JP2503669B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、熱源機１台に対して、複数台の室内機を
接続する多室型ヒートポンプ式空気調和装置に関するも
ので、特に各室内機毎に冷暖房を選択的に、かつ１方の
室内機では冷房、他方の室内機では暖房が同時に行うこ
とができる空気調和装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、熱源機１台に対して複数台の室内機をガラス管
と液管の２本の配管で接続し、冷暖房運転をするヒート
ポンプ式空気調和装置は一般的であり、各室内機は全て
暖房、または、全て冷房を行うように形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の多室型ヒートポンプ式空気調和装置は以上のよ
うに構成されているので、全ての室内機が、暖房または
冷房にしか運転しないため、冷房が必要な場所で暖房が
行われたり、逆に暖房が必要な場所で冷房が行われる様
な問題があつた。

特に、大規模なビルに据え付けた場合、インテリア部
とペリメーター部、または一般事務室と、コンピュータ
ールーム等のOA化された部屋では空調の負荷が著しく異
なるため、特に問題となつている。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、熱源機１台に対して複数台の室内機を接
続し、各室内機毎に冷暖房を選択的に、かつ１方の室内
機では冷房、他方の室内機では暖房が同時に行うことが
できる様にして、大規模なビルに据え付けた場合、イン
テリア部とペリメーター部、または一般事務室と、コン
ピュータールーム等のOA化された部屋で空調の負荷が著
しく異なつても、それぞれに対応できる多室型ヒートポ
ンプ式空気調和装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器等よ
りなる１台の熱源機と、室内側熱交換器、第１の流量制
御装置等からなる複数台の室内機とを、第１、第２の接
続配管を介して接続したものにおいて、上記複数台の室
内機の室内側熱交換器の一方を上記第１の接続配管、ま
たは、第２の接続配管に切換可能に接続する弁装置を備
えた第１の分岐部と、上記複数台の室内機の室内側熱交
換器の他方に第１の流量制御装置を介して接続され、か
つ上記第２の接続配管に接続してなる第２の分岐部と、
上記第２の接続配管に設けられ、上記第１の分岐部と上
記第２の分岐部とを連通させる第２の流量制御装置と、
一端が上記第２の分岐部に接続され、他端が第３の流量
制御装置を介して低圧側となる上記第１或は第２の接続
配管に連通するバイパス配管と、上記第１の流量制御装
置と第２の分岐部の分岐点とを接続する配置と、上記第
３の流量制御装置の下流側バイパス配管との間で熱交換
を行う熱交換部とを設けたことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

この発明において、冷暖房同時運転における暖房主体
の場合は、高圧ガス冷媒を第１の接続配管、第１の分岐
部から暖房しようとしている各室内機に導入して暖房を
行い、その後、冷媒は第２の分岐部から一部は冷房しよ
うとしている室内機に流入して冷房を行い第１の分岐部
から第２の接続配管に流入する。一方、残りの冷媒は第
２の流量制御装置を通つて気液分離装置に流入し、冷房
室機を通つた冷媒と合流して第２の接続配管に流入し、
熱源機に戻る。更に冷媒の一部を、上記第２の分岐部か
ら、バイパス配管を介して流通させ、熱交換部で熱交換
を行い、冷媒を冷却しサブクールを充分につけ冷房しよ
うとしている室内機へ流入する。

また、冷房主体の場合は、高圧ガスを熱源機で任意量
熱交換し二相状態として第２の接続配管からガス状の冷
媒を第１の分岐部を介して暖房しようとする室内機に導
入して暖房を行い第２の分岐部に流入する。一方、液状
の残りの冷媒は第２の流量制御装置を通つて第２の分岐
部で暖房しようとする室内機を通つた冷媒と合流して冷
房しようとする各室内機に流入して冷房を行い、その後
に第１の分岐部から第１の接続配管を通つて熱源機に導
かれ再び圧縮機に戻る。更に冷媒の一部を、第２の分岐
部から、バイパス配管を介して第１の接続配管へ流入さ
せる過程で、熱交換部で熱交換を行い、上記第２の分岐
部へ流入する前の冷媒を冷却し、更に上記第２の分岐部
から、冷房しようとする室内機へ流出する冷媒を冷却し
サブクールを充分につけ冷房しようとしている室内機へ
流入する。

更に、暖房運転のみの場合、冷媒は熱源機より第１の
接続配管、第１の分岐部を通り各室内機に導入され、暖
房して第２の分岐部から第２の接続配管を通り熱源機に
戻る。

そして、冷房運転のみの場合、冷媒は熱源機より第２
の接続配管、第２の分岐部を通り各室内機に導入され、
冷房して第１の分岐部から第１の接続配管を通り熱源機
に戻る。

更に冷媒の一部を、第２の分岐部から、バイパス配管
を介して上記第１の接続配管へ流入させる過程で熱交換
部で熱交換を行い、上記第２の分岐部へ流入する前の冷
媒を冷却し、更に上記第２の分岐部から冷房しようとす
る室内機へ流出する冷媒を冷却しサブクールを充分につ
け冷房しようとしている室内機へ流入させる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について説明する。

第１図はこの発明の第一実施例の空気調和装置の冷媒
系を中心とする全体構成図である。また、第２図乃至第
４図は第１図の一実施例における冷暖房運転時の動作状
態を示したもので、第２図は冷房または暖房のみの運転
動作状態図、第３図及び第４図は冷暖房同時運転の動作
を示すもので、第３図は暖房主体（暖房運転容量が冷房
運転容量より大きい場合）を、第４図は冷房主体（冷房
運転容量が暖房運転容量より大きい場合）を示す運転動
作状態図である。そして、第５図はこの発明の他の実施
例の空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成図であ
る。

なお、この実施例では、熱源機１台に室内機３台を接
続した場合について説明するが、２台以上の室内機を接
続した場合も同様である。

第１図において、（Ａ）は熱源機、（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）は後述するように互いに並列接続された室内機で
それぞれ同じ構成となつている。（Ｅ）は後述するよう
に、第１の分岐部、第２の流量制御装置、第２の分岐
部、気液分離装置、熱交換部を内蔵した中継機。

（１）は圧縮機、（２）は熱源機の冷媒流通方向を切換
える４方弁、（３）は熱源機側熱交換器、（４）はアキ
ユムレータで、上記機器（１）〜（３）と接続され、熱
源機（Ａ）を構成する。（５）は３台の室内側熱交換
器、（６）は熱源機（Ａ）の４方弁（２）と中継機
（Ｅ）を接続する第１の接続配管、（6b），（6c），
（6d）はそれぞれ室内機（Ｂ），（Ｃ）（Ｄ）の室内側
熱交換器（５）と中継機（Ｅ）を接続し、第１の接続配
管（６）に対応する室内機側の第１の接続配管、（７）
は熱源機（Ａ）の熱源機側熱交換器（３）と中継機
（Ｅ）は接続する第２の接続配管、（7b），（7c），
（7d）はそれぞれ室内機（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の室内
側熱交換器（５）と中継機（Ｅ）を接続し第２の接続配
管（７）に対応する室内機側の第２の接続配管、（８）
は室内機側の第１の接続配管（6b），（6c），（6d）
と、第１の接続配管（６）または、第２の接続配管
（７）側に切替え可能に接続する三方切替弁、（９）は
室内側熱交換器（５）に近接して接続され室内側熱交換
器（５）の出口側の冷房時はスーパーヒート量、暖房時
はサブクール量により制御される第１の流量制御装置
で、室内機側に第２の接続配管（7b），（7c），（7d）
に接続される。（10）は室内機側の第１の接続配管（6
b），（6c），（6d）と、第１の接続配管（６）また
は、第２の接続配管（７）に切り替え可能に接続する三
方切換弁（８）よりなる第１の分岐部、（11）は室内機
側の第２の接続配管（7b），（7c），（7d）と第２の接
続配管（７）よりなる第２の分岐部、（12）は第２の接
続配管（７）の途中に設けられた気液分離装置で、その
気層部は三方切替弁（８）の第１口（8a）に接続され、
その液層部は第２の分岐部（11）に接続されている。
（13）は、気液分離装置（12）と第２の分岐部（11）と
の間に接続する開閉自在な第２の流量制御装置、（14）
は第２の分岐部（11）と上記第１の接続配管（６）及び
上記第２接続配管（７）とを結ぶバイパス配管、（15）
はバイパス配管（14）の途中に設けられた第３の流量制
御装置、（16b）（16c）（16d）はそれぞれバイパス配
管（14）の途中に設けられた第３の流量制御装置の下流
に設けられ、第２の分岐部（11）の各室内機側の第２の
接続配管（7b），（7c），（7d）との間でそれぞれ熱交
換を行うそれぞれの熱交換部、（17）はバイパス配管
（14）の熱交換部（16b）（16c）（16d）は上記第１の
接続配管（６）との間に設けられた第１の逆止弁、（1
8）はバイパス配管（14）の熱交換器（16）と上記第１
の接続配管（７）との間に設けられた第１の逆止弁（1
7）と並列関係の第２の逆止弁であり、第１及び第２の
逆止弁（17）（18）は共に熱交換部（16b）（16c）（16
d）側から第１及び第２の接続配管（６）（７）側への
み冷媒流通を許容する。

このように構成されたこの発明の実施例について説明
する。

まず、第２図を用いて冷房運転のみの場合について説
明する。

すなわち、同図に実線矢印で示すように圧縮機（１）
より吐出された高温高圧冷媒ガスは４方弁（２）を通
り、熱源機側熱交換器（３）で熱交換して凝縮液化され
た後、第２の接続配管（７）、気液分離装置（12）、第
２の流量制御装置（13）の順に通り、更に第２の分岐部
（11）、室内機側の第２の接続配管（7b），（7c），
（7d）を通り、各室内機（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に流入
する。そして、各室内機（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に流入
した冷媒は、各室内側熱交換器（５）出口のスーパーヒ
ート量により制御される第１の流量制御装置（９）によ
り低圧まで減圧されて室内側熱交換器（５）で、室内空
気と熱交換して蒸発しガス化され室内を冷房する。そし
て、このガス状態となつた冷媒は、室内機側の第１の接
続配管（6b），（6c），（6d）、三方切替弁（８）、第
１の分岐部（10）、第１の接続配管（６）、熱源機の４
方弁（２）、アキユムレータ（４）を経て圧縮機（１）
に吸入される循環サイクルを構成し、冷房運転をおこな
う。この時、三方切替弁（８）の第１口（8a）は閉路、
第２口（8b）及び第３口（8c）は開路されている。

また、このサイクルの時、第２の流量制御装置（13）
を通過した冷媒の一部がバイパス配管（14）へ入り第３
の流量制御装置（15）で低圧まで減圧されて熱交換部
（16b）（16c）（16d）で第２の分岐部（11）の各室内
機側の第２の接続配管（7b），（7c），（7d）との間で
それぞれ熱交換を行い蒸発した冷媒は、第１の逆止弁
（17）を通り、第１の接続配管（６）へ入り熱源機の４
万弁（２）、アキユムレータ（４）を経て圧縮機（１）
に吸入される。この時、第１の接続配管（６）が低圧、
第２の接続配管（７）が高圧のため必然的に第１の逆止
弁（17）側を流通する。一方、熱交換部（16b）（16c）
（16d）でそれぞれ熱交換し冷却されサブクールを充分
にけられた冷媒は室内機側の第２の接続配管（7b）（7
c）（7d）を通つて冷房しようとしている室内機（Ｂ）
（Ｃ）（Ｄ）へ流入する。

次に、第２図を用いて暖房運転のみの場合について説
明する。すなわち、同図に点線矢印で示すように圧縮機
（１）より吐出された高温高圧冷媒ガスは、４方弁
（２）を通り、第１の接続配管（６）、第１の分岐部
（10）、三方切替弁（８）、室内機側の第１の接続配管
（6b），（6c），（6d）の順に通り、各室内機（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ）に流入し、室内空気と熱交換して凝縮液
化し、室内を暖房する。そして、この液状態となつた冷
媒は、各室内側熱交換器（５）出口のサブクール量によ
り制御される第１の流量制御装置（９）を通り、室内機
側の第２の接続配管（7b），（7c），（7d）から第２の
分岐部（11）に流入して合流し、更に第２の流量制御装
置（13）を通り、ここで第１の流量制御装置（９）、又
は第２の流量制御装置（13）のどちらか一方で低圧の二
相状態まで減圧される。そして、低圧まで減圧された冷
媒は、気液分離装置（12）、第２の接続配管（７）を経
て熱源機（Ａ）の熱源機側熱交換器（３）に流入し熱交
換して蒸発しガス状態となつた冷媒は、熱源機の４方弁
（２）、アキユムレータ（４）を経て圧縮機（１）に吸
入される循環サイクルを構成し、暖房運転をおこなう。
この時、三方切替弁（８）は、上述した冷房運転のみの
場合と同様に開閉されている。

冷暖房同時運転における暖房主体の場合について第３
図を用いて説明する。

すなわち、同図に点線矢印で示すように圧縮機（１）
より吐出された高温高圧冷媒ガスは、第１の接続配管
（６）を通して中継機（Ｅ）へ送られ、そして第１の分
岐部（10）、三方切替弁（８）、室内機側の第１の接続
配管（6b），（6c）の順に通り、暖房しようとする各室
内機（Ｂ）（Ｃ）に流入し、室内側熱交換器（５）で室
内空気と熱交換して凝縮液化され室内機を暖房する。そ
して、この凝縮液化した冷媒は、各室内側熱交換器
（Ｂ），（Ｃ）出口のサブクール量により制御されほぼ
全開状態の第１の流量制御装置（９）を通り少し減圧さ
れて第２の分岐部（11）に流入する。そして、この冷媒
の一部は、室内機側の第２の接続配管（7d）を通り冷房
しようとする室内機（Ｄ）に入り、室内側熱交換器
（Ｄ）出口のスーパーヒート量により制御される第１の
流量制御装置（９）に入り減圧された後に、室内側熱交
換器（５）に入つて熱交換して蒸発しガス状態となつて
室内を冷房し、三方切替弁（８）を介して気液分離装置
（12）に流入する。

一方、他の冷媒は第２の分岐部（11）、第２の接続配
管の開閉自在な高圧、低圧値によつて制御される第２の
流量制御装置（13）を通つて気液分離装置（12）に流入
し、冷房しようとする室内機（Ｄ）を通つた冷媒と合流
して第２の接続配管（７）に流入し、熱源機（Ａ）の熱
源機側熱交換器（３）に流入し熱交換して蒸発しガス状
態となる。そして、その冷媒は、熱源機の４方弁
（２）、アキユムレータ（４）を経て圧縮機（１）に吸
入される循環サイクルを構成し、暖房主体運転をおこな
う。この時、室内機（Ｂ）（Ｃ）に接続された三方切替
弁（８）の第１口（8a）は閉路、第２口（8b）及び第３
口（8c）は開路されており、室内機（Ｄ）の第２口（8
b）は閉路、第１口（8a）、第３口（8c）は開路されて
いる。

また、このサイクルの時、一部の液冷媒は各室内機側
の第２の接続配管（7b），（7c），（7d）からバイパス
配管（14）へ入り、第３の流量制御装置（15）で低圧ま
で減圧されて熱交換器（16b）（16c）（16d）で、それ
ぞれ熱交換を行い蒸発した冷媒は、第２の逆止弁（18）
を通り、第２の接続配管（７）へ入り、熱源機（Ａ）の
熱源機側熱交換器（３）に流入し熱交換して蒸発しガス
状態となる。そして、その冷媒は、熱源機の４方弁
（２）、アキユムレータ（４）を経て圧縮機（１）に吸
入される。この時、第１の接続配管（６）が高圧第２の
接続配管（７）が低圧のため必然的に第２の逆止弁（1
8）側を流通する。一方、熱交換部（16b）（16c）（16
d）で熱交換し冷却されサブクールをつけられた冷媒は
上記第２の分岐部（11）へ流入し、更に上記第２の分岐
部（11）から熱交換部（16d）で熱交換し冷却されて更
にサブクールを充分につけられ、冷房しようとしている
室内機（Ｄ）へ流入する。

冷暖房同時運転における冷房主体の場合について第４
図を用いて説明する。

すなわち、同図に実線矢印で示すように圧縮機（１）
より吐出された高温高圧冷媒ガスは、熱源側機熱交換器
（３）で任意量を熱交換して二相の高温高圧状態となり
第２の接続配管（７）により、中継機（Ｅ）の気液分離
装置（12）へ送られる。そして、ここで、ガス状冷媒と
液状冷媒に分離され、分離されたガス状冷媒を第１の分
岐部（10）、三方切替弁（８）、室内機側の第１の接続
配管（6d）の順に通り、暖房しようとする室内機（Ｄ）
に流入し、室内側熱交換器（Ｄ）で室内空気と熱交換し
て凝縮液化し、室内を暖房する。更に、室内側熱交換器
（Ｄ）出口のサブクール量により制御されほぼ全開状態
の第１の流量制御装置（９）を通り少し減圧されて第２
の分岐部（11）に流入する。一方、残りの液状冷媒は第
２の分岐部（11）、第２の接続配管の開閉自在な高圧、
低圧値によつて制御される第２の流量制御装置（13）を
通つて第２の分岐部（11）に流入し、暖房しようとする
室内機（Ｄ）を通つた冷媒と合流する。そして、第２の
分岐部（11）、室内機側の第２の接続配管（7b）（7c）
の順に通り、各室内機（Ｂ），（Ｃ）に流入する。そし
て、各室内機（Ｂ），（Ｃ）に流入した冷媒は、室内側
熱交換器（Ｂ），（Ｃ）出口のスーパーヒート量により
制御される第１の流量制御装置（９）により低圧まで減
圧されて室内空気と熱交換して蒸発しガス化され室内を
冷房する。更に、このガス状態となつた冷媒は、室内機
側の第１の接続配管（6b）（6c）三方切替弁（８）、第
１の分岐部（10）、第１の接続配管（６）、熱源機の４
方弁（２）、アキユムレータ（４）を経て圧縮機（１）
に吸入される循環サイクルを構成し、冷冷房主体運転を
おこなう。この時、室内機（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に接続さ
れた三方切替弁（８）の第１口（8a）〜第３口（8c）は
暖房主体運転と同様に開閉されている。また、このサイ
クルの時、一部の液冷媒は各室内機側の第２接続配管
（7b），（7c），（7d）の合流部から、バイパス配管
（14）へ入り、第３の流量制御装置（15）で低圧まで減
圧されて熱交換器（16b）（16c）（16d）で、それぞれ
熱交換を行い蒸発した冷媒は、第１の逆止弁（17）を通
り、第１の接続配管（６）へ入り熱源機の４方弁
（２）、アキユムレータ（４）を経て圧縮機（１）に吸
入される。この時、第１の接続配管（６）は低圧、第２
の接続配管（７）は高圧のため必然的に第１の逆止弁
（17）を流通する。一方、熱交換部（16d）で熱交換し
冷却されサブクールをつけられた冷媒は上記第２の分岐
部（11）へ流入し、上記第２の分岐部（11）から熱交換
部（16b）（16c）でそれぞれ熱交換し、冷却され更にサ
ブクールを充分につけられて冷房しようとしている室内
機（Ｂ）（Ｃ）へ流入する。

なお、上記実施例では三方切替弁（８）を設けて室内
機側の第１の接続配管（6b），（6c），（6d）と、第１
の接続配管（６）または、第２の接続配管（７）に切り
替え可能に接続しているが、第５図に示すように２つの
電磁弁（30），（31）等の開閉弁を設けて上述したよう
に切り替え可能に接続しても同様な作用効果を奏す。

〔発明の効果〕

以上説明したとうり、この発明の空気調和装置は、圧
縮機、切換弁、熱源機側熱交換器等よりなる１台の熱源
機と、室内側熱交換器、第１の流量制御装置等からなる
複数台の室内機とを、第１、第２の接続配管を介して接
続したものにおいて、上記複数台の室内機の室内側熱交
換器の一方を上記第１の接続配管、または、第２の接続
配管に切換可能に接続する弁装置を備えた第１の分岐部
と、上記複数台の室内機の室内側熱交換器の他方に第１
の流量制御装置を介して接続され、かつ上記第２の接続
配管に接続してなる第２の分岐部と、上記第２の接続配
管に設けられ、上記第１の分岐部と上記第２の分岐部と
を連通させる第２の流量制御装置と、一端が上記第２の
分岐部に接続され、他端が第３の流量制御装置を介して
低圧側となる上記第１或は第２の接続配管に連通するバ
イパス配管と、上記各第１の流量制御装置と第２の分岐
部の分岐点とを接続する配管と、上記第３の流量制御装
置の下流側のバイパス配管との間で熱交換を行う熱交換
部とを設けた構成としたので、冷暖房を選択的に、かつ
一方の室内機では冷房、他方の室内機では暖房を同時に
行うことができ、しかも、室内機で負荷変動があって
も、流量制御装置によってバイパス配管を流れる冷媒流
量を制御できるので、常に、室内機へ分配されるそれぞ
れの接続配管に応じて液冷媒のサブクールを充分に取る
ことができ、冷房運転する各室内機に接続された第１の
流量制御装置のサブクールが確保でき、信頼性が向上す
る。

また、室内機と室外機を２本の配管で接続できるので
工事性に優れた空気調和装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一実施例の空気調和装置の冷媒系
を中心とする全体構成図である。第２図は第１図で示し
た一実施例の冷房または暖房のみの運転動作状態図、第
３図は第１図で示した一実施例の暖房主体（暖房運転容
量が冷房運転容量より大きい場合）の運転動作状態図、
第４図は第１図で示した一実施例の冷房主体（冷房運転
容量が暖房運転容量より大きい場合）を示す運転動作状
態図、第５図はこの発明の他の実施例の空気調和装置の
冷媒系を中心とする全体構成図である。 図において、（Ａ）は熱源機、（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）
は室内機、（Ｅ）は中継機、（１）は圧縮機、（２）は
熱源機の切換弁、（３）は熱源機側熱交換器、（４）は
アキユムレータ、（５）は室内側熱交換器、（６）は第
１の接続配管、（6b），（6c），（6d）は室内機側の第
１の接続配管、（７）は第２の接続配管、（7b），（7
c），（7d）は室内機側の第２の接続配管、（８）は三
方切替弁、（９）は第１の流量制御装置、（10）は第１
の分岐部、（11）は第２の分岐部、（12）は気液分離装
置、（13）は第２の流量制御装置、（14）はバイパス配
管、（15）は第３の流量制御装置、（16b）（16c）（16
d）は熱交換部、（17）（18）は第１及び第２の逆止弁
である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、切換弁、熱源機側熱交換器等より
   なる１台の熱源機と、室内側熱交換器、第１の流量制御
   装置等からなる複数台の室内機とを、第１、第２の接続
   配管を介して接続したものにおいて、上記複数台の室内
   機の室内側熱交換器の一方を上記第１の接続配管、また
   は、第２の接続配管に切換可能に接続する弁装置を備え
   た第１の分岐部と、上記複数台の室内機の室内側熱交換
   器の他方に第１の流量制御装置を介して接続され、かつ
   上記第２の接続配管に接続してなる第２の分岐部と、上
   記第２の接続配管に設けられ、上記第１の分岐部と上記
   第２の分岐部とを連通させる第２の流量制御装置と、一
   端が上記第２の分岐部に接続され、他端が第３の流量制
   御装置を介して低圧側となる上記第１或は第２の接続配
   管に連通するバイパス配管と、上記各第１の流量制御装
   置と第２の分岐部の分岐点とを接続する配管と、上記第
   ３の流量制御装置の下流側バイパス配管との間で熱交換
   を行う熱交換部とを設けたことを特徴とする空気調和装
   置。