JPH0257871A - 熱回収形空気調和装置 - 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、複数の室内ユニットを備え、各室内ユニット
個別に冷暖房運転可能に接続してなる熱回収形空気調和
装置に係り、特に製造コストの低減対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭６２−２５２８６５号公報に開
示される如く、圧縮機、熱源側熱交換器および減圧機能
を有する流量制御弁を備えた室外ユニットに対して、利
用側熱交換器および減圧機構を備えた複数の室内ユニッ
トを並列に接続した冷媒回路を構成し、かつ各熱交換器
を蒸発サイクルと凝縮サイクルに切換える接続切換機構
とを備えたいわゆる熱回収形空気調和装置において、室
外ユニット側で熱源側熱交換器に対して２つの補助熱交
換器を並列に接続し、一方は常時蒸発器として他方は常
時凝縮器として機能させるとともに、運転状態に応じて
その能力を制御することにより、装置全体の冷暖房能力
のバランスを正確に維持しようとするものは知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のような三台の補助熱交換器を利用することに
より、装置が各種の運転モードにあるときに、冷房能力
と暖房能力とでアンバランスが生じて空調感を損ねるよ
うなことが有効に防止されうる。

しかしながら、その場合、三台の補助熱交換器と熱源側
熱交換器とを適正に機能させるには複雑な制御を必要と
すると共に装置が大形化するので、スペースおよび製造
コストが増大するという問題があった。

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、熱源側熱交換器に対し、単純な機能でもってその
能力を微細に調節しうる手段を講することにより、装置
の小形化と制御の簡素化を実現し、製造コストの低減を
図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、第１図に
示すように、圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）およ
び該熱源側熱交換器（３）への冷媒流量調節機能と減圧
機能とを持った第１流量制御機構（４）を有する室外ユ
ニット（Ｘ）に対し、利用側熱交換器（７）および該利
用側熱交換器（７）用の減圧機構（６）を有する複数の
室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）を並列に冷媒配管（１１）
で接続してなる冷媒回路（１２）を備えるとともに、上
記各熱交換器（３）、（７）〜（７）が蒸発器として機
能する蒸発サイクル又は凝縮器として機能する凝縮サイ
クルで冷媒が循環するように、各熱交換器（３）、　　
（７）〜（７）の冷媒回路（１２）のガスライン（１１
ｂ）との接続を吐出ライン（１１ｃ）側と吸入ライン（
ｌｉｄ）側とに個別に切換える接続切換機構（５１）を
備えた熱回収形空気調和装置を前提とし、さらに、上記
熱源側熱交換器（３）に対して並列にかつガス管側が吐
出ライン（１１ｃ）に接続され、凝縮器としてのみ機能
する補助熱交換器（９）と、該補助熱交換器（９）への
冷媒流量を調節する第２流量制御機構（１０）とを設け
る構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、各室内ユニット（Ａ）
〜（Ｃ）がそれぞれ個別に冷暖房運転を行うことにより
、互いの熱の一部又は全部を室内側で回収しあう熱回収
運転が行われる。そして、室内側の暖房要求と冷房要求
の大小差の値に応じて、熱源側熱交換器（３）および補
助熱交換器（９）の使用モードが変更され、装置全体の
熱バランスの維持が図られる。

その場合、補助熱交換器（９）のガス管側が常時吐出ラ
イン（１１ｃ）に接続され、凝縮器としてのみ機能する
ので、別途切換弁、熱交換器等を要せず、第２流量制御
機構（１０）の開度調節だけで運転状態の変化に応じて
能力のバランスが維持されることになり、装置のコンパ
クト化と共に制御が簡素化される。よって、製造コスト
が低減することになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明する
。

第１図は本発明の実施例に係る空気調和装置の全体構成
を示し、−台の室外ユニット（Ｘ）に対し、王台の室内
ユニット（Ａ）〜（Ｃ）が並列に接続されている。上記
室外ユニット（Ｘ）には、インバータ（図示せず）によ
り運転周波数可変に駆動される容量可変形圧縮機（１）
と、冷媒の流れ方向に応じて凝縮器又は蒸発器として機
能する熱源側熱交換器としての室外熱交換器（３）と、
該室外熱交換器（３）が凝縮器として機能する凝縮サイ
クル時には図中実線のごとく、蒸発器として機能する蒸
発サイクル時には図中破線のごとく、つまり室外熱交換
器（３）への冷媒の流れを蒸発サイクルと凝縮サイクル
とに切換える第１四路切換弁（２）と、上記室外熱交換
器（３）への冷媒流量を調節するとともに、室外熱交換
器（３）が蒸発器として機能するときに冷媒の減圧機構
として機能する第１流量制御機構としての第１電動膨張
弁（４）と、液冷媒を貯溜するためのレシーバ（５）と
、圧縮機（１）への吸入ガス中の液冷媒を分離するため
のアキュムレータ（８）とが配置されている。

また、上記各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同
一構成であって、冷媒の流れに応じて蒸発器又は凝縮器
として機能する利用側熱交換器としての室内熱交換器（
７）と、該室内熱交換器（７）への冷媒の減圧機構とし
ての第２電動膨張弁（６）とが配置されている。

そして、上記各ユニット（Ｘ）、　　（Ａ）〜（Ｃ）内
の各機器（１）〜（８）は、それぞれ冷媒配管（１１）
により順次冷媒の流通゛可能に接続されていて、各ユニ
ット（Ｘ）、　　（Ａ）〜（Ｃ）の熱交換器（３）、（
７）〜（７）で付与された熱を冷媒を介して相互に熱交
換する冷媒回路（１２）が構成されている。

また、上記冷媒回路（１２）のガスライン（１１ｂ）に
は、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）について、室内熱交
換器（７）〜（７）が蒸発器として機能する蒸発サイク
ル時には図中実線のごとく、凝縮器として機能する凝縮
サイクル時には図中破線のごとく切換わり、各熱交換器
（７）〜（７）の上記ガスライン（１ｌ　ｂ）との接続
を圧縮機（１）の吐出ライン（１１ｃ）側と吸入ライン
（１１ｄ）側とにそれぞれ個別に切換える第２〜第４四
路切換弁（１４）〜（１６）が配置されている。上記第
１四路切換弁（２）および第２〜第４四路切換弁（１４
）〜（１６）により、各熱交換器（３）、（７）〜（７
）が蒸発器として機能する蒸発サイクル又は凝縮器とし
て機能する凝縮サイクルで冷媒が循環するように、各熱
交換器（３）、　　（７）〜（７）のガスライン（１１
ｂ）との接続を吐出ライン（１１ｃ）側と吸入ライン（
１１ｄ）側とに個別に切換える接続切換機構（５１）が
構成されている。

ここで、本発明の特徴として、上記室外ユニット（Ｘ）
には、−台の補助熱交換器（９）が室外熱交換器（３）
に対して並列に接続されていて、さらに、その液ライン
（１１ａ）側には補助熱交換器（９）への冷媒流量を制
御する第２流量制御機構としての補助電動膨張弁（１０
）が介設されている。そして、上記補助熱交換器（９）
のガス管側は、常時吐出ライン（１１ｃ）となる部位に
接続されていて、室外熱交換器（３）のサイクルの如何
に拘らず、補助熱交換器（９）が常に凝縮器としてしか
機能しないようになされている。

また、（５２）は装置全体の運転を制御するためのコン
トローラであって、該コントローラ（５２）により、空
気調和装置が各運転モードで運転されるようになされて
いる。

なお、第１図において、（１７）〜（２０）は、それぞ
れ第１〜第４四路切換弁（２）、　　（１４）〜（１６
）の各熱交換器（３）、（７）〜（７）。

への接続ポートに対向する一接続ボートと吸入ライン（
１１ｄ）との間に介設されたキャピラリー（２１ａ）　
〜（２１ｃ）はそれぞれ液ライン（１１ａ）、吸入ライ
ン（１１ｄ）および吐出ライン（１１ｃ）の室外ユニッ
ト（Ｘ）出口に介設された手動開閉弁である。

次に、上記空気調和装置の運転時における各運転モード
について、第２図〜第５図に基づき説明する。

第２図は、３つの室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）で冷暖房
運転を個別に行う複合運転モードにあるときで、室内ユ
ニット（Ａ）、　　（Ｂ）がいずれも暖房運転を行い室
内ユニット（Ｃ）が冷房運転を行っている場合を例にと
っている。そのとき、室内ユニツ）（Ａ）、（Ｂ）の第
２電動膨張弁（６）（６）が開き気味の状態で、かつ第
１電動膨張弁（４）および室内ユニット（Ｃ）の第２電
動膨張弁（６）の開度を適度に調節しながら運転が行わ
れ、吐出冷媒が室内ユニット（Ａ）、　　（Ｂ）の室内
熱交換器（７）、（７）で凝縮された後、他の室内ユニ
ット（Ｃ）の室内熱交換器（７）と室外熱交換器（３）
とで蒸発するように循環する（図中矢印参照）。つまり
、室内ユニット（Ａ）。

（Ｂ）と室内ユニット（Ｃ）との間で空調負荷に応じて
冷暖戻道の運転を行う一方、全体としての暖房要求を室
外熱交換器（３）での熱交換でカバーするようになされ
ている。そのとき、暖房要求が冷房要求よりもある程度
以上大きいときには、室外熱交換器（３）における蒸発
能力が大きく要求されるので、補助電動膨張弁（１０）
はほぼ全閉状態にあって、補助熱交換器（９）には冷媒
が流れない（以下、室外熱交換器単独蒸発サイクルとす
る）。

一方、暖房要求が冷房要求よりも大きいがその差が小さ
いような場合には、第３図に示すように、上記第２図と
同様の接続状態において、補助電動膨張弁（１０）を開
き、吐出冷媒が室内ユニット（Ａ）、（Ｂ）の室内熱交
換器（６）、（６）だけでなく、補助熱交換器（９）で
も凝縮した後、室内ユニット（Ｃ）の室内熱交換器（７
）と室外熱交換器（３）とで蒸発するように循環する（
図中矢印参照）。すなわち、暖房要求の減少に応じて室
外熱交換器（３）の蒸発能力を低下させるべく第１電動
膨張弁（４）の開度を絞り気味に制御し、圧縮機（１）
の運転容量を低下させる一方、補助熱交換器（９）側に
吐出冷媒の一部を逃して、適正な高圧値を保持するよう
になされている（以下、逆サイクルとする）。

そして、冷暖の要求能力が非常に近い場合、例えば各室
内ユニット（Ａ）が暖房運転、室内ユニット（Ｂ）が冷
房運転を行い、室内ユニ・ット（Ｃ）が停止しているよ
うな場合には、第１電動膨張弁（４）を閉じて室外熱交
換器（３）を使用しないようになされている。すなわち
、第４図に示すように、各四路切換弁（２）、　　（１
４）〜（１６）が図中実線側に切換わり、第１電動膨張
弁（４）および室内ユニット（Ｃ）の第２電動膨張弁（
６）がほぼ全閉に、室内ユニット（Ａ）の第２電動膨張
弁（６）および補助電動膨張弁（１０）が開き気味の状
態で、室内ユニ・ソト（Ｂ）の第２電動膨張弁（６）の
開度を適度に調節しながら運転が行われ、吐出冷媒が室
内ユニ・ット（Ａ）の室内熱交換器（７）および補助熱
交換器（９）で凝縮された後、室内ユニット（Ｂ）の室
内熱交換器（７）で蒸発するように循環する（図中矢印
参照）。つまり、各室内ユニット（Ａ）、　　（Ｂ）間
の空調負荷の差が極めてわずかの場合には、室内熱交換
器（３）の能力を使用することなく、補助熱交換器（９
）の凝縮能力だけで負荷に対する能力のバランスを取る
ようになされている（以下、補助熱交換器単独凝縮サイ
クルとする）。

そして、冷房要求が大きい場合、例えば全室内ユニット
（Ａ）〜（Ｃ）が冷房運転を行う単一運転モード時にお
いては、第５図に示すように、各四路切換弁（２）、　
　（１４）〜（１６）が図中実線のごとく切換わり、第
１電動膨張弁（４）および補助電動膨張弁（１０）が開
き気味の状態で、各第２電動膨張弁（６）〜（６）の開
度を適度に調節しながら運転が行われ、吐出冷媒が室外
熱交換器（３）および補助熱交換器（９）で凝縮された
後、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の室内熱交換器（７
）〜（７）で蒸発するように循環する（図中矢印参照）
。すなわち、空調負荷に対して室外熱交換器（３）の能
力が不足している場合等に、補助熱交換器（９）で能力
のバランスを取るようになされている（以下、同時凝縮
サイクルとする）。

したがって、上記実施例では、室内側の空調要求が暖房
要求の大きいときには、室外側で補助熱交換器（９）を
使用することなく、室外熱交換器（３）を単独蒸発サイ
クルにして室内側との能力バランスを取る一方、室内側
の暖房要求が小さくなり、冷房要求側に移行するに応じ
て、補助熱交換器（９）を使用することにより、能力バ
ランスが維持される。

そして、室内ユニット（Ａ）〜（Ｂ）側の暖房要求があ
る程度冷房要求よりも大きいような場合、通常暖房要求
の減少に応じて室外熱交換器（３）の蒸発能力を低下さ
せるべく第１電動膨張弁（４）の開度を絞り気味に、圧
縮機（１）の運転容量を低下させるように制御されるが
、そのとき、室外熱交換器（３）に対して補助熱交換器
（９）を逆サイクルにして、補助熱交換器（９）を凝縮
器として使用することにより、補助熱交換器（９）側に
吐出冷媒の一部を逃して、適正な高圧値を保持すること
ができるのである。

また、暖房要求と冷房要求との差が極めてわずかの場合
には、室外熱交換器（３）を使用することなく補助熱交
換器（９）を単独凝縮サイクルにして微細な能力調節を
行うので、室外熱交換器（３）の能力を微小にするため
に無理な圧縮機（１）の容量制御や第１電動膨張弁（４
）の開度制御を行う必要がないという利点がある。

さらに、各室内ユニット（Ａ）〜（Ｃ）の複合モードに
よる運転時、運転状態の変化によって暖房要求と冷房要
求の大小関係が頻繁に反転するような場合にも、上記第
３図および第４図のように、接続切換機構（５１）の接
続状態を切換えることなく、第１電動膨張弁（４）の開
度だけでその変化に応じて能力バランスを維持すること
ができるので、切換弁の頻繁な切換えに起因する信頼性
の低下を有効に防止することができる。

その場合、補助熱交換器（９）のガス管側が常時吐出ラ
イン（１１ｃ）に接続され、凝縮器としてのみ機能する
ので、別途切換弁や、従来のような２つの熱交換器等を
要せず、第２流量制御機構（１０）の開度調節だけで運
転状態の変化に応じて能力のバランスが維持されること
になり、装置のコンパクト化と共に制御が簡素化される
。よって、製造コストの低減を図ることができるのであ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、熱回収形空気調
和装置において、熱源側熱交換器に対して補助熱交換器
を並列に接続するとともに、そのガスライン側を吐出ラ
インに接続して、補助熱交換器を凝縮器としてのみ機能
するようにしたので、コンパクトな装置と簡素な制御で
もって運転状態の変化に応じて冷暖房の能力バランスを
維持することができ、よって、製造コストの低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はその冷媒系統図
、第２図〜第５図は装置の各運転モードにおける運転状
態を示し、それぞれ第２図は冷暖同時運転時で室外熱交
換器が単独蒸発サイクル時、第３図は冷暖同時運転時で
室外熱交換器および補助熱交換器が逆サイクル時、第４
図は冷暖同時運転時で補助熱交換器が単独凝縮サイクル
時、第５図は冷房単一運転時で室゛外熱交換器および補
助熱交換器が同一サイクル時の冷媒の循環を示す図であ
る。 （１）・・・圧縮機、（３）・・・室外熱交換器（熱源
側熱交換器）、（４）・・・第１電動膨張弁（第１流量
制御機構）、（６）・・・第２電動膨張弁（減圧機構）
、（７）・・・室内熱交換器（利用側熱交換器）、（９
）・・・補助熱交換器、（１０）・・・補助電動膨張弁
（第２流量制御機構）、（１１）・・・冷媒配管、（１
ｌ　ｂ）・・・ガスライン、（１１ｃ）・・・吐出ライ
ン、（１１ｄ）・・・吸入ライン、（１２）・・・冷媒
回路、（５１）・・・接続切換機構、（Ｘ）・・・室外
ユニット、（Ａ）〜（Ｃ）・・・室内ユニット。 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）および該熱
   源側熱交換器（３）への冷媒流量調節機能と減圧機能と
   を持った第１流量制御機構（４）を有する室外ユニット
   （Ｘ）に対し、利用側熱交換器（７）および該利用側熱
   交換器（７）用の減圧機構（６）を有する複数の室内ユ
   ニット（Ａ）〜（Ｃ）を並列に冷媒配管（１１）で接続
   してなる冷媒回路（１２）を備えるとともに、上記各熱
   交換器（３）、（７）〜（７）が蒸発器として機能する
   蒸発サイクル又は凝縮器として機能する凝縮サイクルで
   冷媒が循環するように、各熱交換器（３）、（７）〜（
   ７）の冷媒回路（１２）のガスライン（１１ｂ）との接
   続を吐出ライン（１１ｃ）側と吸入ライン（１１ｄ）側
   とに個別に切換える接続切換機構（５１）を備えた熱回
   収形空気調和装置において、上記熱源側熱交換器（３）
   に対して並列にかつガス管側が吐出ライン（１１ｃ）に
   接続され、凝縮器としてのみ機能する補助熱交換器（９
   ）と、該補助熱交換器（９）への冷媒流量を調節する第
   ２流量制御機構（１０）とを備えたことを特徴とする熱
   回収形空気調和装置。