JP4700025B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内機と室外機とを接続する内外連絡管に、複数台の室外機を並列接続した空調装置に関するものである。

一般に、室内機と室外機とを接続する内外連絡管に、複数台の室外機を並列接続した空調装置は知られている。

このような空調装置においては、複数台の室外機を並列接続しているので、各室外機間での冷媒量がアンバランスになりやすい。

そこで、従来より、冷媒余剰側または運転停止側の室外機の冷媒経路にある冷媒を、冷媒不足側または運転中の室外機の冷媒経路に導いて、運転時の冷媒不足を解消するようになされた空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の空調装置は、運転停止側の室外機の室外熱交換器から、室外機同士を連絡する外外連絡管を介して冷媒不足側の運転中の室外機へと冷媒を回収するようになされている。
特許第３０９６６８７号公報

しかし、上記特許文献１の空調装置の場合、室外機同士を連絡する外外連絡管経由で停止中の室外機に寝込んだ冷媒を運転中の室外機へと回収するため、回収した液冷媒がそのままコンプレッサーに導入されて液圧縮を起こすこととなり、空調能力が低下することが懸念される。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、複数台の室外機を並列接続した空調装置において、空調能力の低下を生じることなく冷媒不足を効率良く解消することができる空調装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明の空調装置は、室内機と室外機とを接続する内外連絡管に複数の室外機を並列接続する空調装置において、各室外機の室外熱交換器と四方弁とを接続する冷媒流路と、四方弁と圧縮機の吸入ラインとを接続する冷媒流路との間に、冷媒回収用開閉弁を介して連通する冷媒回収管を設けて、停止室外機が存在する冷房運転時に停止室外機の前記冷媒回収用開閉弁を開くことにより、停止室外機の室外熱交換器の冷媒をガス側内外連絡管に導いて運転室外機の圧縮機で吸引する構成としたものである。

また、上記空調装置において、前記冷媒回収用開閉弁を間欠開閉する構成としたものである。

さらに、上記空調装置において、前記冷媒回収管に減圧機構または流量抑制機構を備える構成としたものである。

さらに、上記空調装置において、各室外機の圧縮機の駆動源をエンジンとし、圧縮機の吸入ラインにエンジン廃熱で冷媒を蒸発させる廃熱回収器を設け、前記冷媒回収管を廃熱回収器経由でガス管に連通する構成としたものである。

以上述べたように、本発明によると、空調能力の低下を生じることなく冷媒不足を効率良く解消することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１ないし図５は本発明に係る空調装置１の冷媒回路図を示している。このうち、図１は冷媒不足を解消する運転時、図２ないし図５は通常の運転時をそれぞれ示している。

図１ないし図５において、空調装置１は、室内機２ａ，２ｂと室外機３ａ、３ｂとを液側内外連絡管１１およびガス側内外連絡管１２に接続している。室外機３ａ、３ｂは、液側内外連絡管１１およびガス側内外連絡管１２に並列接続して構成されている。各室外機３ａ、３ｂ同士は、外外連絡管１３で接続されている。

室外機３ａは、圧縮機３１ａ、オイルセパレータ３２ａ、四方弁３３ａ、室外熱交換器３４ａ、ブリッジ回路３５ａ、リキッドレシーバ３６ａ、過冷却器３７ａ、閉鎖弁ＢＶ１ａ，ＢＶ２ａ（いずれも手動開閉式、通常開）、廃熱回収器３８ａ、室外ファン３９ａを具備して構成されている。室外機３ｂは室外機３ａと同じであるので説明を省略する。

室内機２ａは、電子膨張弁２１ａ、室内熱交換器２２ａ、室内ファン２３ａを具備して構成されている。室内機２ｂは、室内機２ａと同じであるので説明を省略する。

この空調装置１の冷媒経路において、ＥＶ１〜ＥＶ３は電子膨張弁、ＣＶ１〜ＣＶ５，ＣＶ５１，ＣＶ５３，ＣＶ５４，ＣＶ５６，ＣＶ５７は逆止弁、ＳＶ１，ＳＶ５１〜ＳＶ５５は開閉弁、ＳＶ５６は冷媒回収用開閉弁、ＳＶ５７は除霜用開閉弁、ＴＳ１〜ＴＳ５、ＴＤ１〜ＴＤ２は温度センサを示している。

本発明の空調装置１の室外機３ａは、開閉弁ＳＶ５５ａと室外熱交換器３４ａとの間の冷媒流路から、冷媒回収管１７ａと除霜管１８ａとに分流するようになされている。

冷媒回収管１７ａは、この開閉弁ＳＶ５５ａと室外熱交換器３４ａとの間の冷媒流路と、廃熱回収器３８ａの上流側の冷媒流路との間に設けられている。冷媒回収管１７ａには、廃熱回収器３８ａ側から室外熱交換器３４ａ側への冷媒の流れを止める逆止弁ＣＶ５６ａが設けられている。また、この逆止弁ＣＶ５６ａから室外熱交換器３４ａ側に隣接した冷媒回収管１７ａの位置には、冷媒回収用開閉弁ＳＶ５６ａが設けられており、この冷媒回収用開閉弁ＳＶ５６ａから室外熱交換器３４ａ側に隣接した位置には、キャピラリチューブＣＴａが設けられている。

除霜管１８ａは、開閉弁ＳＶ５５ａと室外熱交換器３４ａとの間の冷媒流路と、四方弁３３ａとガス側内外連絡管１２との間の冷媒流路とを接続している。つまり、ガス側内外連絡管１２から四方弁３３ａおよび開閉弁ＳＶ５５ａを迂回して室外熱交換器３４ａに連通している。この除霜管１８ａには、逆止弁ＣＶ５６ａとは逆方向に冷媒の流れを止める逆止弁ＣＶ５７ａと、除霜用開閉弁ＳＶ５７ａとが設けられている。廃熱回収器３８ａの熱源としては、例えば、圧縮機３１ａを駆動するエンジン（図示省略）の廃熱を利用することができる。室外機３ｂも同様に構成されている。

まず、図２ないし図５に基づいて、本発明に係る空調装置１の通常運転時における冷媒回路の冷媒の流れを説明する。

図２は二台の室外機３ａ，３ｂによる通常冷房運転時を示している。この時、室外機３ａ，３ｂの冷媒は、圧縮機３１ａ，３１ｂを吐出してオイルセパレータ３２ａ，３２ｂでオイルから分離された後、四方弁３３ａ，３３ｂを介して室外熱交換器３４ａ，３４ｂへと流入する。その後、室外熱交換器３４ａ，３４ｂからブリッジ回路３５ａ，３５ｂを経た冷媒は、リキッドレシーバ３６ａ，３６ｂで液冷媒として貯留される。この液冷媒は、再度ブリッジ回路３５ａ，３５ｂを経て閉鎖弁ＢＶ１ａ，ＢＶ１ｂから液側内外連絡管１１へと供給される。

液側内外連絡管１１からの冷媒は、室内機２ａ，２ｂの電子膨張弁２１ａ，２１ｂを経て室内熱交換器２２ａ，２２ｂで蒸発気化した後、ガス側内外連絡管１２を経て閉鎖弁ＢＶ２ａ，ＢＶ２ｂから圧縮機３１ａ，３１ｂへ吸引される。この際、冷房は、電子膨張弁２１ａ，２１ｂの開度調整を行うことによって制御される。また、冷房能力が不足する場合、冷媒は、リキッドレシーバ３６ａ，３６ｂからブリッジ回路３５ａ，３５ｂへと向かう冷媒の一部が、電子膨張弁ＥＶ２を開度調整して過冷却器３７ａ，３７ｂへと導かれる。これによってリキッドレシーバ３６ａ，３６ｂ内の液冷媒は、過冷却され冷房能力の不足を解消するように制御される。過冷却器３７ａ，３７ｂを通過した冷媒は、通常の冷媒経路を通過するガス冷媒と合流する。

図３は二台の室外機３ａ，３ｂによる通常暖房運転時を示している。この時、室外機３ａ，３ｂの冷媒は、圧縮機３１ａ，３１ｂを吐出してオイルセパレータ３２ａ，３２ｂでオイルから分離された後、四方弁３３ａ，３３ｂを介して閉鎖弁ＢＶ２ａ，ＢＶ２ｂからガス側内外連絡管１２へと供給される。

ガス側内外連絡管１２からの冷媒は、室内機２ａ，２ｂの室内熱交換器２２ａ，２２ｂで凝縮液化した後、電子膨張弁２１ａ，２１ｂを経て液側内外連絡管１１へと導かれる。液側内外連絡管１１の液冷媒は、室外機３ａ，３ｂの閉鎖弁ＢＶ１ａ，ＢＶ１ｂからブリッジ回路３５ａ，３５ｂを経てリキッドレシーバ３６ａ，３６ｂへと回収される。この液冷媒は、再度ブリッジ回路３５ａ，３５ｂの電子膨張弁ＥＶ１で開度調整して室外熱交換器３４ａ，３４ｂへと導かれる。この室外熱交換器３４ａ，３４ｂで蒸発気化した後、四方弁３３ａ，３３ｂから再度圧縮機３１ａ，３１ｂへと吸引される。また、暖房運転では室外熱交換器３４ａ，３４ｂの蒸発能力の不足を補うため、冷媒の一部が電子膨張弁ＥＶ２から過冷却器３７ａ，３７ｂを介して廃熱回収器３８ａ，３８ｂへ導かれる。この廃熱回収器３８ａ，３８ｂで、圧縮機３１ａ、３１ｂの駆動源である図示しないエンジンの廃熱によって蒸発気化された冷媒は、通常の冷媒経路を通過するガス冷媒と合流する。

図４は一台の室外機３ａが通常冷房運転、他方の室外機３ｂが停止している運転時を示している。この時、運転側の室外機３ａでは、上記図２で説明した通常の冷房運転時と同様に冷媒が流れる。

図５は、一台の室外機３ａが暖房運転状態にあり、他方の室外機３ｂが運転停止状態になっている状態を示している。この時、運転中の室外機３ａでは、上記図３で説明した通常の暖房運転時と同様に冷媒が流れる。

次に、図１に基づいて、本発明に係る空調装置１が冷媒回収運転を行う場合の冷媒回路の冷媒の流れを説明する。

図１は、一台の室外機３ａが冷房運転中で、他方の室外機３ｂが運転停止状態になっている図４の運転状態において、停止中の室外機３ｂから運転中の室外機３ａへの冷媒回収運転を行う状態を示している。

図４の運転状態において、停止側の室外機３ｂでは、リキッドレシーバ３６ｂに冷媒が流入することとなる。この場合、運転側の室外機３ａの冷媒は、停止側の室外機３ｂのリキッドレシーバ３６ｂに冷媒が流入して満タンの状態になっても、室外機３ａ側で運転できる量だけ充填されている。したがって、通常は、停止側の室外機３ｂから運転側の室外機３ａへの冷媒回収を行わなくても運転をすることができる。しかし、この停止側の室外機３ｂのリキッドレシーバ３６ｂ以外の冷媒回路に相当量の冷媒が残って寝込んでいるような場合、停止側の室外機３ｂのリキッドレシーバ３６ｂに冷媒が満タンの状態になると、運転中の室外機３ａは、冷媒が不足傾向になってしまう。特に、冷媒の保持容量が大きい室外熱交換器３４ｂは、冷媒が寝込みやすくなるので、このような場合には、冷媒回収運転が必要となる。

この場合、上記図４で説明した通常の冷房運転から、冷媒回収運転に切り替える際の変更点としては、冷媒寝込み状態にある室外機３ｂにおいて、四方弁３３ｂと室外熱交換器３４ｂとの間に設けられた開閉弁ＳＶ５５ｂが閉じられ、冷媒回収管１７ｂに設けられた冷媒回収用開閉弁ＳＶ５６ｂが開かれる。

これにより、冷媒寝込み側の室外機３ｂでは、室外熱交換器３４ｂに寝込んだ冷媒は、冷媒回収管１７ｂのキャピラリチューブＣＴｂ、冷媒回収用開閉弁ＳＶ５６ｂ、逆止弁ＣＶ５６ｂを経た後、廃熱回収器３８ｂ、四方弁３３ｂを介してガス側内外連絡管１２へと導かれ、このガス側内外連絡管１２を介して冷媒不足側の室外機３ａへと回収することができる。ガス側内外連絡管１２では、圧縮機３１ａの吸引力が働いているからである。

また、室外熱交換器３４ｂに寝込んだ冷媒は、キャピラリチューブＣＴｂ、流量抑制機能付きの逆止弁ＣＶ５６ｂ、廃熱回収器３８ｂを通過することによって回収冷媒流量が制限されるので、運転中の室外機３ａの圧縮機３１ａが液圧縮を起こすことを防止して、冷媒回収を行うことができる。

さらに、図１の運転状況において、キャピラリチューブＣＴｂを設けず、逆止弁ＣＶ５６ｂに流量抑制機能を付加しない場合は、回収冷媒流量を制限するため冷媒回収用開閉弁ＳＶ５６ｂは、開閉を断続的に繰り返す間欠開閉としても良い。

また、冷媒回収用開閉弁ＳＶ５６ｂに替えて任意の開度調整が可能な電子膨張弁を設けてもよい。

なお、本実施の形態では、キャピラリチューブＣＴｂ、流量抑制機能付きの逆止弁ＣＶ５６ｂ、廃熱回収器３８ｂを通過させることによって、回収冷媒流量を制限するように構成されているが、これらキャピラリチューブＣＴｂ、流量抑制機能付きの逆止弁ＣＶ５６ｂ、廃熱回収器３８ｂの何れか１つ以上を用いる構成であってもよい。

さらに、冷媒回収管１７ｂにおけるキャピラリチューブＣＴｂ、逆止弁ＣＶ５６ｂおよび冷媒回収用開閉弁５６ｂの配置順序は本実施の形態に限られず、適宜の配置順序でよい。

以上のことは、室外機３ａについても同様である。

また、本実施の形態において、冷媒回収管１７ａ，１７ｂは、一端を、開閉弁ＳＶ５５ａ，５５ｂと室外熱交換器３４ａ，３４ｂとの間の冷媒流路に接続し、他端を、廃熱回収器３８ａ，３８ｂの上流側の冷媒流路に接続しているが、除霜運転後の室外熱交換器３４ａ，３４ｂからの回収流路と兼用しない場合には、他端を、廃熱回収器３８ａ，３８ｂの上流側の冷媒流路に接続する必要は無い。したがって、このような場合、冷媒回収管１７ａ，１７ｂの他端は、ガス側内外連絡管１２から閉鎖弁ＢＶ２ａ，ＢＶ２ｂと四方弁３３ａ，３３ｂの間の冷媒流路に接続するものであってもよい。また、冷媒回収管１７ａ，１７ｂの一端は、開閉弁ＳＶ５５と室外熱交換器３４ａ，３４ｂとの間の冷媒流路に接続しているが、室外熱交換器３４ａ，３４ｂからの冷媒を回収することができれば、この開閉弁ＳＶ５５側の冷媒流路に接続されるものに限定される必要は無く、室外熱交換器３４ａ，３４ｂとブリッジ回路３５ａ，３５ｂとの間の冷媒流路に接続するものであってもよい。

さらに、本実施の形態において、室外機３ａ，３ｂは二台が並列接続されているが、三台以上が並列接続された場合であってもよい。室内機２ａ，２ａについても本実施の形態では二台しか開示されていないが、三台以上が接続されていてもよい。

冷媒回収運転が必要とされる複数台の室外機を並列接続した各種の空調装置に利用できる。

本発明に係る空調装置の一台の室外機で冷房した際の冷媒回収運転時の冷媒の流れを説明する冷媒回路図である。 本発明に係る空調装置の二台の室外機による通常冷房運転時の冷媒の流れを説明する冷媒回路図である。 本発明に係る空調装置の二台の室外機による通常暖房運転時の冷媒の流れを説明する冷媒回路図である。 本発明に係る空調装置の一台の室外機による通常冷房運転時の冷媒の流れを説明する冷媒回路図である。 本発明に係る空調装置の一台の室外機による通常暖房運転時の冷媒の流れを説明する冷媒回路図である。

符号の説明

１ 空調装置
１１ 液側内外連絡管
１２ ガス側内外連絡管
１３ 外外連絡管
１７ａ 冷媒回収管
１７ｂ 冷媒回収管
２ａ 室内機
２ｂ 室内機
３ａ 室外機
３ｂ 室外機
３１ａ 圧縮機
３１ｂ 圧縮機
３４ａ 室外熱交換器
３４ｂ 室外熱交換器
３８ａ 廃熱回収器
３８ｂ 廃熱回収器
ＳＶ５６ 冷媒回収用開閉弁
ＣＶ５６ 逆止弁（流量抑制機構）
ＣＴ キャピラリチューブ（減圧機構）

Claims (4)

1. 室内機と室外機とを接続する内外連絡管に複数の室外機を並列接続する空調装置において、
   各室外機の室外熱交換器と四方弁とを接続する冷媒流路と、四方弁と圧縮機の吸入ラインとを接続する冷媒流路との間に、冷媒回収用開閉弁を介して連通する冷媒回収管を設けて、停止室外機が存在する冷房運転時に停止室外機の前記冷媒回収用開閉弁を開くことにより、停止室外機の室外熱交換器の冷媒をガス側内外連絡管に導いて運転室外機の圧縮機で吸引する構成としたことを特徴とする空調装置。
2. 冷媒回収用開閉弁を間欠開閉する構成とした請求項１記載の空調装置。
3. 冷媒回収管に減圧機構または流量抑制機構を備える構成とした請求項１または２記載の空調装置。
4. 各室外機の圧縮機の駆動源をエンジンとし、圧縮機の吸入ラインにエンジン廃熱で冷媒を蒸発させる廃熱回収器を設け、前記冷媒回収管を廃熱回収器経由でガス管に連通する構成とした請求項１ないし３の何れか１記載の空調装置。

Images