JP3655523B2 - マルチ型空気調和機 - Google Patents
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、1台の室外機と複数の室内機とから構成されるマルチ型空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の冷暖房同時運転を行うことができるマルチ型空気調和機の第1従来例が、特開昭61−138064号公報に開示されている。この空気調和機では、室内機と同数の室外熱交換器を配置して、切換機構によって各室内機への冷媒の流れを制御することにより各室独立に任意に冷暖房を行っている。
【0003】
また、第2従来例として特開平7−4779号公報に開示された空気調和機では、1台の室外機と複数の室内機の他に気液分離機を備えた分流コントローラーを使用している。冷暖房同時運転時、冷房運転中の室内機が多い場合には、気液分離機で液冷媒とガス冷媒を分離し、ガス冷媒は暖房運転中の室内機を通過して液冷媒となり、この冷媒と気液分離機を通過した液冷媒を混合して、冷房運転中の室内機を通過させる。また、暖房運転中の室内機が多い場合には、ガス冷媒は暖房運転中の室内機を通過して液冷媒となり、これを冷房運転中の室内機を通過させている。
【0004】
さらに、第3従来例として特開平5−172417号公報に開示された空気調和機では、1台の室外機に対して2台の室内機を接続したものであり、切替弁と逆止弁を用いた簡単な構造で冷暖房同時運転を可能にしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の第1従来例では、室内機の数だけ室外機に熱交換器を必要とし、しかもこれに応じて切換機構も増加し、室外機が大型化してしまう。また、第2従来例では、分流コントローラーを設けることにより冷媒の流れを切り替えるための電磁弁が増え、運転に応じた制御が複雑になる。さらに、第3従来例では、3台以上の室内機に対応するには配管が複雑になり、簡単な構造にすることができなくなる。
【0006】
そこで、本発明は、上記に鑑み、1つの室外熱交換器に対して複数の室内機が簡単な構造で対応できる、各室内機ごとに独立して冷暖房可能なマルチ型空気調和機の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題解決手段は、それぞれ室内熱交換器を有し並列に配置された複数の室内機が、圧縮機、複数の切替弁、室外熱交換器および室内機と同数の流量制御弁を有する室外機に接続されているとき、各室内機と室外熱交換器とをつなぐ配管中に設けられた各流量制御弁と室外熱交換器との中間点からそれぞれ分岐したバイパス管が、圧縮機の吐出側と室外熱交換器との間の中間点に室外熱交換器をまたぐように接続され、各中間点に切替弁が設けられたものである。
【0008】
このバイパス管を設けることによって、各室内機に対する冷媒の流れる方向を切り替えることが可能となり、各室内機ごとに独立して冷暖房を行うことができる。
【0009】
すなわち、冷房運転のみを行う場合、圧縮機から吐出された冷媒は、室外熱交換器を経て各室内機に通じる配管中の流量制御弁を通ることにより減圧され、それぞれの室内機に達して、各室内の冷房を行う。その後、冷媒は室内熱交換器を通って圧縮機に戻る。暖房運転のみを行う場合、圧縮機から吐出された冷媒は、それぞれの室内機に達して、各室内の暖房を行う。その後、冷媒は流量制御弁、室外熱交換器を経て圧縮機に戻る。
【0010】
次に、冷暖房同時運転を行う場合、圧縮機から吐出された冷媒は、まず暖房運転を行う室内機に送られて、その室内の暖房を行う。この室内機と室外熱交換器との中間点において、切替弁によって冷媒の流れる方向がバイパス管を通るように切り替えられており、室内機からの冷媒はバイパス管を通って室外熱交換器に達し、放熱される。そして、室外熱交換器から冷房運転を行う室内機に通じる配管に流れ、流量制御弁を通過して減圧され、さらに冷媒の温度が下げられ、室内機に達して室内の冷房を行う。その後、冷媒は圧縮機に戻る。このように、室外熱交換器をまたぐバイパス管によって冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷媒は室外熱交換器および流量制御弁を通過することになり、冷媒の温度を大きく低下させることができ、十分な冷房能力が得られる。
【0011】
そして、室内機に対して流量制御弁と2つの切替弁が付加され、さらにバイパス管を設けることによって、1つの室外機で対応する構成とされる。したがって、室内機が増えても、全体の構成が複雑にならずに、簡単な構成のまま各室内機ごとの独立した冷暖房を行うことができる。しかも、流量制御弁および切替弁を室外機に設けているので、室内機を増設する場合でも室外機内に流量制御弁および切替弁を取り付けて、室内機との配管をすればよいので、作業が楽になり、容易に室内機の増設に対応することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態のマルチ型空気調和機を図1に示す。この空気調和機は、1つの室外機と2つの室内機A、Bとからなり、両方あるいはどちらか一方だけの冷房運転と、両方あるいはどちらか一方だけの暖房運転と、一方が冷房運転、他方が暖房運転の冷暖房同時運転を行える。
【0013】
各室内機A、Bは並列に配置され、室外機は、圧縮機1、室外熱交換器2、流量制御弁である2つの膨張弁3a、3bおよび複数の切替弁を有し、室内機A、Bは、室内熱交換器4と図示しない送風機を有する。切替弁は、三方切替弁とされる。ここで、三方切替弁とは、3つのポートを持つ弁であり、例えば▲1▼、▲2▼、▲3▼のポートを持っているとすると、▲1▼と▲2▼が通じているとき▲3▼は閉じ、▲1▼と▲3▼が通じているとき▲2▼は閉じており、▲2▼と▲3▼が通じることはない。膨張弁3a、3bは、開閉自在な弁とされ、冷媒の流量を調整できる。
【0014】
そして、圧縮機1の吐出側から室外熱交換器2、膨張弁3aを経て室内機Aの室内熱交換器4に至る第1接続管5と、室内熱交換器4から圧縮機1の吸込側に至る第2接続管6と、圧縮機1の吐出側と室外熱交換器2との第1の中間点から圧縮機1の吐出側と室内熱交換器4との第3の中間点までを接続する第3接続管7と、圧縮機1の吐出側と室外熱交換器2との第2の中間点から圧縮機1の吸込側までを接続する第4接続管8とが設けられる。これらの接続管5〜8によって、室外機と室内機A、Bとを接続するメイン配管が構成され、冷媒サイクルが形成される。第1〜第3の各中間点には、それぞれ第1〜第3切替弁10、11、12a、12bが設けられている。
【0015】
なお、室内機Bに対しても同様にメイン配管によって室外機と接続される。すなわち、第1接続管5および第3接続管7は、途中から2本に分岐してそれぞれの室内機A、Bに接続される。第2接続管6は、各室内機A、Bからの配管が途中で合流して1本になって圧縮機1に接続される。また、第4接続管8は、途中で第2接続管6と合流している。
【0016】
ここで、冷暖房同時運転を行うために、室外熱交換器2と膨張弁3a、3bとの間に第4切替弁13a、13bが設けられ、この切替弁13a、13bと第2切替弁11とを接続するバイパス管14が設けられている。バイバス管14は、各室内機A、Bに対応する第4切替弁13a、13bからの配管が途中で合流して1本になって第2切替弁11に接続され、室外熱交換器2をまたぐようになっている。
【0017】
また、圧縮機1、送風機、膨張弁3a、3b、第1〜第4切替弁10、11、12a、12b、13a、13bは、マイクロコンピュータからなる制御装置によって冷房運転、暖房運転、冷暖房同時運転のうち選択された運転に応じて駆動制御され、切替弁によって冷媒の流れる方向が切り替えられる。
【0018】
まず、冷房運転のみを行う場合、各切替弁は、図1の実線で示すように切り替えられ、冷媒は実線の矢印で示すように流れる。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1接続管5を通って室内機A、Bに達する。すなわち、第1切替弁10、第2切替弁11を通り、室外熱交換器2で冷却され液冷媒となり、第4切替弁13a、13bを通り、運転されている室内機A、Bに対応する膨張弁3a、3bで減圧される。室内熱交換機4で加熱されて低圧のガス冷媒となり、室内の冷房を行い、第2接続管6の第3切替弁12a、12bを経て圧縮機1に戻る。なお、運転されていない室内機A、Bがあるとき、膨張弁3a、3bは全閉とされ、その室内の室内熱交換器4には冷媒は流れない。
【0019】
暖房運転のみの場合、各切替弁は、図1の破線で示すように切り替えられ、冷媒は破線の矢印で示すように流れる。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第3接続管7を通って室内機A、Bに達する。すなわち、第1切替弁10を通り、第3切替弁12a、12bを経て、室内熱交換器4で液冷媒となり、室内の暖房を行う。そして、第1接続管5を通って戻るとき、膨張弁3a、3bで減圧され、第4切替弁13a、13bを通過し、室外熱交換器2で低圧のガス冷媒となり、第2切替弁11から第4接続管8を通って、圧縮機1へ戻る。なお、運転されていない室内機A、Bがあるとき、膨張弁3a、3bは全閉とされ、その室内の室内熱交換器4には冷媒は流れない。
【0020】
冷暖房同時運転、例えば室内機Aを暖房運転、室内機Bを冷房運転する場合、各切替弁は、図2の実線で示すように切り替えられ、圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1切替弁10を経て第3接続管7を通り、室内機A側の第3切替弁12aを通過して、室内機Aに達する。そして、室内機Aにおいて、室内熱交換器4で液冷媒となって、室内の暖房を行い、その後全開状態の膨張弁3aを経て第4切替弁13aからバイバス管14を通って、第2切替弁11を経て室外熱交換器2に流れる。この熱交換器2でさらに液冷媒は冷やされた後、室内機B側の第1接続管5を通り、第4切替弁13bを通過し、膨張弁3bで減圧され、室内機Bに達する。室内機Bにおいて、室内熱交換器4で低圧のガス冷媒となり、室内の冷房を行う。その後、第3切替弁12bを経て、第2接続管6を通って圧縮機1へ戻る。
【0021】
上記の空気調和機では、室内機は2つであるが、3つ以上の室内機に対しても容易に対応することができる。例えば、室内機が3つの場合、図3に示すように、3つの室内機A、B、Cを冷媒サイクル中に並列に配置する。この場合、室内機A、B、Cに対応して膨張弁3a、3b、3cは3つとされ、第1接続管5および第3接続管7は3本に分岐され、第2接続管6は各室内機A、B、Cからの3本の配管を1本に合流してなり、バイバス管14も各室内機A、B、Cからの3本の配管が途中で合流して1本になって第2切替弁11に接続される。このように、室内機が1つ増えると、2つの切替弁と1つの膨張弁およびこれらを接続する配管を室外機に設ければよく、容易に対応することができる。
【0022】
ここで、冷房運転のみ、暖房運転のみの場合の冷媒の流れは上記と同じであるので省略する。冷暖房同時運転の場合、例えば室内機Aを暖房運転、室内機Bと室内機Cを冷房運転するのであれば、図3の実線で示すように各切替弁を切り替える。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1切替弁10を通り、第3切替弁12aを通過して、室内機Aの室内熱交換器4で液冷媒となって、暖房を行い、全開状態の膨張弁3a、第4切替弁13a、第2切替弁11を経て、室外熱交換器2でさらに液冷媒は冷やされる。その後、室内機B、Cに対応する第4切替弁13b、13cをそれぞれ通過し、各膨張弁3b、3cで減圧され、室内熱交換器4で低圧のガス冷媒となり、室内機B、Cのある室内の冷房を行う。その後、各室内機B、Cに対応する第3切替弁12b、12cを経て、圧縮機1へ戻る。
【0023】
また、室内機Aと室内機Bが暖房運転、室内機Cが冷房運転であれば、上記の場合から室内機Bに対応する第3切替弁12bおよび第4切替弁13bを切り替えればよい。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1切替弁10を通り、室内機A、Bに対応する第3切替弁12a、12bを通過して、室内熱交換器4で液冷媒となり、室内機A、Bのある室内を暖房する。その後、室内機A、Bに対応する全開状態の膨張弁3a、3b、第4切替弁13a、13bを通り、第2切替弁11を経て室外熱交換器2でさらに液冷媒は冷やされる。室内機Cに対応する第4切替弁13cを通過し、膨張弁3cで減圧され、室内熱交換器4で低圧のガス冷媒となって、室内機Cのある室内を冷房する。室内機Cに対応する第3切替弁12cを経て、圧縮機1へ戻る。
【0024】
このように3つ以上の室内機があっても、同様に切替弁の切替制御を行うことによって、冷暖房運転を室内機毎に独立して行うことが容易にできる。また、冷媒は暖房を行う室内機を通った後、バイバス管によって室外熱交換器を通り、さらに膨張弁を通るように導かれるので、2段階で冷媒の温度を下げることができる。したがって、熱交換器を通すだけ、あるいは膨張弁で減圧するだけの場合に比べて、冷房能力の向上を図ることができ、マルチ型空気調和機の性能アップとなる。
【0025】
次に、他の実施の形態の空気調和機を図4に示す。すなわち、切替弁として三方切替弁の代わりに電磁弁を用いる。このとき、電磁弁は管路の開閉を行う開閉弁であるので、1つの三方切替弁に対して2つの電磁弁が必要となる。その他の構成は上記実施形態と同じである。
【0026】
冷房運転のみの場合、第1電磁弁20b、第2電磁弁21b、第3電磁弁22a、22b、第4電磁弁25a、25bは閉じておく。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1電磁弁20a、第2電磁弁21aを通り、室外熱交換器2で冷却され液冷媒となり、第4電磁弁24a、24bを通り、運転されている室内機A、Bに対応する膨張弁3a、3bで減圧され、室内熱交換機4で加熱されて低圧のガス冷媒となり、その室内の冷房を行う。その後、第3電磁弁23a、23bを経て、圧縮機1に戻る。
【0027】
暖房運転のみの場合、第1電磁弁20a、第2電磁弁21a、第3電磁弁23a、23b、第4電磁弁25a、25bは閉じておく。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1電磁弁20b、第3電磁弁22a、22bを通り、運転されている室内機A、Bの室内熱交換器4で液冷媒となり、室内の暖房を行う。そして、その室内機A、Bに対応する膨張弁3a、3bで減圧され、第4電磁弁24a、24bを通過し、室外熱交換器4で低圧のガス冷媒となり、第2電磁弁21bを経て、圧縮機1へ戻る。
【0028】
冷暖房同時運転、例えば室内機Aが暖房運転、室内機Bが冷房運転とする場合、第1電磁弁20a、第2電磁弁21b、第3電磁弁22b、23a、第4電磁弁24a、25bは閉じておく。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1電磁弁20b、室内機A側の第3電磁弁22aを通過して、室内熱交換器4で液冷媒となり、室内機Aのある室内の暖房を行う。そして、全開状態の膨張弁3a、第4電磁弁25a、第2電磁弁21aを経て、室外熱交換器2でさらに液冷媒は冷やされた後、室内機B側の第4電磁弁24bを通過し、膨張弁3bで減圧され、室内熱交換器4で低圧のガス冷媒となって、室内機Bのある室内の冷房を行う。その後、第3電磁弁23bを経て、圧縮機1へ戻る。
【0029】
また、他の実施形態として、図5に示すように、切替弁として三方切替弁の代わりに第1〜第4四方切替弁30、31、32a、32b、33a、33bを用いる。このとき、四方切替弁の4つあるポートのうち1つのポートに接続された配管は図中黒丸で示すように閉じており、どこにもつながっていない。その他の構成は上記実施形態と同じである。
【0030】
ここで、冷房運転のみの場合、第1四方切替弁30は破線、第2四方切替弁31は実線、室内機A側の第3四方切替弁32aは破線、室内機B側の第3四方切替弁32bは実線、室内機A側の第4四方切替弁33aは破線、室内機B側の第4四方切替弁33bは実線で示すようにそれぞれ切り替えられている。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1四方切替弁30、第2四方切替弁31を通り、室外熱交換器2で冷却されて液冷媒となり、第4四方切替弁33a、33bを通り、運転されている室内機A、Bに対応する膨張弁3a、3bで減圧され、室内熱交換機4で加熱されて、低圧のガス冷媒となって、室内の冷房を行う。その後、第3四方切替弁32a、32bを経て、圧縮機1に戻る。
【0031】
暖房運転のみの場合、第1四方切替弁30は実線、第2四方切替弁31は破線、室内機A側の第3四方切替弁32aは実線、室内機B側の第3四方切替弁32bは破線、室内機A側の第4四方切替弁33aは破線、室内機B側の第4四方切替弁33bは実線で示すようにそれぞれ切り替えられている。ただし、第4四方切替弁33a、33bについては実線で示すように切り替えられる。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1四方切替弁30を通り、第3四方切替弁32a、32bを経て、室内熱交換器4で液冷媒となり、室内の暖房を行う。その後、膨張弁3a、3bで減圧され、第4四方切替弁33a、33bを通過し、室外熱交換器2で低圧のガス冷媒となり、第2四方切替弁31を経て、圧縮機1ヘ戻る。
【0032】
冷暖房同時運転、例えば室内機Aが暖房運転、室内機Bが冷房運転とする場合、各四方切替弁は図中実線で示すように切り替えられている。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、第1四方切替弁30を通過し、室内機A側の第3四方切替弁32aを通り、室内熱交換器4で液冷媒となり、室内機Aのある室内の暖房を行う。そして、全開状態の膨張弁3a、第4四方切替弁33a、第2四方切替弁31を経て、室外熱交換器2でさらに液冷媒は冷やされた後、室内機B側の第4四方切替弁33bを通過し、膨張弁3bで減圧され、室内熱交換器4で低圧のガス冷媒となり、室内機Bのある室内の冷房を行う。その後、第3四方切替弁32bを経て、圧縮機1へ戻る。
【0033】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、流量制御弁である膨張弁は、減圧器としての本来の機能以外に管路を開閉する開閉弁の機能も果たしている。そこで、図6に示すように、2つの機能を分離して、第1接続管5に膨張弁3および開閉弁としての電磁弁35a、35bを設けてもよい。膨張弁3は減圧器としての機能だけを有し、第1接続管5の分岐していない室外熱交換器2に近い配管中に配し、電磁弁35a、35bはそれぞれの室内機A、Bに通じる配管中に配する。これによれば、室内機が増えてもコストの安い電磁弁を追加するだけでよいので、室内機が多数になるほど有用である。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、1つの室内機に対して流量制御弁と切替弁を組み合わせ、さらにバイパス管を設けることによって、1つの室外機と複数の室内機との間での冷媒の流れを所望の運転に応じて切り替えることが可能となり、冷房運転、暖房運転だけでなく冷暖房同時運転を行うことができる。これによって、各室内機ごとに独立して冷暖房運転を容易に行えるようになり、多様な室内環境の要望に答えることができる空気調和機を提供することができる。
【0035】
また、室内機を増設する場合でも、流量制御弁と切替弁およびバイパス管を追加するだけでよいので、全体の構成が複雑にならず、施工も容易に行うことができる。したがって、室内機が多数になるほどコスト低減の効果が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のマルチ型空気調和機の冷媒サイクル図
【図2】同じく冷暖房同時運転時における空気調和機の冷媒サイクル図
【図3】室内機を増設した場合の空気調和機の冷媒サイクル図
【図4】電磁弁を用いた他の実施形態の空気調和機の冷媒サイクル図
【図5】四方切替弁を用いた他の実施形態の空気調和機の冷媒サイクル図
【図6】他の実施形態の空気調和機の冷媒サイクル図
【符号の説明】
1 圧縮機
2 室外熱交換器
3a、3b 膨張弁
4 室内熱交換器
10 第1切替弁
11 第2切替弁
12a、12b 第3切替弁
13a、13b 第4切替弁
14 バイパス管
A、B 室内機
Claims (5)
- 圧縮機、室外熱交換器および複数の流量制御弁を有する室外機と、それぞれ室内熱交換器を有し並列に配置された複数の室内機とがメイン配管によって接続され、該メイン配管に、前記室外熱交換器をまたぐバイパス管が設けられ、該バイパス管の一端は前記室外熱交換器と各室内機との中間点にそれぞれ接続され、他端は前記圧縮機と室外熱交換器との中間点に接続され、各中間点に切替弁が設けられ、冷暖房同時運転時に、前記圧縮機から吐出された冷媒を暖房を行う室内機に送り込み、その冷媒を前記バイパス管により室外熱交換器に流して放熱した後、前記流量制御弁を通して冷房を行う室内機に送り込むことを特徴とするマルチ型空気調和機。
- 圧縮機、複数の切替弁、室外熱交換器および複数の流量制御弁を有する室外機と、それぞれ室内熱交換器を有し並列に配置された複数の室内機とを備え、前記室外熱交換器と各室内機とが前記流量制御弁を介して接続され、前記圧縮機の吐出側と室外熱交換器との間の第1の中間点から分岐した配管が各室内機と前記圧縮機の吸込側との中間点にそれぞれ接続され、前記圧縮機の吐出側と室外熱交換器との間の第2の中間点から分岐したバイパス管が前記室外熱交換器と各流量制御弁との中間点にそれぞれ接続され、各中間点に切替弁が設けられ、冷暖房同時運転時に、前記圧縮機から吐出された冷媒を暖房を行う室内機に送り込み、その冷媒を前記バイパス管により室外熱交換器に流して放熱した後、前記流量制御弁を通して冷房を行う室内機に送り込むことを特徴とするマルチ型空気調和機。
- 切替弁が三方切替弁とされたことを特徴とする請求項1または2記載のマルチ型空気調和機。
- 三方切替弁の代わりに2つの開閉弁を用いたことを特徴とする請求項3記載のマルチ型空気調和機。
- 三方切替弁の代わりに四方切替弁を用い、4つのポートのうち3つのポートを使用することを特徴とする請求項3記載のマルチ型空気調和機。
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JP2740273B2 (ja) * | 1989-07-05 | 1998-04-15 | 三洋電機株式会社 | 空気調和装置 |
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