JPS63213755A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷媒循環系統を複数倫えた空気調和装置の改
良に関し、特にその設備容量の低減対策に関する。

（従来の技術） 従来、空気調和装置においては、圧縮機からの冷媒を順
次凝縮器、膨張機構、及び蒸発器に循環させる冷媒循環
系統を備えており、特に中、大型機のものでは、例えば
特開昭５３−１３２８４２号公報に開示されるように、
上記冷媒循環系統を複数備えて、空調負荷の大きい大室
内でも良好に空調すると共に、冷媒循環系統の１つが故
障した場合にも残りの冷媒循環系統で空調運転を続行し
て、故障に対する信頼性を確保するようにしてい−る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の如き冷媒循環系統を複数備えた空気調
和装置を使用して、高層ビル等の所定階の大室内を暖房
空調する場合、例えばその大室内の東西南北の四方に４
つの冷媒循環系統の熱交換器（蒸発器）を各々配置する
ときには、各熱交換器の負荷は、日光の照射の有無等の
関係で時間変化に伴って変化する関係上、各冷媒循環系
統の圧縮機を、施工に際して予め各負荷の最大値に見合
った能力値のものを選定しておく必要がある。

しかしながら、その場合、各熱交換器での負荷変動に応
じて冷媒循環系統の１つが最大能力で運転している場合
にも、他の冷媒循環系統では中間前値て運転していたり
、運転の停止Ｆ状態にあることも必り、複数の冷媒循環
系統の合計能力からみると、能力の有効利用率が低く、
その分、設備容■が増大する欠点が生じる。

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、複数の冷媒循環系統を備えた場合、各冷媒循環系
統の間で暖房能力の補償を行い得るようにすることによ
り、各冷媒循環系統の能力を最大能力値の低いものに可
及的に選定し得て、設備容な１の低減を図ることにある
。

（問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明では、暖房運転時に、
所定の冷媒循環系統のガス冷媒でもって他の冷媒循環系
統の冷媒の低圧を上昇させて、該仙の冷媒循環系統の暖
房能力をぞの分高く補償するようにしている。

すなわち、本発明の具体的な解決手段は、第１図に示す
ように、圧縮機（１）の冷媒を順次凝縮器（１０）、膨
張ａ　ｍ　（１１）、及び蒸発器（３）ニ循環すける冷
媒循環系統（１７）、　（２０）を複数漸えて、室内の
冷房運転を行う空気調和装置を前提とする。そして、所
定の２つの冷媒循環系統（１７）、　（２０）の間に、
一方の冷媒循環系統（１７又は２０）の蒸発器（３）上
流側に配置される熱交換器（２５又は２５゛）と、他方
の冷媒循環系統（２０又は１７）の圧縮機（１）からの
冷媒を上記熱交換器（２５又は２５°）に流通させた後
に膨張機構（２６又は２６゛）を経て該他方の冷媒循環
系統（２０又は１７）の蒸発器（３）上流側に戻す冷媒
回路（３０又は３０°）と、該冷媒回路（３０又は３０
゛）に配置される開閉弁（３１又は３１°）とからなる
熱移動装置（３２又は３２゛）を設けて、上記一方の冷
媒循環系統（１７又は２０）の圧縮機（１）の最大能力
以上の能力要求時には、上記開閉弁（３１又は３１°）
を開くことにより、他方の冷媒循環系統（２０又は１７
）の暖房能力で上記一方の冷媒循環系統（１７又は２０
）の暖房能力を補償可能とする構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、暖房運転時、各冷媒循
環系統（１７）、　（２０）では、冷媒の循環により蒸
発器（３）で外部の熱量が吸熱されると共に、この熱量
が凝縮器（１０）で室内空気に放熱されるのが繰返され
て、室内が良好に冷房空調される。

今、所定の冷媒循環系統（例えば１７）の圧縮機（１）
の能力が最大能力値以上に要求された場合には、開閉弁
（３１）を開くことが行われる。このことにより、上記
他の冷媒循環系統（２０）の圧縮機（１）からのガス冷
鰐の一部が、上記所定の冷媒循環系統（１７）の蒸発器
（３）上流側の熱交換器（２５）に流通した後、膨張機
構（２６）を経て自己の冷媒循環系統（２０）の蒸発器
（３）上流側に戻る。その結果、上記所定の冷媒循環系
統（１７）では、その蒸発器（３）上流側の冷媒が、上
記熱交換器（２５）で熱量を受けるので、冷媒の圧力（
低圧）が上昇して、その暖房能力が高く確保される。し
たがって、上記所定の冷媒循環系統（１７）の能力は、
他の冷媒循環系統（２０）で能力補償される分だけ能力
値の低いものに選定することができ、仝休の股備容吊を
小さくできる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は、高層ビル等の所定階の入室内を空調する空気
調和装置の冷媒配管系統を示す。同図において、（Ａ）
は室外ユニット、（（３）〜（Ｅ）は大室内に配置され
る複数台（４台）の室内ユニットであって、所定の２台
の室内ユニット（Ｂ）、　（Ｃ）は、大室内の例えば南
側に配置され、他の２台の室内ユニット（Ｄ）、　（Ｅ
）は西側に配置される。

上記室外ユニット（Ａ）の内部には、同−構成の２つの
機器類（ｌ（）、（Ｉ）が備えられ、各機器類（ＩＩ）
。

（Ｉ）は、圧縮機（１）と、四路切換弁（２）と、室外
熱交換器（３）と、暖房運転用の膨張機１（４）とを備
え、該各機器（１）〜（４）は各々冷媒配管（５）・・
・で冷媒の流通可能に接続されている。また、上記圧縮
機（１）にはインバータ（７）が接続されていて、。

該インバータ（７）により圧縮機（１）の運転周波数を
変更して、その容量を多段階に調整可能としている。一
方、上記各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）は、同一内部構
成であり、その内部には室内熱交換器（１０）と、冷房
運転用の膨張機構（１１）とを備え、該各機器（１０）
、　（１１）は各々冷媒配管（１２）・・・で冷媒の流
通可能に接続されている。上記室内熱交換器（１０）は
、冷水を循環させるヂラ一方式のもので構成してよい。

而して、上記南側の室内ユニット（Ｂ）、　（Ｃ）は互
いに冷媒配管（１５）・・・で並列に接続されつつ、他
の冷媒配管（１Ｂ）、　（１６）により上記室外ユニッ
ト（Ａ）の一方の機器類（［１）に冷媒の循環可能に接
続されて冷媒循環系統（１７）が形成されている。同様
に、西側の室内ユニット（Ｄ）、（Ｅ）も互いに冷媒配
管（１８）・・・で並列に接続されつつ、他の冷媒配管
（１９）、（１９）により上記室外ユニット（Ａ）の他
方の機器類（Ｉ）に冷媒の循環可能に接続されて冷媒循
環系統（２０）が形成されている。そして、各冷媒循環
系統（１７）、　（２０）において、室内の暖房運転時
には、四路切換弁（２）を実線の如く切換えて、冷媒を
実線矢印の如く循環さμることにより、外気の熱量を室
外熱交換器（３）（蒸発器）で吸熱し、この吸熱した熱
量を室内熱交換器（１０）（凝縮器）で室内空気に放熱
することを繰返して、室内を暖房する一方、冷房運転時
には、四路切換弁（２）を破線の如く切換えて、冷媒を
破線矢印の如く循環させることにより、熱量の授受を上
記とは逆にして、室内を冷房するようにしている。

そして、上記一方の冷媒循環系統（１７）において、暖
房運転時の室外熱交換器（３）（蒸発器）上流側には、
暖房能力補償用の熱交換器（２５）が配置されている。

該熱交換器（２５）は、冷媒配管（２７）を介して他方
め冷媒循環系統（２０）の圧縮機（１）吐出側に接続さ
れていると共に、膨張８１４４　（２６）が介設された
他の冷媒配管（２８）を介して他方の冷媒循環系統（２
０）の室外熱交換器（３）（蒸発器）上流側に接続され
ている。よって、他方の冷媒循環系統（２０）の圧縮機
（１）からのガス冷媒の一部を冷媒配管（２７）を介し
て上記熱交換器（２５）に流通させた後、冷媒配管（２
８）から膨張機構（２６）を経て該他方の冷媒循環系統
（２０）の室外熱交換器（３）（蒸発器）上流側に戻す
ようにした冷媒回路（３０）が構成されている。また、
該冷媒回路（３０）の冷媒配管（２７）の途中には、該
冷媒配管（２７）を開閉する電磁式の開閉弁（３１）が
配置されている。以上により、他方の冷媒ｖＡ環糸系統
２０）の有する熱量を一方の冷媒循環系統（１７）に移
動させる熱移動装置（３２）が構成されている。

同様に、暖房運転時での他方の冷媒循環系統（２０）の
室外熱交換器（３）（蒸発器）上流側には、暖房能力補
償用の熱交換器（２５’）が配置され、該熱交換器（２
５“）には、一方の冷媒循環系統（１７）の圧縮機（１
）からのガス冷媒の一部を冷媒配管（２７°）を介して
該熱交換器（２５“）に流通させた後、冷媒配管（２８
′）から膨張機構（２６’）を経て上記一方の冷媒循環
系統（１７）の室外熱交換７器（３）（＠発器）上流側
に戻すようにした冷媒回路（３０’）が接続されている
とともに、該冷媒回路（３０’）の冷媒配管（２７′）
の途中には、電磁開閉弁（３１″）が配置されていて、
一方の冷媒循環系統（１７）の有する熱量を他方の冷媒
循環系統（２０）に移動させる熱移動装置（３２゛）が
構成されている。

而して、上記室外ユニット（Ａ）の２台のインバータ（
７）、　（７）及び２個の開閉弁（３１）、　（３１°
）は、ＣＰＵ等を内蔵するコントローラ（図示せず）に
より作動制御される。

上記コントローラは、インバータ（７）の制御に関し、
上記南側の室内ユニット（Ｂ）、　（Ｃ）の−組と、西
側の室内ユニット（Ｄ）、（Ｅ）の−組とから各々サー
モ信号を受信し、このサーモ信号に応じて対応するイン
バータ（７）に対して適宜値の周波数設定信号を出力し
、サーモ信号が第２図に示す如く、空温目標値（室温設
定値）ＴＯに対して室内温度が±０．５℃の範囲内にあ
るホールド信号の場合には周波数設定信号値をそのまま
保持し、サーモ信号がホールド上限値（Ｔｏ　＋０．５
°Ｃ）に対して微小デファレンシャルΔｔを有するアッ
プ信号の場合には、周波数設定信号値を一段上げ、また
ホールド下限値（Ｔｏ−０，５°Ｃ）に対して微小デフ
アレンシヤルΔｔを有するダウン信号の場合には、周波
数設定信号値を一段下げて、（ノーモ信号に対応するの
冷媒循環系統（１７）、　（２０）内の圧縮機（１）の
運転周波数を該周波数設定信号に応じた周波数にして、
その容量を例えば１００．７５．５０．２５．０％の５
段階に制御する機能を備えている。

次に、上記コントローラによるインバータ（７）。

（７）及び開閉弁（３１）、　（３１’）の作動制御を
第３図の制御フローに基いて説明する。スタートして、
ステップＳ）で一方（南側）の冷媒循環系統（１７）の
サーモ信号の値を判別し、系統内に属する圧縮機（１）
の容量の変更不要時の８０１０時には、直ちにステップ
Ｓ１１以降に進んで、他方（西側）の冷媒循環系統（２
０）に対する制御を行うこととする。

一方、上記ステップＳ１で圧縮機（１）の容量を増大さ
せる０１時には、ステップＳ２で先ず系統内に属する圧
縮機（１）の能力状態を判別し、１００％運転時（フル
ロード時）でない場合には、ステップＳ３で周波数設定
信号を一段ＵＰして容量を一段増大させる。また、フル
ロード時のＹＥＳの場合には、ステップＳ４で開閉弁（
３１°）の状態を判別し、開閉弁（３１’）が開状態に
必るＹＥＳの場合には、ガス冷媒の一部が他の冷媒循環
系統（２０）に循環するのを阻止して自系統（１７）の
暖房能力を増大させるべく、ステップＳ５で開閉弁（３
１’　）を開制御する。

そして、開閉弁（３１’　）が閉状態にある場合には、
ステップＳ６で他（西側）の冷媒循環系統（２０）の圧
縮機（１）の容量状態を判別し、その容量値がフルロー
ド状態にない場合には、西側の冷媒循環系統（２０）の
暖房能力を有効利用すべく、ステップＳ７で西側の冷媒
循環系統（２０）の圧縮機（１）の容量を一段ＵＰする
と共に、開閉弁（３１）を開制御して、西側の冷媒循環
系統（２０）の圧縮機（１）からのガス冷媒の一部を冷
媒回路（３０）を介して自系統（１７）内に流通させ、
その後にステップＳｏに進む。

一方、上記ステップＳ１で圧縮機（１）の容量を減少さ
せる００曲時には、ステップＳ８で開閉弁（３１）の状
態を判別し、開状態におるＹＥＳの場合には、他系統（
２０）からの暖房能力の補償時であるので、先ずこの能
力補償を解除ずべく、ステップＳっで開閉弁（３１）を
開制御すると共に、西側の冷媒循環系統（２０）の圧縮
機（１）の容量を一段減少制御して、ステップＳｏに進
む。また、開閉弁（３１）が閉状態にある。能力補償状
態でない場合には、ステップＳ＋ｏで自系統（１７）内
の圧縮機（１）の容量を一段減少制御して、ステップ３
ｎに進む。

そして、ステップ３＋１以降では、ステップ３２０まで
の間で、上記一方の冷媒循環系統（１７）での圧縮機（
１）の容量制御及び開閉弁（３１）の開閉制御と同様の
制御を行って、リターンする。

よって、上記第３図の制御フローにより、一方の冷媒循
環系統（１７−又は２０）の圧縮機（１）の能力が最大
能力以上に要求された場合に、他方の冷媒循環系統（２
０又は１７）の圧縮機（１）に能力の余裕があるときに
は、該他方の冷媒循環系統（２０又は１１）の圧縮機（
１）の容量を一段増大制御すると共に、開閉弁（３１又
は３１°）を開制御して、他方の冷媒循環系統（２０又
は１７）の暖房能力でもって一方の冷媒循環系統（１７
又は２０）の暖房能力を補償可能としている。

したがって、上記実施例においては、暖房運転時、各冷
媒循環系統（１７）、　（２０）の圧縮機（１）、（１
）は、各々コントローラで、対応するサーモ信号に基い
て作動制御されて、各々対応する南側および西側の冷房
負荷が大の場合にはその容量値も増大し、暖房負荷が小
の場合には減少して、大室内は良好に暖房空調される。

今、南側の室内ユニット（［３）、　（Ｃ）と、西側の
室内ユニット（Ｄ）、（Ｅ）とでは暖房負荷の大きさが
時間毎に異なる。このため、南側の暖房負荷が西側より
も大きい場合には、南側に対応する冷媒循環系統（１７
）の圧縮機（１）の容は値がフルロード以上に要求され
、西側の冷媒循環系統（２０）では中間容量値（例えば
５０％容ω値）で足りる状況となる。

しかし、この場合には、上記中間容量値の圧縮機（１）
がコントローラにより制御されて、その容量値が一段増
大すると共に、開閉弁（３１）が開制御される。このこ
とにより、西側の冷媒循環系統（２０）の圧縮機（１）
、からのガス冷媒の一部が冷媒回路（３０）で南側の冷
媒循環系統（１７）の熱交換器（２５）に流通し、該熱
交換器（２５）で熱量を放熱して凝縮した後、膨張機構
（２６）を経て西側の冷媒循環系統（２０）の室外熱交
換器（３）（蒸発器）上流側に戻ることを繰返す。その
結果、南側の冷媒循環系統（１７）では、室外熱交換器
（３）（蒸発器）上流側の冷媒が上記熱交換器（２５）
で熱量を吸熱するので、第４図のモリエル線図に示すよ
うに、低圧が上昇して、その分、この南側の冷媒循環系
統（１７）での暖房能力が増大することになる。よって
、他の冷媒循環系統で能力補償される分だけ、自己の冷
媒循環系統の最大能力を低く抑えて、全体の設備＠φを
小さくでき、イニシャルコスト及びランニングコストの
低減を図ることができる。以上、暖房能力の補償を西側
の冷媒循環系統（２０）で行う場合について説明したが
、逆に南側の冷媒循環系統（１７）で能力補償する場合
についても上記と同様である。

尚、暖房能力を補償する場合、一方の冷媒循環系統が最
大能力にある時に、他の冷媒循環系統の圧縮機（１）に
能力の余裕があれば、開閉弁（３１又は３１°）を開制
御してこれを行ったが、他の冷媒循環系統の圧縮機（１
）の能力状態を判別せずに開閉弁（３１又は３１゛）を
開制御してもよい。この場合、他系統の圧縮ＩＮ（１）
が最大能力の状態に必れば、暖房能力の補償はできない
が、その能力状態の検出が省略される分、制御が簡単に
なる。

また、第５図は他の実施例を示し、上記実施例では、各
冷媒循環系統（１７）、　（２０）間で暖房能力を相互
に補償するようにしたのに加えて、冷房運転時には、一
方の冷媒循環系統の液冷媒でもって他方の冷媒循環系統
の冷媒の過冷却度を大ぎくして、冷房能力をも相互に補
値し合うようにしたものである。

つまり、第５図において、熱移動装置（３２）、　（３
２′）において、各熱交換器（２５）、　（２５’）は
、開閉弁（３１）、（３１°）を介設した冷媒配管（２
Ｂ）、　（２８’　）を介して四路切換弁（２）、　（
２°）の暖房運転時下流側に接続されているとともに、
膨張機構（２Ｂ）、　（２６’　）を介設した冷媒配管
（２７）、　（２７’　）を介して他方の冷媒循環系統
（２０）、　（１７）の室外熱交換器（３）の暖房運転
時上流側に接続され、該冷媒配管（２７）、　（２７’
）には、各々他の開閉弁（３３）、　（３３°）が介設
されている。したがって、暖房運転時には、上記実施例
と同様に、圧縮（幾（１）からのガス冷媒の一部を他の
冷媒循環系統（２０又は１７）の熱交換器（２５）、　
（２５’）に流通させて、該他の冷媒循環系統（２０又
は１７）の低圧を上昇させ、暖房能力の補償を行う。ま
た、冷房運転時には、室外熱交換器（３）（凝縮器）下
流側の液冷媒の一部が膨張機構（２６又は２６゛）を介
して熱交換器（２５又は２５′）に流通し、該熱交換器
（２５又は２５゛）で蒸発した後、冷媒配管（２８又は
２８°）を介して自己の冷媒循環系統（２０又は１７）
の四路切換弁（２）下流側から圧縮機（１）吸入側に戻
ることを繰返す。その結果、他方の冷媒循環系統（１７
又は２０）では、室外熱交換器（３）を流通した液冷媒
が、さらに上記熱交換器（２５）に流通して冷却される
ので、冷媒の過冷却度が大きくなるとともに、高圧が低
くなって、その分、冷房能力が増大することになる。し
たがって、暖房運転時に加えて、冷房運転時にも、各冷
媒循環系統の最大能力を可及的に低く抑えて、設億容量
の低減を図ることができる。

尚、以上の説明では、圧縮機（１）の容量をインバータ
（７）で増減制御したが、アンロード機構で容量制御す
る場合は勿論のこと、容量制御しないものにも同様に適
用できる。この場合、一方の冷媒循環系統の圧縮機の停
止時に、この圧縮機を作動させて、他方の冷媒循環系統
の冷房能力を補償すればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の空気調和装置によれば、
暖房運転時、一方の冷媒循環系統に対して最大能力以上
の能力が要求されている場合には、他方の冷媒循環系統
のガス冷媒でもって上記一方の冷媒循環系統の低圧を上
昇させて、暖房能力を補償したので、各冷媒循環系統の
最大能力を可及的に低く抑えつつ、室内を負荷に応じて
快適に暖房空調して、設面容はを効果的に低減すること
ができ、イニシャルコスト、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】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は２つの冷媒循環
系統を価えた空気調和機の冷媒配管系統、第２図はサー
モ信号の説明図、第３図はコン１〜ローラの作動を示す
フローヂャ〜ト図、第４図は冷媒循環系統での暖房能力
の補償の様子を示すモリエル線図、第５図は他の実施例
を示す第１図相当図である。 （Ａ）・・・至外コニット、（Ｂ）〜（Ｅ）・・・室内
ユニット、（１）・・・圧縮機、（３）・・・室外熱交
換器、（１０）・・・室内熱交換器、（１７）、　　（
２０）・・・冷媒循環系統、（２５）、　（２５“）・
・・熱交換器、（２Ｂ）　、　（２Ｂ’　）・・・膨張
機構、（３０）、　（３０°）・・・冷媒回路、（３１
）、　（３１°）・・・開閉弁。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）の冷媒を順次凝縮器（１０）、膨張
   機構（１１）、及び蒸発器（３）に循環させる冷媒循環
   系統（１７）、（２０）を複数備えて、室内の暖房運転
   を行う空気調和装置であって、所定の２つの冷媒循環系
   統（１７）、（２０）の間には、一方の冷媒循環系統（
   １７又は２０）の蒸発器（３）上流側に配置される熱交
   換器（２５又は２５′）と、他方の冷媒循環系統（２０
   又は１７）の圧縮機（１）からの冷媒を上記熱交換器（
   ２５又は２５′）に流通させた後に膨張機構（２６又は
   ２６′）を経て該他方の冷媒循環系統（２０又は１７）
   の蒸発器（３）上流側に戻す冷媒回路（３０又は３０′
   ）と、該冷媒回路（３０又は３０′）に配置される開閉
   弁（３１又は３１′）とからなる熱移動装置（３２又は
   ３２′）が備えられ、上記一方の冷媒循環系統（１７又
   は２０）の圧縮機（１）の最大能力以上の能力要求時に
   上記開閉弁（３１又は３１′）を開くことにより、他方
   の冷媒循環系統（２０又は１７）の暖房能力で上記一方
   の冷媒循環系統（１７又は２０）の暖房能力を補償可能
   としたことを特徴とする空気調和装置。