JPH10170034A - マルチ型空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない室外ユニットの機種数で、多くの組み合
わせバリエーションを容易に実現できる空調システム
を、配管接続工事を少なく、冷媒配管の長配管化等シス
テムアップ及び、負荷増加に伴う容量アップも可能にす
る。また、高効率で低コストの圧縮機制御の方法も提示
する。 【解決手段】室外ユニットを、「圧縮機ユニット」と
「熱交換器ユニット」に分けて、室外機を、圧縮機と制
御基板，オイルセパレーター又は，アキュムレーターな
どを有する「圧縮機ユニット」と熱交換機とファン，フ
ァンモーター，レシーバー（冷媒量調整器）を有する
「熱交換器ユニット」に分割して、必要とする容量に合
わせて、フレキシブルに接続可能として、現地における
圧縮機間の均油管等接続工事を省略できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室外ユニットと複
数の室内ユニットを有するセパレート型で、冷媒配管を
直接各部屋に接続して、主にビル建物などの個別空調を
実現するために、マルチ式空気調和機の室外機のブロッ
ク、標準化を図り、少ない室外機の機種数で豊富な組み
合わせバリエーション，省工事，省スペース，及び低コ
ストなどを実現し、リニューアルや長配管や氷蓄熱など
のシステムアップ対応も可能な空調システムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のセパレート型でマルチ式空気調和
機の室外ユニットユニットには、圧縮機と熱交換器、制
御基板などを１つにまとめて、冷凍サイクルを形成して
おり、その品揃えも大変多かった。さらに容量の大きさ
だけでなく、ユニットに搭載する圧縮機のインバーター
制御や極数変換圧縮機によっても機種数が多くなってい
た。

【０００３】そこで例えば、特開平2ー126053号公報、特
開平2ー126054号公報、特開平2ー85656号公報にて示すよ
うな、複数の室外ユニットを接続可能として、大容量の
負荷に対応できるセパレート型でマルチ式空気調和機の
製品が生まれ、１つの冷媒系統で複数の室内ユニットを
個別空調できるが、均油管の接続工事が必要となり信頼
的にも、スペース的、コスト的にも問題であり、冷媒の
配管長が100m以内であるなどの制限も多いため、空調シ
ステムの拡張性、応用性も乏しく不十分なところが多
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、少ない室外
ユニットの機種数で、多くの組み合わせバリエーション
を容易し、さらに、配管接続工事を少なく、冷媒配管の
長配管化も可能にして、負荷増加に伴う容量アップも可
能にする。室外ユニットの各ユニットのブロック化とシステ
ム化により標準化効果を図り、低コスト化とユニット設
置時における搬入、リニューアル対応も容易に実現でき
る空調システムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、室外ユニットを、「圧縮機ユニット」と「熱交換器
ユニット」に分けて、室外機を、圧縮機と制御基板，オ
イルセパレーター又は、アキュムレーターなどを有する
「圧縮機ユニット」と熱交換機とファン，ファンモータ
ー，レシーバー（冷媒量調整器）を有する「圧縮機ユニ
ット」に分割して、必要とする容量に合わせて、フレキ
シブルに接続可能として、現地における圧縮機間の均油
管等接続工事を省略できるようにした。「圧縮機ユニッ
ト」を標準化して、複数台接続が可能とするブロック化
とすることにより「圧縮機ユニット」の容量(必要とす
る容量)に合わせて、「圧縮機ユニット」の接続台数が
自由に設置できるように構成し、省工事化、リニューア
ル対応、少ない機種数で組み合わせバリエーションの増
加、低コストなどが実現する室外ユニットのシステム化
を図る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づき説明する。

【０００７】図１は、「圧縮機ユニット」１と複数の
「熱交換器ユニット」２を並べた場合の外観を示す。前
記「圧縮機ユニット」１には、制御基板３があり、圧縮
機の容量制御、前記「熱交換器ユニット」２への冷媒量
制御を図るべく司令を一箇所に集中で発している。冷媒
配管は、冷媒ガス配管４、冷媒液配管５とも、前記「圧
縮機ユニット」１から並列に各前記「熱交換器ユニッ
ト」２へ接続され、前記冷媒ガス配管４は前記「圧縮機
ユニット」１を経由しないで直接各室内機へ接続でき
る。

【０００８】図２は、図１にて示す外観の、サイクルを
示す図である。前記「圧縮機ユニット」１には、圧縮機
６、冷媒の中に溶けこんでいる油を回収するオイルセパ
レーター７及び、四方弁８が含まれている。前記オイル
セパレーター７は、冷媒を溜めるアキュムレーターの役
割も兼ねている。各前記「熱交換器ユニット」２には、
熱交換器９、冷媒を強制冷却するために空気を送り込む
ファン１０、ファンを駆動させるためのファンモーター
１１、冷媒量の調整を図るレシーバー１２及び、冷媒の
圧力を減圧する減圧器１３が含まれている。

【０００９】室内機１４には従来どうり、熱交換器９、
ファン１０、ファンモーター１１及び、減圧器１３が含
まれている。冷房運転時においては、前記圧縮機６から
出た高圧ガス冷媒は、前記四方弁８を通過し、各前記
「熱交換器ユニット」２へ送られる。「熱交換器ユニッ
ト」２で高圧ガス冷媒は、前記熱交換器９を通過して冷
却され、高圧液冷媒になる。高圧液冷媒は、前記レシー
バー（冷媒量調節器）１２、前記減圧器１３を通過し
て、各前記室内機１４へ送られる。

【００１０】室内機１４では、減圧器１３にて減圧され
低圧液冷媒に変わり、熱交換器２にて熱を吸収して低圧
ガスに変化して、前記「圧縮機ユニット」へ戻り、前記
オイルセパレーター７を通過して、前記圧縮機６へ戻
り、圧縮されて高圧ガス冷媒となる。暖房運転において
は、前記四方弁８の作用により、前記圧縮機６からの冷
媒は、各室内ユニット側へ巡回してサイクルが逆にな
る。

【００１１】本発明の一実施例によるセパレート型空気
調和機のブロック化室外機によれば、室外機を、圧縮機
と制御基板，オイルセパレーター又は，アキュムレータ
ーなどを有する「圧縮機ユニット」と熱交換機とファ
ン，ファンモーター，レシーバー(冷媒量調整器)を有す
る「熱交換器ユニット」に分割しているため、必要とす
る容量に合わせ、フレキシブルに接続可能で、現地にお
ける圧縮機間の均油管接続工事を省略することができ
る。また「熱交換器ユニット」を標準化して、複数台接
続が可能とするブロック化とすることにより「圧縮機ユニッ
ト」の容量(必要とする容量)に合わせて、「熱交換器ユニ
ット」の接続台数を設置できるように構成できる。

【００１２】一方工事時において「圧縮機ユニット」の
配管を複数台並列に接続する際、分岐管を採用して、配
管と配管接続箇所及び、配管回しの減少化を図り、省工
事化と配管の省コスト化及び、省スペース化が図れる。
また、「圧縮機ユニット」に複数本配管接続口を設けた
分岐配管を設ければ、各々の「熱交換器ユニット」に直
接接続できる。さらに、「圧縮機ユニット」の圧縮機
は、単数のインバーター制御又は、インバーター制御
(全体容量の50％以上)＋定速機(全体容量の50％以下)の
複数台の圧縮機を搭載しているため容量制御が無段階に
行える。

【００１３】一方、「圧縮機ユニット」の圧縮機にイン
バーター制御以外の極数変換制御付き圧縮機を単数又
は、複数台搭載して1馬力単位の段階制御を可能として
さらに、1馬力以下の細かい容量制御をアンロ−ダーの
サイクル制御にても、無段階な容量制御運転ができる。

【００１４】図３は、前記「圧縮機ユニット」１と複数
の前記「熱交換器ユニット」２を配管接続する方法に関
して、前記「圧縮機ユニット」１から複数本の枝配管を
各複数の前記「熱交換器ユニット」２に接続した場合の
外観を示す。図１と同様に、前記「圧縮機ユニット」１
には、制御基板３があり、圧縮機の容量制御及び、前記
「熱交換器ユニット」２への冷媒量制御を図るべく司令
を出している。冷媒配管は、ガス配管４、液配管５と
も、前記「圧縮機ユニット」１から並列に各前記「熱交
換器ユニット」２へ接続される。

【００１５】図４は、図３にて示す外観の、サイクルを
示す図である。冷媒の動きに関しては、図２のサイクル
図にて示すものと同様であるが、前記「圧縮機ユニッ
ト」１から直接、枝配管にて各々の前記「熱交換器ユニ
ット」２へ冷媒配管を直接接続できるように、冷媒分配
器１５を、液配管側とガス配管側に１つづつ設けてい
る。

【００１６】図５は、前記「圧縮機ユニット」１の圧縮
機を、複数個搭載する場合の配管接続を示す。各圧縮機
の油を均一又は、油の供給を安定にするためにオイルタ
ンク１６を設置して各前記圧縮機６へ外部給油配管１７
によって油を供給して前記圧縮機６の信頼性を向上して
いる。

【００１７】各前記圧縮機の駆動制御に関しては、イン
バーター制御(全体容量の50％以上)＋定速機(全体容量
の50％以下)の複数台の前記圧縮機６により、容量制御
が無段階に行えるように構成している。また各前記圧縮
機６に、インバーター制御以外の、例えば極数変換制御
付き、アンローダー機能付き、多段階圧縮機能付きなど
を搭載し、1馬力単位の段階制御を可能としてさらに、1
馬力以下の細かい容量制御をアンロ−ダーのサイクル制
御にて駆動可能な構成とすることで、低コスト化と高効
率化を図ることもできる。さらに、「圧縮機ユニット」
の極数変換制御付きの複数の前記圧縮機６の組み合わせ
を、以下表１の通りにして、各圧縮機駆動の組み合わせ
により、0.5馬力又は、1馬力単位の細かな容量制御を可
能にすることができる。

【００１８】

【表１】

【００１９】１馬力又は、0.5馬力以下の容量制御を行
うため、アンローダー制御として、液インジェクション
圧縮機と、液インジェクションサイクルを採用して、高
効率化及び、圧縮機とサイクルの高信頼性化を図ること
と、さらにインバーター制御も採用することで、−15℃
以下の低外気温度対応(寒冷地仕様)を実現することもで
きる。

【００２０】さらに前記圧縮機６が複数個有する場合、
その内１台或は、数台の前記圧縮機６が故障した場合で
も、他の正常な前記圧縮機６のみの駆動により応急的な
空調運転が可能で且つ、故障した前記圧縮機６のみの交
換も可能となるように、前記圧縮機６を一箇所に集中配
置させ、前記圧縮機６間の油を均一に保持するための前
記外部給油配管１７及び、各前記圧縮機６間を接続して
いる冷媒配管である前記ガス配管４と前記液配管５の接
続、切り離しができる弁を設けている。

【００２１】さらに故障などで、前記圧縮機６を交換す
る時に、故障していない正常な前記圧縮機６を駆動して
冷媒を前記圧縮機６周囲以外に移動させることができる
ため、無駄に冷媒を大気に放出することが少なくでき、
経済性と省メンテ及び、地球環境への配慮も行ってい
る。

【００２２】図６は、前記「圧縮機ユニット」１を各圧
縮機毎にブロック化・標準化を図るため、と「圧縮機制
御基本ユニット」１８と、単数又は複数の前記「圧縮機
ユニット」１に分離して、各空調負荷に合わせて、前記
「圧縮機ユニット」１の数を選定して組み合わせた場合
の外観を示す。

【００２３】さらに、空調機器のリニューアル（入れ替
え）が容易に対応できるように、室外機である各前記
「圧縮機ユニット」１と前記「熱交換器ユニット」２
を、エレベーターに入る大きさに統一・標準化して、現
地にて複数台の前記「圧縮機ユニット」１と前記「熱交
換器ユニット」２を接続可能な構造としている。

【００２４】本実施例では、インバーターや極数変換な
どの容量制御機能付き圧縮機を搭載した５、６、８、10
馬力の「容量制御付き圧縮機ユニット」と、定速の圧縮
機を搭載した５、６、８、10馬力の「定速圧縮機ユニッ
ト」に分けて、これらの自由な組み合わせを可能にして
その合計容量が、１馬力単位で負荷に応じて細かに組み
合わせ対応を可能にしている。複数台連続接続可能な構
成としているため、10馬力以上の大容量の個別空調機器
にも展開可能である。

【００２５】「圧縮機制御基本ユニット」１８と各前記
「圧縮機ユニット」１の間には並列に、冷媒配管である
液配管５とガス配管４の接続の他に、前記オイルタンク
１６から各前記圧縮機６へ油を均一又は、油の供給を安
定にするために、前記外部給油配管１７を接続してい
る。

【００２６】図７は、図６にて示す外観の、サイクルを
示す図である。

【００２７】冷媒の動きに関しては、図２、図４のサイ
クル図にて示すものと同様であるが、前記圧縮機６が複
数個あリ、液配管及び、ガス配管の冷媒配管が並列に接
続されているため、各圧縮機のON−OFFを組み合わせる
ことにより、各時々の空調負荷に合わせて、段階的に冷
媒を圧縮することができる。

【００２８】また前記外部給油配管１７も、前記「圧縮
機制御基本ユニット」１８から並列に各「圧縮機ユニッ
ト」１へ接続してあるために、油を均一又は安定的に供
給することができている。

【００２９】図８は、前記「圧縮機ユニット」１と前記
「熱交換器ユニット」２を離して設置して、長配管150m
以上を実現する場合の実施図を示す。前記「圧縮機ユニ
ット」１は建物の屋上に設置し、前記「圧縮器ユニッ
ト」２を地上に設置することで、前記圧縮機６の負担を
軽減しており、長配管の対応が可能になる。このとき、
冷媒配管の接続は、前記「熱交換器ユニット」からの液
配管を、各前記室内ユニット１４へ枝配管により並列に
接続して一方、ガス配管は、前記「圧縮機ユニット」１
と前記「圧縮器ユニット」２間で接続すれば良いので、
大容量の負荷があリ、１つの冷媒配管系統でも個別空調
の可能なマルチシステムを実現することができる。

【００３０】図９は、室外ユニットである前記「圧縮機
ユニット」１と前記「熱交換器ユニット」２に、「蓄熱
ユニット」１９を接続した場合の実施外観図を示す。こ
れにより、全体の空調負荷が前記「圧縮機ユニット」１
の容量に比べて低い場合でも、冷媒配管が前記「蓄熱ユ
ニット」１９を経由することによって、冷房の場合は、
前記「蓄熱ユニット」１９内の冷水又は氷水の温度によ
って過冷却サイクルが行える。本実施例では、２０〜５
０％の能力補填をすることができる。

【００３１】また暖房の場合は、前記「蓄熱ユニット」
１９内のお湯を利用することによって、低外気温度の時
や除霜制御に対応できるようになる。この方式によっ
て、夜間に前記「蓄熱ユニット」へ蓄熱（蓄冷・蓄温）
することにより、昼間の電力使用量を低減することもで
き、前記「圧縮機ユニット」１の容量も小さくすること
ができるため、経済的な運転が実現できる。

【００３２】本実施例は何れも、空調運転のＯＮ−ＯＦ
Ｆ、空調負荷に合わせた圧縮機の容量制御の司令などを
行う制御基板を有する「制御箱」と、各圧縮機に油を直
接給油するための油タンクである「オイルセパレーター」
を、「圧縮機ユニット」に搭載して１箇所に集中するこ
とで、空調の集中制御が容易に可能とすることを可能と
している。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば従
来技術による室外機と室内機を有するセパレート型の個
別空調の可能なマルチの空気調和機に対し、室外機を前
記「圧縮機ユニット」１と前記「熱交換器ユニット」２
に分割し、かつ前記「熱交換器ユニット」２を標準化し
て複数台接続が可能とするブロック化とすることにより
前記「圧縮機ユニット」１の容量（必要とする容量）に
合わせて前記「熱交換器ユニット」２の接続台数をフレ
キシブルに組み合わせが可能となる。

【００３４】つまり、少ない機種の前記「圧縮機ユニッ
ト」１と前記「熱交換器ユニット」２の組み合わせによ
り、豊富なバリエーションの空調システムを、現地にお
ける圧縮機間の前記均油管17の接続工事、搬入などの省
工事化、省スペース化、低コストを両立しながら構築す
るできる。

【００３５】さらに10馬力以上の大容量の個別空調機器
の展開、液インジェクションサイクルを採用しての低外
気温度対応、100m以上の長配管対応、氷蓄熱などのシス
テムアップも図れる。

【００３６】また、故障した圧縮機を交換する際には、
他の正常な圧縮機を駆動させ、冷媒を圧縮機周辺以外に
移動可能として、無駄な冷媒の放出を防ぐなどの省メン
テ化も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す「圧縮機ユニット」と
複数の「熱交換器ユニット」を並べた場合の外観図。

【図２】図１にて示す外観のサイクルを示す図。

【図３】他の実施例の「圧縮機ユニット」から複数本の
枝配管を各「熱交換器ユニット」に接続した場合の外観
図。

【図４】図３にて示す外観のサイクルを示す図。

【図５】他の実施例の「圧縮機ユニット」の圧縮機を、
複数個搭載する場合の配管接続を示す図。

【図６】他の実施例の「圧縮機制御基本ユニットと複数
の「圧縮機ユニット」を組み合わせた場合の外観図。

【図７】図６にて示す外観のサイクルを示す図。

【図８】他の実施例の「圧縮機ユニット」と「熱交換器
ユニット」を離して設置して、長配管を実現した実施
図。

【図９】他の実施例の「圧縮機ユニット」と「熱交換器
ユニット」に「蓄熱ユニット」を接続した場合の実施外
観図。

【符号の説明】

１…圧縮機ユニット ２ａ，２ｂ，２ｃ…熱交換ユニッ
ト ３…制御基板 ４…冷媒ガス配管 ５…冷媒液配管
６ａ，６ｂ，６ｃ…圧縮機 ７…アキュムレーター
８…四方弁 ９ａ，９ｂ，９ｃ…熱交換器 １０，１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ…ファン １１，１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ…ファンモーター １２，１２ａ，１２ｂ…
レシーバー １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…減圧器
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１
４ｆ，１４ｇ，１４ｈ…室内ユニット 1５ａ，１５ｂ
…冷媒分配器 １６…オイルタンク １７…外部給油配
管 １８…圧縮機制御基本ユニット １９…蓄熱ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 義幸 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所空調システム事業部内 (72)発明者 安田 弘 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 中山 進 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室外機と室内機を有するセパレート型空気
   調和機において、室外機を圧縮機と制御基板，オイルセ
   パレーター又は、アキュムレーターなどを有する圧縮機
   ユニットと熱交換機とファン，ファンモーター，レシー
   バを有する熱交換器ユニットに分割して、利用側が必要
   とする運転容量に合わせて、前記熱交換器ユニットの数
   量をフレキシブルに接続可能としたことを特徴とした個
   別空調の可能なマルチ型空気調和機。
2. 【請求項２】熱交換器ユニットを標準化して、複数台接
   続が可能とするブロック化とすることにより圧縮機ユニ
   ットの容量に合わせて、熱交換器ユニットの接続台数を
   設置できるように構成したことを特徴とする第１項記載
   のマルチ型空気調和機。