JP3723413B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は室外ユニットと複数台の室内ユニットを有し、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置は、例えば特許２８０４５２７号公報などに掲載されている。
【０００３】
このような空気調和装置では、圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続されている。そして、上記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、ユニット間配管が、上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換の他端に接続された液管とを有して構成されている。
【０００４】
上記構成によると、暖房運転と冷房運転を混在して運転する場合、高圧ガス管と低圧ガス管と液管の三本の冷媒管すべてが使用され、冷房運転のみが実行される場合、高圧ガス管が休止されて、低圧ガス管と液管の二本の冷媒管が使用される。また、暖房運転のみが実行される場合、低圧ガス管が休止されて、高圧ガス管と液管の二本の冷媒管が使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、冷房運転のみが実行される場合、高圧ガス管が休止されるため、この高圧ガス管を通じて室外ユニットから室内ユニット側に冷媒が流出し、この冷媒が高圧ガス管内に寝込み、その分だけシステム内の冷媒量が不足し、ガス欠の症状を呈するという問題がある。
【０００６】
これを解消するため、上記高圧ガス管と液管との間に両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段を設けることが提案される。
【０００７】
しかしながら、上記提案では、両管内の圧力差が小さい場合、すなわち液管内の圧力が所定圧力以上に高くなった場合、バイパス手段を通じて高圧ガス管から液管へ冷媒が流入しなくなるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、いわゆるガス欠を防止する空気調和装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、上記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、上記ユニット間配管が、上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が上記高圧ガス管及び上記低圧ガス管に、他端が上記液管にそれぞれ接続され、複数台の上記室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、上記高圧ガス管と上記液管との間に両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段を設け、上記室内ユニットがすべて冷房運転時に、上記液管内の圧力を低下させるために、上記室外膨張弁の開度を絞る制御手段を設け、この開度を絞ることにより、休止中の高圧ガス管内の冷媒を上記液管内に取り込んで当該高圧ガス管内への冷媒の寝込みを防止可能としたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、上記室外熱交換器が水冷式で、上記圧縮機が能力可変式の場合、上記制御手段が、上記水温が高ければ高いほど、上記圧縮機が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁の開度を絞る制御を実行することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、上記バイパス手段がキャピラリーチューブであることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、冷房運転のみが実行される場合、上記制御手段によって上記高圧ガス管と液管間の圧力差が大きくされるため、バイパス手段を通じて高圧ガス管から液管へ冷媒が流入し、これによって、この冷媒が高圧ガス管内に寝込むことがなくなり、その分だけシステム内の冷媒量が不足することがなくなり、ガス欠の発生が抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る空気調和装置の第一の実施の形態を示す冷媒回路図である。この空気調和装置３０は、圧縮機２、水冷式の室外熱交換器３及び室外膨張弁２７を備えた室外ユニット１と、室内熱交換器６ａ及び室内膨張弁１８ａを備えた室内ユニット５ａと、室内熱交換器６ｂ及び室内膨張弁１８ｂを備えた室内ユニット５ｂと、室内熱交換器６ｃ及び室内膨張弁１８ｃを備えた室内ユニット５ｃとを有して構成される。
【００１５】
そして、これらの室外ユニット１と室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃとがユニット間配管１０により接続されて、空気調和装置３０は、室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転とを混在して実施可能とする。
【００１６】
上記室外ユニット１では、室外熱交換器３の一端が、圧縮機２の吐出管７と吸込管８とに、それぞれ切換弁９ａ、９ｂを介して択一に分岐して接続されている。また、吸込管８にアキュムレータ４が配設されている。
【００１７】
上記ユニット間配管１０は、高圧ガス管１１、低圧ガス管１２及び液管１３を備えてなる。高圧ガス管１１が吐出管７に接続され、低圧ガス管１２が吸込管８に接続される。液管１３は、室外膨張弁２７を介して室外熱交換器３の他端に接続される。
【００１８】
上記室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃのそれぞれの室内熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃは、それらの他端が、室内膨張弁１８ａを配設した液分岐管１９ａ、室内膨張弁１８ｂを配設した液分岐管１９ｂ、室内膨張弁１８ｃを配設した液分岐管１９ｃを介して液管１３にそれぞれ接続される。
【００１９】
また、上記室内ユニット５ａの室内熱交換器６ａは、その一端が、ガス分岐管１４ａを介して高圧ガス管１１に接続されるとともに、ガス分岐管１５ａを介して低圧ガス管１２に接続される。上記室内ユニット５ｂの室内熱交換器６ｂは、その一端が、ガス分岐管１４ｂを介して高圧ガス管１１に接続されるとともに、ガス分岐管１５ｂを介して低圧ガス管１２に接続される。更に、上記室内ユニット５ｃの室内熱交換器６ｃは、その一端が、ガス分岐管１４ｃを介して高圧ガス管１１に接続されるとともに、ガス分岐管１５ｃを介して低圧ガス管１２に接続される。ガス分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃのそれぞれに、第１開閉弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃが配設される。また、ガス分岐管１５ａ、１５ｂ、１５ｃのそれぞれに、第２開閉弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃが配設される。
【００２０】
ガス分岐管１５ａには、第２開閉弁１７ａをバイパスして、第一バイパス管２１ａ及び第二バイパス弁２４ａが並列接続される。ガス分岐管１５ｂには、第２開閉弁１７ｂをバイパスして、第一バイパス管２１ｂ及び第二バイパス弁２４ｂが並列接続される。更にガス分岐管１５ｃには、第２開閉弁１７ｃをバイパスして、第一バイパス管２１ｃ及び第二バイパス弁２４ｃが並列接続される。
【００２１】
第一バイパス管２１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれに、第３開閉弁２２ａ及びキャピラリチューブ２３ａが、第３開閉弁２２ｂ及びキャピラリチューブ２３ｂが、第３開閉弁２２ｃ及びキャピラリチューブ２３ｃがそれぞれ配設される。また、第二バイパス管２４ａ、２４ｂ、２４ｃのそれぞれに、第４開閉弁２５ａ及びオリフィス２６ａが、第４開閉弁２５ｂ及びオリフィス２６ｂが、第４開閉弁２５ｃ及びオリフィス２６ｃがそれぞれ配設される。尚、図１中の符号２０ａ、２０ｂ、２０ｃは電磁弁キットである。
【００２２】
本実施形態では、高圧ガス管１１に接続されたガス分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、液管１３に接続された液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃとの間に、両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段（キャピラリーチューブ）１００ａ、１００ｂ、１００ｃが接続されている。
【００２３】
これらキャピラリーチューブ１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、電磁弁キット２０ａ、２０ｂ、２０ｃに格納されている。
【００２４】
そして、室外膨張弁２７には制御手段（コントローラ）１０１が接続され、このコントローラ１０１は、室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃがすべて冷房運転時に、液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内の圧力を低下させるために、当該室外膨張弁２７の開度を絞る制御を実行する。
【００２５】
図２は、制御手段１０１の制御内容を示す。
【００２６】
上記室外熱交換器３が水冷式であって、上記圧縮機２が能力可変式であったとすると、水冷式による水温が高ければ高いほど、高圧が高くなって、液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃの冷媒が凝縮しやすく、圧縮機２が低負荷運転、すなわち出力が小さく制御されればされるほど、液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内での圧力損失が小さくなり、ガス分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内の冷媒圧力との圧力差が少なくなる。
【００２７】
そこで、図２に示すように、上記制御手段１０１が、上記水温が高ければ高いほど、圧縮機２が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁２７の開度を絞る制御を実行する。具体的には、室外膨張弁２７がパルスモータで駆動されるとした場合、例えば４８０パルスで全開のところ、２００或いは１５０パルス程度に弁開度を絞り込む。
【００２８】
次に運転動作を説明する。
【００２９】
（Ａ）全室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃを同時に冷房する場合は、高圧ガス管１１が休止状態におかれる。
【００３０】
この場合、室外熱交換器３の一方の切換弁９ａを開くとともに他方の切換弁９ｂを閉じ、且つ電磁弁キット２０ａ、２０ｂ、２０ｃの第１開閉弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃを閉じるとともに、第２開閉弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃと第３開閉弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃと第４開閉弁２５ａ、２５ｂ、２５ｃを開く。これにより、圧縮機２から吐出された冷媒は、吐出管７、切換弁９ａ、室外熱交換器３へと順次流れ、この室外熱交換器３で凝縮液化した後、液管１３と液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃを経て各室ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの室内膨張弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃに分配され、ここで減圧される。しかる後、冷媒は、各室内熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃで蒸発気化した後、それぞれ第２開閉弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃと第３開閉弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃと第４開閉弁２５ａ、２５ｂ、２５ｃとを並流した後、低圧ガス管１２、吸込管８、アキュムレータ４を順次経て圧縮機２に吸入される。このように、蒸発器として作用する各室内熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃで全室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃが同時に冷房される。
【００３１】
（Ｂ）全室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃを同時に暖房する場合は、低圧ガス管１２が休止状態におかれる。
【００３２】
この場合、室外熱交換器３の一方の切換弁９ａを閉じるとともに他方の切換弁９ｂを開き、且つ電磁弁キット２０ａ、２０ｂ、２０ｃの第１開閉弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃを開くとともに、第２開閉弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃと第３開閉弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃと第４開閉弁２５ａ、２５ｂ、２５ｃとを閉じる。これにより、圧縮機２から吐出された冷媒は、吐出管７、高圧ガス管１１を順次経てガス分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃに分配された後、第１開閉弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、室内熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃへと流れ、ここでそれぞれ凝縮液化した後、各室内膨張弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃで減圧され、液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃを経て液管１３で合流される。しかる後、室外熱交換器３で蒸発気化した後、切換弁９ｂ、吸込管８、アキュムレータ４を順次経て圧縮機２に吸入される。このように凝縮器として作用する各室内熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃで、全室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃが同時に暖房される。
【００３３】
（Ｃ）同時に、例えば室内ユニット５ａ及び５ｃを冷房し、室内ユニット５ｂを暖房する場合は、全ての冷媒管１１、１２、１３が使用される。
【００３４】
この場合、室外熱交換器３の一方の切換弁９ａを開くとともに他方の切換弁９ｂを閉じ、且つ、冷房する室内ユニット５ａ、５ｃの電磁弁キット２０ａ、２０ｃにおける第１開閉弁１６ａ、１６ｃを閉じるとともに、第２開閉弁１７ａ、１７ｃと第３開閉弁２２ａ、２２ｃと第４開閉弁２５ａ、２５ｃを開き、且つ暖房する室内ユニット５ｂの電磁弁キット２０ｂにおける第１開閉弁１６ｂを開くとともに、第２開閉弁１７ｂと第３開閉弁２２ｂと第４開閉弁２５ｂを閉じる。すると、圧縮機２から吐出された冷媒の一部が吐出管７、切換弁９ａを順次経て室外熱交換器３に流れるとともに、残りの冷媒が高圧ガス管１１を経て暖房する室内ユニット５ｂの電磁弁キット２０ｂにおける第１開閉弁１６ｂ、室内熱交換器６ｂへと流れ、この室内熱交換器６ｂの室外熱交換器３で凝縮液化される。
【００３５】
そして、これら熱交換器６ｂ、室外熱交換器３で凝縮液化された冷媒は、液管１３を経て室内ユニット５ａ、５ｃの室内膨張弁１８ａ、１８ｃで減圧された後、それぞれの室内熱交換器６ａ、６ｃで蒸発気化される。しかる後、冷媒は、第２開閉弁１７ａ、１７ｃと第３開閉弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃと第４開閉弁２５ａ、２５ｂ、２５ｃを並流して低圧ガス管１２で合流され、吸込管８、アキュムレータ４を順次経て圧縮機２に吸入される。このように、凝縮器として作用する室内熱交換器６ｂで室内ユニット５ｂが暖房され、蒸発器として作用する他の室内熱交換器６ａ、６ｃで室内ユニット５ａ、５ｃがそれぞれ冷房される。
【００３６】
次に、例えば、室内ユニット５ｂで冷房し、室内ユニット５ａ、５ｃで暖房する場合には、室外熱交換器３の一方の切換弁９ａを閉じるとともに他方の切換弁９ｂを開き、且つ冷房する室内ユニット５ｂの電磁弁キット２０ｂにおける第１開閉弁１６ｂを閉じるとともに、第２開閉弁１７ｂと第３開閉弁２２ｂと第４開閉弁２５ｂとを開き、且つ暖房する室内ユニット５ａ、５ｃの電磁弁キット２０ａ、２０ｃにおける第１開閉弁１６ａ、１６ｃを開くとともに、第２開閉弁１７ａ、１７ｃと第３開閉弁２２ａ、２２ｃと第４開閉弁２５ａ、２５ｃとを閉じる。すると、圧縮機２から吐出された冷媒が吐出管７、高圧ガス管１１を順次経て第１開閉弁１６ａ、１６ｃへと分配され、それぞれの室内熱交換器６ａ、６ｃで凝縮液化される。そして、この液化された冷媒は、それぞれ全開された室内膨張弁１８ａ、１８ｃを経て液管１３に流れる。この液管中の液冷媒の一部が、室内膨張弁１８ｂで減圧された後に室内熱交換器６ｂで、且つ、残りの液冷媒が室外膨張弁２７で減圧された後に室外熱交換器３でそれぞれ蒸発気化され、吸引管８、アキュムレータ４を順次経て圧縮機２に吸入される。このように、凝縮器として作用する室内熱交換器６ａ、６ｃで室内ユニット５ａ、５ｃが暖房され、蒸発器として作用する他の室内熱交換器６ｂで室内ユニット５ｂが冷房される。
【００３７】
以上の如く、冷房する室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの数（冷房容量）が暖房する室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの数（暖房容量）よりも多いときは室外熱交換器３を凝縮器として、逆に、冷房する室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの数（暖房容量）が暖房する室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの数（冷房容量）よりも少ないときは室外熱交換器３を蒸発器として作用させることにより、任意の室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃを自由に冷暖房することができる。
【００３８】
（Ｄ）本実施形態では、上記した（Ａ）項の状態、すなわち全室内ユニット５ａ、５ｂ、５ｃを同時に冷房する場合、休止状態の高圧ガス管１１に冷媒が寝込まないように対策が講じられる。
【００３９】
このように暖房運転のみが実行される場合、高圧ガス管１１が休止されるため、この高圧ガス管１１を通じて室外ユニット１から室内ユニット５側に冷媒が流出し、この冷媒が高圧ガス管１１内に寝込む恐れがある。
【００４０】
これを防止するため、本実施形態では、上記したように、高圧ガス管１１に接続されたガス分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、液管１３に接続された液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃとの間に、キャピラリーチューブ１００ａ、１００ｂ、１００ｃが接続される。そのため、このキャピラリーチューブ１００を介して、高圧ガス管１１及びガス分岐管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内で液化した冷媒が、液分岐管１９ａ、１９ｂ、１９ｃへ流入し、これにより、高圧ガス管１１への液冷媒の寝込みを防止することができる。
【００４１】
本実施形態では、上記した（Ａ）項の状態になった場合、コントローラ１０１が、室外膨張弁２７の開度を絞る。
【００４２】
これにより、液分岐管１９ａ〜１９ｃ内の冷媒圧力が低下するため、その冷媒圧力と、ガス分岐管１４ａ〜１４ｃ内の冷媒圧力との圧力差が大きくなり、ガス分岐管１４ａ〜１４ｃ内で液化した冷媒が、液分岐管１９ａ〜１９ｃへ流入しやすくなり、これによって、高圧ガス管１１への液冷媒の寝込みをほぼ完全に防止することができる。
【００４３】
キャピラリーチューブ１００は電磁弁キット２０ａ〜２０ｃに格納され、配管の簡素化が図られる。
【００４４】
尚、キャピラリーチューブ１００は全ての電磁弁キット２０ａ〜２０ｃに格納する必要はなく、例えば室外ユニットに最も近い室内ユニットの電磁弁キット２０ａにのみ格納してもよい。
【００４５】
また、図２に示すように、上記制御手段１０１が、上記水温が高ければ高いほど、圧縮機２が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁２７の開度を大きく絞る制御を実行する構成とすれば、ほぼ完全に高圧ガス管１１への液冷媒の寝込みを防止することができる。
【００４６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
例えば、バイパス手段はキャピラリーチューブに限定されず、全冷房運転時にのみ開かれる制御弁であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、全冷房運転時、制御手段が、室外膨張弁の開度を絞るため、液管内の冷媒圧力が低下し、その冷媒圧力と、高圧ガス管内の冷媒圧力との圧力差が大きくなり、高圧ガス管内で液化した冷媒が、液管へ流入しやすくなり、高圧ガス管への液冷媒の寝込みを防止することができる。従って、いわゆるシステム内のガス欠の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の第一の実施の形態を示す冷媒回路図である。
【図２】制御手段の制御内容を示す図である。
【符号の説明】
１ 室外ユニット
２ 圧縮機
３ 室外熱交換器
５ａ、５ｂ、５ｃ 室内ユニット
６ａ、６ｂ、６ｃ 室内熱交換器
７ 吐出管
８ 吸込管
１０ ユニット間配管
１１ 高圧ガス管
１２ 低圧ガス管
１３ 液管
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 第１開閉弁
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 室内膨張弁
３０ 空気調和装置
１００ バイパス手段（キャピラリーチューブ）
１０１ 制御手段

Claims (3)

1. 圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、上記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、上記ユニット間配管が、上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が上記高圧ガス管及び上記低圧ガス管に、他端が上記液管にそれぞれ接続され、複数台の上記室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、
   上記高圧ガス管と上記液管との間に両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段を設け、上記室内ユニットがすべて冷房運転時に、上記液管内の圧力を低下させるために、上記室外膨張弁の開度を絞る制御手段を設け、この開度を絞ることにより、休止中の高圧ガス管内の冷媒を上記液管内に取り込んで当該高圧ガス管内への冷媒の寝込みを防止可能としたことを特徴とする空気調和装置。
2. 上記室外熱交換器が水冷式で、上記圧縮機が能力可変式の場合、上記制御手段が、上記水温が高ければ高いほど、上記圧縮機が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁の開度を絞る制御を実行することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 上記バイパス手段がキャピラリーチューブであることを特徴とする請求項１または２記載の空気調和装置。

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