード４ （冷房負荷／暖房負荷）＜R2の場合 運転モード５ （冷房負荷＝０）且（暖房負荷＞０）の
場合 圧縮機運転容量＝MAX（冷房負荷、暖房負荷）／室外機
の能力（％） ト．発明の効果 本発明は上述のごとく構成されているので、従来の多室
形空気調和機の室内外連絡冷媒配管を簡素化できるとい
う利点を維持しながら、異なる部屋で冷房と暖房を同時
に運転できるため、各部屋の異なる負荷に対して最適な
空気調和が可能となり、さらに室内熱交換器の一方を凝
縮器として、他方を蒸発器として用いる熱回収運転によ
り、大幅な省エネルギーになるという効果がある。

従来のヒートポンプ式空気調和機においては、四方弁を
切り換えて逆サイクル運転を行なうことにより運転モー
ドを切り換えているため、運転モード変更時に室内外連
絡配管中の冷媒が運転状態や圧縮機に与える影響が大き
い。例えば、デフロスト運転開始時にガス管中の高温高
圧ガス冷媒が圧縮機に戻り、吐出ガス温度過昇等の危険
があった。これに対し、本発明の冷媒回路は上述のごと
く構成されているため、室内外連絡配管中の冷媒の流れ
は、室外から室内へは高圧配管を介し、室内から室外へ
は低圧配管を介する一方向の流れとなっており、運転モ
ードがどのように変化してもこの流れ方向は変わらず、
室内外連絡配管中の冷媒が運転状態や圧縮機に与える影
響が最小限に抑えられている。この事は、室内機が室温
サーモスタットの働きにより発停する度に頻繁に運転モ
ード変更が起こり得る冷暖房が同時に可能な多室形空気
調和機においては特に重要であり、信頼性向上に大きく
寄与している。

第４図に示す運転モード４、すなわち冷房運転および暖
房運転が同時に行なわれ、冷房負荷が小さい時、冷房中
の室内熱交換器と室外熱交換器とが直列になるよう冷媒
回路が構成されており、これら両熱交換器間の圧力損失
が存在するため、室内熱交換器の凍結を防止するための
蒸発圧力調整弁等を省略できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例の冷媒回路におけ
る各運転モードの冷媒の流れを示したもので、第６図は
従来の多室形空気調和機の一例の冷媒回路図である。 １……能力可変形圧縮機、２……室外熱交換器、 ３……吐出側三方弁、４……吸入側三方弁、 ５……室外機、６……電子膨張弁、 ７……液管ヘッダ、8,9,19……二方弁、 10……副三方弁、11……分流制御装置、 12……高圧配管、13……低圧配管、 14……室内熱交換器、15……絞り装置、 16……液管、17……ガス管、 18……アキュムレータ、 20……風量可変形送風機、 21,22……逆止弁、 A,B,C……室内機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】能力可変形圧縮機、室外熱交換器、吐出側
   三方弁および吸入側三方弁等からなる室外機と、室外熱
   交換器用電子膨張弁および冷媒分岐回路等からなり室内
   に設置される分流制御装置との間に高圧配管および低圧
   配管を設けると共に、室内熱交換器および絞り装置等か
   らなる複数の室内機と、前記分流制御装置との間にそれ
   ぞれ液管およびガス管を設けた空気調和機において、前
   記室外機の冷媒回路を、低圧配管を吸入側三方弁を介し
   て一方を吸入配管に、他方を室外熱交換器の液側に接続
   し、圧縮機吐出配管を吐出側三方弁を介して一方を高圧
   配管に、他方を室外熱交換器のガス側に接続すると共
   に、室外熱交換器の液側から逆止弁を介して高圧配管に
   至るバイパス管と、室外熱交換器のガス側から二方弁を
   介して吸入配管に至るバイパス管とを設け、前記分流制
   御装置の冷媒分岐回路を、高圧配管を二方に分岐させ、
   一方を吐出ガスの流入を遮断する二方弁、液管ヘッダお
   よび各室内機毎に設けた二方弁を順次介して液管に接続
   し、他方および低圧配管を各室内機毎に設けた副三方弁
   を介してガス管に接続し、液ヘッダから室外熱交換器用
   電子膨張弁を介して低圧配管に接続するように構成した
   ことを特徴とする多室形空気調和機。