JP4358559B2 - マルチ空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はマルチ空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
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マルチ空気調和機の開発が持続的に行われている実状にある。
かかるマルチ空気調和機は、一般的に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動作しながら室内を暖房または冷房する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【0004】
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、例えば、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。
【0005】
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。
【0006】
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を提供することにある。
本発明の他の目的は、分配器を複数台備えて各室内機の設置を容易にすると共に、分配器と室内機とを連結する配管の長さを減らすこと、また、各分配器と室内機とを連結させる配管構造を単純化させ、室内機の設置時に配管作業を容易にし、かつ、外的な美観性を向上させることにある。
本発明のまた他の目的は、各分配器の冷媒を相互に移動させ、空調効率を向上させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、室外に設けられる圧縮機及び室外熱交換機と、前記圧縮機及び室外熱交換機に連結され、冷媒の流路を形成する室外機配管と、前記室外機配管に設けられ、冷媒の流れを制御する複数個のバルブとを含めてなる室外機;室内の各ルームに設けられ、室内熱交換機と電子膨張バルブとを含めてなる複数台の室内機;前記室外機から流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離機と、前記気液分離機で分離された気相又は液相冷媒を前記室内機側に案内し、室内機を経由した冷媒を再び前記室外機側に案内する分配器配管からなる複数個の分配器を含めてなるマルチ空気調和機を提供する。
【0008】
前記室外機配管は、前記圧縮機のアウトレットと、気液分離機のインレットとを連結して、前記圧縮機から気液分離機に案内される冷媒の流路を形成する配管;前記分配器の配管と前記圧縮機のインレットとを連結して、前記分配器から圧縮機に案内される冷媒の流路を形成する配管からなる。
【0009】
前記室外機バルブは、前記圧縮機のアウトレット側で運転条件に従って前記室外機配管を選択的に相互に連通させ、圧縮機に流入するか、圧縮機から流出する冷媒の流路を決定する第1四方バルブと、前記気液分離機側で前記第1四方バルブに対応して作動し、運転条件にしたがって前記室外機配管を選択的に相互に連通させ、前記気液分離機に流入するか、分配器配管から流出する冷媒の流路を決定する第2四方バルブとからなる。
【0010】
前記第2四方バルブと気液分離機とを連結する室外機配管は高圧状態の冷媒のみが流れる高圧区間を形成し、前記分配器配管と第2四方バルブとを連結する室外機配管は、低圧状態の冷媒のみが流れる低圧区間を形成する。
【0011】
前記高圧区間には前記各気液分離機で分岐し、各気液分離機と連結される高圧分岐管が形成され、前記低圧区間には前記各分配器で分岐し、分配器配管と連結される低圧分岐管が形成される。
【0012】
前記高圧区間の管径(管の直径)は、高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐために低圧区間の管径より小さく形成されることが好ましい。
【0013】
一方、前記分配器配管は、前記気液分離機で分離された液相冷媒を案内する液相冷媒管と、前記液相冷媒管から分岐し、各室内機の電子膨張バルブに連結される液相冷媒分岐管と、前記気液分離機で分離された気相冷媒を案内する気相冷媒管と、前記気相冷媒管から分岐し、各室内機の室内熱交換機とそれぞれ連結される気相冷媒分岐管と、前記液相冷媒管の前端側から分岐し、運転条件にしたがって選択された室内機で熱交換した冷媒を回帰させる暖房モード用回帰分岐管と、前記各気相冷媒分岐管から分岐し、運転条件にしたがって選択された室内機で熱交換された冷媒を回帰させる冷房モード用回帰分岐管と、前記暖房モード用回帰分岐管と冷房モード用回帰分岐管とを一体にし、前記室内機の配管に連結する回帰管とを含めてなる。
この際、前記気相冷媒分岐管と液相冷媒分岐管は配管作業の効率性のために互いに並列になることが好ましい。
【0014】
また、前記室外機配管は、前記圧縮機のアウトレットと気液分離機のインレットとを連結して、前記圧縮機から気液分離機に案内される冷媒の流路を形成する配管と、前記回帰管と前記圧縮機のインレットとを連結して、前記回帰管から圧縮機に案内される冷媒の流路を形成する配管とからなる。
【0015】
そして、前記室外機バルブは、前記圧縮機のアウトレット側から前記室外機配管を選択的に相互に連通させ、圧縮機に流入するか、圧縮機から流出する冷媒の流路を決定する第1四方バルブと、前記気液分離機側から前記第1四方バルブに対応して作動し、前記室外機配管を選択的に相互連通させ、前記気液分離機に流入するか、回帰管から流出する冷媒の流路を決定する第2四方バルブとからなる。
【0016】
この際、前記第2四方バルブと気液分離機とを連結する室内機配管は高圧状態の冷媒のみが流れる高圧区間を形成し、前記第2四方バルブと回帰管とを連結する室内機配管は低圧状態の冷媒のみが流れる低圧区間を形成するように構成される。
【0017】
前記高圧区間には前記各気液分離機で分岐し、各気液分離機と連結される高圧分岐管が形成され、前記低圧区間には前記各分配器の回帰管で分岐し、回帰管と連結される低圧分岐管が形成される。
【0018】
前記高圧区間の管径は、高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐために低圧区間の管径より小さく形成される。
【0019】
一方、前記分配器は、前記分配器配管に沿って流動する冷媒の流れを制御するバルブ部を含めてなる。
前記バルブ部は、前記気液分離機と暖房モード用回帰分岐管との間に設けられ、運転条件にしたがってその開閉量が調節される第1電子膨張バルブと、前記暖房モード用回帰分岐管に設けられ、運転条件にしたがってその開閉量が調節される第2電子膨張バルブと、前記各気相冷媒分岐管、液相冷媒分岐管、冷房モード用回帰分岐管に設けられる多数個の制御バルブとからなる。
この際、前記制御バルブは運転条件に従ってそれぞれ選択的にオン−オフになる2方バルブからなることが好ましい。
【0020】
また、前記分配器配管は、前記各分配器を連結して各分配器に冷媒を均等に供給する均等配管部を更に含めてなる。
前記均等配管部は、前記各気液分離機に流入した気相冷媒を前記各分配器に均等に供給する気相冷媒均等管と、前記各気液分離機に流入した液相冷媒を前記各分配器に均等に供給する液相冷媒均等管とからなる。
【0021】
前記気相冷媒均等管は各分配器の気相冷媒管に連結され、前記液相冷媒均等管は各分配器の液相冷媒管と連結される。
【0022】
前記液相冷媒均等管の管径は、高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐために低圧冷媒均等管の管径より小さく形成されることが好ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
ここで、同一の構成については同一の名称及び符号を付し、その付加的な説明は省略する。
【0024】
以下、本発明によるマルチ空気調和機は、2台の分配器と4台の室内機を有すると仮定する。勿論、分配器と室内機の個数は作動環境及び条件にしたがって変更可能である。
【0025】
図1に示すように、本発明によるマルチ空気調和機は、大きく分けて室外機Aと分配器B1,B2、そして、室内機C1,C2,C3,C4からなる。
前記室外機Aは室外に設けられる圧縮機1と室外熱交換機2とからなる。前記圧縮機1と室外熱交換機2は、冷媒の流路を形成する室外機の配管によって相互に連結される。そして、前記室外機配管には冷媒の流れを制御する多数個のバルブ4a,4bが設けられる。
前記室内機C1,C2,C3,C4は室内の各ルームに多数台が設けられ、室内熱交換機62a,62b,162a,162bと、電子膨張バルブ61a,61b,161a,161bとを含めてなる。
前記分配器B1,B2は、室外機Aから流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離機10,100と、前記各冷媒を案内する分配器配管とからなる。前記分配器配管は前記気液分離機10,100から分離された冷媒を前記室内機C1,C2,C3,C4側に案内し、室内機C1,C2,3,C4を経由した冷媒を再び前記室外機A側に案内する役割を果たす。
【0026】
以下、前記室外機A、分配器B1,B2、室内機C1,C2,C3,C4の構成をより詳細に説明する。
【0027】
まず、前記室外機Aについて説明すると、室外機配管は圧縮機1のアウトレットと、気液分離機10,100のインレットとを連結して、圧縮機1から気液分離機10,100に案内される冷媒の流路を形成する配管と、前記分配器の配管と前記圧縮機1のインレットとを連結して、分配器B1,B2から圧縮機1に案内される冷媒の流路を形成する配管とからなる。
【0028】
前記室外機バルブは冷媒の流れを制御する第1四方バルブ4aと、第2四方バルブ4bとで構成されている。前記第1四方バルブ4aは前記圧縮機1のアウトレット側で前記室外機配管を選択的に相互連通させ、圧縮機1に流入するか、圧縮機から流出する冷媒の流路を決定する。前記第2四方バルブ4bは前記気液分離機10,100側で前記第1四方バルブ4aに対応して作動し、前記室外機配管を選択的に相互連通させ、前記気液分離機10,100に流入するか、分配器配管から流出する冷媒の流路を決定する。
【0029】
これについてより詳細に説明すると、前記第1四方バルブ4aと第2四方バルブ4bは、実質的に室外機配管を形成する4つの配管にそれぞれ連結されている。即ち、前記第1四方バルブ4aは圧縮機のアウトレットと第1四方バルブ4a、第1四方バルブ4aと室外熱交換機2、第1四方バルブ4aと圧縮機1のインレット、第1四方バルブ4aと第2四方バルブ4bを連結する配管にそれぞれ連結されている。
【0030】
そして、第2四方バルブ4bは、室外熱交換器2と第2四方バルブ4b、第2四方バルブ4bと気液分離機10,100、分配器配管と第2四方バルブ4b、第2四方バルブ4bと第1四方バルブ4aを連結する4つの配管にそれぞれ連結されている。
【0031】
このように構成される前記第1,2四方バルブ4a,4bは、運転条件に従って前記各配管を選択的に連結させ、冷媒の流路を決定する。
例えば、マルチ空気調和機が冷房モードで作動する場合、圧縮機1から吐き出され、気液分離機10,100に流入する冷媒は圧縮機1のアウトレットと第1四方バルブ4a、第1四方バルブ4aと室外熱交換機2、室外熱交換機2と第2四方バルブ4b、第2四方バルブ4bと気液分離機10,100を連結する各配管に沿って流動する。そして、分配器配管から吐き出され、圧縮機1に流入する冷媒は、分配器配管と第2四方バルブ4b、第2四方バルブ4bと第1四方バルブ4a、第1四方バルブ4aと圧縮機1のインレットを連結する配管に沿って流動する。
【0032】
また、マルチ空気調和機が暖房モードで作動する場合には、前記冷媒が流れる配管は変更される。このような運転条件に従う冷媒の流動経路は、後述する動作説明及び図面を参照するとさらに理解しやすい。
【0033】
一方、前記第2四方バルブ4bと気液分離機10,100とを連結する室外機配管は、前記第1,2四方バルブ4a,4bを制御して、高圧状態の冷媒のみが流れる高圧区間HPとなるようにすることが好ましい。また、前記第2四方バルブ4bと分配器配管とを連結する室外機配管は、低圧状態の冷媒のみが流れる低圧区間LPとなるようにすることが好ましい。
この際、前記高圧区間HPには前記各気液分離機10,100から分岐し、各気液分離機10,100に連結される高圧分岐管7が形成され、前記低圧区間LPには前記各分配器配管から分岐し、各分配器配管に連結される低圧分岐管8が形成される。
【0034】
そして、前記高圧区間HPは、前記低圧区間LPよりその管径が小さく構成されることが好ましい。これは、高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐためである。即ち、高圧冷媒は低圧冷媒に比べて比体積が小さいため、同一の管径では高圧冷媒の流量が低圧冷媒の流量より大きくなる。
したがって、高圧区間HPの管径を低圧区間LPの管径より小さくすると、各区間を流れる冷媒の流量が均一となり、空気調和機の空調効率を向上させえる。
【0035】
次に、前記分配器B1,B2は、前記室外機Aと多数台の室内機C1,C2,C3,C4との間に提供される。前記分配器は少なくとも2つ以上が設けられることが好ましい。これは、分配器B1,B2が運転条件にしたがって容易に前記多数台の室内機C1,C2,C3,C4に冷媒を案内可能であるようにし、前記各室内機C1,C2,C3,C4の設置位置に従う設置上の自由度を有するようにするためである。このような分配器B1,B2は、上記したように、気液分離機10,100と分配器の配管とからなる。
【0036】
前記分配器配管は、液相冷媒管23,123、液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124b、気相冷媒管21,121、気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122b、暖房モード用回帰分岐管26,126、冷房モード用回帰分岐管25a,25b,125a,125b、回帰管27,127を含めてなる。
【0037】
前記液相冷媒管23,123は前記気液分離機10,100で分離された液相冷媒を案内し、前記液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bは液相冷媒管23,123から分岐し、前記各室内機の電子膨張バルブ61a,61b,161a,161b及び、室外熱交換機62a,62b,162a,162bと連結される。前記気相冷媒管21,121は前記気液分離機10,100で分離された気相冷媒を案内する。前記気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122bは気相冷媒管21,121から分岐し、前記各室内熱交換機62a,62b,162a,162と連結される。
【0038】
前記暖房モード用回帰分岐管26,126は、前記液相冷媒管23,123の前段側(冷媒が液相冷媒分岐管に到達する前の部分)から分岐し、運転条件にしたがって選択された室内機で熱交換された冷媒を回帰させる。そして、前記冷房モード用回帰分岐管25a,25b,125a,125bは、前記各気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122bから分岐し、運転条件にしたがって選択された室内機で熱交換された冷媒を回帰させる。
【0039】
前記回帰管27,127は、前記冷房モード用回帰分岐管25a,25b,125a,125bと暖房モード用回帰分岐管26,126とを一体にし、記室外機配管に連結される。この際、前記回帰管27,127は低圧区間LPに形成された低圧分岐管8に連結される。
ここで、前記気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122bと液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bは互いに並列になることが好ましい。これは、前記気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122bと液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bとを一つの固定ダクト(図示せず)に入れて配管作業を行うためである。このような方法で配管作業が行われると、配管数が減り作業の効率性及び美観が向上する。
また、気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122bと液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bを最初から一つの固定ダクトに入れて生産すると、配管作業の効率性は更に向上する。
【0040】
一方、前記分配器B1,B2は、前記分配器の配管に沿って流動する冷媒の流れを制御するバルブ部を更に含めてなる。前記バルブ部は、前記多数台の室内機のうち運転条件にしたがって選択された室内機にのみ冷媒が流入するようにする。
より詳細に説明すると、前記バルブ部は、第1、第2電子膨張バルブ31,131,32,132と、多数個の制御バルブ33a,33b,34a,34b、35a,35b,133a,133b,134a,134b,135a,135bとからなる。
【0041】
前記第1電子膨張バルブ31,131は、前記各気液分離機10,100と暖房モード用回帰分岐管26,126との間に設けられ、運転条件にしたがってその開閉量が調節される。そして、第2電子膨張バルブ32,132は、前記各暖房モード用回帰分岐管26,126に設けられ、運転条件にしたがってその開閉量が調節される。
【0042】
前記制御バルブ33a,33b,34a,34b,35a,35b,133a,133b,134a,134b,135a,135bは、前記各気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122b、液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124b、冷房モード用回帰分岐管25a,25b,125a,125bにそれぞれ設けられる。そして、前記各制御バルブ33a,33b,34a,34b,35a,35b,133a,133b,134a,134b,135a,135bは、運転条件にしたがってそれぞれ選択的にオン/オフになる2方バルブからなることが好ましい。
この際、前記冷房モード用回帰分岐管25a,25b,125a,125bは、各室内熱交換機62a,62b,162a,162bと、制御バルブ33a,33b,133a,133bとの間で気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122bから分岐する。
【0043】
そして、前記分配器配管は前記分配器B1,B2を連結して各分配器B1,B2に冷媒を均等に供給する均等配管部Eを更に含めてなる。これは、分配器B1,B2が複数台設けられる場合に冷媒が均等に供給されないおそれがあるからである。したがって、前記均等配管部Eを設置して冷媒を各分配器B1,B2に均一に供給すると、冷媒が一つの分配器に累積する現象を防ぐことができ、空調効率を向上させることができる。
【0044】
また、前記均等配管部Eは、気相冷媒均等管EGと液相冷媒均等管ELとからなることが好ましい。前記気相冷媒均等管EGは、前記各気液分離機10,100に流入した気相冷媒を各分配器B1,B2に均等に供給する。そして、前記液相冷媒均等管ELは前記各気液分離機10,100に流入した液相冷媒を各分配器B1,B2に均等に供給する。この際、前記液相冷媒均等管ELは液相冷媒管23,123に連結され、気相冷媒均等管EGは気相冷媒管21,121に連結されるように構成することが好ましい。
【0045】
一方、高圧の液相冷媒が流れる液相冷媒均等管ELの管径は、高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐために気相冷媒均等管EGの管径より小さく形成されることが更に好ましい。
【0046】
最後に、前記室内機C1,C2,C3,C4については、前記室内熱交換機62a,62b,162a,162bは前記分配器配管と連結される。この際、室内熱交換機62a,62b,162a,162bは、前記分配器配管をなす気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122b及び、液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bに連結され、前記電子膨張バルブ61a,61b,161a,161bは、前記各液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bに設けられる。
【0047】
以上では室内機の数は4台であると仮定して説明した。しかし、図2に示すように、作動環境に応じて分配器B1,B2にそれぞれ4台ずつ設けられて全8台(C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8)になることもある。
【0048】
以下、図3乃至図8を参照して、上記のような本発明によるマルチ空気調和機の動作及び、これによる冷媒の流動を説明する。
動作の説明に先立って、上記したように、本発明によるマルチ空気調和機の分配器の数は2台(B1,B2)と仮定し、室内機の数は4台(C1,C2,C3,C4)と仮定する。そして、前記分配器B1,B2のうち一方に前記室内機2台が接続されている場合と仮定する。
【0049】
また、本発明による空気調和機が主に冷房のために作動する主冷房モード時には、3台の室内機は冷房を、残り1台の室内機は暖房を行うものと仮定する。
これと逆に、マルチ空気調和機が主に暖房のために作動する主暖房モード時には3台の室内機は暖房を、残り1台の室内機は冷房を行うものと仮定する。
【0050】
そして、マルチ空気調和機がグループ運転をする時には、分配器B1に連結された室内機C1,C2は暖房を、分配器B2に連結された室内機C3,C4は冷房を行うものと仮定する。ここで、グループ運転とは上記のように一つの分配器に連結された室内機が同一の運転を行う場合を言う。勿論、マルチ空気調和機が冷房のみを行うか暖房のみを行う場合には、各室内機は共に冷房のみを行うか、暖房のみを行う。
【0051】
本発明によるマルチ空気調和機が冷房のみを行う場合、図3に示すように、前記圧縮機1から吐き出された気相の冷媒は第1四方バルブ4aによって前記室外熱交換機2に流入して凝縮する。
その後、前記室外熱交換機2で凝縮した液相の冷媒は、第2四方バルブ4bによって高圧区間HPに流入する。前記高圧区間HPに流入した冷媒は高圧分岐管7に沿って各気液分離機10,100に流入する。
【0052】
前記各気液分離機10,100に流入した高圧の液相冷媒は、液相冷媒管23,123に流入して、全開された第1電子膨張バルブ31,131を経て各液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bで分岐する。この際、前記分岐して残った冷媒は液相冷媒23,123と連結された液相冷媒均等管ELに沿って相互流動しながら第1,2分配器B1,B2に均等に分配される。
その後、前記液相冷媒は室内機の各電子膨張バルブ61a,61b,161a,161bを経て膨張し、また、前記各室内熱交換機62a,62b,162a,162bを経て蒸発して各ルームを冷房させる。この際、液相冷媒は室内熱交換機24a,24b,124a,124bを経て気相冷媒に相変換する。
【0053】
前記室内熱交換機24a,24b,124a,124bを経た気相冷媒は各気相冷媒分岐管22,122に沿って移動する。その後、前記冷媒は制御バルブ33a,133aの遮断によって冷房モード用回帰分岐管25a,25b,125a,125bを経て回帰管27,127に流入する。前記各回帰管27,127に流入した冷媒は低圧区間LPに形成された低圧分岐管8を経て第2四方バルブ4bに送られる。その後、前記気相冷媒は第2四方バルブ4b及び第1四方バルブ4aを経て圧縮機1に吸入される。
【0054】
本発明のマルチ空気調和機が暖房のみを行うとき、図4に示すように、圧縮機1から吐出された気相冷媒は第1四方バルブ4aによって第2四方バルブ4bに送られる。その後、前記気相冷媒は第2四方バルブ4bによって高圧区間HPに沿って流れ、高圧分岐管7を通じて各気液分離機10,100に流入する。このように前記圧縮機1から吐き出された気相冷媒は冷房時とは異なり室外熱交換機2を経ず高圧状態で第2四方バルブ4bに流入する。また、第1,2四方バルブ4a,4bが冷房時と異なるように作動するため、室外機配管を流れる冷媒の流動経路が異なることが分かる。
【0055】
前記各気液分離機10,100に流入した高圧状態の気相冷媒は気相冷媒管21,121に流入して、気相冷媒分岐管22a,22b,122a,122bで分岐する。この際、前記分岐して残った冷媒は気相冷媒管21,121と連結された気相冷媒均等管EGに沿って相互流動しながら分配器B1,B2に均等に分配される。
【0056】
その後、前記気相冷媒は各室内熱交換機62,162を経て凝縮し、各ルームを暖房する。この際、気相冷媒は前記室内熱交換機62a,62b,162a,162bを経て液相冷媒に相変換する。
【0057】
前記室内熱交換機24a,24b,124a,124bを経た気相冷媒は開放された各室内機の電子膨張バルブ61a,61b,161a,161bと、液相冷媒分岐管24a,24b,124a,124bと、液相冷媒管23,123に順次に流れる。そして、前記冷媒は第1電子膨張バルブ31,131の遮断によって暖房モード用の回帰分岐管26,126に流入して、第2電子膨張バルブ32,132により膨張する。前記膨張した冷媒は回帰管27,127と低圧分岐管8に沿って第2四方バルブ4bに流入する。
【0058】
前記第2四方バルブ4bに流入した冷媒は室外熱交換機2を経て蒸発し第1四方バルブ4aに流入する。その後、前記冷媒は第1四方バルブ4aを経て圧縮機1に吸入される。
【0059】
本発明のマルチ空気調和機が主冷房モードで運転される場合には、図5に示すように、圧縮機1から吐き出された気相の冷媒は第1四方バルブ4aによって前記室外熱交換機2に流入して一定量が凝縮する。したがって、前記室外熱交換機2を経た冷媒は気相冷媒と液相冷媒とが混合された異常冷媒となる。
【0060】
その後、前記異常冷媒は第2四方バルブ4bによって前記高圧区間HPに形成された高圧分岐管7に沿って各気液分離機10,100に流入する。
この際、前記高圧状態の異常冷媒は気液分離機10,100によって液相冷媒と気相冷媒とに分離される。まず、前記気液分離機10,100で分離された液相冷媒は各液相冷媒管23,123に流入して、選択された各液相冷媒分岐管24a,124a,124bで分岐する。
【0061】
その後、前記液相冷媒は室内機の各電子膨張バルブ61a,161a,161bを経て膨張し、室内熱交換機62a,162a,162bを経て蒸発して、各ルームを冷房する。
【0062】
一方、前記気液分離機10,100から分離された気相冷媒は、分配器B1,B2の気相冷媒管21,121にそれぞれ流入する。この際、分配器B2の気相冷媒管121に流入した冷媒は気相冷媒均等管EGに沿って分配器B1の気相冷媒管21に流入する。従って、前記各気液分離機10,100で分離された気相冷媒は共に分配器B1の気相冷媒管21に流入する。
【0063】
その後、前記気相冷媒は気相冷媒管21を経て選択された気相冷媒分岐管22bに流入し、室内熱交換機62bを経て暖房を要するルームを暖房する。
前記室内熱交換機を経た冷媒は開放された室内機C2の電子膨張バルブ61bと液相冷媒分岐管24bを経て上述した液相冷媒管23,123に合流する。
【0064】
結局、前記気液分離機10,100で分離された気相冷媒は各ルームを暖房した後、気液分離機10,100で分離された液相の冷媒と共に各ルームを冷房する役割も果たす。ここで、分配器B1の液相冷媒管23と分配器B2の液相冷媒管123は液相冷媒均等管ELによって相互連結される。また、分配器B1の気相冷媒管21と分配器B2の気相冷媒管121は気相冷媒均等管EGにより連結される。したがって、気相及び液相冷媒は各分配器B1,B2の間を相互自由に流動することで一方に冷媒が累積することがない。
【0065】
また、前記液相冷媒が選択された液相冷媒分岐管24a,124a,124bにのみ流入する理由は冷媒の圧力差のためである。より詳細には、前記液相冷媒分岐管24bから流出する冷媒の圧力は液相冷媒分岐管24aに流入する冷媒の圧力より大きくなるように調節する。したがって、前記液相冷媒は選択された液相冷媒分岐管24a,124a,124bにのみ流入する。
【0066】
その後、前記各室内熱交換機62a,162a,162bを経て蒸発した冷媒は前記気相冷媒分岐管22a,122a,122bに沿ってそれぞれ移動し制御バルブ33a,133a,133bが遮断されることによって冷房モード用回帰分岐管25a,125a,125bに流入する。その後、前記冷媒は各回帰管27,127を経て低圧区間LPに形成された低圧分岐管8に流入する。
そして、前記低圧分岐管8に流入した冷媒は第2四方バルブ4bと第1四方バルブ4aを経て圧縮機1に吸入される。
【0067】
本発明のマルチ空気調和機が主暖房モードで運転される場合には、図6に示すように、圧縮機1から吐き出された気相の冷媒は第1四方バルブ4aによって室外熱交換機2を経ず、高圧状態で第2四方バルブ4bに送られる。
その後、第2四方バルブ4bに送られた気相冷媒は第2四方バルブ4bによって前記高圧区間HPに形成された高圧分岐管7に沿って各気液分離機10,100に流入する。
【0068】
そして、前記各気液分離機10,100に流入した高圧状態の気相冷媒は気相冷媒管21,121に流入して、選択された気相冷媒分岐管22a,22b,122aでそれぞれ分岐する。その後、前記冷媒は各室内熱交換機62a,62b,162aを経て凝縮し、それぞれのルームを暖房する。
【0069】
ついで、前記凝縮した冷媒は開放された室内機C1,C2,C3の電子膨張バルブ61a,61b,161aを経て液相冷媒分子管24a,24b,124aに流入する。この際、前記冷媒のうち一部は液相冷媒管23,123と暖房モード用回帰分岐管26,126に流入して第2電子膨張バルブ32,132で膨張し、回帰管27,127と第2連結配管3bの低圧区間LPに形成された低圧分岐管8に流入する。
【0070】
これと同時に、凝縮した冷媒の残りの一部は選択された液相冷媒分岐管124bに流入する。そして、室内機C4の電子膨張バルブ161bを経て膨張し、室内熱交換機162bを経て蒸発して、冷房を要するルームを冷房する。
前記熱交換機162bを経た冷媒は気相冷媒分岐管122bに沿って移動した後制御バルブ133bにより遮断され、冷房モード用回帰分岐管125bに流入する。その後、前記冷媒は回帰管127を経て低圧分岐管8に流入する。
【0071】
一方、分配器B1の液相冷媒管23と分配器B2の液相冷媒管123は液相冷媒均等管ELによって相互に連結され、分配器B1の気相冷媒管21と分配器B2の気相冷媒管121は気相冷媒均等管EGによって連結されている。
したがって、気相及び液相冷媒は各分配器B1,B2の間を相互自由に流動することで、一方に冷媒が累積することがない。
【0072】
そして、前記凝縮した冷媒が暖房を要する側の液相冷媒分岐管24a,24b,124aのうち少なくともある一方に流入せず、冷房を要する側の液相冷房分岐管124bに流入する理由は圧力差のためである。即ち、暖房を行う室内機C1,C2,C3から液相冷媒分岐管24a,24b,124aに流出する冷媒の圧力が液相冷媒分岐管124bを経て冷房を行う室内機に流入する冷媒の圧力より大きいからである。
【0073】
一方、前記低圧分岐管8に流入した冷媒は前記第2四方バルブ4bによって室外熱交換機2に送られる。その後、前記冷媒は室外熱交換機2を経て蒸発し、第1四方バルブ4aを経て圧縮機1に吸入される。
最後に、本発明のマルチ空気調和機がグループ運転を行う場合について説明する。
【0074】
まず、室外機Aの第1,2四方バルブ4a,4bが上述した冷房モード又は主冷房モードと同様に作動しながらグループ運転を行う場合について説明する。
図7に示すように、圧縮機1から吐き出された気相の冷媒は第1四方バルブ4aによって前記室外熱交換機2に流入し、一定量が凝縮して異常冷媒となる。その後、前記異常冷媒は第2四方バルブ4bによって前記高圧区間HPに形成された高圧分岐管7に沿って各気液分離機10,100に流入する。
【0075】
前記各気液分離機10,100に流入した高圧状態の異常冷媒は液相冷媒と気相冷媒とに分離される。まず、分配器B2の気液分離機100で分離された液相冷媒は、開放された第1電子膨張バルブ31を経て液相冷媒管123に流入し、液相冷媒分岐管124a,124bでそれぞれ分岐する。その後、前記分岐した液相冷媒はそれぞれ室内機C3,C4の電子膨張バルブ161a,161bを経て膨張し、室内熱交換機162a,162bを経て蒸発すると共に、各ルームを冷房する。そして、前記室内熱交換機162a,162bを経た冷媒は気相冷媒分岐管122a,122bに沿って移動した後制御バルブ133a,133bの遮断によってそれぞれ冷房モード用回帰分岐管125a,125bと回帰管127とを順次に経て低圧分岐管8に流入する。
【0076】
また、分配器B1の気液分離機10で分離された液相冷媒は液相冷媒管23に流入して、第1電子膨張バルブ31を経て膨張し、暖房モード用回帰分岐管26に流入する。その後、前記冷媒は第2電子膨張バルブ32で膨張して、回帰管27を経て低圧分岐管8に流入する。
【0077】
一方、前記各気液分離機10,100で分離された気相冷媒は気相冷媒管21,121にそれぞれ流入する。この際、分配器B2の気液分離機100で分離された気相冷媒は制御バルブ133a,133bの遮断によって気相冷媒均等管EGに沿って分配器B1の気相冷媒管21に流入し、前記分配器B1の気液分離機10で分離された気相冷媒と合わさる。
【0078】
その後、前記気相冷媒は選択された気相冷媒分岐管22a,22bに流入して、室内熱交換機62a,62bを経て暖房を要するルームを暖房する。そして、前記室内熱交換機62a,62bを経た冷媒は開放された各室内機C1,C2の電子膨張バルブ61a,61bと、液相冷媒分岐管24a,24bと、液相冷媒管23とを順次に通る。この際、前記冷媒の一部は前記分配器B1の気液分離機10で分離された液相冷媒と共に暖房モード用回帰分岐管26を経て第2電子膨張バルブ32で膨張して、回帰管27に沿って低圧分岐管8に流入する。
【0079】
そして、残りの冷媒は液相冷媒均等管ELに沿って分配器B2の液相冷媒管123に流入して、各室内熱交換機162a,162bを経て蒸発すると共にそれぞれのルームを冷房する。その後、前記冷媒は気相冷媒分岐管122a,122bと冷房モード用回帰分岐管125a,125bと回帰管127とを順次に経て低圧分岐管8bに流入する。
【0080】
ここで、分配器B1の液相冷媒管23と分配器B2の液相冷媒管123は液相冷媒均等管ELによって相互に連結される。分配器B1の気相冷媒管21と分配器B2の気相冷媒管121は気相冷媒均等管EGにより連結される。したがって、冷媒は分配器B1と分配器B2とに相互自由に流動することで、一方に冷媒が累積することがない。
【0081】
このように液相冷媒は分配器B2の液相冷媒分岐管124a,124bに流入する。これは前記分配器B1の液相冷媒分岐管24a,24bから流出する液相冷媒の圧力が隆有する液相冷媒の圧力より大きいからである。
【0082】
一方、前記低圧分岐管8に流入した冷媒は第2四方バルブ4bと第1四方バルブ4aを経て圧縮機1に吸入される。
【0083】
次に、室外機Aの第1,2四方バルブ4a,4bが上述した暖房モード又は主暖房モードと同様に作動しながらグループ運転を行う場合について説明する。
【0084】
図8に示すように、圧縮機1から吐き出された気相の冷媒は、第1四方バルブ4aによって室外熱交換機2を経ず、高圧状態で第2四方バルブ4bに送られる。その後、前記気相冷媒は第2四方バルブ4bによって前記高圧区間HPに形成された高圧分岐管7に沿って各気液分離機10,100に流入する。
【0085】
前記各気液分離機10,100に流入した高圧状態の気相冷媒は各気相冷媒管21,121に流入する。この際、分配器B2の気液分離機100で分離された気相冷媒は制御バルブ133a,133bの遮断によって気相冷媒均等管EGに沿って分配器B1の気相冷媒管21に流入して、前記分配器B1の気相冷媒と合される。その後、前記冷媒は各気相冷媒分岐管22a,22bに分岐して、室内熱交換機62a,62bを経てそれぞれのルームを暖房させると共に凝縮する。
【0086】
前記凝縮した冷媒は開放された電子膨張バルブ61a,61bと、液相冷媒分岐管24a,24bと、そして、液相冷媒管23を経る。この際、凝縮した冷媒の一部は暖房モード用回帰分岐管26を経て第2電子膨張バルブ32で膨張し、回帰管27を経て低圧分岐管8に流入する。
【0087】
一方、凝縮した冷媒の残りは液相冷媒の均等管ELに沿って分配器B2の液相冷媒分岐管124a,124bに流入する。その後、冷媒は室内機C3,C4の電子膨張バルブ161a,161bを経て膨張する。
【0088】
前記膨張した冷媒は室内熱交換機162a,162bを経て蒸発し、冷房を要するルームを冷房する。その後、前記冷媒は気相冷媒分岐管122a,122bに沿って移動した後制御バルブ133a,133bの遮断によって冷房モード用回帰分岐管125a,125bと回帰管127を経て低圧分岐管8に流入する。
【0089】
このように前記低圧分岐管8に流入した冷媒は低圧区間LPを経て第2四方バルブ4bによって室外熱交換機2に流入する。その後、前記冷媒は第1四方バルブ4aを経て圧縮機1に吸入される。
【0090】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるマルチ空気調和機は次のような効果が得られる。
【0091】
第一に、本発明によるマルチ空気調和機は、各ルームの環境に従って最適な運転を行える。即ち、多数個のルームが区画されたビルでルームの位置や時間に従って温度差が発生するルームがあるか、夏だけでなく冬にも発熱する電算室が区画された場合にも必要に応じて主冷/暖房モード運転又は、グループ運転を行って最適な運転を行うことができる。
【0092】
第二に、本発明によるマルチ空気調和機は、分配器を少なくとも2台以上備えることにより、室内機設置上の自由度を増加させえる。従って、室内期間の距離が遠い場合にも設置作業が容易である。
また、分配器が2台以上備えられるので、配管の長さを減らすことができる。一つの分配器で各室内機に複数個の配管を配列する場合、室内機が分配器から遠い所に設けられるときには配管の長さが長くなるしかない。しかしながら、本発明は室内機が分配器から遠い場合にも別途の分配器をそれぞれ設け、その設けられた各分配器から各室内機に配管を配列することができ、配管の長さを減らすことができる。
【0093】
第三に、本発明によるマルチ空気調和機によれば、液相冷媒均等管と気相冷媒均等管が備えられることによって各分配器に冷媒が均等に供給され、特定状態の冷媒が何れか一方の分配器に累積されず、空調効率を向上させられる。
【0094】
第四に、本発明によるマルチ空気調和機によれば、分配器と室内機とを連結する気相冷媒分岐管と液相冷媒分岐管とが互いに並列する構造を有する。したがって、配管作業が容易となり、かつ、一つのダクトを使用する場合には配管の数を減らすことができ、外的な美観が向上する。
【0095】
第五に、本発明によるマルチ空気調和機によれば、室外機の配管構造及びその構成が単純になることで、配管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、製造工程の単純化に伴い製品の単価が低減する。
【0096】
第六に、本発明によるマルチ空気調和機によれば、高圧区間の管径が低圧区間のそれより小さく形成される。したがって、比体積の大きい低圧状態の冷媒と比体積の小さい高圧状態の冷媒との流量不均一現象を未然に防ぐことができる。
【0097】
第七に、本発明によるマルチ空気調和機によれば、分配器を構成するにおいて、3方又は4方バルブより低廉な2方バルブが採用される構造であるので、製品単価が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマルチ空気調和機を示す構成図である。
【図2】本発明によるマルチ空気調和機の要部を概略的に示す構成図である。
【図3】本発明によるマルチ空気調和機が冷房のみを行うときの動作状態を示す構成図である。
【図4】本発明によるマルチ空気調和機が暖房のみを行うときの動作状態を示す構成図である。
【図5】本発明によるマルチ空気調和機が主冷房モードで運転されるときの動作状態を示す構成図である。
【図6】本発明によるマルチ空気調和機が主暖房モードで運転されるときの動作状態を示す構成図である。
【図7】本発明によるマルチ空気調和機が冷房モード又は主冷房モードでグループ運転を行うときの動作状態を示す構成図である。
【図8】本発明によるマルチ空気調和機が暖房モード又は主暖房モードでグループ運転を行うときの動作状態を示す構成図である。
【符号の説明】
A…室外機
1…圧縮機
2…室外熱交換機
HP…高圧区間
LP…低圧区間
4a…第1四方バルブ
4b…第2四方バルブ
7…高圧分岐管
8…低圧分岐管
B1,B2…分配器
10,100…気液分離機
21,121…気相冷媒管
22a,22b,122a,122b…気相冷媒分岐管
23,123…液相冷媒管
24a,24b,124a,124b…液相冷媒分岐管
25a,25b,125a,125b…冷房モード用回帰分岐管
26,126…暖房モード用回帰分岐管
27,127…回帰管
33a,33b,34a,34b,35a,35b,133a,133b,134a,134b,135a,135b…制御バルブ
31,131…第1電子膨張バルブ
32,132…第2電子膨張バルブ
C1,C2,C3,C4…室内機
61a,61b,161a,161b…電子膨張バルブ
62a,62b,162a,162b…室内熱交換機
Claims (18)
- 室外に設けられる圧縮機及び室外熱交換機と、前記圧縮機及び室外熱交換機に連結され、冷媒の流路を形成する室外機配管と、前記室外機配管に設けられ、冷媒の流れを制御する複数個のバルブとを含めてなる室外機;
室内の各ルームに設けられ、室内熱交換機と電子膨張バルブとを含めてなる複数台の室内機;
前記室外機から流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離機と、前記気液分離機で分離された気相又は液相冷媒を前記室内機側に案内し、室内機を経由した冷媒を再び前記室外機側に案内する分配器配管からなる複数個の分配器を含めてなるマルチ空気調和機であって、
前記分配器配管は、
前記気液分離機で分離された液相冷媒を案内する液相冷媒管と、
前記液相冷媒管から分岐し、各室内機の電子膨張バルブに連結される液相冷媒分岐管と、
前記気液分離機で分離された気相冷媒を案内する気相冷媒管と、
前記気相冷媒管から分岐し、各室内機の室内熱交換機にそれぞれ連結される気相冷媒分岐管と、
前記液相冷媒管の前端側から分岐し、運転条件にしたがって選択された室内機で熱交換した冷媒を回帰させる暖房モード用回帰分岐管と、
前記各気相冷媒分岐管から分岐し、運転条件にしたがって選択された室内機で熱交換した冷媒を回帰させる冷房モード用回帰分岐管と、
前記暖房モード用回帰分岐管と冷房モード用回帰分岐管とを一体にし、前記室内機の配管に連結される回帰管とを含めてなり、
前記分配器配管は、
前記各分配器を連結して各分配器に冷媒を均等に供給する均等配管部を更に含めてなるマルチ空気調和機。 - 前記室外機配管は、
前記圧縮機のアウトレットと、気液分離機のインレットとを連結して、前記圧縮機から気液分離機に案内される冷媒の流路を形成する配管;
前記分配器の配管と前記圧縮機のインレットとを連結して、前記分配器から圧縮機に案内される冷媒の流路を形成する配管からなる請求項1記載のマルチ空気調和機。 - 前記室外機バルブは、
前記圧縮機のアウトレット側で運転条件に従って前記室外機配管を選択的に相互に連通させ、圧縮機に流入するか圧縮機から流出する冷媒の流路を決定する第1四方バルブと、
前記気液分離機側で前記第1四方バルブに対応して作動し、運転条件にしたがって前記室外機配管を選択的に相互に連通させ、前記気液分離機に流入するか分配器配管から流出する冷媒の流路を決定する第2四方バルブとからなる請求項2記載のマルチ空気調和機。 - 前記第2四方バルブと気液分離機とを連結する室外機配管は高圧状態の冷媒のみが流れる高圧区間を形成し、
前記分配器配管と第2四方バルブとを連結する室外機配管は、低圧状態の冷媒のみが流れる低圧区間を形成する請求項3記載のマルチ空気調和機。 - 前記高圧区間には前記各気液分離機で分岐し、各気液分離機と連結される高圧分岐管が形成され、
前記低圧区間には前記各分配器で分岐し、分配器配管と連結される低圧分岐管が形成される請求項4記載のマルチ空気調和機。 - 前記高圧区間の管径(管の直径)は、高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐために低圧区間の管径より小さく形成される請求項4記載のマルチ空気調和機。
- 前記気相冷媒分岐管と液相冷媒分岐管は配管作業の効率性のために互いに並列される請求項1記載のマルチ空気調和機。
- 前記室外機配管は、
前記圧縮機のアウトレットと気液分離機のインレットとを連結して、前記圧縮機から気液分離機に案内される冷媒の流路を形成する配管と、
前記回帰管と前記圧縮機のインレットとを連結して、前記回帰管から圧縮機に案内される冷媒の流路を形成する配管とからなる請求項1記載のマルチ空気調和機。 - 前記室外機バルブは、
前記圧縮機のアウトレット側から前記室外機配管を選択的に相互に連通させ、圧縮機に流入するか、圧縮機から流出する冷媒の流路を決定する第1四方バルブと、
前記気液分離機側から前記第1四方バルブに対応して作動し、前記室外機配管を選択的に相互連通させ、前記気液分離機に流入するか、回帰管から流出する冷媒の流路を決定する第2四方バルブとからなる請求項8記載のマルチ空気調和機。 - 前記第2四方バルブと気液分離機とを連結する室内機配管は高圧状態の冷媒のみが流れる高圧区間を形成し、
前記第2四方バルブと回帰管とを連結する室内機配管は低圧状態の冷媒のみが流れる低圧区間を形成する請求項9記載のマルチ空気調和機。 - 前記高圧区間には前記各気液分離機で分岐し、各気液分離機と連結される高圧分岐管が形成され、
前記低圧区間には前記各分配器の回帰管で分岐し、回帰管と連結される低圧分岐管が形成される請求項10記載のマルチ空気調和機。 - 前記高圧区間の管径は、
高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐために低圧区間の管径より小さく形成される請求項10記載のマルチ空気調和機。 - 前記分配器は、
前記分配器配管に沿って流動する冷媒の流れを制御するバルブ部を含めてなる請求項1記載のマルチ空気調和機。 - 前記バルブ部は、
前記気液分離機と暖房モード用回帰分岐管との間に設けられ、運転条件にしたがってその開閉量が調節される第1電子膨張バルブと、
前記暖房モード用回帰分岐管に設けられ、運転条件にしたがってその開閉量が調節される第2電子膨張バルブと、
前記各気相冷媒分岐管、液相冷媒分岐管、冷房モード用回帰分岐管に設けられる多数個の制御バルブとからなる請求項13記載のマルチ空気調和機。 - 前記制御バルブは運転条件に従ってそれぞれ選択的にオン−オフになる2方バルブからなる請求項14記載のマルチ空気調和機。
- 前記均等配管部は、
前記各気液分離機に流入した気相冷媒を前記各分配器に均等に供給する気相冷媒均等管と、
前記各気液分離機に流入した液相冷媒を前記各分配器に均等に供給する液相冷媒均等管とからなる請求項1記載のマルチ空気調和機。 - 前記気相冷媒均等管は各分配器の気相冷媒管に連結され、前記液相冷媒均等管は各分配器の液相冷媒管に連結される請求項16記載のマルチ空気調和機。
- 前記液相冷媒均等管の管径は、高圧冷媒と低圧冷媒との比体積差による冷媒の流量不均一を防ぐために気相冷媒均等管の管径より小さく形成される請求項16記載のマルチ空気調和機。
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