JP5216557B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷房と暖房を同時に行うことが可能な冷凍サイクル装置に関する。

複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを、高圧ガス配管と低圧ガス配管及び液配管を用いて並列に接続した冷凍サイクルを構成し、前記複数台の各室内ユニットにおいて、冷房と暖房を同時に運転することが可能なマルチ型の空気調和機が知られており、例えば特許文献１がある。

この特許文献１のものは、複数台の熱源ユニット，複数台の利用ユニット，メイン液ライン，メイン高圧ガスライン，メイン低圧ガスライン、及び配管ユニットを備えている。

熱源ユニットは、一端が圧縮機の吐出側と吸込側とに切換可能に接続され且つ他端に液ラインが接続された熱源側熱交換器と、液ラインに設けられた熱源側減圧手段とを有している。そして、圧縮機から吐出される冷媒が利用ユニットに流れるガス配管に逆止弁を設けて吐出方向に冷媒流通を許容する高圧通路と、利用ユニットから圧縮機に向かって冷媒が流れるガス配管に逆止弁を設けて圧縮機の吸込方向に冷媒流通を許容する低圧通路とに分岐されたガスラインの基端が圧縮機の吐出側と吸込側とに切換可能に接続されている。

メイン液ラインとメイン高圧ガスライン及びメイン低圧ガスラインは、各熱源ユニットが並列に接続されるように各液ラインと各高圧通路及び各低圧通路が接続されている。
利用ユニットは、メイン液ラインに一端が接続された利用側熱交換器と、利用側熱交換器とメイン液ラインとの間に設けられた利用側減圧手段とを有している。そして、利用側熱交換器の他端がメイン高圧ガスライン及びメイン低圧ガスラインに切換可能に接続されている。
配管ユニットは、熱源ユニットからメイン高圧ガスラインに向う冷媒流通を許容する逆止弁と、メイン低圧ガスラインから熱源ユニットに向う冷媒流通を許容する逆止弁とが備えられている。
また、一端が１つの熱源ユニットにおける熱源側熱交換器のガス側冷媒配管に接続され、且つ他端がメイン高圧ガスライン及びメイン低圧ガスラインに接続され、上記熱源ユニットからメイン高圧ガスラインに向う冷媒流通を許容する高圧補助通路及び上記メイン低圧ガスラインから熱源ユニットに向う冷媒流通を許容する低圧補助通路を有する補助ガスラインとが備えられている。

特許３２８９３６６号公報

冷房と暖房を同時に運転する場合には、暖房室内機で凝縮した液冷媒を、液管を介して冷房室内機へ供給し、減圧・蒸発させることで冷房を行う。そして、冷房負荷が暖房負荷に対して大きな場合には、室外熱交換器で凝縮させた液冷媒を冷房室内機へと供給することで、必要な冷房負荷に対応している。また、暖房負荷が冷房負荷に対して大きな場合には、室外熱交換器で蒸発させた冷媒を圧縮機で圧縮した後、暖房室内機へ供給している。

このように、冷房負荷が暖房負荷に対して大きな場合には、室外熱交換器を利用して外気へ放熱することになる。ところで、図９に示す従来の冷凍サイクル装置では、圧縮機から吐出された冷媒を分岐させて、室外熱交換器と暖房室内機へ並列に供給しており、室外熱交換器と暖房室内機における凝縮圧力はほぼ同等となる。このため室内空気に対して室外空気が低温の場合であっても、高温の室内空気側に合わせた凝縮圧力となるため、冷凍サイクルの省エネルギー性を悪化させる要因となっていた。特に暖房運転を行う場合には、吹出し温度が低くなると冷風感により不快となるため、吹出し温度を例えば４５℃程度に保つことが望ましいので、外気低温時には冷媒凝縮温度と外気温度との差が大きくなっていた。

また、暖房負荷が冷房負荷に対して大きな場合には、室外熱交換器を利用して外気から吸熱することになる。冷房室内機で蒸発した冷媒と室外熱交換器で蒸発した冷媒を合流させて圧縮機で吸入する構成となっており、冷房室内機と室外熱交換器における蒸発圧力がほぼ同等となる。このため外気温度が低い場合には、冷房室内機の吸込空気温度すなわち室内空気温度が高い場合であっても、外気温度以下まで蒸発温度を低下させる必要がある。このため冷房室内機の蒸発圧力を必要以上に低下させる必要があるので、冷凍サイクルとしての効率が低下する。

このように、従来の冷凍サイクル装置では、室内機における凝縮圧力や蒸発圧力と室外熱交換器における凝縮圧力もしくは蒸発圧力が等しくなっていたので、室内空気温度と外気温度の差が大きい場合にも省エネルギーとなる運転をすることに十分な配慮がされていない。

本発明の目的は、外気と室内の温度差が大きい場合でも、効率の良い冷暖同時運転が可能な冷凍サイクル装置を得ることにある。

（１）上記課題を解決するため、本発明は、圧縮機，流路切換弁，室外熱交換器及び減圧手段を有する複数の室外モジュールと、室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを高圧ガス管，低圧ガス管及び液管で接続し、冷房運転する前記室内ユニットと暖房運転する前記室内ユニットとを混在させる熱回収運転が可能な冷凍サイクル装置において、前記室内ユニットは、前記室内熱交換器の一端に前記液管を接続し、前記室内熱交換器の他端に前記高圧ガス管と接続する高圧開閉弁と、前記低圧ガス管と接続する低圧開閉弁とを備え、前記複数の室外モジュールは、第１の室外モジュールと第２の室外モジュールとを備え、各室外モジュールは、前記液管と接続される前記減圧手段を備え、前記室外熱交換器の一端に前記減圧手段を接続し、前記室外熱交換器の他端に前記流路切換弁を備え、該流路切換弁は前記室外熱交換器が前記圧縮機の吐出口と吸込口の何れかと連通するように切換可能な構成であり、前記第１の室外モジュールは、前記高圧ガス管が前記圧縮機の吐出口と前記流路切換弁との間の配管に接続され、前記低圧ガス管が前記圧縮機の吸込口と前記流路切換弁との間の配管に接続され、前記第２の室外モジュールは、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに接続されるガス接続配管を備え、前記流路切換弁により前記ガス接続配管が前記圧縮機の吐出口と吸込口の何れかと連通するように切換可能に構成され、前記ガス接続配管は、前記高圧ガス管から前記ガス接続配管に流れる冷媒を遮断する高圧制御弁と、前記ガス接続配管から前記低圧ガス管に流れる冷媒を遮断する低圧制御弁とを介して前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管とに接続され、熱回収運転時に、前記第１の室外モジュールは、前記減圧手段を閉として前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記高圧ガス管へ流し、前記第２の室外モジュールは、前記減圧手段を開として前記室外熱交換器に冷媒を流すことを特徴とする。

（２）上記（１）のものにおいて、前記第２の室外モジュールの前記ガス接続配管が、前記高圧制御弁と前記低圧制御弁とを有する配管ユニットを介して、前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管と接続されるものでもよい。

（３）また、上記（２）のものにおいて、前記配管ユニットは、前記高圧制御弁の前後を接続して前記高圧制御弁をバイパスするバイパス回路と、該バイパス回路に第２の高圧制御弁を設けるものでもよい。

（４）更に、上記（３）のものにおいて、冷房運転時には、前記室内ユニットに設けられた前記高圧開閉弁と前記低圧開閉弁を開とし、前記第２の高圧制御弁を開として前記高圧ガス管から前記第２の室外モジュールに冷媒を流すと共に、前記低圧制御弁を介して前記低圧ガス管から前記第２の室外モジュールに冷媒を流すものでもよい。

（５）本発明の他の特徴は、圧縮機，流路切換弁，室外熱交換器及び減圧手段を有する複数の室外モジュールと、室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを高圧ガス管，低圧ガス管及び液管で接続し、冷房運転する前記室内ユニットと暖房運転する前記室内ユニットとを混在させる熱回収運転が可能な冷凍サイクル装置において、前記室内ユニットは、前記室内熱交換器の一端に前記液管を接続し、前記室内熱交換器の他端に前記高圧ガス管と接続する高圧開閉弁と、前記低圧ガス管と接続する低圧開閉弁とを備え、前記複数の室外モジュールは、第１の室外モジュールと第２の室外モジュールとを備え、各室外モジュールは、前記液管と接続される前記減圧手段を備え、前記室外熱交換器の一端に前記減圧手段を接続し、前記室外熱交換器の他端に前記流路切換弁を備え、該流路切換弁は前記室外熱交換器が前記圧縮機の吐出口と吸込口の何れかと連通するように切換可能であり、前記高圧ガス管が前記圧縮機の吐出口と前記流路切換弁との間の配管に接続され、前記低圧ガス管が前記圧縮機の吸込口と前記流路切換弁との間の配管に接続される構成であり、該第２の室外モジュールは、前記圧縮機の吐出口と前記流路切換弁とを接続する配管と前記高圧ガス管との間に吐出側制御弁を備え、熱回収運転時に、前記第１の室外モジュールは、前記減圧手段を閉として前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記高圧ガス管へ流し、前記第２の室外モジュールは、前記高圧ガス管から前記第２の室外モジュールに流れる冷媒を前記吐出側制御弁により遮断し、前記流路切換弁により前記圧縮機の吐出口を前記室外熱交換器と連通させ、前記減圧手段を開として前記室外熱交換器に冷媒を流すものである。

（６）本発明の更に他の特徴は、圧縮機，流路切換弁，室外熱交換器及び減圧手段を有する複数の室外モジュールと、室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを高圧ガス管，低圧ガス管及び液管で接続し、冷房運転する前記室内ユニットと暖房運転する前記室内ユニットとを混在させる熱回収運転が可能な冷凍サイクル装置において、前記室内ユニットは、前記室内熱交換器の一端に前記液管を接続し、他端に前記高圧ガス管と接続する高圧開閉弁と、前記低圧ガス管と接続する低圧開閉弁とを備え、前記複数の室外モジュールは、第１の室外モジュールと第２の室外モジュールとを備え、室外モジュールは、前記液管と接続される前記減圧手段を備え、前記減圧手段を前記室外熱交換器の一端に接続し、前記室外熱交換器の他端に前記流路切換弁を備え、該流路切換弁は前記室外熱交換器が前記圧縮機の吐出口と吸込口の何れかと連通するように切換可能であり、前記高圧ガス管が前記圧縮機の吐出口と前記流路切換弁との間の配管に接続され、前記低圧ガス管が前記圧縮機の吸込口と前記流路切換弁との間の配管に接続される構成であり、該第２の室外モジュールは、前記圧縮機の吸込口と前記流路切換弁とを接続する配管と前記低圧ガス管との間に吸込側制御弁を備え、熱回収運転時に、前記第１の室外モジュールは、前記減圧手段を閉として前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記高圧ガス管へ流し、前記第２の室外モジュールは、前記低圧ガス配管から前記第２の室外モジュールに流れる冷媒を前記吸込側制御弁により遮断し、前記流路切換弁により前記圧縮機の吸込口を前記室外熱交換器と連通させ、前記減圧手段を開として前記室外熱交換器に冷媒を流すものである。

（７）また、上記（１）（５）（６）のものにおいて、複数の室内ユニットの冷房負荷と暖房負荷のうち、小さな負荷に合わせて前記減圧手段を閉とした前記第１の室外モジュールに設けられた前記圧縮機の容量を定め、大きな負荷の不足する分に合わせて、前記減圧手段を開とした前記第２の室外モジュールに設けられた前記圧縮機の容量を定めるとよい。

（８）また、上記（１）（５）（６）のものにおいて、前記室内ユニットに設けられた室内減圧手段と、前記圧縮機の吐出側の配管に設けられた圧力検出手段と、前記室外熱交換器に設けられた外気温度検出手段とを備え、前記圧力検出手段で検出される吐出冷媒圧力又は前記外気温度検出手段で検出される外気温度に基づいて前記室内減圧手段の開度を制御するとよい。

本発明によれば、複数の室外モジュールと、複数の室内ユニットとを備え、冷房運転する室内ユニットと暖房運転する室内ユニットとを混在させる熱回収運転が可能な冷凍サイクル装置において、熱回収運転時に、第１の室外モジュールは減圧手段を閉として、圧縮機で圧縮した冷媒を高圧ガス管へ流し、第２の室外モジュールは減圧手段を開として室外熱交換器に冷媒を流すように構成したので以下の作用，効果がある。
（イ）暖房負荷に対して冷房負荷が大きい場合、各室外モジュールで凝縮圧力の異なるサイクルを形成できるので、第２の室外モジュール側の圧縮機の吐出圧力を第１の室外モジュール側の圧縮機よりも抑制できる。
（ロ）冷房負荷に対して暖房負荷が大きい場合、各室外モジュールで蒸発圧力の異なるサイクルを形成できるので、第１の室外モジュール側の圧縮機の吸込圧力を第２の室外モジュール側の圧縮機よりも高くできる。

上記（イ）（ロ）の作用により、外気と室内の温度差が大きい場合でも、効率の良い熱回収運転が可能となる。

本発明における実施例について、図１〜図９を用いて、以下詳細に説明する。

本発明の実施例１を、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明の冷凍サイクル装置の構成を示すサイクル系統図である。まず本実施例の構成を示す。本実施例では、２台の室外モジュール２０ａ，２０ｂと２台の室内ユニット２１ａ，２１ｂを液管１０と高圧ガス管８と低圧ガス管９の３本の配管で並列に接続して冷凍サイクルを構成する。室内ユニット２１ａには、室内熱交換器３０ａが膨張弁３１ａを備えた液管１０と接続されており、室内熱交換器３０ａの他端には高圧開閉弁３２ａと低圧開閉弁３３ａが並列に接続されている。また高圧開閉弁３２ａと低圧開閉弁３３ａはそれぞれ高圧ガス管８と低圧ガス管９へと接続されている。また室内ユニット２１ｂも同様の形態にて液管１０，高圧ガス管８，低圧ガス管９に接続されており、室内ユニット２１ａと同じものには同一符号を付してある。

一方室外モジュール２０ａでは、圧縮機１の吸込配管４０が低圧ガス管９に、吐出配管４１が高圧ガス管８にそれぞれ接続されている。また吐出配管４１と吸込配管４０からそれぞれ分岐した配管が三方弁（流路切換弁）５に接続されており、吐出配管４１と吸込配管４０のうち一方が室外熱交換器３へと切換可能に接続されている。そして室外熱交換器３の他端は膨張弁６を介して液管１０へと接続されており、室外熱交換器３には、室外熱交換器３に室外空気を送風するための室外ファン７が備えられている。

また、室外モジュール２０ｂでは、圧縮機２の吐出口と吸込口がそれぞれ四方弁（流路切換弁）１３に接続されており、一方が室外熱交換器４に、他方がガス接続配管４２に連通するように構成されている。室外熱交換器４は膨張弁１４を介して液管１０に接続されている。ガス接続配管４２は、高圧補助回路４３と低圧補助回路４４に分岐して、それぞれ高圧ガス管８と低圧ガス管９へと接続されている。そして高圧補助回路４３にはガス接続配管４２から高圧ガス管８への流れのみを許容する逆止弁１１が、低圧補助回路４４には低圧ガス管９からガス接続配管４２への流れのみを許容する逆止弁１２が備えられている。また、室外熱交換器４には、室外熱交換器４に室外空気を送風するための室外ファン１５が備えられている。

次に本実施例における動作を冷房運転、暖房運転そして冷暖同時運転の順に示す。
室内ユニット２１ａ，２１ｂで冷房運転を行う場合、各室内ユニットへ液管１０から液冷媒を供給する。膨張弁３１ａ，３１ｂで減圧されて低温低圧となった冷媒は室内熱交換器３０ａ，３０ｂにて室内空気から熱を奪い蒸発する。この作用により室内空気は低温となり室内が冷房される。蒸発した冷媒は、開いている低圧開閉弁３３ａ，３３ｂを通って低圧ガス管９へと流出し、各室外モジュールへと戻る。このとき高圧開閉弁３２ａ，３２ｂは閉じている。

室外モジュール２０ａでは、低圧ガス管９に接続された吸込配管４０を通って圧縮機１へと冷媒が供給される。圧縮機１で圧縮された冷媒は吐出配管４１から三方弁５を実線で示すように通り、室外熱交換器３へ流入し、外気へ放熱することによって凝縮し液冷媒となる。このとき膨張弁６は全開であり、液冷媒は減圧されることなく液管１０へと流出する。なお、吐出配管４１と連通した高圧ガス管８は各室内ユニットの各高圧開閉弁が閉じているので、室内ユニット２１へ高圧冷媒は供給されない。

一方、室外モジュール２０ｂでは、低圧ガス管９に接続された低圧補助回路４４からガス接続配管４２を通り、四方弁１３を実線で示すように通った後、圧縮機２へと供給される。このときガス接続配管４２は低圧となるが、高圧補助回路４３には逆止弁１１が備えられているので、高圧ガス管８からガス接続配管４２へガス冷媒は流入しない。圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒は、四方弁１３を通り、室外熱交換器４へと供給され、凝縮・液化した後、液管１０へと供給される。
以上のように、冷房運転時には、低圧ガス管９から供給される冷媒を、室外モジュール２０ａ，２０ｂ双方の圧縮機１，２で圧縮した後、室外熱交換器３，４で凝縮・液化させ、液管１０を用いて各室内ユニットへ液冷媒を供給し、冷房運転を行う。

次に暖房運転時の動作について説明する。
室内ユニット２１ａ，２１ｂで暖房運転を行う場合、高圧開閉弁３２ａ，３２ｂを開、低圧開閉弁３３ａ，３３ｂを閉として、高圧ガス管８から各室内ユニットへ高圧ガス冷媒を供給する。室内熱交換器３０ａ，３０ｂで室内空気へ放熱して液化した冷媒は、全開となった膨張弁３１ａ，３１ｂを通り液管１０へと流出する。

室外モジュール２０ａでは、液管１０から供給された液冷媒を膨張弁６で減圧し、室外熱交換器３で蒸発・ガス化させる。その後、破線で示す回路へ流路を切換えた三方弁５を通り、圧縮機１へと流入する。圧縮機１で圧縮された冷媒は三方弁５の回路が閉止されているので、吐出配管４１から直接高圧ガス管８へと流出する。

また室外モジュール２０ｂでは、液管１０から供給された液冷媒を膨張弁１４で減圧し、室外熱交換器４で蒸発・ガス化させる。その後、破線で示す回路へ流路を切換えた四方弁１３を通り圧縮機２の吸込口へと流入する。圧縮機２で圧縮された冷媒は、四方弁１３、ガス接続配管４２、高圧補助回路４３を順に通って、高圧ガス管８へと流出する。
このように、暖房運転時には、液管１０から供給される冷媒を、室外モジュール２０ａ，２０ｂ双方の室外熱交換器３，４にて蒸発させ、圧縮機１，２で圧縮した後、高圧ガス管８を用いて各室内ユニットへ高温ガス冷媒を供給し、暖房を行う。

次に冷暖同時運転を行う場合の動作について説明する。
室内ユニット２１ｂが暖房運転を行い、室内ユニット２１ａが冷房運転を行って熱回収運転する場合を例に示す。この場合、高圧開閉弁３２ｂと低圧開閉弁３３ａを開、高圧開閉弁３２ａと低圧開閉弁３３ｂを閉とする。室内熱交換器３０ｂには、高圧ガス管８から高温・高圧のガス冷媒が供給されるので、冷媒から室内に放熱することにより暖房運転が可能となる。また、室内熱交換器３０ｂで凝縮した液冷媒は膨張弁３１ｂを通り、液管１０を介して室内ユニット２１ａへと流入する。膨張弁３１ａで減圧された冷媒は、室内熱交換器３０ａで室内空気から吸熱してガス化した後、低圧開閉弁３３ａを通って低圧ガス管９へと流出するので、冷房運転が可能となる。

ところで、冷暖同時運転では冷房負荷と暖房負荷のバランスにより、室外モジュールの動作が異なるので、それぞれの動作を個別に示す。
まず、暖房負荷と冷房負荷がバランスし、室外空気への放熱及び吸熱が不要の場合について説明する。室外モジュール２０ａでは、低圧ガス管９の冷媒を圧縮機１で圧縮し、吐出配管４１を介して高圧ガス管８へ供給する。このとき膨張弁６は全閉となっており、また室外熱交換器３に送風するための室外ファン７も停止させる。三方弁５は室外熱交換器３を吸込配管４０と吐出配管４１のどちらと接続してもよい。また室外モジュール２０ｂは圧縮機、室外ファン１５を停止させ、膨張弁１４を全閉とする。このように室内ユニット２１ａで蒸発した冷媒を室外モジュール２０ａの圧縮機１で圧縮して室内ユニット２１ｂへと供給する。

次に、暖房負荷に対して冷房負荷が大きい場合について示す。室外モジュール２０ａは冷房と暖房の負荷がバランスした場合と同様に、膨張弁６を全閉として室外熱交換器３を使用しない。一方、室外モジュール２０ｂでは、圧縮機２を動作させる。低圧ガス管９から逆止弁１２を介してガス接続配管４２へ流入した冷媒は、四方弁１３の実線で示す回路を通り圧縮機２へ流入する。圧縮機２で圧縮された冷媒は、四方弁１３を通り、室外熱交換器４で放熱し、凝縮・液化する。液化した冷媒は液管１０を通り、室内ユニット２１ｂで凝縮した冷媒と合流して室内ユニット２１ａへ流入する。このため室内ユニット２１ａに流入する冷媒流量が増加するので、冷房能力を向上できる。

このとき、室外モジュール２０ａ，２０ｂの圧縮機１，２は共に、低圧ガス管９の冷媒を吸入するので、吸込圧力はほぼ同等となる。圧縮機１から吐出された冷媒は、膨張弁６を全閉としているので室外熱交換器３には供給されず、高圧ガス管８を通して室内ユニット２１ｂにのみ供給されるが、圧縮機２から吐出された冷媒は、圧縮機２の吐出口が高圧ガス管８とは連通しておらず、吐出された冷媒が室外熱交換器４へのみ供給される。暖房運転では、吹出し温度を確保するために凝縮圧力を高く保つ必要があるので、室内ユニット２１ｂへ冷媒を供給する室外モジュール２０ａの圧縮機１の吐出圧力を高く保つ必要がある。一方、室外モジュール２０ｂの圧縮機２で圧縮された冷媒は、室外熱交換器４で液化された後、冷房運転を行う室内ユニット２１ａへと供給されるので室内ユニット２１ｂでは放熱しない。従って、室外熱交換器４における凝縮圧力を室内ユニット２１ｂと同等に高く保つ必要はない。例えば室外ファン１５で送風量を変えることで、室外熱交換器４の熱交換能力を制御し、圧縮機２の吐出圧力を外気温度に合わせて抑制できる。このように、圧縮機２における圧縮動力を抑制できるので、冷凍サイクル装置の省エネルギー性を高めることが可能となる。

図２に本実施例の暖房負荷に対して冷房負荷が大きい場合における圧力−エンタルピー線図を示す。室外モジュール２０ａを通る冷媒は破線で示すサイクルａｂｃｄ上で動作する。すなわち、室内熱交換器３０ａで蒸発した冷媒は（ｄ点）、圧縮機１で暖房運転に適した圧力まで圧縮される（ａ点）。その後、室内熱交換器３０ｂで凝縮することで放熱した冷媒は（ｂ点）、膨張弁３１ａで減圧され（ｃ点）、室内熱交換器３０ａで蒸発する（ｄ点）。一方、室外モジュール２０ｂを通る冷媒は実線で示すサイクルｅｆｇｈ上を動作する。室内熱交換器３０ａで蒸発した冷媒は（ｈ点）、圧縮機２で外気に放熱可能な圧力まで圧縮される（ｅ点）。その後、室外熱交換器４で放熱した冷媒は液化する（ｆ点）。そして、膨張弁３１ａで減圧された冷媒は（ｇ点）、室内熱交換器３０ａで蒸発する（ｈ点）。

このように、室外モジュール２０ａ，２０ｂで凝縮圧力の異なるサイクルを形成することができる。従来は、各室外モジュールの凝縮圧力が等しくなっており、両者ともに破線で示したサイクル上で動作していたが、本実施例では、室外モジュール２０ａを破線、室外モジュール２０ｂを実線で示したサイクル上で動作させることができるので、冷媒をｄ点からａ点まで圧縮する場合に対して、圧縮機２では圧縮動力を大幅に抑制できる。

室内熱交換器３０ａにおける蒸発温度を１０℃、室内熱交換器３０ｂにおける凝縮温度４５℃、室外熱交換器４における凝縮温度を３０℃、各圧縮機の運転容量を同等と仮定すると、圧縮機２では圧縮機１よりも吐出圧力を抑制できるので、消費電力を理論上約半分に低減することができる。従って、各圧縮機の合計消費電力を約３０％抑制することが可能となる。この改善効果は圧力条件に加えて、各圧縮機の運転容量比によって変化する。圧縮機２の運転容量が圧縮機１の運転容量よりも大きくなるにつれて本発明による消費電力抑制効果は大きくなる。

なお、室外熱交換器４と室内熱交換器３０ｂは液管１０を介して接続されており、ほぼ同じ圧力となる。そのため、図２に示すｂ点とｆ点の圧力差分だけ膨張弁３１ｂの開度を絞って室外熱交換器４側の圧力を下げる制御を行う。具体的には、室外熱交換器４と室外ファン１５との間に外気温度検出手段６６を設け、外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて算出される凝縮圧力と、圧縮機２の圧力検出手段で検出される吐出圧力とが同等となるように、膨張弁３１ｂの開度を制御する。また膨張弁３１ｂ以外にも、室外ファン１５の回転数を制御して送風量を変えても良い。室外空気と熱交換する室外モジュールの吐出圧力を下げてやればよいので、冷暖同時運転時に室外空気と熱交換する室外モジュールを決めておけば、他方の室外モジュールには圧力検出手段や外気温度検出手段はなくても良い。また、後述する他の実施例においても同様に圧力検出手段６５と外気温度検出手段６６を利用しても良い。

また、室外熱交換器４の熱交換能力が過剰になると室外熱交換器４内に冷媒がたまり込み、室内熱交換器３０ｂで冷媒が不足する虞があるので、冷媒不足を検知した場合には、室外ファン回転数を抑制する制御としてもよい。冷媒不足を検知する手段としては、例えば暖房室内機の吹出し空気温度を用いる方法や、室外熱交換器４の出口温度と外気温度との差もしくは凝縮温度との差を用いる方法がある。

次に、冷房負荷に対して暖房負荷が大きい場合について示す。室外モジュール２０ａは冷房と暖房の負荷がバランスした場合と同様に、膨張弁６を全閉として室外熱交換器３を使わない。一方、室外モジュール２０ｂでは、四方弁１３を破線で示す回路に切換え、圧縮機２を動作させる。液管１０から供給された液冷媒は膨張弁１４で減圧され、室外熱交換器４で蒸発・ガス化される。その後四方弁１３を通り、圧縮機２で圧縮された後、ガス接続配管４２から高圧補助回路４３を通り、高圧ガス管８へと供給される。なお、逆止弁１２があるので、低圧補助回路４４を通って低圧ガス管９へ高圧冷媒が流出することはない。このように圧縮機１で圧縮された冷媒と、圧縮機２で圧縮された冷媒が合流して室内ユニット２１ｂへ供給されるので、冷房能力を変えずに暖房能力を向上させることが可能となる。

このとき、各室外モジュールの各圧縮機は、共に吐出口が高圧ガス管８と連通しているので、吐出圧力はほぼ同等となる。一方、各圧縮機の吸込圧力はそれぞれ異なる。圧縮機１は、膨張弁６が全閉となっており低圧ガス管９からのみ冷媒を吸込むので、吸込圧力は外気の影響を受けることはなく、室内熱交換器３０ａの蒸発圧力とほぼ等しくなる。しかし、圧縮機２は低圧ガス管９と連通しておらず、室外熱交換器４と連通しているので、吸込圧力は室内熱交換器３０ａの蒸発圧力ではなく、室外熱交換器４の蒸発圧力にほぼ等しくなる。従って、各室外モジュールにおける各圧縮機の吸込圧力を、それぞれ室内空気温度，室外空気温度に応じた圧力にできる。

従来は膨張弁６を開とし、三方弁５を破線で示す回路に切換えていたので、圧縮機１は室外熱交換器３で蒸発した冷媒と、室内熱交換器３０ａで蒸発した冷媒の両方を吸込んでいたため、室内熱交換器３０ａの蒸発圧力を室外熱交換器３での蒸発圧力と同等まで下げる必要があり、特に外気が低温の場合には、省エネルギー性が悪化する要因となっていた。しかし、本実施例では、室外モジュール２０ａの膨張弁６を閉とし、圧縮機２は、室内熱交換器３０ａで蒸発した冷媒のみを吸込むことが可能な構成としたので、圧縮機１の吸込圧力を高め、省エネルギー性を高めることができる。

また、従来は上述のように室内熱交換器３の蒸発圧力すなわち蒸発温度が低くなっていたため、吹出し温度の低下や熱交換器の凍結といった不具合が発生する虞があった。しかし、本実施例では、室内熱交換器３０ａの蒸発圧力は外気温度の影響を受けないので、上述のような不具合を回避できる。これにより信頼性を向上できるだけでなく、熱交換器の凍結を回避するための停止等をする必要がないので、安定した運転を行うことができ、省エネルギー性向上の観点からも望ましい。

図３に本実施例の冷房負荷に対して暖房負荷が大きい場合における圧力−エンタルピー線図を示す。室外モジュール２０ａを通る冷媒は破線で示すサイクルａｂｃｄ上で動作する。すなわち、室内熱交換器３０ａで蒸発した冷媒は（ｄ点）、圧縮機１で暖房運転に適した圧力まで圧縮される（ａ点）。その後、室内熱交換器３０ｂで凝縮することで放熱した冷媒は（ｂ点）、膨張弁３１ａで減圧され（ｃ点）、室内熱交換器３０ａで蒸発する（ｄ点）。一方、室外モジュール２０ｂを通る冷媒は実線で示すサイクルｅｆｇｈ上で動作する。室外熱交換器４で蒸発した冷媒（ｈ点）は、圧縮機２で暖房運転に適した圧力まで圧縮される（ｅ点）の室内熱交換器３０ｂで放熱した冷媒は液化する（ｆ点）。その後、液管を介して室外モジュール２０ｂに戻った冷媒は、膨張弁１４で外気から吸熱可能な温度となる圧力まで減圧され（ｇ点）、室外熱交換器４で蒸発する（ｈ点）。

このように、室外モジュール２０ａと２０ｂで蒸発圧力の異なるサイクルを形成することになる。従来は、各モジュールの蒸発圧力が等しくなっており、両者ともに実線で示したサイクル上で動作していた。しかし、本実施例では、室外モジュール２０ａを破線で示したサイクル上で動作させることができるので、冷媒をｄ点からａ点まで圧縮すればよく、ｈ点からｅ点まで圧縮する場合に比べて、圧縮機１の圧縮動力を抑制できる。

室内熱交換器３０ａにおける蒸発温度を１０℃、室内熱交換器３０ｂにおける凝縮温度４５℃、室外熱交換器４における蒸発温度を−５℃、各圧縮機の運転容量を同等と仮定すると、圧縮機１では圧縮機２よりも吸込圧力を高くできるので、消費電力を理論上６０％程度まで低減することができる。従って、両方の圧縮機の合計消費電力においても、約２５％抑制することが可能となる。従って、省エネルギー性を大幅に高めた冷凍サイクル装置が得られる。

なお、本実施例では室外モジュール２０ａが冷暖同時運転を行っているが、室外モジュール２０ｂは冷房運転もしくは暖房運転を行っている。従って、冷房負荷と暖房負荷のうち、負荷の小さい側すなわち非主体側の負荷に合わせて室外モジュール２０ａの圧縮機１の圧縮機容量を定め、室外モジュール２０ａが担う負荷では不足する負荷差分に合わせて、室外モジュール２０ｂの圧縮機２で補うように容量を定めて運転すればよい。例えば、冷房負荷の方が暖房負荷よりも大きい場合には、暖房負荷を満足するように、圧縮機１の運転容量を定め、冷房負荷を満足するように圧縮機２の運転容量を定めるとすれば良い。従来のように、圧縮機から吐出した冷媒を、室外空気と暖房室内機で放熱する冷媒へ分岐していた場合には、暖房能力を圧縮機容量だけでなく室外ファン回転数等によって室外空気への放熱量を制御する必要があり、制御が複雑となっていたが、本実施例では、圧縮機容量だけで暖房能力を制御できるので、制御が簡素化されるというメリットがある。

本発明の実施例２を、図４を用いて説明する。
本実施例では、高圧補助回路４３と低圧補助回路４４を室外モジュール２０ｂに対して外置きの配管ユニット２２に納めた点が、図１に示す実施例１と異なる。一般に冷房と暖房の一方のみを切換えて運転可能な空調装置が広く普及しており、冷房と暖房を同時に運転可能な空調装置に比べて構成が簡易である。本実施例では配管ユニット２２を外置きとすることにより、冷房と暖房の一方のみを切換えて利用可能な空調装置の室外モジュールを、冷房と暖房を同時に利用できるようにしたものである。実施例１では、冷暖同時運転機専用の室外モジュール２０ａと２０ｂの２種類製作する必要があったが、本実施例では、従来の室外モジュールを使用できるので、室外モジュール２０ｂを新たに作成する必要がなく、安価なシステムを構成できる。

また、室外モジュール２０ｂのみを設置し、冷房と暖房の一方を切換えて利用していたユーザに対して、後から室外モジュール２０ａと配管ユニット２２を設置することで、冷房及び暖房能力を増強できるだけでなく、冷暖同時運転も可能となる。従って、室外モジュール２０ｂを有効活用することができ、新たに２台の室外モジュールを購入する場合に比べて安価になるというメリットがある。

本発明の実施例３を、図５を用いて説明する。
本実施例では、配管ユニット２２と室外モジュール２０ａの構成が、図４に示す実施例２と異なる。配管ユニット２２は高圧補助回路４３上の逆止弁１１に対して並列な第二高圧補助回路４５を設け、第二高圧補助回路４５上に開閉弁１６を備え、高圧ガス管８から室外モジュール２０ｂへの流れを許容可能とする機能を備えている。また、室外モジュール２０ａは吐出配管４１と高圧ガス管８の間に三方弁１７を設け、高圧ガス管８が吐出配管４１と吸込配管４０との何れかに連通可能な構成としている。冷暖同時運転時及び暖房運転時には、開閉弁１６を閉、三方弁１７を破線で示す回路となるように構成しており、実施例１と同様の動作を行う。

一方、冷房運転時には図１に示す実施例１の動作に加えて、開閉弁１６を開とし、三方弁１７を実線で示す回路へと切換え、更に高圧開閉弁３２ａ，３２ｂを開とする。各高圧開閉弁を開としたので、室内熱交換器３０ａ，３０ｂで蒸発した冷媒は、低圧ガス管９と高圧ガス管８の両方を利用して各室外モジュールへ戻ることになる。低圧ガス管９から戻る動作は実施例１と同様なので、高圧ガス管の利用方法について示す。
室外モジュール２０ａでは、高圧ガス管８が三方弁１７を介して、吸込配管４０と連通するので、高圧ガス管８内の冷媒も圧縮機１へと流入し圧縮される。一方、室外モジュール２０ｂでは、開閉弁１６を開とすることにより、高圧ガス管８内の冷媒が、第二高圧補助回路４５を通ってガス接続配管４２から四方弁１３へ、そして圧縮機２へと流入し、圧縮される。

図９に示す従来の冷凍サイクル装置では、高圧ガス管８と室外モジュール２０ｂを接続する配管の途中に逆止弁８４が備えられているので、室内ユニット２１の高圧開閉弁３２を開としても室外モジュール２０ｂの圧縮機２へ冷媒を供給することができなかった。また、室外モジュール２０ａにおいても、逆止弁８２により高圧ガス管８から圧縮機１へ冷媒を供給できない構成となっていた。
しかし本実施例では、室内ユニット２１ａ，２１ｂから室外モジュール２０ａ，２０ｂへと冷媒を流すための配管が１本から２本となり、圧力損失が低減される。従って、圧縮機の吸込圧力を高めることができ、冷凍サイクル装置の効率を向上できる。
なお、本実施例では高圧補助配管４３に逆止弁１１と開閉弁１６を並列配置する構成としたが、同等の機能を有する開閉弁や電動膨張弁等を用いてもよく、低圧補助回路４４に配置した逆止弁１２についても同様である。

本発明の実施例４を、図６を用いて説明する。
図６に示す実施例では、室外モジュール２０ａ，２０ｂの配管構成が図１に示す実施例１と異なる。まず室外モジュール２０ａの構成を示す。圧縮機１ａの吐出配管４１ａ上には三方弁１７ａが設けられており、高圧ガス管８が吐出配管４１ａと吸込配管４０ａの何れかに連通可能な構成となっている。また吐出配管４１ａから三方弁５ａへの分岐点６０ａと三方弁１７ａとの間には、分岐点６０ａから三方弁１７ａへのみ冷媒を流す逆止弁（吐出側制御弁）５０ａが設けられている。また、逆止弁５０ａと三方弁１７ａとを接続する配管にはキャピラリチューブ５１ａの一端が接続され、他端が圧縮機１ａと逆止弁５０ａとの間に接続されている。吸込配管４０ａと三方弁１７ａを結ぶ配管４７ａとの接続点６１ａと低圧ガス管９との間には、開閉弁（吸込側制御弁）５２ａが配置されている。室外モジュール２０ｂは、室外モジュール２０ａと同様の構成となっており、同じものには同一符号を付してある。

次に本実施例における動作を冷房運転，暖房運転そして冷暖同時運転の順に示す。
室内ユニット２１ａ，２１ｂで冷房運転を行う場合、低圧開閉弁３３ａ，３３ｂと高圧開閉弁３２ａ，３２ｂを共に開とする。室内熱交換器３０ａ，３０ｂで蒸発した冷媒は高圧ガス管８，低圧ガス管９の両方に流出する。

各室外モジュールは同様の動作となり、三方弁５ａ，５ｂ，１７ａ，１７ｂを実線で示す状態とし、開閉弁（吸込側制御弁）５２ａ，５２ｂを開とする。低圧ガス管９内の冷媒は、各開閉弁を通って圧縮機１，２へと流入する。また高圧ガス管８内の冷媒は、三方弁１７ａ，１７ｂを通って各圧縮機の吸込口へと流入する。各圧縮機で圧縮された冷媒は、三方弁５ａ，５ｂを通って室外熱交換器３ａ，３ｂで凝縮・液化し、液管１０から各室内ユニットへ再度供給される。このように冷房運転時には、各室内ユニットで蒸発した冷媒を高圧ガス管８，低圧ガス管９を共に使って流すので、冷媒の配管圧力損失が低減され、効率の良い運転が可能となる。

次に暖房運転時の動作について説明する。
暖房運転時には、三方弁５ａ，５ｂ，１７ａ，１７ｂを破線で示す状態に切換える。液管１０から供給される液冷媒を膨張弁６ａ，６ｂで減圧して、各室外熱交換器で蒸発・ガス化させ、三方弁５ａ，５ｂを通して、各圧縮機へ導入する。各圧縮機で圧縮された冷媒は、吐出配管４１ａ，４１ｂ上の三方弁１７ａ，１７ｂを通り、高圧ガス管８へ流出する。その後、各高圧開閉弁を通って各室内熱交換器で凝縮・液化することで暖房を行う。このとき、各低圧開閉弁は閉じた状態とする。

次に冷暖同時運転を行う場合の動作について説明する。
室内ユニット２１ｂで暖房運転を行い、室内ユニット２１ａで冷房運転を行って熱回収運転する場合を示す。この場合、高圧開閉弁３２ｂと低圧開閉弁３３ａを開、高圧開閉弁３２ａと低圧開閉弁３３ｂを閉とする。これにより、室内熱交換器３０ｂに高圧ガス管８から高温・高圧のガス冷媒が供給され、冷媒から放熱させることにより暖房運転を行う。室内熱交換器３０ｂで凝縮した液冷媒は膨張弁３１ｂを通り、液管１０を介して室内ユニット２１ａへ流入する。膨張弁３１ａで減圧された冷媒は、室内熱交換器３０ａで蒸発しガス冷媒となって、低圧開閉弁３３ａから低圧ガス管９へ流出する。

ところで、冷暖同時運転では冷房負荷と暖房負荷のバランスにより、室外熱交換器の動作が異なるので、それぞれの動作を個別に示す。
まず、暖房負荷と冷房負荷がバランスし、室外空気への放熱及び吸熱が不要の場合について示す。この場合、室外モジュール２０ａでは、開閉弁５２ａを開、三方弁１７ａを破線で示す状態として、低圧ガス管９の冷媒を圧縮機１ａで圧縮し、吐出配管４１ａを介して高圧ガス管８へと供給する。このとき膨張弁６ａは全閉となっており、また室外熱交換器３ａに送風するための室外ファン７ａも停止する。三方弁５ａは室外熱交換器３ａを吐出配管４１ａと吸込配管４０ａのどちらと接続してもよい。室外モジュール２０ａ，２０ｂは必要な負荷に応じて、２台とも運転してもよく、また一方を停止しても良い。

次に、暖房負荷に対して冷房負荷が大きい場合について示す。室外モジュール２０ａは両負荷がバランスした場合と同様に、膨張弁６ａを閉じて運転する。一方、室外モジュール２０ｂでは、開閉弁５２ｂを開、三方弁５ｂを実線の状態、三方弁１７ｂを破線で示す状態として、圧縮機１ｂを運転する。圧縮機１ｂで、低圧ガス管９から供給される冷媒を圧縮した後、三方弁５ｂを介して室外熱交換器３ｂへ供給し、凝縮・液化した冷媒を、液管１０を通して室内ユニット２１ａへと供給する。このとき、圧縮機１ｂの吐出配管４１ｂは三方弁１７ｂを介して高圧ガス管８と連通した状態となりうるが、室外熱交換器３ｂにおける凝縮圧力が抑制され、圧縮機１ａの吐出圧力よりも低くなると、逆止弁（吐出側制御弁）５０ｂの効果により、高圧ガス管８から圧縮機１ｂ吐出口側への冷媒流動を遮断することが可能となる。このため、室外熱交換器３ｂにおける凝縮圧力すなわち、圧縮機１ｂの吐出圧力を圧縮機１ａとは独立させて制御することが可能となる。従って、圧縮機１ｂの消費電力を抑制した省エネルギー効果の高い冷凍サイクル装置とすることが可能となる。
なお、逆止弁前後にはキャピラリチューブ５１ｂが接続されており、停止時等に逆止弁前後の圧力を均圧化することが可能となっている。

次に、冷房負荷に対して暖房負荷が大きい場合について示す。室外モジュール２０ａの動作は変更せずに、室外モジュール２０ｂの動作のみを変更する。三方弁１７ｂは破線で示す状態のままとしておき、開閉弁（吸込側制御弁）５２ｂを閉じ、三方弁５ｂを破線で示す回路に切換える。この場合、膨張弁６ｂで液管１０内の冷媒を減圧させ、室外熱交換器３ｂで蒸発させる。その後三方弁５ｂを通って圧縮機１ｂへ吸い込まれる。このとき開閉弁５２ｂは閉じているので、圧縮機１ｂの吸込圧力は室外熱交換器３ｂの蒸発圧力に依存する。圧縮機１ｂで圧縮された冷媒は、三方弁１７ｂを通って高圧ガス管８に供給され、室外モジュール２０ａから供給される高圧ガス冷媒と合流して、室内ユニット２１ｂへと流れる。

このように、室外モジュール２０ａは膨張弁６ａを閉じ、開閉弁５２ａを開いているので圧縮機１ａは低圧ガス管９の冷媒を吸込み圧縮する。一方、室外モジュール２０ｂは開閉弁５２ｂを閉じ、膨張弁６ｂを開いているので、圧縮機１ｂは室外熱交換器３ｂで蒸発した冷媒を吸込み圧縮する。従って、各圧縮機の吸込配管系統が異なるので、それぞれ独立した吸込圧力での運転が可能となる。この場合、圧縮機１ａを室内熱交換器３０ａでの蒸発圧力で運転させることができるので、従来のように膨張弁６ａを開として低温外気と熱交換可能な圧力まで減圧させた場合と比べて圧縮機１ａの消費電力を抑制することが可能となる。

なお、本実施例では三方弁５及び１７を使用した実施例を示したが、四方弁を用いて同様の動作を行う構成としてもよい。
また、室外熱交換器３ｂで放熱する場合には、開閉弁５２ｂは不要であり、吸熱する場合には逆止弁５０ｂは不要となるので、開閉弁５２ｂと逆止弁５０ｂのうち一方のみ設ける構成としても良い。

また、上述の動作を行う場合には、室外モジュール２０ａに逆止弁５０ａ，開閉弁５２ａは不要であり、これらを排除して安価なシステムとしても良い。

また、室外モジュール間で機能を切換えても良く、各室外モジュールの機能を、運転状況によって切換える場合、三方弁５ａを実線で示す状態とする一方、三方弁５ｂを破線で示す状態とする。これにより、各室外熱交換器を利用する場合には、室外熱交換器３ａを凝縮器、室外熱交換器３ｂを蒸発器として利用することができる。すなわち暖房負荷が大きく、室外からの吸熱が必要な場合には、室外熱交換器３ｂを蒸発器として用いて、開閉弁５２ｂを閉じる一方、膨張弁６ａを閉じ、開閉弁５２ａを開として、圧縮機１ａへ室内熱交換器３０ａで蒸発した冷媒を導入する運転を行う。逆に冷房負荷が大きく、室外への放熱が必要な場合には、室外熱交換器３ａを凝縮器として利用し、膨張弁６ｂを閉として室外熱交換器３ｂを利用しない。
このように組み合わせることで、暖房負荷と冷房負荷のバランスが頻繁に入れ替わる場合に、各三方弁の切換えを行うことなく、各室外熱交換器の凝縮器と蒸発器としての機能を切換えることが可能となるので、省エネルギー性を高く保ち、且つ冷凍サイクル装置の信頼性を向上できる。

また、各室外モジュールの機能を、運転状況の変化によらず切換えても良い。三方弁５ａ，５ｂは共に破線の示す状態とし、室外モジュール２０ａの膨張弁６ａを閉じ、室外モジュール２０ｂでは室外熱交換器３ｂで蒸発した冷媒を圧縮機１ｂで圧縮する運転条件を例として示す。この場合、室外モジュール２０ａには室内熱交換器３０ａで蒸発したガス冷媒が供給され、室外モジュール２０ｂには液管１０内の液冷媒が供給される。各室外モジュールから冷凍サイクル内へ流出した冷凍機油は、冷媒に溶け込みサイクル内を循環した後、各室外モジュールへ戻ってくる。ところで、油は液冷媒に容易に溶け込むので、冷房運転を行う室内ユニット２１ａへ冷媒と一緒に冷凍機油も供給される。その後冷媒が蒸発すると、冷凍機油は溶け込むことができないので、室外モジュールへ戻り難くなる。室外モジュール２０ｂへと流入した冷凍機油は室外熱交換器３ｂを通ってすぐ近くの圧縮機１ｂへと戻る。一方、室内ユニット２１ａに流入した冷凍機油は、低圧ガス管９を通って室外モジュール２０ａへ戻ることになるが、低圧ガス管９の配管長が長くなると戻りにくくなる場合がある。特に低圧ガス管９内の冷媒速度が遅い条件では冷凍機油は戻りにくい。このような場合には、圧縮機１ａ側の冷凍機油が不足する可能性がある。

そこで、各室外モジュールの機能を切換えて、室外モジュール２０ｂの膨張弁６ｂを閉じ、室外モジュール２０ａの室外熱交換器３ａで蒸発した冷媒を圧縮機１ａで圧縮する運転とする。このように室外モジュール間の動作を切換えることで、圧縮機の冷凍機油の偏りを補正することができ、システムとしての信頼性を向上させることができる。

なお、本実施例では室外モジュールを２台としたが、本発明はそれに限定されるものではなく、室外モジュールが３台以上であってもよく、３台目以降の室外モジュールは室外モジュール２０ａと２０ｂのどちらか一方と同じ動作を行うようにすれば良い。また、本実施例では各室外モジュールに搭載する圧縮機を１台ずつとしたが、複数台搭載したものでも同様に実施することができる。

本発明の実施例５を、図７を用いて説明する。
図７に示す本実施例では、室外モジュール２０ａ，２０ｂにおいて、開閉弁５２ａ，５２ｂに対して並列なバイパス回路４６ａ，４６ｂを設けた点が図６に示す実施例４とは異なる。

各開閉弁の動作は実施例４と同様である。暖房負荷が冷房負荷に対して大きい場合についての動作を示す。この場合、膨張弁６ａを閉じ開閉弁５２ａを開、開閉弁５２ｂを閉とする。また三方弁５ａ，５ｂ，１７ａ，１７ｂは全て破線で示す状態とする。このとき、圧縮機１ａでは膨張弁６ａが閉じているので、低圧ガス管９からのみ冷媒が圧縮機１ａに供給される。一方、圧縮機１ｂでは膨張弁６ｂが開いており、室外熱交換器３ｂで蒸発した冷媒が三方弁５ｂを通って圧縮機１ｂに吸込まれる。一方、低圧ガス管９に連結した吸込み配管４０ｂ上の開閉弁５２ｂは閉となっているが、バイパス回路４６ｂが連通しているので、低圧ガス管９内の冷媒も圧縮機１ｂに吸込まれることになる。ところで、本実施例では、開閉弁５２ｂとバイパス回路４６ｂの配管径を吸込み配管４０ｂの径よりも細くしてある。このため開閉弁５２ｂを閉じた状態では、流動抵抗が大きくなる。このため、低圧ガス管９内の圧力を、圧縮機１ｂの吸込圧力よりもバイパス回路４６ｂにおける圧力損失分だけ高く保つことができる。従って、圧縮機１ａの吸込圧力を圧縮機１ｂよりも高くすることができるので、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
また、開閉弁の径を図６に示した実施例の場合よりも小さくすることができるので、コストを抑えることができる。

本発明の実施例６を、図８を用いて説明する。
図８は、冷蔵と給湯を同時に行う冷凍サイクル装置に適用した場合の構成を示すサイクル系統図である。
本実施例では、室外ユニット２５と給湯ユニット２３が、高圧ガス管８と液管１０で、室外ユニット２５とショーケースユニット２４が、低圧ガス管９と液管１０で接続されている。室外ユニット２５は図１に示した構成と同様である。給湯ユニット２３では、高圧ガス管８が水冷媒熱交換器７０の一端に接続されており、他端に液管１０が膨張弁７５を介して接続されている。水冷媒熱交換器７０には水配管７１が接続されており、給湯タンク７４内の水７２が水ポンプ７３によって、水冷媒熱交換器７０との間を循環する構成となっている。また給湯タンク７４内の水７２は必要に応じて、床暖房や給湯など様々な用途に利用される。一方、ショーケースユニット２４は、一端が液管１０に、他端が低圧ガス管９に接続され、内部に蒸発器３４と膨張弁３５が備えられている。

給湯単独運転の場合には、圧縮機１で圧縮された冷媒を、高圧ガス管８から水冷媒熱交換器７０へと導入する。このとき、水ポンプ７３を稼動させることで、給湯タンク７４内の水７２を循環させ、冷媒から吸熱することによって水７２を昇温させる。凝縮した冷媒は液管１０を通って、室外モジュール２０ａへと戻る。膨張弁６で減圧された冷媒は、室外熱交換器３で蒸発し、三方弁５の破線で示す回路を通り、圧縮機１へと戻る。給湯能力が不足している場合には、圧縮機２を稼動させる。室外モジュール２０ｂでは液管１０内の冷媒を室外熱交換器４で蒸発させ、四方弁１３の破線で示す回路を通り、圧縮機２へ入る。圧縮機２で圧縮された冷媒は、ガス接続配管４２から高圧補助回路４３を通って高圧ガス管８へと流れ、給湯ユニット２３へ送られる。

ショーケースにおける冷蔵単独運転の場合には、三方弁５を実線で示す回路とする。圧縮機１で圧縮された冷媒は、三方弁５から室外熱交換器３，液管１０を通ってショーケースユニット２４へ供給される。なお、高圧ガス管８に接続された給湯ユニット２３では膨張弁７５を閉とすることにより、高圧ガス冷媒の流入を防止している。ショーケースユニット２４では、膨張弁３５で減圧された後、ショーケース内の空気と蒸発器３４で熱交換することにより、蒸発・ガス化し、低圧ガス管９から室外モジュール２０ａへと戻る。冷蔵能力が不足している場合には、室外モジュール２０ｂを併用する。四方弁１３を実線側へ切換え、圧縮機２を稼動する。低圧ガス管９から低圧補助回路４４を通って圧縮機２へ流入した冷媒は、圧縮機２で圧縮された後、室外熱交換器４で放熱・液化し液管１０からショーケースユニット２４へ送られる。これにより冷却能力を高めることができる。
なお、上述の説明では室外モジュール２０ａを先に起動するとしたが、室外モジュール２０ｂから起動しても良い。

次に給湯とショーケースの冷蔵を同時に行う場合の動作を示す。
ショーケースにおける冷蔵負荷の方が給湯負荷よりも大きな場合には、室外モジュール２０ｂを用いて外気への放熱を行う。このとき、室外モジュール２０ａでは膨張弁６を閉とし、室外熱交換器３を利用しない。
ショーケースユニット２４で蒸発した冷媒は、低圧ガス管９から圧縮機１，２へ供給される。圧縮機１で圧縮された冷媒は、高圧ガス管８から給湯ユニット２３へと供給される。一方、圧縮機２で圧縮された冷媒は、室外熱交換器４へ供給され、外気との熱交換を行う。給湯ユニット２３の水冷媒熱交換器７０と室外熱交換器４で凝縮した冷媒は、液管１０で合流し、ショーケースユニット２４内で膨張弁３５により減圧され、蒸発器３４で蒸発する。
給湯温度を高くするためには、凝縮圧力を高める必要があり、低温外気への放熱に必要な圧力よりも高くなる場合がある。本実施例では、外気へ放熱する冷媒を圧縮する圧縮機２と、給湯用の水冷媒熱交換器７０へ流れる冷媒を圧縮する圧縮機１を、それぞれ異なる圧力で動作させることが可能となので、効率の高い運転が可能である。

次に、給湯負荷の方がショーケースにおける冷蔵負荷よりも大きい場合について示す。この場合も室外モジュール２０ａでは、膨張弁６を閉として室外熱交換器３を利用しない。そしてショーケースユニット２４で蒸発した冷媒を低圧ガス管９から吸込み、圧縮機１で圧縮した後、高圧ガス管８を通して給湯ユニットへと搬送する。
一方、室外モジュール２０ｂでは、四方弁１３を破線で示す回路に切換える。膨張弁１４で減圧された液管１０内の冷媒は、室外熱交換器４で蒸発した後、四方弁１３を通り圧縮機２へ流入する。圧縮機２で圧縮された冷媒は、高圧補助回路４３を通って高圧ガス管８へ流入する。

高圧ガス管８内の冷媒は、給湯ユニット２３の水冷媒熱交換器７０にて水７２に放熱して凝縮・液化し、液管１０からショーケースユニット２４及び室外モジュール２０ｂへ供給される。

本実施例では、ショーケースユニット２４における蒸発温度と室外熱交換器４における蒸発温度を個別に制御することが可能となっているので、それぞれの熱交換器性能にあわせた圧力で圧縮機１及び２を運転することができ、省エネルギー性を高めることが可能となっている。

本発明の実施例１を示す冷凍サイクル構成図。 実施例１において外気へ放熱する冷暖同時運転時の圧力−エンタルピー線図。 実施例１において外気から吸熱する冷暖同時運転時の圧力−エンタルピー線図。 本発明の実施例２を示す冷凍サイクル構成図。 本発明の実施例３を示す冷凍サイクル構成図。 本発明の実施例４を示す冷凍サイクル構成図。 本発明の実施例５を示す冷凍サイクル構成図。 本発明の実施例６を示す冷凍サイクル構成図。 従来技術の冷凍サイクル構成図。

符号の説明

１，２ 圧縮機
３，４ 室外熱交換器
５ａ，５ｂ，１７ａ，１７ｂ 三方弁（流路切換弁）
１３ 四方弁（流路切換弁）
６ａ，６ｂ，１４，３５，７５ 膨張弁（減圧手段）
７，１５ 室外ファン
８ 高圧ガス管
９ 低圧ガス管
１０ 液管
１１ 逆止弁（高圧制御弁）
１２ 逆止弁（低圧制御弁）
１６ 開閉弁（第２の高圧制御弁）
２０ａ，２０ｂ 室外モジュール
２１ａ，２１ｂ 室内ユニット
２２ 配管ユニット
２３ 給湯ユニット
２４ ショーケースユニット
２５ 室外ユニット
３０ａ，３０ｂ 室内熱交換器
３１ａ，３１ｂ 膨張弁（室内減圧手段）
３２ａ，３２ｂ 高圧開閉弁
３３ａ，３３ｂ 低圧開閉弁
３４ 蒸発器
４０ 吸込配管（配管）
４１ 吐出配管（配管）
４２ ガス接続配管
４３ 高圧補助回路
４４ 低圧補助回路
４５ 第二高圧補助回路（バイパス回路）
４６ａ，４６ｂ バイパス回路
５０ａ，５０ｂ 逆止弁（吐出側制御弁）
５２ａ，５２ｂ 開閉弁（吸込側制御弁）
６５ 圧力検出手段
６６ 外気温度検出手段
７０ 水冷媒熱交換器
７１ 水配管
７２ 水
７３ 水ポンプ
７４ 給湯タンク

Claims (8)

1. 圧縮機、流路切換弁、室外熱交換器及び減圧手段を有する複数の室外モジュールと、室内熱交換器を有する複数の室内ユニットとを高圧ガス管、低圧ガス管及び液管で接続し、冷房運転する前記室内ユニットと暖房運転する前記室内ユニットとを混在させる熱回収運転が可能な冷凍サイクル装置において、
   前記複数の室内ユニットのそれぞれは、前記室内熱交換器の一端に前記液管を接続し、他端に前記高圧ガス管と接続する高圧開閉弁と、前記低圧ガス管と接続する低圧開閉弁とを備え、
   前記複数の室外モジュールは、第１の室外モジュールと第２の室外モジュールとを備えて構成され、
   各室外モジュールは、前記液管と接続される前記減圧手段を備え、前記減圧手段を前記室外熱交換器の一端に接続し、前記室外熱交換器の他端に前記流路切換弁を備え、該流路切換弁は前記室外熱交換器が前記圧縮機の吐出口と吸込口の何れかと連通するように切換可能であり、
   前記第１の室外モジュールは、前記高圧ガス管が前記圧縮機の吐出口と前記流路切換弁との間の配管に接続され、前記低圧ガス管が前記圧縮機の吸込口と前記流路切換弁との間の配管に接続され、
   前記第２の室外モジュールは、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに接続されるガス接続配管を備え、前記流路切換弁により前記ガス接続配管が前記圧縮機の吐出口と吸込口の何れかと連通するように切換可能であり、前記流路切換弁は、前記室外熱交換器を蒸発器として利用する場合に前記ガス接続配管が前記圧縮機の吐出口と連通するように切り換えるように構成され、
   前記ガス接続配管は、前記高圧ガス管から前記ガス接続配管に流れる冷媒を遮断する高圧制御弁と、前記ガス接続配管から前記低圧ガス管に流れる冷媒を遮断する低圧制御弁とを介して前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管とに接続され、
   前記第２の室外モジュールの室外熱交換器を蒸発器として利用し、前記熱回収運転を行う場合に、
   前記第１の室外モジュールは、前記減圧手段を閉として前記室外熱交換器に前記液管からの冷媒が流れないようにし、前記低圧ガス管からの冷媒を前記圧縮機で圧縮し、圧縮した冷媒が前記高圧ガス管へ流され、
   前記第２の室外モジュールは、前記低圧制御弁により前記ガス接続配管から前記低圧ガス管に流れる冷媒を遮断するとともに、前記流路切換弁により前記圧縮機の吸込口を前記室外熱交換器と連通し、前記減圧手段を開として前記液管から前記室外熱交換器に冷媒を流し、該室外熱交換器により蒸発した冷媒が前記圧縮機により圧縮されて前記高圧制御弁を介して前記高圧ガス配管に流れることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記第２の室外モジュールの前記ガス接続配管が、前記高圧制御弁と前記低圧制御弁とを有する配管ユニットを介して、前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管と接続されることを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記配管ユニットは、前記高圧制御弁の前後を接続して前記高圧制御弁をバイパスするバイパス回路と、該バイパス回路に第２の高圧制御弁を設けることを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
4. 冷房運転時には、前記室内ユニットに設けられた前記高圧開閉弁と前記低圧開閉弁を開とし、前記第２の高圧制御弁を開として前記高圧ガス管から前記第２の室外モジュールに冷媒を流すと共に、前記低圧制御弁を介して前記低圧ガス管から前記第２の室外モジュールに冷媒を流すことを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第２の室外モジュールの室外熱交換器を凝縮器として利用し、前記熱回収運転を行う場合に、
   前記第１の室外モジュールは、前記減圧手段を閉として前記室外熱交換器に前記液管からの冷媒が流れないようにし、前記低圧ガス管からの冷媒を前記圧縮機で圧縮し、圧縮した冷媒が前記高圧ガス管へ流され、
   前記第２の室外モジュールは、前記高圧制御弁により前記高圧ガス管から前記ガス接続配管に流れる冷媒を遮断するとともに、前記流路切換弁により前記圧縮機の吐出口を前記室外熱交換器と連通し、前記低圧ガス配管からの冷媒が前記圧縮機に流れ、該圧縮機により圧縮され、前記減圧手段を開として前記圧縮機により圧縮された冷媒が前記室外熱交換器に流れ、該室外熱交換器により凝縮した冷媒が前記液管に流れることを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
6. 複数の室内ユニットの冷房負荷と暖房負荷のうち、小さな負荷に合わせて前記減圧手段を閉とした前記第１の室外モジュールに設けられた前記圧縮機の容量を定め、大きな負荷の不足する分に合わせて、前記減圧手段を開とした前記第２の室外モジュールに設けられた前記圧縮機の容量を定めることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
7. 複数の室内ユニットの冷房負荷と暖房負荷のうち、小さな負荷に合わせて前記減圧手段を閉とした前記第１の室外モジュールに設けられた前記圧縮機の容量を定め、大きな負荷の不足する分に合わせて、前記減圧手段を開とした前記第２の室外モジュールに設けられた前記圧縮機の容量を定めることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記室内ユニットに設けられた室内減圧手段と、前記圧縮機の吐出側の配管に設けられた圧力検出手段と、前記室外熱交換器に設けられた外気温度検出手段とを備え、前記圧力検出手段で検出される吐出冷媒圧力又は前記外気温度検出手段で検出される外気温度に基づいて前記室内減圧手段の開度を制御することを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。

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