JP7459381B2 - 多室型空気調和装置 - Google Patents
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Description
本開示は、再熱除湿機能を有する室内機が1台以上接続される多室型空気調和装置(マルチエアコン)に関する。
エアコンの従来の主機能である温度調整機能に加えて、湿度調整機能に対するニーズが高まっている。エアコンの冷房運転を用いた除湿では、室内空気を露点温度以下に冷却して除湿するため、顕熱負荷および潜熱負荷の条件によっては室温が低下しすぎる課題があった。これに対して、室内側熱交換器を複数に分割して各熱交換器を冷媒の流れ方向に直列接続し、下流の熱交換器で空気を冷却および除湿した後、温度が下がり過ぎた空気を上流の熱交換器で加熱する再熱除湿方式が実用化されている。
また、室外機1台に対して室内機が複数台接続される多室型空気調和装置においても除湿ニーズが高まっている。特許文献1には、運転する室内機がすべて冷房または暖房する冷暖切換型の多室型空気調和装置、または、各室内機が個別に冷房または暖房運転できる冷暖フリー型の多室型空気調和装置に、再熱除湿できる室内機を接続した場合の冷媒回路と運転方法が開示されている。
ところで、室内機が冷房運転する場合、室内機には、室内の空気を冷却するための液冷媒を流入させる必要がある。また、室内機が再熱除湿運転する場合、室内機には、室内の空気を冷却するための液冷媒と空気を加熱するためのガス冷媒とを混合した気液二相冷媒を流入させる必要がある。このため、室内機から冷房要求と再熱除湿要求とが同時に発生し、冷房運転を行う室内機と再熱除湿運転を行う室内機とが混在する場合、室外機は、気液二相冷媒を生成し、気液二相冷媒を複数の室内機に送っている。これは、室外機から複数の室内機に送られる冷媒が液冷媒であると、ガス冷媒を含んでいないため再熱除湿運転を行う室内機にて空気の加熱を行えないためである。よって、特許文献1では、冷房運転を行う室内機と再熱除湿運転を行う室内機とが混在する場合、室外機は気液二相冷媒を生成し、気液二相冷媒を複数の室内機に流入させるようにしている。
しかしながら、気液二相冷媒のうちガス冷媒は、室内空間の冷却に寄与せず仕事をしない。このため、気液二相冷媒を、冷房運転を行う室内機にも流すことで、冷房能力が低下する。特許文献1では、再熱除湿運転を行っている室内機よりも冷房運転を行っている室内機の方へ供給する冷媒循環量を多く制御することで、冷房能力を維持するようにしている。しかしながら、COP(Coefficient Of Performance)が低い状態で運転するので、所定能力を得るための電気入力が大きく増大し、効率が悪いという問題があった。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷房運転を行う室内機と再熱除湿運転を行う室内機とが混在する場合にも、電力入力を抑え、効率よく運転することが可能な多室型空気調和装置を提供することを目的とする。
本開示に係る多室型空気調和装置は、室外機と、複数台の室内機と、が配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路を構成する多室型空気調和装置であって、複数台の室内機のうちの少なくとも1台は冷房運転を行う室内機、複数台の室内機うちの少なくとも1台は空気を冷却および除湿した後に加熱する再熱除湿運転を行う室内機であり、室外機から流出したガス冷媒が流入するとともに、室外機から流出して冷房運転を行う室内機に向かう液冷媒の一部を分流した液冷媒が流入し、再熱除湿運転を行う室内機にガス冷媒と液冷媒とを混合した気液二相冷媒を供給する流路を形成する第1中継機を備え、第1中継機は、第1中継機に流入した液冷媒の流量を調整する第1の流量調整弁を有する調整機構を備え、調整機構は、第1の流量調整弁により、再熱除湿運転を行う室内機に供給する気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との比率である気液比率を調整するものである。
本開示に係る多室型空気調和装置は、室外機から冷房運転を行う室内機に向かう液冷媒の一部を分流した液冷媒の流量を調整することで気液比率を調整した気液二相冷媒を、再熱除湿運転を行う室内機に流すようにした。このため、室外機から冷房運転を行う室内機に対しては液冷媒を流すことができる。よって、多室型空気調和装置は、冷房運転を行う室内機と再熱除湿運転を行う室内機とが混在する場合にも、電力入力を抑え、効率よく運転することが可能である。
本開示の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る多室型空気調和装置100の冷媒回路構成の一例を示す図である。
図1に基づいて、多室型空気調和装置100の回路構成および動作について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。図2は、実施の形態1に係る多室型空気調和装置100の冷媒回路構成の変形例を示す冷媒回路図である。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る多室型空気調和装置100の冷媒回路構成の一例を示す図である。
図1に基づいて、多室型空気調和装置100の回路構成および動作について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。図2は、実施の形態1に係る多室型空気調和装置100の冷媒回路構成の変形例を示す冷媒回路図である。
図1においては、多室型空気調和装置100は、室外機Aと、並列に接続された複数台の冷房または暖房を行う室内機B-1~B-2と、並列に接続された複数台の冷房または再熱除湿または暖房を行う室内機D-1~D-2とを有している。多室型空気調和装置100はさらに、室外機Aと室内機D-1~D-2との間に介在する第1中継機である中継機Cを有している。多室型空気調和装置100は、室外機A、室内機B-1~B-2、室内機D-1~D-2および中継機Cが配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路を構成している。なお、本実施の形態1では1台の室外機に1台の中継機と4台の室内機とを接続した場合について説明するが、それぞれの接続台数を図示している台数に限定するものではなく、2台以上の室外機、2台以上の中継機、および2台以上の室内機を接続してもよい。また、各室内機の容量は異なっていてもよいが、本実施の形態1以降、実施の形態5までこの本文では、簡単のため基本的に室内機B-1~B-2、D-1~D-2の容量がそれぞれ等しいものとして説明をする。
この多室型空気調和装置100では、室外機Aで生成された冷熱または温熱が、室内機B-1~B-2、D-1~D-2に伝達されるようになっている。
冷媒としてはフロン冷媒、HFO冷媒、CO2冷媒、HC冷媒またはアンモニア冷媒など、蒸気圧縮式のヒートポンプに用いられる冷媒を用いればよい。冷媒としては、他に例えばR32、HFO-1234yfおよびR125の一部または全部を混合した混合冷媒を用いても良い。なお、フロン冷媒には、例えばHFC系冷媒のR32冷媒、R125、R134a、またこれらの混合冷媒である、R410A、R407cおよびR404Aなどがある。HFO冷媒には、例えばHFO-1234yf、HFO-1234ze(E)、HFO-1234ze(Z)、HFO-1123およびHFO-1132(E)などがある。HC冷媒には、例えばプロパンおよびイソブタン冷媒などがある。
次に、図1に示した室外機A、室内機B-1~B-2、室内機D-1~D-2および中継機Cの構成を、詳しく説明する。
[室外機Aの構成]
室外機Aは、通常、ビル等の建物の外の空間に配置され、室内機B-1~B-2および室内機D-1~D-2に冷熱および温熱を供給する。建物の外の空間とは、屋上などである。ただし、室外機Aが設置される場所は、室外に限らない。室外機Aは、例えば、天井裏および換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置されてもよい。室外機Aは、排気ダクトで廃熱を建物の外に排気できれば、建物の内部に設置してもよい。また、室外機Aに備えられる後述の室外側熱交換器3に水冷式の熱交換器を用いる場合には、室外機Aは建物の内部に設置されてもよい。室外機Aは、外気と熱交換ができれば、どのような場所に設置されていてもよい。
室外機Aは、通常、ビル等の建物の外の空間に配置され、室内機B-1~B-2および室内機D-1~D-2に冷熱および温熱を供給する。建物の外の空間とは、屋上などである。ただし、室外機Aが設置される場所は、室外に限らない。室外機Aは、例えば、天井裏および換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置されてもよい。室外機Aは、排気ダクトで廃熱を建物の外に排気できれば、建物の内部に設置してもよい。また、室外機Aに備えられる後述の室外側熱交換器3に水冷式の熱交換器を用いる場合には、室外機Aは建物の内部に設置されてもよい。室外機Aは、外気と熱交換ができれば、どのような場所に設置されていてもよい。
室外機Aは、圧縮機1と、四方弁2と、室外側熱交換器3と、液だめ機構4と、を有する。室外機Aには、室外側熱交換器3に外気を供給する室外ファン3-mが設けられている。液だめ機構4は圧縮機1の吸入部ではなく、図2に示すように冷房運転時の冷媒の流れで膨張弁16の下流にレシーバ13として設置しても良い。また、室外機Aには、圧縮機1など冷媒回路を構成する要素を制御する制御装置51aが設けられている。
圧縮機1は、低圧ガス冷媒を圧縮して高圧ガス冷媒を吐出するものである。圧縮機1の冷媒吐出口は、吐出配管21を介して、四方弁2と接続されている。圧縮機1の冷媒吸入口は、吸入配管22を介して、液だめ機構4および四方弁2と接続されている。室外側熱交換器3は、ガス側配管23を介して四方弁2と接続されている。四方弁2は、流路を切り替えて室内機B-1~B-2の冷房運転と暖房運転とを切り替えるとともに、室内機D-1~D-2の後述の冷房運転、再熱除湿運転と暖房運転と切り替えるものである。なお、多室型空気調和装置100は少なくとも室内機B-1~B-2の冷房運転および室内機D-1~D-2の再熱除湿運転が可能であればよい。よって、四方弁2は必ずしも必須の構成ではなく、省略可能である。
室外側熱交換器3は、液側配管25を介して液配管6と接続されている。液配管6は、室外機Aと室内機B-1~B-2および室内機D-1~D-2とを接続する配管である。吐出配管21は分岐されて高圧ガス配管14に接続されている。高圧ガス配管14は、圧縮機1と四方弁2との間に一端が接続され、他端が中継機Cに接続されている。高圧ガス配管14は、圧縮機1から吐出された高圧ガス冷媒を中継機Cを介して室内機D-1~D-2に供給する配管である。四方弁2は、ガス配管24を介してガス配管7と接続されている。ガス配管7は、室外機Aと室内機B-1~B-2および室内機D-1~D-2とを接続する配管である。
また、室外機Aには、温度計31~35と、圧力計41および42と、が設けられている。温度計31は、圧縮機1の冷媒吐出側の吐出配管21に設けられている。温度計31は、圧縮機1における冷媒の吐出温度を測定する。温度計32は、圧縮機1の冷媒吸入側の吸入配管22に設けられている。温度計32は、圧縮機1における冷媒の吸入温度を測定する。
温度計33は、室外側熱交換器3のガス側配管23に設けられている。温度計33は、室外側熱交換器3のガス側の冷媒の温度を測定する。温度計34は、室外側熱交換器3の液側配管25に設けられている。温度計34は、室外側熱交換器3の液側の冷媒の温度を測定する。温度計35は、室外機Aに設けられている。温度計35は、室外ファン3-mによって取り込まれた外気の温度を測定する。
圧力計41は、圧縮機1の冷媒吐出側の吐出配管21に設けられている。圧力計41は、圧縮機1の冷媒の吐出圧力を測定する。圧力計42は、圧縮機1の冷媒吸入側の吸入配管22に設けられている。圧力計42は、圧縮機1の冷媒の吸入圧力を測定する。
図3は、図1に示した制御装置51aの一構成例を示すブロック図である。制御装置51aは、プログラムを記憶するメモリ55と、プログラムにしたがって処理を実行するCPU(Central Processing Unit)56と、を有する。制御装置51aは、温度計31~35、圧力計41および42と信号線で接続されている。また、制御装置51aは、圧縮機1、室外ファン3-mおよび四方弁2と信号線で接続されている。図1では、これらの信号線の図示は省略している。図3のその他の構成部については後述する。
また、図1に示すように、制御装置51aは、室内機B-1~B-2、室内機D-1~D-2および中継機Cのそれぞれに設けられた制御部51b-1~51b-2、51c、51d-1~51d-2のそれぞれと信号線で接続されている。図3では、制御部51b-1のみ図示し、制御部51b-2、51c、51d-1~51d-2の図示は省略している。
制御装置51aは、冷媒回路で行われる冷凍サイクルを制御する。制御装置51aは、制御部51b-1~51b-2、51d-1~51d-2のいずれかから暖房運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して、吐出配管21をガス配管24と接続させ、吸入配管22をガス側配管23と接続させる。これにより、制御装置51aは、室内側熱交換器5b-1、5b-2、5d-1および5d-2に高温高圧のガス冷媒を供給できる状態にする。
制御装置51aは、制御部51b-1~51b-2、51d-1~51d-2のいずれかから冷房運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。また、制御装置51aは、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。これにより、冷房運転および再熱除湿運転時に、制御装置51aは室内側熱交換器5b-1、5b-2、5d-1bおよび5d-2bに液冷媒を供給できる接続状態にする。
制御装置51aは、温度計31~34から取得する測定値と圧力計41および42から取得する測定値とを基に、圧縮機1および室外ファン3-mを含む各アクチュエータを制御する。具体的には、制御装置51aは、圧縮機1の運転周波数を制御して、冷媒回路の能力を調節する。また、制御装置51aは、室外ファン3-mを制御して、外気から吸収する熱量および外気へ排出する熱量を調節する。
[室内機B-1~B-2の構成]
室内機B-1~B-2は、それぞれ室内などの空調対象空間に空調空気を供給できる位置に設置されている。室内機B-1~B-2は、それぞれ室外機Aから低温高圧の液冷媒冷熱が供給されると、空調対象空間に冷房空気を供給する。室内機B-1~B-2は、それぞれ室外機Aから高温高圧のガス冷媒に基づく温熱が供給されると、空調対象空間に暖房空気を供給する。室内機B-1~B-2は同様な構成であるため、以下では、室内機B-1の構成を詳しく説明し、室内機B-2の構成の説明は省略する。制御部51b-1~51b-2は、制御装置51aと同様に、図に示さないCPUおよびメモリを有する。
室内機B-1~B-2は、それぞれ室内などの空調対象空間に空調空気を供給できる位置に設置されている。室内機B-1~B-2は、それぞれ室外機Aから低温高圧の液冷媒冷熱が供給されると、空調対象空間に冷房空気を供給する。室内機B-1~B-2は、それぞれ室外機Aから高温高圧のガス冷媒に基づく温熱が供給されると、空調対象空間に暖房空気を供給する。室内機B-1~B-2は同様な構成であるため、以下では、室内機B-1の構成を詳しく説明し、室内機B-2の構成の説明は省略する。制御部51b-1~51b-2は、制御装置51aと同様に、図に示さないCPUおよびメモリを有する。
室内機B-1は、室内側熱交換器5b-1と、室内空気を室内側熱交換器に送風する室内ファン5b-1mと、制御部51b-1と、を有する。また、室内側熱交換器5b-1の液側分岐管6b-1には、冷媒の流量を調整する流量調整弁8b-1が設けられている。室内側熱交換器5b-1のガス側分岐管7b-1には、冷媒ガスの温度を測定する温度計33b-1が設けられている。室内側熱交換器5b-1の液側分岐管6b-1には、冷媒液の温度を測定する温度計34b-1が設けられている。室内機B-1には、空調対象空間の空気の温度を測定する温度計35b-1が設けられている。
制御部51b-1は、室内ファン5b-1m、流量調整弁8b-1、温度計33b-1、34b-1および35b-1と信号線で接続されている。制御部51b-1は、使用者から運転状態の指示が入力されると、運転状態の情報を制御装置51aに送信する。制御部51b-1は、設定温度および設定湿度と、温度計33b-1、34b-1および35b-1から取得する測定値とを基に、室内ファン5b-1mの回転数および流量調整弁8b-1の開度を制御する。
[室内機D-1~D-2の構成]
室内機D-1~D-2は、冷房運転および暖房運転の他に、再熱除湿運転が可能な室内機である。室内機D-1~D-2は同様な構成であるため、以下では、室内機D-1の構成を詳しく説明し、室内機D-2の構成の説明は省略する。
室内機D-1~D-2は、冷房運転および暖房運転の他に、再熱除湿運転が可能な室内機である。室内機D-1~D-2は同様な構成であるため、以下では、室内機D-1の構成を詳しく説明し、室内機D-2の構成の説明は省略する。
室内機D-1は、室内機B-1とほぼ同じ構成を有し、室内機B-1の構成機器の符号の「b」を「d」に変更すれば室内機D-1の構成機器となる。また、室内機D-1は、室内機B-1と以下の構成が異なる。室内機D-1では、再熱除湿運転するために室内側熱交換器5d-1が複数に分割されている。すなわち、室内側熱交換器5d-1が室内側熱交換器5d-1aおよび室内側熱交換器5d-1bに分割されている。室内側熱交換器5d-1aと室内側熱交換器5d-1bとは直列に接続されており、室内側熱交換器5d-1aと室内側熱交換器5d-1bの間の配管には、流量調整弁9d-1が設けられている。
なお、図1では、図示の都合上、室内ファン5d-1mからの空気が、室内側熱交換器5d-1aおよび室内側熱交換器5d-1bのそれぞれに別々に流れるように図示されているが、室内ファン5d-1mからの空気が、室内側熱交換器5d-1bを通過した後、室内側熱交換器5d-1aを流れてもよい。
また、室内機B-1では、液側分岐管6b-1に流量調整弁8b-1が設けられていたが、室内機D-1では、液側分岐管6d-1に流量調整弁8d-1が設けられている。流量調整弁8b-1と流量調整弁8d-1とでは使用目的が異なる。流量調整弁8b-1は、冷媒の流量を調整するために設けられているが、流量調整弁8d-1は、必要時以外、室内機D-1に冷媒が流入しないようにするために設けられている。
なお、以下の説明において各室内機B-1~B-2を区別しないときは、室内機Bと総称し、各室内機D-1~D-2を区別しないときは、室内機Dと総称することがある。各室内側熱交換器5b-1、5b-2、5d-1および5d-2を区別しないときは、室内側熱交換器5と総称することがある。各室内側熱交換器5d-1aおよび5d-2aを区別しないときは、室内側熱交換器5d-aと総称することがある。他の構成機器についても、同様にして適宜総称することがある。
[中継機Cの構成]
中継機Cは、室外機Aと再熱除湿運転が可能な室内機D-1および室内機D-2との間に接続されている。中継機Cは、室内機D-1と液側分岐管6d-1で接続され、室内機D-2と液側分岐管6d-2で接続されている。中継機Cは、室外機Aと液配管6および高圧ガス配管14で接続されている。中継機Cは、再熱除湿運転を行う室内機Dにガス冷媒と液冷媒とを混合した気液二相冷媒を供給する流路を形成する。
中継機Cは、室外機Aと再熱除湿運転が可能な室内機D-1および室内機D-2との間に接続されている。中継機Cは、室内機D-1と液側分岐管6d-1で接続され、室内機D-2と液側分岐管6d-2で接続されている。中継機Cは、室外機Aと液配管6および高圧ガス配管14で接続されている。中継機Cは、再熱除湿運転を行う室内機Dにガス冷媒と液冷媒とを混合した気液二相冷媒を供給する流路を形成する。
中継機Cには、四方弁2が図1の実線側に切り替えられた状態では、室外機Aから流出した高圧ガス冷媒が高圧ガス配管14から流入する。また、中継機Cには、四方弁2が図1の実線側に切り替えられた状態では、室外機Aから流出して冷房運転を行う室内機Bに向かう液冷媒の一部を分流した液冷媒が液配管6から流入する。中継機Cは、再熱除湿運転を行う室内機Dに供給する気液二相冷媒の乾き度、つまりガス冷媒と液冷媒との比率である気液比率を調整する調整機構80を有する。
調整機構80は、液配管6から分岐した中継機内液配管27に設けられた第1の流量調整弁11と、高圧ガス配管14に連通する中継機内ガス配管26に設けられた第2の流量調整弁10と、を有する。調整機構80は、第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10の調整により、室内機Dに供給する気液二相冷媒の気液比率を調整する。なお、第1の流量調整弁11のみで所望の気液比率に調整可能な場合は、第2の流量調整弁10を全開状態とし、第1の流量調整弁11のみで気液比率を調整するようにしてもよい。
調整機構80は、再熱除湿運転を行う室内機D-1およびD-2のそれぞれに、気液比率が同一の状態で気液二相冷媒を分岐する分岐部12を有する。分岐部12は、第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10の下流の合流分岐点60よりも下流に設けられている。なお、この下流とは、四方弁2が図1の実線側に切り替えられた状態のときの冷媒の流れにおける下流である。分岐部12には、例えば次の図4に示す構成が有効である。
図4は、実施の形態1に係る多室型空気調和装置における分岐部の一例を示す概略図である。
図4は、シャワーパイプ方式の分岐部12を示している。分岐部12は、管12aと、管12a内に管軸方向に挿入されたシャワーパイプ17とを有する。シャワーパイプ17の周壁には貫通孔で形成されたオリフィス17aが管軸方向に間隔を空けて複数、設けられている。管12aの周壁には、管軸方向と直交する方向に延びる複数の液側分岐管6dの端部が接続されている。オリフィス17aおよび液側分岐管6dは、再熱除湿運転が可能な室内機D-1~D-2と同数である。各オリフィス17aのシャワーパイプ17の管軸方向の位置は、各液側分岐管6dの管12aへの接続位置と同じとなっている。なお、図4には、室内機Dが7台接続された場合の分岐部12の構成を示している。
図4は、シャワーパイプ方式の分岐部12を示している。分岐部12は、管12aと、管12a内に管軸方向に挿入されたシャワーパイプ17とを有する。シャワーパイプ17の周壁には貫通孔で形成されたオリフィス17aが管軸方向に間隔を空けて複数、設けられている。管12aの周壁には、管軸方向と直交する方向に延びる複数の液側分岐管6dの端部が接続されている。オリフィス17aおよび液側分岐管6dは、再熱除湿運転が可能な室内機D-1~D-2と同数である。各オリフィス17aのシャワーパイプ17の管軸方向の位置は、各液側分岐管6dの管12aへの接続位置と同じとなっている。なお、図4には、室内機Dが7台接続された場合の分岐部12の構成を示している。
このように構成された分岐部12では、シャワーパイプ17内に流入した気液二相冷媒が各オリフィス17aを通過して管12a内に流入する。これにより、気液二相冷媒の気液比率が管12a内で均一化され、同一の気液比率の気液二相冷媒を各液側分岐管6dに分岐して流入させることができる。
図1の説明に戻る。これまで説明した室外機A、室内機B-1~B-2、室内機D-1~D-2および中継機Cは建物内の各所に置かれている。室外機A、室内機B-1~B-2、室内機D-1~D-2および中継機Cは、液配管6およびその液側分岐管6b-1、6b-2、6d-1、6d-2、ガス配管7およびそのガス側分岐管7b-1、7b-2、7d-1、7d-2、高圧ガス配管14を用いて各々接続される。なお、ガス冷媒の圧力損失は液冷媒よりも大きいため、ガス配管7の配管径は液配管6よりも太い。一方、高圧ガス配管14は、ガス配管7を通過する主流のガス冷媒から分岐したガス冷媒が通過するため、ガス配管7に比べて細い配管とすればよい。
次に、本実施の形態1の多室型空気調和装置100の動作を説明する。はじめに、制御装置51aが、暖房運転を行う場合を説明する。
[暖房運転]
制御装置51aは、制御部51b-1~51b-2、51d-1~51d-2のいずれかから暖房運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して、吐出配管21をガス配管24と接続させ、吸入配管22をガス側配管23と接続させる。圧縮機1から吐出した高温高圧の冷媒は、暖房する室内側熱交換器5に流入する。室内側熱交換器5は凝縮器として機能する。高温高圧の冷媒は、室内側熱交換器5において、室内ファン5-mが供給する室内空気と熱交換して、室内を温める。室内空気を温め、冷却および液化した冷媒は流量調整弁8で減圧されて液配管6を介して室外機Aに流入する。室外機Aに流入した冷媒は、さらに室外側熱交換器3で外気から熱を採取しながら蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機1に吸入される。なお、暖房運転の要求が発せられた室内機が室内機D-1~D-2のいずれかである場合、当該室内機Dから流出した冷媒は、中継機Cの分岐部12、全開状態の第1の流量調整弁11および中継機内液配管27を通過した後、液配管6を介して室外機Aに流入することになる。中継機Cにおいて中継機内ガス配管26に設けられた第2の流量調整弁10は全閉とされている。
制御装置51aは、制御部51b-1~51b-2、51d-1~51d-2のいずれかから暖房運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して、吐出配管21をガス配管24と接続させ、吸入配管22をガス側配管23と接続させる。圧縮機1から吐出した高温高圧の冷媒は、暖房する室内側熱交換器5に流入する。室内側熱交換器5は凝縮器として機能する。高温高圧の冷媒は、室内側熱交換器5において、室内ファン5-mが供給する室内空気と熱交換して、室内を温める。室内空気を温め、冷却および液化した冷媒は流量調整弁8で減圧されて液配管6を介して室外機Aに流入する。室外機Aに流入した冷媒は、さらに室外側熱交換器3で外気から熱を採取しながら蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機1に吸入される。なお、暖房運転の要求が発せられた室内機が室内機D-1~D-2のいずれかである場合、当該室内機Dから流出した冷媒は、中継機Cの分岐部12、全開状態の第1の流量調整弁11および中継機内液配管27を通過した後、液配管6を介して室外機Aに流入することになる。中継機Cにおいて中継機内ガス配管26に設けられた第2の流量調整弁10は全閉とされている。
[冷房運転]
制御装置51aは、制御部51b-1~51b-2、51d-1~51d-2のいずれかから冷房運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して、吐出配管21を室外側熱交換器3のガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。圧縮機1から吐出した高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3に流入する。室外側熱交換器3は凝縮器として機能する。高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒となって室外側熱交換器3から流出し、流量調整弁8に流入する。なお、冷房運転の要求が発せられた室内機が室内機D-1~D-2のいずれかである場合、室外側熱交換器3から流出した中温高圧の液冷媒は、全開状態の第1の流量調整弁11および分岐部12を通過して流量調整弁8に流入する。中継機Cにおいて中継機内ガス配管26に設けられた第2の流量調整弁10は全閉とされている。
制御装置51aは、制御部51b-1~51b-2、51d-1~51d-2のいずれかから冷房運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して、吐出配管21を室外側熱交換器3のガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。圧縮機1から吐出した高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3に流入する。室外側熱交換器3は凝縮器として機能する。高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒となって室外側熱交換器3から流出し、流量調整弁8に流入する。なお、冷房運転の要求が発せられた室内機が室内機D-1~D-2のいずれかである場合、室外側熱交換器3から流出した中温高圧の液冷媒は、全開状態の第1の流量調整弁11および分岐部12を通過して流量調整弁8に流入する。中継機Cにおいて中継機内ガス配管26に設けられた第2の流量調整弁10は全閉とされている。
流量調整弁8に流入した中温高圧の液冷媒は減圧されて、低温低圧の気液二相冷媒になる。低温低圧の気液二相冷媒は、室内側熱交換器5に流入する。室内側熱交換器5は蒸発器として機能する。室内側熱交換器5に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内側熱交換器5において、室内ファン5-mが供給する室内空気と熱交換して、室内を冷やす。室内側熱交換器5において、室内から熱を採取した気液二相冷媒は蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。
[再熱除湿運転]
制御装置51aは、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して冷房運転と同様の接続にする。すなわち、制御装置51aは、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。
制御装置51aは、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転の要求を受け付けると、四方弁2を制御して冷房運転と同様の接続にする。すなわち、制御装置51aは、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。
図5は、実施の形態1に係る多室型空気調和装置おける再熱除湿運転時のp-h線図である。横軸は比エンタルピh[kJ/kg]、縦軸は圧力P[MPa]である。
圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入し、高温高圧のガス冷媒(b)の一部は、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐する。室外側熱交換器3に流入した高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となり、液配管6を通って中継機Cの中継機内液配管27に流入する。また、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐された高温高圧のガス冷媒(b)は、高圧ガス配管14を通って、中継機Cの中継機内ガス配管26に流入する。
圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入し、高温高圧のガス冷媒(b)の一部は、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐する。室外側熱交換器3に流入した高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となり、液配管6を通って中継機Cの中継機内液配管27に流入する。また、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐された高温高圧のガス冷媒(b)は、高圧ガス配管14を通って、中継機Cの中継機内ガス配管26に流入する。
中継機内液配管27に流入した液冷媒は、第1の流量調整弁11にて流量が調整される。また、中継機内ガス配管26に流入したガス冷媒は、第2の流量調整弁10にて流量が調整される。そして、これらの流量が調整された各冷媒が合流分岐点60で合流した後、分岐部12に流入する。ここで、第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10は、合流後のガス冷媒と液冷媒との比率である気液比率が、再熱除湿運転を行う室内機Dで必要な加熱量および冷却量に応じた気液比率となるように流量調整を行う。第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10における流量調整制御は、制御部51cによって行われる。なお、第1の流量調整弁11のみで所望の気液比率に調整可能な場合は、第2の流量調整弁10を全開状態とし、第1の流量調整弁11のみで気液比率を調整するようにしてもよい。
このように気液比率が調整された気液二相冷媒(d)は、複数台の室内機Dのうち再熱除湿運転の要求を行った台数分に分岐部12で分岐され、再熱除湿運転の要求を行った各室内機Dに流入する。再熱除湿運転の要求を行った室内機Dの流量調整弁8dは全開状態とされており、分岐部12で分岐された気液二相冷媒(d)が室内機Dに流入する。室内機Dに流入した気液二相冷媒(d)は室内側熱交換器5d-aに流入する。室内側熱交換器5d-aに流入した気液二相冷媒(d)は、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を加熱し、中温高圧の液冷媒(e)となる。
中温高圧の液冷媒(e)は、さらに流量調整弁9dで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(f)になる。低温低圧の気液二相冷媒は、室内側熱交換器5d-bに流入し、室内側熱交換器5d-bにおいて、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を露点温度以下まで冷やし、除湿する。室内側熱交換器5d-bにおいて、室内から熱を採取した気液二相冷媒は蒸発して低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス側分岐管7dおよびガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。
[冷房-再熱除湿同時運転]
続いて、制御装置51aが、制御部51b-1~51b-2のいずれかから冷房運転の要求を受け付けるとともに、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転の要求を受け付けた場合について説明する。この場合、制御装置51aは、四方弁2を制御して冷房運転と同様の接続にする。すなわち、制御装置51aは、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。
続いて、制御装置51aが、制御部51b-1~51b-2のいずれかから冷房運転の要求を受け付けるとともに、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転の要求を受け付けた場合について説明する。この場合、制御装置51aは、四方弁2を制御して冷房運転と同様の接続にする。すなわち、制御装置51aは、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。
図6は、実施の形態1に係る多室型空気調和装置おける冷房-再熱除湿同時運転時のp-h線図である。横軸は比エンタルピh[kJ/kg]、縦軸は圧力P[MPa]である。
圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入し、高温高圧のガス冷媒(b)の一部は、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐する。室外側熱交換器3に流入した高温高圧の冷媒は、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となる。中温高圧の液冷媒は、液側配管25および液配管6を通過した後、合流分岐点61で室内機B側と中継機C側とに分岐する。すなわち、中温高圧の液冷媒は、一部が液側分岐管6bを通って冷房運転を行う室内機Bに流入し、残りが中継機Cに流入する。
圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入し、高温高圧のガス冷媒(b)の一部は、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐する。室外側熱交換器3に流入した高温高圧の冷媒は、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となる。中温高圧の液冷媒は、液側配管25および液配管6を通過した後、合流分岐点61で室内機B側と中継機C側とに分岐する。すなわち、中温高圧の液冷媒は、一部が液側分岐管6bを通って冷房運転を行う室内機Bに流入し、残りが中継機Cに流入する。
冷房する室内機Bに流入した中温高圧の液冷媒(c)は、流量調整弁8bで減圧されて、低温低圧の気液二相冷媒(g)になる。低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器として機能する室内側熱交換器5bに流入する。室内側熱交換器5bに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内ファン5b-mが供給する室内空気と熱交換して、室内を冷やす。室内側熱交換器5bにおいて、室内から熱を採取した気液二相冷媒は蒸発し、低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。以上のようにして、室内機Bが冷房運転を行う第1の冷凍サイクルが行われる。
一方、中継機Cに流入した中温高圧の液冷媒は、中継機内液配管27に流入する。また、圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部が、高圧ガス配管14を通って中継機Cの中継機内ガス配管26に流入する。中継機内液配管27に流入した液冷媒は、第1の流量調整弁11にて流量が調整される。また、中継機内ガス配管26に流入したガス冷媒は、第2の流量調整弁10にて流量が調整される。そして、これらの流量が調整された各冷媒が合流した後、分岐部12に流入する。ここで、第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10は、合流後の気液二相冷媒の気液比率が、再熱除湿運転を行う室内機Dで必要な加熱量および冷却量に応じた気液比率となるように流量調整を行う。第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10の流量調整制御は、制御部51cによって行われる。なお、第1の流量調整弁11のみで所望の気液比率に調整可能な場合は、第2の流量調整弁10を全開状態とし、第1の流量調整弁11のみで気液比率を調整するようにしてもよい。
このように気液比率が調整された気液二相冷媒(d)は、複数台の室内機Dのうち再熱除湿運転の要求を行った台数分に分岐部12で分岐され、再熱除湿運転の要求を行った各室内機Dに流入する。再熱除湿運転の要求を行った室内機Dの流量調整弁8dは全開状態とされており、分岐部12で分岐された気液二相冷媒(d)が室内機Dに流入する。室内機Dに流入した気液二相冷媒(d)は室内側熱交換器5d-aに流入する。室内側熱交換器5d-aに流入した気液二相冷媒(d)は、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を加熱し、中温高圧の液冷媒(e)となる。
中温高圧の液冷媒(e)は、さらに流量調整弁9dで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(f)になる。低温低圧の気液二相冷媒は、室内側熱交換器5d-bに流入し、室内側熱交換器5d-bにおいて、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を露点温度以下まで冷やし、除湿する。室内側熱交換器5d-bにおいて、室内から熱を採取した気液二相冷媒は蒸発して低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス側分岐管7dおよびガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。これにより、室内機Dが再熱除湿運転を行う冷凍サイクルであって、室内機Dに流入する気液二相冷媒が、再熱除湿に必要な気液比率に中継機Cにて調整された第2の冷凍サイクルが行われる。第2の冷凍サイクルは、第1の冷凍サイクルに対して並列に行われる。よって、多室型空気調和装置100の冷媒回路で行われる冷凍サイクルは、第1の冷凍サイクルと、第2の冷凍サイクルとを有する。
以上に説明したように、実施の形態1によれば、室外機1台に対して室内機が複数台接続される多室型空気調和装置100において、暖房運転および冷房運転に加えて、再熱除湿運転および冷房-再熱除湿同時運転を実現できる。
ところで、冷房運転要求と再熱除湿運転要求とが同時に発生した場合、冷房運転を行う室内機Bと再熱除湿運転を行う室内機Dとが混在することになる。この場合、従来構成では、空気を加熱するためにガス冷媒を必要とする室内機Dに合わせて、室外機Aから室内機Bおよび室内機Dに、液配管を通して気液二相冷媒を送っていた。このように、従来構成では、室内空間の冷却に寄与しないガス冷媒を含む気液二相冷媒を、冷房運転を行う室内機Bにも供給するため、冷房能力が低下する。
これに対し、多室型空気調和装置100では、室外機Aから室内機Bに向かう液冷媒の一部を中継機Cに引き込み、その液冷媒と高圧ガス配管14からのガス冷媒とを用いて調整機構80にて気液比率を調整した気液二相冷媒を室内機Dに供給するようにした。つまり、多室型空気調和装置100は、液配管6に気液二相冷媒を流さなくとも、中継機Cが室内機Dにて必要な気液比率に調整した気液二相冷媒を室内機Dに供給できる。これにより、多室型空気調和装置100は、冷房運転を行う室内機Bと再熱除湿運転を行う室内機Dとが混在しても、液配管6に液冷媒を流して室内機Bに液冷媒を供給することができ、室内機Bにおける冷房能力の低下を抑制できる。よって、多室型空気調和装置100は、冷房-再熱除湿同時運転における冷房能力の低下を抑制できる。その結果、多室型空気調和装置100は、入力電力を抑え、効率よく運転することができる。
また、実施の形態1の多室型空気調和装置100は、冷房-再熱除湿同時運転において、室内機Bの冷房運転を行う第1の冷凍サイクルと、室内機Dの再熱除湿を行う第2の冷凍サイクルと、で効率よく運転できる。このため、多室型空気調和装置100は、圧縮機入力の増大を抑えることができる。
以上説明したように、実施の形態1の多室型空気調和装置100は、室外機Aと、複数台の室内機と、が配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路を構成する多室型空気調和装置である。複数台の室内機のうちの少なくとも1台は冷房運転を行う室内機B、複数台の室内機うちの少なくとも1台は空気を冷却および除湿した後に加熱する再熱除湿運転を行う室内機Dである。多室型空気調和装置100はさらに中継機Cを備える。中継機Cには、室外機Aから流出したガス冷媒が流入するとともに、室外機Aから流出して冷房運転を行う室内機Bに向かう液冷媒の一部を分流した液冷媒が流入する。中継機Cは、再熱除湿運転を行う室内機Dにガス冷媒と液冷媒とを混合した気液二相冷媒を供給する流路を形成する。中継機Cは、中継機Cに流入した液冷媒の流量を調整する第1の流量調整弁11を有する調整機構80を備える。調整機構80は、第1の流量調整弁11により、再熱除湿運転を行う室内機Dに供給する気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との比率である気液比率を調整する。
このように、多室型空気調和装置100は、室外機Aから冷房運転を行う室内機Bに向かう液冷媒の一部を分流した液冷媒の流量を調整することで気液比率を調整した気液二相冷媒を、再熱除湿運転を行う室内機Dに流すようにした。このため、室外機Aから冷房運転を行う室内機Bに対しては液冷媒を流すことができる。よって、多室型空気調和装置100は、冷房運転要求と再熱除湿運転要求とが同時に発生して冷房運転を行う室内機Bと再熱除湿運転を行う室内機とが混在する場合にも、電力入力を抑え、効率よく運転することが可能である。
調整機構80は、再熱除湿運転を行う複数の室内機Dのそれぞれに気液比率が同一の状態で気液二相冷媒を分岐する分岐部12を有する。
これにより、多室型空気調和装置100は、複数の室内機Dのそれぞれに気液比率が同一の気液二相冷媒を供給することができ、各室内機Dにおける再熱除湿動作を安定して行える。
冷媒回路で行われる冷凍サイクルは、冷房運転を行う第1の冷凍サイクルと、再熱除湿運転を行う第2の冷凍サイクルと、を有し、再熱除湿-冷房同時運転を行う。
このように、多室型空気調和装置100は、2つの冷凍サイクルに分けて冷房運転と再熱除湿運転とを行えるので、効率よく運転できる。このため、多室型空気調和装置100は、圧縮機入力の増大を抑えることができる。
室外機Aは、低圧ガス冷媒を圧縮して高圧ガス冷媒を吐出する圧縮機1を備えている。多室型空気調和装置100は、圧縮機1から吐出された高圧ガス冷媒が流れる高圧ガス配管14を備える。中継機C1に流入するガス冷媒は、高圧ガス配管14から供給される高圧ガス冷媒である。調整機構80は、高圧ガス配管14から供給された高圧ガス冷媒の流量を調整する第2の流量調整弁10を有する。第1の流量調整弁11にて液冷媒の流量を調整するとともに、第2の流量調整弁10にて高圧ガス冷媒の流量を調整して気液比率を調整する。
このように、第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10を用いて室内機Dに供給する気液二相冷媒の気液比率を調整できる。
実施の形態2.
本実施の形態2の多室型空気調和装置は、実施の形態1において、再熱除湿する各室内機Dの各々で必要な加熱量および冷却量に合わせて、気液二相冷媒の気液比率を調整する構成である。本実施の形態2では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態1との相違点について詳しく説明する。
本実施の形態2の多室型空気調和装置は、実施の形態1において、再熱除湿する各室内機Dの各々で必要な加熱量および冷却量に合わせて、気液二相冷媒の気液比率を調整する構成である。本実施の形態2では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態1との相違点について詳しく説明する。
図7は、実施の形態2に係る多室型空気調和装置101の冷媒回路構成の一例を示す図である。
図7に示すように、実施の形態2の多室型空気調和装置101は、実施の形態1の中継機Cに代えて中継機C1を備えている。中継機C1は、調整機構80を備えている。調整機構80は、第1の流量調整弁11d-1~11d-2(以下、第1の流量調整弁11dと総称する場合がある)と、第2の流量調整弁10d-1~10d-2(以下、第2の流量調整弁10dと総称する場合がある)とを有する。調整機構80は、第1の流量調整弁11dと第2の流量調整弁10dとを1組として、この組を室内機Dの設置台数と同数、備えている。
図7に示すように、実施の形態2の多室型空気調和装置101は、実施の形態1の中継機Cに代えて中継機C1を備えている。中継機C1は、調整機構80を備えている。調整機構80は、第1の流量調整弁11d-1~11d-2(以下、第1の流量調整弁11dと総称する場合がある)と、第2の流量調整弁10d-1~10d-2(以下、第2の流量調整弁10dと総称する場合がある)とを有する。調整機構80は、第1の流量調整弁11dと第2の流量調整弁10dとを1組として、この組を室内機Dの設置台数と同数、備えている。
中継機内液配管27は、室内機Dの設置台数と同数に分岐され、各分岐液配管に第1の流量調整弁11dが接続されている。具体的には、分岐液配管27d-1に第1の流量調整弁11d-1が接続され、分岐液配管27d-2に第1の流量調整弁11d-2が接続されている。また、中継機内ガス配管26は、室内機Dの設置台数と同数に分岐され、各分岐ガス配管に第2の流量調整弁10dが接続されている。具体的には、分岐ガス配管26d-1に第2の流量調整弁10d-1が接続され、分岐ガス配管26d-2に第2の流量調整弁10d-2が接続されている。そして、各組毎に、第1の流量調整弁11dが接続された分岐液配管27dと第2の流量調整弁10dが接続された分岐ガス配管26dとが、再熱除湿運転時の冷媒の流れの下流側で合流した後、液側分岐管6dに接続される構成となっている。
また、実施の形態2の多室型空気調和装置101は、実施の形態1において室内機Dに設けられていた流量調整弁8d-1~8d-2が省略されている。これは、流量調整弁8d-1~8d-2が省略されても、第1の流量調整弁11dおよび第2の流量調整弁10dが流量調整弁8d-1~8d-2と同様の機能を実現できるからである。このように流量調整弁8d-1~8d-2は省略可能であるが、多室型空気調和装置101は流量調整弁8d-1~8d-2を備えていてもよい。
次に、中継機C1から室内機Dへの冷媒の供給方法を説明する。なお、中継機C1から室内機D-1およびD-2に冷媒を供給する方法は同じであるため、室内機D-1を代表して説明する。中継機C1は、室内側熱交換器5d-1aにて空気の加熱に必要な冷媒流量を第2の流量調整弁10d-1で調整し、室内側熱交換器5d-1bにて空気の冷却および除湿に必要な冷媒流量を第1の流量調整弁11d-1で調整する。なお、第1の流量調整弁11のみで所望の気液比率に調整可能な場合は、第2の流量調整弁10を全開状態とし、第1の流量調整弁11のみで気液比率を調整するようにしてもよい。
実施の形態2によれば、実施の形態1と同様な効果が得られるとともに、再熱除湿する室内機Dが複数台存在した場合に、気液比率を室内機D毎に個別に調整できる。すなわち、実施の形態2の多室型空気調和装置101は、室内空気を加熱するための加熱量と室以内空気を冷却して除湿するための冷却量とを室内機D毎に個別に調整できる。
実施の形態3.
本実施の形態3の多室型空気調和装置は、実施の形態1の構成にさらに加熱運転専用の室内機を備えた構成である。本実施の形態3では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態1との相違点について詳しく説明する。
本実施の形態3の多室型空気調和装置は、実施の形態1の構成にさらに加熱運転専用の室内機を備えた構成である。本実施の形態3では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態1との相違点について詳しく説明する。
図8は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102の冷媒回路構成の一例を示す図である。図9は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102の冷媒回路構成の他の一例を示す図である。
実施の形態3の多室型空気調和装置102は、加熱運転専用の室内機E-1を有する。多室型空気調和装置102は、複数台の室内機のうちの少なくとも1台が加熱運転を行う室内機E-1である。
実施の形態3の多室型空気調和装置102は、加熱運転専用の室内機E-1を有する。多室型空気調和装置102は、複数台の室内機のうちの少なくとも1台が加熱運転を行う室内機E-1である。
室内機E-1は、冷房および暖房を行う室内機B-1と同様の構成を有し、室内機B-1の構成機器の符号の「b」を「e」に変更すれば室内機E-1の構成機器となる。また、室内機E-1は、以下の点が室内機B-1と異なる。室内機B-1は、ガス側分岐管7b-1がガス配管7に接続されているのに対し、室内機E-1は、ガス側分岐管7e-1が高圧ガス配管14に接続されている。また、室内機B-1は、液側分岐管6b-1が液配管6に接続されているのに対し、室内機E-1では、液側分岐管6e-1が中継機内ガス配管26に接続されている。これにより、再熱除湿運転時には、高圧ガス配管14を通過した冷媒が、まずは加熱運転専用の室内機E-1を通過し、その後、室内機Dに流入する流路が形成される。
加熱運転専用の室内機E-1は、加熱対象が室内空気以外、例えば給湯用または温水暖房用の水でも良く、加熱運転として暖房運転または給湯運転を行う。加熱対象が水の場合、図9に示すように、室内側熱交換器5e-1は、冷媒と水とが通過する2つの流路を有するプレート式熱交換器または2重管式熱交換器等により構成される。また、図9には図示されていないが、水はポンプ等によって駆動される。
加熱運転専用の室内機E-1の台数は1台に限られたものではなく、2台以上でもよい。以下では加熱運転専用の室内機の台数が複数台でもよいことを踏まえて、加熱運転専用の室内機は、室内機Eと総称することがある。室内機E内の各構成機器についても、同様にして適宜総称することがある。
多室型空気調和装置102は、実施の形態1の中継機Cに代えて第1中継機である中継機C2を備えている。中継機C2は、実施の形態1の中継機Cの第2の流量調整弁10に代えて第2の流量調整弁10eを備えている。第2の流量調整弁10eは、実施の形態1の第2の流量調整弁10と同様の機能を有する。また、中継機C2では、実施の形態1において室内機D内に配置されていた流量調整弁8d-aが中継機C2内に移動している。
多室型空気調和装置102における運転モードは、加熱運転専用の室内機Eが動作しない場合は、これまでの実施の形態1で説明した運転モードと同じである。多室型空気調和装置102における運転モードは、加熱運転専用の室内機Eが動作した場合、個々の室内機の運転モードにより、以下の運転モードが存在する。
(1)全暖房運転
室内機BおよびDが暖房運転するとともに、室内機Eが加熱運転する。
(2)暖房-冷房同時運転
室内機BおよびDのうち1台以上が冷房運転し、それ以外は停止する。室内機Eが加熱運転する。
(3)暖房-再熱除湿同時運転
室内機Bは停止。室内機Dの1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止する。室内機Eが加熱運転する。
(4)暖房-冷房-再熱除湿同時運転
室内機Bの1台以上が冷房運転し、それ以外は停止する。室内機Dの1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止する。室内機Eが加熱運転する。
室内機BおよびDが暖房運転するとともに、室内機Eが加熱運転する。
(2)暖房-冷房同時運転
室内機BおよびDのうち1台以上が冷房運転し、それ以外は停止する。室内機Eが加熱運転する。
(3)暖房-再熱除湿同時運転
室内機Bは停止。室内機Dの1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止する。室内機Eが加熱運転する。
(4)暖房-冷房-再熱除湿同時運転
室内機Bの1台以上が冷房運転し、それ以外は停止する。室内機Dの1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止する。室内機Eが加熱運転する。
(1)の全暖房運転モードは、実施の形態1で説明した暖房運転と同じであり、圧縮機、凝縮器、流量調整弁および蒸発器で構成される通常の暖房サイクルであるため、詳細な説明は省く。(2)~(4)の運転モードでは、冷媒の状態が各運転モードで大きく変化するため、以下の図10~図13を用いて冷媒の流れについて説明する。
[暖房-冷房同時運転]
この運転モードは、室内機BおよびDのうち1台以上が冷房運転し、それ以外は停止している。また、室内機Eが加熱運転する状態である。
この運転モードは、室内機BおよびDのうち1台以上が冷房運転し、それ以外は停止している。また、室内機Eが加熱運転する状態である。
制御装置51aが、制御部51b-1~51b-2、51d-1~51d-2のいずれかから冷房運転の要求を受け付けるとともに、制御部51e-1から暖房運転の要求を受け付けた場合について説明する。この場合、制御装置51aは、四方弁2を制御して、吐出配管21を室外側熱交換器3のガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。以下、図10を用いて冷媒の流れを説明する。
図10は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102における暖房-冷房同時運転時のp-h線図である。横軸は比エンタルピh[kJ/kg]、縦軸は圧力P[MPa]である。
圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入する。室外側熱交換器3に流入した主流の高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となる。
圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入する。室外側熱交換器3に流入した主流の高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となる。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の一部は、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐し、ガス側分岐管7e-1を通って加熱運転専用の室内側熱交換器5e-1に流入する。室内側熱交換器5e-1に流入した高温高圧のガス冷媒(b)は、室内側熱交換器5e-1において、室内ファン5-mが供給する室内空気と熱交換を行い、室内空気を温める。または、室内側熱交換器5e-1に流入した高温高圧のガス冷媒(b)は、室内側熱交換器5e-1において水と熱交換を行い、水を温める。室内側熱交換器5e-1に流入した高温高圧のガス冷媒(b)は、室内空気を温めるか水を温めることで液化する。液化した冷媒(h)は、全開状態の第2の流量調整弁10eおよび全開状態の第1の流量調整弁11を通り、合流分岐点61で主流の中温高圧の液冷媒(c)と合流し、中温高圧の液冷媒(i)になる。なお、中継機C2の流量調整弁8d-1a、8d-2aは全閉とされており、室内機Dには冷媒が流れないようになっている。
中温高圧の液冷媒(i)は、冷房を行う室内機Bに接続された液側分岐管6bを介して室内機Bに流入し、流量調整弁8bで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(g)になる。低温低圧の気液二相冷媒(g)は、蒸発器として機能する室内側熱交換器5bに流入する。室内側熱交換器5bに流入した低温低圧の気液二相冷媒(g)は、室内側熱交換器5bにおいて、室内ファン5b-mが供給する室内空気と熱交換して、室内を冷やす。室内側熱交換器5において、室内から熱を採取した気液二相冷媒は蒸発し、低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス側分岐管7bおよびガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。
[暖房-再熱除湿同時運転]
この運転モードでは、室内機Bが停止している。室内機Dのうち1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止している。また、室内機Eが加熱運転する状態である。この運転モードでは、再熱除湿運転する室内機Dにて室内空気を加熱できるように、ガス冷媒を含んだ高圧の気液二相冷媒(d)が中継機C2から室内機Dに送られるところが暖房-冷房同時運転と異なる。特に、室内機Eの室内側熱交換器5eでは加熱運転に特化し、室内側熱交換器5eの出口に過冷却度をつけずに運転することで、熱のカスケード利用による冷凍サイクルのCOPの向上を図っている。以下、図11を用いて冷媒の流れを説明する。
この運転モードでは、室内機Bが停止している。室内機Dのうち1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止している。また、室内機Eが加熱運転する状態である。この運転モードでは、再熱除湿運転する室内機Dにて室内空気を加熱できるように、ガス冷媒を含んだ高圧の気液二相冷媒(d)が中継機C2から室内機Dに送られるところが暖房-冷房同時運転と異なる。特に、室内機Eの室内側熱交換器5eでは加熱運転に特化し、室内側熱交換器5eの出口に過冷却度をつけずに運転することで、熱のカスケード利用による冷凍サイクルのCOPの向上を図っている。以下、図11を用いて冷媒の流れを説明する。
図11は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102における暖房-再熱除湿同時運転のp-h線図である。横軸は比エンタルピh[kJ/kg]、縦軸は圧力P[MPa]である。
制御装置51aが、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転の要求を受け付けるとともに、制御部51e-1から加熱運転の要求を受け付けた場合について説明する。制御装置51aは、四方弁2を制御して全暖房運転と同様の接続にする。すなわち、制御装置51aは、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。
制御装置51aが、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転の要求を受け付けるとともに、制御部51e-1から加熱運転の要求を受け付けた場合について説明する。制御装置51aは、四方弁2を制御して全暖房運転と同様の接続にする。すなわち、制御装置51aは、吐出配管21をガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。
圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入する。室外側熱交換器3に流入した主流の高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となる。中温高圧の液冷媒(c)は、室外機Aを流出後、中継機C2に流入する。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の一部は、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐し、ガス側分岐管7e-1を通って加熱運転専用の室内機E-1の室内側熱交換器5e-1に流入する。室内側熱交換器5e-1に流入した高温高圧のガス冷媒(b)は、室内側熱交換器5e-1において、室内ファン5e-1mが供給する室内空気と熱交換を行い、室内空気を温める。または、室内側熱交換器5e-1に流入した高温高圧のガス冷媒(b)は、室内側熱交換器5e-1において水と熱交換を行い、水を温める。室内側熱交換器5e-1に流入した高温高圧のガス冷媒(b)は、室内空気を温めるか水を温めることで冷却され、気液二相冷媒(h)となる。気液二相冷媒(h)は中継機C2に流入する。
中継機C2に流入した中温高圧の液冷媒(c)は、中継機内液配管27に流入し、中継機C2に流入した気液二相冷媒(h)は、中継機内ガス配管26に流入する。中継機内液配管27に流入した液冷媒(c)は、第1の流量調整弁11にて流量が調整される。また、中継機内ガス配管26に流入した気液二相冷媒(h)は、第2の流量調整弁10eにて流量が調整される。そして、これらの流量が調整された各冷媒が合流分岐点60で合流して気液二相冷媒(d)となり、分岐部12に流入する。ここで、第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10eは、合流後の気液二相冷媒の気液比率が、再熱除湿運転を行う室内機Dで必要な加熱量および冷却量に応じた気液比率となるように流量調整を行う。
分岐部12に流入した気液二相冷媒(d)は、複数の室内機Dのうち再熱除湿運転の要求を行った台数分に分岐部12で分岐され、各気液二相冷媒(d)が、再熱除湿運転の要求を行った各室内機Dに流入する。このように、暖房-再熱除湿同時運転では、再熱除湿運転する室内機Dにおいて室内空気を加熱できるように、ガス冷媒を含んだ中温高圧の気液二相冷媒(d)が室内機Dに流入するようになっている。
再熱除湿運転の要求を行った室内機Dに対応する流量調整弁8d-aは開いており、分岐部12で分岐された中温高圧の気液二相冷媒(d)は室内側熱交換器5d-aに流入する。室内側熱交換器5d-aに流入した中温高圧の気液二相冷媒(d)は、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を加熱し、中温高圧の液冷媒(e)となる。中温高圧の液冷媒(e)は、さらに流量調整弁9dで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(f)になる。低温低圧の気液二相冷媒(f)は、室内側熱交換器5d-bに流入し、室内側熱交換器5d-bにおいて、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を露点温度以下まで冷やし、除湿する。室内側熱交換器5d-bにおいて、室内から熱を採取した気液二相冷媒は蒸発し、低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス側分岐管7dおよびガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。
[暖房-再熱除湿-冷房同時運転]
この運転モードは、室内機Bのうち1台以上が冷房し、それ以外が停止している。室内機Dのうち1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止している。また、室内機Eが加熱運転する状態である。この運転モードの特徴は、冷房運転を行う第1の冷凍サイクルと、暖房運転および再熱除湿運転を行う第2の冷凍サイクルと、の2つの冷凍サイクルが行われることである。第1の冷凍サイクルは、圧縮機1から吐出されて室外側熱交換器3で冷却された中温高圧冷媒が、流量調整弁8で減圧された後、室内機Bで冷房に用いられて圧縮機1に戻るサイクルである。第2の冷凍サイクルは、圧縮機1から吐出された冷媒が暖房に用いられた後、再熱除湿に用いられて圧縮機1に戻るサイクルである。また、この運転モードの特徴は、中継機C2の第1の流量調整弁11を液冷媒の過不足を調整する機構として用いることである。
この運転モードは、室内機Bのうち1台以上が冷房し、それ以外が停止している。室内機Dのうち1台以上が再熱除湿運転し、それ以外は停止している。また、室内機Eが加熱運転する状態である。この運転モードの特徴は、冷房運転を行う第1の冷凍サイクルと、暖房運転および再熱除湿運転を行う第2の冷凍サイクルと、の2つの冷凍サイクルが行われることである。第1の冷凍サイクルは、圧縮機1から吐出されて室外側熱交換器3で冷却された中温高圧冷媒が、流量調整弁8で減圧された後、室内機Bで冷房に用いられて圧縮機1に戻るサイクルである。第2の冷凍サイクルは、圧縮機1から吐出された冷媒が暖房に用いられた後、再熱除湿に用いられて圧縮機1に戻るサイクルである。また、この運転モードの特徴は、中継機C2の第1の流量調整弁11を液冷媒の過不足を調整する機構として用いることである。
以下、制御装置51aが、制御部51b-1~51b-2のいずれかから冷房運転を受け付けるとともに、制御部51d-1~51d-2のいずれかから再熱除湿運転を受け付け、さらに制御部51e-1から加熱運転の要求を受け付けた場合について説明する。この場合、制御装置51aは、四方弁2を制御して、吐出配管21を室外側熱交換器3のガス側配管23と接続させ、吸入配管22をガス配管24と接続させる。
図12は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102における暖房-再熱除湿-冷房同時運転時のp-h線図(その1)である。図13は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102における暖房-再熱除湿-冷房同時運転時のp-h線図(その2)である。図14は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102における暖房-再熱除湿-冷房同時運転時のp-h線図(その3)である。図12~図14において、横軸は比エンタルピh[kJ/kg]、縦軸は圧力P[MPa]である。
図12~図14に示すように、圧縮機1に吸入された低温低圧のガス冷媒(a)は、圧縮機1で圧縮され、高温高圧のガス冷媒(b)になって圧縮機1から吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒(b)の主流は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外側熱交換器3に流入する。室外側熱交換器3に流入した主流の高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器3において、外気と熱交換を行って中温高圧の液冷媒(c)となり、液側配管25を介して液配管6に流入する。
また、圧縮機1から吐出した高温高圧のガス冷媒(b)の一部は、吐出配管21で高圧ガス配管14に分岐し、ガス側分岐管7e-1を通って加熱運転専用の室内機Eの室内側熱交換器5e-1に流入する。室内側熱交換器5e-1は凝縮器として機能する。室内側熱交換器5e-1に流入した高温高圧のガス冷媒(b)は、室内側熱交換器5e-1において、室内ファン5-mが供給する室内空気または水と熱交換を行い、室内空気または水を温めることで冷却され、気液二相冷媒(h)となる。気液二相冷媒(h)は、中継機C2の中継機内ガス配管26に流入する。
ここで、中継機C2内における冷媒の流れは、再熱除湿を行う室内機Dにおける必要加熱量に応じて異なる。中継機C2内における冷媒の流れは、以下の(1)~(3)の3パターンある。上記図12~図14は、(1)~(3)に順に対応している。以下、各パターンについて順に説明する。
(1)加熱運転専用の室内機Eから流出した気液二相冷媒(h)のガス量に基づく熱量と、室内機Dの必要加熱量と、が一致する場合
この場合、中継機C2における冷媒の流れは、中継機内ガス配管26に流入した気液二相冷媒(h)が、全開状態の第2の流量調整弁10e、合流分岐点60、分岐部12および流量調整弁8d-aの順に流れる。なお、第1の流量調整弁11は全閉とされており、合流分岐点60には第2の流量調整弁10eを通過した冷媒のみが流れる。
この場合、中継機C2における冷媒の流れは、中継機内ガス配管26に流入した気液二相冷媒(h)が、全開状態の第2の流量調整弁10e、合流分岐点60、分岐部12および流量調整弁8d-aの順に流れる。なお、第1の流量調整弁11は全閉とされており、合流分岐点60には第2の流量調整弁10eを通過した冷媒のみが流れる。
中継機C2における冷媒の流れは上記のようになるので、中継機C2に流入した気液二相冷媒(h)は、流量調整されずにそのまま中継機C2から室内機Dの室内側熱交換器5d-aに供給される。
(1)の場合は、図12に示すように冷房を行う第1の冷凍サイクルと暖房および再熱除湿を行う第2の冷凍サイクルとが互いに独立に運転できる。
(2)加熱運転専用の室内機Eから流出した気液二相冷媒(h)のガス量に基づく熱量が室内機Dの必要加熱量よりも大きい場合
この場合、中継機C2における冷媒の流れは、第1の流量調整弁11を通過した冷媒と、第2の流量調整弁10eを通過した冷媒と、が合流分岐点60で合流後、分岐部12および流量調整弁8d-aを通過して室内機Dに向かう流れとなる。第1の流量調整弁11には、室外側熱交換器3から流出した主流の液冷媒(c)が流入し、第2の流量調整弁10eには、室内機Eから流出した気液二相冷媒(h)が流入する。
この場合、中継機C2における冷媒の流れは、第1の流量調整弁11を通過した冷媒と、第2の流量調整弁10eを通過した冷媒と、が合流分岐点60で合流後、分岐部12および流量調整弁8d-aを通過して室内機Dに向かう流れとなる。第1の流量調整弁11には、室外側熱交換器3から流出した主流の液冷媒(c)が流入し、第2の流量調整弁10eには、室内機Eから流出した気液二相冷媒(h)が流入する。
中継機C2における冷媒の流れは上記のようになるので、主流の高圧液冷媒(c)が第1の流量調整弁11で流量調整されるとともに、気液二相冷媒(h)が第2の流量調整弁10eにて流量調整される。そして、これらを混合した気液二相冷媒(d)が中継機C2から室内機Dに供給される。よって、(2)の場合には、第1の流量調整弁11および第2の流量調整弁10eで気液比率が調整された気液二相冷媒(d)が中継機C2から室内機Dに供給される。
(3)加熱運転専用の室内機Eから流出した気液二相冷媒(h)のガス量に基づく熱量が室内機Dの必要加熱量よりも小さい場合
この場合、中継機C2における冷媒の流れは、全開状態の第2の流量調整弁10eを通過した後、合流分岐点60で2つに分岐し、一方は、分岐部12および流量調整弁8d-aを通過して室内機Dに向かう流れとなる。他方は、第1の流量調整弁11を通過した後、室外側熱交換器3から流出した主流の液冷媒(c)と合流分岐点61で混合し、その後、冷房を行う室内機Bに向かう流れとなる。
この場合、中継機C2における冷媒の流れは、全開状態の第2の流量調整弁10eを通過した後、合流分岐点60で2つに分岐し、一方は、分岐部12および流量調整弁8d-aを通過して室内機Dに向かう流れとなる。他方は、第1の流量調整弁11を通過した後、室外側熱交換器3から流出した主流の液冷媒(c)と合流分岐点61で混合し、その後、冷房を行う室内機Bに向かう流れとなる。
中継機C2における冷媒の流れは上記のようになるので、中継機C2に流入した気液二相冷媒(h)の一部は、そのまま中継機C2から室内機Dの室内側熱交換器5d-aに供給される。中継機C2に流入した気液二相冷媒(h)の残りは、第1の流量調整弁11を通過した後、主流の液冷媒(c)と合流分岐点61で混合することで、液冷媒(i)となって冷房を行う室内機Bに向かう。冷房を行う室内機Bに向かう液冷媒(i)の冷媒状態は、第1の流量調整弁11にて調整すればよい。
ここで、(3)の場合には、(1)の場合に比べて圧縮機1から吐出されて加熱専用の室内機Eに向かう冷媒の流量を相対的に増加させる。これにより、室内機Eを通過後の気液二相冷媒(h)のエンタルピが(1)の場合に比べて上昇するため、室内機Dで必要とされている必要加熱量を確保できる。なお、圧縮機1の回転数が(1)と同一の場合には、室外側熱交換器3で生成された中温高圧の液冷媒(c)と気液二相冷媒(h)とが合流するため、(1)の場合に比べて気液二相冷媒(g)の乾き度が上昇し、冷房能力が低下する。そこで、多室型空気調和装置100は、所定の冷房能力を維持するために圧縮機1の回転数を上昇させて冷凍サイクル内の流量を増加させることになる。これにより、加熱専用の室内機Eに向かう冷媒の流量も相対的に増加する。なお、熱交換器における熱交換量は、冷媒と空気との温度差により増減するため、多室型空気調和装置100は、冷媒の蒸発温度をセンシングし、蒸発温度が高い場合に冷房能力が不足していると判断し、圧縮機1を増速させればよい。冷媒の蒸発温度の測定方法としては、蒸発器に設置した温度センサを用いたり、圧力計42をもとに蒸発温度換算したりしてもよい。
以下、冷房に用いられる冷媒の流れについて説明する。
冷房に用いられる中温高圧の冷媒(c)(図12、図13参照)または冷媒(i)(図14参照)は、流量調整弁8bで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(g)になる。低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器として機能する室内側熱交換器5bに流入する。室内側熱交換器5bに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内側熱交換器5bにおいて、室内ファン5b-mが供給する室内空気と熱交換して、室内を冷やす。室内側熱交換器5bにおいて、室内から熱を採取した気液二相冷媒(g)は蒸発し、低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス側分岐管7bおよびガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。これにより、室内機Bが冷房運転を行う第1の冷凍サイクルが行われる。
冷房に用いられる中温高圧の冷媒(c)(図12、図13参照)または冷媒(i)(図14参照)は、流量調整弁8bで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(g)になる。低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器として機能する室内側熱交換器5bに流入する。室内側熱交換器5bに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内側熱交換器5bにおいて、室内ファン5b-mが供給する室内空気と熱交換して、室内を冷やす。室内側熱交換器5bにおいて、室内から熱を採取した気液二相冷媒(g)は蒸発し、低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス側分岐管7bおよびガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。これにより、室内機Bが冷房運転を行う第1の冷凍サイクルが行われる。
次に、再熱除湿に用いられる冷媒の流れについて説明する。
再熱除湿に用いられる気液二相冷媒(d)(図13参照)または気液二相冷媒(h)(図12、図14参照)は、分岐部12で冷媒が分岐され、再熱除湿運転の要求を行った各室内機Dに流入する。再熱除湿運転の要求を行った室内機Dの流量調整弁8d-aは開いており、分岐部12で分岐された気液二相冷媒(d)または気液二相冷媒(h)が再熱除湿運転の要求を行った室内機Dに流入する。室内機Dに流入した気液二相冷媒(d)または気液二相冷媒(h)は、室内側熱交換器5d-aに流入する。室内側熱交換器5d-aに流入した気液二相冷媒(d)または気液二相冷媒(h)は、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を加熱し、中温高圧の液冷媒(e)となる。中温高圧の液冷媒(e)は、さらに流量調整弁9dで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(f)になる。
再熱除湿に用いられる気液二相冷媒(d)(図13参照)または気液二相冷媒(h)(図12、図14参照)は、分岐部12で冷媒が分岐され、再熱除湿運転の要求を行った各室内機Dに流入する。再熱除湿運転の要求を行った室内機Dの流量調整弁8d-aは開いており、分岐部12で分岐された気液二相冷媒(d)または気液二相冷媒(h)が再熱除湿運転の要求を行った室内機Dに流入する。室内機Dに流入した気液二相冷媒(d)または気液二相冷媒(h)は、室内側熱交換器5d-aに流入する。室内側熱交換器5d-aに流入した気液二相冷媒(d)または気液二相冷媒(h)は、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を加熱し、中温高圧の液冷媒(e)となる。中温高圧の液冷媒(e)は、さらに流量調整弁9dで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(f)になる。
低温低圧の気液二相冷媒(f)は、室内側熱交換器5d-bに流入し、室内側熱交換器5d-bにおいて、室内ファン5d-mが供給する室内空気と熱交換して、室内空気を露点温度以下まで冷やし、除湿する。室内側熱交換器5d-bにおいて、室内から熱を採取した気液二相冷媒は蒸発し、低温低圧のガス冷媒(a)となり、ガス配管7を通って室外機Aに戻り、圧縮機1に吸入される。これにより、再熱除湿運転を行う冷凍サイクルであって、室内機Dに流入する気液二相冷媒が再熱除湿に必要な気液比率に中継機C2にて調整された第2の冷凍サイクルが、第1の冷凍サイクルと並列に行われる。
本構成にすることで、運転モードに合った状態の冷媒を各室内機に供給できるため、効率よく同時運転を行うことができる。
なお、本開示の中継機C2は、上記の図に示した構造に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように変形して実施することが可能である。
(変形例1)
図15は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102の変形例1を示す図である。
上記構成は、室内機Dと室内機Eとが別々に室外機Aに接続された構成であった。これに対し、変形例1は、室内機Dおよび室内機Eの両方が、第1中継機である中継機C3に接続され、中継機C3が室外機Aに接続された構成である。室内機Bは、暖房および冷房を行う通常の室内機であるのに対し、室内機Dは再熱除湿を行い、室内機Eは加熱専用といった、いわば特殊用途の運転を行う特殊な室内機である。変形例1は、特殊室内機である室内機Dおよび室内機Eをまとめて室外機Aに接続する構成である。
図15は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102の変形例1を示す図である。
上記構成は、室内機Dと室内機Eとが別々に室外機Aに接続された構成であった。これに対し、変形例1は、室内機Dおよび室内機Eの両方が、第1中継機である中継機C3に接続され、中継機C3が室外機Aに接続された構成である。室内機Bは、暖房および冷房を行う通常の室内機であるのに対し、室内機Dは再熱除湿を行い、室内機Eは加熱専用といった、いわば特殊用途の運転を行う特殊な室内機である。変形例1は、特殊室内機である室内機Dおよび室内機Eをまとめて室外機Aに接続する構成である。
室内機Dおよび室内機Eの各々は、ガス配管および液配管で中継機C3と接続されている。具体的には、室内機Dが、ガス側分岐管7bおよび液側分岐管6bで中継機C3と接続され、室内機E-1が液側分岐管6e-1およびガス側分岐管7e-1で中継機C3に接続されている。
中継機C3は、図8の構成にさらに分岐部70を有する。分岐部70は両端が閉塞された筒状の部材である。分岐部70には、室内機Dのガス側分岐管7dとガス配管7とが接続されている。そして、中継機C3と室外機Aとが、ガス配管7、液配管6および高圧ガス配管14の3本で接続されている。冷媒の流れは実施の形態3と同様であるため、説明を省略する。
本構成にすることで、ガス配管7に対する接続箇所が減るため、多室型空気調和装置102の設置性が向上する。
(変形例2)
図16は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102の変形例2を示す図である。
この変形例2では、室内機B、室内機Dおよび室内機Eの全てがそれぞれガス配管および液配管で第1中継機である中継機C4と接続され、中継機C4と室外機Aとが、ガス配管7、液配管6および高圧ガス配管14の3本で接続された構成である。
図16は、実施の形態3に係る多室型空気調和装置102の変形例2を示す図である。
この変形例2では、室内機B、室内機Dおよび室内機Eの全てがそれぞれガス配管および液配管で第1中継機である中継機C4と接続され、中継機C4と室外機Aとが、ガス配管7、液配管6および高圧ガス配管14の3本で接続された構成である。
変形例2の中継機C4は、図15の分岐部70に代えて分岐部71を備え、さらに分岐部72を備えている。分岐部71は両端が閉塞された筒状の部材である。分岐部71には、室内機Dのガス側分岐管7dと、室内機Bのガス側分岐管7bと、ガス配管7と、が接続されている。
分岐部72は両端が閉塞された筒状の部材である。分岐部72には、室内機Bの液側分岐管6bと、中継機内液配管27と、が接続されている。そして、図16では各室内機B内に設置されていた流量調整弁8bが中継機C4内に移動している。冷媒の流れは実施の形態3と同様であるため、説明を省略する。
本構成にすることで、設置業者は、室外機Aと中継機C4とを3本の配管で、中継機C4と各室内機B、DおよびEとを各2本の配管で接続すればよく、作業効率が上昇する。
実施の形態4.
本実施の形態4の多室型空気調和装置は、図15に示した実施の形態3の変形例1の構成にさらに中継機を備えた構成である。本実施の形態4では、実施の形態3の変形例1と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態3の変形例1との相違点について詳しく説明する。
本実施の形態4の多室型空気調和装置は、図15に示した実施の形態3の変形例1の構成にさらに中継機を備えた構成である。本実施の形態4では、実施の形態3の変形例1と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態3の変形例1との相違点について詳しく説明する。
図17は、実施の形態4に係る多室型空気調和装置103の冷媒回路構成の一例を示す図である。
図17に示すように、実施の形態4の多室型空気調和装置103は、図15に示した実施の形態3の変形例1の構成にさらに中継機C5を備える。中継機C5は、室外機Aと室内機Bとの間の冷媒の流れを中継するものである。実施の形態4の多室型空気調和装置103は、図16に示した実施の形態3の変形例2の中継機C4を、室内機B側と、室内機Dおよび室内機E側と、に分離した構成ともいえる。以下では、中継機C3を第1中継機C3とよび、中継機C5を第2中継機C5とよぶ。第1中継機C3と第2中継機C5とは別体であり、それぞれ別々に設置が可能である。
図17に示すように、実施の形態4の多室型空気調和装置103は、図15に示した実施の形態3の変形例1の構成にさらに中継機C5を備える。中継機C5は、室外機Aと室内機Bとの間の冷媒の流れを中継するものである。実施の形態4の多室型空気調和装置103は、図16に示した実施の形態3の変形例2の中継機C4を、室内機B側と、室内機Dおよび室内機E側と、に分離した構成ともいえる。以下では、中継機C3を第1中継機C3とよび、中継機C5を第2中継機C5とよぶ。第1中継機C3と第2中継機C5とは別体であり、それぞれ別々に設置が可能である。
図17に示すように、第2中継機C5は、ガス配管7および液配管6の2本の配管で室外機Aと接続され、ガス配管および液配管の2本の配管で各室内機Bと接続されている。室内機Bの各々は、具体的には、ガス側分岐管7bおよび液側分岐管6bで第2中継機C5と接続されている。
第2中継機C5は、分岐部72と分岐部73とを有する。分岐部72には、室内機Bの液側分岐管6bと液配管6とが接続されている。分岐部73には、室内機Bのガス側分岐管7bとガス配管7とが接続されている。冷媒の流れは実施の形態3と同様であるため、説明を省略する。
本構成にすることで、第2中継機C5が冷房および暖房を行う通常の室内機Bを複数台有する多室型空気調和装置用の中継機として動作しながら、第1中継機C3が特殊室内機Dおよび特殊室内機Eの運転状態を考慮に入れながら動作できる。このため、実施の形態4の多室型空気調和装置103は、通常室内機Bと、特殊室内機Dおよび特殊室内機Eと、を個別に制御できる効果がある。また、設置業者は、通常室内機Bと、特殊室内機Dおよび特殊室内機Eと、を個別に分離して設置でき、作業効率が上昇する。
実施の形態5.
本実施の形態5の多室型空気調和装置は、図17に示した実施の形態4において、第1中継機C3に接続される再熱除湿用の室内機Dと加熱専用の室内機Eとが、各1台に限定された構成である。本実施の形態5では、実施の形態4と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態4との相違点について詳しく説明する。
本実施の形態5の多室型空気調和装置は、図17に示した実施の形態4において、第1中継機C3に接続される再熱除湿用の室内機Dと加熱専用の室内機Eとが、各1台に限定された構成である。本実施の形態5では、実施の形態4と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態4との相違点について詳しく説明する。
図18は、実施の形態5に係る多室型空気調和装置104の冷媒回路構成の一例を示す図である。
実施の形態5の多室型空気調和装置104は、再熱除湿用の室内機Dと加熱専用の室内機Eとが各1台ずつである。
実施の形態5の多室型空気調和装置104は、再熱除湿用の室内機Dと加熱専用の室内機Eとが各1台ずつである。
本構成にすることで、多室型空気調和装置104は、第1中継機C3に流量調整弁8dが不要となる。また、多室型空気調和装置104は、再熱除湿運転を行う各室内機Dのそれぞれに気液比率が同一の状態で気液二相冷媒を分岐する分岐部12が不要となる。よって、多室型空気調和装置104は、低コストで特殊用途の運転を実現できる。
なお、上記実施の形態1における室内機Bおよび室内機Dの台数は一例であり、各室内機がそれぞれ少なくとも1台以上あればよい。また、上記実施の形態2~5における室内機B、室内機Dおよび室内機Eの台数は一例であり、これらの各室内機がそれぞれ少なくとも1台以上あればよい。
また、上記各実施の形態1~5においてそれぞれ別の実施の形態として説明したが、各実施の形態の特徴的な構成を適宜組み合わせて多室型空気調和装置を構成してもよい。
1 圧縮機、2 四方弁、3 室外側熱交換器、3-m 室外ファン、4 液だめ機構、5 室内側熱交換器、5b 室内ファン、5b-1 室内側熱交換器、5b-2 室内側熱交換器、5b-1m 室内ファン、5b-2m 室内ファン、5d-1 室内側熱交換器、5d-1a 室内側熱交換器、5d-1b 室内側熱交換器、5d-2 室内側熱交換器、5d-2a 室内側熱交換器、5d-2b 室内側熱交換器、5d-a 室内側熱交換器、5d-b 室内側熱交換器、5d-1m 室内ファン、5d-2m 室内ファン、5d-m 室内ファン、5e 室内側熱交換器、5e-1 室内側熱交換器、5e-1m 室内ファン、5-m 室内ファン、6 液配管、6b 液側分岐管、6b-1 液側分岐管、6b-2 液側分岐管、6d 液側分岐管、6d-1 液側分岐管、6d-2 液側分岐管、6e-1 液側分岐管、7 ガス配管、7b ガス側分岐管、7b-1 ガス側分岐管、7b-2 ガス側分岐管、7d ガス側分岐管、7d-1 ガス側分岐管、7d-2 ガス側分岐管、7e-1 ガス側分岐管、8 流量調整弁、8b 流量調整弁、8b-1 流量調整弁、8b-2 流量調整弁、8d 流量調整弁、8d-1 流量調整弁、8d-2 流量調整弁、8d-1a 流量調整弁、8d-2a 流量調整弁、8d-a 流量調整弁、9d 流量調整弁、9d-1 流量調整弁、9d-2 流量調整弁、10 第2の流量調整弁、10d 第2の流量調整弁、10d-1 第2の流量調整弁、10d-2 第2の流量調整弁、10e 第2の流量調整弁、11 第1の流量調整弁、11d-1 第1の流量調整弁、11d-2 第1の流量調整弁、12 分岐部、12a 管、13 レシーバ、14 高圧ガス配管、16 膨張弁、17 シャワーパイプ、17a オリフィス、21 吐出配管、22 吸入配管、23 ガス側配管、24 ガス配管、25 液側配管、26 中継機内ガス配管、27 中継機内液配管、26d-1 分岐ガス配管、27d-1 分岐液配管、26d-2 分岐ガス配管、27d-2 分岐液配管、31 温度計、32 温度計、33 温度計、33b-1 温度計、33b-2 温度計、33d-1 温度計、33d-2 温度計、33e-1 温度計、34 温度計、34b-1 温度計、34b-2 温度計、34d-1 温度計、34d-2 温度計、34e-1 温度計、35 温度計、35b-1 温度計、35b-2 温度計、35d-1 温度計、35d-2 温度計、35e-1 温度計、41 圧力計、42 圧力計、51a 制御装置、51b-1 制御部、51b-2 制御部、51c 制御部、51d-1 制御部、51d-2 制御部、51e-1 制御部、55 メモリ、56 CPU、60 合流分岐点、61 合流分岐点、70 分岐部、71 分岐部、72 分岐部、73 分岐部、80 調整機構、100 多室型空気調和装置、101 多室型空気調和装置、102 多室型空気調和装置、103 多室型空気調和装置、104 多室型空気調和装置、A 室外機、B-1 室内機、B-2 室内機、C 中継機、C1 中継機(第1中継機)、C2 中継機(第1中継機)、C3 中継機(第1中継機)、C4 中継機(第1中継機)、C5 中継機(第2中継機)、D-1 室内機、D-2 室内機、E-1 室内機。
Claims (13)
- 室外機と、複数台の室内機と、が配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路を構成する多室型空気調和装置であって、
前記複数台の室内機のうちの少なくとも1台は冷房運転を行う室内機、前記複数台の室内機うちの少なくとも1台は空気を冷却および除湿した後に加熱する再熱除湿運転を行う室内機であり、
前記室外機から流出したガス冷媒が流入するとともに、前記室外機から流出して前記冷房運転を行う前記室内機に向かう液冷媒の一部を分流した液冷媒が流入し、前記再熱除湿運転を行う前記室内機に前記ガス冷媒と前記液冷媒とを混合した気液二相冷媒を供給する流路を形成する第1中継機を備え、
前記第1中継機は、前記第1中継機に流入した前記液冷媒の流量を調整する第1の流量調整弁を有する調整機構を備え、
前記調整機構は、前記第1の流量調整弁により、前記再熱除湿運転を行う前記室内機に供給する前記気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との比率である気液比率を調整する多室型空気調和装置。 - 前記調整機構は、前記再熱除湿運転を行う複数の前記室内機のそれぞれに前記気液比率が同一の状態で前記気液二相冷媒を分岐する分岐部を有する請求項1記載の多室型空気調和装置。
- 前記調整機構は、前記再熱除湿運転を行う複数の前記室内機のそれぞれに対応して前記第1の流量調整弁を備えており、前記再熱除湿運転を行う複数の前記室内機に対して個別に前記気液比率を調整する請求項1または請求項2記載の多室型空気調和装置。
- 前記冷媒回路で行われる冷凍サイクルは、前記冷房運転を行う第1の冷凍サイクルと、前記再熱除湿運転を行う第2の冷凍サイクルと、を有し、再熱除湿-冷房同時運転を行う請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。
- 前記室外機は、低圧ガス冷媒を圧縮して高圧ガス冷媒を吐出する圧縮機を備えており、
前記圧縮機から吐出された前記高圧ガス冷媒が流れる高圧ガス配管を備え、
前記第1中継機に流入する前記ガス冷媒は、前記高圧ガス配管から供給される前記高圧ガス冷媒であり、
前記調整機構は、前記高圧ガス配管から供給された前記高圧ガス冷媒の流量を調整する第2の流量調整弁を有し、前記第1の流量調整弁にて前記液冷媒の流量を調整するとともに、前記第2の流量調整弁にて前記高圧ガス冷媒の流量を調整して前記気液比率を調整する請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。 - 前記調整機構は、前記再熱除湿運転を行う複数の前記室内機のそれぞれに対応して前記第2の流量調整弁を備えており、前記再熱除湿運転を行う複数の前記室内機に対して個別に前記気液比率を調整する請求項5記載の多室型空気調和装置。
- 前記複数台の室内機のうち少なくとも1台は加熱運転を行う加熱運転専用の室内機であり、
前記調整機構の前記第2の流量調整弁には、前記高圧ガス配管の前記高圧ガス冷媒が前記加熱運転専用の前記室内機を通過した後、供給される請求項5または請求項6記載の多室型空気調和装置。 - 前記第2の冷凍サイクルは、前記加熱運転および前記再熱除湿運転を行うサイクルであり、
前記冷凍サイクルは、加熱-再熱除湿-冷房同時運転を行う請求項4に従属する請求項7記載の多室型空気調和装置。 - 前記再熱除湿運転を行う前記室内機と前記加熱運転専用の前記室内機との各々が、ガス配管および液配管で前記第1中継機と接続されている請求項7または請求項8記載の多室型空気調和装置。
- 前記再熱除湿運転を行う前記室内機と前記加熱運転専用の前記室内機と前記冷房運転を行う前記室内機との各々が、ガス側分岐管および液側分岐管で前記第1中継機と接続されている請求項7または請求項8記載の多室型空気調和装置。
- 前記室外機と前記冷房運転を行う前記室内機との間の冷媒の流れを中継する第2中継機を備え、
前記第1中継機と前記第2中継機とは別体であり、
前記第1中継機は、ガス配管、液配管および前記高圧ガス配管の3本の配管で前記室外機に接続され、ガス側分岐管および液側分岐管で前記再熱除湿運転を行う前記室内機および前記加熱運転専用の前記室内機の各々と接続され、
前記第2中継機は、ガス配管および液配管の2本の配管で前記室外機と接続され、ガス側分岐管および液側分岐管で前記冷房運転を行う前記室内機の各々と接続されている請求項7または請求項8記載の多室型空気調和装置。 - 前記室外機と前記第1中継機とが、ガス配管、液配管および前記高圧ガス配管の3本の配管で接続されている請求項9または請求項10記載の多室型空気調和装置。
- 前記室外機は、前記冷房運転を行う前記室内機において暖房運転が行われるように流路を切り替える四方弁を備えた請求項1~請求項12のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。
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