JP5774216B2 - 多室型空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱源機に対して複数の室内機が接続され、室内機ごとに冷暖房を選択的に、かつある室内機では冷房を、別の室内機では暖房を同時に行うことができる多室型空気調和装置に関するものである。

従来より、熱源機（室外機）に対して複数の室内機が接続され、室内機ごとに冷暖房を選択的に、かつある室内機では冷房を、別の室内機では暖房を同時に行うことができる多室型空気調和装置が存在する。例えば、特許文献１では、熱源機と複数台の室内機とを中継器を介して第１、第２の接続配管により接続する。熱源機においては、第１、第２の接続配管間に第１の接続配管を低圧に、第２の接続配管を高圧に切り替える、切替弁を設け、中継器においては、第２の接続配管と複数台の室内機は第２の流量制御装置を介して接続する。また、第２の接続配管と複数の室内機を接続する配管と第１の接続配管を、第３の流量制御装置を介して接続する多室型空気調和装置が開示されている。
特許文献２では、暖房運転時に室外機側熱交換器の流入側に気液分離装置を配置し、気液分離されたガス冷媒を後段側の圧縮要素に戻すようにした多室型空気調和装置が開示されている。
特許文献３では、熱源機内に冷媒の気液分離を行う熱源側気液分離装置を設けるとともに、熱源側気液分離装置において気液分離されたガス冷媒を後段側の圧縮要素に戻すインジェクション管を熱源側気液分離装置に接続する構成が開示されている。
特許文献４では、室外機側熱交換器の流入側に気液分離装置が配置され、暖房運転時、気液分離装置において気液分離されたガス冷媒を圧縮機の吸入側に供給する多室型空気調和装置が開示されている。

特開平４−３５９７６７号公報（図１） 特開２０１０−１５６４９３号公報（図８、図９） 特開２０１０−８５０７１号公報（図５、図６） 特開平５−２１５４２７号公報（図３）

しかしながら、特許文献１では、室外機側熱交換器の流入側に気液分離装置が設けられていないので、暖房運転時または暖房主体運転時に、複数の室内機から流出してきた二相冷媒が室外機に流入することにより、熱交換に不要なガス冷媒が室外機側熱交換器に流入するため、室外機側熱交換器の圧力損失の増大が懸念されるという問題がある。

特許文献２および特許文献３では、室外機側熱交換器の流入側に気液分離装置を配置し、気液分離装置で気液分離されたガス冷媒を抜き取り、圧縮機の吸入側に供給するようにガス側出口配管が圧縮機の吸入側に接続されているものの、気液分離装置入口における冷媒の流れ方向が一方向流れとなる構成とはなっていない。

特許文献４では、複数の室内機に冷媒を分配する中継器を備えていないので、一もしくは複数の室内機に対し冷房と暖房の冷暖同時運転を実施することはできない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、室外機側熱交換器の圧力損失の低減ができ、また圧縮機の吸入温度を高く維持できる多室型空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る多室型空気調和装置は、圧縮機、切替弁、室外機側熱交換器を少なくとも有する室外機と、第１および第２の接続配管により室外機に接続される中継器と、室内熱交換器、第１の流量制御装置を有し、中継器に互いに並列に接続される複数の室内機と、を備え、室外機は、冷房、暖房、冷房主体、暖房主体の各運転モードに応じて、圧縮機から吐出される冷媒を、切替弁および室外機側熱交換器を経由して、第２の接続配管に導く第１の径路と、切替弁を経由するが室外機側熱交換器は経由せずに、第２の接続配管に導く第２の径路と、を有し、中継器は、第２の接続配管の途中に接続される第１の気液分離装置と、室内機のそれぞれを第１および第２の接続配管のいずれか一方に選択的に接続する複数の切替部と、第１の気液分離装置と室内機のそれぞれとを接続する第１のバイパス配管と、第１の接続配管と第１のバイパス配管とを接続する第２のバイパス配管と、第１のバイパス配管に介在する第３の流量制御装置と、第２のバイパス配管に介在する第２の流量制御装置と、を有し、室外機と中継器との間で第１の接続配管に接続される第２の気液分離装置と、第２の気液分離装置により気液分離されたガス冷媒を室外機側熱交換器を経由させずに圧縮機の冷媒吸入口にバイパスさせるガス側出口配管と、第２の気液分離装置により気液分離された液冷媒を室外機側熱交換器を経由させて圧縮機の冷媒吸入口にバイパスさせる液側出口配管と、を有するものである。

本発明に係る多室型空気調和装置は、上記のように構成されているので、暖房運転時または暖房主体運転時に、複数の室内機から流出してきた二相冷媒のうち、熱交換に不要なガス冷媒を第２の気液分離装置によりバイパスさせ、熱交換に必要な液冷媒のみ室外機側熱交換器に流入させるため、室外機側熱交換器の圧力損失低減が可能となる。また、室外機側熱交換器に流入する冷媒はほぼ液状態となるため、単相の分配に近くなることで冷媒分配も改善が可能となる。さらに、第２の気液分離装置の冷媒流れ方向が一方向流れとなるため、暖房運転時または暖房主体運転時のみでなく、冷房運転時または冷房主体運転時に流入したガス冷媒をガス側出口配管と液側出口配管に流入させることが可能となる。そのため、圧縮機の吸入圧力損失の低減が可能となり、圧縮機の吸入温度を高く維持することになり、圧縮機の性能を高く維持することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転時のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転時のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転時のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。

以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１以下のすべての図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る多室型空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、多室型空気調和装置１００の冷媒回路構成について説明する。
実施の形態１に係る多室型空気調和装置１００は、室外機（熱源機ともいう）１０１と、中継器１０２と、複数台の室内機１０３とを備えている。なお、この実施例では、室外機１台に、中継器１台、室内機３台を接続した場合について説明するが、２台以上の室外機、２台以上の中継器、及び２台以上の室内機を接続した場合も同様である。

以下、各装置の構成についてさらに詳しく説明する。

（室外機１０１の構成）
室外機１０１は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１、室外機１０１の冷媒流通方向を切り替える切替弁である四方切替弁２、室外機側熱交換器３、アキュムレーター４、気液分離装置（第２の気液分離装置）１４を内蔵している。第２の気液分離装置１４の入口は、後述する中継器１０２の内部にある第１の接続配管２１に接続されている。第２の気液分離装置１４において気液分離された液冷媒を流出する液側出口配管２５は、逆止弁１６を介して四方切替弁２に接続されている。逆止弁１６は、第２の気液分離装置１４から四方切替弁２の方へのみ液冷媒の流通を許容するものである。また、第２の気液分離装置１４にて気液分離されたガス冷媒を流出するガス側出口配管２６は、ガス側バイパス流路抵抗１５を介してアキュムレーター４の入口または内部に接続されている。このように、第２の気液分離装置１４における冷媒の流れ方向が圧縮機１の吸入側に向かって一方向流れとなるように構成されている。

圧縮機１、四方切替弁２、室外機側熱交換器３は、この順に吐出管３１で接続されている。さらに室外機側熱交換器３は、逆止弁１９が設けられた冷媒配管３２により、第１の接続配管２１より細い第２の接続配管２２を介して中継器１０２と接続されている。逆止弁１９は、室外機側熱交換器３から第２の接続配管２２の方へのみ冷媒の流通を許容する機能を有するものである。そして、上記液側出口配管２５と冷媒配管３２とは、逆止弁１７を有する短絡配管３３と逆止弁１８を有する短絡配管３４により接続されている。逆止弁１７および逆止弁１８は、いずれも液側出口配管２５から冷媒配管３２の方へのみ冷媒の流通を許容するものである。上記の逆止弁１６、１７、１８、１９を有する回路により室外機側の流路切替回路３５が構成されている。

アキュムレーター４の出口と圧縮機１の吸入口とは吸入管３６で接続され、四方切替弁２とアキュムレーター４とは冷媒配管３７で接続されている。

なお、以下では室外機側熱交換器３の一例として、空冷式の室外機側熱交換器を用いて説明するが、冷媒が他の流体と熱交換する形態であれば水冷式等他の方式でも良い。

（中継器１０２の構成）
上記のように構成された室外機１０１と中継器１０２とは、太い配管である第１の接続配管２１と第１の接続配管２１より細い配管である第２の接続配管２２により接続されている。

中継器１０２は、第２の接続配管２２の途中に接続された中継器内気液分離装置（第１の気液分離装置）５を備えている。第１の気液分離装置５の気相部は、それぞれ電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃを介して、互いに並列接続された室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの第１の分岐配管２１ａ、２１ｂ、２１ｃに接続されている。第１の分岐配管２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、それぞれ電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介して、室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続されている。ここで、電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃと電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃとからなる回路部を「切替部１０４」と称するものとする。
また、第１の気液分離装置５の液相部は、第１のバイパス配管２３に接続されており、第１のバイパス配管２３は、それぞれ分岐配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに接続されている。

また、第１の接続配管２１から分岐する第２のバイパス配管２４が設けられ、第２のバイパス配管２４の他端は第１のバイパス配管２３に接続されている。そして、第１のバイパス配管２３と第２のバイパス配管２４との間には、両バイパス配管２３、２４を流通する冷媒間で熱交換する第１の熱交換器６と第２の熱交換７が設けられている。また、第１の熱交換器６と第２の熱交換７との間で第１のバイパス配管２３には開閉自在な第３の流量制御装置８が設けられている。また、第２の熱交換７と第２のバイパス配管２４の他端接続部（第１のバイパス配管２３との接続部）との間には開閉自在な第２の流量制御装置９が設けられている。

（室内機１０３の構成）
室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、上記中継器１０２の第１の分岐配管２１ａ、２１ｂ、２１ｃと第１のバイパス配管２３から分岐した分岐配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃとを通じて冷媒が循環するように接続されている。各室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、それぞれ室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、開閉自在な第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃとを備えている。第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃに近接して接続され、冷房時は室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃの出口側過熱度、暖房時は過冷却度により調整される。

この多室型空気調和装置１００が実行する各種運転時の運転動作について説明する。多室型空気調和装置１００の運転動作には、冷房運転、暖房運転、冷房主体運転および暖房主体運転の４つのモードがある。

ここで、冷房運転モードとは、運転する室内機全てが冷房である運転モードであり、暖房運転モードとは、運転する室内機全てが暖房である運転モードである。冷房主体運転モードとは、冷房運転する室内機と暖房運転する室内機が混在し、暖房負荷に比べて冷房負荷が大きい運転モードである。暖房主体運転モードとは、冷房運転する室内機と暖房運転する室内機が混在し、冷房負荷に比べて暖房負荷が大きい運転モードである。
冷房主体運転モードでは、室外機側熱交換器３は圧縮機１の吐出側に接続され、凝縮(放熱)として作用する。暖房主体運転モードでは、室外機側熱交換器３は圧縮機１の吸入側に接続され、蒸発器として作用している運転モードである。以降、各運転モードの冷媒の流れをＰ−ｈ線図とともに説明する。

（暖房運転モード）
図２は、暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの全てが暖房をしようとしている場合について説明する。
暖房運転を行う場合、四方切替弁２を、圧縮機１から吐出された冷媒が室外機側熱交換器３を経由せずに第２の接続配管２２を通って、電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃとからなる切替部１０４へ流入するように切り替える。また、切替部１０４においては、第１の分岐配管２１ａ、２１ｂ、２１ｃに設けられた電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃは閉状態に制御され、第２の接続配管２２から室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに接続された配管に設けられた電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃは開状態に制御されている。なお、図２において、実線で表された配管および機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。

図３は、この暖房運転時の冷媒の変遷を表すＰ−ｈ線図である。図３に示す（ａ）〜（ｆ）の冷媒状態は、それぞれ図２に示す箇所での冷媒状態を表している。

図３に示す冷媒状態で、圧縮機１の運転を開始する。すなわち、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機１から吐出される。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は図３の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。

圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁２から短絡配管３４、逆止弁１８を通り、第２の接続配管２２および第１の気液分離装置５を経由して切替部１０４に流入する。切替部１０４に流入した高温高圧のガス冷媒は切替部１０４で分岐され、電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃを通り、室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流入する。そして、冷媒が室内空気を冷却しながら加熱され、中温高圧の液冷媒となる。室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃでの冷媒の状態変化は、図３の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃから流出した中温高圧の液冷媒は、第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃに流入し、分岐配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃからなる第２の分岐部１０５で合流し、さらに第２の流量制御装置９に流入する。そして、高圧の液冷媒は第２の流量制御装置９で絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。このときの冷媒の状態変化は図３の点（ｃ）から点（ｄ）に示す垂直線で表される。

第２の流量制御装置９を出た低温低圧の気液二相状態の冷媒は、第１のバイパス配管２４、第１の接続配管２１を介して、室外機１０１内の第２の気液分離装置１４に流入する。第２の気液分離装置１４で気液分離されたガス冷媒はガス側出口配管２６、ガス側バイパス流路抵抗１５を介して、アキュムレーター４の入口または内部へと流入される。また、第２の気液分離装置１４で気液分離された液冷媒は液側出口配管２５から、短絡配管３３、逆止弁１７を介した後、室外機側熱交換器３へと流入し、冷媒が室外空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。

第２の気液分離装置１４での冷媒の状態変化は、気液分離されたガス冷媒は図３の点（ｄ）から点（ｆ）、気液分離された液冷媒は点（ｄ）から点（ｅ）に示す破線の矢印の経路を通る。一方、室外機側熱交換器３での冷媒の状態変化は、図３の点（ｅ）から点（ａ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。このときの点（ｅ）から点（ａ）に示す室外機側熱交換器３の冷媒の状態変化では、一部のガス冷媒が第２の気液分離装置１４によってバイパスされているため、室外機側熱交換器３の圧力損失を低減することができる。

室外機側熱交換器１３を出た低温低圧のガス冷媒は四方切替弁１２を通り、第２の気液分離装置１４により気液分離されたガス冷媒とアキュムレーター入口または内部にて合流し、圧縮機１に流入し、圧縮される。以後、冷媒は上記と同じ径路を循環する。

（冷房運転モード）
図４は、冷房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの全てが冷房しようとしている場合について説明する。
冷房を行う場合、四方切替弁２を、圧縮機１から吐出された冷媒が室外機側熱交換器３へ流入するように切り替える。また、切替部１０４においては、室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに接続された電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃは開状態に制御され、電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃは閉状態に制御されている。なお、図４において、実線で表された配管および機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。

図５は、この冷房運転時の冷媒の変遷を表すＰ−ｈ線図である。図５に示す点（ａ）〜点（ｆ）の冷媒状態は、それぞれ図４に示す箇所での冷媒状態を表している。
図５に示す冷媒状態で、圧縮機１の運転を開始する。すなわち、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機１から吐出される。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は、圧縮機１の断熱効率の分だけ等エントロピー線で断熱圧縮されるよりも加熱されるように圧縮され、図５の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。

圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁２を介して室外機側熱交換器３に流入する。このとき、冷媒が室外空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。室外機側熱交換器３での冷媒の状態変化は、室外機側熱交換器３の圧力損失を考慮すると、図５の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

室外機側熱交換器３から流出した中温高圧の液冷媒は、逆止弁１９を介して第２の接続配管２２、第１の気液分離装置５および第１のバイパス配管２３、第３の流量制御装置８を通り、第１の熱交換器６と第２の熱交換器７で第２のバイパス配管２４を流れる冷媒と熱交換し、冷却される。このときの冷却過程は図５の点（ｃ）から点（ｄ）に示す水平に近い直線で表される。

第１、第２の熱交換器６、７で冷却された液冷媒は、一部の冷媒を第２のバイパス配管２４にバイパスさせながら、分岐配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃからなる第２の分岐部１０５に流入する。第２の分岐部１０５に流入した高圧の液冷媒は、第２の分岐部１０５で分岐され、第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃに流入する。そして、高圧の液冷媒は第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃで絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。この第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃでの冷媒の状態変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。このときの冷媒の状態変化は、図５の点（ｄ）から点（ｅ）に示す垂直線で表される。

第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃを出た低温低圧の気液二相状態の冷媒は室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流入する。そして、冷媒が室内空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃでの冷媒の状態変化は、圧力損失を考慮すると、図５の点（ｅ）から点（ｆ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃを出た低温低圧のガス冷媒はそれぞれ電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃを通り、第２のバイパス配管２４の第１、第２の熱交換器６、７で加熱された低温低圧のガス冷媒と合流し、第１の接続配管２１に流入する。この際、本冷媒回路では、第１の気液分離装置５の入口の冷媒流れは一方向となるため、第１の接続配管２１を通ったガス冷媒は第２の気液分離装置１４に流入し、ガス側出口配管２６と液側出口配管２５の２経路に分岐して流出していく。ガス側出口配管２６に流出したガス冷媒はガス側バイパス流路抵抗１５を通り、アキュムレーター４の入口または内部へと流入する。液側出口配管２５に流出したガス冷媒は逆止弁１６を通り、四方切替弁２を介して、アキュムレーター４へ流入される。

第２の気液分離装置１４で分岐されたガス冷媒はアキュムレーター４の入口または内部で合流し、圧縮機１に流入し、圧縮される。この際、第１の接続配管２１を通って流入したガス冷媒が第２の気液分離装置１４により分岐されたことにより、第２の気液分離装置１４からアキュムレーター４までの経路での流路断面積を増やすこととなり、同経路での圧力損失を低減することが可能となる。そのため、圧縮機吸入温度は高く維持され、圧縮機１のパフォーマンスは向上し、ガス側出口配管２６上に流れを制御するための逆止弁または電磁弁などは不要となる。第２の気液分離装置１４から圧縮機１までの冷媒の状態変化は、図５の点（ｆ）から点（ａ）に示す直線で表わされ、第２の気液分離装置１４がない場合は図５の破線のような経路を通り、圧縮機１のパフォーマンスが低下すると考えられる。

（暖房主体運転モード）
図６は、暖房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機１０３ｃが冷房を、室内機１０３ａ、１０３ｂが暖房をしている場合について説明する。この場合、四方切替弁２を、圧縮機１から吐出された冷媒が第２の接続配管２２を通って、電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃとからなる切替部１０４へ流入するように切り替える。また、切替部１０４においては、室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに接続された電磁弁１３ａ、１３ｂ、１２ｃは閉状態に制御され、電磁弁１２ａ、１２ｂ、１３ｃは開状態に制御されている。なお、図６において、実線で表された配管および機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。

図７は、この暖房主体運転時の冷媒の変遷を表すＰ−ｈ線図である。図７に示す（ａ）〜（ｉ）の冷媒状態は、それぞれ図６に示す箇所での冷媒状態を表している。

図７に示す冷媒状態で、圧縮機１の運転を開始する。すなわち、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機１から吐出される。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は図７の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。

圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁２から短絡配管３４、逆止弁１８を通り、第２の接続配管２２および第１の気液分離装置５を経由して切替部１０４に流入する。切替部１０４に流入した高温高圧のガス冷媒は切替部１０４で分岐され、電磁弁１２ａ、１２ｂを通り、暖房を行う室内熱交換器１０ａ、１０ｂに流入する。そして、冷媒が室内空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。室内熱交換器１０ａ、１０ｂでの冷媒の状態変化は、図７の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

室内熱交換器１０ａ、１０ｂから流出した中温高圧の液冷媒は、第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂに流入し、分岐配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃからなる第２の分岐部１０５で合流する。第２の分岐部１０５で合流した高圧の液冷媒の一部は、冷房を行う室内機１０３ｃに接続された第１の流量制御装置１１ｃに流入する。そして、高圧の液冷媒は第１の流量制御装置１１ｃで絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。このときの冷媒の状態変化は、図７の点（ｃ）から点（ｄ）に示す垂直線で表される。第１の流量制御装置１１ｃを出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、冷房を行う室内熱交換器１０ｃに流入する。そして、冷媒が室内空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。このときの冷媒の状態変化は、図７の点（ｄ）から点（ｅ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。室内熱交換器１０ｃを出た低温低圧のガス冷媒は、電磁弁１３ｃを通り、第１の接続配管２１に流入する。

一方、暖房を行う室内熱交換器１０ａ、１０ｂから第２の分岐部１０５に流入した高圧の液冷媒の残りは、第２の流量制御装置９に流入する。そして、高圧の液冷媒は第２の流量制御装置９で絞られて膨張（減圧）し、低温低圧の気液二相状態になる。このときの冷媒の状態変化は、図７の点（ｃ）から点（ｆ）に示す垂直線で表される。第２の流量制御装置９を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、第２のバイパス配管２４を通って、第１の接続配管２１に流入し、冷房を行う室内熱交換器１０ｃから流入した低温低圧の蒸気状冷媒と合流する。このときの冷媒の状態変化は、図７の点（ｆ）から点（ｇ）に示す破線の矢印の径路を通る。

第１の接続配管２１で合流した低温低圧で気液二相状態の冷媒は、室外機１０１内の第２の気液分離装置１４に流入する。第２の気液分離装置１４で気液分離されたガス冷媒はガス側出口配管２６、ガス側バイパス流路抵抗１５を介して、アキュムレーター４の入口または内部に流入される。このときの冷媒の状態変化は図７の点（ｇ）から点（ｉ）に示す破線の矢印の径路を通る。第２の気液分離装置１４で気液分離された液冷媒は液側出口配管２５から、短絡配管３３、逆止弁１７を介して、室外機側熱交換器３に流入する。このときの冷媒変化は図７の点（ｇ）から点（ｈ）に示す破線の矢印の径路を通る。そして、冷媒は室外空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。このときの冷媒の状態変化は、図７の点（ｈ）から点（ａ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。室外機側熱交換器３を出た低温低圧のガス冷媒は、四方切替弁２を通り、第２の気液分離装置１４により気液分離されたガス冷媒とアキュムレーター入口または内部にて合流し、圧縮機１に流入し、圧縮される。この際、第２の気液分離装置１４で一部ガス冷媒をバイパスさせることで、室外機側熱交換器３の圧力損失を低減することが可能となる。

なお、アキュムレーター４は設けない構成とすることもでき、この場合は、ガス側出口配管２６は圧縮機１の吸入側に接続される。

（冷房主体運転モード）
図８は、冷房主体運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。ここでは、室内機１０３ｂ、１０３ｃが冷房を、室内機１０３ａが暖房をしている場合について説明する。この場合、四方切替弁２を、圧縮機１から吐出された冷媒が室外機側熱交換器３へ流入するように切り替える。また、切替部１０４においては、室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに接続された電磁弁１２ａ、１３ｂ、１３ｃは開状態に制御され、電磁弁１３ａ、１２ｂ、１２ｃは閉状態に制御されている。なお、図８において、実線で表された配管および機器類が冷媒の循環する径路を示し、点線で示す径路には冷媒は流れないことを示している。

図９は、この冷房主体運転時の冷媒の変遷を表すＰ−ｈ線図である。図９に示す点（ａ）〜点（ｊ）の冷媒状態は、それぞれ図８に示す箇所での冷媒状態を表している。
図９に示す冷媒状態で、圧縮機１の運転を開始する。すなわち、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機１から吐出される。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は、図９の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。

圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁２を介して室外機側熱交換器３に流入する。このとき、室外機側熱交換器３では暖房で必要な熱量を残して、冷媒が室外空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の気液二相状態となる。室外機側熱交換器３での冷媒の状態変化は、図９の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

室外機側熱交換器３から流出した中温高圧の気液二相冷媒は、逆止弁１９を介して第２の接続配管２２を通り、第１の気液分離装置５に流入する。そして、第１の気液分離装置５において、ガス冷媒（図８の点（ｄ））と液冷媒（図８の点（ｅ））とに分離される。
第１の気液分離装置５で分離されたガス冷媒（図８の点（ｄ））は、電磁弁１２ａを介して暖房を行う室内熱交換器１０ａに流入する。そして、冷媒が室内空気を加熱しながら冷却され、中温高圧のガス冷媒となる。室内熱交換器１０ａでの冷媒の状態変化は、図９の点（ｄ）から点（ｆ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
一方、第１の気液分離装置５で分離された液冷媒（図８の点（ｅ））は、第１の熱交換器６に流入し、第２のバイパス配管２４を流れる低圧冷媒と熱交換して冷却される。第１の熱交換器６での冷媒の状態変化は、図９の点（ｅ）から点（ｇ）に示すほぼ水平な直線で表される。

暖房を行う室内熱交換器１０ａから流出した冷媒（図８の点（ｆ））と、第１の熱交換器６から流出した冷媒（図８の点（ｇ））は、それぞれ第１の流量制御装置１１ａと第３の流量制御装置８、第２の熱交換器７を通って合流する（図８の点（ｈ））。
図８の点（ｈ）で合流した液冷媒は、一部の冷媒を第２のバイパス配管２４にバイパスさせながら、分岐配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃからなる第２の分岐部１０５で分岐され、冷房を行う室内機１０３ｂ、１０３ｃの第１の流量制御装置１１ｂ、１１ｃに流入する。そして、高圧の液冷媒は第１の流量制御装置１１ｂ、１１ｃで絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。この第１の流量制御装置１１ｂ、１１ｃでの冷媒の状態変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。このときの冷媒の状態変化は、図９の点（ｈ）から点（ｉ）に示す垂直線で表される。

第１の流量制御装置１１ｂ、１１ｃを出た低温低圧の気液二相状態の冷媒は冷房を行う室内熱交換器１０ｂ、１０ｃに流入する。そして、冷媒が室内空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。室内熱交換器１０ｂ、１０ｃでの冷媒の状態変化は、図９の点（ｉ）から点（ｊ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
室内熱交換器１０ｂ、１０ｃを出た低温低圧のガス冷媒は、それぞれ電磁弁１３ｂ、１３ｃを通り、合流して第１の接続配管２１を流通する。そして、第１の接続配管２１を合流して流通する低温低圧のガス冷媒は、第２のバイパス配管２４の第１、第２の熱交換器６、７で加熱された低温低圧のガス冷媒とさらに合流し、第１の接続配管２１に流入する。

第１の接続配管２１を通ったガス冷媒は、室外機１０１内の第２の気液分離装置１４に流入し、ガス側出口配管２６と液側出口配管２５の２経路に分岐して流出していく。ガス側出口配管２６に流出したガス冷媒は、ガス側バイパス流路抵抗１５を通り、アキュムレーター４の入口または内部へと流入する。液側出口配管２５に流出したガス冷媒は、逆止弁１６を通り、四方切替弁２を介して、アキュムレーター４へ流入される。第２の気液分離装置１４で分岐されたガス冷媒は、アキュムレーター４の入口または内部で合流し、圧縮機１に流入し、圧縮される。この際、第１の接続配管２１を通って流入したガス冷媒が第２の気液分離装置１４により分岐されたことにより、第２の気液分離装置１４からアキュムレーター４までの経路での流路断面積を増やすこととなり、同経路での圧力損失を低減することが可能となる。そのため、圧縮機吸入温度は高く維持され、圧縮機１のパフォーマンスは向上し、ガス側出口配管２６上に流れを制御するための逆止弁または電磁弁などは不要となる。

第２の気液分離装置１４から圧縮機１までの冷媒の状態変化は、図９の点（ｊ）から点（ａ）に示す直線で表わされ、第２の気液分離装置１４がない場合は図９の破線のような経路を通り、圧縮機１のパフォーマンスが低下すると考えられる。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る多室型空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。各運転モードにおける四方切替弁２と電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃの状態について以下に記載する。
図１０は、冷房運転時の四方切替弁２の向きとなっており、冷房運転時では中継器１０２内の電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃは閉状態に制御され、電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃは開状態に制御されている。

暖房運転時では、冷媒は圧縮機１から室内機１０３へ流出するように四方切替弁２が切り替えられ、中継器１０２内の電磁弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃは開状態に制御され、電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃは閉状態に制御されている。
冷房主体運転時では、例えば室内機１０３ｃが暖房運転で、室内機１０３ａ、１０３ｂが冷房運転の場合、冷媒は圧縮機１から室外機側熱交換器３へ流出するように四方切替弁２が切り替えられ、中継器１０２内の電磁弁１３ａ、１３ｂ、１２ｃは開状態に制御され、電磁弁１２ａ、１２ｂ、１３ｃは閉状態に制御されている。

暖房主体運転では、例えば室内機１０３ｃが冷房運転で、室内機１０３ａ、１０３ｂが暖房運転の場合、冷媒は圧縮機１から室内機１０３へ流出するように四方切替弁２が切り替えられ、中継器１０２内の電磁弁１２ａ、１２ｂ、１３ｃは開状態に制御され、電磁弁１３ａ、１３ｂ、１２ｃは閉状態に制御されている。

さらに、この実施の形態２では、以下のように別々の冷媒が循環する中継器側冷媒回路４１と室内機側冷媒回路４２とが構成され、両冷媒回路４１、４２間に中間熱交換器４０を介在させる構成となっている。すなわち、冷媒が、室外機１０１と、第１および第２の接続配管２１、２２により室外機１０１に接続された中継器１０２とを循環するように、分岐配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃと第１の分岐配管２１ａ、２１ｂ、２１ｃとを接続して、閉じられた冷媒回路４１ａ、４１ｂ、４１ｃを構成する。そして、この冷媒回路４１ａ、４１ｂ、４１ｃにそれぞれ第１の流量制御装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃを設ける。
一方、上記冷媒とは別の冷媒（例えば、水または不凍液）が室内機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの室内熱交換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃを循環するように閉じられた冷媒回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃを構成する。冷媒回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃには、ポンプ４３ａ、４３ｂ、４３ｃを設け、上記の中継器側冷媒回路４１ａ、４１ｂ、４１ｃと室内機側冷媒回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃとの間に中間熱交換器４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介在させ、中間熱交換器４０により両冷媒回路４１、４２を流れる冷媒間で熱交換させる。その他の機能及び構成は実施の形態１と同様である。

このように、中継器側冷媒回路４１と室内機側冷媒回路４２とで別の冷媒が流れている場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係る多室型空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。
この実施の形態３では、第２の気液分離装置１４を中継器１０２内に設置したものである。このように、第２の気液分離装置１４を中継器１０２内に設置することにより、第１の接続配管２１内を気液分離されたガス冷媒または液冷媒が流れるため、室外機１０１と中継器１０２の間の延長配管分の圧力損失を大きく低減することが可能となる。その他の機能及び構成は実施の形態１、２と同様である。

実施の形態４．
（非共沸混合冷媒）
前述の冷媒において、単一冷媒（例えば、Ｒ２２等）または共沸混合冷媒（例えば、Ｒ５０２，Ｒ５０７Ａ等）ではない非共沸混合冷媒（例えば、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ等）の場合、第２の気液分離装置１４により、気液分離されたガス冷媒で非共沸混合冷媒中の沸点の低い冷媒がガス冷媒としてバイパスされ、気液分離された液冷媒のほうでは、第２の気液分離装置１４の入口よりも組成比が沸点の高い冷媒に偏った非共沸混合冷媒として流出されることで、室外機側熱交換器内の圧力損失低減効果に加えて、非共沸混合冷媒の性能低下の原因である二相状態での温度勾配（温度グライド）を緩和させる効果がある。その他の機能及び構成は実施の形態１〜３と同様である。

１ 圧縮機、２ 四方切替弁、３ 室外機側熱交換器、４ アキュムレーター、５ 第１の気液分離装置、６ 第１の熱交換器、７ 第２の熱交換器、８ 第３の流量制御装置、９ 第２の流量制御装置、１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ） 室内熱交換器、１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ） 第１の流量制御装置、１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ） 電磁弁、１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ） 電磁弁、１４ 第２の気液分離装置、１５ ガス側バイパス流路抵抗、１６〜１９ 逆止弁、２１ 第１の接続配管、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 第１の分岐配管、２２ 第２の接続配管、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 第２の分岐配管、２３ 第１のバイパス配管、２４ 第２のバイパス配管、２５ 液側出口配管、２６ ガス側出口配管、３１ 吐出管、３２ 冷媒配管、３３、３４ 短絡配管、３５ 流路切替回路、３６ 吸入管、３７ 冷媒配管、４０ 中間熱交換器、４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ） 中継器側冷媒回路、４２（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ） 室内機側冷媒回路、４３ ポンプ、１００ 多室型空気調和装置、１０１ 室外機（熱源機）、１０２ 中継器、１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ） 室内機、１０４ 切替部、１０５ 第２の分岐部。

Claims (9)

1. 圧縮機、切替弁、室外機側熱交換器を少なくとも有する室外機と、
   第１および第２の接続配管により前記室外機に接続される中継器と、
   室内熱交換器、第１の流量制御装置を有し、前記中継器に互いに並列に接続される複数の室内機と、
   を備え、
   前記室外機は、冷房、暖房、冷房主体、暖房主体の各運転モードに応じて、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記切替弁および前記室外機側熱交換器を経由して、前記第２の接続配管に導く第１の径路と、前記切替弁を経由するが前記室外機側熱交換器は経由せずに、前記第２の接続配管に導く第２の径路と、を有し、
   前記中継器は、前記第２の接続配管の途中に接続される第１の気液分離装置と、前記室内機のそれぞれを前記第１および第２の接続配管のいずれか一方に選択的に接続する複数の切替部と、前記第１の気液分離装置と前記室内機のそれぞれとを接続する第１のバイパス配管と、前記第１の接続配管と前記第１のバイパス配管とを接続する第２のバイパス配管と、前記第１のバイパス配管に介在する第３の流量制御装置と、前記第２のバイパス配管に介在する第２の流量制御装置と、を有し、
   前記室外機と前記中継器との間で前記第１の接続配管に接続される第２の気液分離装置と、
   前記第２の気液分離装置により気液分離されたガス冷媒を前記室外機側熱交換器を経由させずに前記圧縮機の冷媒吸入口にバイパスさせるガス側出口配管と、
   前記第２の気液分離装置により気液分離された液冷媒を前記室外機側熱交換器を経由させて前記圧縮機の冷媒吸入口にバイパスさせる液側出口配管と、を有する
   ことを特徴とする多室型空気調和装置。
2. 前記切替弁が、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記第２の径路に導くように切り替えられている場合、前記第２の気液分離装置により気液分離されたガス冷媒を前記室外機側熱交換器を経由させずに前記圧縮機の冷媒吸入口にバイパスし、前記第２の気液分離装置により気液分離された液冷媒を前記室外機側熱交換器を経由して前記圧縮機の冷媒吸入口に供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の多室型空気調和装置。
3. 前記切替弁が、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記第１の径路に導くように切り替えられている場合、前記第２の気液分離装置に流入するガス冷媒を前記ガス側出口配管と前記液側出口配管の並列配管を通して前記圧縮機の冷媒吸入口に供給する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の多室型空気調和装置。
4. 前記ガス側出口配管は、前記圧縮機の冷媒吸入口に接続されたアキュムレーターと前記切替弁との間に接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。
5. 前記ガス側出口配管は、前記室外機側熱交換器と前記アキュムレーターとの間の流路と並列に接続され、または、前記アキュムレーター内に挿入されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の多室型空気調和装置。
6. 前記ガス側出口配管は、前記圧縮機の吸入側に接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。
7. 前記第２の気液分離装置は、前記中継器に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。
8. 冷媒が前記室外機と前記中継器とを流れるように、閉じられた冷媒回路を構成し、
   前記冷媒とは別の冷媒が前記室内機を流れるように、閉じられた冷媒回路を構成し、
   前記２つの冷媒回路の間に中間熱交換器が介在されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。
9. 前記冷媒が、非共沸混合冷媒である
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の多室型空気調和装置。

Images