JP2006125761A

JP2006125761A - 室内機およびこれを備えた空気調和装置

Info

Publication number: JP2006125761A
Application number: JP2004316342A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shiotani; 篤塩谷; Masahiko Nakamoto; 正彦中本; Takayuki Hattori; 貴之服部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】室内機に設けられた切換弁に起因する冷媒の溜まり込みを防止する。
【解決手段】室外ユニット１と低圧ガス管７、高圧ガス管５および液管９によって接続され、高圧ガス分岐管７ｃまたは液冷媒用分岐４４から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０を備えた室内機において、高圧ガス分岐管５ｃから室内熱交換器４０へと向かう高圧ガス流路と、室内熱交換器４０から低圧ガス分岐管７ｃへと向かう低圧ガス流路とを切り換える室内側四方弁４８を備え、室内側四方弁４８は、低圧ガス流路が選択されている場合に、高圧ガス分岐管５ｃから低圧ガス分岐管７ｃへと向かう低圧バイパス管５０を選択することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧ガス管、低圧ガス管および液管によって室外機と接続された室内機およびこれを備えた空気調和装置に関するものである。

高圧ガス管、低圧ガス管および液管によって一つの室外機と接続された複数の室内機を備え、それぞれの室内機で冷房・暖房運転を独立に行う空気調和装置として、いわゆる冷暖房フリーマルチエアコンが知られている（特許文献１参照）。
図１２には、このような冷暖房フリーマルチエアコンが示されている。
室外ユニット１００には、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、二つの室外熱交換器１０３Ａ，Ｂとが設けられている。室外熱交換器１０３Ａ，Ｂには、それぞれ、室外側切換弁１０２Ａ，Ｂが設けられており、高圧ガス管１１０及び低圧ガス管１１１との接続を選択的に切り換えるようになっている。
高圧ガス管１１０は、圧縮機１０１からの吐出ガスが導かれる流路となっており、低圧ガス管１１１は、室内機Ａ，Ｂ，Ｃからの低圧ガスが導かれる流路となっている。
室外側切換弁１０２Ａ，Ｂとは反対側となる室外熱交換器１０３Ａ，Ｂの端部には、液管１１２が接続されている。

室内ユニットＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃは、室外ユニット１００と高圧ガス管１１０、低圧ガス管１１１および液管１１２によって接続されている。各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃには、室内側切換弁１０８Ａ，Ｂ，Ｃが設けられており、高圧ガス管１１０及び低圧ガス管１１１との接続を選択的に切り換えるようになっている。また、各室内熱交換器１０７Ａ，Ｂ，Ｃには、液管１１２からの液冷媒を膨張させるための膨張弁１０６Ａ，Ｂ，Ｃが設けられている。

上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンは、次のように運転される。
一例として、室内ユニットＡ，Ｂが冷房、室内ユニットＣが暖房とされた運転について説明する。
圧縮機１０１によって圧縮された冷媒は、高圧ガス管１１０へと導かれ、この高圧ガス管１１０が室外側切換弁１０２Ｂによって選択されて、室外熱交換器１０３Ｂへと導かれる。
他方の室外熱交換器１０３Ａは、液冷媒の溜まり込みを防止するために、室外切換弁１０２Ａから高圧ガスを導き、逆止弁１０５Ａおよびキャピラリチューブ１３５を通過させて減圧し、液管１１２へと導く。
凝縮器として動作する室外熱交換器１０３Ａを通過して凝縮液化した液冷媒は、液管１１２によって室内ユニットＡ，Ｂへと導かれ、膨張弁１０６Ａ，Ｂで膨張した後、室内熱交換器１０７Ａ，Ｂで蒸発して室内空気を冷却する。これにより、室内ユニットＡ，Ｂは冷房動作を行う。室内熱交換器１０７Ａ，Ｂを通過した冷媒は、室内側切換弁１０８Ａ，Ｂによって選択された低圧ガス管１１１へと導かれ、アキュムレータ１１４を通過して再び圧縮機１０１へと戻される。
室内ユニットＣの室内側切換弁１０８Ｃは、高圧ガス管１１０を選択しており、高圧ガスが室内熱交換器１０７Ｃに導かれ、室内空気を暖める。室内空気を暖めて凝縮液化した冷媒は、液管１１２へと導かれる。

特開平９−３１０９３１号公報（［００１７］〜［００２１］，図１）

上記のような従来の冷暖房フリーマルチエアコンは、以下の問題を有していた。
室内ユニットＡ，Ｂは冷房運転をしており、高圧ガスが流されない状態となっているので、高圧ガス管１１０の主管から室内熱交換器１０７Ａ，Ｂへとつながる分岐管内には高圧ガスが滞留することになる。この分岐管内で滞留した高圧ガスが放熱・凝縮してしまって液冷媒が溜まり込み、全体の冷媒不足を引き起こすおそれがある。

また、室内ユニットＡ，Ｂを暖房運転に切り換えようとする場合、または、室内ユニットＣを冷房運転に切り換えようとする場合、大きな圧力差がある高圧ガス管と低圧ガス管の切り換えを行うので、室内切換弁１０８Ａ，Ｂ，Ｃには大きな衝撃音が生じていた。特に室内切換弁１０８Ａ，Ｂ，Ｃは室内ユニット内に設けられているので、居住者の不快感を引き起こし、大きな問題となっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、室内機に設けられた切換弁に起因する冷媒の溜まり込み又は切り換え時の騒音を防止する室内機およびこれを備えた空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の室内機およびこれを備えた空気調和装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和装置の室内機は、低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって室外機と接続され、前記高圧ガス管または前記液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた空気調和装置の室内機において、前記高圧ガス管から前記室内熱交換器へと向かう高圧ガス流路と、前記室内熱交換器から前記低圧ガス管へと向かう低圧ガス流路とを切り換える四方弁を備え、該四方弁は、前記低圧ガス流路が選択されている場合に、前記高圧ガス管から前記低圧ガス管へと向かうバイパス流路を選択することを特徴とする。

低圧ガス流路が選択されている場合には、高圧ガス管から室内熱交換器へと向かう高圧ガス流は切断されているので、高圧ガスは室内熱交換器へは流されない。この場合に、高圧ガス管から低圧ガス管へと向かうバイパス流路を選択する四方弁を採用することとして、高圧ガス管内の高圧ガスを低圧ガス管へと流すようにした。これにより、高圧ガスが滞留してしまう状態を解消できる。したがって、滞留した高圧ガス管内のガス冷媒が放熱・凝縮することによって液化し、液冷媒として配管内に溜まり込むことがない。

さらに、前記四方弁近傍の前記高圧ガス管には、前記高圧ガス流路から前記低圧ガス流路へと切換える際に減圧を行う減圧手段が設けられていることを特徴とする。

高圧ガス管に減圧手段を設けて、高圧ガス流路から低圧ガス流路に切り換える際に、高圧ガス管から四方弁へと流れ込むガス冷媒の圧力を減じることとしたので、流路切り換え時の圧力差に起因する騒音を防止することができる。

さらに、前記バイパス流路には、流量調整手段が設けられていることを特徴とする。

低圧ガス流路が選択されている場合、バイパス流路を通過する高圧ガスは室内熱交換器には導かれないので、冷凍サイクルに寄与しない。したがって、バイパス流路を流れるガス冷媒が多いと、そこで熱損失が生じることになる。そこで、この高圧ガスの流量を流量調整手段によって調節し、熱損失を抑えることとした。

また、本発明の空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた複数の室内機と、を備えた空気調和装置において、上記室内機を少なくとも一つ備えていることを特徴とする。

上記室内熱交換器を備える空気調和装置としたので、液冷媒の溜まり込みの少ない、また、四方弁の切り換え時における騒音が少ない空気調査装置を提供することができる。
なお、本発明の室内機を全ての室内機に適用しても良いし、一部分の室内機にのみ本発明の室内機を適用し、他の室内機には従来の室内機を用いることとしても良い。

低圧ガス流路が選択されている場合に、高圧ガス管から低圧ガス管へと向かうバイパス流路を選択する四方弁としたので、高圧ガスを滞留させずに流すことができ、液冷媒の溜まり込みを防止して冷媒不足を回避することができる。
また、減圧手段によって四方弁の切り換え時に高圧が加わらないようにしたので、切り換え時の騒音を防止することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、冷暖房フリーマルチエアコン（空気調和装置）の概略構成が示されている。
冷暖房フリーマルチエアコンは、一つの室外ユニット（室外機）１と、複数の室内ユニット（室内機）３と、これらを接続する高圧ガス管５、低圧ガス管７および液管９とを備えている。
室外ユニット１は、例えば２台とされた圧縮機１０と、例えば２台とされた室外熱交換器１２とを備えている。
室外熱交換器１２は、室外空気と熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器または蒸発器として動作する。各室外熱交換器１２ａ，ｂとレシーバ２３との間の液管９との間であって、各室外熱交換器１２ａ，ｂの近傍には、それぞれ、室外側膨張弁１３ａ，ｂが設けられている。この室外側膨張弁１３ａ，ｂをバイパスする室外側膨張弁バイパス管１６ａ，ｂが設けられており、各バイパス管１６ａ，ｂには、室外熱交換器１２ａ，ｂからレシーバ２３への冷媒流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁１９ａ，ｂが設けられている。一方の第１室外熱交換器１２ａに接続された室外側膨張弁バイパス管１６ａには、逆止弁１９ａの上流側に開閉弁２１が設けられている。
室外側膨張弁１３ａ，ｂのレシーバ２３側に接続された配管は、液管９の合流点９ａにて合流するようになっている。

各圧縮機１０ａ，ｂは、好適にはスクロールコンプレッサが用いられる。これらの圧縮機１０ａ，ｂは、要求される能力に応じて、２台同時に運転する場合もあり、また、１台のみ運転させ、他の１台をバックアップとする場合もある。
圧縮機１０で圧縮された冷媒は、高圧ガス冷媒となり、高圧ガス管５へと吐出される。
なお、冷媒としては、例えばＲ４０１Ａが用いられる。このＲ４０１Ａは、従来の冷媒であるR22・R407Cに比べて約1.4倍（5℃）の密度を有し、約1.6倍（5℃）の高圧となる。このような高密度高圧冷媒は、高い冷凍能力を発揮し、圧力損失も少ないという利点を有する。

室外ユニット１内に位置する高圧ガス管５は、分岐点５ａ，ｂにおいて分岐し、それぞれの分岐管６ａ，ｂが高圧ガス管用ポート１４−１において室外側四方弁１４ａ，１４ｂに接続されている。室外側四方弁１４ａ，ｂは、それぞれ、室外熱交換器１２ａ，ｂに接続される室外熱交換器側ポート１４−２と、低圧ガス管７の分岐点７ｄにおいて分岐する低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続される低圧ガス管側ポート１４−３と、ストレーナ１７ａ，ｂ及びキャピラリチューブ１８ａ，ｂを介して低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに接続されるバイパス管側ポート１４−４とを備えている。

室外ユニット１内に位置する低圧ガス管７は、アキュムレータ２０を介して、各圧縮機１０ａ，ｂに接続されている。アキュムレータ２０において回収された液冷媒は、液冷媒返送ライン２２ａ，ｂによって各圧縮機１０ａ，ｂに戻されるようになっている。

室外熱交換器１２ａ，ｂは、室外側四方弁１４ａ，ｂに接続される側の反対側に、液管９が接続されている。この室外ユニット１内の液管９には、液冷媒を貯留するレシーバ２３と、冷房運転時に液管９を流れる冷媒に過冷却を与える過冷却器２５とを備えている。過冷却器２５は、液管９を流れる液冷媒の一部を取り出し、膨張弁２５ａによって膨張気化させて冷却した冷媒によって、液管９を流れる液冷媒に過冷却を与えるようになっている。過冷却に用いられて気化したガス冷媒は、アキュムレータ２０に返送される。

室内ユニット３は、複数設けられており、各室内ユニットの構成は同等とされる。
室内ユニット３は、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０を備えている。室内熱交換器４０と液管９とを接続する液冷媒用分岐管４４には、膨張弁４２が設けられている。
各室内ユニット３には、高圧ガス管５及び低圧ガス管７の切り換えを行う分流コントローラ４６が設けられている。

分流コントローラ４６は、次のような構成となっている。
分流コントローラ４６は、室内側四方弁４８を備えている。室内側四方弁４８は、高圧ガス管５の主管から分岐された高圧ガス分岐管５ｃに接続される高圧ガス管用ポート４８−１と、室内熱交換器４０側に接続される室内熱交換器側ポート４８−２と、低圧ガス管７の主管から分岐された室内側低圧ガス分岐管７ｃに接続される低圧ガス管用ポート４８−３と、室内側低圧ガス分岐管７ｃの中途位置４９に合流する低圧バイパス管５０に接続される低圧バイパス管用ポート４８−４とを有している。

室内側四方弁４８は、暖房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通する。また、室内側四方弁４８は、冷房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通する。

室内側四方弁４８の上流側の高圧ガス分岐管５ｃには、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が設けられている。この高圧ガス分岐管用開閉弁５２を迂回するように高圧ガス分岐管用バイパス流路５４が形成されており、この高圧ガス分岐管用バイパス流路５４には第１キャピラリチューブ（減圧手段）５５が設けられている。
室内側四方弁４８の下流側の低圧バイパス管５０には、第２キャピラリチューブ（流量調整手段）５７が設けられている。
高圧ガス分岐管用バイパス流路５４の上流側の高圧ガス分岐管５ｃと低圧バイパス管５０の下流側（中途位置４９の下流側）の室内側低圧ガス分岐管７ｃとの間には、高低圧バイパス管５８が設けられている。高低圧バイパス管５８には、高圧ガス分岐管５ｃ側から室内側低圧ガス分岐管７ｃ側に向かって、高低圧バイパス管用開閉弁６０と第３キャピラリチューブ６２とが順に設けられている。

次に、上記構成の冷暖房フリーマルチエアコンについて、各運転モードに応じてその動作を説明する。
以下に説明するように、本実施形態にかかる冷暖房フリーマルチエアコンは、要求される凝縮能力・蒸発能力に応じて、室外熱交換器１２の動作を適宜変更するものである。

［全冷房全台運転：運転パターンＣ４］
先ず、夏季のように、全ての室内ユニット３において冷房運転が選択されている場合の動作について、図１を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは凝縮器として動作する。
圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５の各分岐点５ａ，ｂで分岐して、各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れる。一方、高圧ガス冷媒の一部分（ごく少量）は、室内ユニット３へと接続される高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと流れる。なお、本実施形態において、圧縮機は１台のみ用いており、他の１台はバックアップ用とされている。
室外側四方弁１４ａ，ｂでは、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２が連通され、また、低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通されている。したがって、高圧ガス管用ポート１４−１へと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、室外熱交換器側ポート１４−２を通過して、室外熱交換器１２ａ，ｂへと導かれる。一方、室外側四方弁１４ａ，ｂの低圧ガス管側ポート１４−３とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、室外側低圧ガス分岐間１５ａ，ｂを通る流路は閉ループとされているので、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂには高圧ガス冷媒は流れず、また、低圧ガス管７の分岐点７ｄから低圧ガス冷媒が流れ込むこともない。ただし、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内は低圧ガス冷媒が満たされた状態となっている。

室外熱交換器１２ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、外気と熱交換して放熱し、凝縮液化される。凝縮液化した高圧液冷媒は、レシーバ２３を通過し、過冷却器２５で過冷却された後、液管９を通って室内ユニット３へと導かれる。なお、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する液管９は、その長さが１００ｍを超えるので、このように過冷却をつけて液管９内での液冷媒の蒸発を避けることが望ましい。

室内ユニット３側へと流れ込んだ高圧液冷媒は、各室内ユニット３に接続された高圧ガス分岐管５ｃに分岐した後、各室内ユニット３の膨張弁４２で絞られて膨張させられる。その後、液冷媒は室内熱交換器４０で蒸発して、室内空気から熱を奪い冷却する。蒸発気化した低圧ガス冷媒は、分流コントローラ４６の室内側四方弁４８へと流れ込む。室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。したがって、室内熱交換器４０からの低圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、室内側低圧ガス分岐管７ｃへと流れ込んだ後、主管である低圧ガス管７を通って室外ユニット１へと導かれる。

分流コントローラ４６内では、高圧ガス冷媒について、次のような冷媒流れが形成されている。高圧ガス管５から各室内ユニット３に分岐した高圧ガス分岐管５ｃを通って流れ込んだ高圧ガス冷媒は、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が閉とされているので、高圧ガス分岐管用バイパス流路５４を通り、第１キャピラリチューブ５５で減圧される。減圧されたガス冷媒は、室内側四方弁４８を通り、低圧バイパス管５０へと流れ込み、第２キャピラリチューブ５７で絞られて流量調整された後、中途位置４９において室内側低圧ガス分岐管７ｃに合流する。このように、高圧ガス分岐管５ｃの高圧ガス冷媒を室内側四方弁４８を介して流すようにしたので、高圧ガス分岐管５ｃにおいて高圧ガスが滞留することがなく、ひいては、主管である高圧ガス管５において高圧ガスが滞留することがない。したがって、高圧ガス管５（もしくは高圧ガス分岐管５ｃ）内で高圧ガス冷媒が放熱・凝縮してしまい、液冷媒が高圧ガス管５内に溜まり込むことが防止される。特に、室外ユニット１と室内ユニット３とを接続する高圧ガス管５の配管長は１００ｍを超え、たとえ配管を断熱したとしてもその放熱量は無視できないものとなるため、このような高圧ガス冷媒を分流コントローラ４６によって流動させる冷媒回路が有効となる。
一方、分流コントローラ４６の高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉とされているので、高低圧バイパス管５８には高圧ガス冷媒が流れない。

低圧ガス管７を通って室外ユニット１に流れ込んだ低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０で液冷媒が除去された後、圧縮機１０ａへと戻される。
このように、全冷房全台運転では、要求される凝縮能力が大きいため、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂが凝縮器として運転される。

［全冷房運転（停止ユニット有）：運転パターンＣ４’］
図２に示すように、全冷房運転であっても、全ての室内ユニット３の送風ファン（図示せず）が動作している場合に限らず、何台かは（同図においては室内ユニット３ｄ）送風ファンが回転せず、停止ユニットとされている場合もある。この場合、要求される凝縮能力は依然として大きい（例えば能力の１００％）ので、室外熱交換器１２ａ，ｂは２台とも凝縮器として動作する。
なお、この運転パターンの場合にも、高圧ガス分岐管５ｃと低圧ガス分岐管７ｃとを連通する高低圧バイパス管５８に設けられた高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉じられている。

［冷房主体（冷房期）：運転パターンＣ４”］
図３に示すように、夏季のような冷房期であっても、１又は複数台の室内ユニット３（同図においては室内ユニット３ａのみ）が暖房運転を選択されている場合がある。この場合、要求される凝縮能力は依然として大きい（例えば能力の１００％）ので、室外熱交換器１２ａ，ｂは２台とも凝縮器として動作する。
室内ユニット３ａは、室内側四方弁４８を切り換えることによって、冷房運転から暖房運転へと切り換えられる。つまり、室内側四方弁４８は、冷房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通していたものを、暖房運転時には、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通するように切り換えられる。

その後、高圧ガス分岐管用開閉弁５２が開けられる。この開閉弁５２が開けられる直前には、高圧ガスは、高圧ガス分岐管用バイパス流路５４に設けた第１キャピラリチューブ５５によって高圧ガスの圧力が減じられて低圧ガスに近い圧力まで減じられているので、高圧ガス管用ポート４８−１には、低圧ガスに近い圧力が加わっている。この状態で室内側四方弁４８を切り換えて、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを接続するので、切り換え時における圧力差を可及的に小さくすることができ、室内側四方弁４８の切り換え時における騒音を防止することができる。
このように室内側四方弁４８が切り換えられると、高圧ガス冷媒は、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。

なお、この運転パターンの場合にも、高圧ガス分岐管５ｃと低圧ガス分岐管７ｃとを連通する高低圧バイパス管５８に設けられた高低圧バイパス管用開閉弁６０は閉じられている。

［冷房主体（中間期：室外ファンコントロール範囲内）：運転パターンＣ２］
図４には、春季や秋季のような中間期であって、冷房運転を行う室内ユニット３の台数が、暖房運転を行う室内ユニット３の台数よりも多い冷房主体の運転を行う場合が示されている。また、室外温度が冬季のように低すぎず（例えば５℃程度）、室外熱交換器１２ａ，ｂに設けた室外ファン（図示せず）の運転・停止（又は室外ファンの回転数制御）によって凝縮能力をコントロールできる範囲における場合である。

この運転パターンでは、夏季のように要求冷房能力が大きくなく、したがって要求される凝縮能力が比較的小さい（例えば能力の５０％）ので、第２室外熱交換器１２ｂは停止されている。この第２室外熱交換器１２ｂの停止は次のように行われる。
第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側四方弁１４ｂを切り換えて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切り、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させる。これにより、圧縮機１０ａから吐出された高圧ガスを第２室外熱交換器１２ｂに流さないようにする。また、第２室外熱交換器１２ｂに接続された室外側膨張弁１３ｂを全閉にする。

他方の第１室外熱交換器１２ａの下流側の室外側膨張弁１３ａは全開とされており、また、室外側膨張弁バイパス管１６ａに設けた開閉弁２１も開とされている。

暖房運転を行う室内ユニット３ａの分流コントローラ４６は、次のように動作される。
分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。

［冷房主体（中間期：室外ファンコントロール範囲内）：運転パターンＣ１］
図５には、図４を用いて説明した運転パターンＣ２に類似した運転パターンが示されている。本運転パターンＣ１と運転パターンＣ２とは、要求される凝縮能力が本運転パターンＣ１の方が小さい（例えば能力の０〜５０％程度）点で異なる。したがって、運転パターンＣ２では、第１室外熱交換器１２ａの下流側に配置された室外側膨張弁１３ａおよび室外側膨張弁バイパス管１６ａの開閉弁２１のいずれもが全開となっていたが、本運転パターンＣ１では室外側膨張弁１３ａをステップ的に中間段階の開度に絞り、室外側膨張弁バイパス管１６ａの開閉弁２１を全閉としている。このようにして、室外ユニット１において発揮される凝縮能力を調整している。

［冷暖バランス（冷房≒暖房，低外気温室内小容量）：運転パターンＣ２’］
図６には、室内ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しく、各室内熱交換器４０が小容量でバランスしている冷暖バランス運転のときであって、かつ冬季のように外気温が低い場合が示されている。

同図において、室内ユニット３ａ，ｂは暖房運転が選択され、室内ユニット３ｃ，ｄは冷房運転が選択されている。暖房運転時および冷房運転時における分流コントローラ４６の動作は上述の通りである。
すなわち、暖房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。
冷房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。

本運転パターンＣ２’では、第１室外熱交換器１２ａを凝縮器として、第２室外熱交換器１２ｂを蒸発器として運転している。
すなわち、室外側膨張弁１３ａおよび室外側膨張弁バイパス管１６ａに設けた開閉弁２１を開として第１室外熱交換器１２ａを凝縮器として動作させている。
第２室外熱交換器１２ｂに接続されている室外側四方弁１４ｂによって室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とが連通されているので、液管９の合流点９ａから高圧液冷媒が室外側膨張弁１３ｂへと流れ込む。室外側膨張弁１３ｂは絞り弁として動作するように開度調整がなされており、ここで高圧液冷媒が膨張させられて第２室外熱交換器１２ｂへと流され、外気との熱交換により蒸発させられるようになっている。これにより、第２室外熱交換器１２ｂを蒸発器として動作させている。

本運転パターンＣ２’では、低外気温に見合った低圧で圧縮機１０を運転させると、必要な高圧を維持するために圧縮機の周波数が増大し、システム内を循環する冷媒量が多くなってしまう。しかし、各室内熱交換器４０が小容量でバランスしているので、冷媒循環量が多くなると冷暖混在運転のバランスを失うおそれがある。
また、低外気温とされているので、室外熱交換器１２ａ，ｂをともに停止させておくと（これらの室外熱交換器１２ａ，ｂは暖房運転に備えて蒸発器の状態で待機している）、室外熱交換器１２ａ，ｂ内に冷媒が凝縮して大量に溜まり込んでしまうおそれがある。
そこで、第１室外熱交換器１２ａを凝縮器として、かつ第２室外熱交換器１２ｂを蒸発器として動作させることにより、室外熱交換器１２ａ，ｂで冷媒を常に流動させることを可能にして、冷媒の溜まり込みを防いでいる。また、冷媒循環量を増加させることができるので、必要な圧縮機の周波数を維持することができる。

［冷暖バランス（冷房≒暖房、低圧許容範囲）：運転パターンＣ０］
図７には、室内ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しい冷暖バランス運転の場合が示されている。本運転パターンＣ０は、図６を用いて示した運転パターンＣ２’と異なり、室内ユニット３の暖房運転をしている各室内熱交換器４０の容量が比較的大きく、しかも、外気温に対応する飽和蒸気圧を考慮しても室外熱交換器１２ａ，ｂにおける液冷媒の溜まり込みが許容される範囲（低圧許容範囲）となっている。
したがって、本運転パターンＣ０では、室外熱交換器１２ａ，ｂのいずれも停止すなわち冷媒を流さないようになっており、凝縮器としても蒸発器としても動作させていない。ただし、これらの室外熱交換器１２ａ，ｂは暖房運転に備えて蒸発器の状態で待機している。すなわち、室外側四方弁１４ａ，ｂの高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とを連通させ、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とを連通させて、高圧ガス管用ポート１４−１と室外熱交換器側ポート１４−２との連通を切る。
冷房運転に供される高圧液冷媒は、暖房運転をしている室内ユニット３ａ，ｂの室内熱交換器４０において凝縮した高圧液冷媒が用いられる。

本運転パターンにおいても、暖房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。
また、冷房運転が行われている分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。

［全暖房全台運転：運転パターンＥ４］
次に、冬季のように、全ての室内ユニット３において暖房運転が選択されている場合の動作について、図８を用いて説明する。この場合、二つの室外熱交換器１２ａ，ｂは蒸発器として動作する。

圧縮機１０ａによって圧縮された高圧ガス冷媒は、高圧ガス管５を通って室内ユニット３へと導かれる。高圧ガス冷媒のごく一部は、高圧ガス管５の分岐点５ａ，ｂにおいて分岐して各室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込む。室外側四方弁１４ａ，ｂは、高圧ガス管用ポート１４−１とバイパス管側ポート１４−４とが連通され、また、室外熱交換器側ポート１４−２と低圧ガス管側ポート１４−３とが連通されている。したがって、室外側四方弁１４ａ，ｂへと流れ込んだ高圧ガス冷媒は、バイパス管側ポート１４−４を通って、キャピラリチューブ１８ａ，ｂで減圧された後、室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに合流する。室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂ内の低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２０を通過して、再び圧縮機１０ａへと戻される。また、室外熱交換器１２ａ，ｂから導かれる低圧ガス冷媒も、室外側四方弁１４ａ，ｂを介して室外側低圧ガス分岐管１５ａ，ｂに流れるようになっている。

高圧ガス管５によって室内ユニット３へと導かれた高圧ガス冷媒は、各高圧ガス分岐管５ｃを通過して、各分流コントローラ４６へと流れ込む。分流コントローラ４６の室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と室内熱交換器側ポート４８−２とを連通し、かつ、低圧ガス管用ポート４８−３と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通している。したがって、高圧ガス冷媒は、室内側四方弁４８を通って、室内熱交換器４０へと導かれ、この室内熱交換器４０で凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０で液化した高圧液冷媒は、液冷媒用分岐管４４を通って、主管である液管９へと合流する。この高圧液冷媒は、液管９によって室外ユニット１へと導かれ、室外熱交換器１２ａ，ｂの上流側に位置する室外側膨張弁１３ａ，ｂによって減圧させられて低圧液冷媒とされた後に、室外熱交換器１２ａ，ｂへと送られる。低圧液冷媒は、室外熱交換器１２ａ，ｂにおいて外気から熱を奪うことにより蒸発して低圧ガス冷媒とされる。低圧ガス冷媒は、上述のように、室外側四方弁１４ａ，ｂへと導かれた後、低圧ガス分岐管１５ａ，ｂを通って圧縮機１０ａへと戻される。

［暖房主体（暖房期）：運転パターンＥ４’］
図９に示すように、冬季のような暖房期であり殆どの室内ユニット３が暖房運転とされていても、一部の室内ユニット（図においては室内ユニット３ｄ）のみが冷房運転を選択している場合がある。
この場合には、室内ユニット３ｄの分流コントローラを冷房運転時の設定に変更されている。すなわち、室内側四方弁４８は、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通し、かつ、室内熱交換器側ポート４８−２と低圧ガス管用ポート４９−３とを連通している。
このように暖房運転から冷房運転に切り換える場合、高圧ガス分岐管用開閉弁５２を開から閉にして、高圧ガスを高圧ガス分岐管用バイパス流路５４に流して第１キャピラリチューブ５５で減圧した後に、室内側四方弁４８を切り換える。このようにすることで、切り換え時における圧力差を可及的に小さくすることができ、室内側四方弁４８の切り換え時における騒音を防止することができる。

室外熱交換器１２ａ，ｂについては、暖房期でありシステム全体として要求される蒸発能力が依然として大きい（例えば能力の１００％）ので、上述の運転パターンＥ４（図８参照）と同様に、蒸発器として動作している。

［暖房主体（中間期）：運転パターンＥ２］
図１０に示すように、暖房運転が選択されている室内ユニット３の台数が冷房運転が選択されている室内ユニット３の台数よりも多く、しかも春季や秋季のような中間期の場合の運転パターンが示されている。
本運転パターンでは、冬季ほど蒸発能力が要求されない（例えば能力の５０％程度）ので、第一室外熱交換器１２ａの膨張弁１３ａを全閉として第１室外熱交換器１２ａを停止し、第２室外熱交換器１２ｂのみを蒸発器として動作させている。

［油戻し運転］
図１１には、高圧ガス管５及び低圧ガス管７に貯まった圧縮機１０の潤滑油を圧縮機１０へと返送する油戻し運転の冷媒回路が示されている。
本油戻し運転は、暖房運転時に、室内側四方弁４８を切り換えて高圧ガス管５と室内熱交換器４０との高圧ガス冷媒流れを切断した後に、分流コントローラ４６に設けた、高圧ガス分岐管５ｃと低圧ガス分岐管７ｃとを連通する高低圧バイパス管５８の高低圧バイパス管用開閉弁６０を開とすることによって行われる。このとき、分流コントローラ４６内を流れる高圧ガスは、高低圧バイパス管５８を通って、高圧ガス分岐管５ｃから低圧ガス分岐管７ｃへと流される。なお、高圧ガス分岐管用開閉弁５２は開とされているが、この開閉弁５２を通り、室内側四方弁４６及び第２キャピラリチューブ５７を通る圧力損失よりも、高低圧バイパス管５８を通る圧力損失が小さくなるように第３キャピラリチューブ６２の圧力損失を設定しているので、殆どの高圧ガス冷媒は高低圧バイパス管５８内を流れる。
このように、高低圧バイパス管５８を高圧ガスが流れるようにして、高低圧バイパス管５８よりも室内熱交換器４０側の冷媒流路をショートカットする冷媒回路を形成することとしたので、高低圧差を維持したままで高圧ガスを高圧ガス管５から低圧ガス管７に流すことができる。これにより、室内の負荷に関わらず，ガス冷媒の流速を高く保つことができ、冷媒配管内壁に付着した潤滑油を効果的に回収することができる。

以上の通り、本実施形態にかかる分流ユニット４６によれば、次のような作用効果を奏する。
分流ユニット４４の室内四方弁４８により、冷房運転時において、高圧ガス管用ポート４８−１と低圧バイパス管用ポート４８−４とを連通することとしたので、高圧ガス分岐管５ｃに流れ込んだ高圧ガスが滞留することがなく、室内四方弁４８を通って低圧ガス分岐管７ｃへと流されることになる。したがって、高圧ガス分岐管５ｃだけでなく主管である高圧ガス管５においても高圧ガスが滞留することがないので、高圧ガスが放熱・凝縮して液冷媒として溜まり込むことがない。これにより、冷媒不足が生じることがない。

また、低圧バイパス管５０に第２キャピラリチューブ５７を設けることとし、暖房運転時に低圧バイパス管５０内を流れる冷媒流量を調整することとした。これにより、冷房運転に寄与しない低圧バイパス管５０内の高圧ガス流れを抑えて熱損失を最小限にしつつ、液冷媒の溜まり込みが生じない程度の流量を実現している。

また、本実施形態の分流コントローラ４６によれば、高圧ガス分岐管用バイパス流路５４に減圧手段として第１キャピラリチューブ５５を設け、室内側四方弁４８の高圧ガス管用ポート４８−１を低圧圧力に設定することができるので、ガス冷媒の圧力差に起因する冷暖房運転の切り換え時の騒音を防止することができる。

なお、本実施形態によれば、室外熱交換器１２を２台としたが、その台数はこれに限定されず、要求される能力に応じて適宜変更される。
また、室内ユニット３の数も適用対象に応じて適宜変更される。
また、圧縮機１０を２台としたが、圧縮機台数はこれに限定されず、要求される能力に応じて適宜変更される。

本発明の冷暖房フリーマルチエアコンであり、全冷房全台運転の運転パターンを示した概略構成図である。停止室内ユニットがある場合の全冷房運転の運転パターンを示した概略構成図である。冷房期における冷房主体運転の運転パターンを示した概略構成図である。中間期における冷房主体運転であって室外ファンのコントロール範囲内の運転パターンを示した概略構成図である。中間期における冷房主体運転であって室外ファンのコントロール範囲内であり要求される凝縮能力が比較的小さい場合の運転パターンを示した概略構成図である。冷暖バランス運転であって低外気温の運転パターンを示した概略構成図である。冷暖バランス運転であって低圧が許容範囲内の運転パターンを示した概略構成図である。全暖房全台運転の運転パターンを示した概略構成図である。暖房期における暖房主体運転の運転パターンを示した概略構成図である。中間期における暖房主体運転の運転パターンを示した概略構成図である。油戻し運転の運転パターンを示した概略構成図である。従来の冷暖房フリーマルチエアコンを示した概略構成図である。

符号の説明

１室外ユニット（室外機）
３室内ユニット（室内機）
５高圧ガス管
７低圧ガス管
９液管
４８室内側四方弁
５０低圧バイパス管
５５第１キャピラリチューブ（減圧手段）
５７第２キャピラリチューブ（流量調整手段）

Claims

低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって室外機と接続され、前記高圧ガス管または前記液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた空気調和装置の室内機において、
前記高圧ガス管から前記室内熱交換器へと向かう高圧ガス流路と、前記室内熱交換器から前記低圧ガス管へと向かう低圧ガス流路とを切り換える四方弁を備え、
該四方弁は、前記低圧ガス流路が選択されている場合に、前記高圧ガス管から前記低圧ガス管へと向かうバイパス流路を選択することを特徴とする空気調和装置の室内機。
前記四方弁近傍の前記高圧ガス管には、前記高圧ガス流路から前記低圧ガス流路へと切換える際に減圧を行う減圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置の室内機。
前記バイパス流路には、流量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の室内機。
冷媒を圧縮する圧縮機および外気と熱交換を行う室外熱交換器を備えた室外機と、
低圧ガス管、高圧ガス管および液管によって前記室外機と接続され、前記高圧ガス管または液管から冷媒が供給されて室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を備えた複数の室内機と、を備えた空気調和装置において、
請求項１から３のいずれかに記載された室内機を少なくとも一つ備えていることを特徴とする空気調和装置。