JP2004347164A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機22、四方弁23、室外熱交換器24、および減圧手段25を備えた室外機21と、室内熱交換器30および減圧手段31を備えた複数の室内機29と、これら室外機21と室内機29との間に冷暖切換機32を介して接続されるガス管33および液管34とを有し、室外機21の減圧手段25と液管34との間に気液混合手段26を備えるとともに、圧縮機22と室外熱交換器24との間からは高圧ガス分岐管37を分岐して、冷暖混在運転時に吐出した冷媒の一部を液冷媒として、残りを高圧ガス分岐管37を経て高圧ガス冷媒として、気液混合手段26に流入させて混合することにより、気液二相冷媒として液管34を介し冷暖切換機32に流入させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の室内機を備えて冷房運転を行う室内機と暖房運転を行う室内機とが混在する冷暖混在運転が可能な空気調和装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の冷暖混在運転が可能な空調装置としては、例えば特許文献1などに、室外機と室内機とが2系統の配管によって接続された、いわゆる2管式の空気調和装置が提案されている。すなわち、この特許文献1に記載の空気調和装置においては、図3に示すように室外機(熱源機)1が圧縮機2、四方弁(切換弁)3、室外熱交換器(熱源機側熱交換器)4、およびアキュムレータ5等によって構成され、圧縮機2の吐出側とアキュムレータ5を介しての吸入側、および室外熱交換器4の一端とが上記四方弁3の3つのポートに接続されるとともに、この四方弁3の残りのポートと室外熱交換器4の他端とは、逆止弁6A〜6Dを介してそれぞれ第1、第2の接続配管7,8(上記2系統の配管)に接続可能とされている。
【0003】
一方、複数(図では3つ)の室内機9は、それぞれが室内熱交換器10と、これと接続された減圧手段(流量制御装置)11とによって構成され、間に冷暖切換機(中継器)12を介して上記第1、第2の接続配管7,8により室外機1と接続されている。ここで、この冷暖切換機12においては、上記第1の接続配管7が第1の分岐部13に接続されて各室内機9ごとに分岐され、それぞれ三方弁(弁装置)13Aを介して室内熱交換器10に接続されている。また、上記第2の接続配管8は、この冷暖切換機12において気液分離手段(気液分離装置)14に接続され、そのガス配管14Aは上記第1の分岐部13において各三方弁13Aの残りのポートに接続される一方、液配管14Bは冷暖切換機12の第2の分岐部15においてやはり各室内機9ごとに分岐され、室内機9の減圧手段11に接続されている。
【0004】
このように構成された空気調和装置において、上記複数の室内機9のうちの多数(例えば2つ)で冷房運転を行うとともに残り(例えば1つ)の室内機9では暖房運転を行う場合など、室内機9における冷房負荷が大きくなる冷房主体運転を行う場合には、上記室外機1において、四方弁3により、圧縮機2の吐出側と室外熱交換器4とを接続するとともに、アキュムレータ5と第1の接続配管7とを逆止弁6Bを介して接続する。また、冷暖切換機12においては、その第1の分岐部13の三方弁13Aにより、冷房運転を行う室内機6(図3では右側の2つの室内機9)と第1の接続配管7とを接続する一方、暖房運転を行う室内機9(図3では左側の1つの室内機9)は上記ガス配管14Aと接続する。
【0005】
従って、この冷房主体運転時に圧縮機2から吐出した冷媒は、図3に矢線で示すように四方弁3を経て室外熱交換器4により一部凝縮し、液冷媒と高圧ガス冷媒との気液二相冷媒として逆止弁6Aを介し第2の接続配管8から冷暖切換機12の気液分離手段14に流入する。そして、この気液分離手段14に流入した気液二相冷媒のうち、液冷媒は液配管14Bから第2の分岐部15において分岐して上記冷房運転を行う室内機9に流入し、その減圧手段11において減圧された後、室内熱交換器10において蒸発して室内を冷房する。一方、気液二相冷媒のうちの高圧ガス冷媒は、気液分離手段14からガス配管14Aを介し、第1の分岐部13の暖房運転を行う室内機9に接続された三方弁13Aを経てこの室内機9に流入することにより、その室内熱交換器10において凝縮して室内を暖房し、さらに第2の分岐部15において冷房運転される室内機9に流入する上記液冷媒と合流し、これらの室内機9による冷房に使用される。
【0006】
【特許文献1】
特許第2601052号公報(図4)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような特許文献1に記載の空気調和装置において、上述のように冷房主体運転を行う場合に、上記第2の接続配管8から冷暖切換機12の気液分離手段14に流入する気液二相冷媒は、室外機1に備えられたファンの風量を減少させるなどして室外熱交換器4の凝縮能力を低下させることにより、圧縮機2から吐出した冷媒を一部凝縮させて発生させられたものであり、その高圧ガス冷媒と液冷媒との流量比が室外温度等によって成り行きまかせとなることが避けられない。このため、上記冷暖切換機12において気液分離手段14からガス配管14Aおよび液配管14Bを介して冷・暖房運転される室内機9にそれぞれ流入する高圧ガス冷媒および液冷媒の流量も成り行きまかせとなってしまい、冷・暖房それぞれの運転に適正な冷媒循環量を確保することが困難となるという問題があった。
【0008】
また、このように室内機9に流入する気液二相冷媒が共に一旦、室外熱交換器4内を通過して冷暖切換機12の気液分離手段14に送られるため、特に室外温度が低い場合には室外熱交換器4通過後の気液二相冷媒の凝縮圧力が低下し、暖房運転される室内機9に流入する高圧ガス冷媒において、十分な凝縮温度が確保されなくなるおそれがある。従って、これにより、この暖房運転される室内機9において暖房能力が低下するという問題が生じることも懸念される。
【0009】
本発明は、このような背景の下になされたもので、室外機と室内機とが2系統の配管によって接続された2管式の冷暖混在運転が可能な空気調和装置において、特にその冷房主体運転時等に室外温度などに関わらず適正な冷媒循環量を確保し、暖房運転される室内機において確実に暖房能力を確保することが可能な空気調和装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、および減圧手段を備えた室外機と、室内熱交換器および減圧手段を備えた複数の室内機と、上記室外機と室内機との間に冷暖切換機を介して接続されるガス管および液管とを有し、上記複数の室内機において冷房運転を行う室内機と暖房運転を行う室内機とが混在する冷暖混在運転が可能な空気調和装置であって、上記室外機においては、上記室外機の減圧手段と上記液管との間に気液混合手段を備えるとともに、上記圧縮機と上記室外熱交換器との間からは高圧ガス分岐管を分岐して、冷暖混在運転時に上記圧縮機から吐出した冷媒を、その一部を上記室外熱交換器および上記室外機の減圧手段を介して液冷媒として上記気液混合手段に流入させるとともに、残りを上記高圧ガス分岐管を経て高圧ガス冷媒として上記気液混合手段に流入させて上記液冷媒と混合することにより、気液二相冷媒として上記液管を介して上記冷暖切換機に流入させ、上記冷暖切換機においては、気液二相冷媒を液冷媒と高圧ガス冷媒とに分離する気液分離手段を上記液管に備えて、液冷媒を冷房運転を行う室内機に流入させるとともに、高圧ガス冷媒を暖房運転を行う室内機に流入させることを特徴とするものである。
【0011】
従って、このように構成された本発明の空気調和装置においては、上述のように室外機の圧縮機から吐出した冷媒の一部が室外熱交換器によって凝縮して液冷媒として、また残りは室外熱交換器を通過することなく高圧ガス分岐管を経て高圧ガス冷媒のまま、上記気液混合手段において混合されることにより気液二相冷媒とされ、液管を介して冷暖切換機の気液分離手段に流入するので、この気液二相冷媒の液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比が、従来のように室外温度等によって成り行きまかせとなるようなことはなく、室外機において室外熱交換器を介して気液混合手段に流入する冷媒量と高圧ガス分岐管を介してこの気液混合手段に流入する冷媒量とにより、液冷媒および高圧ガス冷媒ともに適正な冷媒循環量を確保することができて、室内機において安定した冷暖混在運転を行うことができ、特に冷房主体運転時に暖房運転される室内機の暖房能力の低下を防止することが可能となる。なお、こうして室内機において冷・暖房に使用された冷媒は、上記ガス管を介して室外機に循環させられ、圧縮機の吸入側に戻される。
【0012】
ここで、上記気液混合手段としては、例えば室外熱交換器と液管とを接続する配管に高圧ガス分岐管を単に接続して、この配管を通る液冷媒と高圧ガス分岐管に分岐した高圧ガス冷媒とを混合するようにしたものであってもよいが、室外機の減圧手段と液管との間にレシーバタンクが備えられている場合には、このレシーバタンクを気液混合手段として用いることができる。
【0013】
また、本発明の空気調和装置では、気液混合手段に流入して混合される上記液冷媒と上記高圧ガス冷媒との流量を、上記室外機の減圧手段によって制御可能とすることにより、この気液混合手段から冷暖切換機の気液分離手段に流入する気液二相冷媒の液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比を調整して一層確実に適正な冷媒循環量の確保を図ることができ、特に上述のような室内機の暖房能力についてその確実な制御を行うことが可能となる。すなわち、この減圧手段として例えば電子膨張弁のように開度調整可能なものを用いて上記流量を制御可能とすることにより、室内機側において暖房負荷が増大して高い暖房能力が必要とされる場合には、上記室外機の減圧手段の開度を小さくすることで高圧ガス分岐管への冷媒流量を増大させ、暖房運転する室内機への冷媒流量を増大させてその暖房能力を高めることができる。また、逆に室内機側の暖房負荷が減少した場合には、この室外機の減圧手段の開度を小さくすることにより、高圧ガス分岐管への冷媒流量を減少させ、暖房運転する室内機への冷媒流量を減らして暖房能力を抑えることができる。
【0014】
さらに、上記室外機において、上記高圧ガス分岐管を第2の四方弁を介して上記気液混合手段に接続し、上記第2の四方弁を経て上記高圧ガス冷媒を上記気液混合手段に流入させるとともに、上記ガス管を上記圧縮機の吸入側に接続する一方、上記第2の四方弁と上記四方弁(以下、第1の四方弁と称する。)とを切り換えることにより、上記ガス管が上記圧縮機の吐出側に接続されるようにすれば、上述のような2管式の空気調和装置において冷・暖房運転切換の際の室外機側における冷媒流路の切換を、これら第1、第2の2つの四方弁によって行うことが可能となり、室外機の弁機構や配管構造の簡略化を図ることができる。
【0015】
ところで、特にこのように室外機側でガス管の接続を圧縮機の吐出側と吸入側とに切換可能とした場合、このガス管を流れる冷媒の流れ方向は切換の前後で反対向きとなり、これに伴い液管を流れる冷媒の流れ方向も切換前後で反対向きとなる。従って、このような場合には、室内機に流入する冷媒の流れ方向が冷・暖房運転でそれぞれ一方向となるように、上記冷暖切換機において、上記気液分離手段と上記ガス管とにそれぞれ逆止弁を介して接続される一対の接続管を、上記複数の室内機の上記室内熱交換器にそれぞれ冷暖切換弁を介して接続するとともに、上記冷暖切換弁に上記接続管を経て流入する冷媒の流れ方向を上記逆止弁によって一方向とする冷媒の流れ方向制御機構を備えるのが望ましく、特にこのように逆止弁によって冷媒の流れ方向制御機構を構成することにより、冷暖切換機側においても弁機構の簡略化等を図ることが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1および図2は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、その室外機21は、圧縮機22、本発明の請求項1に係る空気調和装置における四方弁に相当する第1の四方弁23、室外熱交換器24、減圧手段25、レシーバタンク26、アキュムレータ27および第2の四方弁28を備えるとともに、室内機29は複数(本実施形態では4つ)設けられていて、それぞれに室内熱交換器30とこれに直列に接続された減圧手段31とを備えており、これらの室内機29が上記室外機21との間に冷暖切換機32を介してガス管33および液管34により接続された構成とされている。
【0017】
このうち、室外機21においては、その上記第1の四方弁23の第1のポート23Aが上記圧縮機22の吐出側にオイルセパレータ35を介して接続されるとともに、第2のポート23Bは上記室外熱交換器24および減圧手段25を介してレシーバタンク26に接続されており、さらにこのレシーバタンク26が上記液管34に接続されて本実施形態における気液混合手段とされている。なお、本実施形態における室外熱交換器24は、複数(図では2器)に分割された熱交換器が互いに並列に接続された構成とされている。ただし、このように分割されていない単一の熱交換器を用いても良い。また、この室外機21の上記減圧手段25としては、電子膨張弁等の開度調整可能なものが用いられており、さらに室外熱交換器24と上記レシーバタンク26との間には、電磁弁等からなる開閉弁36Aと逆止弁36Bとが、互いに直列に、かつ減圧手段25とは並列に接続されている。
【0018】
そして、本実施形態では、上記第1の四方弁23の第2のポート23Bと室外熱交換器24との間から高圧ガス分岐管37が分岐させられていて、この高圧ガス分岐管37は、電磁弁等の開閉弁37Aを介して第2の四方弁28の第1のポート28Aに接続されている。さらに、この第2の四方弁28の第2のポート28Bは、やはり電磁弁等の開閉弁37Bを介して上記レシーバタンク26に接続されており、従って上記高圧ガス分岐管37は、この第2の四方弁28を介して気液混合手段としてのレシーバタンク26と接続可能とされている。なお、高圧ガス分岐管37の上記開閉弁37Aとこの第2の四方弁28との間には、逆止弁37Cが備えられている。
【0019】
また、第1の四方弁23において、その第3のポート23Cは逆止弁38を介して高圧ガス分岐管37の上記逆止弁37Cと第2の四方弁28との間に接続されるとともに、第4のポート23Dは上記アキュムレータ27を介して圧縮機22の吸入側に接続されている。さらに、第2の四方弁28において、その第3のポート28Cは上記ガス管33と接続されるとともに、第4のポート28Dは、やはり上記アキュムレータ27を介して圧縮機22の吸入側に接続されている。そして、第1の四方弁23は、その第1のポート23Aと第2のポート23B同士、および第3のポート23Cと第4のポート23D同士が接続され、また第2の四方弁28も、その第1のポート28Aと第2のポート28B同士、および第3のポート28Cと第4のポート28D同士が接続される一方、これら第1、第2の四方弁23,28をそれぞれ切り換えることにより、第1の四方弁23は、その第1のポート23Aと第3のポート23C同士、および第2のポート23Bと第4のポート23D同士が接続され、また第2の四方弁28も、その第1のポート28Aと第3のポート28C同士、および第2のポート28Bと第4のポート28D同士が接続されるように構成されている。
【0020】
一方、上記冷暖切換機32においては、ガス配管39Aと液配管39Bとを備えた気液分離手段39が上記液管34に接続されており、このうち液配管39Bは電磁弁等の開閉弁39Cを介して上記複数の室内機29ごとに分岐させられ、膨張弁等からなる上記減圧手段31にそれぞれ接続されている。また、この液配管39Bには、逆止弁40Aとキャピラリチューブ等からなる減圧手段40Bとが、互いに直列に、かつ上記開閉弁39Cとは並列に接続されている。なお、これら逆止弁40Aおよびキャピラリチューブ等の減圧手段40Bの組み合わせに代えて、例えば電動膨張弁などの全閉可能な減圧手段を開閉弁39Cと並列に接続するようにしても良い。
【0021】
さらに、上記ガス管33と気液分離手段39の上記ガス配管39Aとは、この冷暖切換機32において2つに分岐され、それぞれ逆止弁41A〜41Dを介して第1、第2の一対の接続管42,43の両端に接続されている。すなわち、分岐したガス管33の一方は逆止弁41Aを介して第1の接続管42の一端に接続されるとともに、分岐したガス管33の他方は逆止弁41Bを介して第2の接続管43の一端に接続され、また分岐したガス配管39Aの一方は逆止弁41Cを介して第1の接続管42の他端に接続されるとともに、分岐したガス配管39Aの他方は逆止弁41Dを介して第2の接続管43の他端に接続されている。さらに、これら第1、第2の接続管42,43は、上記複数の室内機29ごとにそれぞれ電磁弁等からなる冷暖切換弁42A,43Aを介して、これらの室内機29の各室内熱交換器30に接続されている。
【0022】
ここで、上記逆止弁41A〜41Dは、第1の接続管42の両端に備えられる逆止弁41A,41Cが、この第1の接続管42側からの冷媒の流入を防止する向きに取り付けられる一方、第2の接続管43の両端に備えられる逆止弁41B,41Dは、逆にこの第2の接続管43側への冷媒の流入を防止する向きに取り付けられている。そして、本実施形態ではこれらの逆止弁41A〜41Dにより、接続管42から上記冷暖切換弁42Aを経て暖房運転を行う室内機29に流入する冷媒の流れ方向を一方向とするとともに、冷房運転を行う室内機29から上記冷暖切換弁43Aを経て接続管43に流入する冷媒の流れ方向を一方向とする、冷媒の流れ方向制御機構41が構成されている。
【0023】
このように構成された本実施形態の空気調和装置によって冷暖混在運転を行う場合のうち、まず図1に示すように上記複数の室内機29の多数(図1では上側の3つ)が冷房運転され、残りの室内機29(図1では最も下の1つ)が暖房運転される場合のように、複数の室内機29における冷房負荷が大きい冷房主体運転時には、上述のように室外機21の第1の四方弁23において、その第1のポート23Aと第2のポート23Bとが接続されるとともに、第3のポート23Cと第4のポート23Dとが接続され、また第2の四方弁28においても、その第1のポート28Aと第2のポート28Bとが接続されるとともに、第3のポート28Cと第4のポート28Dとが接続される。さらに、高圧ガス分岐管37の開閉弁37A,37Bは開かれるとともに、開閉弁36Aは閉じられる。
【0024】
一方、冷暖切換機32では、各室内機29の室内熱交換器30と第1、第2の接続管42,43との間に備えられた冷暖切換弁42A,43Aのうち、冷房運転を行う室内機29においては第1の接続管42側に備えられた冷暖切換弁42Aが閉じられるとともに、第2の接続管43側に備えられた冷暖切換弁43Aが開かれ、逆に暖房運転を行う室内機29においては第1の接続管42側に備えられた冷暖切換弁42Aが開かれるとともに、第2の接続管43側に備えられた冷暖切換弁43Aが閉じられる。また、気液分離手段39の液配管39Bに備えられた開閉弁39Cは開かれる。
【0025】
従って、図1に矢線で示すように室外機21の圧縮機22から吐出した冷媒は、第1の四方弁23の第1、第2のポート23A,23Bを経て、その一部が室外熱交換器24において凝縮されて液冷媒として室外機21の減圧手段25を介しレシーバタンク26に流入する一方、残りは高圧ガス冷媒のまま高圧ガス分岐管37から分岐し、第2の四方弁28の第1、第2のポート28A,28Bを経てやはりレシーバタンク26に流入する。そして、このレシーバタンク26においてこれら液冷媒と高圧ガス冷媒とが混合されて、気液二相冷媒として上記液管34を介し冷暖切換機32の気液分離手段39に流入する。
【0026】
こうして気液分離手段39に流入した気液二相冷媒は、この気液分離手段39において再び液冷媒と高圧ガス冷媒とに分離され、このうち液冷媒は、液配管39Bから冷房運転を行う多数の室内機29に流入し、それぞれその減圧手段31によって減圧されて室内熱交換器30において蒸発することにより室内を冷房し、さらに開かれた冷暖切換弁43Aを介して低圧ガス冷媒として第2の接続管43に流入する。一方、分離された高圧ガス冷媒は、ガス配管39Aから逆止弁41Cを介して第1の接続管42に流入し、さらに開かれた冷暖切換弁42Aを介して暖房運転を行う室内機29に流入してその室内熱交換器30において凝縮することにより室内を暖房し、次いで液冷媒として上記液配管39Bに流入して、冷房運転を行う室内機29に流入する上記液冷媒と合流し、その室内の冷房に使用される。
【0027】
さらに、上述のように冷房運転を行う室内機29から第2の接続管43に流入した低圧ガス冷媒は、この第2の接続管43の他端に備えられた逆止弁41Dがガス配管39Aから流れる高圧ガス冷媒によって閉じられるため、一端に備えられた逆止弁41Bを介してガス管33に流入することとなる。そして、このようにガス管33に流入した低圧ガス冷媒は室外機21に戻されて、その第2の四方弁28の第3、第4のポート28C,28Dを経てアキュムレータ27を介し圧縮機22の吸入側に循環させられる。
【0028】
一方、上記冷暖混在運転のうち、図2に示すように上記複数の室内機29の多数(図2では下側の3つ)が暖房運転され、残りの室内機29(図2では最も上の1つ)が冷房運転される場合のように、複数の室内機29における暖房負荷が大きい暖房主体運転時には、室外機21において第1、第2の四方弁23,28が上記冷房主体運転時とは切り換えられて、第1の四方弁23では、第1のポート23Aと第3のポート23Cが接続されるとともに、第2のポート23Bと第4のポート23Dが接続され、また第2の四方弁28でも、第1のポート28Aと第3のポート28Cが接続されるとともに、第2のポート28Bと第4のポート28Dが接続される。さらに、高圧ガス分岐管37の開閉弁37A,37Bは閉じられる。また、冷暖切換機32においては、冷房主体運転時と同様に、冷房運転を行う室内機29の冷暖切換弁42Aは閉、冷暖切換弁43Aは開とされ、暖房運転を行う室内機29の冷暖切換弁42Aは開、冷暖切換弁43Aは閉とされ、さらに開閉弁39Cは閉じられる。
【0029】
従って、この暖房主体運転時において、室外機21の圧縮機22から吐出した冷媒は、図2に矢線で示すように高圧ガス冷媒のまま第1の四方弁23の第1、第3のポート23A,23Cを経て高圧ガス分岐管37に流入し、さらに第2の四方弁28の第1、第3のポート28A,28Cを経てガス管33に流入する。そして、この高圧ガス冷媒は、冷暖切換機32において逆止弁41Aを介して第1の接続管42に流入し、さらに開かれた開閉弁42Aを介して暖房運転を行う室内機29にそれぞれ流入して、その室内熱交換器30において凝縮することにより室内を暖房し、液冷媒として液配管39Bに流入する。
【0030】
また、この液配管39Bに流入した液冷媒の一部は、冷房運転を行う室内機29に流入してその減圧手段31により減圧され、さらに室内熱交換器30において蒸発することにより室内の冷房に使用され、低圧ガス冷媒として冷暖切換弁43Aを介し第2の接続管43に流入する。ここで、この第2の接続管43の一端に備えられた逆止弁41Bは、ガス管33に流入した高圧ガス冷媒によって閉じられているため、第2の接続管43に流入した上記低圧ガス冷媒は、他端の逆止弁41Dを介してガス配管39Aから気液分離手段39に流入する。一方、液配管39Bに流入した液冷媒の残りも、逆止弁40Aおよび減圧手段40Bを介して気液分離手段39に流入する。そして、このように気液分離手段39に流入した冷媒は、液管34を介して室外機21に戻されてレシーバタンク26に流入し、さらにこの室外機21の減圧手段25によって減圧されて室外熱交換器24において蒸発し、第1の四方弁23の第2、第4のポート23B,23Dを経てアキュムレータ27を介し圧縮機22の吸入側に循環させられる。
【0031】
なお、複数の室内機29間において冷房運転するものと暖房運転するものとが同数であるときなど、冷・暖房の負荷がバランスした運転を行う場合には、例えば室外気温が低い場合は、室外機21側では第1、第2の四方弁23,28の第1〜第4のポート23A〜23D,28A〜28Dの接続は暖房主体運転時と同じとしておいて、開閉弁37A,37Bも閉じておき、冷暖切換機32では室内機29側の冷・暖房運転に合わせて上記冷・暖房主体運転時と同様に冷暖切換弁42A,43Aをそれぞれ開閉する。この場合、圧縮機22から吐出した冷媒は、暖房主体運転時と同様に第1の四方弁23の第1、第3のポート23A,23C、高圧ガス分岐管37、および第2の四方弁28の第1、第3のポート28A,28Cを経てガス管33から冷暖切換機32に流入し、逆止弁41Aから第1の接続管42を介してまず暖房運転を行う室内機29に供給されて凝縮することにより室内の暖房に使用され、液冷媒として液配管39Bに流入する。
【0032】
次いで、この液冷媒は液配管39Bから冷房運転を行う室内機29に流入してその減圧手段31より減圧され、室内熱交換器30において蒸発することにより室内の冷房に使用されて第2の接続管43に流入し、さらに逆止弁41Dを経てガス配管39Aから気液分離手段39に流入した後、液管34を介して室外機21に戻されて、レシーバタンク26、減圧手段25、室外熱交換器24、第1の四方弁23の第2、第4のポート23B,23Dを経てアキュムレータ27を介し圧縮機22の吸入側に循環させられる。また、逆に室外気温が高い場合は冷房主体運転時と同様の接続としておいてバランス運転を行うこともできる。そして、このように室外気温に応じて冷・暖いずれかの主体運転時と同様の接続としておけば、室外気温が高い場合に冷房負荷が増えたり、逆に室外気温が低い場合に暖房負荷が増えた場合でも、第1、第2の四方弁23,28を切り換えることなく速やかに冷房主体運転または暖房主体運転に移行することができる。
【0033】
また、すべての室内機29を冷房運転する場合は、室外機21側では第1、第2の四方弁23,28のポート23A〜23D,28A〜28Dの接続を冷房主体運転時と同じとするとともに、高圧ガス分岐管37の開閉弁37A,37Bを閉、開閉弁36Aを開とし、冷暖切換機32ではすべての冷暖切換弁42Aを閉、冷暖切換弁43Aを開とする。従って、この場合、圧縮機22から吐出した冷媒はすべてが室外熱交換器24に流入し、凝縮されることによって液冷媒として液管34から冷暖切換機32を介して室内機29に流入し、室内の冷房に使用された後にガス管33を介して室外機21側に戻される。一方、逆にすべての室内機29を暖房運転する場合は、第1、第2の四方弁23,28は暖房主体運転時と同じとして高圧ガス分岐管37の開閉弁37A,37Bはやはり閉じておき、冷暖切換機32の冷暖切換弁42Aを開とし、冷暖切換弁43Aは閉とする。この場合に冷媒は、高圧ガス冷媒としてガス管33を介して室外機21から冷暖切換機32に流入し、すべての室内機29の室内熱交換器30で凝縮して室内を暖房した後、液冷媒として液管34から室外機21に戻される。
【0034】
従って、このような構成の空気調和装置では、室外機21と室内機29側の冷暖切換機32とを接続する配管がガス管33と液管34との2管であるため、配管施工が容易であるにも拘わらず、冷房運転および暖房運転のいずれか一方を主体とし、あるいは両者の負荷がバランスした冷暖混在運転を可能にすることができ、各室内の要求に応じた空気調和を行うことが可能となる。また、このような冷暖混在運転時には、冷房時に室外に排出していた熱を暖房に使ったり、暖房時に室外からくみ上げていた熱を、冷房を必要とする室内からくみ上げたりすることができるので、室外機21側における負荷を軽減して効率的かつ経済的な冷暖混在運転を行うことができる。
【0035】
そして、さらに本実施形態の空気調和装置では、冷暖混在運転のうち特に上述のような冷房主体運転時などに、室外機21の圧縮機22から吐出した冷媒の一部が室外熱交換器24を介して液冷媒としてレシーバタンク(気液混合手段)26に流入するとともに、残りの冷媒は室外熱交換器24を介することなく高圧ガス冷媒として高圧ガス分岐管37を介してやはりレシーバタンク(気液混合手段)26に流入し、これら液冷媒と高圧ガス冷媒とがこのレシーバタンク26において混合されて気液二相冷媒として液管34を介し冷暖切換機32の気液分離手段39に流入することとなるので、これら液冷媒と高圧ガス冷媒に適正な冷媒循環量を確保することができる。このため、従来のようにこの気液二相冷媒における液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比が室外温度等によって成り行きまかせとなったりするのを防ぐことができて、たとえ室外温度が低い場合でも適正な圧力、流量の高圧ガス冷媒を確保し、冷房主体運転時に暖房運転を行う室内機29に十分な暖房性能を与えることが可能となる。
【0036】
しかも、本実施形態では、室外機21において、この気液混合手段としてのレシーバタンク26と室外熱交換器24との間に備えられる減圧手段25が、電子膨張弁のように弁の開度を調整可能なものとされていて、上記冷房主体運転時等にこのレシーバタンク26に流入して混合される液冷媒と高圧ガス冷媒との流量が上記減圧手段25によって制御可能とされており、従ってこのレシーバタンク26から液管34を介して冷暖切換機32の気液分離手段39に流入する気液二相冷媒における液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比を減圧手段25によって調整して、特に暖房運転を行う室内機の暖房能力を確実に制御することが可能となる。すなわち、例えば室内機29側の暖房負荷が増して、これに伴い室内機29の暖房能力の増大が必要とされる場合には、上記減圧手段25における弁の開度を小さくすることにより、圧縮機22から吐出した冷媒のうち、室外熱交換器24を介してレシーバタンク26に流入する液冷媒の量は少なくなって、逆に高圧ガス分岐管37から分岐してレシーバタンク26に流入する高圧ガス冷媒量は多くなり、従って気液二相冷媒においても高圧ガス冷媒の流量比を大きくすることができるので、気液分離手段39からガス配管39Aを介して暖房運転する室内機29に流入する高圧ガス冷媒量を増加させて、その暖房能力が増大するように制御することができる。
【0037】
一方、これとは反対に、室内機29側の暖房負荷が減った場合には、減圧手段25の弁開度を大きくすることにより、冷房主体運転時に圧縮機22から吐出した冷媒のうち、室外熱交換器24において凝縮してこの減圧手段25を介しレシーバタンク26に流入する液冷媒の量が多くなって、逆に室外熱交換器24を介さずに高圧ガス分岐管37から分岐する高圧ガス冷媒は少なくなり、レシーバタンク26で混合された気液二相冷媒においてもこの高圧ガス冷媒の流量比が小さくなるので、暖房運転を行う室内機29に流入する冷媒量を低減してその暖房能力を抑制するように制御することができる。従って、本実施形態によれば、冷房主体運転時でも、複数の室内機29における冷房負荷と暖房負荷との比率に基づいて、液冷媒と高圧ガス冷媒とを最適な流量比となるようにレシーバタンク26で混合して気液二相冷媒とすることにより、冷・暖房ともにその室内の要求に応じた空気調和能力を確保することができ、特に上述のように暖房運転を行う室内機29における暖房能力を確実に制御することが可能となるのである。
【0038】
また、本実施形態の空気調和装置では、室外機21においてこれら液冷媒と高圧ガス冷媒とを混合する気液混合手段として、液冷媒を一旦保持するためのレシーバタンク26が用いられている。しかるに、この点、例えば室外機21の減圧手段25から液管34に接続される配管に高圧ガス分岐管37を直接的に接続するようにして液冷媒と高圧ガス冷媒とを混合したり、あるいはレシーバタンク26と液管34との間に高圧ガス分岐管37と接続された他のタンク等を設けてこれを気液混合手段としたりすることも可能ではあるが、本実施形態のようにレシーバタンク26をこの気液混合手段として用いることにより、他のタンク等を設ける場合に対しては装置構成を簡略化することができ、また高圧ガス分岐管37を液冷媒の配管に直接接続する場合と比べても、液冷媒と高圧ガス冷媒との確実な混合を図ることができて、安定した流量比の気液二相冷媒を得ることが可能となる。
【0039】
一方、本実施形態では室外機21に第1、第2の2つの四方弁23,28が備えられていて、冷房主体運転時等には、上記高圧ガス分岐管37はこのうち第2の四方弁28を介して気液混合手段としてのレシーバタンク26に接続されるとともに、冷暖切換機32側から低圧ガス冷媒が流入するガス管33はやはりこの第2の四方弁28を介して圧縮機22の吸入側に接続される。そして、暖房主体運転等に切り換えるときには、これら第1、第2の四方弁23,28を切り換えることにより、上記ガス管33は高圧ガス分岐管37を介して圧縮機22の吐出側に接続されるとともに、液管34は室外熱交換器24等を介して圧縮機22の吸入側に接続されるので、上述のように高圧ガス分岐管37が分岐させられて気液混合手段としてのレシーバタンク26に接続されるように構成された2管式の空気調和装置においても、その冷・暖房運転の切換を室外機21側でこれら第1、第2の四方弁23,28によって行うことが可能となり、この室外機21において弁機構や配管構造の簡略化を図ることができる。
【0040】
さらに、本実施形態では、このように冷・暖房運転時で室外機21側の第1、第2の四方弁23,28によってガス管33および液管34の接続を圧縮機22の吐出側と吸入側とに切換可能とするのに伴い、これらガス管33および液管34を流れる冷媒の流れ方向もこの冷・暖房運転の切換に伴って反対向きとなるのに対し、冷暖切換機32においてはその冷暖切換弁42A,43Aに流入する冷媒の流れ方向が常に一方向となるように、上記ガス管33と気液分離手段39のガス配管39Aとに両端がそれぞれ接続されるとともに上記冷暖切換弁42A,43Aを介して室内機29の室内熱交換器30と接続される第1、第2の一対の接続管42,43を冷暖切換機32に備えて、これらの接続管42,43と上記ガス管33およびガス配管39Aとの間に設けた逆止弁41A〜41Dにより、上述のように冷媒の流れ方向を制御する制御機構41を構成している。従って、こうして逆止弁41A〜41Dの組み合わせによって冷媒の流れ方向が制御されることにより、冷暖切換機32側においても弁機構の簡略化を図ることができるとともに、例えば上記特許文献1記載の空気調和装置のように冷・暖房運転の切換に高価な三方弁を要することもないので、空気調和装置としての低コスト化を促すことも可能となる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、室外機と室内機側の冷暖切換機とをガス管と液管の2管で接続した冷暖混在運転可能な空気調和装置において、室外機の圧縮機から吐出した冷媒の一部を室外熱交換器において凝縮させて液冷媒とする一方、残りは高圧ガス分岐管から分岐して高圧ガス冷媒のまま気液混合手段において液冷媒と混合して気液二相冷媒とすることにより、この気液二相冷媒において液冷媒と高圧ガス冷媒との双方に適正な冷媒循環量を確保することができ、特に冷房主体運転時等において室外温度等により暖房運転を行う室内機の暖房能力が損なわれるような事態を防止して、冷・暖房ともに室内の要求に応じた確実な空気調和を図ることが可能となる。
【0042】
また、上記気液混合手段としてレシーバタンクを用いることにより、装置構造の簡略化や確実な気液混合を図ることができる。さらに、室外機の減圧手段によって上記気液混合手段に流入する液冷媒と高圧ガス冷媒との流量を制御可能とすることにより、気液二相冷媒における液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比の一層の適正化を図って、室内機側における冷・暖房負荷にそれぞれ応じた冷媒循環量をより確実に確保することが可能となり、特に暖房運転を行う室内機における暖房能力の制御を図ることができる。
【0043】
さらにまた、室外機に第2の四方弁を備えて上記高圧ガス分岐管と気液混合手段とを接続するとともに、この第2の四方弁と圧縮機の吐出側に備えられる第1の四方弁とによって上記ガス管の圧縮機吐出側、吸入側への接続を切換可能とすることにより、室外機の構造の簡略化を図ることができる。また、特にこのような構成を採った場合などに、冷・暖房運転の切換によってガス管および液管における冷媒の流れ方向が反対向きとなる場合でも、冷暖切換機側において逆止弁によって構成された冷媒の流れ方向制御機構を備えることにより、冷暖切換弁に流入する冷媒の流れの向きを常に一方向とすることができるとともに、この冷暖切換機側でも弁機構の簡略化や低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における冷房主体運転時の状態を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態における暖房主体運転時の状態を示す図である。
【図3】従来の空気調和装置を示す図である。
【符号の説明】
21 室外機
22 圧縮機
23 第1の四方弁
24 室外熱交換器
25,31 減圧手段
26 レシーバタンク(気液混合手段)
27 アキュムレータ
28 第2の四方弁
29 室内機
30 室内熱交換器
32 冷暖切換機
33 ガス管
34 液管
37 高圧ガス分岐管
39 気液分離手段
41 冷媒の流れ方向制御機構
41A〜41D 冷媒の流れ方向制御機構41を構成する逆止弁
42,43 接続管
42A,43A 冷暖切換弁
Claims (5)
- 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、および減圧手段を備えた室外機と、
室内熱交換器および減圧手段を備えた複数の室内機と、
上記室外機と室内機との間に冷暖切換機を介して接続されるガス管および液管とを有し、
上記複数の室内機において冷房運転を行う室内機と暖房運転を行う室内機とが混在する冷暖混在運転が可能な空気調和装置であって、
上記室外機においては、上記室外機の減圧手段と上記液管との間に気液混合手段が備えられるとともに、上記圧縮機と上記室外熱交換器との間からは高圧ガス分岐管が分岐されていて、冷暖混在運転時に上記圧縮機から吐出した冷媒は、その一部が上記室外熱交換器および上記室外機の減圧手段を介して液冷媒として上記気液混合手段に流入するとともに、残りが上記高圧ガス分岐管を経て高圧ガス冷媒として上記気液混合手段に流入して上記液冷媒と混合されることにより、気液二相冷媒として上記液管を介して上記冷暖切換機に流入し、
上記冷暖切換機においては、気液二相冷媒を液冷媒と高圧ガス冷媒とに分離する気液分離手段が上記液管に備えられていて、液冷媒が冷房運転を行う室内機に流入するとともに、高圧ガス冷媒が暖房運転を行う室内機に流入することを特徴とする空気調和装置。 - 上記気液混合手段が、上記室外機の減圧手段と上記液管との間に備えられるレシーバタンクであることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
- 上記気液混合手段に流入して混合される上記液冷媒と上記高圧ガス冷媒との流量が、上記室外機の減圧手段によって制御可能とされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気調和装置。
- 上記室外機において、上記高圧ガス分岐管は第2の四方弁を介して上記気液混合手段に接続されていて、上記第2の四方弁を経て上記高圧ガス冷媒が上記気液混合手段に流入するとともに、上記ガス管が上記圧縮機の吸入側に接続される一方、上記第2の四方弁と上記四方弁とを切り換えることにより、上記ガス管が上記圧縮機の吐出側に接続されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の空気調和装置。
- 上記冷暖切換機においては、上記気液分離手段と上記ガス管とにそれぞれ逆止弁を介して接続される一対の接続管が、上記複数の室内機の上記室内熱交換器にそれぞれ冷暖切換弁を介して接続されるとともに、上記冷暖切換弁に上記接続管を経て流入する冷媒の流れ方向を上記逆止弁によって一方向とする冷媒の流れ方向制御機構が備えられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の空気調和装置。
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