JP5283587B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、室外ユニットと複数台の室内ユニットとを有し、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。

一般に、室外ユニットと複数台の室内ユニットとを、液管及びガス管からなる２本のユニット間配管を介して接続し、これら複数台の室内ユニットを冷房運転もしくは暖房運転する、液管及びガス管接続式（以下、２本配管式という）の空気調和装置が知られている。また、近年、室外ユニットと複数台の室内ユニットとを、低圧ガス管、高圧ガス管及び液管からなる３本のユニット間配管を介して接続し、これら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する、または、これらの冷房運転と暖房運転とを混在して実施する、低圧ガス管、高圧ガス管及び液管接続式（以下、３本配管式という）の空気調和装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許２８０４５２７号公報

ところで、この種の３本配管式の空気調和装置では、複数台の室外ユニットを備え、各室外ユニットの小型化を図るとともに、空調負荷に応じて運転する室外ユニットの台数を調整し、各種の空調運転の運転効率の向上を図る傾向にある。
しかしながら、３本配管式の空気調和装置で用いられる室外ユニットは、一般に、圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備え、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、この冷媒吐出管に高圧ガス管が接続され、冷媒吸込管に低圧ガス管が接続され、室外熱交換器の他端に液管が接続されて構成されている。このため、３本配管式の室外ユニットは、２本配管式の室外ユニットに比べて、配管接続される機器の構成や配管の取り回しが煩雑となり、開発コストや製造コストが上昇するため、３本配管式の室外ユニットを複数台備える構成では、その分、価格が高くなるといった問題があった。
そこで、本発明は、上述した課題を解決し、３本のユニット間配管に複数台の室外ユニットを接続する空気調和装置において、一部の室外ユニットを安価に構成して装置全体の価格の低減を図った空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１圧縮機、第１室外熱交換器及び第１室外膨張弁を備えた第１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、前記第１室外熱交換器の一端が、第１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、前記ユニット間配管が、前記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、前記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、前記第１室外熱交換器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前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに択一に分岐して接続され、室内熱交換器の他端が前記液管に液分岐管を介して接続され、複数台の前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、第２圧縮機、第２室外熱交換器及び第２室外膨張弁を備えた、ガス管及び液管の２本の配管で接続する第２室外ユニットを備え、前記第２室外ユニットの液管を前記ユニット間配管の液管に接続すると共に、前記第２室外ユニットのガス管を、流路切替弁を有する弁体キットを用いて、前記ユニット間配管の高圧ガス管または低圧ガス管に択一的に接続したことを特徴とする。

この構成によれば、３本のユニット間配管に、流路切替弁を有する弁体キットを介して、いわゆる２本配管式の第２室外ユニットを接続することができるため、３本配管式の空気調和装置に接続される一部の室外ユニットを、既存の２本配管式の第２室外ユニットを用いて安価に構成することができ、空気調和装置全体の価格を低減することができる。

また、この構成において、前記弁体キットは、前記流路切替弁として単一の四方弁を備え、この四方弁の第１ポートに前記ガス管を接続し、第２ポートに前記低圧ガス管を接続し、第３ポートに前記高圧ガス管を接続し、第４ポートを閉塞する、もしくは、この、第４ポートに、キャピラリチューブを介して、前記低圧ガス管を接続した構成としても良い。この構成によれば、四方弁を介在させるといった簡単な構成で、第２室外ユニットのガス管をユニット間配管の高圧ガス管または低圧ガス管に択一的に接続することができ、いわゆる２本配管式の室外ユニットを３本配管式の空気調和装置に接続することができる。

また、前記弁体キットは、前記第２室外ユニットの筺体の外側に設けられた構成としても良い。この構成によれば、第２室外ユニットとして、既存の２本配管式の室外ユニットを、配管構成を変更することなく、そのまま流用することができるため、３本配管式の空気調和装置の構成を簡素化することができる。

また、前記第１圧縮機の能力は、空気調和装置が備える全圧縮機の少なくとも半分の能力を備えて構成しても良い。この構成によれば、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷が５０％：５０％の負荷バランスの場合には、第１圧縮機を備える第１室外ユニットを用いて空調運転を行うことができ、冷房負荷または暖房負荷が増加して負荷バランスが変更された場合には、冷房負荷または暖房負荷の余剰負荷を第２室外ユニットが受け持つことができる。このため、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷の負荷バランスがどのように変化しても当該負荷バランスでの空調運転を実現することができる。

また、前記第１室外ユニットは、前記第１室外熱交換器を複数台並設して備え、各第１室外熱交換器の一端は、前記冷媒吐出管及び前記冷媒吸込管に、それぞれ冷媒吐出管分岐管及び冷媒吸込管分岐管を介して接続され、これら冷媒吐出管分岐管及び冷媒吸込管分岐管にそれぞれ電磁開閉弁を設けた構成としても良い。この構成によれば、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷の負荷バランスによって、各電磁開閉弁の動作を制御して空調運転に使用される第１室外熱交換器の数を変更できるため、当該第１室外熱交換器の数を適宜変更することで空調運転中の運転効率の向上を図ることができる。

また、前記室内熱交換器の一端は、前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、これら高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管にそれぞれ電磁開閉弁を設けた構成としても良い。

本発明によれば、３本のユニット間配管に、流路切替弁を有する弁体キットを介して、いわゆる２本配管式の室外ユニットを接続することができるため、３本配管式の空気調和装置に接続される一部の室外ユニットを、既存の２本配管式の室外ユニットを用いて安価に構成することができ、空気調和装置全体の価格を低減することができる。

本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示し、この空気調和装置が冷房運転される際の冷媒の流れを示す回路図である。 空気調和装置が暖房運転される際の冷媒の流れを示す回路図である。 空気調和装置が冷房主体で冷暖混在運転される際の冷媒の流れを示す回路図である。 図３において、第１室外熱交換器を凝縮器として用いる際の冷媒の流れを示す回路図である。 空気調和装置が暖房主体で冷暖混在運転される際の冷媒の流れを示す回路図である。 図５において、第１室外熱交換器を蒸発器として用いる際の冷媒の流れを示す回路図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。この空気調和装置１は、３本配管式の室外ユニットである第１室外ユニット２と、２本配管式の室外ユニットである第２室外ユニット３と、複数台（例えば４台）の室内ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄとを備える。これら第１室外ユニット２及び第２室外ユニット３と、室内ユニット４Ａ〜４Ｄとを接続するユニット間配管５は、低圧ガス管６と、高圧ガス管７と、液管８とから構成され、空気調和装置１は、室内ユニット４Ａ〜４Ｄ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している。

室内ユニット４Ａは、室内熱交換器１０Ａと室内膨張弁１１Ａとを備えて構成され、この室内熱交換器１０Ａの一端は、室内膨張弁１１Ａを設けた液分岐管１８Ａを介して液管８に接続される。また、室内熱交換器１０Ａの他端には、分岐管１２Ａが接続され、この分岐管１２Ａは、高圧ガス分岐管１３Ａと低圧ガス分岐管１４Ａとに分岐する。高圧ガス分岐管１３Ａは第１開閉弁１５Ａを介して高圧ガス管７に接続され、低圧ガス分岐管１４Ａは第２開閉弁１６Ａを介して低圧ガス管６に接続される。

また、室内ユニット４Ａには、室内熱交換器１０Ａの出入口温度や室温を検出する温度センサー（図示略）と、室内熱交換器１０Ａ内の冷媒圧力を検出する圧力センサー（図示略）等が配置される他、これら各センサーの検出結果を入力してこの室内ユニット４Ａの制御を行う室内制御装置（図示略）を備えている。なお、室内ユニット４Ｂ〜４Ｄは、室内ユニット４Ａと略同一の構成であるため、同一の部分に同様の符号を付して示し、説明は省略する。

第１室外ユニット２は、能力可変型の第１圧縮機（ＤＣインバータ圧縮機）２０と、この第１圧縮機２０に並列に接続された複数台（本実施形態では２台）の第１室外熱交換器２１、２１と、第１膨張弁２２、２２と、これらを収容する第１ユニットケース（筺体）２３とを備え、この第１ユニットケース２３には、第１ユニットケース２３内の機器とユニット間配管５の低圧ガス管６、高圧ガス管７及び液管８とがそれぞれ接続される低圧ガス管サービスバルブ２３Ａ、高圧ガス管サービスバルブ２３Ｂ及び第１液管サービスバルブ２３Ｃが設けられている。
本構成では、第１圧縮機２０の能力は、空気調和装置１が備える全圧縮機の少なくとも半分の能力を備えて構成される。これによれば、例えば、冷房負荷と暖房負荷とが５０％：５０％の負荷バランスで冷暖混在運転が実行されている場合には、第１圧縮機２０を備える第１室外ユニット２のみを用いて、各室内ユニット４Ａ〜４Ｄの冷房及び暖房運転を行うことができる。また、冷房負荷または暖房負荷が増加して、例えば、冷房負荷と暖房負荷とが６０％：４０％に負荷バランスが変更された場合には、余剰の冷房負荷を第２室外ユニット３が受け持つことができる。このため、冷暖混在運転中の室内ユニット４Ａ〜４Ｄの冷房負荷及び暖房負荷の負荷バランスがどのように変化しても当該負荷バランスでの空調運転を実現することができる。
第１圧縮機２０の吸込口には、冷媒吸込管２４が接続され、この冷媒吸込管２４は２つに分岐して一方の冷媒吸込分岐管２４Ａは、低圧ガス管サービスバルブ２３Ａを介して、低圧ガス管６に接続されている。また、他方の冷媒吸込分岐管２４Ｂは、更に２つに分岐し、それぞれ低圧側開閉弁（電磁開閉弁）２５を介して、第１室外熱交換器２１に接続される。

また、第１圧縮機２０の吐出口には、冷媒吐出管２６が接続され、この冷媒吐出管２６は、逆止弁２７を介して２つに分岐している。一方の冷媒吐出分岐管２６Ａは、高圧ガス管サービスバルブ２３Ｂを介して、高圧ガス管７に接続され、他方の冷媒吐出分岐管２６Ｂは、更に２つに分岐し、それぞれ高圧側開閉弁（電磁開閉弁）２８を介して、第１室外熱交換器２１に接続される。これら低圧側開閉弁２５及び高圧側開閉弁２８は、いずれか一方が選択的に開放されるように制御され、第１室外熱交換器２１の一端を、第１圧縮機２０の冷媒吸込管２４もしくは冷媒吐出管２６のいずれか一方に選択的に連通するように切り換えられる切換弁として機能する。
第１室外熱交換器２１の他端には、第１ユニット内液管（液管）２９が接続され、この第１ユニット内液管２９は、第１膨張弁２２及び第１液管サービスバルブ２３Ｃ介して、液管８に接続されている。
第１室外ユニット２には、第１圧縮機２０の吸込圧力、吐出圧力や各第１室外熱交換器２１、２１内の冷媒圧力を、それぞれ検出する各圧力センサー（図示略）と、各第１室外熱交換器２１、２１の出入口温度や外気温を検出する温度センサー（図示略）等が配置される他、これら各センサーの検出結果を入力して第１室外ユニット２の制御を行う第１室外制御装置（図示略）を備えている。

第２室外ユニット３は、能力可変型の第２圧縮機（ＤＣインバータ圧縮機）３０と、四方弁３１と、第２室外熱交換器３２と、第２膨張弁３３と、これらを収容する第２ユニットケース３４とを備え、この第２ユニットケース３４には、第２ユニットケース３４内の機器と、ガス管３５及び液管３６の２本の配管とがそれぞれ接続されるガス管サービスバルブ３４Ａ、第２液管サービスバルブ３４Ｂが設けられている。第２室外ユニット３は、四方弁３１の切替により冷房運転もしくは暖房運転を行うことができる既存の２本配管式（２ウェイ）の室外ユニットである。
第２圧縮機３０の冷媒吐出管３７は、逆止弁３８を介して、四方弁３１に接続され、この四方弁３１にはユニット内ガス管３９を介して第２室外熱交換器３２の一端に接続されている。この第２室外熱交換器３２の他端には、第２ユニット内液管４０が接続され、この第２ユニット内液管４０は、第２膨張弁３３を介して第２液管サービスバルブ３４Ｂに接続されている。この第２液管サービスバルブ３４Ｂには液管３６が接続される。
一方、第２圧縮機３０の冷媒吸込管４１は、四方弁３１に接続され、この四方弁３１にはユニット内ガス管４２を介してガス管サービスバルブ３４Ａが接続されている。このガス管サービスバルブ３４Ａにはガス管３５が接続される。

また、第２室外ユニット３には、第２圧縮機３０の吸込圧力、吐出圧力や第２室外熱交換器３２内の冷媒圧力を、それぞれ検出する各圧力センサー（図示略）と、第２室外熱交換器３２の出入口温度や外気温を検出する温度センサー（図示略）等が配置される他、これら各センサーの検出結果を入力して第２室外ユニット３の制御を行う第２室外制御装置（図示略）を備えている。
本実施形態では、第１室外ユニット２が親機として機能し、この第１室外ユニット２の第１室外制御装置は、図示を省略したリモートコントローラーを介して入力したユーザー指示に基づいて、第２室外制御装置や各室内制御装置と通信し、この空気調和装置１全体の運転制御を行う。

ところで、第２室外ユニット３は、第２ユニットケース３４から延びるガス管３５及び液管３６の２本の配管を備えるため、このままでは２本の配管を３本のユニット間配管５に接続することができない。このため、本構成では、空気調和装置１は、第２室外ユニット３から延びるガス管３５をユニット間配管５の高圧ガス管７または低圧ガス管６に択一的に接続する弁体キット５０を備える。この弁体キット５０は、流路切換弁としての単一の四方弁５１と、この四方弁５１を収容するケース体５２とを備え、このケース体５２に、上記したガス管３５、高圧ガス管７及び低圧ガス管６がそれぞれ接続される接続口が形成されている。また、第２ユニットケース３４から延びる液管３６は、ユニット間配管５の液管８に接続されている。
弁体キット５０は、既存の２本配管式の室外ユニットである第２室外ユニット３を、ユニット間配管５に接続するための専用キットであり、１台の第２室外ユニット３につき１台の弁体キット５０が設けられている。これによれば、弁体キット５０を用いることにより、既存の２本配管式の第２室外ユニット３をユニット間配管５に接続することができるため、３本配管式の空気調和装置１に接続される一部の室外ユニットを、配管構成が煩雑で高価な３本配管式の室外ユニットに代えて、安価な既存の２本配管式の室外ユニットを採用することができ、空気調和装置１全体の価格を低減することができる。
また、弁体キット５０は、第２室外ユニット３の第２ユニットケース３４の外側に配置されている。これによれば、既存の２本配管式の第２室外ユニット３を、配管構成を変更することなく、そのまま３本配管式の空気調和装置１に用いることができるため、空気調和装置１の構成を簡素化することができる。

弁体キット５０の四方弁５１には、４つのポートＡ〜Ｄが設けられており、第１ポートＡにはガス管３５が接続され、第２ポートＢには低圧ガス管６が接続され、第３ポートＣに高圧ガス管７が接続され、第４ポートＤにはキャピラリチューブ５３が接続され、このキャピラリチューブ５３の他端は低圧ガス管６に接続されている。
本実施形態では、第２室外ユニット３が停止した場合に、この第２室外ユニット３に接続される冷媒配管（ユニット間配管５の高圧ガス管７、低圧ガス管６及びガス管３５）内の冷媒の流れが止まることがある。このため、これら冷媒配管内への冷媒の溜まり込みを防止するために、第４ポートＤには、キャピラリチューブ５３を介して、低圧ガス管６を接続している。なお、第４ポートＤに、キャピラリチューブ５３を介して、低圧ガス管６を接続せずに、単に第４ポートＤを封止栓等で閉鎖しても良い。
弁体キット５０の四方弁５１は、第２室外ユニット３の第２室外制御装置によって動作が制御される。

つぎに、この空気調和装置１の運転動作を説明する。
すべての室内ユニット４Ａ〜４Ｄを同時に冷房運転する場合、高圧ガス管７が休止状態におかれる。この場合、図１に示すように、第１室外ユニット２では、高圧側開閉弁２８が開かれるとともに低圧側開閉弁２５が閉じられ、かつ、第２室外ユニット３では、四方弁３１が第２圧縮機３０の吐出冷媒を第２室外熱交換器３２に導く冷房運転の位置に切り替えられる。また、すべての室内ユニット４Ａ〜４Ｄでは、第１開閉弁１５Ａ〜１５Ｄが閉じられ、第２開閉弁１６Ａ〜１６Ｄが開かれる。また、弁体キット５０では、四方弁５１が第１ポートＡと第２ポートＢ及び第３ポートＣと第４ポートＤとをそれぞれ連通する第１の切替位置に切り替えられる。
これにより、第１圧縮機２０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管２６、他方の冷媒吐出分岐管２６Ｂ、高圧側開閉弁２８、第１室外熱交換器２１へと順次流れ、この第１室外熱交換器２１で凝縮液化した後、第１ユニット内液管２９を通じて、ユニット間配管５の液管８に流れ込む。一方、第２圧縮機３０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管３７、四方弁３１、第２室外熱交換器３２へと順次流れ、この第２室外熱交換器３２で凝縮液化した後、液管３６を通じて、ユニット間配管５の液管８に流れ込み、この液管８内で第１室外ユニット２から流出された冷媒と合流する。
液管８を流れる液冷媒は、各室内ユニット４Ａ〜４Ｄの室内膨張弁１１Ａ〜１１Ｄに分配され、ここで減圧される。そして、減圧された冷媒は、各室内熱交換器１０Ａ〜１０Ｄで蒸発気化した後、それぞれ第２開閉弁１６Ａ〜１６Ｄ、低圧ガス分岐管１４Ａ〜１４Ｄを通じて低圧ガス管６に流入し、この低圧ガス管６で２つに分配される。
一方の冷媒は、第１室外ユニット２に流入し、冷媒吸込管２４を通じて第１圧縮機２０に吸入される。また、他方の冷媒は、弁体キット５０の四方弁５１、ガス管３５を通じて、第２室外ユニット３に流入し、四方弁３１、冷媒吸込管４１を通じて第２圧縮機３０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１０Ａ〜１０Ｄで全室内ユニット４Ａ〜４Ｄが同時に冷房される。

すべての室内ユニット４Ａ〜４Ｄを同時に暖房運転する場合、低圧ガス管６が休止状態におかれる。この場合、図２に示すように、第１室外ユニット２では、高圧側開閉弁２８が閉じられるとともに低圧側開閉弁２５が開かれ、かつ、第２室外ユニット３では、四方弁３１が第２圧縮機３０の吐出冷媒をガス管３５に導く暖房運転の位置に切り替えられる。また、すべての室内ユニット４Ａ〜４Ｄでは、第１開閉弁１５Ａ〜１５Ｄが開かれ、第２開閉弁１６Ａ〜１６Ｄが閉じられる。また、弁体キット５０では、四方弁５１が第１ポートＡと第３ポートＣ及び第２ポートＢと第４ポートＤとをそれぞれ連通する第２の切替位置に切り替えられる。
これにより、第１圧縮機２０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管２６、一方の冷媒吐出分岐管２６Ａを通じてユニット間配管５の高圧ガス管７に流れ込む。一方、第２圧縮機３０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管３７、四方弁３１、ユニット内ガス管４２、ガス管３５、及び弁体キット５０の四方弁５１を通じてユニット間配管５の高圧ガス管７に流れ込み、この高圧ガス管７内で第１室外ユニット２から流出された冷媒と合流する。
高圧ガス管７を流れるガス冷媒は、各室内ユニット４Ａ〜４Ｄの高圧ガス分岐管１３Ａ〜１３Ｄに分配された後、第１開閉弁１５Ａ〜１５Ｄ、室内熱交換器１０Ａ〜１０Ｄへと流れ、ここでそれぞれ凝縮液化される。この液化した液冷媒は、液分岐管１８Ａ〜１８Ｄを経て液管８に流入し、この液管８で２つに分配される。
一方の冷媒は、第１室外ユニット２に流入し、各第１膨張弁２２、２２へ分配され、ここで減圧される。そして、減圧された冷媒は、各第１室外熱交換器２１、２１で蒸発気化した後、低圧側開閉弁２５、２５、冷媒吸込管２４を通じて第１圧縮機２０に吸入される。また、他方の冷媒は、液管３６を通じて、第２室外ユニット３に流入し、第２膨張弁３３で減圧される。そして、減圧された冷媒は、第２室外熱交換器３２で蒸発気化した後、四方弁３１、冷媒吸込管４１を通じて第２圧縮機３０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１０Ａ〜１０Ｄで全室内ユニット４Ａ〜４Ｄが同時に暖房される。

室内ユニット４Ａ〜４Ｄを冷房主体で冷暖混在運転をする場合、例えば、室内ユニット４Ａ〜４Ｃを冷房運転、室内ユニット４Ｄを暖房運転する場合には、低圧ガス管６、高圧ガス管７及び液管８がすべて使用される。
この場合、図３に示すように、第１室外ユニット２では、高圧側開閉弁２８及び低圧側開閉弁２５がともに閉じられ、第１室外熱交換器２１、２１には冷媒が流れない。これは、室内ユニット４Ｄでの暖房負荷に釣り合う室内ユニット４Ａ〜４Ｃでの冷房負荷を、第１室外ユニット２が受け持ち、余剰の冷房負荷を第２室外ユニット３が受け持つことで冷凍サイクルが形成されるためである。
また、第２室外ユニット３では、四方弁３１が第２圧縮機３０の吐出冷媒を第２室外熱交換器３２に導く冷房運転の位置に切り替えられる。また、室内ユニット４Ａ〜４Ｃでは、第１開閉弁１５Ａ〜１５Ｃが閉じられ、第２開閉弁１６Ａ〜１６Ｃが開かれ、かつ、室内ユニット４Ｄでは、第１開閉弁１５Ｄが開かれ、第２開閉弁１６Ｄが閉じられる。また、弁体キット５０では、四方弁５１が第１ポートＡと第２ポートＢ及び第３ポートＣと第４ポートＤとをそれぞれ連通する第１の切替位置に切り替えられる。
これにより、第１圧縮機２０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管２６、一方の冷媒吐出分岐管２６Ａ、高圧ガス管７を通じて、室内ユニット４Ｄに流れ込む。この室内ユニット４Ｄに流入した冷媒は、高圧ガス分岐管１３Ｄ、第１開閉弁１５Ｄを通じて室内熱交換器１０Ｄへと流れ、ここで凝縮液化された後、液分岐管１８Ｄを経て液管８に流入する。
一方、第２圧縮機３０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管３７、四方弁３１、第２室外熱交換器３２へと順次流れ、この第２室外熱交換器３２で凝縮液化した後、液管３６を通じて、ユニット間配管５の液管８に流れ込み、この液管８内で第１室外ユニット２から流出された冷媒と合流する。
液管８を流れる液冷媒は、各室内ユニット４Ａ〜４Ｃの室内膨張弁１１Ａ〜１１Ｃに分配され、ここで減圧される。そして、減圧された冷媒は、各室内熱交換器１０Ａ〜１０Ｃで蒸発気化した後、それぞれ第２開閉弁１６Ａ〜１６Ｃ、低圧ガス分岐管１４Ａ〜１４Ｃを通じて低圧ガス管６に流入し、この低圧ガス管６で２つに分配される。
一方の冷媒は、第１室外ユニット２に流入し、冷媒吸込管２４を通じて第１圧縮機２０に吸入される。また、他方の冷媒は、弁体キット５０の四方弁５１、ガス管３５を通じて、第２室外ユニット３に流入し、四方弁３１、冷媒吸込管４１を通じて第２圧縮機３０に吸入される。このように、蒸発器として作用する室内熱交換器１０Ａ〜１０Ｃで室内ユニット４Ａ〜４Ｃがそれぞれ冷房され、凝縮器として作用する他の室内熱交換器１０Ｄで室内ユニット４Ｄが暖房される。

本構成では、第２室外ユニット３が、弁体キット５０を介してユニット間配管５に接続され、第２室外ユニット３の第２室外熱交換器３２で凝縮された冷媒と、室内熱交換器１０Ｄで凝縮された冷媒とが液管８内で合流する。このため、冷暖混在運転をする場合に、凝縮器として作用する室内熱交換器１０Ｄと第２室外熱交換器３２とで、凝縮圧力（凝縮温度）をそれぞれ独自に設定することができるため、例えば、冬季のように外気温度が低い場合には、第２室外熱交換器３２の凝縮圧力を室内熱交換器１０Ｄの凝縮圧力よりも低く抑えることができ、第２圧縮機３０の仕事量（消費電力）の低減を図ることができる。

また、室内ユニット４Ａ〜４Ｃの冷房負荷が増大し、第２室外ユニット３の第２室外熱交換器３２で賄いきれない場合には、図４に示すように、第１室外ユニット２の一方の高圧側開閉弁２８が開放され、第１圧縮機２０から吐出された冷媒の一部を第１室外熱交換器２１に導くことにより、この第１室外熱交換器２１を凝縮器として作用させることができる。
本構成では、第１室外ユニット２は、並設された２つの第１室外熱交換器２１、２１を備え、冷媒を各第１室外熱交換器２１、２１に分配して流すことができるため、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷の負荷バランスによって、高圧側開閉弁２８及び低圧側開閉弁２５の動作を制御して空調運転に使用される第１室外熱交換器２１、２１の数を変更できるため、空調運転中の運転効率の向上を図ることができる。

室内ユニット４Ａ〜４Ｄを暖房主体で冷暖混在運転をする場合、例えば、室内ユニット４Ａを冷房運転、室内ユニット４Ａ〜４Ｄを暖房運転する場合には、低圧ガス管６、高圧ガス管７及び液管８がすべて使用される。
この場合、図５に示すように、第１室外ユニット２では、高圧側開閉弁２８及び低圧側開閉弁２５がともに閉じられ、第１室外熱交換器２１、２１には冷媒が流れない。
また、第２室外ユニット３では、四方弁３１が第２圧縮機３０の吐出冷媒をガス管３５に導く暖房運転の位置に切り替えられる。また、室内ユニット４Ａでは、第１開閉弁１５Ａが閉じられ、第２開閉弁１６Ａが開かれ、かつ、室内ユニット４Ｂ〜４Ｄでは、第１開閉弁１５Ｂ〜１５Ｄが開かれ、第２開閉弁１６Ｂ〜１６Ｄが閉じられる。また、弁体キット５０では、四方弁５１が第１ポートＡと第３ポートＣ及び第２ポートＢと第４ポートＤとをそれぞれ連通する第２の切替位置に切り替えられる。
これにより、第１圧縮機２０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管２６、一方の冷媒吐出分岐管２６Ａを通じてユニット間配管５の高圧ガス管７に流れ込む。一方、第２圧縮機３０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管３７、四方弁３１、ユニット内ガス管４２、ガス管３５、及び弁体キット５０の四方弁５１を通じてユニット間配管５の高圧ガス管７に流れ込み、この高圧ガス管７内で第１室外ユニット２から流出された冷媒と合流する。
高圧ガス管７を流れるガス冷媒は、各室内ユニット４Ｂ〜４Ｄの高圧ガス分岐管１３Ｂ〜１３Ｄに分配された後、第１開閉弁１５Ｂ〜１５Ｄ、室内熱交換器１０Ｂ〜１０Ｄへと流れ、ここでそれぞれ凝縮液化される。この液化した液冷媒は、液分岐管１８Ｂ〜１８Ｄを経て液管８に流入する。
この液管８に流入した液冷媒の一部は、室内ユニット４Ａに流入し、この室内ユニット４Ａの室内膨張弁１１Ａで減圧され、この減圧された冷媒は、室内熱交換器１０Ａで蒸発気化する。そして、気化したガス冷媒は、第２開閉弁１６Ａ、低圧ガス分岐管１４Ａ、低圧ガス管６を通じて、第１室外ユニット２に流入し、冷媒吸込管２４を通じて第１圧縮機２０に吸入される。
一方、液管８に流入した液冷媒の残りは、液管３６を通じて、第２室外ユニット３に流入し、第２膨張弁３３で減圧される。そして、減圧された冷媒は、第２室外熱交換器３２で蒸発気化した後、四方弁３１、冷媒吸込管４１を通じて第２圧縮機３０に吸入される。このように、蒸発器として作用する室内熱交換器１０Ａで室内ユニット４Ａが冷房され、凝縮器として作用する他の室内熱交換器１０Ｂ〜１０Ｄで室内ユニット４Ｂ〜４Ｄがそれぞれ暖房される。

本構成では、第２室外ユニット３が、弁体キット５０を介してユニット間配管５に接続されているため、各室内ユニット４Ｂ〜４Ｄの各室内熱交換器１０Ｂ〜１０Ｄで凝縮された冷媒の一部を室内ユニット４Ａの室内熱交換器１０Ａに導き、残りを第２室外ユニット３の第２室外熱交換器３２に導くことができる。このため、冷暖混在運転をする場合に、蒸発器として作用する室内熱交換器１０Ａと第２室外熱交換器３２とで蒸発圧力（蒸発温度）をそれぞれ独自に設定することができる。このため、例えば、冬季のように外気温度が低い場合、この外気温度に伴って低下する第２室外熱交換器３２の蒸発温度に比べて、室内熱交換器１０Ｄの蒸発温度を当該第２室外熱交換器３２の蒸発温度よりも高い適切な温度に設定することができる。これにより、従来のように、室内熱交換器１０Ｄの蒸発温度が外気温度の影響を受けて低下することが防止されるため、当該室内熱交換器１０Ｄの凍結を防止するための手段が不要となる。

また、室内ユニット４Ｂ〜４Ｄの暖房負荷が増大し、第２室外ユニット３の第２室外熱交換器３２で賄いきれない場合には、図６に示すように、第１室外ユニット２の低圧側開閉弁２５が開放され、液管８を流れる冷媒の一部を第１室外熱交換器２１に導くことにより、この第１室外熱交換器２１を蒸発器として作用させることができる。
本構成では、第１室外ユニット２は、並設された２つの第１室外熱交換器２１、２１を備え、冷媒を各第１室外熱交換器２１、２１に分配して流すことができるため、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷の負荷バランスによって、高圧側開閉弁２８及び低圧側開閉弁２５の動作を制御して空調運転に使用される第１室外熱交換器２１、２１の数を変更できるため、空調運転中の運転効率の向上を図ることができる。

以上、本実施形態によれば、第１圧縮機２０、第１室外熱交換器２１及び第１室外膨張弁２２を備え、高圧ガス管７、低圧ガス管６、液管８からなる３本のユニット間配管５に接続される３本配管式の第１室外ユニット２と、室内熱交換器１０Ａ〜１０Ｄを備えた複数台の室内ユニット４Ａ〜４Ｄとを備え、これら室内ユニット４Ａ〜４Ｄ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１において、第２圧縮機３０、第２室外熱交換器３２及び第２室外膨張弁３３を備えた、ガス管３５及び液管３６の２本の配管で接続する第２室外ユニット３を備え、第２室外ユニット３の液管３８をユニット間配管５の液管８に接続すると共に、第２室外ユニット３のガス管３５を、四方弁５１を有する弁体キット５０を用いて、ユニット間配管５の高圧ガス管７または低圧ガス管６に択一的に接続したため、３本のユニット間配管５に、いわゆる２本配管式の第２室外ユニット３を接続することができ、これら３本のユニット間配管５に接続される一部の室外ユニットを、既存の２本配管式の第２室外ユニット３を用いて安価に構成することができ、空気調和装置１全体の価格を低減することができる。

また、本実施形態によれば、弁体キット５０は、単一の四方弁５１を備え、この四方弁５１の第１ポートＡにガス管３５を接続し、第２ポートＢに低圧ガス管６を接続し、第３ポートＣに高圧ガス管７を接続し、第４ポートＤに、キャピラリチューブ５３を介して、低圧ガス管６を接続したため、四方弁５１を介在させるといった簡単な構成で、第２室外ユニット３のガス管３５をユニット間配管５の高圧ガス管７または低圧ガス管６に択一的に接続することができ、いわゆる２本配管式の室外ユニット３を３本配管式の空気調和装置１に接続することができる。

また、本実施形態によれば、弁体キット５１は、第２室外ユニット３の第２ユニットケース３４の外側に設けられたため、第２室外ユニット３として、既存の２本配管式の室外ユニットを、配管構成を変更することなく、そのまま流用することができ、３本配管式の空気調和装置１の構成を簡素化することができる。

また、本実施形態によれば、第１圧縮機２０の能力は、空気調和装置１が備える全圧縮機の少なくとも半分の能力を備えて構成されているため、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷が５０％：５０％の負荷バランスの場合には、第１圧縮機２０を備える第１室外ユニット２を用いて空調運転を行うことができ、冷房負荷または暖房負荷が増加して負荷バランスが変更された場合には、冷房負荷または暖房負荷の余剰負荷を第２室外ユニット３が受け持つことができる。このため、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷の負荷バランスがどのように変化しても当該負荷バランスでの空調運転を実現することができる。

また、本実施形態によれば、第１室外ユニット２は、第１室外熱交換器２１を複数台並設して備え、各第１室外熱交換器２１、２１の一端は、冷媒吐出管２６及び冷媒吸込管２４に、それぞれ冷媒吐出管分岐管２６Ｂ及び冷媒吸込管分岐管２４Ｂを介して接続され、これら冷媒吐出管分岐管２６Ｂ及び冷媒吸込管分岐管２４Ｂにそれぞれ高圧側開閉弁２８及び低圧側開閉弁２５を設けていたため、冷暖混在運転中の冷房負荷及び暖房負荷の負荷バランスによって、高圧側開閉弁２８及び低圧側開閉弁２５の動作を制御して空調運転に使用される第１室外熱交換器２１，２１の数を変更できるため、当該第１室外熱交換器２１、２１の数を適宜変更することで空調運転中の運転効率の向上を図ることができる。

また、室内熱交換器１０Ａ〜１０Ｄの一端は、高圧ガス管７及び低圧ガス管６に、それぞれ高圧ガス分岐管１３Ａ〜１３Ｄ及び低圧ガス分岐管１４Ａ〜１４Ｄを介して接続され、これら高圧ガス分岐管１３Ａ〜１３Ｄ及び低圧ガス分岐管１４Ａ〜１４Ｄにそれぞれ第１開閉弁１５Ａ、第２開閉弁１６Ａを設けたため、これら第１開閉弁１５Ａ、第２開閉弁１６Ａを開閉制御することにより、室内熱交換器１０Ａ〜１０Ｄを同時に蒸発器もしくは凝縮器として機能させることができ、室内ユニット４Ａ〜４Ｄの冷暖混在運転を簡単に実現することができる。

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。弁体キット５０は、流路切替弁として四方弁５１を設ける構成としているが、これに限るものではなく、電磁開閉弁を複数組み合わせて構成しても良い。

１ 空気調和装置
２ 第１室外ユニット
３ 第２室外ユニット
４Ａ〜４Ｄ 室内ユニット
５ ユニット間配管
６ 低圧ガス管
７ 高圧ガス管
８ 液管
２０ 第１圧縮機
２１ 第１室外熱交換器
２２ 第１膨張弁
３０ 第２圧縮機
３１ 四方弁
３２ 第２室外熱交換器
３３ 第２膨張弁
３５ ガス管
３６ 液管
５０ 弁体キット
５１ 四方弁（流路切替弁）
５２ ケース体
５３ キャピラリチューブ

Claims (6)

1. 第１圧縮機、第１室外熱交換器及び第１室外膨張弁を備えた第１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、前記第１室外熱交換器の一端が、第１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、前記ユニット間配管が、前記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、前記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、前記第１室外熱交換器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前記高圧ガス管と前記低圧ガス管とに択一に分岐して接続され、室内熱交換器の他端が前記液管に液分岐管を介して接続され、複数台の前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、
   第２圧縮機、第２室外熱交換器及び第２室外膨張弁を備えた、ガス管及び液管の２本の配管で接続する第２室外ユニットを備え、前記第２室外ユニットの液管を前記ユニット間配管の液管に接続すると共に、前記第２室外ユニットのガス管を、流路切替弁を有する弁体キットを用いて、前記ユニット間配管の高圧ガス管または低圧ガス管に択一的に接続したことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記弁体キットは、前記流路切替弁として単一の四方弁を備え、この四方弁の第１ポートに前記ガス管を接続し、第２ポートに前記低圧ガス管を接続し、第３ポートに前記高圧ガス管を接続し、第４ポートを閉塞する、もしくは、この、第４ポートに、キャピラリチューブを介して、前記低圧ガス管を接続したことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記弁体キットは、前記第２室外ユニットの筺体の外側に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記第１圧縮機の能力は、空気調和装置が備える全圧縮機の少なくとも半分の能力を備えて構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和装置。
5. 前記第１室外ユニットは、前記第１室外熱交換器を複数台並設して備え、各第１室外熱交換器の一端は、前記冷媒吐出管及び前記冷媒吸込管に、それぞれ冷媒吐出管分岐管及び冷媒吸込管分岐管を介して接続され、これら冷媒吐出管分岐管及び冷媒吸込管分岐管にそれぞれ電磁開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和装置。
6. 前記室内熱交換器の一端は、前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、これら高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管にそれぞれ電磁開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の空気調和装置。

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