JP4331544B2 - 冷暖房同時型マルチ空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に関するもので、特に、冷暖房を同時に行なうマルチ空気調和機及びその運転方法に関するものである。

一般に、空気調和機は、住居空間、レストラン、又は事務室などの室内空間を冷房又は暖房するための装置である。
最近、多数のルームに区画された室内空間をより効率的に冷房又は暖房するマルチ空気調和機の開発が持続的に行われている実状にある。
かかるマルチ空気調和機は、一般的に一台の室外機に多数台の室内機が連結され、それぞれの室内機が各ルームに設けられる形態からなり、暖房と冷房のいずれかの運転モードで作動しながら室内を暖房または冷房する。

しかしながら、室内に区画されたルームのうち何れかは暖房が必要で、何れかは冷房が必要な場合においても、冷房モード又は暖房モードで一律に運転されるため、上記した要求に適切に対応できないという限界がある。

例えば、ビルなどでは、ルームの位置や時間に応じて温度差が発生しえるが、例えば、ビルの北側のルームは暖房を必要とする反面、南側のルームは陽光のため冷房を必要とする場合、一つのモードで運転される従来のマルチ空気調和機では上記した要求に適切に対応し難い。また、電算室を備えている場合、夏だけでなく、冬にも電算設備の発熱負荷を解決するために冷房が必要とされるが、このような要求に機器が適切に対応できないという限界がある。

結局、上記した必要性に応じて各ルームを同時に、個別的に空気調和させ得るマルチ空気調和機が必要になった。即ち、暖房を要するルームではこれに設けられた室内機が暖房モードで運転され、同時に冷房を要する他のルームでは、これに設けられた室内機が冷房モードで運転され得る冷/暖房同時型マルチ空気調和機の開発が要求されている。

本発明は、上記関連技術の問題点を解決するためのもので、暖房運転と冷房運転とを同時に行えるマルチ空気調和機を提供することが目的である。

本発明の他の目的は、室外機と分配器とを連結させる配管を単純化させることで、前記分配器の配管構造を単純化して機器の効率性の高いマルチ空気調和機を提供することにある。

本発明の他の目的はルームの数、位置、距離などによって分配器の数を異にして各室内機の設置を容易にし、多数台の分配器の間の圧力調節のための別の手段を不要として、連結することにある。

上記目的を達成するために本発明は、室外に設けられ内部に圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、室内の区画された各ルームにそれぞれ設けられ、それぞれ膨張バルブと室内熱交換器を有する複数の室内機と、前記室外機と前記室内機との間に備えられ、前記室外機から流れ込んだ冷媒を運転条件に従って前記複数の室内機に選択的に案内する分配器と、前記圧縮機の吐き出し側に提供され、前記室外熱交換器を流れる冷媒の流動方向を選択的にスイッチングする四方バルブと、前記圧縮機の吸入側と前記四方バルブとを連結させる配管から分岐し、前記分配器を連結し冷媒を案内する第１連結配管と、前記圧縮機の吐き出し側と前記四方バルブを連結する配管から分岐し、前記分配器を連結して冷媒を案内する第２連結配管と、前記室外熱交換器と前記分配器とを連結して冷媒を案内する第３連結配管と、前記第３連結配管に提供されて運転条件によって冷媒を選択的に膨張させる暖房モード用電子膨張装置を含む選択的膨張装置とを含めてなることを特徴とするマルチ空気調和機を提供する。選択的膨張装置は、室外熱交換器から流出する冷媒は通過させ、室外熱交換器から流れ込む冷媒は遮断するチェックバルブと、チェックバルブの前端及び後端から各々分岐してチェックバルブと並列で提供される並列配管と、並列配管に提供される第１電子膨張バルブを含んでなる。分配器は、室外機から流れ込んだ冷媒を第２連結配管又は第３連結配管を介して各室内機に案内し、各室内機で熱交換された冷媒を第１連結配管又は第３連結配管を介して室外機に案内する案内配管部と、運転条件によって各室内機に選択的に冷媒が流れ込むように、案内配管部の冷媒流れを制御するバルブとを含めてなる。案内配管部は、第1連結配管に連結されて低圧/気相の冷媒を案内する第１気相管と、第１気相管から分岐して室内機に連結される第１気相分岐管と、第２連結配管に連結されて高圧/気相の冷媒を案内する第２気相管と、第２気相管から分岐して各室内機に連結される第２気相分岐管と、第２連結配管と第１気相管とを連結するバイパス管と、第３連結配管に連結されて高圧/冷媒の冷媒を案内する液相管と、液相管から分岐して各室内機に連結される液相分岐管と、を含めてなる。

前記四方バルブは、三つの流出口がそれぞれ前記圧縮機の吐き出し/吸入口、また、室外熱交換器に連結され、一つの流出口は閉鎖され、前記圧縮機の吐き出し口と前記室外熱交換器とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記閉鎖された流出口とを連結する状態と、前記圧縮機の吐き出し口と前記閉鎖された流出口とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記室外熱交換器とを連結する状態の相互間で選択的にスイッチングする。

前記第１連結配管を流れる冷媒は低圧/気相状態で維持され、前記第２連結配管を流れる冷媒は高圧/気相の状態で維持され、前記第３連結配管を流れる冷媒は高圧/液相状態で維持され、前記圧縮機は複数の圧縮機が並列で連結されて圧縮作用を行うことが望ましく、前記圧縮機の吸入口にはアキュームレーターが更に含まれてなることが望ましい。

前記バルブは、前記バイパス管に提供される冷媒の液化を防止する第２電子膨張バルブと、前記第１気相分岐管と前記第２気相分岐管に各々提供されて運転条件に沿って各々選択的にオン/オフにする二方バルブと
を含めてなることが望ましく、前記各室内機に提供される前記膨張バルブは、前記液相分岐管に提供されることが望ましく前記分配器は前記各室内機の設置を容易にするために多数個が提供されることが望ましい。

前記各分配器の第１気相管は、前記室外機の第１連結配管に連結され、前記各分配器の第２気相管は前記室外機の第２連結配管に連結され、前記各分配器の液相管は前記室外機の第３連結配管に連結されることが望ましい。

前記室内機が全て冷房作動を行う場合、又は室内機のうち、多数は冷房作動を行い、他の一部は暖房作動を行う場合には、前記四方バルブは、前記圧縮機の吐き出し口と前記室外熱交換器とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記閉鎖された流出口を連結する状態でスイッチングされることが望ましい。
前記室内機が全て冷房作動を行う場合には、前記第１電子膨張バルブが遮断され、前記第２電子膨張バルブは作動し、前記全ての室内機に連結された前記膨張バルブが作動し、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブなどは全て開放され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは全て遮断されることが望ましい。

前記室内機のうち、多数が冷房作動を行い、他の一部は暖房作動を行う場合には、前記第１電子膨張バルブ及び前記第２電子膨張バルブは遮断され、冷房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブは作動し、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断され、暖房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブは開放され、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放されることが望ましい。

前記室内機が全て暖房作動を行う場合、又は室内機のうち、多数は暖房作動を行い、他の一部は冷房作動を行う場合には、前記圧縮機の吐き出し口と前記閉鎖された流出口とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記室外熱交換器とを連結する状態でスイッチングされることが望ましい。

前記室内機が全て暖房作動を行う場合には、前記第１電子膨張バルブは作動し、前記第２電子膨張バルブは遮断され、前記全ての室内機に連結された前記膨張バルブは開放され、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは全て遮断され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは全て開放されることが望ましく、前記室内機のうち多数が暖房作動を行い、他の一部は冷房作動を行う場合には、前記第１電子膨張バルブは作動し、前記第２電子膨張バルブは遮断され、暖房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブは開放され、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放され、冷房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブは作動し、前記第1気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断されることが望ましい。

上記のマルチ空気調和機の運転方法であって、室内機がすべて冷房作動を行なう場合又は室内機のうち多数は冷房作動を行ない、他の一部は暖房作動を行なう場合には、圧縮機から吐き出された冷媒が室外熱交換器に供給されるように四方バルブをスイッチングする段階と、選択的膨張装置に提供された第１電子膨張バルブを遮断して前記室外熱交換器で凝縮された冷媒を分配器に案内する段階を含めて行なわれ、室内機がすべて暖房作動を行なう場合、または室内機のうち多数は暖房作動を行ない、他の一部は冷房作動を行なう場合には、前記圧縮機から吐き出された冷媒が分配器に流れ込むように四方バルブをスイッチングする段階と、選択的膨張装置に提供された第１電子膨張バルブを作動して前記分配器から室外熱交換器に流れ込む冷媒を膨張させる段階とを含めてなる、マルチ空気調和機の運転方法を提供する。

以下に説明するように、本発明のマルチ空気調和機によると、次のような効果がある。
第一、各ルームの相互に異なる環境に最適な対応が可能である。即ち、全てのルームを冷房したり、ルームのうち一部を同時に暖房することができる。また、全てのルームを暖房したり、ルームのうち一部を同時に冷房することができる。
第二、室外機と分配器とを連結する連結配管の数が三つに単純化されることによって、分配器の設計の単純化及び製造工程の単純化が可能である。

第三、運転条件に拘らず各連結配管に一定圧力、及び相の冷媒が流れるので配管直系の設計が容易であり、冷媒流量の不均一を防止することができる。
従って、分配器の配管も各連結配管と同一圧力及び相の冷媒が流れるように特定させることができる。

第四、第２電子膨張バルブを有するバイパス管が提供され、全てのルームを冷房する場合に、第２連結配管に留まる高圧の気体状態の冷媒が液化することを防止して第１気相管に流れ込む気相冷媒が足りなくなることを防止することができる。
第五、分配器が複数台備えられ、各室内機の設置作業を更に容易に行える。

第六、複数台の分配器が提供され、室外機に連結されても別途の圧力調節手段が要求されないので、構成の単純化及び製品単価を低減できる。
第七、分配器を制御するために四方バルブではない安価な二方バルブを提供して製品単価を低減できる。

以上の本発明は後述する実施態様に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。

以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
本発明の実施例を説明するにあたり、同一構成については同一名称および符号が使用され、これによる付加的な説明は下記にて省略する。
図１は本発明によるマルチ空気調和機を示した構成図である。ここで、説明の便宜のうえ、後述する図面符号２２は‘２２ａ、２２ｂ、２２ｃ’を示し、２４は‘２４ａ、２４ｂ、２４ｃ’を示し、２５は‘２５ａ、２５ｂ、２５ｃ’を示す。また、６１は‘６１ａ、６１ｂ、６１ｃ’を示し、６２は‘６２ａ、６２ｂ、６２ｃ’を示す。しかし室内機Ｃの数によって前記図面符号の数が変更できることが分かる。

前記マルチ空気調和機は室外機Ａ、分配器Ｂ、また、多数の室内機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３からなる。
以下、前記室外機Ａと前記分配器Ｂまた、前記多数の室内機Ｃの具体的な実施例を順序に説明する。
前記室外機Ａの配管構成は単純化すればするほど管損失を減らし、機器の効率を向上させる。従って、前記室外機Ａの各配管のうち、分配器Ｂと連結する配管３ａ、３ｂ，３ｃは運転条件に拘らず、特定圧力及び特定相の冷媒が流れるように設計するのが望ましい。これは比体積が大きい低圧状態の冷媒と比体積の小さい高圧状態の冷媒と間の流量不均一の現象を防止しながら、配管直径を、決められた一つの大きさで維持するためである。更に、前記配管に連結される分配器Ｂの配管構造を運転条件によって変更する必要がないようにすることで分配器の配管構造を単純化する。

図１に示すように、前記室外機Ａは圧縮機１、室内熱交換器２、三つの連結配管など３ａ，３ｂ，３ｃ、四方バルブ６また、選択的膨張装置７を含めてなる。
前記四方バルブ６は室外熱交換器２を流れる冷媒の流動方向を変化させるために提供される。前記三つの連結配管３ａ、３ｂ、３ｃは前記室外機Ａと分配器Ｂとを連結する。
ここで、前記第１連結配管３ａは前記圧縮機１の吸入側と前記四方バルブ６を連結する配管から分岐して前記分配器Ｂに連結される。前記第２連結配管３ｂは前記圧縮機１の吐き出し側と前記四方バルブ６とを連結する配管から分岐して前記分配器Ｂに連結される。前記第３連結配管３ｃは室外熱交換器２と分配器Ｂとを連結する。

運転条件が変更される場合、前記四方バルブ６は室外熱交換器２を流れる冷媒の流動方向を変化させるためにスイッチングされる。前記四方バルブ６がスイッチングされるとき、前記第１、２連結配管３ａ、３ｂで冷媒の流動方向が変わらないが、前記第３連結配管３ｃでは冷媒の流動方向が変わる。
図６及び図７は前記四方バルブ６がスイッチングされる場合に動作状態を示した構成図である。
図６及び図７を参照すると、前記四方バルブは四つの流出口６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを有する。各々の１個の流出口は１個の流出口と連通して全体的に二つの流路を形成する。前記四方バルブ６の内部にはパイロットバルブ１６が提供され、スイッチング信号によって発生する電気的な力によって前記パイロットバルブ１６が左右に移動しながら各々の流出口６ａ、６ｂ，６ｃ，６ｄの連結状態を交換させる。従って、四方バルブ６はこれと連結した配管などを流れる冷媒の流動方向を選択的に変化させるのに用いられる。

図１に示すように、前記四方バルブ６で１個の流出口６ｃは閉鎖されており、他の三つの流出口６ａ、６ｂ、６ｄは各々前記圧縮機１の吐き出し口、吸入口、また、前記室外熱交換器２に連結される。
図２ないし図５は運転条件によるマルチ空気調和機の作動状態を示した構成図である。
図２を参照すると、前記四方バルブ６は前記圧縮機１の吐き出し口と前記室外熱交換器２とを連結し、前記圧縮機１の吸入口と前記閉鎖された流出口６ｃとを連結させる状態を成している。尚、図４を参照すると、前記四方バルブ６は前記圧縮機１の吐き出し口と前記閉鎖された流出口６ｃとを連結し、前記圧縮機１の吸入口と前記室外熱交換器２とを連結する状態を成している。即ち、前記四方バルブ６は前記二つの配管連結状態の相互間で選択的にスイッチングする。

尚、前記選択的膨張装置７は第３連結配管３ｃに提供され、運転条件によって冷媒を選択的に膨張させる。前記選択的膨張装置７はチェックバルブ７ａ、並列配管７ｂ、また、第１電子膨張バルブ７ｃを含む。ここで、前記チェックバルブ７ａは流動方向に従って選択的に冷媒を通過させる。即ち、前記チェックバルブ７ａは前記室外熱交換器２から選択的に冷媒を通過させる。即ち、前記チェックバルブ７ａは前記室外熱交換器２から流出される冷媒は通過させ、前記室外熱交換器２に流出される冷媒は遮断する。前記並列配管７ｂは前記チェックバルブ７ａの前端と後端とで各々分岐されて前記チェックバルブ７ａと並列で提供される。前記並列配管７ｂには運転条件によって冷媒を選択的に膨張させる。

前記第１電子膨張バルブ７ｃを並列配管７ｂに別で提供する理由は、多くの流量の冷媒が流れる第３連結配管３ｃにおいて圧力損失を防止するためである。即ち、第１電子膨張バルブ７ｃを開放しても多くの流量を流すには管径が狭いので別の並列配管７ｂを提供して前記並列配管７ｂに第１電子膨張バルブ７ｃを提供する。従って、電子膨張バルブを開放したとき圧力損失が大きくなければ、並列配管７ｂを別途で提供せず前記第３連結配管３ｃに一つの電子膨張バルブだけ提供することもできる。
前記 四方バルブ６及び前記選択的膨張装置６を制御して運転条件に構わず前記各連結配管３ａ，３ｂ、３ｃを流れる冷媒は各々一定圧力と状態を維持することになる。即ち、前記第１連結配管３ａを流れる冷媒は低圧/気相状態で維持される。前記第２連結配管３ｂを流れる冷媒は高圧/気相状態で維持される。また、前記第３連結配管３ｃを流れる冷媒は高圧/液相状態で維持される。

本発明のマルチ空気調和機は多数個の室内機Ｃを暖房又は冷房するように構成され、このために、圧縮機１が吐き出さなければならない冷媒の質量の流量が大きくなる。従って、一つの圧縮機で適切な圧縮作業が難しい場合、多数の圧縮機を並列で連結して各々の圧縮機から出てくる冷媒を集めて放出して効率的な圧縮作業を行なうことが望ましい。また、前記圧縮機１の吸入口の付近には吸入される冷媒を緩衝し前記冷媒を気体と液体とで分離するアキュームレーター９が提供される。

続いて、前記分配器Ｂの構成に関して説明する。
前記分配器Ｂは運転条件によって室外機Ａから流れ込んだ冷媒を各々の室内機Ｃに案内する。前記室外機Ａと前記分配器Ｂとを連結させる各連結配管３ａ、３ｂ、３ｃを流れる冷媒の圧力と相（ｐｈａｓｅ）が一定に維持されるので、前記分配器Ｂの配管なども前記各連結配管３ａ、３ｂ、３ｃと同一の圧力及び相の冷媒が流れるように設計されるのが望ましい。
図１に示すように、前記分配器Ｂは案内配管部２０とバルブ部３０を含めてなる。前記案内配管部２０は前記室外機Ａで熱交換された冷媒を冷媒室外機Ａに案内する。前記バルブ３０は運転条件に沿って前記多数台の室内機などＣに選択的に冷媒が流れ込むように前記案内配管部２０の冷媒流れを制御する。

ここで前記案内配管部３０は、第１気相管、第１気相分岐管径２５、第２気相管、第２気相分岐管２４、バイパス管２７ａ、液相管２１、また、液相分岐管２２を含めてなる。
図１に示すように、前記第１気相管２６は前記第１連結配管３ａに連結されて低圧/気相の冷媒を案内する。前記第１気相分岐管２５は前記第１気相管２６から分岐して各室内機Ｃに連結する。前記第２気相管２３は前記第２連結配管３ｂに連結して高圧/気相の冷媒を案内する。前記第２気相分岐管２４は、前記第２気相管２３から分岐して各室内機Ｃに連結される。前記バイパス管２７ａは前記第２連結配管３ｂと前記第１気相管２６とを連結する。前記液相管２１は前記第３連結配管３ｃに連結されて高圧/液相の冷媒を案内する。また、前記液相分岐管２２は前記液相管２１から分岐して前記各室内機Ｃと連結する。
前記バルブ部３０は第２電子膨張バルブ２７ｂまた、二方バルブなど３１、３２を含めてなる。

図１に示すように、前記第２電子膨張バルブ２７ｂは、前記バイパス管２７ａに提供され、その開道量を調節しながら第２連結配管３ｂに留まる冷媒を低圧の気体状態で膨張させる。前記第２電子膨張バルブ２７ｂは全ての室内機Ｃを冷房する運転条件で、前記第２連結配管３ｂに留まる高圧/気相の冷媒が液化することを防止する。液化された冷媒が前記圧縮機１ですぐ吸入されれば圧縮機損傷の原因となるので、圧縮機１の円滑な駆動を確保するために前記第２電子膨張バルブ２７ｂが提供される、
前記二方バルブ３１、３２は前記第１気相分岐管２５と、前記第２気相分岐管２４に各々提供されて運転条件によって各々選択的にオン/オフするように制御される。

尚、前記分配器Ｂは前記室内機Ｃの設置作業を容易にするために多数個が提供されることが望ましい。
図８に示すように、分配器Ｂが二つＢ１、Ｂ２の場合、前記第１連結配管が分岐して第２分配器Ｂ２の第１気相管２６が連結され、前記第２連結配管３ｂが分岐して前記第２分配器Ｂ２の第２気相管２５が連結され、前記第２連結配管３ｃが分岐して前記第２分配器Ｂ２の液相管２１に連結される。
一定圧力、及び相の冷媒が流れる各連結配管３ａ、３ｂ、３ｃが、同一圧力及び相の冷媒が流れる前記第１、２分配器Ｂ１、Ｂ２の各配管２１、２３、２６にそれぞれ連結する。従って、室外機Ａと多数台の分配器Ｂ１、Ｂ２間に別途の圧力調節手段を必要としないので製品単価を低減させることができる。

前記分配器Ｂに連結される前記各室内機Ｃは次のような構成要素を有する。
図１に示すように、各室内機Ｃは室内熱交換器６２、電子膨張バルブ６１、また、室内ファン（図示せず）を含めてなる。
前記室内熱交換器６２は第１気相分岐管２５と前記液相分岐管２２との間に提供される。前記室内機に提供される電子膨張バルブ６１は前記液相分岐管２２に提供される運転条件によって作動したり、開放されるように制御される。前記室内ファンは前記室内熱交換器６２に送風を加えるために提供される。

前記のようになされた室内機Ａ、分配器Ｂ、また室内機Ｃにおいて、四方バルブ６、選択的膨張装置７、バルブ部３０、また、室内熱交換器６２に提供された電子膨張バルブ６１を適切に制御すると機器の運転条件に合うように冷媒が流動する。
先ず、本発明のマルチ空気調和機は運転条件によって前記四方バルブ６をスイッチングして冷媒の流動方向を調節する。
即ち、室内機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が全て冷房作動を行なう場合、または室内機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のうち、多数は冷房作動を行ない、他の一部は暖房作動を行なう場合には、前記四方バルブ６が前記圧縮機１の吐き出し口と、前記室内熱交換器２とを連結し、前記圧縮機１の吸入口と、前記閉鎖された流出口６ｃを連結する状態でスイッチングされる。

反面に、室内機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が全て暖房作動を行なう場合、又は室内機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のうち、多数は暖房作動を行ない、他の一部は冷房作動を行なう場合には、前記四方バルブ６は前記圧縮機１の吐き出し口と前記閉鎖された流出口６ｃを連結し、前記圧縮機１の吸入口と前記室内熱交換器２を連結する状態でスイッチングされる。

以下、図２ないし図５を参照して、前記のように成された本発明によるマルチ空気調和機全体システムの運転状態による動作及び構成について詳しく説明する。ここで、説明の便宜のうえ、室内機Ｃの台数は３台Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３に仮定する。
先ずは、全ての室内機Ｃを冷房で作動させる場合について説明する。
図２に示すように、前記圧縮機１から吐き出された高圧/気相の冷媒の大部分は四方バルブ６のスイッチングによって室外熱交換器２に流れ込んで凝縮される。前記凝縮された冷媒は選択的膨張装置７のチェックバルブ７ａを経て第３連結配管に沿って分配器Ｂの液相管２１に流れ込む。ここで、選択的膨張装置７に提供された第１電子膨張バルブ７ｃは遮断される。以降前記冷媒は各液相分岐管２２に分岐した後、室内側の電子膨張バルブ６１を経由しつつ膨張し、各室内熱交換器６２を経て蒸発しながら各ルームを冷房する。前記蒸発した冷媒は第２気相分岐管２４の二方バルブ３１が遮断されるので、各第１気相分岐管２５を経て第１気相管２６に流れ込む。

尚、圧縮機１から吐き出された他の一部の冷媒は前記圧縮機１の吐き出し側と、前記四方バルブ６を連結する配管で分岐された第２連結配管３ｂに沿って流れる。
前記第２連結配管３ｂは第２気相管２３、及び第２気相分岐管２５に連結されているが、前記第２気相分岐管２５に提供された二方バルブ３２の遮断により冷媒はバイパス管２７ａに流れ込む。前記バイパス管２７ａには前記冷媒が液化することを防止するために第２電子膨張バルブ２７ｂが提供される。前記第２電子膨張バルブ２７ｂの作動により膨張した低圧/気相の冷媒は、前記第１気相管２６に流れ込む。即ち、バイパス管２７ａを経た冷媒は、第１気相管２６で前記室内熱交換器６２を経た冷媒とミキシングされて前記第１連結配管３ａに沿って前記室外機Ａに流れる。この時一部は前記四方バルブ６ａの閉鎖された流出口６ｃに流れ込むがそれ以上の流動はしなくなる。

次に、室内機Ｃのうち、多数 Ｃ１、Ｃ２は冷房で作動させ、他の一部Ｃ３は暖房で作動させる場合に関して説明する。
図３に示すように、前記圧縮機１から吐き出された高圧/気相の冷媒の一部は第２連結配管４に沿って分配器Ｂの第２気相管２３に流れ込む。尚、他の一部は四方バルブ６のスイッチングにより室外熱交換器２に流れ込んで凝縮し、前記凝縮した冷媒はチェックバルブ７ａを通過して第３連結配管３ｃに沿って分配器Ｂの液相管２１に流れ込む。ここで、選択的膨張装置７に提供された第１電子膨張バルブ７ｃは遮断される。

前記液相管２１に流れ込む冷媒は、冷房を要する室内機Ｃ１、Ｃ２と連結した第１、２液相分岐管２２ａ、２２ｂで各々分岐した後、電子膨張バルブ６１ａ、６１ｂを経て膨張し、各室内熱交換器６２ａ、６２ｂで蒸発しながら、ルームを冷房する。
尚、第２気相管２３に流れ込んだ冷媒は、暖房を要する室内機Ｃ３に連結された第２気相分岐管２４ｃに流れ込んだ後、室内熱交換器６２ｃを経由しつつ凝縮してルームを暖房する。以降開放された電子膨張バルブ６１ｃと液相分岐管２２ｃを経て前記液相管２１に流れ込む。結局圧縮機１から分離された冷媒の流れは前記液相管２１で合わさり、冷房を要する室内機Ｃと連結した各液相分岐管２２ａ、２２ｂに分岐して各室外熱交換器６２ａ、６２ｂから蒸発しながら冷房作動を行なう。
その後、前記蒸発した冷媒は第２気相分岐管２４が二方バルブ３１ａ、３１ｂによって遮断されるので第１気相分岐管２５ａ、２５ｂを経た後、第１気相管２６に流れ込み、第１連結配管３ａを経て圧縮機１に吸入されるようになる。

尚、全ての室内機Ｃを暖房で作動させる場合について説明する。
図４に示すように、前記圧縮機１から吐き出された高圧/気相の冷媒は四方バルブ６のスイッチングにより室外熱交換器２を経ることなく、第２連結配管３ｂを経て高圧の気体状態で分配器Ｂの第２気相管２３に流れ込む。前記冷媒は第２気相分岐管２４に分岐された後各室内熱交換器６２を経て凝縮しながらルームなどを暖房する。
前記凝縮した冷媒は開放された電子膨張バルブ６１を経た後、各液相分岐管２２に従って液相管２１に集まる。以降、第３連結配管３に沿って流れてチェックバルブ７ａの遮断により第１電子膨張バルブ７ｃを経由しつつ室外熱交換器２を介して蒸発する。ここで、選択的膨張装置７に提供された第２電子膨張バルブ７ｃは作動する。前記蒸発した冷媒は前記四方バルブ６のスイッチングによって圧縮機１に吸入される。

また、室内機Ｃのうち、多数Ｃ１、Ｃ２は暖房で作動させ、他の一部Ｃ３は冷房で作動させる場合について説明する。
図５に示すように、前記圧縮機１から吐き出された高圧/気相の冷媒は四方バルブ６のスイッチングによって第２連結配管３ｂを経て分配器Ｂの第２気相管２３に流れ込む。
前記分配器Ｂの第２気相管２３に流れ込んだ冷媒は、暖房を要する室内機Ｃ１、Ｃ２に連結された各第２気相分岐管２４ａ、２４ｂで分岐し、各室内熱交換器６２ａ、６２ｂを経由しつつ凝縮して各ルームを暖房する。前記凝縮した冷媒は開放された電子膨張バルブ６１ａ、６１ｂを経た後、液相分岐管２２ａ，２２ｂを沿って流れ、液相管２１に集まる。この時凝縮した冷媒の大部分は前記液相管２１に沿って流れ、第３連結配管３ｃに流れ込んだ後、チャックバルブ７ａの遮断により第１電子膨張バルブ７ｃを経由しつつ膨張する。ここで、選択的膨張装置７に提供された第１電子膨張バルブ７ｃが作動する。以降、室外熱交換器２を経て蒸発し、前記四方バルブ６のスイッチングによって圧縮機１に流れ込む。

尚、凝縮した冷媒の他の一部は暖房を要する室内機Ｃ１、Ｃ２に連結された液相分岐管２２ｃに流れ込み、作動中の電子膨張バルブ６１ｃを経て膨張する。以降、室内熱交換器６２ｃを経由しつつ蒸発して各ルームを冷房する。以降、蒸発した冷媒は第２気相分岐管２４ｃの二方バルブ３１ｃが遮断されて第１気相分岐管２４ｃに沿って流れ、第１気相管２６に流れ込む。前記第１気相管２６を経た冷媒は第１連結配管３ａに沿って前記圧縮機１に流れ込む。

以上説明した通り、本発明によるマルチ空気調和機は各ルームの環境に最適対応可能である。即ち、全てのルームを冷房或いは暖房する運転が可能であるだけではなく、ルームのうち一部を冷房にし、他の一部ルームは暖房にする運転も可能である。
また、室外機の配管構成を成す連結配管の数を三つに単純化でき、運転条件に拘らず、各連結配管にいつも一定圧力及び相の冷媒が流れるので配管直径の設計が容易である。前記各連結配管に連結される分配器の各配管も前記各連結配管と同一の圧力及び相の冷媒が流れるように特定させることができ、分配器の配管直径の過度設計及び冷媒封入量の不均一を防止することができる。

本発明によるマルチ空気調和機を示す構成図である。 本発明の全ての室内機が冷房作動を行なう場合、図１の動作状態を示す動作図である。 本発明の室内機のうち、多数は冷房作動を行ない、他の一部は暖房作動を行なう場合、図１の動作状態を示す動作図である。 本発明の全ての室内機が暖房作動を行なう場合、図１の動作状態を示す動作図である。 本発明の室内機のうち、多数は暖房作動を行ない、他の一部は冷房作動を行なう場合、図１の動作状態を示す動作図である。 本発明の全てまたは多数の室内機を冷房作動するために四方バルブがスイッチングされた状態を示す構成図である。 本発明の全てまたは多数の室内機を暖房作動するために四方バルブがスイッチングされた状態を示す構成図である。 本発明によるマルチ空気調和機の他の実施例を示す図であって、二台の分配器が設けられた構成図である。

符号の説明

Ａ…室外機
１…圧縮機
２…室外熱交換器
３ａ…第１連結配管
３ｂ…第２連結配管
３ｃ…第３連結配管
６…四方バルブ
６ｃ…閉鎖された流出口
７ａ…チェックバルブ
７ｂ…並列配管
７ｃ…電子膨張バルブ
１６…バルブ体
Ｂ…分配器
２０…案内配管部
２１…液相管
２２…液相分岐管
２３…第２気相管
２４…第２気相分岐管
２５…第１気相分岐管
２６…第１気相管
２７ａ…バイパス管
３０…バルブ部
Ｃ…室内機

Claims (17)

1. 室外に設けられ内部に圧縮機と室外熱交換器を有する室外機と、
   室内の区画された各ルームにそれぞれ設けられ、それぞれ膨張バルブと室内熱交換器を有する複数の室内機と、
   前記室外機と前記室内機との間に備えられ、前記室外機から流れ込んだ冷媒を運転条件に従って前記複数の室内機に選択的に案内する分配器と、
   前記圧縮機の吐き出し側に提供され、前記室外熱交換器を流れる冷媒の流動方向を選択的にスイッチングする四方バルブと、
   前記圧縮機の吸入側と、前記四方バルブとを連結する配管から分岐して、前記分配器を連結し冷媒を案内する第１連結配管と、
   前記圧縮機の吐き出し側と前記四方バルブとを連結する配管から分岐して、前記分配器を連結して冷媒を案内する第２連結配管と、
   前記室外熱交換器と前記分配器とを連結して冷媒を案内する第３連結配管と、
   前記第３連結配管に提供され、運転条件によって冷媒を選択的に膨張させる暖房モード用電子膨張装置を含む選択的膨張装置と
   を含めてなる、マルチ空気調和機において、
   前記選択的膨張装置は、
   前記室外熱交換器から流出する冷媒は通過させ、前記室外熱交換器から流れ込む冷媒は遮断するチェックバルブと、
   前記チェックバルブの前端及び後端から各々分岐して前記チェックバルブと並列で提供される並列配管と、
   前記並列配管に提供される第１電子膨張バルブを含んでなり、
   前記分配器は、
   前記室外機から流れ込んだ冷媒を前記第２連結配管又は第３連結配管を介して前記各室内機に案内し、前記各室内機で熱交換された冷媒を前記第１連結配管又は第３連結配管を介して前記室外機に案内する案内配管部と、
   運転条件によって前記各室内機に選択的に冷媒が流れ込むように、前記案内配管部の冷媒流れを制御するバルブと
   を含めてなり、
   前記案内配管部は、
   前記第1連結配管に連結されて低圧/気相の冷媒を案内する第１気相管と、
   前記第１気相管から分岐して前記室内機に連結される第１気相分岐管と、
   前記第２連結配管に連結されて高圧/気相の冷媒を案内する第２気相管と、
   前記第２気相管から分岐して各室内機に連結される第２気相分岐管と、
   前記第２連結配管と前記第１気相管とを連結するバイパス管と、
   前記第３連結配管に連結されて高圧/冷媒の冷媒を案内する液相管と、
   前記液相管から分岐して各室内機に連結される液相分岐管と、
   を含めてなることを特徴とするマルチ空気調和機。
2. 前記四方バルブは、三つの流出口がそれぞれ前記圧縮機の吐き出し/吸入口、また、室外熱交換器に連結され、一つの流出口が閉鎖されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチ空気調和機。
3. 前記四方バルブは、前記圧縮機の吐き出し口と前記室外熱交換器とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記閉鎖された流出口とを連結する状態と、
   前記圧縮機の吐き出し口と前記閉鎖された流出口とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記室外熱交換器とを連結する状態の相互間で選択的にスイッチングすることを特徴とする請求項２に記載のマルチ空気調和機。
4. 前記第１連結配管を流れる冷媒は低圧/気相状態で維持され、前記第２連結配管を流れる冷媒は高圧/気相の状態で維持され、前記第３連結配管を流れる冷媒は高圧/液相状態で維持されることを特徴とする請求項１に記載のマルチ空気調和機。
5. 前記圧縮機は複数の圧縮機が並列で連結されて圧縮作用を行うことを特徴とする請求項１に記載のマルチ空気調和機。
6. 前記圧縮機の吸入口にはアキュームレーターが更に含まれてなることを特徴とする請求項１に記載のマルチ空気調和機。
7. 前記バルブは、
   前記バイパス管に提供される冷媒の液化を防止する第２電子膨張バルブと、
   前記第１気相分岐管と前記第２気相分岐管に各々提供されて、運転条件に沿って各々選択的にオン/オフにする二方バルブと
   を含めてなることを特徴とする請求項１に記載のマルチ空気調和機。
8. 前記各室内機に提供される前記膨張バルブは前記液相分岐管に提供されることを特徴とする請求項１に記載のマルチ空気調和機。
9. 前記分配器は前記各室内機の設置を容易にするために複数個が提供されることを特徴とする請求項１に記載のマルチ空気調和機。
10. 前記各分配器の第１気相管は、前記室外機の第１連結配管に連結され、前記各分配器の第２気相管は前記室外機の第２連結配管に連結され、前記各分配器の液相管は前記室外機の第３連結配管に連結されることを特徴とする請求項９に記載のマルチ空気調和機。
11. 前記室内機が全て冷房作動を行う場合、又は室内機のうち、多数は冷房作動を行い、他の一部は暖房作動を行う場合には、
    前記四方バルブは、前記圧縮機の吐き出し口と前記室外熱交換器とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記閉鎖された流出口を連結する状態でスイッチングすることを特徴とする請求項７に記載のマルチ空気調和機。
12. 前記室内機が全て冷房作動を行う場合には、
    前記第１電子膨張バルブは遮断され、前記第２電子膨張バルブ、前記全ての室内機に連結された前記膨張バルブが作動し、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブなどは全て開放され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは全て遮断されることを特徴とする請求項１１に記載のマルチ空気調和機。
13. 前記室内機のうち多数が冷房作動を行い、他の一部が暖房作動を行う場合には、
    前記第１電子膨張バルブ及び前記第２電子膨張バルブは遮断され、
    冷房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブが作動し、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断され、
    暖房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブは開放され、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放されることを特徴とする請求項１１に記載のマルチ空気調和機。
14. 前記室内機が全て暖房作動を行う場合、又は室内機のうち、多数は暖房作動を行い、他の一部は冷房作動を行う場合には、
    前記圧縮機の吐き出し口と前記閉鎖された流出口とを連結し、前記圧縮機の吸入口と前記室外熱交換器とを連結させる状態でスイッチングすることを特徴とする請求項７に記載のマルチ空気調和機。
15. 前記室内機が全て暖房作動を行う場合には、
    前記第１電子膨張バルブが作動し、前記第２電子膨張バルブは遮断され、前記全ての室内機に連結された膨張バルブは開放され、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは全て遮断され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは全て開放されたことを特徴とする請求項１４に記載のマルチ空気調和機。
16. 前記室内機のうち多数が暖房作動を行い、他の一部が冷房作動を行う場合には、
    前記第１電子膨張バルブが作動し、前記第２電子膨張バルブは遮断され、暖房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブは開放され、前記第１気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放され、
    冷房を要する室内機において、前記室内熱交換器に連結された前記膨張バルブが作動し、前記第1気相分岐管に提供された前記二方バルブは開放され、前記第２気相分岐管に提供された前記二方バルブは遮断されることを特徴とする請求項１４に記載のマルチ空気調和機。
17. 請求項1から１６のいずれか一項に記載のマルチ空気調和機の運転方法であって、
    室内機がすべて冷房作動を行なう場合又は室内機のうち多数は冷房作動を行ない、他の一部は暖房作動を行なう場合には、
    圧縮機から吐き出された冷媒が室外熱交換器に供給されるように四方バルブをスイッチングする段階と、
    選択的膨張装置に提供された第１電子膨張バルブを遮断して前記室外熱交換器で凝縮された冷媒を分配器に案内する段階を含めて行なわれ、
    室内機がすべて暖房作動を行なう場合、または室内機のうち多数は暖房作動を行ない、他の一部は冷房作動を行なう場合には、
    前記圧縮機から吐き出された冷媒が分配器に流れ込むように四方バルブをスイッチングする段階と、
    選択的膨張装置に提供された第１電子膨張バルブを作動させて前記分配器から室外熱交換器に流れ込む冷媒を膨張させる段階と
    を含めてなることを特徴とするマルチ空気調和機の運転方法。

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