JPS63318436A - 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、ヒートポンプを利用した空気調和装置に係り
、特に、１台の室外機ユニットと、複数台の室外機ユニ
ットとの間で、冷媒を循環させるとともに、冷媒量の正
確な制御を行なうための技術に関するしのである。

「従来の技術」 一般に、空気調和装置（いわゆる空調装置・エアコン装
置）では、ヒートポンプの原理によって熱を輸送して、
室内の冷暖房を行なうようにしている。

第５図は、室外機ユニット１と室内機ユニット２とが分
離されている分離型の空気調和装置の従来例を示すもの
で、室外機ユニット１と室内機ユニット２との間が、冷
媒液の液輸送系３と、該冷媒液の蒸発ガスのガス輸送系
４とによって、連結状態とされている。

そして、冷房運転時には、室内機ユニット２において、
蒸発ガスを圧縮、冷却することによって冷媒液とし、該
冷媒液を第５図の実線の矢印で示すように、液輸送系３
における分配装置２２で配分して複数の室内機ユニット
２に送り込み、冷房のための熱交換後に、蒸発ガスを室
外機ユニソト■に戻すようにしており、暖房運転時には
、室外機ユニットｌにおいて、圧縮した蒸発ガスを第５
図の破線の矢印で示すように、ガス輸送系４により室内
機ユニット２に導いて、暖房のための熱交換後に、冷媒
液を分配装置２２で合流させて液輸送系３により室外機
ユニットｌに戻して、熱交換によって蒸発ガス化して、
再び圧縮を繰り返すようにしている。

また、前記分配装置２２においては、冷暖房時の各室内
機ユニット２の負荷に対応して、流量調整弁２３の開度
を制御することにより、適正冷媒量の分配を行なって、
各室内機ユニット２の並列運転を可能としている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、各室内機ユニット２への冷媒量の調整を
流量調整弁２３で行なうと、弁開度と流通量との正確な
相関関係を持たせることや、制御範囲、分配装置２２か
らの配管長さ、高低等の要因によって、冷暖房負荷の正
確な設定を行なうことが困難となり、分配系統数の制限
を受は易くなる。

また、各系統毎に流量調整弁２３を必要としているため
に、部品点数の増加や装置構成の複雑化を招き易くなる
等の問題点を生じる。

本発明は、このような問題点を解決するものであり、冷
媒の分配と流量調整機能とを一つの分配装置で行なう等
によって、構成部品の低減を図るとともに、各系統毎の
流量調整を正確にかつ容易に行ない得るようにすること
等を目的としているものである。

１問題点を解決するための手段」 本発明における空気調和装置は、冷媒液と蒸発ガスとの
相互変換を行なう熱交換部と、蒸発ガスの圧縮機とを備
えた室外機ユニットに、液輸送系とガス輸送系とを介し
て複数の室内機ユニットを接続してなるとともに、前記
液輸送系と複数の室内機ユニットとの間に流体分配手段
を配設しているものであり、該流体分配手段は、前記複
数の室内機ユニットに連通状態の複数のポートを有する
ケーシングの中に、回転位置によって前記ポートと選択
的に連通させられるとともに液輸送系に対して常時連通
状態の連通開口を有するロータリー部を具備しているも
のである。

１作用」 冷房時は、室外機ユニットの圧縮機によって、蒸発ガス
を圧縮するとともに、その時の発生熱を熱交換部により
除去して液化し、冷媒液を液輸送系によって流体分配手
段に導き、ロータリー部の回転位置により液輸送系を複
数の室内機ユニットに対して選択的に接続し、冷媒液を
複数に分割した状態で室内機ユニットに送り込む。

室内機ユニットにおいて、減圧及び熱交換作用により、
冷媒液の蒸発を促進させ、主として冷媒液の気化にとも
なう潜熱によって室内の空気を冷却する。室内機ユニッ
トの作動によってガス化した蒸発ガスは、ガス輸送系を
経由して室外機ユニットに戻されることにより、再び圧
縮されて循環する。

また、暖房時は、室外機ユニットにおける圧縮機によっ
て、蒸発ガスを圧縮するとともに圧縮により蒸発ガスの
温度を高め、蒸発ガスをガス輸送系によって室内機ユニ
ットに導いて、圧縮ガスと室内の空気との熱交換を行な
う。熱交換時に圧縮ガスの有している顕然及び潜熱を放
出させることにより、圧縮ガスの液化を行なう。複数の
室内機ユニットの冷媒液を流体分配手段に導いて合流さ
せ、冷媒液を液輸送系により室外機ユニットに導き、減
圧及び熱交換作用により、大気と冷却状態の冷媒液との
間で熱交換を行ない、ガス化した蒸発ガスは、再び圧縮
されて循環する。

これら冷暖房時において、液輸送系と室内機ユニットと
の間における冷媒液の分配及び合流数は、ロータリー部
の連通開口と、ケーシングにおける各ポートとの連通数
によって選択される。

したがって、ロータリー部を回転させることにより、連
通状態の変更を実施するとともに、ロータリー部を間欠
的に回転させることによって、各連通開口と室内機ユニ
ットとの連通時間を制御し、連通時間に比例して冷媒液
の流量の設定を行なうことによって、流量設定の正確さ
容易さを得ている。

「実施例」 以下、第１図ないし第４図に基づいて、本発明に係る空
気調和装置の一実施例を説明する。

一実施例における空気調和装置は、主として室外に設置
されて大気との熱交換を行なうための室外機ユニットＩ
と、１台の室外機ユニットｌに対して複数台設置されて
主として室内等の冷暖房を行なうための室内機ユニット
２と、これら室外機ユニットｌ及び室内機ユニット２の
間を連結して、冷媒液（液化状態の冷媒）及び蒸発ガス
（気化状態の冷媒）を流通させるための液輸送系３及び
ガス輸送系４と、液輸送系３と室内機ユニット２との間
に介在している流体分配手段５とを主要部としている。

そして、室外機ユニット１は、第１図に示すように、冷
媒液のガス化した蒸発ガスを圧縮させるための圧縮機６
と、該圧縮機６により圧縮状態とされた蒸発ガス中の油
を分離さけるための油分離器７と、圧縮機６の流体入り
目配管８及び油分離器７の流体出口配管９の間に配設さ
れている流路切り換え弁１０と、該流路切り換え弁ｌＯ
に接続されて室外の大気との間で熱交換を行なうための
熱交換部１１と、該熱交換部！＋に対してそれぞれ接続
されているとともに、相互に並列接続状態とされている
逆止弁１２及び自動膨張器１３と、これらに対して接続
されている受液器（液貯留器用４とからなるものであり
、かつ、前記逆止弁Ｉ２は、第１図において矢印で示し
ているように、熱交換部Ｉｆから流体が離れる方向に流
体を挿通させ、その逆方向の流体の流れを遮断する乙の
である。

前記室内機ユニット２は、室外機ユニットＩに対して複
数台配設され、第１図に示すように、室内の空気との間
で熱交換を行なうための熱交換部２と、該熱交換部１１
に対してそれぞれ接続されているとともに、相互に並列
接続状態とされている逆止弁１２及び自動膨張器１３と
、これらに対して接続されている受液器１４とからなる
ものであり、逆止弁１２は、熱交換部１１から離れる方
向の流体を挿通させ、その逆方向の流体の流れを遮断す
るものである。

前記液輸送系３とガス輸送系４とは、室外機ユニットＩ
と室内機ユニット２とを相互に接続するとともに、液輸
送系３の部分に、一つの室外機ユニット１に対して複数
の室内機ユニット２を接続するための前記流体分配手段
５が配設される。

該流体分配手段５は、主として第２図に示すよに、液輸
送系３に連通接続させられるロータリー部１５と、該ロ
ータリー部１５を回転自在に支持するためのケーシング
１６と、該ロータリー部１５の回転位置を制御するため
の回転駆動源１７とが設けられるとともに、該ケーシン
グ１６におけるロータリー部Ｉ５との対向部分には、周
方向に間隔を明けた複数のポート１８が内向状態に配さ
れており、該各ポート１８は、複数の室内機ユニット２
にそれぞれ連通させられる。

前記ロータリー部Ｉ５について、さらに詳述すると、ロ
ータリー部１５は、ケーシング１６の中を回転する概略
円盤状とされるとともに、府記液輸送系３に対して回転
状態で連通させるだめのスイベルジヨイント部１９と、
該スイベルジヨイント部１９から流体が送り込まれる中
空室２０と、該中空室２０の周縁部分に明けられている
外向状態の複数の連通開口２１（２１ａ〜２１ｏ）とを
有しており、連通開口２１は、前記ポートＩ８よりも数
が多く明けられているとともに、周方向の開口距離が非
均−状態、つまり、開口の周方向の大きさが全部同一で
はなく、後述するように、各ポートＩ８の数と使用目的
とにより、距離を相異させた設定がなされている。

第１図例では、ケーシングＩ６における６＠のポート１
８のすべてを、流体分配（または流体合流）に使用する
ようにしているため、回転角αによって８４通りの連通
状態を得るように、約４゜３°（３６０°÷８４　）毎
の回転位置において、任意に停止可能な切り替えができ
るように設定されている。

したがって、前記回転駆動源１７にあっては、約４．３
°毎に停止させる機能を有するように、例えばステッピ
ングモータあるいはモータの１回転を減速して、ｌ÷８
４回転する等によって、基準回転角的４．３°を単位と
する必要回転量の回転駆動と、その回転位置で正確に停
止させる機能と、第４図に示すように、連通条件を与え
たときに、条件を満足する回転角を選択して、ロータリ
ー部１５を必要回転角だけ回転作動させるための制御手
段等を備えたものが適用される。

ロータリー部Ｉ５における連通開口２！と、ロータリー
部１５の回転角αと、ケーシング１６における各ポート
１８とによって組み合わせかなされる連通状態の変化（
分配サイクル）は、これらの組み合わけによって決定さ
れるか、分配系統の配置が対称形となる場合も考慮する
と、第１表の通りである。ただし、第１表では、第２図
の状態を０９として、ロータリー部１５を時計回りに回
転させた例を示している。

以上の要領でロータリー部１５の連通開口２Ｉを設定し
ておくと、ロータリー部Ｉ５を分配角度毎に回転させる
ことにより、すべての同時分配の組み合わせが可能とな
る。

第２図に示す状態を基準（回転角０°　）として、ロー
タリー部１５を右回転させる場合を考えると、第１表の
回転角αの欄で示すように、回転角０゜における連通状
態は、連通開口２１ａがＡポートに、連通開口２１ｂが
Ｂポートに、連通開口２ＩｄがＣポートに、連通開口２
１ｈがＤポートに、連通開口２１１がＥポートに、連通
開口２１ｏかＦポートにそれぞれ連通、つまり、６個の
ポートＩ８がすべてロータリー部１５の中空部２０に連
通した状態となっている。

また、一つの分配角度、４．３°だけ右回転させた場合
の連通状態は、ロータリー部Ｉ５における連通開口２１
がそれぞれ４．３°回転移動することによって、Ｆポー
トだけが外れてＡ−Ｂ−Ｃ・Ｄ−Ｅポートが連通ずるこ
とになる。

このように、ロータリー部１５の回転位置により、連通
開口２Ｉとケーシング１６における各ポート１８との連
通数、あるいは、連通開口２Ｉとの組み合わせが変化し
た同時分配が可能となり１、連通状態の選択により、６
個以下の室内機ユニット２を液輸送系３に接続させた状
態とすることができるとともに、その組み合わせを任意
に設定することができる。この場合において、ロータリ
ー部１５を回転作動させると、各ポート！８の連通状態
の切り替えが全部同時、同期状態で行なわれることにな
る。

冷房時を例にとって説明すると、液輸送系３から流体分
配手段５に冷媒液を送り込むと、冷媒液はロータリー部
１５におけるスイベルジヨイント部Ｉ９を経由して、中
空部２０から回転位置に応じた連通開口２１とポート１
８とを介して、接続されている室内機ユニット２に冷媒
液を分配することになる。

このような冷媒液の分配にあって、ロータリー部１５は
、回転駆動部１７を具備しており、また、面述したよう
に、各ポート１８を同期させながらその連通状態を切り
替えることが可能となっているため、第４図に示すよう
に、流体供給量を１００％ないし０％の間で調整するこ
とができる。

即ち、第４図に示すように、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ・Ｅ−Ｆポ
ートについて、それぞれｌＯＯ・５０・８０・９０・４
０・２０％の流体供給（目的とする熱負荷に対して必要
な量の流体供給）を必要としているような場合であると
、単位時間（ｔ）＠にロータリー部１５の回転位置を変
えることにより、第４図に示すような流体の分配を行な
うことができる。

第４図の場合は、単位時間Ｑ）毎に連通状態の切り替え
を行なうことにより、１００％流量を必要としない室内
機ユニット２については、間欠的に流体を挿通させると
ともに、単位時間が１０回で元の連通状態に戻して、再
び繰り返すことにより、規定の流量比を得るようにして
いるものである。

このような規定の流量比は、冷暖房両方の場合に適用す
ることが可能であることは言うまでもない。暖房時には
、室外機ユニット１における流路切り換え弁１０を切り
替えるとともに、圧縮機６によって蒸発ガスを圧縮して
、第１図に破線の矢印で示すように、ガス輸送系４を介
して各室内機ユニット２に送り込み、熱交換部！■によ
って放熱を行なった後、流体分配手段５によって冷媒液
を合流させ、液輸送系３を介して室外機ユニット！に戻
すとともに、室外機ユニットｌにおいて、自動膨張弁１
３により減圧放出を行なって低圧冷媒液とし、熱交換部
ｌｌによって吸熱を行ない、蒸発ガスを再度圧縮して循
環させることになる。

このような暖房時において、流体分配手段５の作動によ
り、運転する室内機ユニット２を切り替え、第４図に準
じて熱負荷を設定する。また、冷媒液の流れの方向によ
る抵抗の差によって、連通状態（連通時間等）の変更を
必要とする場合は、第１表で示した連通関係により、単
位時間毎のロータリー部の回転状態を変更することによ
って、調整することができる。

なお、一実施例では、一つの室外機ユニットｌに対して
一つの流体分配手段５を配置して、複数台の室内機ユニ
ット２を作動させるようにしているが、第１図において
、Ｌ３・Ｌ４で示すように、液輸送系３及びガス輸送系
４をさらに延長し、離間箇所において、別の流体分配手
段を介して数台の室内機ユニットを作動させることも可
能である。

この場合、二つの流体分配手段の相互間等において、流
量調整を実施することにより、必要とする熱負荷を付与
することができる。

「発明の効果」 本発明に係る空気調和装置によれば、液輸送系と室内機
ユニットとの間に、流体分配手段を介在させておくとと
もに、流体分配手段が、回転するロータリー部の連通開
口と、これらを囲むケーシングの複数のポートとの間で
、回転位置によって連通状態を切り替えるようにしてい
るから、室内機ユニットの接続数を単位時間毎、あるい
は任意時間毎に変えることが可能となり、室内機ユニッ
トの数の制限を受けることが少なく、設置台数の増加を
容易に達成することができるとともに、冷媒の流通数の
変更や流量の設定を正確に行なうことができる。

また、ロータリー部とケーシングとを組み合わせた一つ
の流体分配手段によって、複数の室内機ユニットを制御
することが可能となって、部品点数を少なくし構造を簡
単にすることができる。

等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係わる空気調和装置の一
実施例を示すもので、第１図は配管系統図、第２図は分
配弁部分の正断面図、第３図は分配弁部分の側面図、第
４図は分配サイクルの例の説明図、第５図は空気調和装
置の従来例を示す配管系統図である。 Ｉ・・・・室外機ユニット、 ２・・・・室内機ユニット、 ３・・・・・・液輸送系、 ４・・・・・・ガス輸送系、 ５・・・・・・流体分配手段、 ６・・・・・・圧縮機、 ７・・・・・・油分離器、 ８・・・・・・流体入り目配管、 ９・・・・・・流体出口配管、 １０・・・・・・流路切り換え弁、 １１・・・・・・熱交換部、 １２・・・・・・逆止弁、 Ｉ３・・・・・・自動膨張弁、 Ｉ４・・・・・・受液器（液貯留器）、１５・・・・・
・ロータリー部、 １６・・・・・・ケーシング、 １７・・・・・・回転駆動源、 １８・・・・・・ポート、 Ｉ９・・・・・・スイベルジヨイント部、２０・・・・
・・中空室、 ２１（２１ａ〜２１ｏ　）・・・・・・連通開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷媒液と蒸発ガスとの相互変換を行なう熱交換部と蒸発
   ガスの圧縮機とを備えた室外機ユニットに、液輸送系と
   ガス輸送系とを介して複数の室内機ユニットを接続して
   なるとともに、前記液輸送系と複数の室内機ユニットと
   の間に流体分配手段を配設し、該流体分配手段は、前記
   複数の室内機ユニットに連通状態の複数のポートを有す
   るケーシングの中に、回転位置によって前記ポートと選
   択的に連通させられるとともに液輸送系に対して常時連
   通状態の連通開口を有するロータリー部を具備している
   ことを特徴とする空気調和装置。