JP2765970B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は室外ユニットに複数台の室内ユニットを接続
した多室型の空気調和装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 圧縮機と２個の室外熱交換器とを有する室外ユニット
に室内熱交換器を有する複数台の室内ユニットを接続し
て、複数室の全てを同時に冷房又は暖房でき、且つ複数
室を同時に冷暖房できる多室型の空気調和装置が実公昭
54−3020号公報で提示されている。

かかる空気調和装置では２個の室外熱交換器の一方の
みに開閉弁を設け、全ての室内ユニットを同時冷房、又
は同時暖房する時に開閉弁を開いて２個の室外熱交換器
を凝縮器又は蒸発器として作用させ、冷暖房を同時に行
なう時は開閉弁を閉じて１個の室外熱交換器を凝縮器あ
るいは蒸発器として作用させている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記公報で提示の装置では、室外熱交換器と接続され
た１個の毛細管で冷媒を減圧させて室外熱交換器を蒸発
器として作用させているため、開閉弁を開閉させて室外
熱交換器の容量が変わっても毛細管による冷媒減圧量は
変わらず、室外熱交換器で冷媒過熱度がとれ過ぎたり、
逆に充分蒸発しきれずに液状態で冷媒が圧縮機に戻る虞
れがあった。

このため、各室外熱交換器の冷媒入口側と冷媒出口側
とに夫々センサを設けると共に各室外熱交換器に入口側
センサと出口側センサとの冷媒温度差で弁開度が変わる
電気式膨張弁を用いることを試みたが、各室外熱交換器
に２個づつのセンサ必要とするため、センサの数が増え
る不具合さを有していた。

本発明はかかる課題を解決すると共に各電気式膨張弁
で冷媒を適正に減圧するようにした空気調和装置を提供
することを目的としたものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、圧縮機と複数個の室外熱交換器とを有する
室外ユニットに、室内熱交換器を有する複数台の室内ユ
ニットをユニット間配管で接続した空気調和装置におい
て、前記各室外熱交換器の一端を前記圧縮機の冷媒吐出
管と冷媒吸込管とに室外側切換弁を介して分岐接続する
一方、ユニット間配管を前記冷媒吐出管と分岐接続され
る高圧ガス管と、前記冷媒吸込管と分岐接続される低圧
ガス管と、前記各室外熱交換器の他端と電気式膨張弁を
介して接続される液管とで構成し、前記各室内熱交換器
の一端を前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに室内側切
換弁を介して分岐接続すると共に前記各室内熱交換器の
他端を冷媒減圧器を介して前記液管に接続し、補助熱交
換器とその出口側に設けられた第１温度センサとを有し
圧縮機の吐出冷媒の一部を前記冷媒吸込管へ導くバイパ
ス管と、前記冷媒吸込管と前記各室外側切換弁との間に
設けられた第２温度センサと、前記第１温度センサと前
記第２温度センサとの検出温度差に基づいて前記各電気
式膨張弁の弁開度を制御する制御手段を備えたことを特
徴とする。

（ホ）作用 各室内ユニットの同時暖房運転又は冷暖房同時運転
時、蒸発器として作用している各室外熱交換器には液冷
媒が夫々の電気式膨張弁で減圧された後に導かれて蒸発
気化しているが、夫々の電気式膨張弁の弁開度は夫々の
室外熱交換器の切換弁を出た後の冷媒温度を検出する第
２温度センサと飽和温度を検出する第１センサとの検出
温度差に基づいて調節される。

（ヘ）実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、第１図
において、（１）は能力可変型圧縮機（2a）と定能力型
圧縮機（2b）と熱交換容量が異なる室外熱交換器（3a）
（3b）（3c）と気液分離器（４）とを有する室外ユニッ
ト、（5a）（5b）（5c）は室内熱交換器（6a）（6b）
（6c）を有する室内ユニット、圧縮機（2a）（2b）の冷
媒吐出管（７）と冷媒吸込管（８）とを分岐させてこの
分岐管を室外熱交換器（3a）（3b）（3c）の夫々の一端
に室外側切換弁（9a）（9b）（9c），（10a）（10b）
（10c）を介して接続する一方、室外ユニット（１）と
室内ユニット（5a）（5b）（5c）とを接続するユニット
間配管（11）を冷媒吐出管（７）と分岐接続された高圧
ガス管（12）と、冷媒吸込管（８）と分岐接続された低
圧ガス管（13）と、室外熱交換器（3a）（3b）（3c）の
他端と結氷防止コイル（14a）（14b）及び室外側電気式
膨張弁（15a）（15b）（15c）を介して接続された液管
（16）とで構成して、各室内熱交換器（6a）（6b）（6
c）の一端を高圧ガス管（12）と低圧ガス管（13）とに
夫々室内側切換弁（17a）（18a），（17b）（18b），
（17c）（18c）を介して分岐接続すると共に液管（16）
には室内側電気式膨張弁（19a）（19b）（19c）を介し
て接続している。

（20）は冷媒吐出管（７）と冷媒吸込管（８）とに跨
がって設けられたバイパス管で、冷媒吸込管（８）と熱
交換する補助熱交換器（21）と毛細管（22）とを設ける
と共に、このバイパス管（20）には補助熱交換器（21）
の出口側に第１センサ（23）を、吸込分岐管（8a）（8
b）（8c）には室外側切換弁（10a）（10b）（10c）の出
口側に第２センサ（24a）（24b）（24c）を夫々設けて
いる。（25）は第１温度センサ（23）と第２温度センサ
（24a）（24b）（24c）との検出温度差に基づいて各電
気式膨張弁（15a）（15b）（15c）の弁開度を制御する
制御手段である。

第２図は室外ユニット（１）の断面図であり、大容量
の室外熱交換器（3a）と結氷防止コイル（14a）を一側
に、中容量の室外熱交換器（3b）と小容量の室外熱交換
器（3c）と結氷防止コイル（14b）を他側に設けて、両
側面の吸込口（26）から上面の吹出口（27）へ室外ファ
ン（28）で送出される室外空気と各室外熱交換器（3a）
（3b）（3c）が熱交換されるようになっており、これら
室外熱交換器（3a）（3b）（3c）が蒸発器として作用し
ている時は冷媒が電気式膨張弁（15a）（15b）で一段膨
張した後に結氷防止コイル（14a）（14b）を通って分流
管（29a）（29b）で二段膨張する際、結氷防止コイル
（14a）（14b）から放出される熱で室外熱交換器（3a）
（3b）の下部を温めて凍結するのを防止している。

次に運転動作を説明する。全室を同時に冷房する場合
は、室外熱交換器（3a）（3b）（3c）の夫々の一方の室
外側切換弁（9a）（9b）（9c）を開くと共に他方の室外
側切換弁（10a）（10b）（10c）を閉じ、且つ室内熱交
換器（6a）（6b）（6c）の一方の室内側切換弁（17a）
（17b）（17c）を閉じると共に他方の室内側切換弁（18
a）（18b）（18c）を開くことにより、圧縮機（2a）（2
b）から吐出された冷媒は吐出管（７）より、切換弁（9
a）（9b）（9c）、室外熱交換器（3a）（3b）（3c）、
結氷防止コイル（14a）（14b）と並流してここで凝縮液
化した後、全開状態の電気式膨張弁（15a）（15b）（15
c）、液管（16）を経て各室外ユニット（5a）（5b）（5
c）の電気式膨張弁（19a）（19b）（19c）に分配され、
ここで減圧される。然る後、各室内熱交換器（6a）（6
b）（6c）で蒸発気化した後、夫々室内側切換弁（18a）
（18b）（18c）、低圧ガス管（13）、吸込管（８）、気
液分離器（４）を順次経て圧縮機（2a）（2b）に吸入さ
れる。このように蒸発器として作用する各室内熱交換器
（6a）（6b）（6c）で全室が同時に冷房される。

逆に全室を同時に暖房する場合は、室外熱交換器（3
a）（3b）（3c）の一方の室外側切換弁（9a）（9b）（9
c）を閉じると共に他方の室外側切換弁（10a）（10b）
（10c）を開き、且つ室内熱交換器（6a）（6b）（6c）
の一方の室内側切換弁（17a）（17b）（17c）を開くと
共に他方の室内側切換弁（18a）（18b）（18c）を閉じ
ることにより、圧縮機（2a）（2b）から吐出された冷媒
は吐出管（７）、高圧ガス管（12）を順次経て切換弁
（17a）（17b）（17c）、室内熱交換器（6a）（6b）（6
c）へと分配され、ここで夫々凝縮液化した後、全開状
態の各電気式膨張弁（19a）（19b）（19c）を経て液管
（16）で合流され、然る後、電気式膨張弁（15a）（15
b）（15c）で減圧されて室外熱交換器（3a）（3b）（3
c）で蒸発気化した後、切換弁（10a）（10b）（10c）、
吸込管（８）、気液分離器（４）を順次経て圧縮機（2
a）（2b）に吸入される。このように凝縮器として作用
する各室内熱交換器（6a）（6b）（6c）で全室が同時に
暖房される。

かかる全室同時暖房運転時、圧縮機（2a）（2b）から
の吐出冷媒の一部がバイパス管（20）を経て補助熱交換
器（21）に流入し、ここで吸込管（８）を流れる低温冷
媒で冷やされて凝縮した後に毛細管（22）で減圧されて
吸込管（８）に流れており、毛細管（22）を出た低圧液
冷媒の飽和温度（Ts）を第１温度センサ（23）で、吸込
分岐管（8a）（8b）（8c）を流れる低圧冷媒温度（Ta）
（Tb）（Tc）を第２センサ（24a）（24b）（24c）で夫
々検出してこの検出温度差に基づく制御手段（25）から
の信号で各電気式膨張弁（15a）（15b）（15c）は弁開
度が制御されており、例えば、第２センサ（24a）で検
出した温度（Ta）から第１センサ（23）で検出した飽和
温度（Ts）を差し引いた温度差（ta）が５℃を上回わり
冷媒過熱度が大きくなると電気式膨張弁（15a）の弁開
度が大きくなり、逆に上述の温度差（ta）が２℃を下回
わり冷媒が液戻りするようになると電気式膨張弁（15
a）の弁開度が小さくなり、冷媒が適正に減圧調整され
ている。同時に、電気式膨張弁（15b）は第２センサ（2
4b）と第１温度センサ（23）との検出温度差で、電気式
膨張弁（15c）は第２センサ（24c）と第１センサ（23）
との検出温度差で、夫々上述の電気式膨張弁（15a）と
同様に弁開度が制御され、これにより各室外熱交換器
（3a）（3b）（3c）への冷媒分流調整も適正に行なわれ
ている。

これらの弁開度制御において、第２センサ（24a）（2
4b）（24c）を切換弁（10a）（10b）（10c）の冷媒入口
側に設けると、切換弁（10a）（10b）（10c）の冷媒圧
力損失により第２センサ（24a）（24b）（24c）で冷媒
温度を正確に検出できず、冷媒が液戻りしていても冷媒
過熱度がとれているといった具合に誤まった検出信号が
制御手段（25）に入力される為、第２センサ（24a）（2
4b）（24c）を切換弁（10a）（10b）（10c）の冷媒出口
側に設けるようにしたものである。

又、かかる全室同時暖房運転時、例えば室内ユニット
（5b）がサーモオフして暖房運転が停止し暖房負荷が小
さくなると、制御手段（25）からの信号で室外熱交換器
（3b）の切換弁（9b）（10b）と電気式膨張弁（15b）が
閉じてこの室外熱交換器（3b）が蒸発器としての作用を
停止し、上述のように弁開度制御される電気式膨張弁
（15a）（15c）で冷媒が減圧されて室外熱交換器（3a）
（3c）が蒸発器として作用され、暖房負荷に見合った蒸
発器能力で運転される。

又、同時に任意の例えば二室を冷房し一室を暖房する
場合は、室外熱交換器（3a）の一方の室外側切換弁（9
a）を開くと共に他方の室外側切換弁（10a）と室外熱交
換器（3a）（3b）の両方の切換弁（9b）（10b），（9
c）（10c）を閉じ、且つ、冷房する室内ユニット（5b）
（5c）の一方の室内側切換弁（17b）（17c）を閉じると
共に他方の室内側切換弁（18b）（18c）を開き、且つ暖
房する室内ユニット（5a）の一方の室内側切換弁（17
a）を開くと共に他方の室内側切換弁（18a）を閉じる
と、圧縮機（2a）（2b）から吐出された冷媒の一部が吐
出管（７）、切換弁（9a）を順次経て一方の室外熱交換
器（3a）のみに流れると共に残りの冷媒が高圧ガス管
（12）を経て暖房する室内ユニット（5a）の切換弁（17
a）、室内熱交換器（6a）へと流れ、この室内熱交換器
（6a）と室外熱交換器（3a）とで凝縮液化される。そし
て、これら熱交換器（6a）（3aで凝縮液化された冷媒は
全開状態の電気式膨張弁（15a）（19a）、液管（16）を
経て室内ユニット（5b）（5c）の電気式膨張弁（19b）
（19c）で減圧された後、夫々の室内熱交換器（6b）（6
c）で蒸発気化され、然る後、各室内側切換弁（18b）
（18c）を経て低圧ガス管（13）で合流され、吸入管
（８）、気液分離器（４）を順次経て圧縮機（２）に吸
入される。このように凝縮器として作用する室内熱交換
器（6a）で一室が暖房され、蒸発器として作用する他の
室内熱交換器（6b）（6c）で二室が冷房される。

又、同時に任意の例えば室内ユニット（5a）で一室を
冷房し、室内ユニット（5b）（5c）で二室を暖房する場
合は、室外熱交換器（3a）の一方の室内側切換弁（10
a）を開くと共に他方の室外側切換弁（9a）（9b）（9
c）（10b）（10c）を閉じ、且つ冷房する室内ユニット
（5a）の一方の室内側切換弁（17a）を閉じると共に他
方の室内側切換弁（18a）を開き、且つ暖房する室内ユ
ニット（5b）（5c）の一方の室内側切換弁（17b）（17
c）を開くと共に他方の室内側切換弁（18b）（18c）を
閉じると、圧縮機（2a）（2b）から吐出された冷媒が吐
出管（７）、高圧ガス管（12）を順次経て室内側切換弁
（17b）（17c）へと分配さ夫々の室内熱交換器（6b）
（6c）で凝縮液化される。そしてこの液化された冷媒は
夫々全開状態の電気式膨張弁（19b）（19c）を経て液管
（16）に流れ、この液管中の液冷媒の一部が電気式膨張
弁（19a）で減圧された後に室内熱交換器（6a）で、且
つ残りの液冷媒が電気式膨張弁（15a）で減圧された後
に室外熱交換器（3a）で夫々蒸発気化され、吸込管
（８）、気液分離器（４）を順次経て圧縮機（2a）（2
b）に吸入される。このように凝縮器として作用する室
内熱交換器（6b）（6c）で二室が暖房され、蒸発器とし
て作用する他の室内熱交換器（6a）で一室が冷房され
る。

尚、上記実施例において、切換弁（9a）（10a），（9
b）（10b），（9c）（10c），（17a）（18a），（17b）
（18b），（17c）（18c）に夫々二方弁を用いたが、こ
の代わりに切換弁（9a）（10a）を三方弁に、切換弁（9
b）（10b）を三方弁といった具合に計６個の三方弁を用
いても良い。

又、上記実施例ではユニット間配管（11）を高圧ガス
管（12）、低圧ガス管（13）、液管（16）との３本の冷
媒管で構成したので、複数個の室外熱交換器の容量を変
えることにより複数台の室内ユニットの同時冷房運転及
び同時暖房運転はもとより冷暖房同時運転を任意の室内
ユニットで自由に選択して行なうことができると共に、
冷暖房同時運転時には凝縮器として作用する室外熱交換
器と、蒸発器として作用する室内熱交換器とがシリーズ
接続されるため熱回収による効率の良い運転を行なうこ
とができるが、本発明はかかる冷媒回路のみに限定され
るものではない。

（ト）発明の効果 本発明によれば、各室内ユニットの同時暖房運転又は
冷暖房同時運転時、蒸発器として作用している各室外熱
交換器には低圧液冷媒の飽和温度を検出する第１温度セ
ンサと、夫々の室外熱交換器の切換弁を出た後の冷媒温
度を検出する第２センサとの検出温度差に基づいて夫々
の電気式膨張弁が弁開度調節されているため、各室外熱
交換器の冷媒温度を検出する第２センサは夫々１個でよ
くセンサの個数を少なく抑えることができると共に、切
換弁による冷媒圧力損失により第２センサの検出温度に
誤差が生じて圧縮機に冷媒が液戻りするのを防止するこ
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すもので、第１図は空気調和
装置の冷媒回路図、第２図は室外ユニットの断面図であ
る。 （１）…室外ユニット、（2a）（2b）…圧縮機、（3a）
（3b）（3c）…室外熱交換器、（5a）（5b）（5c）…室
内ユニット、（6a）（6b）（6c）…室内熱交換器、
（８）…冷媒吸込管、（8a）（8b）（8c）…吸込分岐
管、（9a）（10a），（9b）（10b），（9c）（10c）…
切換弁、（15a）（15b）（15c）…電気式膨張弁、（2
0）…バイパス管、（21）…補助熱交換器、（23）…第
１センサ、（24a）（24b）（24c）…第２センサ、（2
5）…制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−110859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−133267（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−133269（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 29/00 361 F24F 11/02 102 F25B 13/00 104 F24F 11/02 103

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と複数個の室外熱交換器とを有する
   室外ユニットに、室内熱交換器を有する複数台の室内ユ
   ニットをユニット間配管で接続した空気調和装置におい
   て、 前記各室外熱交換器の一端を前記圧縮機の冷媒吐出管と
   冷媒吸込管とに室外側切換弁を介して分岐接続する一
   方、ユニット間配管を前記冷媒吐出管と分岐接続される
   高圧ガス管と、前記冷媒吐出管と分岐接続される低圧ガ
   ス管と、前記各室外熱交換器の他端と電気式膨張弁を介
   して接続される液管とで構成し、 前記各室内熱交換器の一端を前記高圧ガス管と前記低圧
   ガス管とに室内側切換弁を介して分岐接続すると共に前
   記各室内熱交換器の他端を冷媒減圧器を介して前記液管
   に接続し、 補助熱交換器とその出口側に設けられた第１温度センサ
   とを有し圧縮機の吐出冷媒の一部を前記冷媒吸込管へ導
   くバイパス管と、前記冷媒吸込管と前記各室外側切換弁
   との間に設けられた第２温度センサと、前記第１温度セ
   ンサと前記第２温度センサとの検出温度差に基づいて前
   記各電気式膨張弁の弁開度を制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とする空気調和装置。