JP2522362B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は室外機１台に対して複数台の室内機を接続
する多室形の空気調和装置に関するもので、特に、各室
内機毎に冷暖房を選択的に、または、同時に行なうこと
ができる空気調和装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の空気調和装置として、例えば、実開昭
47−22558号公報に掲載されたものがある。

第６図は上記公報に掲載された従来の空気調和装置の
冷媒系を中心とする全体構成図である。

図において、１は空気調和装置の室外機で、２は圧縮
機、３は四方弁、４は室外熱交換器、５は逆止弁、６は
膨張弁、７は受液器、８はアキュムレータで、これらは
前記室外機１を構成する。また、9a〜9cは前記室外機１
に接続された各々室内機で、10は室内熱交換器、11は逆
止弁、12は膨張弁で、これらは前記室内機9a〜9cを構成
する。そして、13及び14は室内機9a〜9cと室外機１とを
接続する第１及び第２の接続配管である。

上記のように構成された従来の空気調和装置は次のよ
うに動作する。

まず、暖房運転状態において、圧縮機２から吐出され
た高温高圧冷媒ガスは第１の接続配管13から各室内機9a
〜9cに流入し、室内熱交換器10で室内空気と熱交換（暖
房）されて凝縮液化する。各室内機9a〜9cで液化された
冷媒液は、逆止弁11を通って第２の接続配管14で合流
し、さらに、受液器７を通って膨張弁６に流入し、ここ
で低温の気液二相状態まで減圧され、室外熱交換器４に
流入する。室外熱交換器４に流入した冷媒は外気と熱交
換されることによって蒸発し、ガス状態となって再び圧
縮機２に吸入される循環サイクルを形成する。

一方、冷房運転状態においては、暖房運転と反対の循
環サイクルとなる。即ち、圧縮機２で高温高圧ガスとな
った冷媒は、室外熱交換器４で外気によって熱交換（冷
却）され、凝縮液化して、受液器７を通り接続配管14か
ら各室内機9a〜9cに流入する。そして、各室内機9a〜9c
に流入した冷媒液は、膨張弁12によって低温の気液二相
状態まで減圧され、室内熱交換器10で室内空気と熱交換
（冷房）されてガス状態となり、接続配管13で合流して
再び圧縮機２に吸入される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の多室形の空気調和装置は、上記のように構成さ
れているので、全ての室内機9a〜9cが暖房運転または冷
房運転を行なう必要があるから、冷房が必要な場所で暖
房が行なわれたり、暖房が必要な場所で冷房が行なわれ
る可能性があった。

特に、この種の多室形の空気調和装置を大規模なビル
に据付けた場合、インテリア部とペリメータ部、または
一般事務室とコンピュータルーム等のOA化された部屋で
は、空調負荷が著しく異なるために、このような事態が
予測される。また、テナントビル等のような場合では、
借用者が変わるたびに熱負荷が変わることから、予め、
冷房ゾーン、暖房ゾーン等にゾーニング分けすることは
不可能である。また、これに対応するために冷房室内機
と暖房室内機の２台を同一室に設置することは設備費が
高価となり実用的ではなかった。

そこで、この発明は１台の室外機に複数台の室内機を
接続しても、各室内機が設置された空間の冷暖房要求に
対応して、各室内機毎に冷暖房運転を選択的にまたは同
時にできる空気調和装置の提供を課題とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる空気調和装置は、１台の室外機と複
数台の室内機とを接続する第１の接続配管または第２の
接続配管の途中に気液分離装置を設け、この第１の接続
配管または第２の接続配管に複数台の室内機の個々の一
方を切替え可能に接続し、他の一方を第３の接続配管で
流量制御装置を介して第１の接続配管または第２の接続
配管のいずれかに設けた気液分離装置に接続したもので
ある。

［作用］ この発明の空気調和装置においては、暖房主体の冷暖
房同時運転の場合は、高圧ガス冷媒を第２または第１の
接続配管から暖房運転状態にある各室内機に導入して暖
房を行なう。暖房を行なった冷媒は第３の接続配管から
一部は冷房運転状態にある室内機に流入して熱交換（冷
房）して第１または第２の接続配管に流入する。一方、
他の冷媒は第３の接続配管の流量制御装置を通って第１
または第２の接続配管に流入し、冷房運転状態にある室
内機を通った冷媒と合流して室外機に戻る。

冷房主体の冷暖房同時運転の場合は、高圧ガスを室外
熱交換器で任意量熱交換し二相状態にして第１または第
２の接続配管から気液分離装置に流入する。そして、こ
の気液分離装置で気体と液体とに分離し、気体状の冷媒
ガスを暖房運転状態にある室内機に導入して暖房を行な
い第３の接続配管に流入する。一方の他の液体状の液冷
媒は第３の接続配管に導入し、流量制御装置を介して暖
房運転状態にある室内機からの冷媒と合流して冷房運転
状態にある各室内機に流入する。冷房運転状態にある室
内機に流入した冷媒は熱交換（冷房）を行ない熱交換後
に第２または第１の接続配管を通って室外機側に導びか
れて再び圧縮機に戻る。

暖房運転のみの場合、冷媒は室外機より第２または第
１の接続配管を通り各室内機に導入される。そして、熱
交換（暖房）して第３の接続配管を通り室外機に戻る。

また、冷房運転のみの場合は第１または第２の接続配
管、第３の接続配管を経て各室内機に導入されて熱交換
（冷房）される。そして、この熱交換した冷媒は第２ま
たは第１の接続配管により室外機に戻る。

冷房主体の冷暖房同時運転の場合は、高圧ガスを室外
熱交換器で任意量熱交換し二相状態にして第１の接続配
管から気液分離装置に流入する。そして、この気液分離
装置で気体と液体とに分離し、気体状の冷媒ガスを暖房
運転状態にある室内機に導入して暖房を行ない第３の接
続配管に流入する。一方の他の液体状の液冷媒は第３の
接続配管に導入し、レシーバ及び流量制御装置を介して
暖房運転状態にある室内機からの冷媒と合流して冷房運
転状態にある各室内機に流入する。冷房運転状態にある
室内機に流入した冷媒は熱交換（冷房）を行ない熱交換
後に第２の接続配管を通って室外機側に導びかれて再び
圧縮機に戻る。

暖房運転のみの場合、冷媒は室外機より第２の接続配
管を通り各室内機に導入される。そして、熱交換（暖
房）して第３の接続配管を通り室外機に戻る。

また、冷房運転のみの場合は第１の接続配管、第３の
接続配管を経て各室内機に導入されて熱交換（冷房）さ
れる。そして、この熱交換した冷媒は第２の接続配管に
より室外機に戻る。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を空気調和装置の冷媒系
を中心とする全体構成図である。また、第２図乃至第４
図は第１図の実施例における冷暖房運転時の動作状態を
示したもので、第２図は冷房または暖房のみの運転動作
状態を示す冷媒循環図、第３図及び第４図は各々冷暖房
同時運転の動作を示すもので、第３図は暖房主体（暖房
運転容量が冷房運転容量より大きい場合）の、第４図は
冷房主体（冷房運転容量が暖房運転容量より大きい場
合）の運転動作状態を示す冷媒循環図である。そして、
第５図はこの発明の他の実施例の空気調和装置の冷媒系
を中心とする全体構成図である。図中、従来例と同一符
号及び同一記号は従来例と同一または相当部分を示すも
のであるので、ここでは重複する説明を省略する。

なお、この実施例についても、従来例と同様に、室外
機１台に室内機３台を接続した場合について説明する
が、４台以上の室内機を接続する場合も基本的に同様で
ある。

図において、19は第１の接続配管13の途中に設けた気
液分離器であり、冷媒を気体と液体とに分離する気液分
離装置としての機能を有する。20は室内熱交換器10の一
方を第１の接続配管13と第２の接続配管14とに切替可能
に接続する三方切替弁、21は室内熱交換器10の他の一方
に接続された第１の流量制御装置である第１の電気式膨
張弁である。この三方切替弁20、室内熱交換器10、及び
第１の電気式膨張弁21で各室内機9a〜9cが構成されてい
る。また、22は各室内機9a〜9cの第１の電気式膨張弁21
側と第１の接続配管13の気液分離器19とを接続する第３
の接続配管、23は第３の接続配管22の途中に設けたレシ
ーバ、24は第３の接続配管22に設けた第２の流量制御装
置である電気式膨張弁である。25は四方弁３と室外熱交
換器４とを接続する配管に設けた第１の温度センサ、26
は室外熱交換器４のほぼ中間部に位置する伝熱管に設け
た第２の温度センサである。

このように構成されたこの発明の実施例の空気調和装
置の動作について説明する。

まず、第２図を用いて暖房運転のみの場合について説
明する。

圧縮機２より吐出された高温高圧冷媒ガスは、第２の
接続配管14により室外から室内側に導かれ、各室内機9a
〜9cの各々の三方切替弁20を介して室内熱交換器10に流
入し、熱交換（暖房）した後に凝縮液化される。そし
て、この液状態となった冷媒は、第１の電気式膨張弁21
を通り、第３の接続配管22に流入し、合流してレシーバ
23に流入する。このレシーバ23に流入した冷媒は、さら
に、第２の流量制御装置である電気式膨張弁24により低
圧まで減圧される。そして、低圧まで減圧された冷媒は
気液分離器19を介して第１の接続配管13を経て、室外機
１の室外熱交換器４に流入し、そこで熱交換してガス状
態となって再び圧縮機２に吸入される。このようにし
て、循環サイクルを構成し、暖房運転を行なう。

つぎに、同じく第２図を用いて冷房運転のみの場合に
ついて説明する。

圧縮機２より吐出された高温高圧冷媒ガスは、室外熱
交換器４で熱交換され凝縮液化された後、第１の接続配
管13から気液分離器19を介して、第３の接続配管22に流
れ、全開状態の第２の電気式膨張弁24を経てレシーバ23
に流入する。その後、各室内機9a〜9cに流入し、第１の
電気式膨張弁21により低圧まで減圧され室内熱交換器10
に流入し、室内空気と熱交換（冷房）して蒸発しガス化
される。そして、このガス状態となった冷媒は三方切替
弁20を介して、第２の接続配管14を経て再び圧縮機２に
吸入される循環サイクルを構成し、冷房運転を行なう。

つぎに、暖房主体の冷暖房同時運転について第３図を
用いて説明する。

まず、圧縮機２より吐出された冷媒は、第２の接続配
管14から暖房運転状態にある各室内機9b,9cに三方切替
弁20を介して流入し、室内熱交換器10で熱交換（暖房）
し、冷媒を凝縮液化する。そして、この凝縮液化した冷
媒は第１の電気式膨張弁21で若干過冷却状態となるよう
に通過流量が制御され第３の接続配管22に流入する。こ
の冷媒の一部は冷房運転状態にある室内機9aに入り、第
１の膨張弁21によって減圧された後に、室内熱交換器10
に入って熱交換（冷房）され、蒸発してガス状態となっ
て三方切替弁20を介して第１の接続配管13に流入する。

一方、他の冷媒液はレシーバ23に流入後、第２の電気
式膨張弁24で低圧まで減圧された後に、第３の接続配管
22から気液分離器19に流入する。ここで、冷房運転状態
にある室内機9aからの冷媒と合流して第１の接続配管13
を経て室外熱交換器４に流入し、熱交換され蒸発してガ
ス状態となって再び圧縮機２に戻る循環サイクルを形成
して暖房主体運転を行なう。なお、第２の電気式膨張弁
24の通過流量は室外熱交換器４に設けた第１及び第２の
温度センサ25,26により、冷媒の過熱度を検知して所定
の過熱度となるように制御される。

また、冷房主体の冷暖房同時運転の場合、第４図に示
すように圧縮機２より吐出された冷媒は室外熱交換器４
に流入し、任意の量だけ熱交換され気液二相の高温高圧
状態となり、第１の接続配管13の気液分離器19に流入す
る。そして、ここで気体と液体に分離された後、室内側
に送られる。気液分離器19で分離された気体状の冷媒ガ
スは暖房運転状態にある室内機9aに三方切替弁20を介し
て導入され、室内熱交換器10で熱交換（暖房）して凝縮
液化され、第１の電気式膨張弁21より第３の接続配管22
に流入する。

一方、気液分離器19で分離された液体状の液冷媒は、
第３の接続配管22の第２の電気式膨張弁24を通りレシー
バ23に流入する。このとき、第３の接続配管22を通る冷
媒流量は気液分離器19に設けた液面検知器（一般に公知
のフロートスイッチ等）の信号により、気液分離器19内
の冷媒液面が所定の範囲内にあるように制御される。す
なわち、液面が所定の範囲よりも高い場合には、第２の
電気式膨張弁24の開度を開く方向に、また、液面が所定
の範囲よりも低い場合には、第２の電気式膨張弁24の開
度を閉じる方向に制御される。したがって、第３の接続
配管22には液体状の液冷媒のみが常時流れるように制御
される。このレシーバ23からの冷媒は暖房状態にある室
内機9aからの冷媒と合流し、第３の接続配管22から冷房
運転状態にある各室内機9b,9cに流入する。そして、第
１の電気式膨張弁21によって低圧状態まで減圧された後
に室内熱交換器10で熱交換（冷房）して蒸発する。この
ガス状態となった冷媒は三方切替弁20を介して第２の接
続配管14に流入し、再び圧縮機２に戻る循環サイクルを
形成して冷房主体運転を行なう。

なお、この実施例では第３の接続配管22にレシーバ23
を設けるとともに、第１及び第２の流量制御装置である
電気式膨張弁21,24とにより、蒸発器または凝縮器とし
て機能する室外熱交換器４及び室内熱交換器10の冷媒の
過熱度と過冷却度を各々制御している。したがって、冷
房若くは暖房運転のみの場合、または、冷暖房同時運転
の場合の室内機9b〜9cの運転台数の変化や、或いは、空
気条件の変化等による冷媒量の変動をレシーバ23で調整
することができる。

また、上記実施例では三方切替弁20を設けて第１の接
続配管13と第２の接続配管14とを切替可能に接続した
が、第５図に示すように２つの電磁弁30,31等の開閉弁
を設けて切替可能に接続してもよい。さらに、上記実施
例では室内機9a〜9cに第１の流量制御装置である電気式
膨張弁21を設けたものについて説明したが、第５図に示
すように温度式膨張弁12、毛細管32、逆止弁11等により
構成し、室内機が冷房の場合は温度式膨張弁12で低圧ま
で減圧するようにし、暖房の場合は室内熱交換器10から
毛細管32、逆止弁11を通り、第３の接続配管22に冷媒が
流入するようにしてもよい。そして、上記実施例では第
３の接続配管22に第２の電気式膨張弁24を設けたが、こ
れと同等の動作を行なうものであればよく、第５図に示
すように、例えば、電気式流量調整弁33（例えば、ボー
ルバルブ）等の開閉弁であってもよい。このほか、上記
実施例では室外熱交換器４のほぼ中間部の伝熱管に温度
センサを設けたものについて説明したが、室外熱交換器
４の第１の接続配管13との接続部でもよく、また、温度
センサを四方弁３から室外熱交換器４の第１の接続配管
13の接続部にかけての管路に設置してもよい。

ところで、上記の各実施例では室内機9a〜9cを三方切
替弁20、室内熱交換器10、及び第１の電気式膨張弁21等
により構成したものについて説明したが、室内熱交換器
10のみを室内機9a〜9cとし、この室内機9a〜9cの空気条
件により三方切替弁20及び第１の電気式膨張弁21を制御
してもよい。また、上記実施例では室外熱交換器４及び
室内熱交換器10を空気と冷媒とで熱交換するものについ
て述べたが、どちらか一方が水と冷媒または両熱交換器
が水と冷媒とで熱交換するものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の空気調和装置は、１
台の室外機と複数台の室内機とを並列に接続する第１の
接続配管または第２の接続配管の途中に気液分離装置を
設け、各々流量制御装置を接続した室内熱交換器の一方
を第１の接続配管と第２の接続配管とに切換可能に接続
し、室内熱交換器のもう一方を第３の接続配管で流量制
御装置を介して第１の接続配管または第２の接続配管の
どちらかに設けた気液分離装置に接続したことにより、
並列に接続された複数台の各室内機の冷房運転と暖房運
転とを同時にまたは選択的に行なうことができ、しか
も、冷媒の流量及び気液状態を適正に制御できるので、
各室内機が設置されている空間の冷暖房要求に対応いた
冷暖房運転ができ、利用範囲が拡大する。

また、室内機間を接続する第３の接続配管の追加だけ
で、室内外機間を接続する長い接続配管も従来の２本で
良く設置工事性も良く、費用も安いというメリットがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一実施例の空気調和装置の冷媒系
を中心とする全体構成図、第２図は第１図の空気調和装
置の冷房または暖房のみの運転動作状態を示す冷媒循環
図、第３図は第１図の空気調和装置の暖房主体の運転動
作状態を示す冷媒循環図、第４図は第１図の空気調和装
置の冷房主体の運転動作状態を示す冷媒循環図、第５図
はこの発明の他の実施例の空気調和装置の冷媒系を中心
とする全体構成図、第６図は従来の空気調和装置の冷媒
系を中心とする全体構成図である。 図において、 1:室外機、2:圧縮機 3:四方弁、4:室外熱交換器 8:アキュムレータ、9a〜9c:室内機 10:室内熱交換器、13:第１の接続配管 14:第２の接続配管、19:気液分離器 21:第１の流量制御装置である電気式膨張弁 22:第３の接続配管、23:レシーバ 24:第２の流量制御装置である電気式膨張弁 33:電気式流量調整弁 である。 なお、図中、同一符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、切換弁、室外熱交換器等を有する
   １台の室外機と、各々流量制御装置を接続した室内熱交
   換器を有する複数台の室内機と、前記室外機と室内機間
   を第１の接続配管及び第２の接続配管を介して並列接続
   してなる空気調和装置において、 上記第１の接続配管または第２の接続配管の途中に気液
   分離装置を設け、上記複数台の室内機の一方を前記第１
   の接続配管または第２の接続配管に切替可能に接続し、
   他の一方を第３の接続配管で流量制御装置を介して前記
   第１の接続配管または第２の接続配管のいずれかに設け
   た気液分離装置に接続したことを特徴とする空気調和装
   置。