JP3723413B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は室外ユニットと複数台の室内ユニットを有し、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置は、例えば特許2804527号公報などに掲載されている。
【0003】
このような空気調和装置では、圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続されている。そして、上記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、ユニット間配管が、上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換の他端に接続された液管とを有して構成されている。
【0004】
上記構成によると、暖房運転と冷房運転を混在して運転する場合、高圧ガス管と低圧ガス管と液管の三本の冷媒管すべてが使用され、冷房運転のみが実行される場合、高圧ガス管が休止されて、低圧ガス管と液管の二本の冷媒管が使用される。また、暖房運転のみが実行される場合、低圧ガス管が休止されて、高圧ガス管と液管の二本の冷媒管が使用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、冷房運転のみが実行される場合、高圧ガス管が休止されるため、この高圧ガス管を通じて室外ユニットから室内ユニット側に冷媒が流出し、この冷媒が高圧ガス管内に寝込み、その分だけシステム内の冷媒量が不足し、ガス欠の症状を呈するという問題がある。
【0006】
これを解消するため、上記高圧ガス管と液管との間に両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段を設けることが提案される。
【0007】
しかしながら、上記提案では、両管内の圧力差が小さい場合、すなわち液管内の圧力が所定圧力以上に高くなった場合、バイパス手段を通じて高圧ガス管から液管へ冷媒が流入しなくなるという問題がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、いわゆるガス欠を防止する空気調和装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、上記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、上記ユニット間配管が、上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が上記高圧ガス管及び上記低圧ガス管に、他端が上記液管にそれぞれ接続され、複数台の上記室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、上記高圧ガス管と上記液管との間に両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段を設け、上記室内ユニットがすべて冷房運転時に、上記液管内の圧力を低下させるために、上記室外膨張弁の開度を絞る制御手段を設け、この開度を絞ることにより、休止中の高圧ガス管内の冷媒を上記液管内に取り込んで当該高圧ガス管内への冷媒の寝込みを防止可能としたことを特徴とするものである。
【0010】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のものにおいて、上記室外熱交換器が水冷式で、上記圧縮機が能力可変式の場合、上記制御手段が、上記水温が高ければ高いほど、上記圧縮機が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁の開度を絞る制御を実行することを特徴とするものである。
【0011】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のものにおいて、上記バイパス手段がキャピラリーチューブであることを特徴とする。
【0012】
本発明では、冷房運転のみが実行される場合、上記制御手段によって上記高圧ガス管と液管間の圧力差が大きくされるため、バイパス手段を通じて高圧ガス管から液管へ冷媒が流入し、これによって、この冷媒が高圧ガス管内に寝込むことがなくなり、その分だけシステム内の冷媒量が不足することがなくなり、ガス欠の発生が抑制される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【0014】
図1は、本発明に係る空気調和装置の第一の実施の形態を示す冷媒回路図である。この空気調和装置30は、圧縮機2、水冷式の室外熱交換器3及び室外膨張弁27を備えた室外ユニット1と、室内熱交換器6a及び室内膨張弁18aを備えた室内ユニット5aと、室内熱交換器6b及び室内膨張弁18bを備えた室内ユニット5bと、室内熱交換器6c及び室内膨張弁18cを備えた室内ユニット5cとを有して構成される。
【0015】
そして、これらの室外ユニット1と室内ユニット5a、5b、5cとがユニット間配管10により接続されて、空気調和装置30は、室内ユニット5a、5b、5cを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転とを混在して実施可能とする。
【0016】
上記室外ユニット1では、室外熱交換器3の一端が、圧縮機2の吐出管7と吸込管8とに、それぞれ切換弁9a、9bを介して択一に分岐して接続されている。また、吸込管8にアキュムレータ4が配設されている。
【0017】
上記ユニット間配管10は、高圧ガス管11、低圧ガス管12及び液管13を備えてなる。高圧ガス管11が吐出管7に接続され、低圧ガス管12が吸込管8に接続される。液管13は、室外膨張弁27を介して室外熱交換器3の他端に接続される。
【0018】
上記室内ユニット5a、5b、5cのそれぞれの室内熱交換器6a、6b、6cは、それらの他端が、室内膨張弁18aを配設した液分岐管19a、室内膨張弁18bを配設した液分岐管19b、室内膨張弁18cを配設した液分岐管19cを介して液管13にそれぞれ接続される。
【0019】
また、上記室内ユニット5aの室内熱交換器6aは、その一端が、ガス分岐管14aを介して高圧ガス管11に接続されるとともに、ガス分岐管15aを介して低圧ガス管12に接続される。上記室内ユニット5bの室内熱交換器6bは、その一端が、ガス分岐管14bを介して高圧ガス管11に接続されるとともに、ガス分岐管15bを介して低圧ガス管12に接続される。更に、上記室内ユニット5cの室内熱交換器6cは、その一端が、ガス分岐管14cを介して高圧ガス管11に接続されるとともに、ガス分岐管15cを介して低圧ガス管12に接続される。ガス分岐管14a、14b、14cのそれぞれに、第1開閉弁16a、16b、16cが配設される。また、ガス分岐管15a、15b、15cのそれぞれに、第2開閉弁17a、17b、17cが配設される。
【0020】
ガス分岐管15aには、第2開閉弁17aをバイパスして、第一バイパス管21a及び第二バイパス弁24aが並列接続される。ガス分岐管15bには、第2開閉弁17bをバイパスして、第一バイパス管21b及び第二バイパス弁24bが並列接続される。更にガス分岐管15cには、第2開閉弁17cをバイパスして、第一バイパス管21c及び第二バイパス弁24cが並列接続される。
【0021】
第一バイパス管21a、21b、21cのそれぞれに、第3開閉弁22a及びキャピラリチューブ23aが、第3開閉弁22b及びキャピラリチューブ23bが、第3開閉弁22c及びキャピラリチューブ23cがそれぞれ配設される。また、第二バイパス管24a、24b、24cのそれぞれに、第4開閉弁25a及びオリフィス26aが、第4開閉弁25b及びオリフィス26bが、第4開閉弁25c及びオリフィス26cがそれぞれ配設される。尚、図1中の符号20a、20b、20cは電磁弁キットである。
【0022】
本実施形態では、高圧ガス管11に接続されたガス分岐管14a、14b、14cと、液管13に接続された液分岐管19a、19b、19cとの間に、両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段(キャピラリーチューブ)100a、100b、100cが接続されている。
【0023】
これらキャピラリーチューブ100a、100b、100cは、電磁弁キット20a、20b、20cに格納されている。
【0024】
そして、室外膨張弁27には制御手段(コントローラ)101が接続され、このコントローラ101は、室内ユニット5a、5b、5cがすべて冷房運転時に、液分岐管19a、19b、19c内の圧力を低下させるために、当該室外膨張弁27の開度を絞る制御を実行する。
【0025】
図2は、制御手段101の制御内容を示す。
【0026】
上記室外熱交換器3が水冷式であって、上記圧縮機2が能力可変式であったとすると、水冷式による水温が高ければ高いほど、高圧が高くなって、液分岐管19a、19b、19cの冷媒が凝縮しやすく、圧縮機2が低負荷運転、すなわち出力が小さく制御されればされるほど、液分岐管19a、19b、19c内での圧力損失が小さくなり、ガス分岐管14a、14b、14c内の冷媒圧力との圧力差が少なくなる。
【0027】
そこで、図2に示すように、上記制御手段101が、上記水温が高ければ高いほど、圧縮機2が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁27の開度を絞る制御を実行する。具体的には、室外膨張弁27がパルスモータで駆動されるとした場合、例えば480パルスで全開のところ、200或いは150パルス程度に弁開度を絞り込む。
【0028】
次に運転動作を説明する。
【0029】
(A)全室内ユニット5a、5b、5cを同時に冷房する場合は、高圧ガス管11が休止状態におかれる。
【0030】
この場合、室外熱交換器3の一方の切換弁9aを開くとともに他方の切換弁9bを閉じ、且つ電磁弁キット20a、20b、20cの第1開閉弁16a、16b、16cを閉じるとともに、第2開閉弁17a、17b、17cと第3開閉弁22a、22b、22cと第4開閉弁25a、25b、25cを開く。これにより、圧縮機2から吐出された冷媒は、吐出管7、切換弁9a、室外熱交換器3へと順次流れ、この室外熱交換器3で凝縮液化した後、液管13と液分岐管19a、19b、19cを経て各室ユニット5a、5b、5cの室内膨張弁18a、18b、18cに分配され、ここで減圧される。しかる後、冷媒は、各室内熱交換器6a、6b、6cで蒸発気化した後、それぞれ第2開閉弁17a、17b、17cと第3開閉弁22a、22b、22cと第4開閉弁25a、25b、25cとを並流した後、低圧ガス管12、吸込管8、アキュムレータ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室内熱交換器6a、6b、6cで全室内ユニット5a、5b、5cが同時に冷房される。
【0031】
(B)全室内ユニット5a、5b、5cを同時に暖房する場合は、低圧ガス管12が休止状態におかれる。
【0032】
この場合、室外熱交換器3の一方の切換弁9aを閉じるとともに他方の切換弁9bを開き、且つ電磁弁キット20a、20b、20cの第1開閉弁16a、16b、16cを開くとともに、第2開閉弁17a、17b、17cと第3開閉弁22a、22b、22cと第4開閉弁25a、25b、25cとを閉じる。これにより、圧縮機2から吐出された冷媒は、吐出管7、高圧ガス管11を順次経てガス分岐管14a、14b、14cに分配された後、第1開閉弁16a、16b、16c、室内熱交換器6a、6b、6cへと流れ、ここでそれぞれ凝縮液化した後、各室内膨張弁18a、18b、18cで減圧され、液分岐管19a、19b、19cを経て液管13で合流される。しかる後、室外熱交換器3で蒸発気化した後、切換弁9b、吸込管8、アキュムレータ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室内熱交換器6a、6b、6cで、全室内ユニット5a、5b、5cが同時に暖房される。
【0033】
(C)同時に、例えば室内ユニット5a及び5cを冷房し、室内ユニット5bを暖房する場合は、全ての冷媒管11、12、13が使用される。
【0034】
この場合、室外熱交換器3の一方の切換弁9aを開くとともに他方の切換弁9bを閉じ、且つ、冷房する室内ユニット5a、5cの電磁弁キット20a、20cにおける第1開閉弁16a、16cを閉じるとともに、第2開閉弁17a、17cと第3開閉弁22a、22cと第4開閉弁25a、25cを開き、且つ暖房する室内ユニット5bの電磁弁キット20bにおける第1開閉弁16bを開くとともに、第2開閉弁17bと第3開閉弁22bと第4開閉弁25bを閉じる。すると、圧縮機2から吐出された冷媒の一部が吐出管7、切換弁9aを順次経て室外熱交換器3に流れるとともに、残りの冷媒が高圧ガス管11を経て暖房する室内ユニット5bの電磁弁キット20bにおける第1開閉弁16b、室内熱交換器6bへと流れ、この室内熱交換器6bの室外熱交換器3で凝縮液化される。
【0035】
そして、これら熱交換器6b、室外熱交換器3で凝縮液化された冷媒は、液管13を経て室内ユニット5a、5cの室内膨張弁18a、18cで減圧された後、それぞれの室内熱交換器6a、6cで蒸発気化される。しかる後、冷媒は、第2開閉弁17a、17cと第3開閉弁22a、22b、22cと第4開閉弁25a、25b、25cを並流して低圧ガス管12で合流され、吸込管8、アキュムレータ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6bで室内ユニット5bが暖房され、蒸発器として作用する他の室内熱交換器6a、6cで室内ユニット5a、5cがそれぞれ冷房される。
【0036】
次に、例えば、室内ユニット5bで冷房し、室内ユニット5a、5cで暖房する場合には、室外熱交換器3の一方の切換弁9aを閉じるとともに他方の切換弁9bを開き、且つ冷房する室内ユニット5bの電磁弁キット20bにおける第1開閉弁16bを閉じるとともに、第2開閉弁17bと第3開閉弁22bと第4開閉弁25bとを開き、且つ暖房する室内ユニット5a、5cの電磁弁キット20a、20cにおける第1開閉弁16a、16cを開くとともに、第2開閉弁17a、17cと第3開閉弁22a、22cと第4開閉弁25a、25cとを閉じる。すると、圧縮機2から吐出された冷媒が吐出管7、高圧ガス管11を順次経て第1開閉弁16a、16cへと分配され、それぞれの室内熱交換器6a、6cで凝縮液化される。そして、この液化された冷媒は、それぞれ全開された室内膨張弁18a、18cを経て液管13に流れる。この液管中の液冷媒の一部が、室内膨張弁18bで減圧された後に室内熱交換器6bで、且つ、残りの液冷媒が室外膨張弁27で減圧された後に室外熱交換器3でそれぞれ蒸発気化され、吸引管8、アキュムレータ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、6cで室内ユニット5a、5cが暖房され、蒸発器として作用する他の室内熱交換器6bで室内ユニット5bが冷房される。
【0037】
以上の如く、冷房する室内ユニット5a、5b、5cの数(冷房容量)が暖房する室内ユニット5a、5b、5cの数(暖房容量)よりも多いときは室外熱交換器3を凝縮器として、逆に、冷房する室内ユニット5a、5b、5cの数(暖房容量)が暖房する室内ユニット5a、5b、5cの数(冷房容量)よりも少ないときは室外熱交換器3を蒸発器として作用させることにより、任意の室内ユニット5a、5b、5cを自由に冷暖房することができる。
【0038】
(D)本実施形態では、上記した(A)項の状態、すなわち全室内ユニット5a、5b、5cを同時に冷房する場合、休止状態の高圧ガス管11に冷媒が寝込まないように対策が講じられる。
【0039】
このように暖房運転のみが実行される場合、高圧ガス管11が休止されるため、この高圧ガス管11を通じて室外ユニット1から室内ユニット5側に冷媒が流出し、この冷媒が高圧ガス管11内に寝込む恐れがある。
【0040】
これを防止するため、本実施形態では、上記したように、高圧ガス管11に接続されたガス分岐管14a、14b、14cと、液管13に接続された液分岐管19a、19b、19cとの間に、キャピラリーチューブ100a、100b、100cが接続される。そのため、このキャピラリーチューブ100を介して、高圧ガス管11及びガス分岐管14a、14b、14c内で液化した冷媒が、液分岐管19a、19b、19cへ流入し、これにより、高圧ガス管11への液冷媒の寝込みを防止することができる。
【0041】
本実施形態では、上記した(A)項の状態になった場合、コントローラ101が、室外膨張弁27の開度を絞る。
【0042】
これにより、液分岐管19a〜19c内の冷媒圧力が低下するため、その冷媒圧力と、ガス分岐管14a〜14c内の冷媒圧力との圧力差が大きくなり、ガス分岐管14a〜14c内で液化した冷媒が、液分岐管19a〜19cへ流入しやすくなり、これによって、高圧ガス管11への液冷媒の寝込みをほぼ完全に防止することができる。
【0043】
キャピラリーチューブ100は電磁弁キット20a〜20cに格納され、配管の簡素化が図られる。
【0044】
尚、キャピラリーチューブ100は全ての電磁弁キット20a〜20cに格納する必要はなく、例えば室外ユニットに最も近い室内ユニットの電磁弁キット20aにのみ格納してもよい。
【0045】
また、図2に示すように、上記制御手段101が、上記水温が高ければ高いほど、圧縮機2が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁27の開度を大きく絞る制御を実行する構成とすれば、ほぼ完全に高圧ガス管11への液冷媒の寝込みを防止することができる。
【0046】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0047】
例えば、バイパス手段はキャピラリーチューブに限定されず、全冷房運転時にのみ開かれる制御弁であってもよい。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、全冷房運転時、制御手段が、室外膨張弁の開度を絞るため、液管内の冷媒圧力が低下し、その冷媒圧力と、高圧ガス管内の冷媒圧力との圧力差が大きくなり、高圧ガス管内で液化した冷媒が、液管へ流入しやすくなり、高圧ガス管への液冷媒の寝込みを防止することができる。従って、いわゆるシステム内のガス欠の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和装置の第一の実施の形態を示す冷媒回路図である。
【図2】制御手段の制御内容を示す図である。
【符号の説明】
1 室外ユニット
2 圧縮機
3 室外熱交換器
5a、5b、5c 室内ユニット
6a、6b、6c 室内熱交換器
7 吐出管
8 吸込管
10 ユニット間配管
11 高圧ガス管
12 低圧ガス管
13 液管
16a、16b、16c 第1開閉弁
18a、18b、18c 室内膨張弁
30 空気調和装置
100 バイパス手段(キャピラリーチューブ)
101 制御手段
Claims (3)
- 圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた室外ユニットと、室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、上記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、上記ユニット間配管が、上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が上記高圧ガス管及び上記低圧ガス管に、他端が上記液管にそれぞれ接続され、複数台の上記室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、
上記高圧ガス管と上記液管との間に両管内の圧力差に従って両管内を連通させるバイパス手段を設け、上記室内ユニットがすべて冷房運転時に、上記液管内の圧力を低下させるために、上記室外膨張弁の開度を絞る制御手段を設け、この開度を絞ることにより、休止中の高圧ガス管内の冷媒を上記液管内に取り込んで当該高圧ガス管内への冷媒の寝込みを防止可能としたことを特徴とする空気調和装置。 - 上記室外熱交換器が水冷式で、上記圧縮機が能力可変式の場合、上記制御手段が、上記水温が高ければ高いほど、上記圧縮機が低負荷運転すればするほど、上記室外膨張弁の開度を絞る制御を実行することを特徴とする請求項1記載の空気調和装置。
- 上記バイパス手段がキャピラリーチューブであることを特徴とする請求項1または2記載の空気調和装置。
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