JP2016166703A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室内ユニットからの室内への冷媒漏えい量を軽減することを可能とする。【解決手段】利用側熱交換器３１の一端が液管８から分岐した液分岐管２９に接続され、他端が高圧ガス管６から分岐した高圧側ガス分岐管２７または低圧ガス管７から分岐した低圧側ガス分岐管２８に接続され、前記高圧側ガス分岐管２７に高圧ガス管電磁弁２４が接続され、一端が前記暖房運転時の前記高圧ガス管電磁弁２４の上流に接続され、他端が前記液分岐管２９に接続された第１バイパス手段２０と、一端が前記暖房運転時の前記高圧ガス管電磁弁２４の下流に接続され、他端が前記液分岐管２９に接続された第２バイパス手段２２と、を備え、前記第１バイパス手段２０には前記高圧側ガス分岐管２７と前記液管８の圧力差に応じて開閉が切り替わる第１の開閉機構２１を、前記第２バイパス手段２２には前記低圧側ガス分岐管２８と前記液管８の圧力差に応じて開閉が切り替わる第２の開閉機構２３を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、室外ユニットと複数台の室内ユニットを有し、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置に関するものである。

従来、室外ユニットと複数台の室内ユニットを有し、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置では、圧縮機および室外熱交換器を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続された空気調和装置が知られている。この空気調和装置では、室内熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、ユニット間配管が上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換器の他端に接続された液管とを有して構成されている。
上記構成によると、暖房運転と冷房運転を混在して運転する場合、高圧ガス管と低圧ガス管と液管の三本の冷媒管すべてが使用され、冷房運転のみが実行される場合、高圧ガス管は使用されず、低圧ガス管と液管の二本の冷媒管が使用される。また、暖房運転のみが実行される場合、低圧ガス管は使用されず、高圧ガス管と液管の二本の冷媒管が使用される。
従来の構成では、冷房運転のみが実行される場合、高圧ガス管は使用されないが、この高圧ガス管は圧縮機吐出と連通しているため、高圧のまま外気温度により冷却され、高圧ガス管内で冷媒が凝縮して液状態で溜る（寝込む）ことになり、その分だけシステム内の冷媒量が不足し、ガス欠の症状を呈するという問題があった。
これらの課題を解決するため、高圧ガス管と液管とを連通させるバイパス手段を設け、冷房運転時に室外膨張弁の開度を絞ることにより、高圧ガス管内に寝込んだ液冷媒を液管内に取り込むことで、冷媒の寝込みを防止することができる空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３３６８５８号公報

しかしながら、室外膨張弁の開度によって高圧ガス管内に寝込んだ液冷媒を液管内に取り込むよう制御するため、例えば、冷房運転時に室外熱交換器で冷媒漏えいが発生した場合は、室外熱交換器の出口となる液管の圧力が低下して、高圧ガス管と液管の圧力差が大きくなるため、室外熱交換器をバイパスする冷媒量が増加する一方で、室外熱交換器を流れる冷媒量が減少する。これにより、室外熱交換器から漏洩する冷媒量を低減させることができるが、室内熱交換器で冷媒漏えいが発生した場合は対応することができないという課題があった。
本発明は、上記課題を解決するものであり、室内ユニットで冷媒漏えいが発生した場合においても、室内への冷媒漏えい量を軽減することを可能とする空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置を有する室外ユニットと、利用側熱交換器を有する複数台の室内ユニットとを有し、前記室外ユニットと前記室内ユニットとが高圧ガス管、低圧ガス管、液管で構成されるユニット間配管でつながれ、複数台の前記室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置において、前記利用側熱交換器の一端が前記液管から分岐した液分岐管に接続され、他端が前記高圧ガス管から分岐した高圧側ガス分岐管または前記低圧ガス管から分岐した低圧側ガス分岐管に接続され、前記高圧側ガス分岐管に高圧ガス管電磁弁が接続され、一端が前記暖房運転時の前記高圧ガス管電磁弁の上流に接続され、他端が前記液分岐管に接続された第１バイパス手段と、一端が前記暖房運転時の前記高圧ガス管電磁弁の下流に接続され、他端が前記液分岐管に接続された第２バイパス手段と、を備え、前記第１バイパス手段には前記高圧側ガス分岐管と前記液管の圧力差に応じて開閉が切り替わる第１の開閉機構を、前記第２バイパス手段には前記低圧側ガス分岐管と前記液管の圧力差に応じて開閉が切り替わる第２の開閉機構を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、前記室内ユニットは、それぞれ前記高圧ガス管電磁弁と、バランス管電磁弁と、低圧ガス管電磁弁とを備える電磁弁キットを介して前記ユニット間配管に接続され、前記第１バイパス手段と、前記第１の開閉機構と、前記第２バイパス手段と、前記第２の開閉機構とが、前記電磁弁キットに配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、冷房運転時に利用側熱交換器で冷媒漏えいが発生した場合は第２バイパス手段によって、暖房運転時に利用側熱交換器で冷媒漏えいが発生した場合は第１バイパス手段によって、利用側熱交換器に供給される冷媒量を減少させることができる。

本発明の実施形態に係る冷房運転時の空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態に係る暖房運転時の空気調和装置の冷媒回路図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置１の冷媒回路図である。
この空気調和装置１は、室外ユニット２と、複数の室内ユニット３ａ、３ｂ、３ｃと、室外ユニット２と室内ユニット３ａ〜３ｃとの間に設けられる電磁弁キット４ａ、４ｂ、４ｃとを備えている。
これらの室外ユニット２と電磁弁キット４ａ〜４ｃと室内ユニット３ａ〜３ｃとがユニット間配管５により接続されて、空気調和装置１は、室内ユニット３ａ〜３ｃを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転とを混在して実施可能とする。
このユニット間配管５は、高圧ガス管６と、低圧ガス管７と、液管８とを備えている。

室外ユニット２は、圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された冷媒に含まれる冷凍機油を分離して圧縮機へ戻すオイルセパレータ１２と、冷房運転、暖房運転、冷房運転と暖房運転の混在運転の運転状態により冷媒回路を切り替える四方弁１３と、図示しない送風機により室外に放熱・吸熱するための室外熱交換器１４と、室外膨張弁１５とを備えている。

電磁弁キット４ａ〜４ｃは、第１バイパス手段２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、第１リリーフバルブ（第１の開閉機構）２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、第２バイパス手段２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、第２リリーフバルブ（第２の開閉機構）２３ａ、２３ｂ、２３ｃと、高圧ガス管電磁弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃとバランス管電磁弁２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、低圧ガス管電磁弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃとを備えている。
この第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃは、高圧ガス管６と液管８との圧力差によって高圧ガス管６から液管８に冷媒を流す。第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃは、高圧ガス管６と液管８との圧力差が所定の値を超えた場合に、高圧ガス管６と液管８とを連通させる。
第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃは、低圧ガス管７と液管８の圧力差によって液管８から低圧ガス管７に冷媒を流す。第２リリーフバルブ２３ａ〜２３ｃは、低圧ガス管７と液管８との圧力差が所定の値を超えた場合に、低圧ガス管７と液管８とを連通させる。
高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃとバランス管電磁弁２５ａ〜２５ｃと、低圧ガス管電磁弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃとは、室外ユニットからの信号を受け開閉が制御される。

室内ユニット３ａ〜３ｃは、図示しない送風機により室内を暖房・冷房するための室内熱交換器３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、室内膨張弁３２ａ、３２ｂ、３２ｃとを備えている。

圧縮機１１の吐出管１６は、オイルセパレータ１２を介して高圧ガス管６に接続されている。この高圧ガス管６は、室外ユニット２内で開閉弁１７に接続されている。高圧ガス管６は、開閉弁１７および四方弁１３を介して室外熱交換器１４の一端に接続されている。室外熱交換器１４の他端には、室外膨張弁１５を介して液管８が接続されている。
液管８には、液分岐管２９ａ、２９ｂ、２９ｃが接続され、液分岐管２９ａ〜２９ｃは、室内熱交換器３１ａ〜３１ｃの一端に接続されている。室内熱交換器３１ａ〜３１ｃの他端には、配管３５ａ、３５ｂ、３５ｃが接続され、この配管３５ａ〜３５ｃは、高圧側ガス分岐管２７ａ、２７ｂ、２７ｃと低圧側ガス分岐管２８ａ、２８ｂ、２８ｃとに分岐するように接続されている。高圧側ガス分岐管２７ａ〜２７ｃは、高圧ガス管６に接続され、低圧側ガス分岐管２８ａ〜２８ｃは、低圧ガス管７に接続されている。

高圧側ガス分岐管２７ａ〜２７ｃには、高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃが設けられている。
高圧側ガス分岐管２７ａ〜２７ｃには、高圧側ガス分岐管２７ａ〜２７ｃが高圧ガス管６に接続される高圧ガス管分岐点９ａ〜９ｃと、高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃとの間に、第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃの一端が第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃを介して接続されている。すなわち、第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃの一端は、暖房運転時の高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃの上流に接続されている。第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃの他端は、液分岐管２９ａ〜２９ｃに接続されている。
この第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃには、暖房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合に冷媒が流れる。

配管３５ａ〜３５ｃには、第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃの一端が接続されており、この接続箇所は、暖房運転時の高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃの下流に位置している。第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃの他端は、第２リリーフバルブ２３ａ〜２３ｃを介して液分岐管２９ａ〜２９ｃに接続されている。
この第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃには、冷房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合に冷媒が流れる。

低圧側ガス分岐管２８ａ〜２８ｃには、低圧ガス管電磁弁２６ａ〜２６ｃが配設されている。

室外膨張弁１５には制御手段が接続されている。この制御手段は、室内ユニット３ａ〜３ｃのすべてが冷房運転を行っている時に、液分岐管２９ａ〜２９ｃ内の圧力を低下させるために、室外膨張弁１５の開度を絞る制御を実行している。

次に、室外ユニット２、室内ユニット３ａ〜３ｃ、電磁弁キット４ａ〜４ｃの作用を説明する。
室内ユニット３ａ〜３ｃの通常の冷房運転時では、図１に示す四方弁１３は実線に冷媒を流すよう設定される。このとき、開閉弁１７は開かれる。高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃは閉じられる。
圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒はオイルセパレータ１２により冷凍機油が分離された後、四方弁１３を通過し室外熱交換器１４へと流入する。なお、オイルセパレータ１２を通過した冷媒の一部は、高圧ガス管６を室外熱交換器１４とは逆の方向へ流入する。
室外熱交換器１４により外気に放熱して凝縮した高圧液冷媒は室外膨張弁１５を通過した後、室外ユニット２と室内ユニット３ａ〜３ｃとを接続する液管８へと導かれる。このとき、室外膨張弁１５は室外熱交換器１４出口の冷媒の過冷却度が所定の値となるように制御される。

液管８を流れる高圧液冷媒は、電磁弁キット４ａ〜４ｃに流入する。このとき、高圧ガス管６と液管８との圧力差により第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃは開状態となる。高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃは閉状態となっており、高圧ガス管６を流れる冷媒は、第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃ、第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃを通過して液管８を流れる冷媒と合流する。
この場合、冷房運転中は未使用となる高圧ガス管６に流入した冷媒は、高圧ガス管６内に寝込むことなく液管８に戻される。そのため、システム内の冷媒量が不足し、ガス欠状態となることを防止できる。

電磁弁キット４ａ〜４ｃを通過した冷媒は、室内ユニット３ａ〜３ｃに導かれ、室内膨張弁３２ａ〜３２ｃにより低圧低温の気液二相状態となった冷媒は室内熱交換器３１ａ〜３１ｃで蒸発することにより室内を冷房する。室内熱交換器３１ａ〜３１ｃにより低圧ガス状態となった冷媒は電磁弁キット４ａ〜４ｃに流入する。このとき、バランス管電磁弁２５ａ〜２５ｃ、低圧ガス管電磁弁２６ａ〜２６ｃは開状態となっており、低圧ガス管７へと冷媒が通過する。低圧ガス管７を通過した冷媒は室外ユニット２に戻り、圧縮機１１へと吸込まれる。

次に、冷房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合について説明する。
室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生することにより室内ユニット出口冷媒の圧力が低下し、室内ユニット入口と出口の冷媒圧力差が大きくなるため、電磁弁キット４ａ〜４ｃ内に設置された第２リリーフバルブ２３ａ〜２３ｃは開状態となり、一部の冷媒が室内ユニット３ａ〜３ｃに供給されずに図１に示す矢印Ａ方向に第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃを通過する。
上記以外の部分については、通常冷房運転と同様となっている。

本実施の形態によれば、第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃと第２リリーフバルブ２３ａ〜２３ｃを設けることにより、冷房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合、室内ユニット３ａ〜３ｃに供給される冷媒を減少させることができる。そのため、冷房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合に、室内熱交換器３１ａ〜３１ｃから漏えいする冷媒量を低減させることができる。
なお、本実施の形態に係る空気調和装置は、仮に本発明を実施しないとしても安全管理基準を満たしたうえで使用されることが前提となっているが、本実施の形態によれば、その上でより安全性を高めることができるものである。

次に、室内ユニット３ａ〜３ｃの通常の暖房運転時について説明する。
四方弁１３は、図２に示す実線に冷媒を流すよう設定される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１２により冷凍機油が分離された後、高圧ガス管６、電磁弁キット４ａ〜４ｃへと導かれる。高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃは開状態となっており、室内ユニット３ａ〜３ｃへ高温高圧のガス冷媒が供給される。このとき、第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃは閉状態となるように設定されており、室内ユニットをバイパスする冷媒は発生しないようになっている。室内ユニット３ａ〜３ｃに導かれた冷媒は、室内熱交換器３１ａ〜３１ｃで凝縮することにより室内を暖房する。このとき、室内膨張弁３２ａ〜３２ｃは、室内熱交換器出口における冷媒の過冷却度が設定値になるよう制御される。

室内ユニット３ａ〜３ｃを通過した高圧液冷媒は電磁弁キット４ａ〜４ｃ、液管８を通過した後、室外ユニット２へと流入する。室外膨張弁１５により低圧低温の気液二相状態となった冷媒は室外熱交換器１４により外気から吸熱して蒸発して低圧ガス冷媒となり、四方弁１３を通過した後、圧縮機１１に吸込まれる。

次に、暖房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合の作用について説明する。
室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生することにより室内ユニット出口冷媒の圧力が低下し、室内ユニット入口と出口の冷媒圧力差が大きくなるため、電磁弁キット４ａ〜４ｃ内に設置された第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃは開状態となり、一部の冷媒が室内ユニット３ａ〜３ｃに供給されずに図２に示す矢印Ｂ方向に第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃを通過する。
上記以外の部分については、通常暖房運転と同様となっている。

本実施の形態によれば、第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃと第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃを設けることにより、暖房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合、室内ユニット３ａ〜３ｃに供給される冷媒を減少させることができる。そのため、暖房運転時に室内ユニット３ａ〜３ｃで冷媒漏えいが発生した場合に、室内熱交換器３１ａ〜３１ｃから漏えいする冷媒量を低減させることができる。
なお、本実施の形態に係る空気調和装置は、仮に本発明を実施しないとしても安全管理基準を満たしたうえで使用されることが前提となっているが、本実施の形態によれば、その上でより安全性を高めることができるものである。

また、本実施の形態によれば、室内ユニット３ａ〜３ｃは、それぞれ高圧ガス管電磁弁２４ａ〜２４ｃと、バランス管電磁弁２５ａ〜２５ｃと、低圧ガス管電磁弁２６ａ〜２６ｃとを備える電磁弁キット４ａ〜４ｃを介してユニット間配管５に接続され、第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃと、第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃと、第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃと、前記第２リリーフバルブ２３ａ〜２３ｃとを電磁弁キット４ａ〜４ｃに配置した。
この構成によれば、電磁弁キット４ａ〜４ｃを室外ユニット２、室内ユニット３ａ〜３ｃと別アプリの電磁弁キット４ａ〜４ｃとして取り外しが可能となる。第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃと、第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃと、第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃと、前記第２リリーフバルブ２３ａ〜２３ｃとを室外ユニット２、室内ユニット３ａ〜３ｃとは別に取付自在とできる。
また、電磁弁キット４ａ〜４ｃの取り付けのみで第１バイパス手段２０ａ〜２０ｃと、第１リリーフバルブ２１ａ〜２１ｃと、第２バイパス手段２２ａ〜２２ｃと、前記第２リリーフバルブ２３ａ〜２３ｃとを取付できる。

以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の一実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット
３ａ、３ｂ、３ｃ 室内ユニット
４ａ、４ｂ、４ｃ 電磁弁キット
５ ユニット間配管
６ 高圧ガス管
７ 低圧ガス管
８ 液管
９ａ、９ｂ、９ｃ 高圧ガス管分岐点
１１ 圧縮機
１２ オイルセパレータ
１３ 四方弁
１４ 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
１５ 室外膨張弁（減圧装置）
１７ 開閉弁
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 第１バイパス手段
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 第１リリーフバルブ（第１の開閉機構）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 第２バイパス手段
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 第２リリーフバルブ（第２の開閉機構）
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 高圧ガス管電磁弁
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ バランス管電磁弁
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 低圧ガス管電磁弁
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 高圧側ガス分岐管
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 低圧側ガス分岐管
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ 液分岐管
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 室内熱交換器（利用側熱交換器）
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 室内膨張弁
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 配管

Claims (2)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置を有する室外ユニットと、利用側熱交換器を有する複数台の室内ユニットとを有し、前記室外ユニットと前記室内ユニットとが高圧ガス管、低圧ガス管、液管で構成されるユニット間配管でつながれ、複数台の前記室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置において、
   前記利用側熱交換器の一端が前記液管から分岐した液分岐管に接続され、他端が前記高圧ガス管から分岐した高圧側ガス分岐管または前記低圧ガス管から分岐した低圧側ガス分岐管に接続され、前記高圧側ガス分岐管に高圧ガス管電磁弁が接続され、
   一端が前記暖房運転時の前記高圧ガス管電磁弁の上流に接続され、他端が前記液分岐管に接続された第１バイパス手段と、
   一端が前記暖房運転時の前記高圧ガス管電磁弁の下流に接続され、他端が前記液分岐管に接続された第２バイパス手段と、を備え、
   前記第１バイパス手段には前記高圧側ガス分岐管と前記液管の圧力差に応じて開閉が切り替わる第１の開閉機構を、前記第２バイパス手段には前記低圧側ガス分岐管と前記液管の圧力差に応じて開閉が切り替わる第２の開閉機構を設けた
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記室内ユニットは、それぞれ前記高圧ガス管電磁弁と、バランス管電磁弁と、低圧ガス管電磁弁とを備える電磁弁キットを介して前記ユニット間配管に接続され、
   前記第１バイパス手段と、前記第１の開閉機構と、前記第２バイパス手段と、前記第２の開閉機構とが、前記電磁弁キットに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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