JP2804619B2 - 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 本発明は熱源側ユニットと複数台の利用側ユニットと
から構成され、複数室の全てを同時に冷房又は暖房し、
且つ同時に任意の或る室を冷房し他室を暖房する多室型
の空気調和装置に関する。

（ロ）従来の技術 圧縮機と熱源側熱交換器とを有する熱源側ユニット
と、利用側熱交換器と冷媒減圧器とを有する複数台の利
用側ユニットを高圧ガス管と低圧ガス管と液管とからな
るユニット間配管で接続する一方、熱源側熱交換器と利
用側熱交換器とを個々に凝縮器あるいは蒸発器として切
換え作動させるための切換弁を備え、複数室の全てを同
時に冷房又は暖房し、且つ同時に任意の或る室を冷房し
他室を暖房する多室型の空気調和装置が特開昭61−1108
33号公報で提示されている。

（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熱源側ユニットから各利用
側ユニットに至るユニット間配管を全て高圧ガス管と低
圧ガス管と液管とからなる３本の配管で構成しているた
め、ユニット間配管の多くの配管を必要とし、配管コス
トが高くつくと共に配管工事が煩雑となる不具合さを有
していた。

本発明はかかる課題に鑑み、ユニット間配管を２本に
し、且つ、冷暖房同時運転時における高圧力の異常上昇
を抑えて圧縮機が頻繁に発停するのを防止した多室型の
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 本発明は圧縮機と熱源側熱交換器とを有する熱源側ユ
ニット、もしくは熱源側熱交換器を有する熱源側ユニッ
トより分離した圧縮機内蔵の機械ユニットと、複数台の
利用側ユニットとをユニット間配管で接続した空気調和
装置において、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とを分
岐して、この一方の分岐吐出管と分岐吸込管とを第１の
切換弁を介して熱源側熱交換器の一端に接続すると共
に、他方の分岐吐出管と熱源側熱交換器の他端とを第２
の切換弁を介してユニット間配管の高圧管に、且つ他方
の分岐吸込管と熱源側熱交換器の他端とを第３の切換弁
を介してユニット間配管の低圧管に夫々接続し、この高
圧管と低圧管とに第４の切換弁を介して各利用側熱交換
器の一端を接続すると共に各利用側熱交換器の他端を夫
々第１の冷媒調整弁を介して液管に接続し、この液管を
高圧管と低圧管とに第２の冷媒調整弁を介して接続する
と共に、高圧管と低圧管と液管のうちの何れか２本の管
同士を側路管で接続し、この側路管には受液器と第３の
冷媒調整弁とを設けるようにしたものである。

（ホ）作 用 全室を同時に冷房する場合は、第１〜第４の切換弁を
冷房状態に設定すると共に第２の一方の冷媒調整弁を全
開にすることにより、圧縮機から吐出された冷媒は吐出
管より第１の切換弁を経て熱源側熱交換器に流れここで
凝縮液化した後、第２の切換弁と高圧管と全開状態の第
２の冷媒調整弁を順次経て各利用側ユニットの第１の冷
媒調整弁に分配されこの第１の各冷媒調整弁で減圧され
る。然る後、各利用側熱交換器で蒸発気化した後、第４
の切換弁と低圧管と第３の切換弁とを順次経て圧縮機に
吸入される。このように蒸発器として作用する各利用熱
交換器で全室が冷房される。

又、全室を同時に暖房する場合は、第１〜第４の切換
弁を暖房状態に設定することにより、圧縮機から吐出さ
れた冷媒は吐出管より第２の切換弁と高圧管と第４の切
換弁とを順次経て各利用側熱交換器に分配されここで夫
々凝縮液化した後、全開状態の第１の各冷媒調整弁を経
て合流され、然る後、第２の冷媒調整弁で減圧された
後、低圧管と第３の切換弁を順次経て熱源側熱交換器へ
流れて蒸発気化した後、冷媒吸込管を経て圧縮機に吸入
される。このように凝縮器として作用する各利用側熱交
換器で全室が暖房される。

又、同時に任意の例えば１室を冷房し２室を暖房する
場合は、第１〜３の切換弁と暖房する利用側ユニットの
第４の切換弁とを暖房状態に設定すると共に冷房する利
用側ユニットの第４の切換弁を冷房状態に設定し、且つ
第２の冷媒調整弁を全閉にすると、圧縮機から吐出され
た冷媒は第２の切換弁と高圧管を経て暖房する利用側ユ
ニットの第４の切換弁に分配され、この利用側熱交換器
で凝縮液化された後、全開状態の第１の冷媒調整弁を経
て液管で合流され、然る後、この液冷媒が第１の冷媒調
整弁を経て利用側熱交換器へ流れ、ここで冷媒の一部が
蒸発気化した後、第４の切換弁、低圧管、第３の切換弁
を経て熱源側熱交換器に流れてここで冷媒の残りが蒸気
気化し、然る後、第１の切換弁と冷媒吸込管とを順次経
て圧縮機に吸入される。このように凝縮機として作用す
る各利用側熱交換器で２室が暖房され、蒸発器として作
用する他の利用側熱交換器で１室が冷房される。かかる
冷暖房同時運転時、２台の暖房運転ユニットの利用側熱
交換器で凝縮された液冷媒の全てが１台の冷房運転ユニ
ットの利用側熱交換器に流れ込むため、この利用側熱交
換器内での冷媒流路抵抗が増えて暖房運転ユニットの利
用側熱交換器内に高圧液冷媒が溜まり込み高圧圧力が異
常上昇する虞れがあるが、この場合、第３の冷媒調整弁
を開閉させて高圧ガス冷媒もしくは液冷媒の一部を受液
器に貯溜させることにより暖房運転ユニットの利用側熱
交換器内に高圧液冷媒が溜まり込むのを防止しているた
め、高圧圧力が異常上昇して圧縮器が頻繁に発停するこ
とはない。逆に、受液器に冷媒が貯溜されることにより
高圧圧力が極度に低下してくると、第３の冷媒調整弁を
開閉してこの受液器内の冷媒を液管もしくは低圧管へ導
出させることにより冷媒循環量を増やして高圧圧力を上
昇させるようにしている。

（ヘ）実施例 本発明の第１の実施例を第１図に基づいて説明する
と、（１）は運転周波数が変わる能力可変型圧縮機
（２）と５馬力の容量をもつ熱源側熱交換器（３）とサ
クション用気液分離器（４）とを有する熱源側ユニッ
ト、（5a）（5b）（5c）は５馬力、３馬力、２馬力の容
量をもつ利用側熱交換器（6a）（6b）（6c）を有する利
用側ユニットで、圧縮機（２）の冷媒吐出管（７）と冷
媒吸込管（８）とを分岐して、この一方の分岐吐出管
（7a）と分岐吸込管（8a）とを第１の切換弁（９）を介
して熱源側熱交換器（３）の一端のヘッダー（10a）に
接続すると共に、他方の分岐吐出管（7b）と熱源側熱交
換器（３）の他端のヘッダー（10b）とを第２の切換弁
（11a）（12a）を介してユニット間配管（13）の高圧管
（13a）に、且つ他方の分岐吸込管（8b）と熱源側熱交
換器（３）の他端のヘッダー（10b）とを第３の切換弁
（11b）（12b）を介してユニット間配管（３）の低圧管
（13b）に夫々接続し、この高圧管（13a）と低圧管（13
b）とに第４の切換弁（14a）（15a），（14b）（15
b），（14c）（15c）を介して各利用側熱交換器（6a）
（6b）（6c）の一端を接続すると共に各利用側熱交換器
の他端を夫々電気式の第１の冷媒調整弁（16a）（16b）
（16c）を介して液管（17）に接続し、この第１の各冷
媒調整弁を高圧管（13a）と低圧管（13b）とに夫々電気
式の第２の冷媒調整弁（18a）（18b）を介して接続して
いる。

（19）は高圧管（13a）と低圧管（13b）とを接続した
側路管で、この側路管には受液器（20）と第３の冷媒調
整弁（21a）（21b）とが設けられている。（22）は高圧
管（13a）と低圧管（13b）とに跨がって設けられた飽和
温度生成回路で、高圧冷媒の一部が低圧冷媒と熱交換し
て凝縮する二重管式の補助熱交換器（23）と冷媒流量制
御用の毛細管（24）とが設けられており、この飽和温度
生成回路（22）の冷媒出口箇所に付設された温度センサ
ー（25）により凝縮飽和温度を検出して、制御器（26）
で第３の冷媒調整弁（21a）（21b）の弁開度が制御され
るようになっている。

（27）は第４の切換弁（14a）（15a），（14b）（15
b），（14c）（15c）と、第２の冷媒調整弁（18a）（18
b）と、ユニット間配管（13）と接続された高圧管（13
a）及び低圧管（13b）と、液管（17）と、受液器（20）
及び第３の冷媒調整弁（21a）（21b）を有する側路管
（19）と、飽和温度生成回路（22）とを内蔵した分岐ユ
ニットである。

（28）は熱源側熱交換器（３）と並列接続された並列
管路で、気液分離器（29）と、冷媒導入弁（30）と第５
の切換弁（31a）（31b）とガス冷媒制御弁（32）とが設
けられている。（33）は電気式の補助冷媒調整弁であ
る。

尚、第１の切換弁（９）として三方切換弁を用いた
が、この代わりに分岐吐出管（7a）と分岐吸込管（8a）
とに夫々開閉弁を設けても良い。又、第２の一方の切換
弁（12a）として逆止弁を用いたが、この代わりに他方
の切換弁（11a）と同様に開閉弁を用いても良い。

次に運転動作を説明する。全室を同時に冷房する場合
は、第１の切換弁（９）を実線状態に設定すると共に一
方の第２〜第５の切換弁（11b）（12a）（15a）（15b）
（15c）（31a）を開くと共に他方の第２〜第５の切換弁
（11a）（12b）（14a）（14b）（14c）（31b）と冷媒導
入弁（30）とガス冷媒制御弁（32）とを閉じ、且つ、第
２の一方の冷媒調整弁（18a）を全開に、他方の冷媒調
整弁（18b）と第３の冷媒調整弁（21a）（21b）とを全
閉にすることにより、圧縮機（２）から吐出された冷媒
は吐出管（７）、第１の切換弁（９）、ヘッダー（10
a）、熱源側熱交換器（３）、ヘッダー（10b）と順次流
れてここで凝縮液化した後、全開状態の補助冷媒調整弁
（38）、第２の切換弁（12a）、高圧管（13a）、第２の
冷媒調整弁（18a）、液管（17）を経て各利用側ユニッ
ト（5a）（5b）（5c）の第１の冷媒調整弁（16a）（16
b）（16c）に分配され、ここで減圧される。然る後、各
利用側熱交換器（6a）（6b）（6c）で蒸発気化した後、
第４の切換弁（15a）（15b）（15c）、低圧管（13b）、
第３の切換弁（11b）、吸込管（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
に蒸発器として作用する各利用側熱交換器（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、一方の第１の切換
弁（９）を破線状態に設定すると共に第２〜第５の切換
弁（11a）（12b）（14a）（14b）（14c）（31b）と冷媒
導入弁（30）とガス冷媒制御弁（32）とを開くと共に他
方の第２〜第５の切換弁（11b）（12a）（15a）（15b）
（31a）を閉じ、且つ、第１の冷媒調整弁（16a）〜（16
c）を全開に、第２の一方の冷媒調整弁（18a）と第３の
冷媒調整弁（21a）（21b）とを全開にすることにより、
圧縮機（２）から吐出された冷媒は吐出管（７）、第２
の切換弁（11a）、高圧管（13a）を経て第４の切換弁
（14a）（14b）（14c）、利用側熱交換器（6a）（6b）
（6c）へと分配され、ここで夫々凝縮液化した後、全開
状態の第１の各冷媒調整弁（16a）（16b）（16c）を経
て液管（17）で合流される。然る後、第２の冷媒調整弁
（18b）で減圧された後、低圧管（13b）、第３の切換弁
（12b）、冷媒導入弁（30）を経て気液分離器（29）に
導入され、ここで液冷媒とガス冷媒とが分離される。そ
して、液冷媒は第５の切換弁（31b）、補助冷媒調整弁
（33）を経てヘッダー（10b）で分流され、熱源側熱交
換器（３）で蒸発気化した後、ヘッダー（10a）から流
出される一方、ガス冷媒はガス冷媒制御弁（32）を経て
流れ、この両冷媒は合流した後、第１の切換弁（９）、
分岐吸込管（9a）、吸込管（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
として作用する各利用側熱交換器（6a）（6b）（6c）で
全室が同時に暖房される。

又、同時に任意の例えば、１室を冷房し２室を暖房す
る場合は、第１の切換弁（９）を破線状態に設定すると
共に第２の切換弁（11a）と第３の切換弁（12b）と第４
の切換弁（14a）（14b）（15c）と第５の切換弁（31b）
と冷媒導入弁（30）とガス冷媒制御弁（32）とを開くと
共に、第２の切換弁（12a）と第３の切換弁（11b）と第
４の切換弁（15a）（15b）（14c）と第５の切換弁（31
a）を閉じると共に第２の冷媒調整弁（18a）（18b）を
全閉することにより、圧縮機（２）から吐出された冷媒
は吐出管（７）、第２の切換弁（11a）、高圧管（13a）
を経て第４の切換弁（14a）（14b）、利用側熱交換器
（6a）（6b）へと分配され、ここで夫々凝縮液化した
後、全開状態の第１の冷媒調整弁（16a）（16b）を経て
液管（17）で合流され、然る後、この液冷媒が第１の冷
媒調整弁（16c）で減圧されて利用側熱交換器（6c）へ
流れここで冷媒の一部が蒸発気化した後、第４の切換弁
（15c）、低圧管（13b）、第３の切換弁（12b）、冷媒
導入弁（30）を経て気液分離器（29）に導入され、ここ
で液冷媒とガス冷媒とが分離される。そして、液冷媒は
第５の切換弁（31b）を経て、補助冷媒調整弁（33）で
減圧された後、ヘッダー（10b）で分流され、熱源側熱
交換器（３）で蒸発気化した後、ヘッダー（10a）から
流出される一方、ガス冷媒はガス冷媒制御弁（32）を経
て流れ、この両冷媒は合流した後、第１の切換弁
（９）、分岐吸込管（8a）、吸込管（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利用側熱交換器（6a）（6b）で
暖房され、蒸発器として作用する他の利用側熱交換器
（6c）で１室が冷房される。

かかる冷暖房同時運転時、第２の冷媒調整弁（18b）
を開いて利用側熱交換器（6a）（6b）で凝縮された高圧
液冷媒の一部を低圧管（13b）へ導くと第１の冷媒調整
弁（16c）で減圧され利用側熱交換器（6c）で蒸発気化
された低圧冷媒が低圧管（13b）へ導かれた高圧液冷媒
との圧力差により低圧管（13b）へ流れなくなるため、
第２の冷媒調整弁（18b）は全閉にしておかなければな
らず、利用側熱交換器（6c）に高圧液冷媒の全てが流れ
込むことになる。このように、５馬力の利用側熱交換器
（6a）と３馬力の利用側熱交換器（6b）で夫々凝縮され
た多量の高圧液冷媒が２馬力の利用側熱交換器（6c）に
流れ込むと、この利用側熱交換器（6c）内での冷媒流路
抵抗が増えて利用側熱交換器（6a）（6b）内に高圧液冷
媒が溜まり込み高圧圧力が異常上昇してしまうが、この
時、高圧圧力の上昇を凝縮飽和温度検出用の温度センサ
ー（25）で検知しこの検出温度が設定温度に達すると制
御器（26）の信号により第３の一方の冷媒調整弁（21
a）を開いて高圧ガス冷媒の一部を受液器（20）に貯溜
させることにより冷媒循環量が減って利用側熱交換器
（6a）（6b）に高圧液冷媒が溜まり込まなくなるため、
高圧圧力が異常上昇することはなく、高圧保護スイッチ
（図示せず）が作動して圧縮機（２）が頻繁に発停する
ことはない。

そして、受液器（20）に冷媒が貯溜されることにより
高圧圧力が極度に低下してくると、第３の一方の冷媒調
整弁（21a）を閉じると共に第３の他方の冷媒調整弁（2
1b）を開くことにより、受液器（20）内の冷媒が低圧管
（13b）へ導出されて冷媒循環量が増え高圧圧力が所定
の圧力まで上昇される。

この第３の冷媒調整弁（21a）（21b）として弁開度が
任意に変わる電動弁を用いると高圧圧力を所定圧力に維
持でき、好ましいが、単なる開閉弁であっても良い。

かかる冷暖房同時運転及び上述の全室暖房運転時、上
述したように気液分離器（29）で液冷媒とガス冷媒とに
分離して、液冷媒のみを熱源側熱交換器（３）へ導くよ
うにしたので、液冷媒はヘッダー（10b）で均等に分流
されて外気との熱交換が効率良く行なわれ、冷暖房能力
を高く得ることができる。

このように、各利用側ユニット（5a）〜（5c）は第１
〜第５の切換弁と第１〜第３の冷媒調整弁の弁開度を調
節することにより任意に冷暖房運転することが可能であ
り、しかも同時冷暖房運転時に蒸発器及び凝縮器として
作用する夫々の利用側熱交換器（6a）（6b）（6c）で熱
回収が行なわれ、運転効率を向上させることができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、第１の
実施例と異なるのは側路管（19a）を高圧管（13a）と液
管（17）とに跨がって設け、高圧圧力の上昇を防止した
後、受液器（20）内の貯溜冷媒を液管（17）に導出させ
て冷媒循環量を増やすようにした点であり、第１の実施
例と同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

第３図は本発明の第３の実施例を示すもので、第１及
び第２の実施例と異なるのは側路管（19b）を液管（1
7）と低圧管（13b）とに跨がって設け、高圧圧力が上昇
して設定値に達すると制御器（26）の信号により第３の
一方の冷媒調整弁（21a）を開いて液管（17）内の高圧
液冷媒の一部を受液器（20）に導入して貯溜させること
により高圧圧力の異常上昇を防止し、その後、低下した
高圧圧力を所定の圧力まで上昇させる際には受液器（2
0）内の液冷媒を低圧管（13b）へ導出させるようにした
点であり、第１の実施例と同じ符号を付して詳細な説明
は省略する。

第４図は本発明の第４の実施例を示すもので、第１の
実施例と異なるのは圧縮機（２）と、サクション用気液
分離器（４）とを熱源側ユニット（1a）とより分離して
機械ユニット（1b）に内蔵した点であり、第１の実施例
と同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

第５図は本発明の第５の実施例を示すもので、第１の
実施例と異なるのは第２〜第５の切換弁を夫々三方切換
弁（34）（35）（36a）（36b）（36c）（37）とした点
であり、第１の実施例と同じ符号を付して詳細な説明は
省略する。

（ト）発明の効果 本発明によれば、複数台の利用側ユニットと、熱源側
ユニットもしくは機械ユニットとを接続するユニット間
配管が高圧管と低圧管との２本の冷媒管でありながらも
複数台の利用側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利用側ユニットで
自由に選択して行なうことができ、且つ、冷暖房同時運
転時には凝縮器として作用する利用側熱交換器と、蒸発
器として作用する利用側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。

しかも、かかる冷暖房同時運転時、冷暖房運転台数が
冷房運転台数よりも多い場合には高圧ガス冷媒もしくは
液冷媒の一部を受液器に貯溜させて暖房運転ユニットの
利用側熱交換器内に高圧液冷媒が溜まり込まないように
することにより高圧圧力の異常上昇を抑え、圧縮機が頻
繁に発停するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す空気調和装置の冷
媒回路図、第２図は本発明の第２の実施例を示す空気調
和装置の冷媒回路図、第３図は本発明の第３の実施例を
示す空気調和装置の冷媒回路図、第４図は本発明の第４
の実施例を示す空気調和装置の冷媒回路図、第５図は本
発明の第５の実施例を示す空気調和装置の冷媒回路図で
ある。 （１）（1a）……熱源側ユニット、（1b）……機械ユニ
ット、（２）……圧縮機、（３）……熱源側熱交換器、
（5a）（5b）（5c）……利用側ユニット、（6a）（6b）
（6c）……利用側熱交換器、（７）……冷媒吐出管、
（８）……冷媒吸込管、（９）……第１の切換弁、（11
a）（12a），（34）……第２の切換弁、（11b）（12
b），（35）……第３の切換弁、（13）……ユニット間
配管、（13a）……高圧管、（13b）……低圧管、（14
a）〜（14c），（15a）〜（15c），（36a）〜（36c）…
…第４の切換弁、（16a）〜（16c）……第１の冷媒調整
弁、（17）……液管、（18a）（18b）……第２の冷媒調
整弁、（19）……側路管、（20）……受液器、（21a）
（21b）……第３の冷媒調整弁。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と熱源側熱交換器とを有する熱源側
   ユニットと、利用側熱交換器を有する複数台の利用側ユ
   ニットとをユニット間配管で接続した空気調和装置にお
   いて、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とを分岐して、
   この一方の分岐吐出管と分岐吸込管とを第１の切換弁を
   介して熱源側熱交換器の一端に接続すると共に、他方の
   分岐吐出管と熱源側熱交換器の他端とを第２の切換弁を
   介してユニット間配管の高圧管に、且つ他方の分岐吸込
   管と熱源側熱交換器の他端とを第３の切換弁を介してユ
   ニット間配管の低圧管に夫々接続し、この高圧管と低圧
   管とに第４の切換弁を介して各利用側熱交換器の一端を
   接続すると共に各利用側熱交換器の他端を夫々第１の冷
   媒調整弁を介して液管に接続し、この液管を高圧管と低
   圧管とに第２の冷媒調整弁を介して接続すると共に、高
   圧管と低圧管と液管のうちの何れか２本の管同士を側路
   管で接続し、この側路管には受液器と第３の冷媒調整弁
   とを設けたことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】圧縮機を有する機械ユニットと、熱源側熱
   交換器を有する熱源側ユニットと、利用側熱交換器を有
   する複数台の利用側ユニットとをユニット間配管で接続
   した空気調和装置において、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒
   吸込管とを分岐して、この一方の分岐吐出管と分岐吸込
   管とを第１の切換弁を介して熱源側熱交換器の一端に接
   続すると共に、他方の分岐吐出管と熱源側熱交換器の他
   端とを第２の切換弁を介してユニット間配管の高圧管
   に、且つ他方の分岐吸込管と熱源側熱交換器の他端とを
   第３の切換弁を介してユニット間配管の低圧管に夫々接
   続し、この高圧管と低圧管とに第４の切換弁を介して各
   利用側熱交換器の一端を接続すると共に各利用側熱交換
   器の他端を夫々第１の冷媒調整弁を介して液管に接続
   し、この液管を高圧管と低圧管とに第２の冷媒調整弁を
   介して接続すると共に、高圧管と低圧管と液管のうちの
   何れか２本の管同士を側路管で接続し、この側路管には
   受液器と第３の冷媒調整弁を設けたことを特徴とする空
   気調和装置。