JPH07332770A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】容量制御可能な圧縮機１を有する１台の室外ユ
ニット２０と個別に運転可能な複数台の室内ユニット２
１において、室内ユニット２１には開度制御可能な膨張
機構１７を設け、室外ユニット２０には固定開度の膨張
機構１２ａ，サブクーラ８および暖房時にこれらをバイ
パスする逆止弁１０を設けた。 【効果】１台の室外ユニットと個別に運転可能な複数の
室内ユニットにより構成される空気調和機において、簡
素なサイクル機器構成を持つ安価な空気調和機を提供で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍サイクル，ヒートポ
ンプサイクルを構成して冷房・暖房運転が可能な空気調
和機であって、複数段階に容量制御可能な圧縮機を有す
る１台の室外ユニットと、個別に運転可能な複数の室内
ユニットより構成される空気調和機に係り、特に、その
サイクル機器構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の空気調和機に関係する発
明は、特願平4−70608号明細書に記載のように、１台の
室外ユニットと複数台の室内ユニットそれぞれに開度制
御可能な電子膨張弁を有するものがあげられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】１台の室外ユニットと
個別に運転可能な複数台の室内ユニットより構成される
この種の空気調和機では、室内ユニットを１台のみ運転
する場合と全数運転する場合で必要な冷媒循環量が異な
るため、(1）容量制御可能な圧縮機，(2）冷媒循環量に
応じた開度調整可能な膨張機構，(3）余剰冷媒をため込
む容器が必要となる。このうち２番目に記した開度調整
可能な膨張機構は、従来技術に示すように、室外ユニッ
トと複数の室内ユニットそれぞれに電気的に開度制御可
能な電子膨張弁を用いることが一般的である。

【０００４】室内外各ユニットに電子膨張弁を用いて開
度制御を行うことにより、 (イ) 熱源の温度や運転している室内ユニット台数に応
じて変化する凝縮器内の液量を適量に保ち、 (ロ) 膨張後の二相冷媒の乾き度を適正にしてサイクル
を安定させる ことが可能となるが、一方で電子膨張弁はキャピラリチ
ューブなどの膨張機構と比較して高価であり、制御機構
が複雑となるという問題がある。また、室内熱交換器内
容積と室外熱交換器内容積に差がある場合、冷房時と暖
房時で凝縮器内容積に差が生じるため、必要冷媒封入量
が異なることが考えられる。この場合、封入量差を吸収
するための液タンクが必要となり、更に、高価で機器構
成が複雑なものとなるが、従来技術では、この点が考慮
されていなかった。

【０００５】本発明の目的は、１台の室外ユニットと個
別に運転可能な複数の室内ユニットより構成される空気
調和機において、簡素なサイクル機器構成を持つ安価な
空気調和機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では室外ユニットの膨張機構にはキャピラリ
チューブのように安価な固定開度の膨張機構を用いる。
複数の室内ユニットにはそれぞれ電子膨張弁のような開
度制御可能な膨張機構を設ける。室外ユニットに固定開
度の膨張機構を用いることに対して考えられる問題点に
対しては以下の手段によって対処する。

【０００７】室外ユニットの固定開度膨張機構入口の冷
媒状態は、冷房時には液相であるが、暖房時は二相とな
るため、暖房時には固定開度膨張機構前後の圧損が大き
くなりすぎる場合が考えられる。この場合、暖房時には
室外ユニットの固定開度膨張機構を冷媒が流れないよう
なバイパス回路を構成して対処するようにする。室外ユ
ニットの固定開度膨張機構は冷房時に出口冷媒乾き度を
適正化するように選定する。

【０００８】熱源の温度や運転している室内ユニットの
台数による凝縮器内の液量の調整については、特に、出
口の膨張機構が固定開度である冷房時に問題になる。す
なわち、熱源温度や室内ユニット運転台数の条件変化に
追随しきれなくなり、凝縮器内の液量が大きく増減する
場合が考えられる。この場合、固定開度の膨張機構前に
サブクーラを設け、室外熱交換器出口におけるサブクー
ル量をおさえることにより対処する。結果として冷房時
に室外熱交換器内の液量を減らすことができるため、冷
房時と暖房時の冷媒封入量差を縮減でき、液タンクを不
要とでき、また冷媒量も少ないため安価となる。

【０００９】

【作用】本発明の主要構成機器は、室外ユニット内の固
定開度膨張機構および冷房時に該膨張機構の上流に位置
するサブクーラ，室内ユニット内の開度制御可能な膨張
機構であり、それぞれ以下のように作用する。

【００１０】室外ユニット内の固定開度膨張機構は主と
して冷房運転時に作用し、膨張機構出口、すなわち、室
内ユニット内の膨張機構入口の冷媒乾き度を適正化する
作用を行う。前記の通り、暖房時には冷媒がこの固定開
度膨張機構を通らずバイパスすることも考えられる。

【００１１】サブクーラは、冷房時に固定開度膨張機構
の上流側にあって、凝縮器、すなわち、室外熱交換器出
口のサブクール量をおさえ、凝縮器内の液量を調整する
と同時に、冷房・暖房時の冷媒封入量差を縮減する作用
を行う。

【００１２】室内ユニット内の開度制御可能な膨張機構
は、冷房時，暖房時とも主たる膨張機構として作用し、
冷房時は入口冷媒二相、暖房時は入口冷媒液相であるこ
とをもとに設定された開度制御により、吐出，吸入圧力
等冷凍サイクル全体の適正化を行う。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。

【００１４】図１は本発明の一実施例を示す冷凍サイク
ルの系統図である。本実施例は極数変換電動機を内蔵し
て２段階に容量制御可能な圧縮機１を有する１台の室外
ユニット２０と個別に運転可能な２台の室内ユニット２
１より構成されている。室外ユニット２０の膨張機構は
キャピラリチューブ１２ａであり、冷房時には冷媒がサ
ブクーラ８を通ってキャピラリチューブ１２ａに流入す
る。暖房時には、逆止弁１０の作用により、冷媒はサブ
クーラ８，キャピラリチューブ１２ａには流れない。

【００１５】冷房時の各機器の動作は以下の通りであ
る。すなわち、圧縮機１を吐出された冷凍機油を含む冷
媒は油分離器５において高圧ガス冷媒と冷凍機油に分離
され冷凍機油は圧縮機１に戻り、高圧ガス冷媒は四方弁
６から実線方向に流出し、室外熱交換器７に至る。圧縮
機１は室内ユニット２１が２台とも運転している場合は
高速で回転し、室内ユニット２１が１台のみの運転の場
合は低速で回転する。圧縮機１と油分離器５を結ぶ管路
中にある圧力スイッチ３は高圧異常上昇保護のため、設
定された圧力以上に高圧が上昇した場合、圧縮機の運転
を停止する作用を行う。また、同管路上の吐出ガス温度
センサ２と圧力センサ４の出力により、図示しない演算
制御機構で吐出ガススーパーヒートが演算され、これを
所定値に保つべく、同じ演算制御機構で室内側の電子膨
張弁開度が制御される。冷媒は室外熱交換器７からサブ
クーラ８を通過する間に送風機９の作用により外気と熱
交換して液化する。このとき室内熱交換器７に液冷媒が
滞留しないようにキャピラリ１２ａの絞り量が決定され
ているため、液冷媒の量はサブクーラ８内だけと極めて
少量におさえることができる。従って、サイクル内の全
冷媒封入量を少なくでき、また室外熱交換器と室内熱交
換器の内容積差に起因する冷房・暖房での冷媒封入量差
も少なくできるため、本実施例では液タンクを設けてい
ない。キャピラリ１２ａを通過した二相冷媒は配管継手
１３ａを経て分岐管１６ａで２台の室内ユニット２１に
分配される。分配後の冷媒は配管継手１３ｄ，ストレー
ナ１５ｂを経て電子膨張弁１７で減圧される。電子膨張
弁１７の開度は前述のように、吐出ガススーパーヒート
を所定値に保つべく制御される。減圧後の低圧二相冷媒
は室内熱交換器１９で室内送風機１８の作用により被空
調室内の空気と熱交換して低圧ガスとなり、以下、配管
継手１３ｄ，分岐管１６ｂ，配管継手１３ｂを経て室外
ユニットに戻る。その後、四方弁６，アキュムレータ１
４，ストレーナ15ａを経て圧縮機に吸入され、以下、こ
のサイクルを繰り返す。アキュムレータ１４は外気低温
の低負荷時などに余剰冷媒を蓄積する作用を行う。

【００１６】暖房時の各機器の動作は、四方弁６の切換
により冷媒が破線方向に流れるヒートポンプサイクルで
あり、凝縮器と蒸発器が冷房時と入れかわる他、基本的
な機器動作は冷房時と同じであるが、逆止弁１０の作用
により、冷媒はキャピラリ１２ａ，サブクーラ８を通ら
ないため、低圧側の圧損をおさえることができる。

【００１７】なお、電磁弁１１は暖房時に室内空気温度
が高い過負荷時などに開動作となって、吐出圧力の上昇
を抑止する働きをする。キャピラリ１２ｂはこのバイパ
ス回路を流れる冷媒量調整を行う。

【００１８】本実施例によれば、室外ユニット内の膨張
機構を開度制御可能な膨張機よりも安価な固定開度の膨
張機構にでき、簡素なサイクル構成にできるという効果
がある。また、冷房時の必要冷媒量をおさえることがで
きるため、結果として全冷媒封入量を低減でき、かつ冷
房時と暖房時の必要冷媒量差を少なくできるため液タン
クを不要とできる。従って、安価な空調調和機を提供で
きる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、１台の室外ユニットと
個別に運転可能な複数の室内ユニットより構成される空
気調和機において、簡素なサイクル機器構成を持つ安価
な空気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷凍サイクルの系統
図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…吐出ガス温度センサ、３…圧力スイッ
チ、４…圧力センサ、５…油分離器、６…四方弁、７…
室外熱交換器、８…サブクーラ、９…送風機、１０…逆
止弁、１１…電磁弁、１２ａ，１２ｂ…キャピラリチュ
ーブ、１３ａ〜１３ｄ…配管継手、１４…アキュムレー
タ、１５ａ，１５ｂ…ストレーナ、16ａ，１６ｂ…分岐
管、１７…電子膨張弁、１８…室内送風機、１９…室内
熱交換器、２０…室外ユニット、２１…室内ユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数段階に容量制御可能な圧縮機を有する
   １台の室外ユニットと、個別に運転可能な複数台の室内
   ユニットより構成される空気調和機において、前記複数
   の室内ユニットにはそれぞれに開度制御可能な膨張機構
   を設け、前記室外ユニットには固定開度の膨張機構を設
   けたことを特徴とする空気調和機。