JP2692260B2 - 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］ 発明は室外機に対して複数台の室内機を接続する多室
形の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、または、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、この種の空気調和装置として、例えば、特願昭
63-139917号明細書に掲載されたものがある。第３図は
従来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、（１）は空気調和装置の室外機、（２）
は冷媒を圧縮する圧縮機、（３）は冷媒の循環方向を切
り換える四方弁、（４）は室外熱交換器、（５）は室外
熱交換器（４）に熱交換用の空気を送風する送風機、
（６）はアキュムレータである。（9a）〜（9c）は各々
室外機（１）に接続された室内機、（10）は室内熱交換
器、（13）及び（14）は室内機（9a）〜（9c）と室外機
（１）とを接続する第１の接続配管及び第２の接続配
管、（20）は各室内機（9a）〜（9c）の室内熱交換器
（10）の一方を第１の接続配管（13）と第２の接続配管
（14）とに切替可能に接続する三方切替弁、（21）は各
室内機（9a）〜（9c）の他方に接続された第１の流量制
御器である第１の電気式膨張弁、（22）は各室内機（9
a）〜（9c）の第１の電気式膨張弁（21）側と第１の接
続配管（13）とを接続する第３の接続配管、（23）は第
３の接続配管（22）の途中に設けられた第２の流量制御
器である第２の電気式膨張弁である。

従来の多室形の空気調和装置は上記のように構成され
ており、圧縮機（２）、四方弁（３）、室外熱交換器
（４）、アキュムレータ（６）等からなる１台の室外機
（１）と、室内熱交換器（10）、三方切替弁（20）、第
１の流量制御器である第１の電気式膨張弁（21）等から
なる複数台の室内機（9a）〜（9c）との間を第１の接続
配管（13）及び第２の接続配管（14）を介して並列接続
されている。

次に、この空気調和装置の動作について図により説明
する。第４図から第６図は第３図の空気調和装置の冷暖
房運転時の動作状態を示す冷媒循環図である。第４図は
第３図の空気調和装置の冷房または暖房のみの運転動作
状態を示す冷媒循環図、第５図は第３図の空気調和装置
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）の運転動作状態を示す冷媒循環図、第６図は第３図
の空気調和装置の冷房主体（冷房運転容量が暖房運転容
量より大きい場合）の運転動作状態を示す冷媒循環図で
ある。

まず、第４図を用いて暖房運転のみの場合について説
明する。実線矢印が暖房運転のみの場合の冷媒の流れを
表わしている。

圧縮機（２）より吐出された高温高圧冷媒ガスは、第
２の接続配管（14）により室外から室内側に導かれ、各
室内機（9a）〜（9c）の各々の三方切替弁（20）を介し
て室内熱交換器（10）に流入し、熱交換（暖房）されて
凝縮液化される。そして、この液状態となった冷媒は、
第１の電気式膨張弁（21）を通り、第３の接続配管（2
2）に流入して合流し、さらに、第２の電気式膨張弁（2
3）を通り、ここで第１の電気式膨張弁（21）または第
２の電気式膨張弁（23）のどちらか一方で低圧の気液二
相状態まで減圧される。そして、低圧まで減圧された冷
媒は第１の接続配管（13）を経て、室外機（１）の室外
熱交換器（４）に流入し、そこで熱交換してガス状態と
なって再び圧縮機（２）に吸入される。このような冷媒
の循環サイクルを構成して、暖房運転が行われる。

次に、同じく第４図を用いて冷房運転のみの場合につ
いて説明する。破線矢印が冷房運転のみの場合の冷媒の
流れを表わしている。

圧縮機（２）より吐出された高温高圧冷媒ガスは室外
熱交換器（４）で熱交換して凝縮液化された後、第１の
接続配管（13）、第３の接続配管（22）の順に通り、各
室内機（9a）〜（9c）に流入する。そして、各室内機
（9a）〜（9c）に流入した冷媒は、第１の電気式膨張弁
（21）により低圧まで減圧されて室内熱交換器（10）に
流入し、室内空気と熱交換（冷房）して蒸発しガス化さ
れる。そして、このガス状態となった冷媒は三方切替弁
（20）を介して、第２の接続配管（14）を経て再び圧縮
機（２）に吸入される。このような冷媒の循環サイクル
を構成して、冷房運転が行われる。

次に、暖房主体の冷暖房同時運転について第５図を用
いて説明する。矢印で冷媒の流れを表わす。

まず、圧縮機（２）より吐出された冷媒は、例えば、
第２の接続配管（14）より暖房運転状態にある各室内機
（9b），（9c）に三方切替弁（20）を介して流入し、室
内熱交換器（10）で熱交換（暖房）されて凝縮液化す
る。そして、この凝縮液化した冷媒はほぼ全開状態の第
１の電気式膨張弁（21）を通り第３の接続配管（22）に
流入する。また、この冷媒の一部は冷房運転状態にある
室内機（9a）に入り、第１の電気式膨張弁（21）により
減圧された後に、室内熱交換器（10）に入って熱交換
（冷房）し、蒸発してガス状態となって三方切替弁（2
0）を介して第１の接続配管（13）に流入する。一方、
他の冷媒液は第２の電気式膨張弁（23）で低圧まで減圧
された後に、第３の接続配管（22）から第１の接続配管
（13）に流入し、冷房運転状態にある室内機（9a）から
の冷媒と合流して室外熱交換器（４）で熱交換し、そこ
で冷媒は蒸発してガス状態となって再び圧縮機（２）に
戻る。このような冷媒の循環サイクルを形成して暖房主
体の冷暖房同時運転が行われる。

また、冷房主体の冷暖房同時運転について第６図を用
いて説明する。矢印で冷媒の流れを表わす。

圧縮機（２）より吐出された冷媒は室外熱交換器
（４）に流入し、送風機（５）の送風量に応じて任意の
量だけ熱交換して気液二相の高温高圧状態となり、第１
の接続配管（13）により室内側に送られる。そして、例
えば、この冷媒の一部を暖房運転状態にある室内機（9
a）に三方切替弁（20）を介して室内熱交換器（10）に
導入し、熱交換（暖房）させて凝縮液化し、第１の電気
式膨張弁（21）より第３の接続配管（22）に流入させ
る。一方、他の冷媒は第３の接続配管（22）の全開状態
の第２の電気式膨張弁（23）を通り暖房運転状態にある
室内機（9a）からの冷媒と合流する。そして、この冷媒
液は第３の接続配管（22）から冷房運転状態にある室内
機（9b），（9c）に第１の電気式膨張弁（21）によって
低圧状態まで減圧後室内熱交換器（10）に流入し、熱交
換（冷房）されて蒸発する。そして、ガスとなった冷媒
は三方切替弁（20）を介して第２の接続配管（14）に流
入し再び圧縮機（２）に戻る。このような冷媒の循環サ
イクルを形成して冷房主体の冷暖房同時運転が行われ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の多室形の空気調和装置は、上記のように構成さ
れているので、例えば50m〜70mも離れた室外機と室内機
とを接続する長い第１の接続配管内の冷房状態が冷房運
転時に液単相となるため、装置に充填する冷媒量が多く
なる。そして、冷房運転以外の暖房運転及び暖房主体，
冷房主体の冷暖房同時運転では気液二相状態となるた
め、運転状態による冷媒量の変動が大きくアキュムレー
タも大型化するという問題点があった。

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、装置への冷媒充填量を少なくするととも
に、運転状態での必要冷媒量の変動を少なくしアキュム
レータを小型化できる空気調和装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の空気調和装置は、室外機と、複数の室内機
とを第１及び第２の接続配管を介して並列に接続してな
るもので、上記複数台の室内機の一方を第１または第２
の接続配管に切替可能に接続し、上記複数台の室内機の
他方の第１の流量制御器と上記室外熱交換器に接続する
第１の接続配管とを接続するとともに、途中に第２の流
量制御器を配設した第３の接続配管、及び第１の接続配
管の上記室外機接続部から第３の接続配管との接続部間
に配設され、圧力損失のない状態から所定の圧力に減圧
自在な減圧手段を設けたものである。

［作用］ この発明の空気調和装置においては、室外機と複数台
の室内機とを接続する第１の接続配管及び第２の接続配
管に複数台の室内機の個々の一方を切替え可能に接続
し、他方の第１の流量制御器側を第３の接続配管で第１
の接続配管に接続したものであるから、複数に並列に接
続された室内機が同時に冷房運転と同時に暖房運転とを
選択的に行うことができる。

また、第１の接続配管の室外機接続部から第３の接続
配管との接続部間に、例えば第１の接続配管に設けられ
る開閉弁、さらにこれと並列に設けられるバイパス配
管、バイパス配管の途中に接続される減圧器で構成され
る減圧手段を設けている。従って、空気調和装置全体の
運転状態が冷房運転の場合、室外熱交換器で凝縮液化し
た冷媒をバイパス配管に導き、減圧器により気液二相状
態まで減圧することによって、これより下流の第１の接
続配管内の冷媒状態を気液二相状態とすることができ、
配管内の冷媒量を少なくすることができる。そして、ま
た冷房以外の運転では開閉弁を開き、この部分での圧力
損失がないようにすることができ、必要冷媒量の変動量
を少なくでき、アキュムレータを小型化できる。

［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。図中、従来例と同一符
号及び同一記号は従来例と同一または相当する構成部分
であり、ここでは重複する説明を省略する。

なお、この実施例についても、従来例と同様に室外機
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する場合も基本的に同様であ
る。

図において、（30）は第１の接続配管（13）の室外熱
交換器（４）との接続部から第３の接続配管（22）との
接続部間に設けられた開閉弁である電磁弁、（31）は電
磁弁（30）をバイパスする，第１の接続配管（13）の室
外熱交換器（４）との接続部から第３の接続配管（22）
との接続部間にかけて設けられたバイパス配管、（32）
はバイパス配管（31）に設けられた減圧器である温度式
膨張弁、（33）はバイパス配管（31）の温度式膨張弁
（32）より室外熱交換器（４）側に設けられた温度式膨
張弁（32）の感温筒である。この実施例では開閉弁であ
る電磁弁（30）、バイパス配管（31）、減圧器である温
度式膨張弁（32）及び感温筒（33）で圧力損失のない状
態から所定の圧力に減圧自在な減圧手段を構成してい
る。

以下、この空気調和装置の運転動作について説明をす
る。この多室形の空気調和装置では、冷房のみと暖房の
みの運転と冷暖同時運転が冷媒の循環経路を切り換える
ことにより任意に選択できる従来例の空気調和装置と同
様の機能を有する。空気調和装置全体の運転状態が冷房
以外の暖房のみの運転と、暖房主体，冷房主体の冷暖同
時運転である場合には、電磁弁（30）は全開状態で運転
され、この部分での圧力損失はない。従って、この場合
の各運転動作は従来例の第３図及び第４図の説明で示し
た動作と同一なので、ここでは説明を省略する。

そこで、ここでは冷房運転の動作について説明する。
冷房運転においては電磁弁（30）は全開状態で運転され
る。第１図に示すように、圧縮機（２）より吐出された
高温高圧のガス状態の冷媒を四方弁（３）によって室外
熱交換器（４）に導き、外気と熱交換して凝縮液化させ
る。そして、第１の接続配管（13）の室外熱交換器
（４）との接続部から第３の接続配管（22）との接続部
間に設けられた電磁弁（30）を閉じているため、室外熱
交換器（４）で凝縮液化した冷媒は電磁弁（30）と並列
に設けられたバイパス配管（31）の温度式膨張弁（32）
によって減圧され気液二相状態となって第１の接続配管
（13）を経て室内側に送られる。

温度式膨張弁（32）で減圧される圧力は、温度式膨張
弁（32）の入口冷媒温度（感温筒（33）設置部分）の飽
和圧力（Psi）と出口側冷媒圧（Po）との圧力差（ΔＰ
＝Psi-Po）で制御され、入口側冷媒温度は見かけ上出口
側圧力（Po）に対するスーパーヒート量として制御され
る。従って、見かけ上のスーパーヒート量を温度式膨張
弁（32）入口冷媒状態として、所定の乾き度（Xs）を得
るために必要な圧力差（ΔＰ）相当の温度差に設定する
ことにより、運転状態に係わらず温度式膨張弁（32）出
口側の第１の接続配管（13）内冷媒状態を所定の乾き度
（Xs）の気液二相状態とすることができる。そして、配
管内を流れる冷媒のボイド率は一般的に乾き度が0.05程
度で約0.4〜0.6となるため、仮に、Xs＝0.05となるよう
温度式膨張弁（32）を設定すると、第１の接続配管（1
3）内冷媒量を液単相状態とした従来装置の約半分とす
ることができる。従って、装置への冷媒充填量が大幅に
減少するとともに、他の運転時の冷媒量との変動量も少
なくなりアキュムレータ（６）を小型化できる。

第１の接続配管（13）から室内側に送られた冷媒は第
３の接続配管（22）を通り、冷房運転状態にある各室内
機（9a）〜（9c）に流入し、第１の電気式膨張弁（21）
によって低圧まで減圧されて室内熱交換器（10）で室内
空気と熱交換し蒸発しガス化する。そして、ガス状態と
なった冷媒は三方切替弁（20）を介して第２の接続配管
（14）に流入し、再び圧縮機（２）に戻る。このような
冷媒の循環サイクルを形成して冷房運転が行われる。

上述のように、この実施例では並列に接続された複数
台の各室内機の冷房運転と暖房運転を同時にまたは選択
的に行うことができ、しかも一般に40〜70mにも及ぶ室
外機と室内機とを接続する第１の接続配管の冷媒状態
を、装置が冷媒量を多く必要とする冷房運転時に所定乾
き度の気液二相状態とすることができることから装置に
充填する冷媒量を大幅に少なくでき、さらに他の運転で
の冷媒量との差が小さくなるためアキュムレータも小型
化する事ができる。

第２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り、この実施例では減圧
器として上記実施例の温度式膨張弁（32）の代わりに電
気入力によって動作する電気式制御弁（40）を設け、さ
らに電気式制御弁（40）の両側のバイパス配管（31）に
温度センサー（41）（42）を設けた構成としている。

この実施例の場合、電磁弁（30）は第１図の実施例と
全く同様の動作を行い、空気調和装置全体の運転状態が
冷房運転の時は閉じられる。そして、バイパス配管（3
1）の電気式制御弁（40）の入口側の配管に設けられた
温度センサー（41）により入口冷媒温度（Ti）と、出口
側の配管に設けられた温度センサー（42）により出口冷
媒温度（To）を検知する。そしてさらに、検知されたTi
とToとの温度差（ΔＴ＝Ti-To）が電気式制御弁（40）
出口冷媒状態として所定乾き度（Xs）を得るために必要
な圧力差（ΔＰ）相当の温度差となるよう電気式制御弁
（40）の開度を調整することによって上記実施例と全く
同様の効果が得られる。

なお、上記実施例では減圧器である温度式膨張弁（3
2）及び電気式制御弁（40）をバイパス配管（31）に設
け、バイパス配管（31）と並列な第１接続配管（13）に
開閉弁である電磁弁（30）を設けた場合について説明し
たが、冷媒の流れを運転状態によってバイパス配管（3
1）に流れるようにできれば何でも良いので、例えば電
動弁でもよく、あるいはバイパス配管（31）と第１の接
続配管（13）との接続部分に三方弁を設けて流れを切換
えるようにしても良い。

また、減圧器をバイパス配管（31）に設けた場合につ
いて示したが、バイパス配管（31）と並列な第１の接続
配管（13）に設けるようにしても良い。

さらに、減圧器、例えば電気式制御弁（40）の弁開度
が大きく全開時に圧力損失がない場合は、電磁弁（3
0）、バイパス配管（31）を設けず、直接第１の接続配
管（13）に電気式制御弁（40）を設け、冷房時のみ電気
式制御弁（40）の開度をΔＴで制御し、冷房以外では全
開としてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、圧縮機、四方弁、
室外熱交換器、及びアキュムレータからなる室外機と、
室内熱交換器及び第１の流量制御器からなる複数台の室
内機とを第１及び第２の接続配管を介して並列に接続し
てなる空気調和装置において、上記複数台の室内機の一
方を第１または第２の接続配管に切替可能に接続し、上
記複数台の室内機の他方の第１の流量制御器と上記室外
熱交換器に接続する第１の接続配管とを接続するととも
に、途中に第２の流量制御器を配設した第３の接続配
管、及び第１の接続配管の上記室外機接続部から第３の
接続配管との接続部間に配設され、圧力損失のない状態
から所定の圧力に減圧自在な減圧手段を設けることによ
り、各室内機毎に冷暖房を選択的に、または同時に行う
ことができ、装置に充填する冷媒量を少なくでき、アキ
ュムレータも小型化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の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、第２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、第３
図は従来の空気調和装置の冷媒系を中心とする全体構成
図、第４図は第３図の空気調和装置の冷房または暖房の
みの運転動作状態を示す冷媒循環図、第５図は第３図の
空気調和装置の暖房主体の運転動作状態を示す冷媒循環
図、第６図は第３図の空気調和装置の暖房主体の運転動
作状態を示す冷媒循環図である。 図において、（１）は室外機、（２）は圧縮機、（３）
は四方弁、（４）は室外熱交換器、（５）は送風機、
（６）はアキュムレータ、（9a）〜（9c）は室内機、
（10）は室内熱交換器、（13）は第１の接続配管、（1
4）は第２の接続配管、（20）は三方切替弁（21）は第
１の流量制御器である第１の電気式制御弁、（22）は第
３の接続配管、（23）は第２の流量制御器である第２の
電気式制御弁、（30）は開閉弁である電磁弁、（31）は
バイパス配管、（32）は減圧器である温度式膨張弁、
（33）は感温筒、（40）は減圧器である電気式制御弁、
（41）（42）は温度センサーであり、ここでは開閉弁で
ある電磁弁（30）、バイパス配管（31）、減圧器である
温度式膨張弁（32）及び感温筒（33）で、また開閉弁で
ある電磁弁（30）、バイパス配管（31）、減圧器である
電気式制御弁（40）と温度センサー（41）（42）で減圧
手段を構成している。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 節 和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号 三菱電機株式会社和歌山製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−67572（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−106667（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−230070（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−41063（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、四方弁、室外熱交換器、及びアキ
   ュムレータからなる室外機と、室内熱交換器及び第１の
   流量制御器からなる複数台の室内機とを第１及び第２の
   接続配管を介して並列に接続してなる空気調和装置にお
   いて、上記複数台の室内機の一方を第１または第２の接
   続配管に切替可能に接続し、上記複数台の室内機の他方
   の第１の流量制御器と上記室外熱交換器に接続する第１
   の接続配管とを接続するとともに、途中に第２の流量制
   御器を配設した第３の接続配管、及び第１の接続配管の
   上記室外機接続部から第３の接続配管との接続部間に配
   設され、圧力損失のない状態から所定の圧力に減圧自在
   な減圧手段を設けたことを特徴とする空気調和装置。