JPH11148679A - 空調装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 相変化可能な流体を冷暖房何れにおいても過
不足なく循環させる。 【解決手段】 室内機２で冷房する時には相変化可能な
流体、例えばＲ−１３４ａを高所の室外機１で凝縮さ
せ、Ｒ−１３４ａの相間の比重差を利用して低位置の室
内機２に送り、室内機２で暖房する時には室内機２で凝
縮したＲ−１３４ａを電動ポンプ８で室外機１に戻して
加熱蒸発させるようにした装置において、液相管３に開
閉弁１５を設けると共に、レシーバタンク１０を気相管
４に開閉弁１６を介して接続し、冷暖切替弁６を開き、
冷暖切替弁１１・開閉弁１５・１６を閉じて行う冷房運
転時に、室外機１・室内機２間で循環しているＲ−１３
４ａが過剰な時には開閉弁１５を開いてレシーバタンク
１０に溜め、不足している時には冷暖切替弁６を閉じ、
冷暖切替弁１１・開閉弁１６を開いて電動ポンプ８を起
動し、レシーバタンク１０のＲ−１３４ａを室外機１に
供給するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調装置に関するも
のであり、特に詳しくは室外機と、全数もしくは過半数
が室外機より下方に設置された複数の室内機との間で、
相変化可能な流体を循環させ、各室内機において冷暖房
可能に構成した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置として、例えば図２に示し
た構成の空調装置がある。この空調装置においては、冷
熱または温熱が選択的に供給できる室外機１と、全数も
しくは過半数がこの室外機１より下方に設置された複数
の室内機２とを、液相管３と気相管４とで配管接続して
閉回路５を形成し、この閉回路５に封入した相変化可能
な流体を、室外機１の熱交換器１７で冷却して凝縮させ
るようにしたときには、この室外機１で凝縮した液体を
液相管３に介在する冷暖切替弁６を開弁して各室内機２
に導入し、その熱交換器７を介して室内空気と熱交換さ
せて冷房作用を起こさせ、この熱交換で吸熱して蒸発し
た気体を気相管４を介して低圧となっている室外機１に
戻るように構成して、室内機２それぞれにおいて冷房が
行われる。

【０００３】そして、前記流体を室外機１で加熱して蒸
発させるようにしたときには、この室外機１で蒸発した
気体を気相管４を介して各室内機２に導入し、その熱交
換器７を介して室内空気と熱交換させて暖房作用を起こ
させ、この熱交換で放熱して凝縮した液体を液相管３に
介在する電動ポンプ８の吐出力を利用して室外機１に戻
るように構成して、室内機２それぞれにおいて暖房が行
われる。なお、９は流量調整弁、１０はレシーバタン
ク、１１は冷暖切替弁、１２は送風機である。

【０００４】上記構成の空調装置においては、冷房運転
時には相変化可能な流体がその液相と気相との比重差に
よって自然に循環するので、電力消費が削減できると云
った利点がある。なお、室外機１側の液相管３には破線
で示すようにレシーバタンク１３と、冷房運転時に運転
する電動ポンプ１４とを介在させて、前記流体の循環力
を高め、室内機２の一部を室外機１と同じフロアや高い
フロアにも設置できるように構成した空調装置もある。
このように電動ポンプ１４を設置しても、室内機２で凝
縮した液体を上部の室外機１まで搬送する能力が要求さ
れる電動ポンプ８より小型化できるので、電動ポンプ８
を利用して冷房運転の循環が行えるように配管した空調
装置に比べると、電力消費を抑える効果はある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の空
調装置においては、相変化可能な流体の循環量が不足し
ないように閉回路５に多めに封入すると、暖房運転時に
はレシーバタンク１０が満杯になって室内機２下方の液
相管３が前記液体で満たされてしまい、室内機２からの
前記流体のはけが悪くなる。また、冷房運転時には蒸発
器として機能する室内機２に前記流体が寝込んでしま
い、設定温度まで温度が下がらないと云った問題点があ
る。したがって、冷暖房何れの運転においても、相変化
可能な流体が過不足なく循環して、空調が正常に行える
ようにする必要があり、この点の解決が課題となってい
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため、室外機と、全数もしくは過半数が
室外機より下方に設置された複数の室内機とを、気相管
とポンプを備えた液相管とで接続し、室外機で吸熱して
蒸発した気体を室内機に導入して放熱・凝縮させ、この
凝縮した液体を前記ポンプの吐出力によって室外機に戻
し、各室内機において暖房運転を可能に構成すると共
に、流路切り替えにより、室外機で放熱して凝縮した液
体を気体との比重差に基づく自重を利用して室内機に搬
送し、室内機で吸熱・蒸発させて各室内機において冷房
運転を可能に構成した空調装置において、室内機と前記
ポンプとの間に開閉弁とレシーバタンクとを直列に設
け、且つ、このレシーバタンクと前記気相管とを開閉弁
を介して接続するようにした第１の構成の空調装置と、

【０００７】前記第１の構成の空調装置において、レシ
ーバタンクを複数個に分割して設置するようにした第２
の構成の空調装置と、

【０００８】前記第１または第２の構成の空調装置にお
いて、液相管の開閉弁と気相管の開閉弁とを閉弁して行
う冷房運転中に、前記流体の過剰循環が検知されると、
液相管の開閉弁を開弁して前記流体を前記レシーバタン
クに貯溜し、前記流体の循環不足が検知されると、流路
を暖房運転用に切り替えると共に、気相管の開閉弁を開
弁して前記ポンプを起動し、前記レシーバタンクから前
記液体を前記室外機に回収するようにした第１の構成の
運転方法と、

【０００９】前記第１または第２の構成の空調装置にお
いて、液相管の開閉弁を開弁し、気相管の開閉弁を閉弁
した状態で継続する暖房運転を、暖房運転開始時には気
相管の開閉弁も開弁するようにした第２の構成の運転方
法と、

【００１０】前記第２の構成の運転方法において、液相
管の開閉弁と気相管の開閉弁を共に閉弁して暖房運転を
終了するようにした第３の構成の運転方法と、を提供す
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１を参照して説明する。なお、理解を容易にする
ため、この図１においても前記図２において説明した部
分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付し
た。

【００１２】レシーバタンク１０は、複数、例えば３個
が並列に設置され、その上流側の液相管３には開閉弁１
５が設けられている。また、この３個のレシーバタンク
１０には開閉弁１６を介して気相管４が接続されてい
る。なお、複数個のレシーバタンク１０を並列に設置し
たのは、１個で大容量化を図る場合に比べて強度上の制
約が少なくなるためであり、より厚い鋼鈑を使用してレ
シーバタンクを作製する場合は大容量化した１個であっ
ても良い。

【００１３】また、熱交換器１７の管壁を介して冷熱と
温熱が選択的に供給できる吸収式冷凍機などからなる室
外機１には、その熱交換器１７内を流れている冷媒のＲ
−１３４ａの液面レベルを検出するための液面センサ１
８と、この液面センサとも接続され、且つ、冷暖切替弁
６・１１および開閉弁１５・１６の開閉を制御したり、
電動ポンプ８・１４の運転を制御するための室外制御装
置１９も設けられている。

【００１４】なお、吸収式冷凍機の図示しない蒸発器に
配管した熱交換器１７から冷熱を供給したり、温熱を供
給することができる吸収式冷凍機としては、例えば特開
平７−３１８１８９号公報などに開示されたものが使用
できる。

【００１５】上記構成の本発明の空調装置においては、
冷暖切替弁６を開弁し、冷暖切替弁１１と、開閉弁１５
・１６とを閉弁し、室外機１で冷熱を発生させると、閉
回路５に封入した相変化可能な流体、例えば低温度でも
圧力が低下すると容易に蒸発し得るＲ−１３４ａは、室
外機１において熱交換器１７の管壁を介して冷却されて
凝縮し、所定の低温度、例えば７℃の液体となって液相
管３に吐出する。

【００１６】そして、この温度の低い液体のＲ−１３４
ａが、流量調整弁９を介して各室内機２に流入し、送風
機１２によって供給される温度の高い室内空気からその
熱交換器７の管壁を介して熱を奪い、蒸発して冷房作用
を行う。この冷房作用によって蒸発したＲ−１３４ａは
Ｒ−１３４ａが凝縮して圧力が低くなっている室外機１
に気相管４を介して戻る循環が行われる。

【００１７】そして、この冷房運転中に、液面センサ１
８によって室外機１におけるＲ−１３４ａの液面レベル
が、過剰判定のための第１の所定位置より高くなってい
ると検知されたときには、室外制御装置１９からの指示
に基づいて開閉弁１５を開弁し、レシーバタンク１０に
液体のＲ−１３４ａを貯溜する。この操作によって、室
外機１におけるＲ−１３４ａの液面は下がるので、液面
センサ１８によってＲ−１３４ａの液面が前記第１の所
定位置より低い第２の所定位置まで下がったことが検知
されると、室外制御装置１９からの指示に基づいて開閉
弁１５を閉弁し、レシーバタンク１０へのＲ−１３４ａ
の貯溜操作を終了する。

【００１８】一方、液面センサ１８によって室外機１に
おけるＲ−１３４ａの液面レベルが、不足判定のための
第１の所定位置より低くなっていると検知されたときに
は、室外制御装置１９からの指示に基づいて、冷暖切替
弁６を閉弁し、冷暖切替弁１１を開弁して流路を暖房運
転に切り替えると共に、開閉弁１６を開弁して電動ポン
プ８を起動し、レシーバタンク１０に貯溜していた液体
のＲ−１３４ａを室外機１に供給して、室外機１と室内
機２との間で循環するＲ−１３４ａの量を増やす。そし
て、この操作によって、室外機１におけるＲ−１３４ａ
の液面は上がるので、液面センサ１８によってＲ−１３
４ａの液面が前記不足判定のための第１の所定位置より
高い第２の所定位置まで上昇したことが検知されると、
室外制御装置１９からの指示に基づいて前記通常の冷房
運転に戻す制御を行う。

【００１９】したがって、室外機１と室内機２との間で
循環するＲ−１３４ａは常に適正な量に制御されるの
で、蒸発器として機能する室内機２の熱交換器７にＲ−
１３４ａが寝込み、所定温度まで冷却できないと云った
不都合を生じることがない。

【００２０】一方、冷暖切替弁６と開閉弁１６を閉弁
し、冷暖切替弁１１と開閉弁１５を開弁し、室外機１で
温熱を発生させながら電動ポンプ８を起動したときに
は、室外機１で発生した温熱によって閉回路５のＲ−１
３４ａは熱交換器１７の管壁を介して加熱されて蒸発
し、気相管４を介して各室内機２の熱交換器７に所定温
度、例えば５５℃で供給され、各熱交換器７において
は、送風機１２によって強制的に供給される温度の低い
室内空気にＲ−１３４ａが放熱して凝縮・液化し、この
凝縮・液化時に暖房作用を行ない、さらに、凝縮したＲ
−１３４ａの液体が流量調整弁９を通ってレシーバタン
ク１０に入り、電動ポンプ８の搬送力によって室外機１
に還流すると云ったＲ−１３４ａの循環が起こって、暖
房運転が継続される。

【００２１】この暖房運転においては、室内機２の熱交
換器７を介して暖房作用を行って凝縮したＲ−１３４ａ
は、３個が並列に設置されて大容量化されたレシーバタ
ンク１０に溜り、室内機２側の液相管３がＲ−１３４ａ
の液体で満たされることがないので、室内機２で凝縮し
たＲ−１３４ａのはけが悪くなるといった不都合は起こ
らない。

【００２２】そして、この暖房運転は、開閉弁１６を開
弁した状態で開始し、開閉弁１５・１６を閉弁して終了
する。このような弁制御を行うことで、運転開始時にお
いては、室外機１で加熱して蒸発させたＲ−１３４ａ
が、運転開始時に温度の低くなっている気相管４で放熱
・凝縮しても、この凝縮したＲ−１３４ａは室内機２で
はなくレシーバタンク１０を経由して室外機１に戻さ
れ、再加熱されると云った循環が行われて、気相管４が
気体のＲ−１３４ａの搬送に必要な温度にまで速やかに
加熱できると云った利点がある。

【００２３】一方、前記のようにして暖房運転を終了す
ると、液相管３と気相管４にある液体のＲ−１３４ａは
レシーバタンク１０に入り込み、室内機２に多量に溜る
ことが防止されるので、次回の暖房運転を行う際に、室
内機２に溜った液体のＲ−１３４ａを室外機１まで回収
する操作が短時間で行えるようになり、これにより速や
かな暖房運転の開始が可能になると云った利点がある。

【００２４】なお、本発明の空調装置においても、図１
に破線で示したように、レシーバタンク１３と電動ポン
プ１４とを設置した構成とすることも可能である。

【００２５】このように構成すると、Ｒ−１３４ａの液
体と気体の比重差に加えて電動ポンプ１４の搬送力を作
用させることができるので、室内機２の設置階の相違に
よるＲ−１３４ａの流入の難易差が縮小できる。これに
より、室内機２の一部を室外機１と同じフロアに設置し
たり、高いフロアに設置することも可能になる。

【００２６】また、冷房運転中に室外機１と室内機２と
の間で循環しているＲ−１３４ａの量が多いために、開
閉弁１５を開弁してレシーバタンク１０に液体のＲ−１
３４ａを貯溜する際には、この電動ポンプ１４を起動す
ることで、レシーバタンク１０への貯溜操作がより速や
かに、且つ、確実に行えるようになる。また、レシーバ
タンク１０に液体のＲ−１３４ａを貯溜する前記操作時
に、各室内機２の流量調整弁９を一時的に閉弁して、貯
溜操作を促進するようにしても良い。

【００２７】さらに、閉回路３に封入する相変化可能な
流体としては、Ｒ−１３４ａの他にも、Ｒ−４０７ｃ、
Ｒ−４０４Ａ、Ｒ−４１０ｃなどであっても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、相
変化可能な流体を冷暖房何れの運転においても、室外機
と室内機との間で過不足なく循環させることができるの
で、室内機により常に正常な状態で空調が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。

【図２】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１ 室外機 ２ 室内機 ３ 液相管 ４ 気相管 ５ 閉回路 ６ 冷暖切替弁 ７ 熱交換器 ８ 電動ポンプ ９ 流量調整弁 １０ レシーバタンク １１ 冷暖切替弁 １２ 送風機 １３ レシーバタンク １４ 電動ポンプ １５・１６ 開閉弁 １７ 熱交換器 １８ 液面センサ １９ 室外制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外機と、全数もしくは過半数が室外機
   より下方に設置された複数の室内機とを、気相管とポン
   プを備えた液相管とで接続し、室外機で吸熱して蒸発し
   た気体を室内機に導入して放熱・凝縮させ、この凝縮し
   た液体を前記ポンプの吐出力によって室外機に戻し、各
   室内機において暖房運転を可能に構成すると共に、流路
   切り替えにより、室外機で放熱して凝縮した液体を気体
   との比重差に基づく自重を利用して室内機に搬送し、室
   内機で吸熱・蒸発させて各室内機において冷房運転を可
   能に構成した空調装置において、室内機と前記ポンプと
   の間に開閉弁とレシーバタンクとを直列に設け、且つ、
   このレシーバタンクと前記気相管とを開閉弁を介して接
   続したことを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 レシーバタンクが複数個に分割して設置
   されたことを特徴とする請求項１記載の空調装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の空調装置におい
   て、液相管の開閉弁と気相管の開閉弁とを閉弁して行う
   冷房運転中に、前記流体の過剰循環が検知されると、液
   相管の開閉弁を開弁して前記流体を前記レシーバタンク
   に貯溜し、前記流体の循環不足が検知されると、流路を
   暖房運転用に切り替えると共に、気相管の開閉弁を開弁
   して前記ポンプを起動し、前記レシーバタンクから前記
   液体を前記室外機に回収することを特徴とする空調装置
   の運転方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の空調装置におい
   て、液相管の開閉弁を開弁し、気相管の開閉弁を閉弁し
   た状態で継続する暖房運転を、暖房運転開始時には気相
   管の開閉弁も開弁することを特徴とする空調装置の運転
   方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の空調装置の運転方法にお
   いて、液相管の開閉弁と気相管の開閉弁を共に閉弁して
   暖房運転を終了することを特徴とする空調装置の運転方
   法。