JPWO2013118174A1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

複数台の室外機を備えた空気調和機において、安価な構成で冷媒配管を介して必要な冷凍機油が全ての室外機へ供給されるようにし、信頼性向上を図ることができる空気調和機を提供する。複数の室内機と、該複数の室内機と冷媒配管を介して接続される４台の室外機と、を備えた空気調和機において、前記複数の室内機からの１本の第１冷媒配管が２本の第２冷媒配管に分岐され、該２本の第２冷媒配管がそれぞれ２本の第３冷媒配管に分岐され、これら４本の第３冷媒配管がそれぞれ前記４台の室外機に接続される。

Description

本発明は、空気調和機に関し、特に複数台の室外機を備えたマルチ型空気調和機に関する。

本発明の背景技術としては、特許文献１に示すように複数の室外機が接続されるマルチ型空気調和機があり、この特許文献１においては、２台の室外機がそれぞれ複数台の室内機と冷媒配管を介して接続されるマルチ型空気調和機が示されている。

特開２００８−１２８４９８号公報

近年、施工配管集約による工費削減などにより、マルチ型空気調和機において大容量化のニーズが高まっており、大容量の空気調和機としては基本ユニットとなる室外機を現地で複数台接続するのが一般的である。ここで、空気調和機の室外機と室内機を接続する冷媒配管には冷媒以外に冷凍機油も流れており、特に冷房運転時のガス冷媒配管の分岐部では油が偏る場合がある。

空気調和機の大容量化に対応するため、たとえば４台以上の室外機を接続し、これらの室外機と室内機とを冷媒配管で接続して用いる場合、室内機と接続される１本のガス配管を上記４台の室外機に接続する必要があるが、この接続方法によっては、室外機への冷凍機油の供給に偏りが生じる場合がある。そして特に冷凍機油の供給が特に少なくなった室外機においては、搭載された圧縮機の潤滑に必要な油が不足するために、圧縮機の潤滑不良や故障を起こす原因ともなり得る。

上記特許文献１においては、複数台の室外機を接続した場合について開示されているものの、上記した冷凍機油の供給の偏りについては何ら開示されていない。なお、この室外機への冷凍機油の供給の偏りを防止するために、別途、均油管などを設けることで均等に供給されるようにすることも考えられるが、現地での施工時の工数増や室外機均油回路構成のための製造コスト増などのデメリットがある。

そこで本発明は、複数台の室外機を備えた空気調和機において、安価な構成で冷媒配管を介して必要な冷凍機油が全ての室外機へ供給されるようにし、信頼性向上を図ることができる空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の室内機と、該複数の室内機と冷媒配管を介して接続される４台の室外機と、を備えた空気調和機において、前記複数の室内機からの１本の第１冷媒配管が２本の第２冷媒配管に分岐され、該２本の第２冷媒配管がそれぞれ２本の第３冷媒配管に分岐され、これら４本の第３冷媒配管がそれぞれ前記４台の室外機に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、複数台の室外機のマルチ型空調機にて、冷房運転時の末端室外機への油循環量を必要な量確保することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

室外機毎に油循環量が偏る虞のある配管施工図例を説明するための図である。 室外機毎に偏った油循環量の例を示す図である。 実施例の配管施工図を示す。 図３の配管施工図による室外機毎の油循環量の例を示す。 接続配管が交差する配管施工図の例を示す。 接続配管が交差する配管施工図の例を示す。 分岐管を室外機の手前方向（室内機側）に配置した配管施工図の例を示す。 室外機容量が大きい順に設置した施工図を示す。 室外機容量が小さい順に設置した施工図を示す。 室外機容量が大小交互に設置した施工図を示す。

以下、本発明の空気調和機の実施の形態について図を参照して説明する。
まず、複数の室外機を備えたマルチ型空気調和機について、室内機と４台の室外機との接続方法について説明する。
図１は空気調和機の配管施工図の一例である。この空気調和機は室外機４台で構成され、室内機へ向かうガス配管、液配管はそれぞれ１本である。なお、図では配管が１本となっているが、本実施例の対象はガス配管であり、液配管の図は省略する。室外機は室内機側に近い順に１号機１、２号機２、３号機３、４号機４と呼ぶ。ガス配管１１を４台の室外機に接続するため、第一分岐管３１で２分岐し、一端は室外機接続配管２１から１号機１へ繋がり、他端は第一接続配管１７に繋がる。第一接続配管１７は第二分岐管３２で２分岐し、一端は室外機接続配管２２から２号機２へ繋がり、他端は第二接続配管１８に繋がる。第二接続配管１８は第三分岐管３３で２分岐し、一端は室外機接続配管２３から３号機３へ繋がり、他端は室外機接続配管２４から４号機４に繋がる。ここではこのような配管施工をライン分岐と呼ぶことにする。このライン分岐ではガス配管１１から室外機に至るまでに経由する分岐管の数は室外機号機により異なり１〜３本経由する。

図２は図１のライン分岐の場合に各室外機への油循環量を説明するための図である。ガス配管では冷媒ガスと室外機から流出した油が循環し、冷房運転時は室内機から室外機に向けて流れる。ここで、配管内の油の一部はミスト状に流れるが、残りは管壁を伝って液膜状に流れるため、分岐管部での油は冷媒の流れだけではなく分岐管の形状、勾配などにも影響を受けるため油分配に偏りが生じる。冷房運転時の室外ガス接続配管において、分岐管部から２本の配管へ流れたときの油の分配比率を例として７：３とし、室外号機数が小さい側に７、大きい側に３と偏るものとして説明する。現実の油分配比率、偏りの方向は不確定であり、数値は単なる一例である。ガス配管１１での油循環量を１とすると、まず第１分岐管３１において、室外機接続配管２１（１号機１側）に０.７０、第一接続配管１７に０.３０と分配される。また第一接続配管１７での油循環量０.３０は室外機接続配管２２（２号機２側）に０.２１、第二接続配管１８に０.０９と分配される。さらに第二接続配管１８での油循環量０.０９は室外機接続配管２３（３号機３側）に０.０６、室外機接続配管２４（４号機４側）に０.０３と分配される。

このように図１に示す配管接続方法によると、末端の４号機４に対しては油循環量が０．０３と極端に少なくなる。油循環量が極端に小さいと、その室外機（４号機４）に搭載された圧縮機の潤滑に必要な油が不足する恐れがあり、圧縮機潤滑不良或いは故障の原因ともなり得る。これを防ぐためには、室外機同士に別途、均油管を設け、これにより均油を図ることも考えられるが、そうすると現地施工工数増や室外機均油回路構成のための製造コスト増などのデメリットがある。

そこで本実施例においては、室外機４台のマルチ型空気調和機にて、ガス配管と室外機との配管接続方法を変更することにより、安価に冷房運転時の末端室外機への油循環量を、圧縮機に必要な量だけ確保する方法について説明する。

図３は本実施例の配管施工図を説明するための図であり、この空気調和機は図１と同じく室外機４台で構成され、室内機へ向かうガス配管、液配管はそれぞれ１本である。また、図１と同じく図ではガス配管のみを示し、液配管は省略する。ガス配管１１を４台の室外機に接続するため、第一分岐管３１で２分岐し、第一接続配管１５と第一接続配管１６に繋ぐ。第一接続配管１５は第二分岐管３２で２分岐し、一端は室外機接続配管２１から１号機１に繋がり、他端は室外機接続配管２２から２号機２に繋がる。同様に第一接続配管１６も第三分岐管３３で２分岐し、一端は室外機接続配管２３から３号機３に繋がり他端は室外機接続配管２４から４号機４に繋がる。このような配管施工をここではトーナメント分岐と呼ぶこととする。

図４は図１の各室外機に対する油循環量を説明するための図である。ガス配管では冷媒ガスと室外機から流出した油が循環し、冷房運転時は室内機から室外機に向けて流れる。ここで、配管内の油の一部はミスト状に流れるが、残りは管壁を伝って液膜状に流れるため、分岐管部では油は冷媒の流れだけではなく分岐管の形状、勾配などにも影響を受けるため油分配に偏りが生じる。ここで油の分配比率を図２と同様に７：３とし、分岐管部では室外号機数が小さい側に７、大きい側に３と偏るとした。現実の油分配比率、偏りの方向は不確定であり、数値は単なる一例である。

なお、液配管に関しては、暖房時には室外機に向けて流れるものの、ガス配管内のような冷媒ガスと油膜にはならず、液冷媒に油が混ざる、或いは溶け込むため、冷媒循環量とほぼ同等比率の分配が可能であり、図に記載するトーナメント分岐は必ずしも必要ではない。但し、施工時にガス配管と液配管の分岐管はほぼ同じ位置に設置するため、ガス配管と同様の施工となってもよい。更に、室内機が冷暖同時運転をする空調機において、ガス配管とは別に高低圧ガス配管を施工し、室内機が全室冷房運転時に高低圧ガス配管を低圧とし冷媒ガスと冷凍機油が室内機から室外機に向けて流す場合には、図３と同じくトーナメント分岐が必要となる。

図４に示す通り、ガス配管１１での油循環量を１とすると、第一接続配管１５に０.７０、第一接続配管１６に０.３０と分配される。第一接続配管１５での油循環量０.７０は室外機接続配管２１（１号機１側）に０.４９、室外機接続配管２２（２号機２側）に０.２１と分配される。また第一接続配管１６での油循環量０.３０は室外機接続配管２３（３号機３側）に０.２１、室外機接続配管２４（４号機４側）に０.０９と分配される。

このように図３のトーナメント分岐ではガス配管から室外機に至るまで分岐管は各室外機とも２本しか経由しない。ここで、４号機４の油循環量を図１の場合（図２）と比較すると、図２で４号機４は０.０３となっているのに対し図４で４号機４は０.０９と多くなっていることが分かる。なお、図４の４号機の油循環量０.０９という値は、図２の第２接続配管１８に流れる油循環量０.０９と同じである。

これは、図３の室外機接続配管２４（４号機４側）や図１の第２接続配管１８はガス配管から室外機に至るまでの分岐管数が２本のため油循環量が同等となり、図１の室外機接続配管２４（４号機４側）はガス配管から室外機に至るまでの分岐管数が３本のため油循環量が低くなるといえる。なお、液配管に関しては、暖房時には室外機に向けて流れるものの、ガス配管内のような冷媒ガスと油膜にはならず、液冷媒に油が混ざる、或いは溶け込むため、冷媒循環量とほぼ同等比率の分配が可能であり、図に記載するトーナメント分岐は必ずしも必要ではない。但し、施工時にガス配管と液配管の分岐管はほぼ同じ位置に設置するため、ガス配管と同様の施工となってもよい。更に、室内機が冷暖同時運転をする空調機において、ガス配管とは別に高低圧ガス配管を施工し、室内機が全室冷房運転時に高低圧ガス配管を低圧とし冷媒ガスと冷凍機油が室内機から室外機に向けて流す場合には、図３と同じくトーナメント分岐が必要となる。

以上に説明したように、図３の空気調和機は、複数の図示しない室内機と、該複数の室内機と冷媒配管を介して接続される４台の室外機（１号機１、２号機２、３号機３、４号機４）と、を備え、複数の室内機からの１本の第１冷媒配管（ガス配管１１）が２本の第２冷媒配管（第１接続配管１５、１６）に分岐され、該２本の第２冷媒配管（第１接続配管１５、１６）がそれぞれ２本の第３冷媒配管（室外機接続配管２１、２２、２３、２４）に分岐され、これら４本の第３冷媒配管（室外機接続配管２１、２２、２３、２４）がそれぞれ４台の室外機（１号機１、２号機２、３号機３、４号機４）に接続される。

この構成を備えたことにより、分岐管部での油分配の偏りがあった場合で、ライン分岐とすると極端に冷凍機油の供給が少なくなるような場合であっても、本実施例のトーナメント分岐によれば、室外機４台接続でも末端の室外機にまで必要な油循環量を供給することができるため、圧縮機の故障を防止し空気調和機の信頼性を向上させるものである。

なお、室外機の接続配管は室外機の正面或いは背面のスペースにそれぞれの配管が同等高さとなるように並べて施工するため、接続配管が交差すると配管毎に高低差を設けなければならず、施工時の手間もかかり望ましくない。図３に示すように、２本の第２冷媒配管（第１接続配管１５、１６）及び４本の第３冷媒配管（室外機接続配管２１、２２、２３、２４）は互いに交差しないように室外機に接続されるようにしているため、互いの配管に高低差を設ける必要もなく施工時の手間を減らすことが可能となる。

例えば図５〜図７は接続配管が交差する施工例である。なお、図中で室外機の設置と並行に施工された接続配管の線は、室外機と配管の距離の遠近も考慮して記載されている。

図５は接続配管が交差する施工例であり、第一接続配管１５に対し室外機接続配管２１や室外機接続配管２２が交差している。この施工を実現するには第一接続配管１５を低くするか、室外機接続配管２１や室外機接続配管２２を高くするなどして交差させなければならず、配管施工の手間が増える。これは第一接続配管１５と第三分岐管３３、第一接続配管１６と第二分岐管３２という接続ではなく、図１のように第一接続配管１５と第二分岐管３２、第一接続配管１６と第三分岐管３３という接続にすることにより改善可能である。

図６は接続配管が交差する施工例であり、室外機接続配管２１に対し室外機接続配管２２が交差し、室外機接続配管２３に対し室外機接続配管２４が交差している。これは、室外接続配管２２と１号機１、室外接続配管２１と２号機２、室外接続配管２４と３号機３、室外接続配管２３と４号機４という接続ではなく、図１のように室外接続配管２１と１号機１、室外接続配管２２と２号機２、室外接続配管２３と３号機３、室外接続配管２４と４号機４という接続にすることにより改善可能である。

図７は接続配管が交差する施工例であり、室外機接続配管２３、２４に対し室外機接続配管２１、２２が交差している。ここで、４台の室外機は、第１室外機（１号機１）、第２室外機（２号機２）、第３室外機（３号機３）、第４室外機（４号機４）の順に並んで配置され、図７に示すようにそれぞれの室外機に対して室外機接続配管が接続され、さらに第三分岐管３３及び第２分岐管３２は、室外機（１号機１、２号機２、３号機３、４号機４）の並んだ方向に対して第１室外機（１号機）よりも手前側に位置している。

第三分岐管３３及び第２分岐管３２は実際には大きいものであり、室外機の前面スペース（あるいは背面スペース）を施工時に確保したい場合がある。そこで、図７に示すように第三分岐管３３及び第２分岐管３２を配置することで、この前面スペースを確保することができる。なお、図７では、上記したように室外機接続配管同士が交差しているが、第二分岐管３２と３号機３、４号機４、第三分岐管３３と１号機１、２号機２という接続ではなく、図１のように第二分岐管３２と１号機１、２号機２、第三分岐管３３と３号機３、４号機４という接続にすることにより、さらに施工時の手間を省略することが可能である。

なお、何れの図においても、分岐管により分岐された後の冷媒配管よりも分岐される前の冷媒配管の方が太い配管で構成されている。たとえば図７においては、第２冷媒配管（第一接続配管１５、１６）は、第３冷媒配管（室外機接続配管２１、２２、２３、２４）よりも太い配管により構成されている。また、第２冷媒配管（第一接続配管１５、１６）よりもガス配管１１は太い配管で構成されている。そして、図７では、第２冷媒配管（第一接続配管１５、１６）は、第３冷媒配管（室外機接続配管２１、２２、２３、２４）よりも短い配管により構成されており、太い配管の方がコスト高であることから、図１の構成よりも配管にかかるコストを低減することが可能である。

図８は室外機の配置に関し、室内機側に近い順に室外機容量が大きくなるように設置した施工図である。室外機基本ユニットを容量毎に大、中、小の３種類とし、容量が大を１号機１、室外機容量が中を２号機２、室外機容量が小を３号機３と４号機４とする。ここで接続配管の配管径はその配管に接続される室外機容量に応じて変化する。例えばガス配管１１は室外機４台全てが接続されるため、配管圧損を大きくさせないために配管径を太くする必要がある。また、第一接続配管１５と第一接続配管１６の配管径を比較すると、第一接続配管１５は室外機大と中の組合せに対し第一接続配管１６は室外機小２台のため、第一接続配管１５の配管径が太くなる。

ここで、配管長さは配管が交差しない場合、第一接続配管１６に比べ第一接続配管１５の方が短い。つまり、配管径が太い配管を短く施工できるため、施工性や管材のコストの面でメリットがあるといえる。なお、図８〜図１０のガス配管１１、第一接続配管１５、第一接続配管１６は模擬的に配管の線の太さを変えて、配管径の大小を表現している。図８での配管径を比較するとガス配管１１＞第一接続配管１５＞第一接続配管１６となる。

図９は室外機の配置に関し、室内機側に近い順に室外機容量が小さくなるように設置した施工図である。室外機容量が小を１号機１、２号機２、室外機容量が中を３号機３、室外機容量が大を４号機４とする。また、第一接続配管１５と第一接続配管１６の配管径を比較すると、第一接続配管１６は室外機大と中の組合せに対し第一接続配管１５は室外機小２台のため、第一接続配管１６の配管径が太くなる。ここで、配管長さは第一接続配管１５に比べ第一接続配管１６の方が長くなり、図８の施工に比べ配管径が太い配管を長く施工することとなり、施工性や管材のコストの面でデメリットとなる。

図１０は室外機の配置に関し、室内機側に近い順に室外機容量の大小を交互に設置した施工図である。室外機容量が小を１号機１、４号機４、室外機容量が中を３号機３、室外機容量が大を２号機２とする。また、第一接続配管１５と第一接続配管１６の配管径を比較すると、第一接続配管１６は室外機大と小の組合せに対し第一接続配管１５は室外機中と小のため、第一接続配管１５と第一接続配管１６の配管径の差はあまりないといえる。但し図８の第一接続配管１６と図１０の第一接続配管１６では、図１０の第一接続配管１６が太くなる。図８の第一接続配管１５と図１０の第一接続配管１５では、逆に図８の第一接続配管１５が太くなるものの、第一接続配管１５に対し第一接続配管１６の方の長さは長いため、総合的に図８の施工に比べ配管径が太い配管を長く施工することとなり、施工性や接続配管材のコストの面でデメリットとなる。

１ （室外機）１号機
２ （室外機）２号機
３ （室外機）３号機
４ （室外機）４号機
１１ ガス配管
１５、１６、１７ 第一接続配管
１８ 第二接続配管
２１、２２、２３、２４ 室外機接続配管
３１ 第一分岐管
３２ 第二分岐管
３３ 第三分岐管

Claims (6)

1. 複数の室内機と、
   該複数の室内機と冷媒配管を介して接続される４台の室外機と、を備えた空気調和機において、
   前記複数の室内機からの１本の第１冷媒配管が２本の第２冷媒配管に分岐され、
   該２本の第２冷媒配管がそれぞれ２本の第３冷媒配管に分岐され、
   これら４本の第３冷媒配管がそれぞれ前記４台の室外機に接続されることを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記２本の第２冷媒配管及び前記４本の第３冷媒配管は互いに交差しないように接続されることを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記４台の室外機は、第１室外機、第２室外機、第３室外機、第４室外機の順に並んで配置され、
   前記２本の第２冷媒配管は、前記第１冷媒配管から第１分岐管を介して分岐され、
   前記第３冷媒配管のうちの２本は、前記第２冷媒配管のうちの１本から第２分岐管を介して分岐され、さらに前記第１室外機及び前記第２室外機とそれぞれ接続され、
   前記第３冷媒配管のうちのもう２本は、前記第２冷媒配管のうちのもう１本から第３分岐管を介して分岐され、さらに前記第３室外機及び前記第４室外機とそれぞれ接続され、
   前記第２分岐管及び前記第３分岐管は、前記室外機の並んだ方向に対して前記第１室外機よりも手前側に位置するように配置されることを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機において、
   前記第２冷媒配管は、
   前記第３冷媒配管よりも太い配管により構成されるとともに、前記第３冷媒配管よりも短い配管により構成されることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記４台の室外機のうち、第１室外機が最も大きな容量であるとともに、該第１室外機、第２室外機、第３室外機、第４室外機の順に並んで配置され、
   前記２本の第２冷媒配管は、前記第１冷媒配管から分岐され、
   一方の前記第２配管から分岐された前記第３冷媒配管のうちの２本は、前記第１室外機及び前記第２室外機とそれぞれ接続され、
   他方の前記第２配管から分岐された前記第３冷媒配管のうちの２本は、前記第３室外機及び前記第４室外機とそれぞれ接続され、
   前記一方の第２冷媒配管は前記他方の第２冷媒配管よりも太い配管により構成されることを特徴とする空気調和機。
6. 請求項５に記載の空気調和機において、
   前記４台の室外機のうち、第２室外機が２番目に大きな容量である、又は、前記第１室外機と同じ容量であることを特徴とする空気調和機。

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