JP3953976B2

JP3953976B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP3953976B2
Application number: JP2003125671A
Authority: JP
Inventors: 道美日下; 圭夏鄭; 宇顯金; 鉉錫鄭
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: KR20040094338A; JP2004332961A; KR100526204B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の室内機を備えて、そのうち多数が冷房運転されるとともに残りが暖房運転される冷房主体運転と、逆に多数が暖房運転されるとともに残りが冷房運転される暖房主体運転との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】
この種の空調装置としては、室外機と室内機とが高圧ガス管、低圧ガス管、および高圧液管によって接続された、いわゆる３管式の空気調和装置として、例えば特許文献１、２に記載されたものが提案されている。すなわち、これら特許文献１、２記載の空調装置においては、図４に一部簡略化して示すように、室外機１が圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、膨張弁５、レシーバタンク６、およびアキュムレータ７等によって構成され、圧縮機２の吐出側の配管が分岐して一方が四方弁３の第１のポート３Ａに接続されるとともに他方は高圧ガス管８に接続され、また四方弁３の第２のポート３Ｂはキャピラリチューブ９を介して低圧ガス管１０に接続され、さらに第３のポート３Ｃは室外熱交換器４に接続された後、膨張弁５およびレシーバタンク６を介して高圧液管１１に接続されている。また、四方弁３の残りの第４のポート３Ｄは、第２のポート３Ｂと同様に上記低圧ガス管１０に接続されている。
【０００３】
一方、複数（図では３つ）の室内機１２は、それぞれが室内熱交換器１３と、これと接続された膨張弁１４とによって構成され、間に冷暖切換機１５を介して上記高圧ガス管８、低圧ガス管１０、および高圧液管１１により室外機１と接続されている。ここで、この室内機１２側においては、上記高圧ガス管８、低圧ガス管１０、および高圧液管１１が分流器８Ａ，１０Ａ，１１Ａを介してそれぞれ各室内機１２ごとに分岐させられ、高圧ガス管８および低圧ガス管１０は上記冷暖切換機１５においてそれぞれ開閉弁８Ｂ，１０Ｂを介して上記室内熱交換器１３に接続され、また高圧液管１１は膨張弁１４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１２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１２では暖房運転を行う場合、すなわち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の第１、第３のポート３Ａ，３Ｃ同士を接続するとともに第２、第４のポート３Ｂ，３Ｄ同士を接続し、また冷房運転する室内機１２においては、その冷暖切換機１５の高圧ガス管８の開閉弁８Ｂを閉じるとともに低圧ガス管１０の開閉弁１０Ｂを開き、逆に暖房運転する室内機１２においては高圧ガス管８の開閉弁８Ｂを開くとともに低圧ガス管１０の開閉弁１０Ｂを閉じる。
【０００５】
また、反対に多数の室内機１２は暖房運転とするとともに残りの室内機１２は冷房運転とする暖房主体運転を行う場合は、室外機１側では四方弁３の第１、第２のポート３Ａ，３Ｂ同士と第３、第４のポート３Ｃ，３Ｄ同士をそれぞれ接続する一方、室内機１２側では冷房主体運転と同様に、冷房運転する室内機１２では高圧ガス管８の開閉弁８Ｂを閉じるとともに低圧ガス管１０の開閉弁１０Ｂを開き、暖房運転する室内機１２では高圧ガス管８の開閉弁８Ｂを開くとともに低圧ガス管１０の開閉弁１０Ｂを閉じる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−６３４６８号公報（第２図）
【特許文献２】
特開平３−６３４６９号公報（第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の空気調和装置において、その室外機１の四方弁３の第２のポート３Ｂを、キャピラリチューブ９を介して低圧ガス管１０に接続しているのは、特に上述の暖房主体運転の際に、この第２のポート３Ｂは未使用となるにも拘わらず、圧縮機２の吐出側に接続された第１のポート３Ａと接続されて高圧状態となるためである。
【０００８】
すなわち、上記空気調和装置では、圧縮機２の吐出側と四方弁３の第１のポート３Ａとの間から高圧ガス管８が分岐していて、四方弁３は室外熱交換器４における冷媒の流路方向の切り替え（冷房運転では第１、第３のポート３Ａ，３Ｃの接続により圧縮機２の吐出側から室外熱交換器４（このときは凝縮器）に向けた方向、暖房運転では第３、第４のポート３Ｃ，３Ｄの接続により室外熱交換器４（このときは蒸発器）から低圧ガス管１０、アキュムレータ７を介して圧縮機２の吸入側に向けた方向）に使用されているだけであり、従ってこの四方弁３は実質的には三方弁として使用されていることになる。
【０００９】
ところが、このように四方弁３が三方弁として使用されて、暖房運転時には第２のポート３Ｂが未使用であるにも拘わらず第１のポート３Ａと接続されて高圧状態となると、四方弁３の構造上、内部の流路切り替え用スライド弁にこの高圧力が加わってスライド弁が傾くなど、その動作に異常を来して四方弁３の故障の原因となってしまう。また、未使用のポートへの冷媒凝縮やオイル溜まりにより装置の性能・信頼性低下を招くおそれもある。そこで、上記従来の空気調和装置では、この四方弁３の構造上の信頼性のため、その未使用となる第２のポート３Ｂを低圧ガス管１０にキャピラリチューブ９を介して接続してバイパスさせることにより、この圧力を逃がすとともに冷媒凝縮やオイル溜まりを防ぐようにしているのである。
【００１０】
しかしながら、このように第１のポート３Ａと接続された第２のポート３Ｂを低圧ガス管１０にバイパスして高圧力を逃がすことは、本来、暖房運転時に圧縮機２から高圧ガス管８に供給されて暖房に使用されるべき冷媒の一部が未使用のまま圧縮機２に戻されてしまうことに他ならず、このため室内機１２側に供給されて室外機１に循環させられる冷媒の循環量の減少により、空気調和装置としての性能や効率の低下を招く結果となる。
【００１１】
また、上記従来の空気調和装置では、その複数の室内機１２のすべてで冷房運転のみを行う場合、冷暖切換機１５において高圧ガス管８側の全開閉弁８Ｂが閉じられるとともに低圧ガス管１０側の全開閉弁１０Ｂは開かれることとなる。従って、圧縮機２の吐出側と四方弁３の第１のポート３Ａとの間から分岐した高圧ガス管８には冷媒は流通しないこととなるが、このとき高圧ガス管８の上記開閉弁８Ｂまでの間に残存した冷媒の自然凝縮やオイル溜まりを生じ、やはり空気調和装置の性能低下を招くおそれがある。
【００１２】
しかるに、このような冷媒の自然凝縮やオイル溜まりを防止するには、この高圧ガス管８の上記分岐した側に電磁弁等の開閉弁を設けることが考えられるが、その一方でこの高圧ガス管８は、暖房運転のみを行う場合にはすべての室内機１２に供給される冷媒が流れることになるため、圧力損失を低減するのに比較的太い配管とする必要がある。従って、そのような高圧ガス管８には電磁弁等を設けるにしても大口径の高価なものが必要となるので、装置がコストアップするのが避けられなくなってしまう。
【００１３】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように複数の室内機を備えた３管式の空気調和装置において、暖房主体運転や暖房運転のみを行う場合でも圧縮機から吐出した冷媒が低圧ガス管にバイパスされるのを防ぐことができる高性能かつ効率的な空気調和装置を提供することを目的とし、またこれに加えて、冷房運転のみを行う場合でも、大口径の電磁弁等を要することなく低コストでありながら高圧ガス管における冷媒の自然凝縮を防止し、オイル溜まりによる性能・信頼性の低下を防ぐ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。
【００１４】
【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、および膨張弁を備えた室外機と、室内熱交換器および膨張弁を備えた複数の室内機と、これら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高圧ガス管、低圧ガス管、および高圧液管とを有し、上記四方弁において、その第１のポートには上記圧縮機を接続し、第２のポートには上記室外熱交換器および上記膨張弁を介して上記高圧液管を接続し、第３のポートには上記高圧ガス管を接続し、第４のポートには上記低圧ガス管を接続し、かつ上記第２のポートと上記高圧液管との間からは高圧分岐管を分岐して上記高圧ガス管に接続し、上記室内機の冷房主体運転時には上記第１、第２のポート同士と上記第３、第４のポート同士をそれぞれ接続する一方、暖房主体運転時には上記第１、第３のポート同士と上記第２、第４のポート同士をそれぞれ接続するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
このように構成された本発明の空気調和装置において、複数の室内機の多数が冷房運転される冷房主体運転時には、室内機側では高圧ガス管または低圧ガス管のいずれかが上記冷暖切換機により各室内機の運転形態に合わせて適宜切り替えられてその室内熱交換器に接続されるとともに、室外機側では上述のように四方弁の上記第１、第２のポート同士と上記第３、第４のポート同士がそれぞれ接続される。そして、圧縮機から吐出した冷媒は、接続された第１、第２のポートから室外熱交換器（このときは凝縮器）、膨張弁、高圧液管、および冷暖切換機を介して多数の室内機に供給されて室内の冷房に供される一方、その一部は上記高圧分岐管から高圧ガス管、冷暖切換機を介して残りの室内機に供給されて暖房に供され、こうして冷暖房に供された冷媒は低圧ガス管を介して圧縮機の吸入側に循環させられる。
【００１６】
また、逆に暖房主体運転時には、やはり上記冷暖切換機によって多数の室内機が高圧ガス管に接続され、残りの室内機は低圧ガス管に接続される一方、室外機側では四方弁の第１、第３のポート同士と第２、第４のポート同士がそれぞれ接続される。そして、圧縮機から吐出した冷媒は、四方弁の第１、第３のポートからこの第３のポートに接続された高圧ガス管、冷暖切換機を介して暖房運転を行う室内機に供給された後、高圧液管から室外機側に戻されて膨張弁、室外熱交換器（このときは蒸発器）、および四方弁の第２、第４のポートを介して低圧ガス管から圧縮機の吸入側に循環させられるとともに、この高圧液管に流れた冷媒の一部は冷房運転を行う室内機に供給されて冷房に供され、しかる後に冷暖切換機から低圧ガス管を介して室外機の圧縮機吸入側に戻される。
【００１７】
すなわち、本発明の空気調和装置では、室外機の四方弁における配管接続を独自の構成として、従来は圧縮機と四方弁の第１のポートとの間から分岐していた高圧ガス管を第３のポートに接続し、またこの第３のポートに室外熱交換器および膨張弁を介して接続されていた高圧液管を第２のポートに接続するとともに、これら第２のポートと高圧液管との間から高圧ガス管に向けて高圧分岐管を接続することにより、冷・暖房いずれの主体運転時でもこの四方弁に高圧状態となる未使用のポートが生じるのを避けることができ、従って圧縮機から吐出した冷媒が低圧ガス管にバイパスされたり、未使用ポートへの冷媒凝縮やオイル溜まりが生じたりするのを防ぐことが可能となる。しかも、このような配管接続構成とすることにより、やはり冷・暖房いずれの主体運転時や、あるいは冷房のみ、または暖房のみの運転時、さらには冷・暖房の負荷がバランスした運転時でも、高圧ガス管および低圧ガス管を流れる冷媒の流路方向はそれぞれ一定とされるので、冷・暖房でこれらの流路方向を切り替えるのに複雑な弁機構を要したりすることもなく、装置コストの低減を図ることもできる。
【００１８】
また、本発明の空気調和装置では、上記高圧分岐管は、冷房主体運転時に圧縮機から吐出した冷媒のうちの一部が四方弁の第２のポートから高圧液管の間で分岐して高圧ガス管に供給されるだけであるので、比較的細い配管を用いることができ、従って冷房運転のみの場合の高圧ガス管への冷媒の流入を防ぐためにこの高圧分岐管に開閉弁を設けるにしても、安価な小口径の電磁弁等を備えるだけで済む。このため、装置のコストアップを防ぎつつも、このような冷媒の流入により高圧ガス管に自然凝縮やオイル溜まりが生じて装置性能が低下するような事態を確実に防止することが可能となる。
【００１９】
なお、この高圧分岐管は、上記四方弁と室外熱交換器との間から分岐して高圧ガス管に接続されていてもよいが、例えば冷媒として非共沸混合冷媒を使用する場合などには、上記室外機の膨張弁と上記高圧液管との間に備えられるレシーバタンクから上記高圧ガス管に接続されていてもよく、このような構成とすることにより、特に冷房主体運転時において比較的少ない冷媒量でも潜熱の大きい（または冷凍能力の大きい）冷媒を選択的に利用できて確実に暖房能力を確保することが可能となり、また二相冷媒における飽和ガスを利用するため効率よく熱交換ができる。また、上記室外熱交換器と上記高圧液管との間に、上記膨張弁と並列に流量調整弁を備えることにより、やはり冷房主体運転時において上記高圧分岐管から高圧ガス管に流れる冷媒と高圧液管に流れる冷媒との流量調整をこの流量調整弁で行うことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態においても、その室外機２１は、圧縮機２２、四方弁２３、室外熱交換器２４、膨張弁２５、レシーバタンク２６、およびアキュムレータ２７を備えるとともに、室内機２８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２９とこれに直列に接続された膨張弁３０とを備えており、これらの室内機２８が上記室外機２１との間に冷暖切換機３１を介して高圧ガス管３２、低圧ガス管３３、および高圧液管３４により接続された構成とされている。
【００２１】
ここで、これらの高圧ガス管３２、低圧ガス管３３、および高圧液管３４は冷暖切換機３１において分岐させられていて、分岐した高圧液管３４は室内機２８の上記膨張弁３０にそれぞれ接続されている。また、高圧ガス管３２および低圧ガス管３３は、それぞれ上記冷暖切換機３１における切換弁としての電磁弁３２Ａ，３３Ａを介して室内機２８の上記室内熱交換器２９に接続されるとともに、これら電磁弁３２Ａ，３３Ａよりも室外機２１側において、電磁弁３５Ａおよびキャピラリチューブ３５Ｂを介して互いにも接続可能とされている。なお、この電磁弁３５Ａは全閉可能な減圧機構であればよく、例えば全閉可能な電子膨張弁（電動膨張弁）などであってもよい。
【００２２】
一方、室外機２１においては、上記低圧ガス管３３がアキュムレータ２７を介して圧縮機２２の吸入側に接続されるとともに、室外熱交換器２４と膨張弁２５とは直列に接続されていて、この膨張弁２５に上記高圧液管３４がレシーバタンク２６を介して接続されている。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）の熱交換器が並列に接続された構成とされている。また、この室外熱交換器２４と高圧液管３４との間には、上記レシーバタンク２６よりも室外熱交換器２４側に、本実施形態における流量調整弁としての電磁弁３６Ａが逆止弁３６Ｂとともに上記膨張弁２５と並列に接続されており、冷房運転時等には室外熱交換器２４から出た液冷媒がこれら電磁弁３６Ａおよび逆止弁３６Ｂを経て膨張弁２５をバイパス可能、かつ暖房運転時等にはこのバイパスが閉止されて冷媒が膨張弁２５を通過可能とされている。
【００２３】
そして、この室外機２１の上記四方弁２３は、その第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３７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、膨張弁２５、およびレシーバタンク２６を介して高圧液管３４に接続され、また第３のポート２３Ｃは高圧ガス管３２に、第４のポート２３Ｄは低圧ガス管３３にそれぞれ接続されている。さらに、このうち第２のポート２３Ｂと高圧液管３４との間からは高圧分岐管３８が分岐して上記高圧ガス管３２に接続されており、特に本実施形態ではこの高圧分岐管３８は、四方弁２３の第２のポート２３Ｂと室外熱交換器２４との間から分岐している。
【００２４】
また、この高圧分岐管３８には、本実施形態における開閉弁としての電磁弁３８Ａが、高圧ガス管３２側からの冷媒の逆流を防止する逆止弁３８Ｂとともに設けられている。さらに、四方弁２３の上記第３のポート２３Ｃと高圧ガス管３２との間にも、この高圧ガス管３２と上記高圧分岐管３８との接続部よりも四方弁２３側に、やはり高圧ガス管３２側からの冷媒の逆流を防止する逆止弁３９が設けられている。ただし、この第３のポート２３Ｃと高圧ガス管との間に設けられる弁については、逆止弁３９に代えて電磁弁を用いるようにしてもよい。また、四方弁２３の上記第４のポート２３Ｄは、上記アキュムレータ２７よりも下流側（室内機２８側）において低圧ガス管３３に接続されている。
【００２５】
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において、まず図１に示すように上記複数の室内機２８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２８（図１では最も下の１つ）が暖房運転される冷房主体運転時には、四方弁２３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とが接続される。また逆に、図２に示すように上記複数の室内機２８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２８（図２では最も上の１つ）が冷房運転される暖房主体運転時には、四方弁２３はその第１のポート２３Ａと第３のポート２３Ｃと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とが接続される。
【００２６】
すなわち、上記冷房主体運転時には、室外機２１側ではこのように四方弁２３の第１、第２のポート２３Ａ，２３Ｂ同士と第３、第４のポート２３Ｃ，２３Ｄ同士がそれぞれ接続されるとともに、上記高圧分岐管３８の電磁弁３８Ａは開かれ、また室内機２８側では冷暖切換機３１において、冷房運転される室内機２８の高圧ガス管３２の電磁弁３２Ａが閉じられるとともに低圧ガス管３３の電磁弁３３Ａは開かれ、逆に暖房運転される室内機２８の高圧ガス管３２の電磁弁３２Ａは開かれるとともに低圧ガス管３３の電磁弁３３Ａが閉じられる。
【００２７】
従って、図１に矢線で示すように圧縮機２２から吐出した冷媒は、四方弁２３の第１、第２のポート２３Ａ，２３Ｂを経て室外熱交換器２４により凝縮して、高圧液冷媒として膨張弁２５、レシーバタンク２６を介し高圧液管３４から冷房運転する室内機２８側に供給され、膨張弁３０で減圧されて室内熱交換器２９で蒸発することにより室内を冷房し、さらに低圧ガスとして冷暖切換機３１の電磁弁３３Ａを介し低圧ガス管３３からアキュムレータ２７を経て圧縮機２２の吸入側に循環させられる。また、圧縮機２２から吐出して四方弁２３を経た冷媒の一部は、電磁弁３８Ａが開かれた高圧分岐管３８に分岐して高圧ガス管３２から冷暖切換機３１の電磁弁３２Ａを介し暖房運転する室内機２８に供給され、その室内熱交換器２９で凝縮することにより室内を暖房し、さらに膨張弁３０を介し高圧液管３４に供給されて、上記冷房運転する室内機２８側に供給される冷媒と合流して冷房に供された後、低圧ガス管３３から圧縮機２２に循環させられる。
【００２８】
一方、暖房主体運転時には、室外機２１側では上述のように四方弁２３の第１、第３のポート２３Ａ，２３Ｃ同士と第２、第４のポート２３Ｂ，２３Ｄ同士がそれぞれ接続されるとともに、上記高圧分岐管３８の電磁弁３８Ａは閉じられる。また、室内機２８側では、冷暖切換機３１において冷房主体運転時と同様に、暖房運転される室内機２８ではその高圧ガス管３２の電磁弁３２Ａが開かれるとともに低圧ガス管３３の電磁弁３３Ａは閉じられ、逆に冷房運転される室内機２８の高圧ガス管３２の電磁弁３２Ａは閉じられるとともに低圧ガス管３３の電磁弁３３Ａが開かれる。
【００２９】
この暖房主体運転時において圧縮機２２から吐出した冷媒は、図２にやはり矢線で示すように四方弁２３の第１、第３のポート２３Ａ，２３Ｃを経て逆止弁３９を介し高圧ガス管３２に供給され、さらに冷暖切換機３１の電磁弁３２Ａから暖房運転する室内機２８の室内熱交換器２９に供給されて凝縮することにより室内を暖房し、膨張弁３０を介し高圧液管３４に送られる。ここで、この高圧液管３４に送られた冷媒の一部は冷房運転する室内機２８に供給され、その室内熱交換器２９において蒸発することにより室内の冷房に使用され、次いでこの室内熱交換器２９に接続された低圧ガス管３３を通りアキュムレータ２７を経て圧縮機２２の吸入側に循環させられる。また、高圧液管３４に送られた残りの冷媒も室外機２１側に戻され、レシーバタンク２６、膨張弁２５を経て室外熱交換器２４により蒸発し、さらに四方弁２３の第３、第４のポート２３Ｃ，２３Ｄを経て低圧ガス管３３からアキュムレータ２７を介し圧縮機２２に循環させられる。
【００３０】
なお、複数の室内機２８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側では四方弁２３の第１〜第４のポート２３Ａ〜２３Ｄの接続は暖房主体運転時と同じとしておいて、高圧分岐管３８の電磁弁３８Ａも閉じておき、室内機２８側ではその冷・暖房運転に合わせて上記冷・暖房主体運転時と同様に電磁弁３２Ａ，３３Ａ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、四方弁２３の第１、第３のポート２３Ａ，２３Ｃを経て高圧ガス管３２、冷暖切換機３１を介し、まず暖房運転を行う室内機２８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、次いで冷暖切換機３１において高圧液管３４を介し冷房運転を行う室内機２８に供給されて蒸発することにより室内の冷房に使用されてから、低圧ガス管３３、アキュムレータ２７を介して圧縮機２２の吸入側に循環させられる。従って、この場合には、四方弁２３の第２のポート２３Ｂから高圧分岐管３８および室外熱交換器２４、膨張弁２５、レシーバタンク２６を介して冷暖切換機３１までの高圧液管３４部分と、第４のポート２３Ｄから低圧ガス管３３までの間とには、冷媒は流れない。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、四方弁２３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。
【００３１】
また、すべての室内機２８を冷房運転する場合は、室外機２１側では四方弁２３のポート２３Ａ〜２３Ｄの接続を冷房主体運転時と同じとするとともに高圧分岐管３８の電磁弁３８Ａを閉、電磁弁３６Ａを開とし、室内機２８側では冷暖切換機３１の電磁弁３２Ａを閉、電磁弁３３Ａを開とする。この場合、高圧ガス管３２には冷媒は流れない。一方、逆にすべての室内機２８を暖房運転する場合は、四方弁２３は暖房主体運転時と同じとして高圧分岐管３８の電磁弁３８Ａも閉じておき、冷暖切換機３１の電磁弁３２Ａを開、電磁弁３３Ａを閉とする。この場合は、低圧ガス管３３に冷媒は流れない。
【００３２】
従って、このような構成の空気調和装置では、四方弁２３が１つのためサイクル構成が簡単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、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。
【００３３】
しかも、この冷暖混在運転時や、冷房または暖房のみの運転時でも、室外機２１と室内機２８とを接続する３管のうち高圧ガス管３２と低圧ガス管３３を冷媒が流れるときには、その流れの向きすなわち流路方向は常に一定であるので、この流路方向を切り替えるために複雑な弁機構を要することもなく、一層のサイクル構成の簡略化を図って装置コストを低減することが可能となる。
【００３４】
そして、さらに本実施形態の空気調和装置では、その室外機２１の四方弁２３は、第１のポート２３Ａが圧縮機２２の吐出側に接続され、第２のポート２３Ｂは室外熱交換器２４および膨張弁２５を介して高圧液管３４に接続され、第３のポート２３Ｃは高圧ガス管３２に接続され、第４のポート２３Ｄは低圧ガス管３３に接続され、しかも第２のポート２３Ｂと高圧液管３４との間からは高圧分岐管３８が分岐して高圧ガス管３２に接続されており、上記暖房主体運転時には第１、第３のポート２３Ａ，２３Ｃ同士が接続されるとともに第２、第４のポート２３Ｂ，２３Ｄ同士が接続される。従って、この暖房主体運転時には、圧縮機２２の吐出側は四方弁２３の上記第１、第３のポート２３Ａ，２３Ｃを経て高圧ガス管３２にそのまま接続されるので、従来のようにこの圧縮機２２の吐出側に接続されて高圧状態となるポートが未使用とされることがなく、このようなポートを低圧ガス管３３に無理矢理バイパスする必要もない。これは、暖房運転のみを行う場合や、冷・暖房の負荷がバランスした運転を行う場合も同様である。
【００３５】
このため、本実施形態によれば、四方弁２３の構造上の信頼性は十分に確保しつつも、こうして圧縮機２２から吐出した高圧の冷媒を低圧ガス管３３にバイパスすることで冷媒の循環量が低下して室内機２８側における暖房能力が損なわれるなどの空気調和装置としての性能低下を招くことがない。しかも、上述のような未使用のポートへの冷媒凝縮やオイル溜まりによって空気調和装置としての性能や信頼性の低下を招くこともなく、従って高性能で、なおかつ効率的な空気調和装置を提供することが可能となり、快適性の向上を図ることができる。
【００３６】
その一方で、冷房主体運転時には上記四方弁２３の第１、第２のポート２３Ａ，２３Ｂ同士が接続されるとともに第３、第４のポート２３Ｃ，２３Ｄ同士が接続され、従って圧縮機２２から吐出した冷媒は上記第１、第２のポート２３Ａ，２３Ｂを経て高圧液管３４から冷房運転する室内機２８に供給されるので、やはり未使用のポートが高圧状態となることはない。これは、冷房運転のみを行う場合でも同様である。また、この冷房主体運転時において四方弁２３を経た冷媒の一部は、上記高圧分岐管３８に分岐して高圧ガス管３２から暖房運転する室内機２８に供給されるので、確実に冷暖混在運転を行うことが可能となる。
【００３７】
さらに、この高圧分岐管３８には本実施形態における開閉弁として電磁弁３８Ａが備えられており、上記冷房主体運転時以外の高圧分岐管３８に冷媒を通さない場合には、冷房運転時の高圧ガス管３２への冷媒の流入やそのほかの運転時の高圧ガス管３２からの冷媒の逆流を防止することができる。
【００３８】
そして、この高圧分岐管３８は、このように冷房主体運転時に冷媒の一部のみを分岐して高圧ガス管３２から暖房運転する少数の室内機２８に供給するだけであるので、比較的細い配管とすることができ、従ってこの高圧分岐管３８に設ける電磁弁３８Ａも小口径の安価なものとすることができる。このため、本実施形態によれば、汎用の電磁弁３８Ａを上記開閉弁として用いることが可能となって装置のコストアップを防ぐことができる一方、特に冷房運転のみの場合の高圧ガス管３２への冷媒凝縮やオイル溜まりを確実に防止することが可能となって、装置性能の一層の向上を図ることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、室外機２１の室外熱交換器２４と高圧液管３４との間、より詳しくはレシーバタンク２６との間に、膨張弁２５と並列に流量調整弁として電磁弁３６Ａが備えられており、冷房主体運転時においてこの電磁弁３６Ａにより、上記高圧分岐管３８から分岐して高圧ガス管３２に流れる冷媒すなわち暖房運転する室内機２８に供給される冷媒と、室外熱交換器２４を通って高圧液管３４に流れる冷媒すなわち冷房運転する室内機２８に供給される冷媒との流量調整を行うことが可能となる。従って、このような冷房主体運転時に、室内機２８側の冷・暖房の要求に応じて、より確実に室外機２１側において冷・暖房運転される室内機２８それぞれに所定の流量の冷媒を供給することが可能となり、さらに効率的な冷暖混在運転を促すことができる。
【００４０】
ところで、この第１の実施形態では、上記高圧分岐管３８が四方弁２３の上記第２のポート２３Ｂと室外熱交換器２４との間から分岐して高圧ガス管３２に接続されており、従って冷房主体運転時に室外熱交換器２４を経る前の高圧の冷媒を高圧ガス管３２を介して暖房運転する室内機２８に供給して効率的な暖房を行うことが可能であるが、例えば冷媒として非共沸混合冷媒を使用する場合などには、図３に示す本発明の第２の実施形態のように、この高圧分岐管３８を、室外機２１の膨張弁２５と高圧液管３４との間に備えられる上記レシーバタンク２６から分岐して高圧ガス管３２に接続するようにしてもよい。ここで、この第２の実施形態における高圧分岐管３８はレシーバタンク２６の上部から分岐させられている。なお、図３は、この第２の実施形態における冷房主体運転時を示すものであり、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。
【００４１】
すなわち、例えばＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／１２５／１３４ａ：２３／２５／５２wt％）などの非共沸混合冷媒において、低沸点成分（沸点の低い冷媒。Ｒ４０７ＣではＲ３２／１２５）は、高沸点成分に比べて単位質量当たりの潜熱つまり冷凍能力が大きくて高能力となり、また低沸点のためにガス化し易くて液ガス二相冷媒においてガス成分はこの低沸点成分に富んだ組成となる。
【００４２】
従って、このような非共沸混合冷媒を使用する場合に、上記第２の実施形態によれば、冷房主体運転時において凝縮器となる室外熱交換器２４の能力を抑えてこの凝縮器出口の冷媒を液ガス二相とし、これをレシーバタンク２６で分離して上記高圧分岐管３８から高圧ガス管３２に分岐することにより、その低沸点成分のガス成分を効率的に利用することができるため、比較的少ない冷媒量でも潜熱の大きい（または冷凍能力の大きい）冷媒を選択的に利用できて、暖房運転する室内機２８において確実に暖房能力を確保することが可能となる。しかも、このとき二相冷媒から抽出されるガス冷媒は飽和ガスのため、圧縮機２２から吐出される過熱ガスとは違って室内熱交換器２９ですぐに凝縮し始めて効率よく凝縮熱（潜熱）を利用することができる。ただし、この第２の実施形態は、冷媒として必ずしも上記非共沸混合冷媒を使用する場合のみに限定されるものではなく、他の冷媒を用いる場合でも適用が可能であり、例えばＲ２２等の単一冷媒を用いる場合でも飽和ガスを使うことで同様の効率アップを図ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、室外機と室内機とを高圧ガス管、低圧ガス管、および高圧液管により接続した３管式の空気調和装置において、その室外機の四方弁に、冷・暖房いずれの主体運転時においても高圧状態となる未使用のポートが生じるのを防ぐことができる。従って、このように未使用ポートが高圧状態となるのを避けるために圧縮機から吐出した冷媒を低圧ガス管にバイパスさせることによって循環冷媒量の低下を招いたり、あるいは未使用ポートへの冷媒凝縮やオイル溜まりを生じたりして空気調和装置としての性能や信頼性が損なわれるような事態を防ぐことが可能となり、効率的で高性能な空気調和装置を提供することができる。
【００４４】
また、上記四方弁の第２のポートと室外熱交換器等を介して高圧液管とに接続される間から高圧ガス管に分岐する高圧分岐管は比較的細い配管とすることができるので、比較的口径の小さい安価な開閉弁をこの高圧分岐管に備えることにより、コストアップを防ぎながらも冷房運転時の高圧ガス管での冷媒の自然凝縮やオイル溜まりによる装置性能・信頼性の低下を確実に防ぐことができ、装置コストを抑えつつ、さらなる性能の向上を図ることができる。さらに、この高圧分岐管を、上記四方弁と室外熱交換器との間から分岐することにより、一層の効率化を図ることができる一方、例えば冷媒として非共沸混合冷媒を使用する場合などには、室外機の膨張弁と上記高圧液管との間のレシーバタンクから分岐したりすることにより、特に冷房主体運転時において比較的少ない冷媒量でも確実に暖房能力を確保することが可能となるとともに、飽和ガス成分を利用することで効率の良い熱交換を行うことができる。さらにまた、上記室外熱交換器と高圧液管との間に、上記膨張弁と並列に流量調整弁を備えることにより、冷房主体運転時の高圧ガス管に分岐する冷媒と高圧液管に流れる冷媒との流量調整をこの流量調整弁で行うことが可能となり、効率的な冷暖混在運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の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】本発明の第１の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】本発明の第２の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４】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
２３四方弁
２３Ａ〜２３Ｄ四方弁２３の第１〜第４のポート
２４室外熱交換器
２５，３０膨張弁
２６レシーバタンク
２７アキュムレータ
２８室内機
２９室内熱交換器
３１冷暖切換機
３２高圧ガス管
３３低圧ガス管
３４高圧液管
３６Ａ電磁弁（流量調整弁）
３８高圧分岐管
３８Ａ電磁弁（開閉弁）

Claims

圧縮機、四方弁、室外熱交換器、および膨張弁を備えた室外機と、
室内熱交換器および膨張弁を備えた複数の室内機と、
これら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高圧ガス管、低圧ガス管、および高圧液管とを有し、
上記四方弁において、その第１のポートには上記圧縮機が接続され、第２のポートには上記室外熱交換器および上記膨張弁を介して上記高圧液管が接続され、第３のポートには上記高圧ガス管が接続され、第４のポートには上記低圧ガス管が接続され、かつ上記第２のポートと上記高圧液管との間からは高圧分岐管が分岐されて上記高圧ガス管に接続されており、上記室内機の冷房主体運転時には上記第１、第２のポート同士と上記第３、第４のポート同士がそれぞれ接続される一方、暖房主体運転時には上記第１、第３のポート同士と上記第２、第４のポート同士がそれぞれ接続されることを特徴とする空気調和装置。
上記高圧分岐管には、開閉弁が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
上記高圧分岐管は、上記四方弁と上記室外熱交換器との間から分岐して上記高圧ガス管に接続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。
上記室外機の上記膨張弁と上記高圧液管との間にはレシーバタンクが備えられていて、上記高圧分岐管は、このレシーバタンクから上記高圧ガス管に接続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。
上記室外熱交換器と上記高圧液管との間には、上記膨張弁と並列に流量調整弁が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の空気調和装置。