JPH02126053A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は空気調和装置の改良に関し、特にセパレート型
での室外機と室内機との間の渡り配管長の短縮対策に関
する。

（従来の技術） 一般に、セパレート型の空気調和装置においては、室外
機の内部に圧縮機と室外熱交換器を備えると共に、室内
機の内部に室内熱交換器を備え、また室外機及び室内機
の一方に膨張機構を備えて、これら圧縮機、室外熱交換
器、膨張機構、室内熱交換器を閉回路に形成して冷凍サ
イクルを形成している。而して、室外機では、圧縮機の
設備容量が決定されると、この容量に対応する能力の室
外熱交換器が選定される。その場合、圧縮機の設備容量
が大容量の場合には、例えば特開昭６３−３４４５１号
公報に開示されるように、小容量の圧縮機を複数台を備
え、その合計容量で所期容量を確保している。

ところで、例えば高層ビル等の各室内を冷房又は暖房空
調する場合の如く、室外機と室内機とを複数台づつ配置
し、−台の室外機と一台の室内機とを二本の冷媒配管（
液管とガス管）で連通接続して冷凍サイクルを形成し、
この冷凍サイクルを複数系統設けることが一般に行われ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものでは、冷凍サイクルを複
数系統有するため、室外機と室内機との間の渡り配管が
二本に止まらず、２本×（系統数）だけ要して、合計渡
り配管長が長くなる。特に、高層ビル等で室外機を屋上
に配置する場合等では、合計渡り配管長が極めて長く、
高コスト化を招くと共に渡り配管の付設作業が煩わしい
欠点があった。また、各冷凍サイクルが独立している関
係上、例えば−室が最大負荷時にあり他室が部分負荷時
にある場合にも、最大負荷以上を望む冷凍サイクルの空
調負荷を部分負荷状態の冷凍サイクルの空調能力で補償
し得ない。このため、各室外機に備える圧縮機の設備容
量（又は合計設備容量）及び室内熱交換器の能力は、対
応する室内が取る最大負荷に見合った大きな値のものを
選定する必要があり、室外機の設備容量が大きくなる欠
点があった。その結果、形成した複数の冷凍サイクル全
体から見れば、室外機の利用効率が低い問題点があった
。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、室外機と室内機間の渡り配管を共用すると共に、
−の圧縮機の運転容ｆｆ１（又は合計運転容量）に余裕
のある場合には、その余裕容量で（例えば停止時には運
転開始させて）他の室内機の空調負荷をも補償し得るよ
うに冷凍サイクルを形成することにより、渡り配管本数
を減らして合計渡り配管長を短縮すると共に、圧縮機の
設備容量（又は合計設備容量）及び室外熱交換器の能力
を低く抑えて、室外機の設備容量を低減することにある
。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明では、室外機及び室
内機を各々複数台段ける場合にも、複数の冷凍サイクル
を独立させず、室外機同志および室内機同志を互いに共
通ガス管及び共通液管に対して並列に接続した状態の単
一の冷凍サイクルを形成すると共に、上記の共通ガス管
及び共通液管を渡り配管として使用することとする。

つまり、本発明の具体的な構成は、図面に示すように、
圧縮機（１）及び室外熱交換器（２）を有する室外機（
Ｘ）　、　（Ｙ）を複数台備えると共に、室内熱交換器
（【０）を有する室内機（Ａ）、（Ｂ）を複数台備えた
空気調和装置を前提とする。そして、上記各室外機（Ｘ
）、（Ｙ）につき、圧縮機（１）の吐出側に接続する高
圧側ガス管（６ａ）を共通高圧側ガス管（１６）に接続
し、圧縮機（１）の吸入側に接続する低圧側ガス管（８
ｂ）を共通低圧側ガス管（１５）に接続し、更に室外熱
交換器（２）に接続する液管（６ｆ）を共通液管（１７
）に接続する。そして、該共通高圧側ガス管（１６）、
共通低圧側ガス管（１５）及び共通液管（１７）を各々
、上記各室内機（Ａ）　、　（Ｂ）側に延ばして該２本
の共通ガス管（１，５）　、　（１Ｇ）及び共通液管（
１７）に上記各室内機（Ａ）　、　（Ｂ）の室内熱交換
器（１ｏ）を互いに並列に接続して冷凍サイクル（３ｏ
）を形成する構成としている。

その場合、各室内機の内部で冷凍サイクルを冷房サイク
ルと暖房サイクルとに切換えれば、室内機単位で室内の
冷房運転と暖房運転とを適宜切換えることができる。こ
のことから、請求項（２）に係る発明では、更に、各室
内機（Ａ）、（Ｂ）の内部に、室内熱交換器（１０）を
共通高圧側ガス管（１６）と共通低圧側ガス管（１５）
とに選択的に連通させる切換弁（２５）を設ける構成と
している。

（作用） 以上の構成により、本出願に係る発明では、共通高圧側
ガス管（１６）、共通低圧側ガス管（１５）及び共通液
管（１７）の三本の冷媒配管が複数台の室外機（Ｘ）、
（Ｙ）・・・と複数台の室内機（Ａ）　、　（Ｂ）・・
・との間の渡り配管となるので、室外機及び室内機の設
置台数と無関係に渡り配管の本数を三本に制限できて、
渡り配管長さを効果的に短縮することができるのである
。

しかも、各室外機（Ｘ）　、　（Ｙ）・・・が単一の冷
凍サイクル（３０）中で、上記三本の渡り配管（共通高
圧側ガス管（１６）、共通低圧側ガス管（１５）及び共
通液管（１７））に対して並列に接続されているので、
例えば室内機（Ａ）、（Ｂ）が低空調負荷で運転中の場
合には一台の室外機（Ｘ）の圧縮機（１）のみが運転し
、この状態で上記室内機（Ａ）　、　（Ｂ）の空調負荷
が増大して、室外機（Ｘ）の圧縮機（１）の設備容量を
越える空調能力が要求されると、他の室外機（Ｙ）の停
止中の圧縮機（１）が運転を開始して、その空調能力で
もって上記室内機（Ａ）　、　（Ｂ）での空調負荷が補
償されることになる。従って、各室外機（Ｘ）　、　（
Ｙ）の圧縮機（１）・・・の設備容量は、各室内の最大
負荷に見合った大容量のものく及びこの大容量に応じた
大能力の室外熱交換器（２））を選定する必要がない。

つまり、各室内の最大負荷時に時間のズレがあることか
ら、全室外機（Ｘ）、（Ｙ）・・・に備える圧縮機（１
）・・・の合計容量及び室外熱交換器（２）の合計能力
を、室内全体が実際に取る最大負荷に見合った設備容量
及び能力のものに選定すれば足り、室外機（Ｘ）、（Ｙ
）の設備容量の低減化を図ることができる。

さらに、請求項（′２Ｊに係る発明では、室内機（Ａ）
。

（Ｂ）・・・の各室内熱交換器（１０）の一端は共通液
管（１７）に連通接続されると共に、その室内機（Ａ）
、（Ｂ）・・・の内部に備える切換弁（２５）により室
内熱交換器（１０）の他端が共通低圧側ガス管（１５）
に連通接続された場合には、該室内熱交換器（１０）が
蒸発器として機能して、該室内熱交換Ｗ（ｔｏ）で蒸発
したガス冷媒が共通低圧側ガス管（１５）に流出し、室
内の冷房運転が行われる。一方、室内熱交換器（１０）
の他端が共通高圧側ガス管（１６）に連通接続された場
合には、該室内熱交換器（１０）が凝縮器として機能し
て、共通高圧側ガス管（１６）から室内熱交換器（１０
）に流入したガス冷媒が該室内熱交換器（１０）で液化
して、室内の暖房運転が行われることになる。

（発明の効果） 以上説明したように、本出願に係る発明の空気調和装置
によれば、複数台の室外機同志及び室内機同志を各々共
通高圧側ガス管、共通低圧側ガス管及び共通液管に対し
て並列に接続した状態で単一の冷凍サイクルを形成する
と共に、上記の共通高圧側ガス管、共通低圧側ガス管及
び共通液管の三本の冷媒配管を複数台の室外機と室内機
間の共通渡り配管としてので、この合計渡り配管長さを
効果的に短縮できて、低コスト化及び渡り配管の付設作
業の能率化を図ることができる。しかも、圧縮機の余裕
容量を全ての室内機の空調能力に補償し得て、圧縮機の
設備容量及び室外熱交換器の能力を、全室内としての最
大負荷に見合った設備容量及び能力のものに選定でき、
従来の如く各冷凍サイクル毎にその最大負荷に応じた大
設備容量及び大能力のものを選定する必要がなく、室外
機の設備容量の低減化を図ることができる。

特に、各室内機に対し、冷凍サイクルを冷房サイクルと
暖房サイクルとに切換える切換弁を設ければ、室内機Ｑ
ｉ位で冷房運転及び暖房運転の切換えを行うことができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

図面は本発明に係る空気調和装置の冷媒配管系統を示す
。同図において、（Ｘ）　、　　（Ｙ）・・・は例えば
高層ビル等の屋上に配置される複数台（図では二台のみ
を図示）の室外ユニットく室外機”）　、（Ａ）　。

（Ｂ）・・・は各々室内に配置される複数台（図では二
台のみを図示）の室内ユニット（室内機）である。

上記各室外ユニット（Ｘ）　、　　（Ｙ）は、内０部に
圧縮機（１）と、室外熱交換器（２）と、室外側電子膨
張弁（３）と、アキュムレータ（４）とを備えると共に
、三方切換弁（５〉とを備える。該三方切換弁（５）は
、室外熱交換器（２）の機能を蒸発機能と凝縮機能とに
切換えるものであり、蒸発機能を発揮する要求時には図
中実線の通常位置に切換わり、凝縮機能を発揮する要求
時には図中破線の如く切換わる。

上記各機器（１）〜（５）は冷媒配管（６ａ）〜（６ｈ
）で冷媒の流通可能に接続されている。上記圧縮機（１
）の設備容量と室外熱交換器（２）の能力とは対応し、
圧縮機（１）の設備容量が大竹なほど室外熱交換器（２
）は能力の大きいものが選定される。

また、上記一方の室外ユニット（Ｘ）は主機であり、他
方の室外ユニット（Ｙ）は従機であって、主室外ユニッ
ト（Ｘ）の内部には、主従共通のレシーバ（７）が備え
られている。

一方、複数台の室内ユニット（Ａ）　、　（Ｂ）・・・
の内部には、各々、室内熱交換器（１０）と、室内側電
子膨張弁（１１）とが備えられ、該各機器（１０）、　
（１１）は冷媒配管（１２）・・・で冷媒の流通可能に
接続されている。

而して、上記各室外ユニット（Ｘ）　、　（Ｙ）・・・
間には、図中横方向に配置した。各室外ユニット（Ｘ）
　、　（Ｙ）・・・で共用する共通低圧側ガス管（１５
）、共通高圧側ガス管（１６）、共通液管（１７）、及
び均油管（１８）よりなる４本の冷媒配管が設けられて
いる。上記共通高圧側ガス管（１６）には、各室外ユニ
ット（Ｘ）、（Ｙ）の圧縮機（１）・・・の吐出側に接
続（７た高圧側ガス管（６ａ）・・・と、三方切換弁（
５）に接続した冷媒配管（６ｇ）・・・とが接続されて
いる。また、共通低圧側ガス管（１５）には、圧縮機（
１）吸入側に接続される冷媒配管（６ｂ）がアキュムレ
ータ（４）と三方切換弁（５）との間の冷媒配管（６ｃ
）に接続した冷媒配管（６ｈ）を介して接続されている
。さらに、共通液管（１７）には、室外側電子膨張弁（
３）を介して室外熱交換器（２）に接続する液管（６ｆ
）が接続されていると共に、主室外ユニット（Ｘ）内で
は共通液管（１７）の途中に共通レシーバ（７）が介設
される。加えて、均油管（１８）は冷媒配管（１９）・
・・を介して各圧縮機（１）・・・の底部に連通してい
る。

而して、主室外ユニット（Ｘ）からは、上記共通低圧側
ガス管（１５）、共通高圧側ガス管（１６）及び共通液
管（１７）が上記各室内ユニット（Ａ）　、　（Ｂ）に
向けて延びて室内ユニット（＾）、（Ｂ）との渡り配管
を構成する。

上記共通液管（１７）には、各室内ユニット（Ａ）、（
Ｂ）の室内側電子膨張弁（１１）に接続した冷媒配管（
１２）が連通接続されている。また、共通低圧側ガス管
（１５）と共通高圧側ガス管（１６）とには、各室内ユ
ニット（Ａ）　、　（Ｂ）内に連通ずる冷媒配管（２０
）、（２１）の一端が連通接続され、該各冷媒配管（２
０）、（２１）の他端は、各室内ユニット（Ａ）　、　
（Ｂ）内に設けた三方切換弁（２５）に接続されている
。該三方切換弁（切換弁）（２５）は、暖房運転の要求
時には図中実線の如く切換わって室内熱交換器（１０）
を共通高圧側ガス管（１６）に選択連通接続する一方、
冷房運転の要求時には図中破線の如く切換わって室内熱
交換器（１０）を共通低圧側ガス管（１５）に選択連通
接続するように構成されている。

以上の冷媒配管の接続により、圧縮機（１）、室外熱交
換器（２）、室内外の電子膨張弁（３）　、　（１１）
、及び室内熱交換器（１０）を閉回路に接続した単一の
冷凍サイクル（３０）を形成している。また、この冷凍
サイクル（３０）において、各室内ユニット（Ａ）。

Ｂ）・・・は、共通低圧側ガス管（１５）、共通高圧側
ガス管（１６）、及び共通液管（１７）に対して互いに
並列に接続されている。

したがって、上記実施例においては、室内ユニット（＾
）、（Ｂ）が作動する室内の暖房運転時において、空調
負荷が小さい場合には、主室外ユニット（Ｘ）の圧縮機
（１）のみか運転されると共に、その内部の三方切換弁
（５）は通常位置（実線位置）に切換られる。また、室
内ユニット（Ａ）　、　（Ｂ）では三方切換弁（２５）
が実線位置に切換えられる。このことにより、冷媒は、
順次、図中実線矢印で示す如く圧縮機（１）−共通高圧
側ガス管（１６）−室内側三方切換弁（２５）−室内熱
交換器（凝縮器）（１０）−室内側電子膨張弁（１１）
−レシーバ（７〉−室外棚側電子膨張弁（３）−室外熱
交換器（蒸発器）（２）−アキュムレータ（４）−圧縮
機（１）と循環して、室内の暖房空調が行われる。

今、上記の状況で、室外ユニット（Ｘ）の圧縮機（１）
に対し設備容量以上の運転が要求された場合には、従室
外ユニッ）　（Ｙ）の三方切換弁（５）が図中実線位置
く通常位置）に切換えられると共に、その従室外ユニッ
ト（Ｙ）内の圧縮機（１）の運転が開始される。このた
め、該圧縮機（１）がら吐出された冷媒は、図中実線矢
印で示す如く共通高圧ガス管（１６）に流出して、上記
主室外ユニット（Ｘ）の圧縮機（１）からの吐出冷媒と
合流して、作動中の室内ユニット（Ａ）　、　（Ｂ）の
室内熱交換器（１０）に流通し暖房能力を補償すると共
に、該室内熱交換器（１０）・・・流通後は、共通液管
（１７）から分流して自己の従室外ユニット（Ｙ）内の
室外側電子膨張弁（３）、室外熱交換器（２）を経て圧
縮機（１）に戻る。以上、暖房運転時の場合を例に挙げ
て説明したが、冷房運転時の場合も冷媒の循環方向が逆
方向になるのみで、その作動は同様であるので、その説
明を省略する。

よって、各室外ユニット（Ｘ）、（Ｙ）・・・内蔵の各
圧縮機（１）・・・でもって全室内ユニット（Ａ）　、
　（Ｂ）・・・の空調能力を補償できるので、各室外ユ
ニット（Ｘ）。

（Ｙ）・・・の圧縮機（１）・・・の設備容量は、各室
内ユニッｌ’（Ａ）、（Ｂ）・・・が取る最大負荷に対
応する設備容量のものを選定する必要は無く、全圧縮機
（１）・・・の合計設備容量を、室内全体としての最大
負荷に対応する容量値に選定すれば良い。従って、各圧
縮機（１）の設備容量及び室外熱交換器（２）の能力を
可及的に低減でき、室外ユニット（Ｘ）　、　（Ｙ）の
設備容量の低減化を図ることができる。

しかも、全圧縮機（１）・・・の合計容量を運転中の全
室内ユニットの空調負荷に対応させればよいので、全圧
縮機（１）・・・のうち−台のみに対して例えばインバ
ータを備えて容量制御すると共に、他の圧縮機（１）・
・・は容量制御せず又はアンロード機構を備えれば足り
、その分、設備コストの低減が可能となる。

更に、複数台の室外ユニット（Ｘ）　、　（Ｙ）・・・
と複数台の室内ユニット（Ａ）、（Ｂ）・・・とを接続
する渡り配管は、その各設置台数に拘らず、共通高圧側
ガス管（１６）、共通低圧側ガス管（１５）及び共通液
管（１７）の計三本に限られるので、その渡り配管の合
計冷媒配管長さを効果的に短縮できると共に、渡り配管
の付設作業を有効に簡易化できる。

また、上記の如き主室外ユニット（Ｘ）において暖房時
に室外熱交換器（２）を蒸発器と機能させて室内ユニッ
ト（Ａ）の暖房運転を行う場合において、従室外ユニッ
ト（Ｙ）の三方切換弁（５）を破線位置に切換えて内部
の室外熱交換器（２）を凝縮器として機能させたときに
は、他の室内ユニット（Ｂ）の三方切換弁（２５）が破
線位置（冷房運転の要求時）に切換えられると、上記従
室外ユニット（Ｙ）の圧縮機（１）から吐出された冷媒
は、図中破線矢印で示す如く循環して、室内ユニット（
Ｂ）の室内熱交換器（１０）には共通液管（１７）から
の液冷媒が流通して、該室内熱交換器（１０）が蒸発器
として機能するので、室内ユニット（Ａ）の暖房運転下
でも室内ユニット（Ｂ）の冷房運転を行うことができる
。よって室内ユニット（Ａ）　、　（Ｂ）毎に適宜冷房
運転と暖房運転とを切換選択することができる。その場
合、冷房用の冷媒と暖房用の冷媒とは１．冷凍サイクル
（３０）中で共通低圧側ガス管（１５）、共通高圧側ガ
ス管（１６）、及び共通液管（１７）で合流するが、共
にガス状態同志、液状態同志であるので、運転に支障は
無い。

尚、冷凍サイクル（３０）で各圧縮機（１）・・・が並
列に接続されている関係上、各圧縮機（１）内に溜まる
圧縮機潤滑用の油の油量が各圧縮機（１）・・・間で不
均一になるのを防止すべく、均油運転を行う。

この均油運転は、例えば室外機を二台備えた場合には、
そのうち−台の圧縮機（１）をインバータで０〜７０Ｈ
ｚに容量制御可能とすると共に、他の置台の圧縮機（ｒ
）、（１）をアンロード機構で５０％と１００％とに二
段階に容量制御可能とするのを前提として、下記表に示
す３通りの運転モードと通常運転との間で、通常運転−
運転モード１−運転モード２−運転モード３〜通常運転
を設定時間毎に繰返すもまた、本実施例では、室内ユニ
ット（Ａ）　、　（Ｂ）・・・単位で室内の冷房運転と
暖房運転とを切換えできるから、この場合に、複数室内
での冷暖房の同時運転（一部室内で冷房運転、他室で暖
房運転）を行っている時には、各室内の空調負荷の変化
に応じて冷凍サイクル（３０）での冷媒の高圧と低圧と
が変化し、冷暖房の同時運転が困難になる状況も生じる
ので、下表の如く対処する。

つまり、下表のモード１の如く運転中の室外熱交換器（
２）全体の機能が凝縮機能の場合に、運転中の室内熱交
換器（１０）全体の機能が蒸発機能の時には、冷媒の高
圧及び低圧はほぼ一定であり、複数室内の全体から見て
良好な冷房運転が行われる。

今、この状況でモード２に移り、室内熱交換器（１０）
の全体機能が凝縮機能に変化すると、高圧が低下傾向と
なり、低圧は急低下する。このため、運転モードをモー
ド３に強制的に切換え、三方切換弁り５）の切換により
室外熱交換器（２）の全体機能を逆に蒸発機能に切換え
て、複数室内の全体から見て良好な暖房運転を行うこと
とする。同様に、空調負荷の変化に伴いモード３からモ
ード４に移行して室内熱交換器（１０）の全体機能が蒸
発機能に変化すると、高圧は急上昇し、低圧は上昇傾向
となるから、今度はモード１に切換えて、室外熱交換器
（２）の全体機能を凝縮機能に切換えて、複数室内全体
から見て良好な冷房運転を行うこととする。以上の場合
に、モード２−モード３への移行制御、及びモード４→
モード１への移行制御は、高圧や低圧又はその双方を各
基準値（設定値）と比較し、その大小関係を検出１７て
行う。また、冷媒の高圧、低圧は外気温度の変化に応じ
て変化するから、外気温度に応じて上記の運転モードを
切換えるための高圧及び低圧の各基準値（設定値）を補
正してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す冷媒配管系統図である。 （Ｘ）　、　（Ｙ）・・・室外ユニット（室外機）　、
（Ａ）、（Ｂ）・・・室内ユニット（室内機）　、（１
）・・・圧縮機、（２）・・・室外熱交換器、（６ａ）
・・・高圧側ガス管、（６ｂ）・・・低圧側ガス管、（
６ｆ）・・・液管、（１０）・・・室内熱交換器、（１
５）・・・共通低圧側ガス管、（１６）・・・共通高圧
側ガス管、（１７）・・・共通液管、（２５）・・・三
方切換弁（切換弁）　、（３０）・・・冷凍サイクル。 ほか２名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）及び室外熱交換器（２）を有する室
   外機（Ｘ）、（Ｙ）を複数台備えると共に、室内熱交換
   器（１０）を有する室内機（Ａ）、（Ｂ）を複数台備え
   、上記各室外機（Ｘ）、（Ｙ）は、圧縮機（１）の吐出
   側に接続する高圧側ガス管（６ａ）が共通高圧側ガス管
   （１６）に接続され、圧縮機（１）の吸入側に接続する
   低圧側ガス管（６ｂ）が共通低圧側ガス管（１５）に接
   続され、室外熱交換器（２）に接続する液管（６ｆ）が
   共通液管（１７）に接続されていて、該共通高圧側ガス
   管（１８）、共通低圧側ガス管（１５）及び共通液管（
   １７）は各々上記各室内機（Ａ）、（Ｂ）側に延びて該
   ２本の共通ガス管（１５）、（１６）及び共通液管に上
   記各室内機（Ａ）、（Ｂ）の室内熱交換器（１０）が互
   いに並列に接続されて冷凍サイクル（３０）が形成され
   ていることを特徴とする空気調和装置。
2. （２）請求項（１）記載の空気調和装置において、各室
   内機（Ａ）、（Ｂ）・・・の内部には、室内熱交換器（
   １０）を共通高圧側ガス管（１６）と共通低圧側ガス管
   （１５）とに選択的に連通させる切換弁（２５）が備え
   られていることを特徴とする空気調和装置。