JPH11148680A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房運転時に液相管で気泡が発生しても速や
かに排出でき、暖房運転時に気相管で凝縮が起こって
も、凝縮液が速やかに排出できるようにする。 【解決手段】 室外機１と、大半が室外機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
接続し、各室内機２において冷暖房可能に構成した空調
装置において、液相管３と気相管４とを、開閉弁１５と
液面検知手段１６とからなる気体バイパス回路１７と、
開閉弁１８と液面検知手段１９とからなる液体バイパス
回路２０とを介して連通可能に接続した。

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、
相変化可能な冷媒を循環させ、各室内機において冷房ま
たは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３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
な冷媒を、室外機１で冷却して凝縮させるようにしたと
きには、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、前記冷媒を室外機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冷媒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、前記冷媒の循環力
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
調装置の冷房運転においては、相変化可能な冷媒の閉回
路内圧力は冷房の負荷変動などにより絶えず変化してお
り、圧力が低下したときには液相管内で液相冷媒の一部
が気化して気泡が発生することがある。

【０００６】特に、冷房運転を開始する時などは、液相
管が断熱材によって被覆されていても、液相冷媒の温度
は外気により加熱されて比較的高くなっているので、室
外機が冷却を開始して回路内圧力が急激に低下すると、
液相管内で一斉に泡立つことがある。また、冷房負荷が
小さく、したがって循環している冷媒の量が少ないとき
にも外気の影響を受け易く、このような部分負荷運転で
は圧力の少しの低下でも液相管内で泡立つことがある。
さらに、配管途中に設けてある機器に外気より進入する
熱によっても気泡が発生することがある。

【０００７】そして、このようにして液相管で発生した
気泡は、液相冷媒の循環を不安定にしたり、各室内機へ
の液相冷媒の分流を不確実なものにする。その結果、室
内を充分に冷房することができないと云ったことも起こ
る。さらには、見掛け上前記冷媒の量が多くなるため、
各室内機に前記冷媒が寝込むようになり、冷房運転を継
続することができなくなることもある。

【０００８】しかも、上記構成の空調装置においては、
室外機で放熱して凝縮した液相冷媒は各室内機に入って
蒸発し、その後室外機へ戻る一方通行路しかないため、
気泡が発生した場合はそれをなかなか排除することが困
難であり、長時間その悪影響下から抜け出すことができ
ず、大きな影響を受けると云った欠点がある。すなわ
ち、各階の室内機の入口に溜った気泡は、膨張弁を一旦
全開にして出口側に排除するような処置を採らなければ
ならないが、このような処置を講じると、気泡だけでな
く液相冷媒も室内機の出口側に排出され、気相管に液相
冷媒が滞留するいわゆる液バックが生じ、やはり冷媒の
循環不良などの原因となっている。

【０００９】したがって、冷房運転においては液相管を
流れる冷媒に気泡が発生しても、速やかに排除できるよ
うにする必要があった。

【００１０】一方、暖房運転においては、室外機で加熱
蒸発させた気相冷媒が気相管内で冷却されて凝縮液化す
ることがある。特に、暖房運転を開始する時などは、気
相管は断熱材によって被覆されていてもかなりの低温度
となっているので、室外機で加熱して蒸発させた気相冷
媒は気相管の内部で容易に凝縮液化する。

【００１１】そして、このように気相管内で発生した液
相冷媒は、室内機への気相冷媒の循環を不安定にした
り、各室内機への気相冷媒の分流を不確実なものにし、
室内を充分に暖房することができないと云ったことも起
こっている。さらに、配管内で前記冷媒が凝縮して滞留
すると、前記冷媒が見掛け上不足した状態になるので、
運転が停止することもある。

【００１２】したがって、暖房運転においては気相管を
流れる冷媒が凝縮しても、凝縮液が速やかに排除できる
ようにする必要がある。

【００１３】

【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の間を液相
管と気相管とで接続し、室外機で放熱して凝縮した冷媒
を各室内機に導入し、各室内機で蒸発させて冷房を行う
前記冷媒の循環を、液相と気相との比重差を利用して行
う空調装置において、液相管が室外機に接続された幹液
相管と、この幹液相管から延設されて各室内機に接続さ
れた枝液相管とからなり、幹液相管の上部側と気相管と
をバイパス回路を介して連通可能に接続するようにした
第１の構成の空調装置と、

【００１４】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を液相管と気相
管とで接続し、室外機で吸熱して蒸発した冷媒を各室内
機に導入し、各室内機で凝縮させて暖房を行う前記冷媒
の室内機から室外機への搬送を、液相管に設けたポンプ
によって行う空調装置において、気相管が室外機に接続
された幹気相管と、この幹気相管から延設されて各室内
機に接続された枝気相管とからなり、幹気相管の下部側
と液相管とをバイパス回路を介して連通可能に接続する
ようにした第２の構成の空調装置と、

【００１５】前記第１・第の２の構成の空調装置におい
て、バイパス回路を、バイパス回路内に溜った前記冷媒
の液面を検出する検出手段と、この液面検出手段が出力
する信号に基づいて開閉する開閉弁とから構成するよう
にした第３の構成の空調装置と、を提供するものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１と図２を参照して説明する。なお、理解を容易
にするため、これらの図においても前記図３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。

【００１７】図１に示した本発明の空調装置は、図３に
示した従来の空調装置における液相管３と気相管４と
を、開閉弁１５と液面検知手段１６とからなる気体バイ
パス回路１７と、開閉弁１８と液面検知手段１９とから
なる液体バイパス回路２０とを介して連通可能に接続し
たものである。

【００１８】なお、開閉弁１５・１８は通常時は閉弁し
ていて、所要時にのみ制御信号を受けて開弁する開閉弁
であり、液面検知手段１６・１９は上下に出入口を有し
て内部に溜った液体の液面が検出可能に構成されたもの
である。

【００１９】そして、気体バイパス回路１７は、室外機
１と接続されると共に、各室内機２に至る複数の枝液相
管３Ｂが水平に延設された幹液相管３Ａの、枝液相管３
Ｂ側の縦管部分の上部と、隣接する気相管４との間を、
液相管３側が低く、気相管４側が高くなるように接続
し、液体バイパス回路２０は、一端で室外機１と接続さ
れ、他端側から各室内機２に至る複数の枝気相管４Ｂが
水平に延設された幹気相管４Ａの縦管部分の下部と、隣
接する液相管３との間を、液相管３側が低く、気相管４
側が高くなるように接続している。

【００２０】また、熱交換器２１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、液面検知手段１６・１９が出力する信号に
基づいて開閉弁１５・１８の開閉を制御すると共に、冷
暖切替弁６・１１と電動ポンプ８・１４を制御する室外
制御装置２２が設けられている。また、電動ポンプ８の
吐出口側液相管３には逆止弁２３が設けられている。

【００２１】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２１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。

【００２２】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・
１８とを閉弁して室外機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冷媒、例えば低温度でも圧
力が低下すると容易に蒸発し得る冷媒のＲ−１３４ａ
は、室外機１において熱交換器２１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。

【００２３】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冷房作用を行う。こ
の冷房作用によって、液体のＲ−１３４ａは蒸発し、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。

【００２４】上記Ｒ−１３４ａの循環では、液相管３を
経由して各室内機２に流入する液体のＲ−１３４ａは室
外機１から離れるほど温度が上昇するので、幹液相管３
Ａでは下方ほど、枝液相管３Ｂでは幹液相管３Ａから離
れるほど、気泡の発生が多くなる。そして、幹液相管３
Ａの下方部分で発生した気泡は幹液相管３Ａを上昇し、
その上方の気体バイパス回路１７に入る。

【００２５】気体バイパス回路１７におけるＲ−１３４
ａの液面は、気泡が全く入っていない状態では開閉弁１
５の位置まで上昇しているが、気体バイパス回路１７に
気泡が入るにつれて下がり、遂にはその液面は液面検知
手段１６の内部まで下がり、液面検知手段１６によって
その液面が検知されると、所要の信号が室外制御装置２
２に出力される。

【００２６】室外制御装置２２は、液面検知手段１６か
ら所要の信号を受け取ると、所要の制御信号を出力して
開閉弁１５を例えば所定時間開き、気体バイパス回路１
７に気泡が進入して溜った気体のＲ−１３４ａを気相管
４に排出する。したがって、液相管３の幹液相管３Ａの
部分を流れる液体のＲ−１３４ａに気泡を生じることが
あっても、気体バイパス回路１７を介して速やかに排出
することができるので、発生した気泡が液体のＲ−１３
４ａの循環に悪影響を及ぼすことがない。

【００２７】なお、幹液相管３Ａを流れる液体のＲ−１
３４ａに気泡が発生するときには、枝液相管３Ｂを流れ
る液体のＲ−１３４ａにも気泡が発生するが、枝液相管
３Ｂは水平に配管されているため、気泡はこの部分に滞
留することなく液体のＲ−１３４ａと共に速やかに各室
内機２に流れ込んで気相管４に排出されてしまい、この
場合も発生した気泡が液体のＲ−１３４ａの循環に悪影
響を及ぼすことはない。したがって、各室内機２によっ
て常に正常な冷房運転が行われる。

【００２８】一方、冷暖切替弁６と開閉弁１５・１８を
閉弁し、冷暖切替弁１１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−１３４ａは熱
交換器２１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５
５℃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。

【００２９】上記Ｒ−１３４ａの循環では、気相管４を
経由して各室内機２に流入する気体のＲ−１３４ａは室
外機１から離れるほど温度が低下するので、幹気相管４
Ａでは下方ほど、枝気相管４Ｂでは幹気相管４Ａから離
れるほど、凝縮液の発生が多くなる。そして、幹気相管
４Ａの下方部分で発生した凝縮液は幹気相管４Ａを降下
し、その下方の液体バイパス回路２０に入る。

【００３０】気体バイパス回路２０におけるＲ−１３４
ａの気相管４側の液面は、液体バイパス回路２０に凝縮
液が入るにつれて開閉弁１８の位置から上がり、遂には
その液面が液面検知手段１９の内部まで上がり、液面検
知手段１９によってその液面が検知されると、所要の信
号が室外制御装置２２に出力される。

【００３１】室外制御装置２２は、液面検知手段１９か
ら所要の信号を受け取ると、所要の制御信号を出力して
開閉弁１８を例えば所定時間だけ開き、液体バイパス回
路２０に進入して溜っていた液体のＲ−１３４ａを液相
管３に排出する。したがって、気相管４の幹気相管４Ａ
を流れる気体のＲ−１３４ａが凝縮することがあって
も、液体バイパス回路２０を介して速やかに排出するこ
とができるので、気相管４の凝縮液が気体のＲ−１３４
ａの循環に悪影響を及ぼすことがない。

【００３２】なお、幹気相管４Ａを流れる気体のＲ−１
３４ａが凝縮するときには、枝気相管４Ｂを流れる気体
のＲ−１３４ａも凝縮するが、枝気相管４Ｂは水平に配
管されているため、凝縮液はこの部分に滞留することな
く各室内機２に流れ込み、気体で流れ込んで凝縮するＲ
−１３４ａと共に液相管４に排出されるので、この場合
も気相管４の凝縮液が気体のＲ−１３４ａの循環に悪影
響を及ぼすことはない。したがって、各室内機２によっ
て常に正常な暖房運転が行われる。

【００３３】なお、本発明の空調装置においても、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。

【００３４】このように構成すると、冷房運転時にはＲ
−１３４ａの液体と気体の比重差に加えて電動ポンプ１
４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。

【００３５】また、レシーバタンク１０・電動ポンプ８
・冷暖切替弁６・１１などを取り払って、図２に示した
ように冷房運転専用の空調装置とすることもできる。

【００３６】さらに、閉回路３に封入する相変化可能な
冷媒としては、Ｒ−１３４ａの他にも、Ｒ−４０７ｃ、
Ｒ−４０４Ａ、Ｒ−４１０ｃなどであっても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、幹液相管の上部側
と気相管とをバイパス回路を介して連通可能に接続した
空調装置においては、冷房運転中に液相管で気泡が発生
しても、バイパス回路を介して気相管に速やかに排出す
ることがきるので、発生した気泡が液相冷媒の各室内機
への循環に悪影響を及ぼすことがない。したがって、冷
房運転の起動時や運転中に圧力が急低下して液相管の冷
媒に気泡が発生しても、液相管から気泡が速やかに排除
され、正常な冷房運転が行える。

【００３８】また、幹気相管の下部側と液相管とをバイ
パス回路を介して連通可能に接続したことを特徴とする
空調装置においては、暖房運転中に気相管で凝縮液が発
生しても、バイパス回路を介して液相管に速やかに排出
することがきるので、発生した凝縮液が気相冷媒の各室
内機への循環に悪影響を及ぼすことがない。したがっ
て、暖房運転の起動時などで気相管で凝縮が起こって
も、気相管から凝縮液が速やかに排除され、正常な暖房
運転が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。

【図２】冷房運転専用としたときの実施形態を示す説明
図である。

【図３】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 開閉弁 １６ 液面検知手段 １７ 気体バイパス回路 １８ 開閉弁 １９ 液面検知手段 ２０ 液体バイパス回路 ２１ 熱交換器 ２２ 室外制御装置 ２３ 逆止弁

Claims (3)

【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の間を液相管と気
   相管とで接続し、室外機で放熱して凝縮した冷媒を各室
   内機に導入し、各室内機で蒸発させて冷房を行う前記冷
   媒の循環を、液相と気相との比重差を利用して行う空調
   装置において、液相管が室外機に接続された幹液相管
   と、この幹液相管から延設されて各室内機に接続された
   枝液相管とからなり、幹液相管の上部側と気相管とをバ
   イパス回路を介して連通可能に接続したことを特徴とす
   る空調装置。
2. 【請求項２】 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を液相管と気
   相管とで接続し、室外機で吸熱して蒸発した冷媒を各室
   内機に導入し、各室内機で凝縮させて暖房を行う前記冷
   媒の室内機から室外機への搬送を、液相管に設けたポン
   プによって行う空調装置において、気相管が室外機に接
   続された幹気相管と、この幹気相管から延設されて各室
   内機に接続された枝気相管とからなり、幹気相管の下部
   側と液相管とをバイパス回路を介して連通可能に接続し
   たことを特徴とする空調装置。
3. 【請求項３】 バイパス回路が、バイパス回路内に溜っ
   た前記冷媒の液面を検出する検出手段と、この液面検出
   手段が出力する信号に基づいて開閉する開閉弁とからな
   ることを特徴とする請求項１または２記載の空調装置。