JP2004085193A - マルチ空気調和機、及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　マルチ空気調和機及びその運転方法を提供することを目的とする。
【解決手段】　圧縮機、室外熱交換機、室外熱交換機に送風する室外ファンを有する室外機と、内部に電子膨張バルブと室内熱交換機とをそれぞれ有する多数台の室内機と、前記室外機から流入した冷媒を運転条件に従って前記多数台の室内機に選択的に案内する分配器と、前記室外熱交換機の内部を流れる冷媒の流動方向を選択的にスイッチングする四方バルブと、前記室外熱交換機からの冷媒の流動方向にしたがって前記冷媒を選択的に膨張させる選択的膨張装置と、前記室外熱交換機から出る冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離させる気液分離機と、前記四方バルブと分配器とを連結する第１連結配管と、前記気液分離機の上部と分配器とを連結して気相冷媒を案内する第２連結配管と、前記気液分離機の下部と分配器とを連結して液相冷媒を案内する第３連結配管とを含む連結配管部を含めて構成する。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は空気調和機に関し、特に冷暖房を同時に行なうマルチ空気調和機、及びその運転方法に関する。

　一般に、空気調和機は、住居空間、レストラン、又は事務室などの室内空間を冷房又は暖房するための装置である。
　最近、多数のルームに区画された室内空間をより効率的に冷房又は暖房するためのマルチ空気調和機の開発が持続的に行われている。
　かかるマルチ空気調和機は、一台の室外機に多数台の室内機が連結され、それぞれの室内機が各ルームに設けられる形態からなり、暖房と冷房のいずれかの運転モードで作動しながら室内を暖房または冷房する。

　しかしながら、室内に区画されたルームのうち何れかは暖房が必要で、何れかは冷房が必要な場合においても、冷房モード又は暖房モードで一律に運転されるため、上記した要求に適切に対応できないという限界がある。

　例えば、ビルなどでは、ルームの位置や時間に応じて温度差が発生しえるが、ビルの北側のルームは暖房を必要とする反面、南側のルームは陽光のため冷房を必要とする場合、一つのモードで運転される従来のマルチ空気調和機では上記した要求に適切に対応し難い。また、電算室を備えた場合、夏だけでなく、冬にも電算設備の発熱負荷を解決するために冷房が必要とされるが、このような要求に機器が適切に対応できないという限界がある。

　結局、上記した必要性に応じて各ルームを同時に、個別的に空気調和させえるマルチ空気調和機が必要になった。即ち、暖房を要するルームではこれに設けられた室内機が暖房モードで運転され、同時に冷房を要する他のルームでは、これに設けられた室内機が冷房モードで運転されえる冷/暖房同時型マルチ空気調和機の開発が要求されている。

　そこで、本発明の目的は、暖房運転と冷房運転とが同時に行われるマルチ空気調和機、及びその運転制御方法を提供することにある。
　本発明の他の目的として、小型軽量の分配器を有したマルチ空気調和機を提供する。
　本発明のまた他の目的として、多数の室内機を全て冷房するか、室内機のうち多数を冷房し、かつ残りの一部を暖房する場合に分配器に流入する冷媒の混合比を制御して空調効率を向上させることにある。

　上記目的を達成するために、本発明による空気調和機は、室外に設けられ、その内部に圧縮機、室外熱交換機、そして、前記室外熱交換機に送風を加える室外ファンを有する室外機；室内の各ルームにそれぞれ設けられ、その内部に電子膨張バルブと室内熱交換機とをそれぞれ有する多数台の室内機；前記室外機と前記室内機との間に提供され、前記室外機から流入した冷媒を運転条件にしたがって前記多数台の室内機に選択的に案内する分配器；前記圧縮機の吐き出し側に提供され、前記室外熱交換機の内部を流れる冷媒の流動方向を選択的にスイッチングする四方バルブ；前記室外熱交換機の後端側に提供され、冷媒の流動方向にしたがって前記冷媒を選択的に膨張させる選択的膨張装置；前記室外機に提供され、前記室外熱交換機から出る冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離させる気液分離機；前記四方バルブと分配器とを連結する第１連結配管と、前記気液分離機の上部と分配器とを連結して気相冷媒を案内する第２連結配管と、前記気液分離機の下部と分配器とを連結して液相冷媒を案内する第３連結配管とを含む連結配管部を含めてなることを特徴とする。

　ここで、前記四方バルブは、前記圧縮機の吐き出し側と前記室外熱交換機とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記分配器とを連結する状態と、前記圧縮機の吐き出し側と前記分配器とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記室外熱交換機とを連結する状態との相互間で選択的にスイッチングする。

　そして、前記選択的膨張装置は、前記室外熱交換機と前記気液分離機との間を連結しながら並列に提供される並列配管；前記並列配管の一方に提供され、前記室外熱交換機から前記気液分離機の方向に流れる冷媒のみ通過させる第１チェックバルブ；前記並列配管の他方に提供され、前記室外熱交換機に流入する冷媒を膨張させる暖房用電子膨張バルブを含めてなる。

　一方、前記室内機のうち多数が暖房を行い、残りの一部は冷房を行うようにする場合に、前記第２連結配管に沿って室外機に流入する冷媒を前記圧縮機の吸入部に案内するバイパスユニットをさらに含めてなることが好ましい。

　ここで、前記バイパスユニットは、前記四方バルブと室外熱交換機とを連結する配管と前記気相管とを連結するバイパス管；前記バイパス管に提供され、前記室内機のうち多数が冷房を行い、残りの一部は暖房を行うようにする場合にのみ開放される第１バルブ；前記気液分離機と前記バイパス管との間に位置する前記第２連結配管に提供され、前記気液分離機から前記分配器の方向に流れる冷媒のみ通過させる第２チェックバルブを含めてなる。

　また、前記分配器は、前記室外機から流入した冷媒を前記それぞれの室内機に選択的に案内し、前記それぞれの室内機で熱交換された冷媒を前記室外機に案内する案内配管部；運転条件にしたがって前記各室内機に選択的に冷媒が流入するように前記案内配管部の冷媒の流れを制御するバルブ部を含めてなる。

　ここで、前記案内配管部は、前記第２連結配管から分岐し、前記各室内機に連結される気相分岐管；前記第３連結配管から分岐し、前記各室内機に連結される液相分岐管；前記第１連結配管と前記各室内機とを連結する連結分岐管を含めてなる。

　また、前記バルブ部は、前記各気相分岐管、前記各液相分岐管、そして、前記各連結分岐管に提供され、運転条件にしたがって選択的にオン／オフになる二方バルブを含めてなる。

　また、前記それぞれの室内機に提供される電子膨張バルブは前記各室内熱交換機と前記分配器とを連結する前記各液相分岐管に提供される。

　一方、前記室外熱交換機を経て前記気液分離機に流入する気相冷媒及び液相冷媒の混合比が運転条件にしたがって調節されるように前記室外ファンの回転数を制御する制御手段をさらに含むことが好ましい。

　ここで、前記制御手段は、前記室外熱交換機と前記気液分離機との間に提供され、冷媒の温度を感知する温度センサー；全ての室内機を冷房で作動する場合、又は室内機のうち多数は冷房で作動し、残りの一部は暖房で作動する場合に、前記感知された冷媒温度と既設定された冷媒温度とを比較して配管上の冷媒混合比を算出し、その算出された混合比が運転条件にしたがって既設定された混合比と同じになるように前記室外ファンの回転数を制御するマイコンを含めてなる。

　本発明のマルチ空気調和機は、室内機が全て冷房作動を行う場合、又は室内機のうち多数は冷房作動を行い、かつ残りの一部は暖房作動を行う場合には、前記四方バルブは前記圧縮機の吐き出し側と前記室外熱交換機とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記分配器とを連結する状態でスイッチングされる。

　ここで、全ての室内機が冷房作動を行う場合には、前記暖房用電子膨張バルブが遮断され、前記第１バルブが遮断され、前記全ての室内機に提供された前記電子膨張バルブが作動し、前記気相分岐管に連結された前記二方バルブが全て遮断され、前記連結分岐管、及び前記液相分岐管に連結された二方バルブが全て開放される。

　また、室内機のうち多数が冷房作動を行い、残りの一部は暖房作動を行う場合には、前記暖房用電子膨張バルブが遮断され、前記第１バルブが遮断され、冷房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された前記電子膨張バルブが作動し、前記気相分岐管に連結された前記二方バルブが遮断され、前記連結分岐管、及び前記液相分岐管に連結された前記二方バルブが開放され、暖房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された前記電子膨張バルブが開放され、前記気相分岐管、液相分岐管、そして、連結分岐管に連結された前記二方バルブが開放される。

　一方、室内機が全て暖房作動を行う場合、又は室内機のうち多数は暖房作動を行い、かつ残りの一部は冷房作動を行う場合には、前記四方バルブは前記圧縮機の吐き出し側と前記分配器とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記室外熱交換機とを連結する状態でスイッチングされる。

　ここで、全ての室内機が暖房作動を行うようにする場合には、前記暖房用電子膨張バルブが作動し、前記第１バルブが遮断され、前記室内機に提供された前記電子膨張バルブが全て開放され、前記気相分岐管に連結された前記二方バルブが全て遮断され、前記液相分岐管、及び前記連結分岐管に連結された前記二方バルブが全て開放される。

　また、室内機のうち多数が暖房作動を行い、残りの一部は冷房作動を行う場合には、前記暖房用電子膨張バルブが作動し、前記第１バルブは遮断され、暖房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された電子膨張バルブが開放され、前記気相分岐管に連結された二方バルブが遮断され、前記連結分岐管、及び前記液相分岐管に連結された二方バルブが開放され、冷房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された電子膨張バルブが作動し、前記気相分岐管、及び前記液相分岐管に連結された二方バルブが遮断され、前記連結分岐管に連結された二方バルブは開放される。
　また、前記気液分離機は、前記選択的膨張装置と前記分配器との間に提供される。

　一方、本発明のマルチ空気調和機の運転方法は、室内機が全て冷房作動を行う場合、又は室内機のうち多数が冷房作動を行い、残りの一部は暖房作動を行う場合には、圧縮機から吐き出された冷媒を前記室外熱交換機に流入するように四方バルブをスイッチングする段階と、暖房用電子膨張バルブを遮断する段階とを含めて行われ、室内機が全て暖房作動を行う場合、又は室内機のうち多数は暖房作動を行い、かつ残りの一部は冷房作動を行う場合には、前記圧縮機から吐き出された気相の冷媒を第１連結配管に流入するように四方バルブをスイッチングする段階と、暖房用電子膨張バルブを作動させる段階とを含めて行われることを特徴とする。

　また、空気調和効率を増大させるために、本発明のマルチ空気調和機の運転方法は、室内機が全て冷房作動を行う場合、又は室内機のうち多数は冷房作動を行い、かつ残りの一部は暖房作動を行う場合に、温度センサーを用いて冷媒の温度を測定する段階と、前記感知された温度と既設定された冷媒温度とを比較して、配管上の冷媒混合比を検出する段階と、前記検出された混合比が既設定された混合比と同じになるよう前記室外ファンの回転数を可変させる段階とを備えてなることを特徴とする。

　以下に説明するように、本発明によるマルチ空気調和機及び、その運転方法によれば、次のような効果が得られる。

　第一に、各ルームの環境に最適に対応することが可能である。多数個のルームの位置や時間に応じて温度差が発生する場合、又は夏だけでなく、冬にも冷房を要する電算室などの場合にも適用可能である。

　第二に、相対的に大きい重さ及び体積を有する気液分離機が、分配器ではない室外機に設けられることで分配器の重さを減少させ、分配器の設置が容易となる。

　第三に、室外機の配管構造、及びその構成が単純化することで、配管で圧力の損失などを減らすことができ、機器の効率が向上する。また、製造工程を単純化しかつ、製品の単価を低減させる。

　第四に、室内の全ての室内機を冷房するか、多数の室内機を冷房し、かつ残りの一部を暖房する場合に、冷媒の混合比を最適化することによって空調効率を向上させえる。

　以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は本発明によるマルチ空気調和機を示す構成図でる。ここで、説明の便宜のために、後述する符号２２は‘２２ａ，２２ｂ，２２ｃ'を示し、２４は‘２４ａ，２４ｂ，２４ｃ'を示し、２５は‘２５ａ，２５ｂ，２５ｃ'を示す。
　また、３１は‘３１ａ，３１ｂ，３１ｃ'を示し、６１は‘６１ａ，６１ｂ，６１ｃ'を示し、６２は‘６２ａ，６２ｂ，６２ｃ'を示す。ここで、室内機の数によって前記図面符号の数は変わる。

　図１に示すように、前記マルチ空気調和機は、室外機Ａ、分配器Ｂ、そして、多数個の室内機Ｃ１，Ｃ１，Ｃ３からなる。前記室外機Ａには圧縮機１、室外熱交換機２、選択的膨張装置１４、気液分離機３などが提供される。
　前記分配器Ｂには案内配管部２０とバルブ部３１とが提供される。また、多数の室内機Ｃにはそれぞれ室内熱交換機６２と電子膨張バルブ６１とが提供される。

　前記室外機Ａは一般に室外の側面壁や屋上の底面に設けられ、前記分配器Ｂは一般に室内の天井、又は余裕区間に設けられる。ここで、前記分配器Ｂの重さ、又は体積が増加すると室内に設置しにくい。
　特に、分配器Ｂの重さが増加すると、室内の天井に設置する時に落下荷重が大きく作用して落ちるおそれがある。

　したがって、案内配管部２０のように冷媒の供給をガイドする配管のみを分配器の内部に設置し、気液分離機３などは分配器Ｂではない室外機Ａに設置することが好ましい。これと同時に、室外機Ａの配管構造を単純化して装置の効率を向上させ、製品の製造工程を単純化することで製品の単価を低減させ得る。

　まず、室外機Ａの構成を詳細に説明する。
　図１に示すように、前記室外機Ａは、圧縮機１、室外熱交換機２、室外ファン２ａ、気液分離機３、四方バルブ５、選択的膨張装置１４、そして、それぞれの機器を連結する配管を含めてなる。
　ここで、前記気液分離機３は、前記室外熱交換機２から出る冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離してそれぞれ分配器Ｂに吐き出す。このために、前記気液分離機３の上部は気相の冷媒を案内する第２連結配管４ｂと連結され、その下部は液相の冷媒を案内する第３連結配管４ｃと連結される。

　また、上述したように、前記気液分離機３は分配器Ｂではない室外機Ａに提供され、より詳細には、前記選択的膨張装置１４と前記分配器Ｂとの間に提供される。

　一方、前記選択的膨張装置１４は、図１に示すように、前記室外熱交換機２の後端に提供される。前記選択的膨張装置１４は、並列配管１４ｃ、第１チェックバルブ１４ｂ、暖房用電子膨張バルブ１４ａを含めてなる。
　ここで、前記並列配管１４は、前記室外熱交換機２と前記気液分離機３との間に提供される。前記第１チェックバルブ１４ｂは前記並列配管１４ｃの一方に提供され、前記室外熱交換機２から前記気液分離機３に流れる冷媒のみを通過させる。前記暖房用電子膨張バルブ１４ａは前記並列配管１４ｃの他方に提供され、運転条件にしたがって制御されることで、前記室外熱交換機２に流入する冷媒のみを膨張させる。本発明で使用される電子膨張バルブは作動／遮断／開放の状態で選択的に制御可能である。前記作動状態では前記電子膨張バルブを通過する冷媒が膨張する。

　上述した構成を通じて、前記選択的膨張装置１４は前記室外熱交換機２に流入する冷媒のみを選択的に膨張させる。

　一方、前記四方バルブ５は、２つの入口と２つの出口を有する。それぞれの一つの入口はそれぞれの一つの出口と連通して全体的に２つの流路を形成し、スイッチング信号などによってそれぞれの出口とそれぞれの入口との連通状態を変化させる。したがって、四方バルブ５はその内部を流れる冷媒の流動方向を選択的に変化させることに使用される。このために、前記四方バルブ５は圧縮機１の吐き出し側と隣接した位置に提供されることが好ましい。ここで、前記四方バルブ５は、圧縮機１と室外熱交換機２の関係で室外熱交換機２の内部を流れる冷媒の方向を変化させる機能を行う。

　一般に、冷／暖房を行うための熱力学的なサイクルで冷媒は圧縮機−凝縮機−膨張バルブ−蒸発機の順で循環する。即ち、圧縮機１の冷媒吐き出し口側と連結された熱交換機は凝縮器として機能し、圧縮機の冷媒吸入口側と連結された熱交換機は蒸発器として機能する。
　したがって、四方バルブを使用して室外熱交換機２の内部を流れる冷媒の方向を変化させると、室内機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３で冷／暖房が選択的に実行可能となる。

　図２に示すように、前記四方バルブ５は前記圧縮機１の吐き出し側と前記室外熱交換機２とを連結し、前記圧縮機１の吸入側は前記分配器Ｂと連結されるようにスイッチングされる。この際、前記室外熱交換機２は凝縮器として機能し、室内機Ｃでは冷房作動を行う。

　一方、図３に示すように、前記圧縮機１の吐き出し側は前記分配器Ｂと連結され、前記圧縮機１の吸入側は前記室外熱交換機２と連結されるようにスイッチングされる。この際、前記室外熱交換機２は蒸発器として機能し、室内機Ｃでは暖房作動を行う。

　図２及び図３に示すように、前記四方バルブ５のスイッチングによって室外機Ａの各構成要素間の配管連結状態が変化することにより、前記室外熱交換機２の内部を流れる冷媒の流動方向が変化する。
　前記室外機Ａと前記分配器Ｂの間の冷媒が移動する配管として３つの配管が提供される。

　図１に示すように、第１連結配管４ａは前記四方バルブ５と分配器Ｂとを連結する。第２連結配管４ｂは前記気液分離機３の上部と分配器Ｂとを連結して気相冷媒を案内する。そして、第３連結配管４ｃは前記気液分離機３の下部と分配器Ｂとを連結して液相冷媒を案内する。

　一方、前記室内機Ｃのうち多数が暖房を行い、残りの一部は冷房を行う場合には、バイパスユニットが提供されることが好ましい。前記バイパスユニットは、前記第２連結配管４ｂに沿って室外機Ａに流入する冷媒が前記気液分離機３、及び前記室外熱交換機２を経ず、前記圧縮機１の吸入部に直ぐに案内する。

　図１に示すように、前記バイパスユニットはバイパス管１６、第１バルブ１６ａ、第２チェックバルブ１７を含めてなる。
　ここで、前記バイパス管１６は、前記四方バルブ５と前記室外熱交換機２とを連結する配管を前記第２連結配管４ｂと連結させる。前記第１バルブ１６ａは前記バイパス管１６に提供され、前記室内機Ｃのうち多数は冷媒を行い、残りの一部は暖房を行うようにする場合にのみ開放される。

　前記第２チェックバルブ１７は、前記気液分離機３と前記バイパス管１６との間に位置する第２連結配管４ｂに提供され、前記気液分離機３で前記分配器Ｂ方向に流れる冷媒のみを通過させる。
　また、前記室外熱交換機２を経て前記気液分離機３に流入する気相冷媒、及び液相冷媒の混合比が運転条件にしたがって調節されるように前記室外ファン２ａの回転数を制御する制御手段を更に含むことが好ましい。

　前記制御手段は温度センサー１８、そして、マイコン（図示せず）を含めて構成される。
　ここで、前記温度センサー１８は、前記室外熱交換機２と前記気液分離機３の間に提供され、冷媒の温度を検出する。前記マイコンは、前記検出された冷媒温度と、既設定された冷媒温度とを比較して配管上の冷媒混合比を算出し、その算出された回転数が運転条件に従って既設定された混合比と同じになるように前記室外ファン２ａの回転数を制御する。前記室外ファン２ａの回転数の制御は、全ての室内機Ｃが冷房を行う場合、及び室内機Ｃのうち多数が冷房を行い、かつ残りの一部は暖房を行う場合に最適な冷媒供給のために実行する。

　次に、前記分配器Ｂの構成を詳細に説明する。

　図１に示すように、前記分配器Ｂは案内配管部２０とバルブ部３１とを含めてなる。前記案内配管部２０は、前記室外機Ａから流入した冷媒を前記それぞれの室内機Ｃに案内し、前記室内機Ｃで熱交換された冷媒を再び前記室外機Ａに案内する。前記バルブ部３１は、運転条件にしたがって前記各室内機Ｃに選択的に冷媒が流入するように前記案内配管部２０の冷媒の流れを制御する。
　ここで、前記案内配管部２０は、気相分岐管２２、液相分岐管２４、そして、連結分岐管２５を含めてなる。

　前記気相分岐管２２は前記第２連結配管４ｂから分岐し、前記各室内機Ｃに連結され、気相冷媒を案内する。前記液相分岐管２４は前記第３連結配管４ｃから分岐し、前記各室内機Ｃに連結され、液相冷媒を案内する。前記連結分岐管２５は前記第１連結配管４ａと前記各室内機Ｃとを連結する。

　一方、前記バルブ部３１は、前記各気相分岐管２２、液相分岐管２４、そして、連結分岐管２５にそれぞれ提供される二方バルブを含めてなる。前記二方バルブはそれぞれ運転条件にしたがって選択的にオン／オフになる。

　次に、室内機Ｃの構成について詳細に説明する。

　図１に示すように、前記各室内機Ｃは室内熱交換機６２、電子膨張バルブ６１、そして、前記室内熱交換機６２を送風する室内ファン（図示せず）を含めてなる。

　以下、図２乃至図５を参照にして本発明のマルチ空気調和機の作動、及びこれによる冷媒の流動を説明する。
　室内機Ｃの数は図示のように３つに限られるわけではなく、必要に応じてさらに多数のものが提供されえる。

　図２に示すように、全ての室内機Ｃを冷房作動させる場合について詳細に説明する。
　前記圧縮機１から吐き出された冷媒は前記四方バルブ５のスイッチングによって室外熱交換機２に流入する。この際、室外熱交換機２に流入した冷媒は制御手段により制御される室外ファン２ａの送風で冷却された後、選択的膨張装置１４の第１チェックバルブ１４ｂを経て前記気液分離機３に流入する。
　この際、室外熱交換機２に流入した冷媒が全て凝縮されるように前記室外ファン２ａの回転数を制御して、前記気液分離機３に流入する冷媒が全て液体状態になるようにする。

　前記気液分離機３に流入した高圧／液相の冷媒は、第３連結配管４ｃと液相管２３を経てそれぞれの液相分岐管２４に分岐する。その後、それぞれの電子膨張バルブ６１で膨張した後、室内熱交換機６２で蒸発しながら各ルームを冷房する。

　前記蒸発した冷媒はそれぞれの連結分岐管２５に沿って合岐管２６で一つになった後、第１連結配管４ａに流入する。この際、各気相分岐管２２は遮断される。その後、前記冷媒は四方バルブ５及び、アキューミュレーター１９を経て圧縮機１に吸入される。

　図３に示すように、全ての室内機Ｃを暖房作動する場合について詳細に説明する。
　前記圧縮機１から吐き出された冷媒は前記四方バルブ５のスイッチングによって高圧で第１連結配管４ａに流入する。その後、前記冷媒は合岐管２６を経てそれぞれの連結分岐管２５に分岐する。

　前記連結分岐管２５に流入した高圧／気相の冷媒は各室内熱交換機６２を経つつ各ルームを暖房させ凝縮される。前記凝縮冷媒は、開放されたそれぞれの電子膨張バルブ６１、液相分岐管２４、そして、液相管２３を経て第３連結配管４ｃに流入する。この際、気相分岐管２２に提供された二方バルブは遮断される。前記第３連結配管４Ｃに流入した冷媒は、前記気液分離機３を経た後、選択的膨張装置１４の暖房用電子膨張バルブ１４ａで膨張する。その後、前記冷媒は室外熱交換機２に流入して蒸発した後、低圧／気相の冷媒となる。
　前記冷媒は四方バルブ５及び、アキューミュレーター１９を経て圧縮機１に吸入される。

　図４に示すように、室内機Ｃのうち多数Ｃ１，Ｃ２は冷房で作動し、残りの一部Ｃ３は暖房で作動する場合について詳細に説明する。
　前記圧縮機１から吐き出された冷媒は前記四方バルブ５のスイッチングによって前記室外熱交換機２に流入する。前記流入した冷媒は制御手段により制御される室外ファン２ａの送風によって最適な二相状態となった後、第１チェックバルブ１４ｂを経て前記気液分離機３に流入する。

　この際、前記気液分離機３に流入した冷媒の混合比は制御手段によって最適化する。即ち、温度センサーによって冷媒の温度が測定され、その測定された冷媒の温度と、既設定された冷媒の温度とを比較して冷媒の混合比がマイコンで算出される。前記算出された混合比が既設定された混合比と同じになるように室外ファン２ａの回転数を制御することで、前記冷媒の混合比を最適化する。

　ここで、既設定された冷媒混合比は、液相の冷媒が要求される冷房のための室内機Ｃ１，Ｃ２と、気相の冷媒が要求される暖房のための室内機Ｃ３との数によって決定される。より詳細には、冷房のための室内機Ｃ１，Ｃ２を経て暖房のための室内機Ｃ３に流入する凝縮冷媒の流量及び、様々な負荷を考慮して実験により決定される実験値である。

　前記気液分離機３に流入した高圧／二相状態の冷媒のうち液相の冷媒は、第３連結配管４ｃ、液相管２３、液相分岐管２４ａ，２４ｂを順次に経て、冷房を要する室内機Ｃ１，Ｃ２に流入する。その後、それぞれの電子膨張バルブ６１ａ，６１ｂで膨張し、各室内熱交換機６２ａ，６２ｂで蒸発しながら冷房を要するルームを冷房する。

　一方、前記気液分離機３から分離された気相の冷媒は、第２連結配管４ｂ、気相管２１、そして、気相分岐管２２ｃを順次に経て、暖房を要する室内機Ｃ３に流入する。その後、室内熱交換機６２で凝縮され暖房を要するルームを暖房した後、開放された電子膨張バルブ６１ｃと液相分岐管２４ｃを経て前記液相管２３に流入する。したがって、前記凝縮冷媒は上述した液相の冷媒と共に、冷房を要する室内機Ｃ１，Ｃ２に流入する。
　ここで、暖房を要する室内機Ｃ３と連結された液相分岐管２４ｃでの冷媒の圧力が液相管２３を流れる冷媒の圧力より大きいため、逆流せずに前記冷媒が液相管２３に流入する。

　その後、冷房を要する室内機Ｃ１，Ｃ２を経て蒸発した冷媒は、それぞれの連結分岐管２５ａ，２５ｂ、及び合岐管２６を経て第１連結配管４ａに流入し、四方バルブ５及び、アキューミュレーター１９を経て前記圧縮機１に吸入される。

　図５に示すように、室内機Ｃのうち多数Ｃ１，Ｃ２は暖房で作動し、残りの一部Ｃ３は冷房で作動する場合について詳細に説明する。
　前記圧縮機１から吐き出された冷媒は前記四方バルブ５のスイッチングによって第１連結配管４ａを経て分配器Ｂの合岐管２６に流入する。その後、暖房を要する室内機Ｃ１，Ｃ２と連結されたそれぞれの連結分岐管２５ａ，２５ｂを経て各室内熱交換機６２ａ，６２ｂに流入する。前記流入した高圧／気相の冷媒は前記室内熱交換機６２ａ，６２ｂで凝縮され暖房を要するルームを暖房する。その後、凝縮冷媒は、開放されたそれぞれの電子膨張バルブ６１ａ，６１ｂ、液相分岐管２４ａ，２４ｂ、そして、液相管２３を経る。前記液相管２３を流れる凝縮冷媒の一部は第３連結配管４ｃに流入し、残りの一部は冷房を要する室内機Ｃ３と連結された液相分岐管２４ｃに流入する。

　前記第３連結配管４ｃに流入した冷媒は、気液分離機３を経て選択的膨張装置１４の暖房用電子膨張バルブ１４ａで膨張する。その後、前記膨張した冷媒は室外熱交換機２を経て蒸発した後、四方バルブ５、及びアキューミュレーター１９を経て圧縮機１に吸入される。

　一方、前記凝縮冷媒の残りの一部は冷房を要する室内機Ｃ３と連結された液相分岐管２４ｃに流入した後、電子膨張バルブ６１ｃを経つつ膨張する。その膨張した冷媒は室内熱交換機６２ｃで蒸発しながら冷房を要する各ルームを冷房する。その後、蒸発した冷媒は気相分岐管２２ｃ、気相管２１、そして、第２連結配管４ｂを順次に経てバイパス管１６に流入する。この際、第２チェックバルブ１７への冷媒の流入は遮断される。前記バイパス管１６を経た冷媒は開放された第１バルブ１６ａを経て前記四方バルブ５に流入する。その後、前記冷媒はアキューミュレーター１９を経て前記圧縮機１に吸入される。
　ここで、暖房を要する室内機Ｃ１，Ｃ２と連結された液相分岐管２４ａ，２４ｂを経る冷媒の圧力が、冷房を要する室内機Ｃ３と連結された液相分岐管２４ｃを経る冷媒の圧力より大きいため、冷房を要する室内機Ｃ３への冷媒流入が可能である。

　一方、全ての室内機Ｃを冷房で作動する場合、又は室内機Ｃのうち多数Ｃ１，Ｃ２は冷房で作動し、残りＣ３は暖房で作動する場合において、本発明のマルチ空気調和機の運転方法を説明する。

　まず、温度センサー１８を用いて冷媒の温度を感知する。その後、マイコンで前記感知された冷媒温度と既設定された冷媒温度とを比較して、室外熱交換機２を経た冷媒の混合比が算出される。その算出された混合比が既設定された混合比と同じになるよう前記室外ファン２ａの回転数を制御することで、最適な混合比を維持させる。

　以上のように、本発明によるマルチ空気調和機は、各ルームの環境に最適に対応することが可能である。即ち、全てのルームを暖房或いは冷房する運転が可能であるだけでなく、一部のルームは冷房し、残りの一部のルームは暖房する運転も可能である。また、後者の場合、冷房を要するルームの数が多いか、暖房を要するルームの数が多いかによって最適な対応が可能である。

本発明によるマルチ空気調和機を示す構成図である。 本発明の室内機の全部が冷房作動を行う場合、図１の動作状態を示す動作図である。 本発明の室内機の全部が暖房作動を行う場合、図１の動作状態を示す動作図である。 本発明の室内機のうち多数は冷房作動を行い、残りの一部は暖房作動を行う場合、図１の動作状態を示す動作図である。 本発明の室内機のうち多数は暖房作動を行い、残りの一部は冷房作動を行う場合、図１の動作状態を示す動作図である。

符号の説明

１…圧縮機
２…室外熱交換機
３…気液分離機
５…四方バルブ
１４…選択的膨張装置
２０…案内配管部
２１…気相管
２３…液相管
２６…合岐管
２２…気相分岐管
２４…液相分岐管
２５…連結分岐管
６２…室内熱交換機
６１…電子膨張バルブ
３１…バルブ部
Ａ…室外機
Ｂ…分配器
Ｃ…室内機

Claims (20)

1. 　室外に設けられ、その内部に圧縮機、室外熱交換機、そして、前記室外熱交換機に送風を加える室外ファンを有する室外機；
   　室内の各ルームにそれぞれ設けられ、その内部に電子膨張バルブと室内熱交換機とをそれぞれ有する多数台の室内機；
   　前記室外機と前記室内機との間に提供され、前記室外機から流入した冷媒を運転条件にしたがって前記多数台の室内機に選択的に案内する分配器；
   　前記圧縮機の吐き出し側に提供され、前記室外熱交換機の内部を流れる冷媒の流動方向を選択的にスイッチングする四方バルブ；
   　前記室外熱交換機の後端側に提供され、冷媒の流動方向にしたがって前記冷媒を選択的に膨張させる選択的膨張装置；
   　前記室外機に提供され、前記室外熱交換機から出る冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離させる気液分離機；
   　前記四方バルブと分配器とを連結する第１連結配管と、前記気液分離機の上部と分配器とを連結して気相冷媒を案内する第２連結配管と、前記気液分離機の下部と分配器とを連結して液相冷媒を案内する第３連結配管とを含む連結配管部を含めてなることを特徴とするマルチ空気調和機。
2. 　前記四方バルブは、
   　前記圧縮機の吐き出し側と前記室外熱交換機とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記分配器とを連結する状態と、
   　前記圧縮機の吐き出し側と前記分配器とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記室外熱交換機とを連結する状態の相互間に選択的にスイッチングすることを特徴とする請求項1記載のマルチ空気調和機。
3. 　前記選択的膨張装置は、
   　前記室外熱交換機と前記気液分離機との間を連結しながら並列に提供される並列配管；
   　前記並列配管の一方に提供され、前記室外熱交換機から前記気液分離機の方向に流れる冷媒のみ通過させる第１チェックバルブ；
   　前記並列配管の他方に提供され、前記室外熱交換機に流入する冷媒を膨張させる暖房用電子膨張バルブを含めてなることを特徴とする請求項１記載のマルチ空気調和機。
4. 　前記室内機のうち多数は暖房を行い、残りの一部は冷房を行うようにする場合に、
   　前記第２連結配管に沿って室外機に流入する冷媒を前記圧縮機の吸入部に案内するバイパスユニットをさらに含めてなることを特徴とする請求項１記載のマルチ空気調和機。
5. 　前記バイパスユニットは、
   　前記四方バルブと室外熱交換機とを連結する配管と前記気相管とを連結するバイパス管；
   　前記バイパス管に提供され、前記室内機のうち多数は冷房を行い、残りの一部は暖房を行うようにする場合にのみ開放される第１バルブ；
   　前記気液分離機と前記バイパス管との間に位置する前記第２連結配管に提供され、前記気液分離機から前記分配器の方向に流れる冷媒のみ通過させる第２チェックバルブを含めてなることを特徴とする請求項４記載のマルチ空気調和機。
6. 　前記分配器は、
   　前記室外機から流入した冷媒を前記それぞれの室内機に選択的に案内し、前記それぞれの室内機で熱交換された冷媒を前記室外機に案内する案内配管部；
   　運転条件にしたがって前記各室内機に選択的に冷媒が流入するように前記案内配管部の冷媒の流れを制御するバルブ部を含めてなることを特徴とする請求項５記載のマルチ空気調和機。
7. 　前記案内配管部は、
   　前記第２連結配管から分岐し、前記各室内機に連結される気相分岐管；
   　前記第３連結配管から分岐し、前記各室内機に連結される液相分岐管；
   　前記第１連結配管と前記各室内機とを連結する連結分岐管を含めてなることを特徴とする請求項６記載のマルチ空気調和機。
8. 　前記バルブ部は、
   前記各気相分岐管、前記各液相分岐管、そして、前記各連結分岐管に提供され、運転条件にしたがって選択的にオン／オフになる二方バルブを含めてなることを特徴とする請求項７記載のマルチ空気調和機。
9. 　前記それぞれの室内機に提供される電子膨張バルブは前記各室内熱交換機と前記分配器とを連結する前記各液相分岐管に提供されることを特徴とする請求項８記載のマルチ空気調和機。
10. 　前記室外熱交換機を経て前記気液分離機に流入する気相冷媒及び液相冷媒の混合比が運転条件にしたがって調節されるように前記室外ファンの回転数を制御する制御手段をさらに含めてなることを特徴とする請求項１記載のマルチ空気調和機。
11. 　前記制御手段は、
    　前記室外熱交換機と前記気液分離機との間に提供され、冷媒の温度を感知する温度センサー；
    　全ての室内機を冷房で作動させる場合、又は室内機のうち多数は冷房で作動させ、残りの一部は暖房で作動させる場合に、前記感知された冷媒温度と既設定された冷媒温度とを比較して配管上の冷媒混合比を算出し、その算出された混合比が運転条件にしたがって既設定された混合比と同じになるように前記室外ファンの回転数を制御するマイコンを含めてなることを特徴とする請求項１０記載のマルチ空気調和機。
12. 　室内機が全て冷房作動を行う場合又は、室内機のうち多数は冷房作動を行い、かつ残りの一部は暖房作動を行う場合には、
    　前記四方バルブは前記圧縮機の吐き出し側と前記室外熱交換機とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記分配器とを連結する状態でスイッチングされることを特徴とする請求項９記載のマルチ空気調和機。
13. 　全ての室内機が冷房作動を行う場合には、
    　前記暖房用電子膨張バルブが遮断され、前記第１バルブが遮断され、
    　前記全ての室内機に提供された前記電子膨張バルブが作動し、前記気相分岐管に連結された前記二方バルブが全て遮断され、前記連結分岐管、及び前記液相分岐管に連結された二方バルブが全て開放されることを特徴とする請求項１２記載のマルチ空気調和機。
14. 　室内機のうち多数が冷房作動を行い、残りの一部は暖房作動を行う場合には、
    　前記暖房用電子膨張バルブが遮断され、前記第１バルブが遮断され、
    　冷房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された前記電子膨張バルブが作動し、前記気相分岐管に連結された前記二方バルブが遮断され、前記連結分岐管、及び前記液相分岐管に連結された前記二方バルブが開放され、
    　暖房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された前記電子膨張バルブが開放され、前記気相分岐管、液相分岐管、そして、連結分岐管に連結された前記二方バルブが開放されることを特徴とする請求項１２記載のマルチ空気調和機。
15. 　室内機が全て暖房作動を行う場合又は、室内機のうち多数は暖房作動を行い、かつ残りの一部は冷房作動を行う場合には、
    　前記四方バルブは前記圧縮機の吐き出し側と前記分配器とを連結し、前記圧縮機の吸入側と前記室外熱交換機とを連結する状態でスイッチングされることを特徴とする請求項９記載のマルチ空気調和機。
16. 　全ての室内機が暖房作動を行うようにする場合には、
    　前記暖房用電子膨張バルブが作動し、前記第１バルブが遮断され、
    　前記室内機に提供された前記電子膨張バルブが全て開放され、前記気相分岐管に連結された前記二方バルブが全て遮断され、前記液相分岐管、及び前記連結分岐管に連結された前記二方バルブが全て開放されることを特徴とする請求項１５記載のマルチ空気調和機。
17. 　室内機のうち多数が暖房作動を行い、残りの一部は冷房作動を行う場合には、
    　前記暖房用電子膨張バルブが作動し、前記第１バルブは遮断され、
    　暖房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された電子膨張バルブが開放され、前記気相分岐管に連結された二方バルブが遮断され、
    　前記連結分岐管、及び前記液相分岐管に連結された二方バルブが開放され、
    　冷房を要する室内機において、前記室内熱交換機と連結された電子膨張バルブが作動し、前記気相分岐管、及び前記液相分岐管に連結された二方バルブが遮断され、前記連結分岐管に連結された二方バルブは開放されることを特徴とする請求項１５記載のマルチ空気調和機。
18. 　前記気液分離機は、前記選択的膨張装置と前記分配器との間に提供されることを特徴とする請求項１記載のマルチ空気調和機。
19. 　室内機が全て冷房作動を行う場合、又は室内機のうち多数が冷房作動を行い、残りの一部は暖房作動を行う場合には、圧縮機から吐き出された冷媒を前記室外熱交換機に流入するように四方バルブをスイッチングする段階と、
    　暖房用電子膨張バルブを遮断する段階とを含めて行われ、
    　室内機が全て暖房作動を行う場合、又は室内機のうち多数は暖房作動を行い、かつ残りの一部は冷房作動を行う場合には、
    　前記圧縮機から吐き出された気相の冷媒を第１連結配管に流入するように四方バルブをスイッチングする段階と、
    　暖房用電子膨張バルブを作動させる段階とを含めて行われることを特徴とするマルチ空気調和機の運転方法。
20. 　室内機が全て冷房作動を行う場合、又は室内機のうち多数は冷房作動を行い、かつ残りの一部は暖房作動を行う場合に、
    　温度センサーを用いて冷媒の温度を測定する段階と、
    　前記感知された温度と既設定された冷媒温度とを比較して、配管上の冷媒混合比を検出する段階と、
    　前記検出された混合比が既設定された混合比と同じになるよう前記室外ファンの回転数を可変させる段階とを備えてなることを特徴とするマルチ空気調和機の運転方法。

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