JPH08105668A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室外熱交換器を大容量化することなく、異熱
源の室外熱交換器の実質的な同時利用を可能にした空気
調和装置を提供する。 【構成】 室外機１に低圧ガス管３、高圧ガス管５、液
管７から成るユニット間配管を介して複数の室内機９を
つなぎ、冷房、暖房、冷暖房混在運転を可能にした空気
調和装置において、室外機１には異熱源の複数の室外熱
交換器１１，１５を設け、同一熱源の室外熱交換器１１
による単独運転と異熱源の室外熱交換器１１，１５によ
る同時運転とのいずれかを選択する制御手段を設け、異
熱源の室外熱交換器による同時運転を達成することによ
り、イニシャルコスト、ランニングコストの低減等を図
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和装置に係り、特
に室外機に異熱源の複数の室外熱交換器を設けた空気調
和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、室外機に対して低圧ガス管、高
圧ガス管、液管から成るユニット間配管を介して複数の
室内機をつなぎ、冷房、暖房、冷暖房混在運転を可能に
した空気調和装置は知られている。

【０００３】この種のものでは、室外機に異熱源（例え
ば空気熱源と水熱源）の複数の室外熱交換器を設け、両
熱源の室外熱交換器を使い分ける（単独利用する）こと
により、省エネルギー化、ランニングコストの低減化を
図るようにしたものが提案されている（例えば、特開平
２−２７９９６２号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものは、空気熱源と水熱源の室外熱交換器を単独利用す
ることが前提であり、両熱源の室外熱交換器を同時利用
することはできない。

【０００５】従来のものを同時利用した場合には、冷房
運転時においては、冷媒は凝縮能力の大きな水熱源の室
外熱交換器（以下、水熱交換器という）で低めの圧力で
凝縮する。また、空気熱源の室外熱交換器（以下、空気
熱交換器という）では高い圧力で、冷媒が凝縮するので
冷媒が水熱交換器に寝込むという問題がある。また、暖
房運転時においては、蒸発能力の大きな水熱交換器の蒸
発圧力が高くなるので、蒸発圧力が高くならない空気熱
交換器に冷媒が寝込むという問題がある。

【０００６】このような現象は、結果的にみると、いず
れか一方の熱源の単独利用になり、単独利用だと有効利
用されない熱源の室外熱交換器の容量を、他の室外熱交
換器で補うことになるので、室外熱交換器は大容量化す
るという問題がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、室外熱交換器を大容量化
することなく、異熱源の室外熱交換器の実質的な同時利
用を可能にした空気調和装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、室外機に
低圧ガス管、高圧ガス管、液管から成るユニット間配管
を介して複数の室内機をつなぎ、冷房、暖房、冷暖房混
在運転を可能にした空気調和装置において、室外機には
異熱源の複数の室外熱交換器を設け、単一熱源の室外熱
交換器による単独運転と異熱源の複数の室外熱交換器に
よる運転とのいずれかを選択する制御手段を設けたこと
を特徴とするものである。

【０００９】第２の発明は、制御手段は、異熱源の室外
熱交換器による同時運転を選択した時、異熱源の室外熱
交換器に対して別々に冷媒を流すための制御弁を備えた
ことを特徴とするものである。

【００１０】第３の発明は、室外機に設けた異熱源の室
外熱交換器は、空気熱源の室外熱交換器と水熱源の室外
熱交換器であり、空気熱源の熱交換器の容量が水熱源の
熱交換器の容量よりも大きく設定されるものである。

【００１１】

【作用】第１の発明によれば、異熱源の室外熱交換器に
よる実質的な同時運転を達成することにより、常に単独
運転する場合に比べて、異熱源の室外熱交換器のいずれ
か一方の容量を小さくすることができ、これによってイ
ニシャルコストを低減することができるとともに、異熱
源の室外熱交換器による同時運転により、省エネルギー
化とランニングコストの低減を図ることができる。

【００１２】第２の発明によれば、異熱源の室外熱交換
器に対して別々に冷媒を流すための制御弁を備えること
により、簡単な機構によって、第１の発明と同じ作用を
得ることができる。

【００１３】第３の発明によれば、水熱源の室外熱交換
器の容量を小さくできる分だけ、イニシャルコストを低
減することができ、空気熱源の室外熱交換器と水熱源の
室外熱交換器との同時運転を選択することにより、省エ
ネルギー化とランニングコストの低減を図ることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による空気調和装置の一実施例
を図面を参照して説明する。

【００１５】図１において、１は室外機を示している。
この室外機１には、低圧ガス管３、高圧ガス管５、液管
７からなるユニット間配管を介して複数の室内機９がつ
ながれている。まず、室外機１について説明すると、２
台の容量可変の圧縮機（最大容量夫々５馬力）Ａ，Ｂ
と、１０馬力分の空気熱交換器１１と、電子制御弁１３
と、５馬力分の水熱交換器１５と、電子制御弁１７と、
第１の逆止弁１９と、第２の逆止弁２１と、更には三方
弁２３とが設けられている。この三方弁２３は二方弁を
２つ組み合わせたものでもよい。

【００１６】圧縮機Ａ，Ｂは容量可変に限定するもので
はなく、いずれか一方が定格であっても、双方共に定格
であってもよい。

【００１７】水熱交換器１５の熱源には、ビル空調に用
いられるセントラル空調の水熱源が利用される。セント
ラル空調の水熱源は就業時間帯（例えば平日の日中）に
利用すると省エネルギー化を図ることができる一方、そ
れ以外の時間帯（例えば平日の日中以外、休日等）には
利用することができない。

【００１８】室内機９を説明すると、室内熱交換器２５
と電子制御弁（室内メカ弁）２７とが設けられ、夫々の
室内機９は別々の室に設置されている。後述するよう
に、この空調システムは、室外機１の吐出弁１００、吸
込弁１０１、三方弁２３、室内機９の吸込弁１０２、吐
出弁１０３を適宜切り替えることにより、各室を冷房、
暖房、冷暖房混在（熱回収）運転することが可能なシス
テムになっている。

【００１９】Ａ；冷房運転 （１）平日の日中であって、セントラル空調の水熱源
（冷水）を利用することができる場合。

【００２０】この場合には、図１を参照して、空気熱交
換器１１と水熱交換器１５とが同時利用される。この
時、室外機１の吐出弁１００が開かれ、吸込弁１０１が
閉じられる。また室内機９の吸込弁１０２が開かれ、吐
出弁１０３が閉じられる。三方弁２３は実線の位置に切
り替えられる。

【００２１】この状態で、空調システムを運転すると、
圧縮機Ａからの５馬力分の冷媒は吐出弁１００を通って
１０馬力分の空気熱交換器１１に入り、ここで凝縮され
る。この時、空気熱交換器１１は１０馬力であり、容量
が大きいので、凝縮圧力は低く抑えられる。凝縮した冷
媒は電子制御弁１３を通って液管７に入る。圧縮機Ｂか
らの５馬力分の冷媒は三方弁２３を通って５馬力分の水
熱交換器１５に入り、ここで凝縮される。水熱源利用の
ためここでの凝縮圧力は低く抑えられる。

【００２２】従来であれば、冷房運転時においては、冷
媒は凝縮能力の大きな水熱交換器１５に寝込み、空気熱
交換器１１だけが利用される、この実施例では、逆止弁
１９が設けられるので、圧縮機Ａからの冷媒が水熱交換
器１５に流れることはなく、両熱交換器１１，１５が有
効利用される。

【００２３】両熱交換器１１，１５で凝縮した冷媒は、
電子制御弁１３、１７を通って液管７に入り、そこから
室内機９に入り、電子制御弁２７、室内熱交換器２５、
吸込弁１０２を通って低圧ガス管３に入り、圧縮機Ａ，
Ｂの吸込管に戻る。

【００２４】これによれば、上述したように、１０馬力
分の空気熱交換器１１を単独利用した場合に比べ、空気
熱交換器１１には５馬力分の冷媒しか流れないので、凝
縮圧力を低く抑えることができる。

【００２５】また、水熱交換器１５の単独利用は行なわ
ないことが前提となっており、水熱交換器１５を利用す
る場合には、空気熱交換器１１との同時利用となるの
で、水熱交換器１５の容量は、対応する圧縮機Ｂと同じ
でよいので、水熱交換器１５の容量を５馬力と小さくす
ることができ、イニシャルコストを低減することができ
る。すなわち、このイニシャルコストの低減が両熱交換
器１１，１５を同時利用する場合の効果であって、かり
に従来のように同時利用できないとすれば、水熱交換器
１５の容量を、圧縮機Ａ，Ｂの和である１０馬力としな
ければならないことは言うまでもない。

【００２６】（２）平日の日中以外、或いは休日等であ
って、セントラル空調の水熱源（冷水）を利用すること
ができない場合。

【００２７】この場合には、１０馬力の空気熱交換器１
１の単独利用を行なうために、上述の冷房運転状態にお
いて、電子制御弁１７が全閉にされる。これによれば、
圧縮機Ａ，Ｂからの冷媒はすべて空気熱交換器１１に入
り、ここで凝縮し、電子制御弁１３を通って、液管７に
入る。なお、それ以後の冷媒の流れは上述の冷房運転と
同じであるので説明を省略する。

【００２８】これによれば、セントラル空調の水熱源を
利用しなくても、各室の冷房を実現することができる。

【００２９】Ｂ；暖房運転

【００３０】（１）平日の日中であって、セントラル空
調の水熱源（温水）を利用することができる場合。

【００３１】この場合には、図２を参照して、空気熱交
換器１１と水熱交換器１５とが同時利用される。室外機
１の吐出弁１００が閉じられ、吸込弁１０１が開かれ
る。また室内機９の吸込弁１０２が閉じられ、吐出弁１
０３が開かれる。三方弁２３は点線の位置に切り替えら
れる。

【００３２】この状態で、空調システムを運転すると、
圧縮機Ａからの５馬力分の冷媒と、圧縮機Ｂからの５馬
力分の冷媒とが、１０馬力分の冷媒となって合流して高
圧ガス管５に入り、室内機９に入る。そして、吐出弁１
０３、室内熱交換器２５、電子制御弁２７を通って液管
７に入り、そこから５馬力分の冷媒は電子制御弁１３を
通って１０馬力分の空気熱交換器１１に入り、ここで蒸
発される。この時、空気熱交換器１１は１０馬力であ
り、容量が大きいので、蒸発圧力を下げ過ぎずに済むの
で、霜が付きにくくなる。残りの５馬力分の冷媒は電子
制御弁１７を通って５馬力分の水熱交換器１５に入り、
ここで蒸発される。

【００３３】空気熱交換器１１で蒸発した冷媒は、吸込
弁１０１を通って低圧ガス管３に入り、圧縮機Ａの吸込
管に戻り、水熱交換器１５で蒸発した冷媒は、三方弁２
３を通って圧縮機Ｂの吸込管に戻る。

【００３４】この時、水熱交換器１５で蒸発した冷媒の
圧力が高くなるが、第２の逆止弁２１があるので、冷媒
が圧縮機Ａの吸込管に流れることはないので、両熱交換
器１１，１５は実質的に同時利用される。

【００３５】これによれば、上述したように、１０馬力
分の空気熱交換器１１を単独利用した場合に比べ、空気
熱交換器１１には５馬力分の冷媒しか流れないので、蒸
発圧力を下げ過ぎずに済むので、霜が付きにくくなる。

【００３６】また、水熱交換器１５の単独利用は行なわ
ないことが前提となっており、水熱交換器１５を利用す
る場合には、空気熱交換器１１との同時利用となるの
で、水熱交換器１５の容量は、対応する圧縮機Ｂと同じ
でよいので、水熱交換器１５の容量を５馬力と小さくす
ることができ、イニシャルコストを低減することができ
ることは上述した通りである。

【００３７】（２）平日の日中以外、或いは休日等であ
って、セントラル空調の水熱源（温水）を利用すること
ができない場合。

【００３８】この場合には、１０馬力の空気熱交換器１
１の単独利用を行なうために、上述の暖房運転状態にお
いて、電子制御弁１７が全閉にされる。これによれば、
液管７を通じて戻る冷媒は電子制御弁１３を通ってすべ
て空気熱交換器１１に入り、ここで蒸発し、吸込弁１０
１を通って低圧ガス管３に入り、圧縮機Ａ，Ｂの吸込管
に戻る。

【００３９】これによれば、セントラル空調の水熱源を
利用しなくても、各室の暖房を実現することができる。

【００４０】Ｃ；冷房主体の冷暖房混在運転 （１）平日の日中であって、セントラル空調の水熱源
（冷水）を利用することができる場合。（室内機９ａは
６馬力、室内機９ｂは４馬力とする。） この場合には、図３を参照して、空気熱交換器１１と水
熱交換器１５とが同時利用される。室外機１の吐出弁１
００が開かれ、吸込弁１０１を閉じられる。また、一方
の室内機９ａの吸込弁１０２ａが開かれ、吐出弁１０３
ａが閉じられるとともに、他方の室内機９ｂの吸込弁１
０２ｂが閉じられ、吐出弁１０３ｂが開かれる。三方弁
２３は実線の位置に切り替えられる。

【００４１】この状態で、空調システムを運転すると、
圧縮機Ａ，Ｂからの冷媒は、実線の矢印で示す方向に、
１：１：４の割合で流れる。

【００４２】４／６の割合で流れる冷媒は、高圧ガス管
５を通って室内機９ｂに入り、この室内機９ｂが配置さ
れた室を暖房し、液管７に入る。すなわち、吐出弁１０
３ｂ、室内熱交換器２５、電子制御弁２７を通って液管
７に入る。圧縮機Ｂから吐出され、１／６の割合で流れ
る冷媒は、三方弁２３を通って５馬力分の水熱交換器１
５に入り、ここで凝縮されて、液管７に入る。水熱源利
用のためここでの凝縮圧力は低く抑えられる。また、残
りの１／６の割合で流れる冷媒は、吐出弁１００を通っ
て１０馬力分の空気熱交換器１１に入り、ここで凝縮さ
れる。この時、空気熱交換器１１は１０馬力であり、容
量が大きいので、凝縮圧力は低く抑えられる。凝縮した
冷媒は電子制御弁１３を通って液管７に入る。

【００４３】冷媒はすべて液管７に合流して、室内機９
ａに入り、この室内機９ａが配置された室を冷房して、
低圧ガス管３に入る。すなわち、電子制御弁２７、室内
熱交換器２５、吸込弁１０２ａを通って低圧ガス管３に
入る。そして、圧縮機Ａ，Ｂの吸込管に戻る。これによ
れば、熱回収が可能になるとともに、空気熱交換器１１
と水熱交換器１５との同時利用が有効に行われる。

【００４４】（２）平日の日中以外、或いは休日等であ
って、セントラル空調の水熱源（冷水）を利用すること
ができない場合。

【００４５】この場合には、１０馬力の空気熱交換器１
１の単独利用を行なうために、上述の運転状態におい
て、電子制御弁１７が全閉にされる。これによれば、４
／６の割合で流れる冷媒が室内機９に入り、残りの２／
６の割合で流れる冷媒は、すべて空気熱交換器１１に入
り、ここで凝縮し、電子制御弁１３を通って、液管７に
入る。なお、それ以後の冷媒の流れは上述の冷暖房混在
運転と同じであるので説明を省略する。

【００４６】これによれば、セントラル空調の水熱源を
利用しなくても、各室の冷房、暖房を実現することがで
きる。

【００４７】Ｄ；暖房主体の冷暖房混在運転 （１）平日の日中であって、セントラル空調の水熱源
（温水）を利用することができる場合。（室内機９ａを
６馬力、室内機９ｂを４馬力とする。） この場合には、図４を参照して、空気熱交換器１１と水
熱交換器１５とが同時利用される。室外機１の吐出弁１
００が閉じられ、吸込弁１０１が開かれる。また、一方
の室内機９ａの吸込弁１０２ａが閉じられ、吐出弁１０
３ａが開かれるとともに、他方の室内機９ｂの吸込弁１
０２ｂが開かれ、吐出弁１０３ｂが閉じられる。三方弁
２３は破線の位置に切り替えられる。

【００４８】この状態で、空調システムを運転すると、
圧縮機Ａ，Ｂからの冷媒は、すべてが実線の矢印で示す
方向に流れ、一方の室内機９ａに入る。そして、この室
内機９ａが配置された室を暖房し、液管７に入る。すな
わち、吐出弁１０３ａ、室内熱交換器２５、電子制御弁
２７を通って液管７に入る。

【００４９】液管７に入った冷媒は、２：４の割合で分
流して、４／６の割合で流れる冷媒は、他方の室内機９
ｂに入り、この室内機９ｂが配置された室を冷房し、低
圧ガス３に入る。残りの２／６の割合で流れる冷媒は、
室外機１に入り、そこで更に１：１の割合で分流し、夫
々の室外熱交換器１１，１５に入る。夫々の室外熱交換
器１１，１５は、蒸発圧力を下げ過ぎずに済むので、霜
が付きにくく、かつ暖房能力を向上させることができ
る。これによれば、空気熱交換器１１と水熱交換器１５
とを極めて有効に同時利用することができる。又、２／
６の割合の冷媒すなわち、２馬力分の冷媒であるから室
外熱交換器１５のみの使用も可能である。

【００５０】（２）平日の日中以外、或いは休日等であ
って、セントラル空調の水熱源（温水）を利用すること
ができない場合。

【００５１】この場合には、１０馬力の空気熱交換器１
１の単独利用を行なうために、上述の運転状態におい
て、電子制御弁１７が全閉にされる。これによれば、２
／６の割合で流れる冷媒が、すべて電子制御弁１３を通
って空気熱交換器１１に入り、ここで蒸発し、低圧ガス
３に入り、吸込弁１０１を通って、圧縮機Ａ，Ｂの吸込
管に戻る。

【００５２】これによれば、セントラル空調の水熱源を
利用しなくても、各室の冷房を実現することができる。

【００５３】要するに、この実施例によれば、第１の逆
止弁１９と第２の逆止弁２１とを設けたので、冷房、暖
房、冷暖房混在運転において、両熱交換器１１，１５に
別々に冷媒を流すことができるので、両熱交換器１１，
１５を実質的に同時利用することができる。そして、セ
ントラル空調の水熱源を利用する場合には、水熱交換器
１５と空気熱交換器１１とを同時利用するようにしてお
けば、水熱交換器１５を単独利用する場合の容量（１０
馬力）に比べて、水熱交換器１５の容量（５馬力）を小
さくすることができるので、その分だけ、イニシャルコ
ストを低減させることができる。また、両熱交換器１
１，１５を同時利用する場合には、例えば１０馬力分の
空気熱交換器１１に５馬力分の冷媒を流すことになり、
効率がアップするので、ランニングコストの低減を図る
ことができる。

【００５４】図５は別の実施例を示している。

【００５５】ここでは室外機１を複数つないだことが特
徴である。なお、図示は省略したが、上述と同様に、各
室外機１には、低圧ガス管３、高圧ガス管５、液管７か
ら成るユニット間配管を介して複数の室内機９がつなが
れる。

【００５６】図１〜図４の実施例では、室外機１が単数
であったために、オイルセパレータで分離されるオイル
の各室外機１間の移動を考慮する必要がないので、オイ
ルセパレータ関連については、図示と共に説明を省略し
た。

【００５７】ただし、室外機１を複数つないだ場合に
は、オイルセパレータで分離されるオイルの各室外機１
間の移動を考慮しなければならない。

【００５８】各室外機１における各圧縮機Ａ，Ｂの吐出
管にはオイルセパレータＣが設けられ、各オイルセパレ
ータＣで分離されたオイルはオイル回収弁Ｄを通じて夫
々圧縮機Ａ，Ｂに回収される。各オイル回収弁Ｄはバラ
ンス管２００によりつながれる。これによれば、いずれ
か一方の室外機１のオイルが不足した場合に、他方の室
外機１のオイルを、バランス管２００を通じて、一方の
室外機１に回収することができるものである。

【００５９】尚、上記実施例では各圧縮機や熱交換器等
を１台の室外機１に収納したが、必要に応じてこの室外
機を複数に分割して並列につなぐようにしても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１の
発明によれば、室外機には異熱源の複数の室外熱交換器
を設け、同一熱源の室外熱交換器による単独運転と異熱
源の室外熱交換器による同時運転とのいずれかを選択す
る制御手段を設けたので、異熱源の室外熱交換器のいず
れか一方の容量を小さくすることができ、イニシャルコ
ストを低減することができ、異熱源の室外熱交換器によ
る同時運転を選択した場合に、省エネルギー化とランニ
ングコストの低減を図ることができる。

【００６１】第２の発明によれば、制御手段は、異熱源
の室外熱交換器による同時運転を選択した時、異熱源の
室外熱交換器に対して別々に冷媒を流すための制御弁を
備えたので、簡単な制御によって、第１の発明と同じ効
果を得ることができる。

【００６２】第３の発明によれば、室外機に設けた異熱
源の室外熱交換器は、空気熱源の室外熱交換器と水熱源
の室外熱交換器であり、空気熱源の室外熱交換器の容量
が水熱源の室外熱交換器の容量よりも大きく設定されて
いるので、水熱源の室外熱交換器の容量を小さくできる
分だけ、イニシャルコストを低減することができ、空気
熱源と水熱源との異熱源の室外熱交換器の同時運転を選
択した場合、ランニングコストの低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷媒回路において冷房運転時の冷
媒の流れを示す冷媒回路図である。

【図２】図１の冷媒回路において暖房運転時の冷媒の流
れを示す冷媒回路図である。

【図３】図１の冷媒回路において冷房主体の冷暖房混在
運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。

【図４】図１の冷媒回路において暖房主体の冷暖房混在
運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。

【図５】別の実施例を示す冷媒回路図である。

【符号の説明】

１ 室外機 ３ 低圧ガス管 ５ 高圧ガス管 ７ 液管 ９ 室内機 １１ 空気熱交換器 １５ 水熱交換器 １７ 電子制御弁 １９ 第１の逆止弁 ２１ 第２の逆止弁 ２３ 三方弁２３ ２５ 室内熱交換器 １００，１０３ 吐出弁 １０１，１０２ 吸込弁 Ａ，Ｂ 圧縮機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外機に低圧ガス管、高圧ガス管、液管
   から成るユニット間配管を介して複数の室内機をつな
   ぎ、冷房、暖房、冷暖房混在運転を可能にした空気調和
   装置において、前記室外機には異熱源の複数の室外熱交
   換器を設け、単一熱源の室外熱交換器による単独運転と
   異熱源の複数の室外熱交換器による運転とのいずれかを
   選択する制御手段を設けたことを特徴とする空気調和装
   置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、異熱源の室外熱交換器
   による同時運転を選択した時、異熱源の室外熱交換器に
   対して別々に冷媒を流すための制御弁を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 【請求項３】 前記室外機に設けた異熱源の室外熱交換
   器は、空気熱源の室外熱交換器と水熱源の室外熱交換器
   であり、空気熱源の室外熱交換器の容量が水熱源の室外
   熱交換器の容量よりも大きく設定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。