JPH02126055A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は空気調和装置の改良に関し、特にセパレート型
での室外機の設備容量の軽減対策に関する。

（従来の技術） 一般に、セパレート型の空気調和装置においては、室外
機に圧縮機と室外熱交換器を備えると共に、室内機に室
内熱交換器を備え、また室外機及び室内機の一方に膨張
機構をｆ１″２えて、これら圧縮機、室外熱交換器、膨
張機構、室内熱交換器を閉回路に形成して冷凍サイクル
を形成している。而して、室外機では、圧縮機の設備容
量が決定されると、この容量に対応する能力の室外熱交
換器が選定される。その場合、圧縮機の設備容量が大容
量の場合には、例えば特開昭６３−３４４５１号公報に
開示されるように、小容量の圧縮機を複数台を備え、そ
の合計８瓜で所期容量を確保している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、例えば高層ビル等の各室内を冷房又は暖房空
調する場合の如く、室外機と室内機とを複数台づつ配置
し、−台の室外機と一台の室内機とで形成する冷凍サイ
クルを複数系統設けることが一般に行われる。

しかしながら、その場合、各室内での空調負荷は相等し
いとは限らず、室内の東西南北に対する向きや、日光の
照射時間等の関係で相異なる。同様の事情から、各室内
相互間ではその最大負荷を取る時間にもズレがある。こ
のため、上記従来のものでは、各冷凍サイクルが互いに
独立している関係上、自己の冷凍サイクルの空調負荷を
他の冷凍サイクルの空調能力で補償し得ず、このため各
室外機に備える圧縮機の設備容量（又は合計設備容量）
及び室内熱交換器の能力は、対応する室内が取る最大負
荷に見合った大きな値のものを選定する必要があり、室
外機の設備容量が大きくなる欠点があった。その結果、
形成した複数の冷凍サイクル全体から見れば、室外機の
利用効率が低い問題点があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、−の圧縮機の運転容量（又は合計運転容量）に余
裕のある場合には、その余裕容量で（例えば停止時には
運転開始させて）他の対応しない室内機の空調負荷をも
補償し得るように冷凍サイクルを形成することにより、
圧縮機の設備容量（又は合計設備容量）及び室外熱交換
器の能力を低く抑えて、室外機の設備容量を低減するこ
とにある。

（課題を解決するだめの手段） 」−記の目的を達成するため、本発明では、室外機及び
室内機を各々複数置設ける場合にも、複数の冷凍サイク
ルを独立させず、室外機同志および室内機同志を互いに
並列に接続した状態の単一の冷凍サイクルを形成するよ
うにしている。

つまり、本発明の具体的な構成は、図面に示すように、
圧縮機（１）及び室外熱交換器（２）を有する室外機（
Ｘ）　、　（Ｙ）を複数台備えると共に、室内熱交換器
（１０）を有する室内！（ＡＩ）〜（Ｂ２）を複数台備
える空気調和装置を前提とする。そして、上記各室外機
（Ｘ）、（Ｙ）を互いに並列に及び各室内機（Ａ１）〜
（Ｂ２）を互いに並列に各々接続した状態で上記室外機
（Ｘ）　、　（Ｙ）及び室内機（Ａｌ）　〜（Ｂ２）（
７）圧縮機（１〉、室外熱交換器（２）、室内熱交換器
（１０）を閉回路に接続］７た単一の冷凍サイクル（３
０）を形成する構成としている。

その場合、−台又は複数台の室内機をグループ化すると
共に、各室外機の内部で全体の冷房負荷又は暖房負荷に
見合う冷凍サイクルを冷房サイクルと暖房サイクルとに
切換えれば、グループ単位で室内の冷房運転と暖房運転
とを適宜切換えることができる。この場合、室外機は必
要な負荷に相当する運転をし、余剰な能力は圧縮機の容
量ダウン又は停止により無くす。このことから、請求項
（２）に係る発明では、更に、室外機（Ｘ）　、　（Ｙ
）の内部において、圧縮機（１）と室外熱交換器（２）
との間のガス管（６ｄ）、及び対応する室内機（Ａ１）
〜（Ｂ２）へのガス管（２４）　、（２５）に、各々冷
凍サイクル（３０）を冷房サイクルと暖房サイクルとに
選択的に切換える切換弁（５）、（８）を設けている。

（作用） 以上の構成により、本出願に係る発明では、各室外機（
Ｘ）　、　（Ｙ）が単一の冷凍サイクル（３０）中で並
列に接続されているので、例えば室内機（Ａｔ）、（Ａ
２）が運転中の場合に、−台の室外機（Ｘ）の圧縮機（
１）のみが運転し、この状態で上記室内機（Ａｔ）、（
Ａ２）の空調負荷が増大し、室外機（Ｘ）の圧縮機（１
）の設備容量を越える空調能力が要求されると、他の室
外機（Ｙ）の停止中の圧縮機（１）が運転を開始して、
その空調能力でもって上記室内機（Ａｔ）、（Ａ２）で
の空調負荷が補償されることになる。従って、各室外機
（Ｘ）、（Ｙ）の圧縮機（１）・・・の設備容量は、対
応する室内の最大負荷に見合った大容量のもの（及びこ
の大容量に応じた大能力の室外熱交換器（２））を選定
する必要がない。つまり、各室内の最大負荷時に時間の
ズレがあることから、全室外機（Ｘ）　、　（Ｙ）に備
える圧縮機（１）・・・の合計容量及び室外熱交換器（
２）の合計能力を、室内全体が実際に取る最大負荷に見
合った設備容量及び能力のものに選定すれば足り、室外
機（Ｘ）　、　（Ｙ）の設備容量の低減化を図ることが
できる。

さらに、請求項（２）に係る発明では、室外機（Ｘ）に
備える切換弁（５）　、　（８）により冷凍サイクル（
３０）を冷房サイクルに切換えた場合には、圧縮機（１
）と室外熱交換器（２）との間のガス管（６ｄ）が高圧
側ガス管となると共に、対応する室内機（ＡＩ）〜（Ｂ
２）に延びるガス管（２４）　、　（２５）が低圧側ガ
ス管となる。

その結果、圧縮機（１）から吐出されたガス冷媒は上記
の高圧側ガス管（６ｄ）を経て室外熱交換器（凝縮器）
（２）に流通し液化すると共に、上記室外機（Ｘ）、（
Ｙ）に対応する一台又は複数台の室内熱交換器（蒸発器
）（１０）を流通した後のガス冷媒が上記の低圧側ガス
管（２４）、（２５）を経て圧縮機（１）に戻ることを
繰返して、室内が冷房空調されることになる。

また、室外機（Ｘ）において冷凍サイクル（３０）が切
換弁（５）　、　（８）で暖房サイクルに切換えられた
場合には、高圧側ガス管となるガス管及び低圧側ガス管
となるガス管が上記とは逆になって、この暖房サイクル
とした室外機（Ｙ）に対応する室内の暖房空調が行われ
ることになる。

（発明の効果） 以上説明したように、本出願に係る発明の空気調和装置
によれば、複数台の室外機同志及び室内機同志を各々並
列に接続した状態で単一の冷凍サイクルを形成したので
、圧縮機の余裕容量を全ての室内機の空調能力に補償し
得て、圧縮機の設備容量及び室外熱交換器の能力を、室
内全体としての最大負荷に見合った設備容量及び能力の
ものに選定でき、従来の如（各冷凍サイクル毎にその最
大負荷に応じた大設備容ご及び大能力のものを選定する
必要がな（、室外機の設備容量の低減化を図ることがで
きる。

特に、室内機グループに冷凍ザイクルを冷房ザイクルと
暖房サイクルとに切換える切換弁を設ければ、グループ
単位で一台又は複数台の室内機の冷房運転及び暖房運転
の切換えを行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

図面は本発明に係る空気調和装置の冷媒配管系統を示す
。同図において、（Ｘ）　、　（Ｙ）・・・は例えば高
層ビル等の屋上に配置される複数台（図では置台のみを
図示）の室外ユニット（室外機）　、（Ａｌ）。

（Ａ２）、（Ｂｌ）、　（８２）・・・は各々室内に配
置される複数台（図では回合のみを図示）の室内ユニッ
ト（室内機）である。上記各室外ユニット（Ｘ）　、　
（Ｙ）は内部に、圧縮機（１）と、室外熱交換器（２）
と、室外側電子膨張弁（３）と、アキュムレータ（４）
とを備えると共に、冷房／暖房切換用の三方切換弁（５
）とを備える。該三方切換弁（５）は、暖房運転の要求
時には図中実線の如く切換わり、冷房運転の要求時には
図中破線の如く切換わる。上記各機器（１）〜（５）は
冷媒配管（６ａ）〜（６ｈ）で冷媒の流通可能に接続さ
れている。

また、上記一方の室外ユニット（Ｘ）は主機であり、他
方の室外ユニット（Ｙ）は従機であって、主室外ユニッ
ト（Ｘ）の内部には、主従共通のレシーバ（７）が備え
られている。さらに、主室外ユニット（ｘ）内には、室
外ユニットの台数に等しい個数の冷房／暖房切換用の三
方切換弁（８Ｘ）　、（８ｙ）・・・（図では二個のみ
を図示）が備えられている。該各三万切換弁（ａｘ）　
、（８ｙ）・・・は上記の三方切換弁（５）と同様に、
暖房運転の要求時には図中実線の如く切換わり、冷房運
転の要求時には図中破線の如く切換わる。

一方、複数台の室内ユニット（Ａ１）〜（Ｂ２）・・・
において、室内ユニット（Ａｌ）、　（Ａ２）・・・は
グループ（Ａ）を構成すると共に、室内ユニット（Ｂｌ
）、　（Ｂ２）・・・はグループ（Ｂ）を構成する。該
各室内ユニット（Ａ１）〜（Ｂ２）・・・の内部には、
各々、室内熱交換器（ｌＯ）と、室内側電子膨張弁（１
１）とが備えられ、該各機器（■０）、　（１１）は冷
媒配管（１２）・・・で冷媒の流通可能に接続されてい
る。

而して、上記各室外ユニット（Ｘ）　、　（Ｙ）・・・
間には、図中横方向に配置した。各室外ユニット（Ｘ）
。

（Ｙ）・・・で共用する共通低圧側ガス管（１５）、共
通高圧側ガス管（１６）、共通液管（１７）、及び均油
管（１８）よりなる４本の冷媒配管が設けられている。

上記共通高圧側ガス管（１６）には、各圧縮機（１）・
・・の吐出側に接続した高圧側ガス管（６ａ）・・・と
、三方切換弁（５）に接続した冷媒配管（６ｇ）・・・
とが接続されている。また、共通低圧側ガス管（１５）
には、アキュムレータ（４）と三方切換弁（５）との間
の冷媒配管（６ｃ）に接続した冷媒配管（６ｈ）が接続
されている。

さらに、共通液管（１７）には、室外側電子膨張弁（３
）に接続した液管（６ｆ）が接続されていると共に、主
室外ユニット（Ｘ）内では共通レシーバ（７）が連通接
続される。加えて、均油管（１８）は冷媒配管（１９）
・・・を介して各圧縮機（１）・・・の底部に連通して
いる。

また、主室外ユニット（Ｘ）内において、２個の三方切
換弁（８Ｘ）、　（８ｙ）は、各々２本の冷媒配管（２
０）、　（２１）を介して共通低圧側ガス管（１５）と
共通高圧側ガス管（１６）とに連通接続されている。

而して、主室外ユニット（Ｘ）からは、各室内ユニット
（Ａ１）〜（Ｂ２）に向けて延びる２本の液管（２２）
。

（２３）と２本のガス管（２４）、　（２５）とが接続
されている。該各液管（２２）、　（２３）の一端は、
各々、主室外ユニット（Ｘ）内に配置した液管（２Ｂ）
、　（２７）を介１７て共通レジ−バク７）に連通する
と共に、その他端は各室内ユニット（Ａ１）・・・、（
Ｂｌ）・・・の電子膨張弁（１１）に接続した冷媒配管
（１２）に接続されている。

方、上記各ガス管（２４）、　（２５）の一端は、各々
、内部ガス管（２８）、　（２９）を介１．て２個の三
方切換弁（８ｘ）、　（８ｙ）に連通接続されていると
共に、その他端は各室内ユニット（ＡＩ）、（Ａ２）・
・・、（Ｂｌ）、（Ｂ２）・・・の室内熱交換器（［０
）に接続１．た冷媒配管（１２）に接続されている。

以上の冷媒配管の接続により、圧縮機（１）、室外熱交
換器（２）、室内外の電子膨張弁（３）　、　（１１）
、及び室内熱交換器（１０）を閉回路に接続した単一の
冷凍サイクル（３０）を形成している。また、この冷凍
サイクル（３０）において、各室外ユニット（Ｘ）。

Ｙ）・・・は共通低圧側ガス管（１５）、共通高圧側ガ
ス管（１Ｂ）、及び共通液管（１７）に対して互いに並
列に接続されていると共に、各室内ユニット（Ａ１）〜
（Ｂ２〉・・・は、主室外ユニット（Ｘ）から延びる液
管（２２）。

（２３）及びガス管（２４）、　（２５）に対して互い
に並列に接続される構成となっている。

また、４個の三方切換弁（５）　、　（５）　、　（８
ｘ）、　（８ｙ）は、図中実線側の暖房運転の要求時に
は、圧縮機（１）と室外熱交換器（２）との間のガス管
（６ｄ）をアキュムレータ（４〉側に連通して低圧側ガ
ス管とすると共に、各室外ユニット（Ｘ）　、　（Ｙ）
に各々対応する室内ユニット（Ａｌ）、　（Ａ２）・・
・及び（Ｂｌ）、　（Ｂ２）・・・に向って各々延びる
ガス管（２４）、　（２５）を共通高圧側ガス管（１６
）に連通ずることにより、圧縮機（１）・・・からの吐
出冷媒を室内熱交換器（凝縮器）（１０）・・・に流し
、その後に室外熱交換器（蒸発器）（２）を流通したガ
ス冷媒を圧縮機（１）・・・に戻すことを繰返して室内
の暖房運転を行い、冷凍サイクル（３０）を暖房サイク
ルに切換える。また、図中破線側の冷房運転要求時には
、圧縮機（１）と室外熱交換器（２）との間のガス管（
６ｄ）を上記とは逆に共通高圧側ガス管（ｌＢ）に連通
ずると共に、室内ユニット（ＡＩ）、　（Ａ２）・・・
、（Ｂｌ）、　（Ｂ２）・・・に延びるガス管（２４）
。

（２５）を共通低圧側ガス管（１５）に連通ずることに
より、圧縮機（１）・・・からの吐出冷媒を室外熱交換
器（凝縮器）（２）・・・に流した後、室内熱交換器（
蒸発器）（１０）を流通したガス冷媒を圧縮機（１）・
・・に戻すことを繰返して、冷凍サイクル（３０）を冷
房サイクルに切換えるように構成している。

したがって、上記実施例においては、例えば室内ユニッ
ト（ＡＩ）、　（Ａ２）・・・が作動する室内の冷房運
転時には、必要頁に応じて室外ユニッｌ−（Ｘ）若しく
は（Ｙ）又は、（Ｘ）及び（Ｙ）の圧縮機（１）が運転
されると共に、その内部の三方切換弁（５）及び（８ｙ
）が図中破線の如く切換られて冷凍サイクル（３０）が
冷房サイクルとなる。このことにより、冷媒は順次、図
中破線矢印で示す如く圧縮機（１）−共通高圧側ガス管
（ｉ６）−室外熱交換器（凝縮器）（２）−室外側電子
膨張弁（３）−レシーバ（７）−液管り２２）−窓内側
側電子膨張弁（１１）−室内熱交換器（蒸発器）（１０
）−共通低圧側ガス管（１５）−アキュムレータ（４）
−圧縮機（１）と循環して、室内の冷房空調が行われる
。

よって、各室外ユニット（Ｘ）　、　　（Ｙ）・・・内
蔵の各圧縮機（１）・・・でもって全室内ユニット（Ａ
ｌ）〜（Ｂ２）・・・の空調能力を補償できるので、各
室外ユニット（Ｘ）　、　（Ｙ）・・・の圧縮機（１）
・・・の設備容量は、その対応する室内ユニット（Ａｌ
）、　（Ａ２）・・・及び（Ｂｌ）、　（Ｂ２）・・・
が取る最大負荷に対応する設備容量のものを選定する必
要は無く、全圧縮機（１）・・・の合計設備容量を、室
内全体としての最大負荷に対応する容量値に選定すれば
良い。従って、各圧縮機（１）の設備容量及び室外熱交
換器（２）の能力を可及的に低減でき、室外ユニッ）　
（Ｘ）　、　　（Ｙ）の設備容量の低減化を図ることが
できる。

しかも、全圧縮機（１）・・・の合計容量を運転中の全
室内ユニットの空調負荷に対応させればよいので、全圧
縮機（１）・・・のうち−台のみに対して例えばインバ
ータを備えて容量制御すると共に、他の圧縮機＜１）・
・・には容量制御せず又はアンロード機構を備えれば足
り、その分、−局設備容量の低減化が可能となる。

また、上記グループ（Ａ）の室内ユニット（ＡＩ）。

（Ａ２）・・・の冷房運転中において、グループ（Ｂ）
の室内ユニット（８１）、　（Ｂ２）・・・の三方切換
弁（８ｙ）が図中破線の如く切換られて冷凍サイクル（
３０）が暖房ザイクルとなる。このことにより、冷媒の
循環方向が上記とは逆方向になり図中実線矢印で示す如
くなって、室内の暖房空調が行われる。その場合、冷房
用の冷媒と暖房用の冷媒とは、冷凍ザイクル（３０）中
で共通低圧側ガス管（Ｉ５）、共通高圧側ガス管（１６
）、及び共通液管（Ｉ７）で合流するが、共にガス状態
同志、液状態同志であるので、運転に支障は無い。よっ
て、室外機（Ｘ）、（Ｙ）は、全室内ユニットのトータ
ル負荷状態（冷房又は暖房）に応じて必要量の冷房又は
暖房運転を実施すれば、一部室内の冷房運転と他室の暖
房運転とを同時に行う。

冷房及び暖房の同時運転を行うことができる。

尚、冷凍サイクル（３０）で各圧縮機（１）・・・が並
列に接続されている関係上、各圧縮機（１）内に溜まる
圧縮機潤滑用の油の油量が各圧縮機（１）・・・間で不
均一になるのを防止すべく、均油運転を行う。

この均油運転は、例えば室外機を王台備えた場合には、
そのうち−台の圧縮［（１）をインバータで０〜７０Ｈ
ｚに容量制御可能にすると１（に、他の置台の圧縮機（
１）、（１）をアンロード機構で５０％と１００％とに
二段階に容量制御可能とするのを前提として、下記表に
示す３通りの運転モードと通常運転との間で、通常運転
−運転モード１−運転モード２−運転モード３→通常運
転を設定時間毎に繰返すものである。

また、本実施例では、室内ユニットのグループ（Ａ１）
・・・、（Ｂ１）・・・単位で室内の冷房運転と暖房運
転とを切換えできるから、この場合に、複数室内での冷
暖房の同時運転（一部室内で冷房運転、他室で暖房運転
）を行っている時には、各室内の空調負荷の変化に応じ
て冷凍サイクル（３０）での冷媒の高圧と低圧とが変化
し、冷暖房の同時運転が困難になる状況も生じるので、
下表の如く対処することとする。

つまり、下表のモード１の如く運転中の室外熱交換器（
２）全体の機能が凝縮機能の場合に、運転中の室内熱交
換器り１０）全体の機能が蒸発機能の時には、冷媒の高
圧及び低圧はほぼ一定であり、複数室内の全体から見て
良好な冷房運転が行われる。

今、この状況でモード２に移り、室内熱交換器（１０）
の全体機能が凝縮機能に変化すると、高圧が低下傾向と
なり、低圧は急低下する。このため、運転モードをモー
ド３に強制的に切換え、三方切換弁（５）の切換により
室外熱交換器（２）の全体機能を逆に蒸発機能に切換え
て、複数室内の全体から見て良好な暖房運転を行うこと
とする。同様に、空調負荷の変化に伴いモード３からモ
ード４に移行して室内熱交換器（ｌＯ）の全体機能が蒸
発機能に変化すると、高圧は急上昇し、低圧は上昇傾向
となるから、今度はモード１に切換えて、室外熱交換器
（２）の全体機能を凝縮機能に切換えて、複数室内全体
の良好な冷房運転を行うこととする。以上の場合に、モ
ード２−モード３への移行制御、及びモード４−モード
１への移行制御は、高圧や低圧又はその双方を検出して
行う。また、冷媒の高圧及び低圧は外気温度の変化に応
じて変化するから、外気温度に応じてその運転モードを
切換えるべき高圧の設定値、低圧の設定値を補正しても
よい。

また、室内機のグループ化は室外機とは対応していない
ために単数でも複数でもよく、状況に応じて最適なグル
ープを構成することにより、効率の向上、及びコストの
低減を図れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す冷媒配管系統図である。 （Ｘ）　、　（Ｙ）・・・室外ユニット（室外機）　、
（Ａｔ）、　（Ａ２）、　（Ｂｌ）、　（Ｂ２）・・・
室内ユニット（室内機）、（１）・・・圧縮機、（２）
・・・室外熱交換器、（５）・・・三方切換弁（切換弁
）、（６ｄ）・・・ガス管、（８ｘ）　、（８ｙ）・・
・三方切換弁（切換弁）　、（１０）・・・室内熱交換
器、（１５）・・・共通低圧側ガス管、（１６）・・・
共通高圧側ガス管、（１７）・・・共通液管、（３０）
・・・冷凍サイクル。 ほか２名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）及び室外熱交換器（２）を有する室
   外機（Ｘ），（Ｙ）を複数台備えると共に、室内熱交換
   器（１０）を有する室内機（Ａ１）〜（Ｂ２）を複数台
   備え、上記室外機（Ｘ），（Ｙ）及び室内機（Ａ１）〜
   （Ｂ２）の圧縮機（１），室外熱交換器（２）、室内熱
   交換器（１０）を閉回路に接続した単一の冷凍サイクル
   （３０）が形成されると共に、上記各室外機（Ｘ），（
   Ｙ）及び各室内機（Ａ１）〜（Ｂ２）は上記冷凍サイク
   ル（３０）において互いに並列に接続されていることを
   特徴とする空気調和装置。
2. （２）請求項（１）記載の空気調和装置において、室外
   機（Ｘ，Ｙ）の内部には、圧縮機（１）と室外熱交換器
   （２）との間のガス管（６ｄ）及び、対応する室内機（
   Ａ１）〜（Ｂ２）に延びるガス管（２４），（２５）に
   、各々、冷凍サイクル（３０）を冷房サイクルと暖房サ
   イクルとに選択的に切換える切換弁（５），（８）が設
   けられていることを特徴とする空気調和装置。