JP4303032B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の室内機を備えて冷房運転を行う室内機と暖房運転を行う室内機とが混在する冷暖混在運転が可能な空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の冷暖混在運転が可能な空調装置としては、例えば特許文献１などに、室外機と室内機とが２系統の配管によって接続された、いわゆる２管式の空気調和装置が提案されている。すなわち、この特許文献１に記載の空気調和装置においては、図３に示すように室外機（熱源機）１が圧縮機２、四方弁（切換弁）３、室外熱交換器（熱源機側熱交換器）４、およびアキュムレータ５等によって構成され、圧縮機２の吐出側とアキュムレータ５を介しての吸入側、および室外熱交換器４の一端とが上記四方弁３の３つのポートに接続されるとともに、この四方弁３の残りのポートと室外熱交換器４の他端とは、逆止弁６Ａ〜６Ｄを介してそれぞれ第１、第２の接続配管７，８（上記２系統の配管）に接続可能とされている。
【０００３】
一方、複数（図では３つ）の室内機９は、それぞれが室内熱交換器１０と、これと接続された減圧手段（流量制御装置）１１とによって構成され、間に冷暖切換機（中継器）１２を介して上記第１、第２の接続配管７，８により室外機１と接続されている。ここで、この冷暖切換機１２においては、上記第１の接続配管７が第１の分岐部１３に接続されて各室内機９ごとに分岐され、それぞれ三方弁（弁装置）１３Ａを介して室内熱交換器１０に接続されている。また、上記第２の接続配管８は、この冷暖切換機１２において気液分離手段（気液分離装置）１４に接続され、そのガス配管１４Ａは上記第１の分岐部１３において各三方弁１３Ａの残りのポートに接続される一方、液配管１４Ｂは冷暖切換機１２の第２の分岐部１５においてやはり各室内機９ごとに分岐され、室内機９の減圧手段１１に接続されている。
【０００４】
このように構成された空気調和装置において、上記複数の室内機９のうちの多数（例えば２つ）で冷房運転を行うとともに残り（例えば１つ）の室内機９では暖房運転を行う場合など、室内機９における冷房負荷が大きくなる冷房主体運転を行う場合には、上記室外機１において、四方弁３により、圧縮機２の吐出側と室外熱交換器４とを接続するとともに、アキュムレータ５と第１の接続配管７とを逆止弁６Ｂを介して接続する。また、冷暖切換機１２においては、その第１の分岐部１３の三方弁１３Ａにより、冷房運転を行う室内機６（図３では右側の２つの室内機９）と第１の接続配管７とを接続する一方、暖房運転を行う室内機９（図３では左側の１つの室内機９）は上記ガス配管１４Ａと接続する。
【０００５】
従って、この冷房主体運転時に圧縮機２から吐出した冷媒は、図３に矢線で示すように四方弁３を経て室外熱交換器４により一部凝縮し、液冷媒と高圧ガス冷媒との気液二相冷媒として逆止弁６Ａを介し第２の接続配管８から冷暖切換機１２の気液分離手段１４に流入する。そして、この気液分離手段１４に流入した気液二相冷媒のうち、液冷媒は液配管１４Ｂから第２の分岐部１５において分岐して上記冷房運転を行う室内機９に流入し、その減圧手段１１において減圧された後、室内熱交換器１０において蒸発して室内を冷房する。一方、気液二相冷媒のうちの高圧ガス冷媒は、気液分離手段１４からガス配管１４Ａを介し、第１の分岐部１３の暖房運転を行う室内機９に接続された三方弁１３Ａを経てこの室内機９に流入することにより、その室内熱交換器１０において凝縮して室内を暖房し、さらに第２の分岐部１５において冷房運転される室内機９に流入する上記液冷媒と合流し、これらの室内機９による冷房に使用される。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２６０１０５２号公報（図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような特許文献１に記載の空気調和装置において、上述のように冷房主体運転を行う場合に、上記第２の接続配管８から冷暖切換機１２の気液分離手段１４に流入する気液二相冷媒は、室外機１に備えられたファンの風量を減少させるなどして室外熱交換器４の凝縮能力を低下させることにより、圧縮機２から吐出した冷媒を一部凝縮させて発生させられたものであり、その高圧ガス冷媒と液冷媒との流量比が室外温度等によって成り行きまかせとなることが避けられない。このため、上記冷暖切換機１２において気液分離手段１４からガス配管１４Ａおよび液配管１４Ｂを介して冷・暖房運転される室内機９にそれぞれ流入する高圧ガス冷媒および液冷媒の流量も成り行きまかせとなってしまい、冷・暖房それぞれの運転に適正な冷媒循環量を確保することが困難となるという問題があった。
【０００８】
また、このように室内機９に流入する気液二相冷媒が共に一旦、室外熱交換器４内を通過して冷暖切換機１２の気液分離手段１４に送られるため、特に室外温度が低い場合には室外熱交換器４通過後の気液二相冷媒の凝縮圧力が低下し、暖房運転される室内機９に流入する高圧ガス冷媒において、十分な凝縮温度が確保されなくなるおそれがある。従って、これにより、この暖房運転される室内機９において暖房能力が低下するという問題が生じることも懸念される。
【０００９】
本発明は、このような背景の下になされたもので、室外機と室内機とが２系統の配管によって接続された２管式の冷暖混在運転が可能な空気調和装置において、特にその冷房主体運転時等に室外温度などに関わらず適正な冷媒循環量を確保し、暖房運転される室内機において確実に暖房能力を確保することが可能な空気調和装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、および減圧手段を備えた室外機と、室内熱交換器および減圧手段を備えた複数の室内機と、上記室外機と室内機との間に冷暖切換機を介して接続されるガス管および液管とを有し、上記複数の室内機において冷房運転を行う室内機と暖房運転を行う室内機とが混在する冷暖混在運転が可能な空気調和装置であって、上記室外機においては、上記室外機の減圧手段と上記液管との間に気液混合手段を備えるとともに、上記圧縮機と上記室外熱交換器との間からは高圧ガス分岐管を分岐して、冷暖混在運転時に上記圧縮機から吐出した冷媒を、その一部を上記室外熱交換器および上記室外機の減圧手段を介して液冷媒として上記気液混合手段に流入させるとともに、残りを上記高圧ガス分岐管を経て高圧ガス冷媒として上記気液混合手段に流入させて上記液冷媒と混合することにより、気液二相冷媒として上記液管を介して上記冷暖切換機に流入させ、上記冷暖切換機においては、気液二相冷媒を液冷媒と高圧ガス冷媒とに分離する気液分離手段を上記液管に備えて、液冷媒を冷房運転を行う室内機に流入させるとともに、高圧ガス冷媒を暖房運転を行う室内機に流入させることを特徴とするものである。
【００１１】
従って、このように構成された本発明の空気調和装置においては、上述のように室外機の圧縮機から吐出した冷媒の一部が室外熱交換器によって凝縮して液冷媒として、また残りは室外熱交換器を通過することなく高圧ガス分岐管を経て高圧ガス冷媒のまま、上記気液混合手段において混合されることにより気液二相冷媒とされ、液管を介して冷暖切換機の気液分離手段に流入するので、この気液二相冷媒の液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比が、従来のように室外温度等によって成り行きまかせとなるようなことはなく、室外機において室外熱交換器を介して気液混合手段に流入する冷媒量と高圧ガス分岐管を介してこの気液混合手段に流入する冷媒量とにより、液冷媒および高圧ガス冷媒ともに適正な冷媒循環量を確保することができて、室内機において安定した冷暖混在運転を行うことができ、特に冷房主体運転時に暖房運転される室内機の暖房能力の低下を防止することが可能となる。なお、こうして室内機において冷・暖房に使用された冷媒は、上記ガス管を介して室外機に循環させられ、圧縮機の吸入側に戻される。
【００１２】
ここで、上記気液混合手段としては、例えば室外熱交換器と液管とを接続する配管に高圧ガス分岐管を単に接続して、この配管を通る液冷媒と高圧ガス分岐管に分岐した高圧ガス冷媒とを混合するようにしたものであってもよいが、室外機の減圧手段と液管との間にレシーバタンクが備えられている場合には、このレシーバタンクを気液混合手段として用いることができる。
【００１３】
また、本発明の空気調和装置では、気液混合手段に流入して混合される上記液冷媒と上記高圧ガス冷媒との流量を、上記室外機の減圧手段によって制御可能とすることにより、この気液混合手段から冷暖切換機の気液分離手段に流入する気液二相冷媒の液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比を調整して一層確実に適正な冷媒循環量の確保を図ることができ、特に上述のような室内機の暖房能力についてその確実な制御を行うことが可能となる。すなわち、この減圧手段として例えば電子膨張弁のように開度調整可能なものを用いて上記流量を制御可能とすることにより、室内機側において暖房負荷が増大して高い暖房能力が必要とされる場合には、上記室外機の減圧手段の開度を小さくすることで高圧ガス分岐管への冷媒流量を増大させ、暖房運転する室内機への冷媒流量を増大させてその暖房能力を高めることができる。また、逆に室内機側の暖房負荷が減少した場合には、この室外機の減圧手段の開度を小さくすることにより、高圧ガス分岐管への冷媒流量を減少させ、暖房運転する室内機への冷媒流量を減らして暖房能力を抑えることができる。
【００１４】
さらに、上記室外機において、上記高圧ガス分岐管を第２の四方弁を介して上記気液混合手段に接続し、上記第２の四方弁を経て上記高圧ガス冷媒を上記気液混合手段に流入させるとともに、上記ガス管を上記圧縮機の吸入側に接続する一方、上記第２の四方弁と上記四方弁（以下、第１の四方弁と称する。）とを切り換えることにより、上記ガス管が上記圧縮機の吐出側に接続されるようにすれば、上述のような２管式の空気調和装置において冷・暖房運転切換の際の室外機側における冷媒流路の切換を、これら第１、第２の２つの四方弁によって行うことが可能となり、室外機の弁機構や配管構造の簡略化を図ることができる。
【００１５】
ところで、特にこのように室外機側でガス管の接続を圧縮機の吐出側と吸入側とに切換可能とした場合、このガス管を流れる冷媒の流れ方向は切換の前後で反対向きとなり、これに伴い液管を流れる冷媒の流れ方向も切換前後で反対向きとなる。従って、このような場合には、室内機に流入する冷媒の流れ方向が冷・暖房運転でそれぞれ一方向となるように、上記冷暖切換機において、上記気液分離手段と上記ガス管とにそれぞれ逆止弁を介して接続される一対の接続管を、上記複数の室内機の上記室内熱交換器にそれぞれ冷暖切換弁を介して接続するとともに、上記冷暖切換弁に上記接続管を経て流入する冷媒の流れ方向を上記逆止弁によって一方向とする冷媒の流れ方向制御機構を備えるのが望ましく、特にこのように逆止弁によって冷媒の流れ方向制御機構を構成することにより、冷暖切換機側においても弁機構の簡略化等を図ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、その室外機２１は、圧縮機２２、本発明の請求項１に係る空気調和装置における四方弁に相当する第１の四方弁２３、室外熱交換器２４、減圧手段２５、レシーバタンク２６、アキュムレータ２７および第２の四方弁２８を備えるとともに、室内機２９は複数（本実施形態では４つ）設けられていて、それぞれに室内熱交換器３０とこれに直列に接続された減圧手段３１とを備えており、これらの室内機２９が上記室外機２１との間に冷暖切換機３２を介してガス管３３および液管３４により接続された構成とされている。
【００１７】
このうち、室外機２１においては、その上記第１の四方弁２３の第１のポート２３Ａが上記圧縮機２２の吐出側にオイルセパレータ３５を介して接続されるとともに、第２のポート２３Ｂは上記室外熱交換器２４および減圧手段２５を介してレシーバタンク２６に接続されており、さらにこのレシーバタンク２６が上記液管３４に接続されて本実施形態における気液混合手段とされている。なお、本実施形態における室外熱交換器２４は、複数（図では２器）に分割された熱交換器が互いに並列に接続された構成とされている。ただし、このように分割されていない単一の熱交換器を用いても良い。また、この室外機２１の上記減圧手段２５としては、電子膨張弁等の開度調整可能なものが用いられており、さらに室外熱交換器２４と上記レシーバタンク２６との間には、電磁弁等からなる開閉弁３６Ａと逆止弁３６Ｂとが、互いに直列に、かつ減圧手段２５とは並列に接続されている。
【００１８】
そして、本実施形態では、上記第１の四方弁２３の第２のポート２３Ｂと室外熱交換器２４との間から高圧ガス分岐管３７が分岐させられていて、この高圧ガス分岐管３７は、電磁弁等の開閉弁３７Ａを介して第２の四方弁２８の第１のポート２８Ａに接続されている。さらに、この第２の四方弁２８の第２のポート２８Ｂは、やはり電磁弁等の開閉弁３７Ｂを介して上記レシーバタンク２６に接続されており、従って上記高圧ガス分岐管３７は、この第２の四方弁２８を介して気液混合手段としてのレシーバタンク２６と接続可能とされている。なお、高圧ガス分岐管３７の上記開閉弁３７Ａとこの第２の四方弁２８との間には、逆止弁３７Ｃが備えられている。
【００１９】
また、第１の四方弁２３において、その第３のポート２３Ｃは逆止弁３８を介して高圧ガス分岐管３７の上記逆止弁３７Ｃと第２の四方弁２８との間に接続されるとともに、第４のポート２３Ｄは上記アキュムレータ２７を介して圧縮機２２の吸入側に接続されている。さらに、第２の四方弁２８において、その第３のポート２８Ｃは上記ガス管３３と接続されるとともに、第４のポート２８Ｄは、やはり上記アキュムレータ２７を介して圧縮機２２の吸入側に接続されている。そして、第１の四方弁２３は、その第１のポート２３Ａと第２のポート２３Ｂ同士、および第３のポート２３Ｃと第４のポート２３Ｄ同士が接続され、また第２の四方弁２８も、その第１のポート２８Ａと第２のポート２８Ｂ同士、および第３のポート２８Ｃと第４のポート２８Ｄ同士が接続される一方、これら第１、第２の四方弁２３，２８をそれぞれ切り換えることにより、第１の四方弁２３は、その第１のポート２３Ａと第３のポート２３Ｃ同士、および第２のポート２３Ｂと第４のポート２３Ｄ同士が接続され、また第２の四方弁２８も、その第１のポート２８Ａと第３のポート２８Ｃ同士、および第２のポート２８Ｂと第４のポート２８Ｄ同士が接続されるように構成されている。
【００２０】
一方、上記冷暖切換機３２においては、ガス配管３９Ａと液配管３９Ｂとを備えた気液分離手段３９が上記液管３４に接続されており、このうち液配管３９Ｂは電磁弁等の開閉弁３９Ｃを介して上記複数の室内機２９ごとに分岐させられ、膨張弁等からなる上記減圧手段３１にそれぞれ接続されている。また、この液配管３９Ｂには、逆止弁４０Ａとキャピラリチューブ等からなる減圧手段４０Ｂとが、互いに直列に、かつ上記開閉弁３９Ｃとは並列に接続されている。なお、これら逆止弁４０Ａおよびキャピラリチューブ等の減圧手段４０Ｂの組み合わせに代えて、例えば電動膨張弁などの全閉可能な減圧手段を開閉弁３９Ｃと並列に接続するようにしても良い。
【００２１】
さらに、上記ガス管３３と気液分離手段３９の上記ガス配管３９Ａとは、この冷暖切換機３２において２つに分岐され、それぞれ逆止弁４１Ａ〜４１Ｄを介して第１、第２の一対の接続管４２，４３の両端に接続されている。すなわち、分岐したガス管３３の一方は逆止弁４１Ａを介して第１の接続管４２の一端に接続されるとともに、分岐したガス管３３の他方は逆止弁４１Ｂを介して第２の接続管４３の一端に接続され、また分岐したガス配管３９Ａの一方は逆止弁４１Ｃを介して第１の接続管４２の他端に接続されるとともに、分岐したガス配管３９Ａの他方は逆止弁４１Ｄを介して第２の接続管４３の他端に接続されている。さらに、これら第１、第２の接続管４２，４３は、上記複数の室内機２９ごとにそれぞれ電磁弁等からなる冷暖切換弁４２Ａ，４３Ａを介して、これらの室内機２９の各室内熱交換器３０に接続されている。
【００２２】
ここで、上記逆止弁４１Ａ〜４１Ｄは、第１の接続管４２の両端に備えられる逆止弁４１Ａ，４１Ｃが、この第１の接続管４２側からの冷媒の流入を防止する向きに取り付けられる一方、第２の接続管４３の両端に備えられる逆止弁４１Ｂ，４１Ｄは、逆にこの第２の接続管４３側への冷媒の流入を防止する向きに取り付けられている。そして、本実施形態ではこれらの逆止弁４１Ａ〜４１Ｄにより、接続管４２から上記冷暖切換弁４２Ａを経て暖房運転を行う室内機２９に流入する冷媒の流れ方向を一方向とするとともに、冷房運転を行う室内機２９から上記冷暖切換弁４３Ａを経て接続管４３に流入する冷媒の流れ方向を一方向とする、冷媒の流れ方向制御機構４１が構成されている。
【００２３】
このように構成された本実施形態の空気調和装置によって冷暖混在運転を行う場合のうち、まず図１に示すように上記複数の室内機２９の多数（図１では上側の３つ）が冷房運転され、残りの室内機２９（図１では最も下の１つ）が暖房運転される場合のように、複数の室内機２９における冷房負荷が大きい冷房主体運転時には、上述のように室外機２１の第１の四方弁２３において、その第１のポート２３Ａと第２のポート２３Ｂとが接続されるとともに、第３のポート２３Ｃと第４のポート２３Ｄとが接続され、また第２の四方弁２８においても、その第１のポート２８Ａと第２のポート２８Ｂとが接続されるとともに、第３のポート２８Ｃと第４のポート２８Ｄとが接続される。さらに、高圧ガス分岐管３７の開閉弁３７Ａ，３７Ｂは開かれるとともに、開閉弁３６Ａは閉じられる。
【００２４】
一方、冷暖切換機３２では、各室内機２９の室内熱交換器３０と第１、第２の接続管４２，４３との間に備えられた冷暖切換弁４２Ａ，４３Ａのうち、冷房運転を行う室内機２９においては第１の接続管４２側に備えられた冷暖切換弁４２Ａが閉じられるとともに、第２の接続管４３側に備えられた冷暖切換弁４３Ａが開かれ、逆に暖房運転を行う室内機２９においては第１の接続管４２側に備えられた冷暖切換弁４２Ａが開かれるとともに、第２の接続管４３側に備えられた冷暖切換弁４３Ａが閉じられる。また、気液分離手段３９の液配管３９Ｂに備えられた開閉弁３９Ｃは開かれる。
【００２５】
従って、図１に矢線で示すように室外機２１の圧縮機２２から吐出した冷媒は、第１の四方弁２３の第１、第２のポート２３Ａ，２３Ｂを経て、その一部が室外熱交換器２４において凝縮されて液冷媒として室外機２１の減圧手段２５を介しレシーバタンク２６に流入する一方、残りは高圧ガス冷媒のまま高圧ガス分岐管３７から分岐し、第２の四方弁２８の第１、第２のポート２８Ａ，２８Ｂを経てやはりレシーバタンク２６に流入する。そして、このレシーバタンク２６においてこれら液冷媒と高圧ガス冷媒とが混合されて、気液二相冷媒として上記液管３４を介し冷暖切換機３２の気液分離手段３９に流入する。
【００２６】
こうして気液分離手段３９に流入した気液二相冷媒は、この気液分離手段３９において再び液冷媒と高圧ガス冷媒とに分離され、このうち液冷媒は、液配管３９Ｂから冷房運転を行う多数の室内機２９に流入し、それぞれその減圧手段３１によって減圧されて室内熱交換器３０において蒸発することにより室内を冷房し、さらに開かれた冷暖切換弁４３Ａを介して低圧ガス冷媒として第２の接続管４３に流入する。一方、分離された高圧ガス冷媒は、ガス配管３９Ａから逆止弁４１Ｃを介して第１の接続管４２に流入し、さらに開かれた冷暖切換弁４２Ａを介して暖房運転を行う室内機２９に流入してその室内熱交換器３０において凝縮することにより室内を暖房し、次いで液冷媒として上記液配管３９Ｂに流入して、冷房運転を行う室内機２９に流入する上記液冷媒と合流し、その室内の冷房に使用される。
【００２７】
さらに、上述のように冷房運転を行う室内機２９から第２の接続管４３に流入した低圧ガス冷媒は、この第２の接続管４３の他端に備えられた逆止弁４１Ｄがガス配管３９Ａから流れる高圧ガス冷媒によって閉じられるため、一端に備えられた逆止弁４１Ｂを介してガス管３３に流入することとなる。そして、このようにガス管３３に流入した低圧ガス冷媒は室外機２１に戻されて、その第２の四方弁２８の第３、第４のポート２８Ｃ，２８Ｄを経てアキュムレータ２７を介し圧縮機２２の吸入側に循環させられる。
【００２８】
一方、上記冷暖混在運転のうち、図２に示すように上記複数の室内機２９の多数（図２では下側の３つ）が暖房運転され、残りの室内機２９（図２では最も上の１つ）が冷房運転される場合のように、複数の室内機２９における暖房負荷が大きい暖房主体運転時には、室外機２１において第１、第２の四方弁２３，２８が上記冷房主体運転時とは切り換えられて、第１の四方弁２３では、第１のポート２３Ａと第３のポート２３Ｃが接続されるとともに、第２のポート２３Ｂと第４のポート２３Ｄが接続され、また第２の四方弁２８でも、第１のポート２８Ａと第３のポート２８Ｃが接続されるとともに、第２のポート２８Ｂと第４のポート２８Ｄが接続される。さらに、高圧ガス分岐管３７の開閉弁３７Ａ，３７Ｂは閉じられる。また、冷暖切換機３２においては、冷房主体運転時と同様に、冷房運転を行う室内機２９の冷暖切換弁４２Ａは閉、冷暖切換弁４３Ａは開とされ、暖房運転を行う室内機２９の冷暖切換弁４２Ａは開、冷暖切換弁４３Ａは閉とされ、さらに開閉弁３９Ｃは閉じられる。
【００２９】
従って、この暖房主体運転時において、室外機２１の圧縮機２２から吐出した冷媒は、図２に矢線で示すように高圧ガス冷媒のまま第１の四方弁２３の第１、第３のポート２３Ａ，２３Ｃを経て高圧ガス分岐管３７に流入し、さらに第２の四方弁２８の第１、第３のポート２８Ａ，２８Ｃを経てガス管３３に流入する。そして、この高圧ガス冷媒は、冷暖切換機３２において逆止弁４１Ａを介して第１の接続管４２に流入し、さらに開かれた開閉弁４２Ａを介して暖房運転を行う室内機２９にそれぞれ流入して、その室内熱交換器３０において凝縮することにより室内を暖房し、液冷媒として液配管３９Ｂに流入する。
【００３０】
また、この液配管３９Ｂに流入した液冷媒の一部は、冷房運転を行う室内機２９に流入してその減圧手段３１により減圧され、さらに室内熱交換器３０において蒸発することにより室内の冷房に使用され、低圧ガス冷媒として冷暖切換弁４３Ａを介し第２の接続管４３に流入する。ここで、この第２の接続管４３の一端に備えられた逆止弁４１Ｂは、ガス管３３に流入した高圧ガス冷媒によって閉じられているため、第２の接続管４３に流入した上記低圧ガス冷媒は、他端の逆止弁４１Ｄを介してガス配管３９Ａから気液分離手段３９に流入する。一方、液配管３９Ｂに流入した液冷媒の残りも、逆止弁４０Ａおよび減圧手段４０Ｂを介して気液分離手段３９に流入する。そして、このように気液分離手段３９に流入した冷媒は、液管３４を介して室外機２１に戻されてレシーバタンク２６に流入し、さらにこの室外機２１の減圧手段２５によって減圧されて室外熱交換器２４において蒸発し、第１の四方弁２３の第２、第４のポート２３Ｂ，２３Ｄを経てアキュムレータ２７を介し圧縮機２２の吸入側に循環させられる。
【００３１】
なお、複数の室内機２９間において冷房運転するものと暖房運転するものとが同数であるときなど、冷・暖房の負荷がバランスした運転を行う場合には、例えば室外気温が低い場合は、室外機２１側では第１、第２の四方弁２３，２８の第１〜第４のポート２３Ａ〜２３Ｄ，２８Ａ〜２８Ｄの接続は暖房主体運転時と同じとしておいて、開閉弁３７Ａ，３７Ｂも閉じておき、冷暖切換機３２では室内機２９側の冷・暖房運転に合わせて上記冷・暖房主体運転時と同様に冷暖切換弁４２Ａ，４３Ａをそれぞれ開閉する。この場合、圧縮機２２から吐出した冷媒は、暖房主体運転時と同様に第１の四方弁２３の第１、第３のポート２３Ａ，２３Ｃ、高圧ガス分岐管３７、および第２の四方弁２８の第１、第３のポート２８Ａ，２８Ｃを経てガス管３３から冷暖切換機３２に流入し、逆止弁４１Ａから第１の接続管４２を介してまず暖房運転を行う室内機２９に供給されて凝縮することにより室内の暖房に使用され、液冷媒として液配管３９Ｂに流入する。
【００３２】
次いで、この液冷媒の一部は液配管３９Ｂから冷房運転を行う室内機２９に流入してその減圧手段３１より減圧され、室内熱交換器３０において蒸発することにより室内の冷房に使用されて第２の接続管４３に流入し、さらに逆止弁４１Ｄを経てガス配管３９Ａから気液分離手段３９に流入した後、液管３４を介して室外機２１に戻されて、レシーバタンク２６、減圧手段２５、室外熱交換器２４、第１の四方弁２３の第２、第４のポート２３Ｂ，２３Ｄを経てアキュムレータ２７を介し圧縮機２２の吸入側に循環させられる。また、逆に室外気温が高い場合は冷房主体運転時と同様の接続としておいてバランス運転を行うこともできる。そして、このように室外気温に応じて冷・暖いずれかの主体運転時と同様の接続としておけば、室外気温が高い場合に冷房負荷が増えたり、逆に室外気温が低い場合に暖房負荷が増えた場合でも、第１、第２の四方弁２３，２８を切り換えることなく速やかに冷房主体運転または暖房主体運転に移行することができる。
【００３３】
また、すべての室内機２９を冷房運転する場合は、室外機２１側では第１、第２の四方弁２３，２８のポート２３Ａ〜２３Ｄ，２８Ａ〜２８Ｄの接続を冷房主体運転時と同じとするとともに、高圧ガス分岐管３７の開閉弁３７Ａ，３７Ｂを閉、開閉弁３６Ａを開とし、冷暖切換機３２ではすべての冷暖切換弁４２Ａを閉、冷暖切換弁４３Ａを開とする。従って、この場合、圧縮機２２から吐出した冷媒はすべてが室外熱交換器２４に流入し、凝縮されることによって液冷媒として液管３４から冷暖切換機３２を介して室内機２９に流入し、室内の冷房に使用された後にガス管３３を介して室外機２１側に戻される。一方、逆にすべての室内機２９を暖房運転する場合は、第１、第２の四方弁２３，２８は暖房主体運転時と同じとして高圧ガス分岐管３７の開閉弁３７Ａ，３７Ｂはやはり閉じておき、冷暖切換機３２の冷暖切換弁４２Ａを開とし、冷暖切換弁４３Ａは閉とする。この場合に冷媒は、高圧ガス冷媒としてガス管３３を介して室外機２１から冷暖切換機３２に流入し、すべての室内機２９の室内熱交換器３０で凝縮して室内を暖房した後、液冷媒として液管３４から室外機２１に戻される。
【００３４】
従って、このような構成の空気調和装置では、室外機２１と室内機２９側の冷暖切換機３２とを接続する配管がガス管３３と液管３４との２管であるため、配管施工が容易であるにも拘わらず、冷房運転および暖房運転のいずれか一方を主体とし、あるいは両者の負荷がバランスした冷暖混在運転を可能にすることができ、各室内の要求に応じた空気調和を行うことが可能となる。また、このような冷暖混在運転時には、冷房時に室外に排出していた熱を暖房に使ったり、暖房時に室外からくみ上げていた熱を、冷房を必要とする室内からくみ上げたりすることができるので、室外機２１側における負荷を軽減して効率的かつ経済的な冷暖混在運転を行うことができる。
【００３５】
そして、さらに本実施形態の空気調和装置では、冷暖混在運転のうち特に上述のような冷房主体運転時などに、室外機２１の圧縮機２２から吐出した冷媒の一部が室外熱交換器２４を介して液冷媒としてレシーバタンク（気液混合手段）２６に流入するとともに、残りの冷媒は室外熱交換器２４を介することなく高圧ガス冷媒として高圧ガス分岐管３７を介してやはりレシーバタンク（気液混合手段）２６に流入し、これら液冷媒と高圧ガス冷媒とがこのレシーバタンク２６において混合されて気液二相冷媒として液管３４を介し冷暖切換機３２の気液分離手段３９に流入することとなるので、これら液冷媒と高圧ガス冷媒に適正な冷媒循環量を確保することができる。このため、従来のようにこの気液二相冷媒における液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比が室外温度等によって成り行きまかせとなったりするのを防ぐことができて、たとえ室外温度が低い場合でも適正な圧力、流量の高圧ガス冷媒を確保し、冷房主体運転時に暖房運転を行う室内機２９に十分な暖房性能を与えることが可能となる。
【００３６】
しかも、本実施形態では、室外機２１において、この気液混合手段としてのレシーバタンク２６と室外熱交換器２４との間に備えられる減圧手段２５が、電子膨張弁のように弁の開度を調整可能なものとされていて、上記冷房主体運転時等にこのレシーバタンク２６に流入して混合される液冷媒と高圧ガス冷媒との流量が上記減圧手段２５によって制御可能とされており、従ってこのレシーバタンク２６から液管３４を介して冷暖切換機３２の気液分離手段３９に流入する気液二相冷媒における液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比を減圧手段２５によって調整して、特に暖房運転を行う室内機の暖房能力を確実に制御することが可能となる。すなわち、例えば室内機２９側の暖房負荷が増して、これに伴い室内機２９の暖房能力の増大が必要とされる場合には、上記減圧手段２５における弁の開度を小さくすることにより、圧縮機２２から吐出した冷媒のうち、室外熱交換器２４を介してレシーバタンク２６に流入する液冷媒の量は少なくなって、逆に高圧ガス分岐管３７から分岐してレシーバタンク２６に流入する高圧ガス冷媒量は多くなり、従って気液二相冷媒においても高圧ガス冷媒の流量比を大きくすることができるので、気液分離手段３９からガス配管３９Ａを介して暖房運転する室内機２９に流入する高圧ガス冷媒量を増加させて、その暖房能力が増大するように制御することができる。
【００３７】
一方、これとは反対に、室内機２９側の暖房負荷が減った場合には、減圧手段２５の弁開度を大きくすることにより、冷房主体運転時に圧縮機２２から吐出した冷媒のうち、室外熱交換器２４において凝縮してこの減圧手段２５を介しレシーバタンク２６に流入する液冷媒の量が多くなって、逆に室外熱交換器２４を介さずに高圧ガス分岐管３７から分岐する高圧ガス冷媒は少なくなり、レシーバタンク２６で混合された気液二相冷媒においてもこの高圧ガス冷媒の流量比が小さくなるので、暖房運転を行う室内機２９に流入する冷媒量を低減してその暖房能力を抑制するように制御することができる。従って、本実施形態によれば、冷房主体運転時でも、複数の室内機２９における冷房負荷と暖房負荷との比率に基づいて、液冷媒と高圧ガス冷媒とを最適な流量比となるようにレシーバタンク２６で混合して気液二相冷媒とすることにより、冷・暖房ともにその室内の要求に応じた空気調和能力を確保することができ、特に上述のように暖房運転を行う室内機２９における暖房能力を確実に制御することが可能となるのである。
【００３８】
また、本実施形態の空気調和装置では、室外機２１においてこれら液冷媒と高圧ガス冷媒とを混合する気液混合手段として、液冷媒を一旦保持するためのレシーバタンク２６が用いられている。しかるに、この点、例えば室外機２１の減圧手段２５から液管３４に接続される配管に高圧ガス分岐管３７を直接的に接続するようにして液冷媒と高圧ガス冷媒とを混合したり、あるいはレシーバタンク２６と液管３４との間に高圧ガス分岐管３７と接続された他のタンク等を設けてこれを気液混合手段としたりすることも可能ではあるが、本実施形態のようにレシーバタンク２６をこの気液混合手段として用いることにより、他のタンク等を設ける場合に対しては装置構成を簡略化することができ、また高圧ガス分岐管３７を液冷媒の配管に直接接続する場合と比べても、液冷媒と高圧ガス冷媒との確実な混合を図ることができて、安定した流量比の気液二相冷媒を得ることが可能となる。
【００３９】
一方、本実施形態では室外機２１に第１、第２の２つの四方弁２３，２８が備えられていて、冷房主体運転時等には、上記高圧ガス分岐管３７はこのうち第２の四方弁２８を介して気液混合手段としてのレシーバタンク２６に接続されるとともに、冷暖切換機３２側から低圧ガス冷媒が流入するガス管３３はやはりこの第２の四方弁２８を介して圧縮機２２の吸入側に接続される。そして、暖房主体運転等に切り換えるときには、これら第１、第２の四方弁２３，２８を切り換えることにより、上記ガス管３３は高圧ガス分岐管３７を介して圧縮機２２の吐出側に接続されるとともに、液管３４は室外熱交換器２４等を介して圧縮機２２の吸入側に接続されるので、上述のように高圧ガス分岐管３７が分岐させられて気液混合手段としてのレシーバタンク２６に接続されるように構成された２管式の空気調和装置においても、その冷・暖房運転の切換を室外機２１側でこれら第１、第２の四方弁２３，２８によって行うことが可能となり、この室外機２１において弁機構や配管構造の簡略化を図ることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、このように冷・暖房運転時で室外機２１側の第１、第２の四方弁２３，２８によってガス管３３および液管３４の接続を圧縮機２２の吐出側と吸入側とに切換可能とするのに伴い、これらガス管３３および液管３４を流れる冷媒の流れ方向もこの冷・暖房運転の切換に伴って反対向きとなるのに対し、冷暖切換機３２においてはその冷暖切換弁４２Ａ，４３Ａに流入する冷媒の流れ方向が常に一方向となるように、上記ガス管３３と気液分離手段３９のガス配管３９Ａとに両端がそれぞれ接続されるとともに上記冷暖切換弁４２Ａ，４３Ａを介して室内機２９の室内熱交換器３０と接続される第１、第２の一対の接続管４２，４３を冷暖切換機３２に備えて、これらの接続管４２，４３と上記ガス管３３およびガス配管３９Ａとの間に設けた逆止弁４１Ａ〜４１Ｄにより、上述のように冷媒の流れ方向を制御する制御機構４１を構成している。従って、こうして逆止弁４１Ａ〜４１Ｄの組み合わせによって冷媒の流れ方向が制御されることにより、冷暖切換機３２側においても弁機構の簡略化を図ることができるとともに、例えば上記特許文献１記載の空気調和装置のように冷・暖房運転の切換に高価な三方弁を要することもないので、空気調和装置としての低コスト化を促すことも可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、室外機と室内機側の冷暖切換機とをガス管と液管の２管で接続した冷暖混在運転可能な空気調和装置において、室外機の圧縮機から吐出した冷媒の一部を室外熱交換器において凝縮させて液冷媒とする一方、残りは高圧ガス分岐管から分岐して高圧ガス冷媒のまま気液混合手段において液冷媒と混合して気液二相冷媒とすることにより、この気液二相冷媒において液冷媒と高圧ガス冷媒との双方に適正な冷媒循環量を確保することができ、特に冷房主体運転時等において室外温度等により暖房運転を行う室内機の暖房能力が損なわれるような事態を防止して、冷・暖房ともに室内の要求に応じた確実な空気調和を図ることが可能となる。
【００４２】
また、上記気液混合手段としてレシーバタンクを用いることにより、装置構造の簡略化や確実な気液混合を図ることができる。さらに、室外機の減圧手段によって上記気液混合手段に流入する液冷媒と高圧ガス冷媒との流量を制御可能とすることにより、気液二相冷媒における液冷媒と高圧ガス冷媒との流量比の一層の適正化を図って、室内機側における冷・暖房負荷にそれぞれ応じた冷媒循環量をより確実に確保することが可能となり、特に暖房運転を行う室内機における暖房能力の制御を図ることができる。
【００４３】
さらにまた、室外機に第２の四方弁を備えて上記高圧ガス分岐管と気液混合手段とを接続するとともに、この第２の四方弁と圧縮機の吐出側に備えられる第１の四方弁とによって上記ガス管の圧縮機吐出側、吸入側への接続を切換可能とすることにより、室外機の構造の簡略化を図ることができる。また、特にこのような構成を採った場合などに、冷・暖房運転の切換によってガス管および液管における冷媒の流れ方向が反対向きとなる場合でも、冷暖切換機側において逆止弁によって構成された冷媒の流れ方向制御機構を備えることにより、冷暖切換弁に流入する冷媒の流れの向きを常に一方向とすることができるとともに、この冷暖切換機側でも弁機構の簡略化や低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態における冷房主体運転時の状態を示す図である。
【図２】 本発明の一実施形態における暖房主体運転時の状態を示す図である。
【図３】 従来の空気調和装置を示す図である。
【符号の説明】
２１ 室外機
２２ 圧縮機
２３ 第１の四方弁
２４ 室外熱交換器
２５，３１ 減圧手段
２６ レシーバタンク（気液混合手段）
２７ アキュムレータ
２８ 第２の四方弁
２９ 室内機
３０ 室内熱交換器
３２ 冷暖切換機
３３ ガス管
３４ 液管
３７ 高圧ガス分岐管
３９ 気液分離手段
４１ 冷媒の流れ方向制御機構
４１Ａ〜４１Ｄ 冷媒の流れ方向制御機構４１を構成する逆止弁
４２，４３ 接続管
４２Ａ，４３Ａ 冷暖切換弁

Claims (4)

1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、および減圧手段を備えた室外機と、
   室内熱交換器および減圧手段を備えた複数の室内機と、
   上記室外機と室内機との間に冷暖切換機を介して接続されるガス管および液管とを有し、
   上記複数の室内機において冷房運転を行う室内機と暖房運転を行う室内機とが混在する冷暖混在運転が可能な空気調和装置であって、
   上記室外機においては、上記室外機の減圧手段と上記液管との間に気液混合手段が備えられるとともに、上記圧縮機と上記室外熱交換器との間からは高圧ガス分岐管が分岐されていて、冷暖混在運転時の冷房主体運転時に上記圧縮機から吐出した冷媒は、その一部が上記室外熱交換器および上記室外機の減圧手段を介して液冷媒として上記気液混合手段に流入するとともに、残りが上記高圧ガス分岐管を経て高圧ガス冷媒として上記気液混合手段に流入して上記液冷媒と混合されることにより、気液二相冷媒として上記液管を介して上記冷暖切換機に流入し、
   上記冷暖切換機においては、気液二相冷媒を液冷媒と高圧ガス冷媒とに分離する気液分離手段が上記液管に備えられていて、液冷媒が冷房運転を行う室内機に流入するとともに、高圧ガス冷媒が暖房運転を行う室内機に流入し、
   前記冷暖混在運転時の暖房主体運転時において、前記冷暖切換機の前記気液分離手段から吐出された冷媒は、前記室外機の前記気液混合手段及び前記減圧手段を介して前記室外熱交換器に流入し、その後前記圧縮機に流入し、前記圧縮機から吐出された冷媒は、高圧ガス冷媒のまま前記高圧ガス分岐管及び前記冷暖切換機を介して、暖房運転を行う室内機にそれぞれ流入し、前記室内機の室内熱交換器及び減圧手段を介して液冷媒として前記暖房運転を行う室内機から吐出され、この液冷媒の一部が冷房運転を行う室内機の減圧手段を介して前記室内熱交換器に流入し、前記室内熱交換機から低圧ガス冷媒として吐出されて、気液分離手段に流入する一方、液冷媒の残りが気液分離手段に流入し、
   上記室外機において、上記高圧ガス分岐管は第２の四方弁を介して上記気液混合手段に接続されていて、上記第２の四方弁を経て上記高圧ガス冷媒が上記気液混合手段に流入するとともに、上記ガス管が上記圧縮機の吸入側に接続される一方、上記第２の四方弁と上記四方弁とを切り換えることにより、上記ガス管が上記圧縮機の吐出側に接続されることを特徴とする空気調和装置。
2. 上記気液混合手段が、上記室外機の減圧手段と上記液管との間に備えられるレシーバタンクであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 上記気液混合手段に流入して混合される上記液冷媒と上記高圧ガス冷媒との流量が、上記室外機の減圧手段によって制御可能とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 上記冷暖切換機においては、上記気液分離手段と上記ガス管とにそれぞれ逆止弁を介して接続される一対の接続管が、上記複数の室内機の上記室内熱交換器にそれぞれ冷暖切換弁を介して接続されるとともに、上記冷暖切換弁に上記接続管を経て流入する冷媒の流れ方向を上記逆止弁によって一方向とする冷媒の流れ方向制御機構が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気調和装置。

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