JPH051862A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷暖房が同時運転出来る空気調和装置の運転
効率を向上させることを目的としたものである。 【構成】 複数個の圧縮機２，３と、複数個の熱源側熱
交換器５ａと、利用側熱交換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
とをつなぐユニット間配管１５を、高圧ガス管１６と低
圧ガス管１７と液管１８とから構成し、この高圧ガス管
１６には冷暖同時運転時に夫々の圧縮機２，３から吐出
された高圧冷媒の混合を防止する制御弁２１を設けるよ
うにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】複数室の全てを同時に冷房又は暖
房し、且つ同時に任意の或る室を冷房し他室を暖房する
多室型の空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】同時に、複数室のうちの任意の或る室を
冷房し他室を暖房すること（冷暖同時運転）が可能な空
気調和装置として、出願人は特願平２−１２１９７８号
を提案している。

【０００３】この提案によれば、圧縮機を複数個設け
て、各圧縮機の吐出管が接続される高圧ガス冷媒管と吸
込管が接続される低圧ガス冷媒管とを熱源側熱交換器と
利用側熱交換器の夫々の一端に切換弁を介して接続する
と共に、熱源側熱交換器の他端と利用側熱交換器の他端
とを冷媒減圧器を介して液冷媒管で接続し、高圧ガス冷
媒管には複数個の圧縮機の中間位置に冷媒制御弁を設け
るようにしたものである。

【０００４】このように構成することにより、冷暖同時
運転時で利用側ユニットの冷房負荷が増大した場合は、
熱源側ユニット側の圧縮機の能力アップ（運転周波数の
アップ）を図り、それでも不足している時には上述の冷
媒制御弁を開放して利用側ユニット側の圧縮機から吐出
された冷媒の一部を、この冷媒制御弁を介して熱源側熱
交換器へ流すようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上述の冷媒制
御弁を開放することにより、高圧ガス管において、その
利用側ユニットにつながる管路中の冷媒圧力と熱源側ユ
ニットにつながる管路中の冷媒圧力とが均一になろうと
する。これは、冷房運転している利用側ユニットからみ
るとこの冷媒圧力が上昇するためこの上昇した圧力を維
持することによって運転成績係数が低下して運転効率が
悪くなるおそれがあった。又、この冷媒制御弁が設けら
れた高圧ガス管は、その（内）径が他のユニット間配管
（液管）の（内）径よりも大きい。このため冷媒制御弁
も大きなものが必要とされる。又、この冷媒制御弁は冷
房負荷に応じその弁開度の調整が自在な通常「比例制御
弁」と呼ばれるものが必要となり、これらの点から、コ
ストアップは免れなかった。

【０００６】本発明は、冷媒回路内の圧力を適正に保つ
制御弁として安価なものが使えるようにして、運転効率
の向上および／又はコストを低く抑えた冷暖同時運転が
可能な空気調和装置を提供することを目的としたもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は複数個の圧縮機と複数個の熱源側熱交換器
とをユニット間配管に対して対をなすよう配置し、この
ユニット間配管を構成する高圧ガス管および／又は各圧
縮機の吐出管には、冷暖同時運転時に各圧縮機から吐出
された高圧冷媒の混流を防止する制御弁を設けるように
したものである。

【０００８】

【作用】冷暖同時運転時、制御弁を閉じて２つの圧縮機
から吐出された高圧冷媒の混流を防止し、利用側ユニッ
ト側の圧縮機から吐出された冷媒はこの圧縮機と対をな
す熱源則熱交換器へ導びいて凝縮させ、その後液管で他
方の熱源側熱交換器からの液冷媒と合流させ、冷房側の
利用側ユニットの熱交換器へ流すようにしている。

【０００９】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１に基づいて説明
すると、１は機械ユニットで、能力が一定（４馬力）な
定格圧縮機２と、インバータ装置により運転周波数が変
わり能力が０馬力〜６馬力まで可変可能な能力可変圧縮
機３と、気液分離器２ａ，３ａとが内蔵されている。４
ａは熱源側熱交換器５ａと熱源側切換弁６ａ，７ａと電
動式膨張弁等の冷媒減圧器８ａとを有する第１の熱源側
ユニット、４ｂは熱源側熱交換器５ｂと熱源側切換弁６
ｂ，７ｂと電動式膨張弁等の冷媒減圧器８ｂとを有する
第２の熱源側ユニットで、これら機械ユニット１と、２
つの熱源側ユニット４ａ，４ｂとは、これらのユニット
の設置場所や設計によって任意に組み合せても良い。

【００１０】９ａ，９ｂ，９ｃは利用側熱交換器１０
ａ，１０ｂ，１０ｃと電動式膨張弁等の冷媒減圧器１１
ａ，１１ｂ，１１ｃとを有する利用側ユニット、１２は
利用側切換弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを有する分岐ユニット、１５は高圧ガス管１
６と低圧ガス管１７と液管１８とからなるユニット間配
管であり、各圧縮機２，３の吐出管１９ａ，１９ｂが接
続される高圧ガス管１６とこの各圧縮機２，３の吸込管
２０ａ，２０ｂが接続される低圧ガス管１７とを熱源側
熱交換器５ａ，５ｂと利用側熱交換器１０ａ，１０ｂ，
１０ｃの夫々の一端に熱源側切換弁６ａ，７ａ、６ｂ，
７ｂ及び利用側切換弁１３ａ，１４ａ、１３ｂ，１４
ｂ、１３ｃ，１４ｃを介して接続すると共に、熱源側熱
交換器５ａ，５ｂの他端と利用側熱交換器１０ａ，１０
ｂ，１０ｃの他端とを冷媒減圧器８ａ，８ｂ、１７ａ，
１７ｂ，１７ｃを介して液管１８で接続し、機械ユニッ
ト１内の高圧ガス管１６には両圧縮機２，３の中間位置
に制御弁（開閉弁）２１を設けている。２２は冷暖同時
運転時（後述する）に制御弁２１を閉鎖させると共に、
冷媒減圧器８６の開度並びに２つの圧縮機２，３の運転
を制御する制御器で、その動作は後述する。

【００１１】このような構成の一部を言い換えれば、定
格圧縮機２と一方の熱源側熱交換器５ａとで一対をな
し、能力可変圧縮機３と他方の熱源側熱交換器５ｂとで
一対をなすようにユニット間配管１５につながれてい
る。

【００１２】次に運転動作を説明する。全室を同時に冷
房する場合は、一方の熱源側切換弁６ａ，６ｂを開くと
共に他方の熱源側切換弁７ａ，７ｂを閉じ、一方の利用
側切換弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃを閉じると共に他方の
利用側切換弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃを開き、且つ制御
弁２１を開放することにより、圧縮機２，３から吐出さ
れた冷媒は吐出管１９ａ，１９ｂ高圧ガス管１６へ送り
込まれその後、熱源側切換弁６ａ，６ｂへ分流される。
そして冷媒は２つの熱源側熱交換器５ａ，５ｂへ並流さ
れてここで凝縮液化した後、全開状態の冷媒減圧器８
ａ，８ｂを介して液管１８で分流し、各利用側ユニット
９ａ，９ｂ，９ｃの冷媒減圧器１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
に分配され、ここで減圧される。然る後、各利用側熱交
換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃで蒸発気化した後、夫々切
換弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、低圧ガス管１７、吸込管
２０ａ，２０ｂ、気液分離器２ａ，３ｂを順次経て圧縮
機２，３に吸入される。このように蒸発器として作用す
る各利用側熱交換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃで全室が同
時に冷房される。

【００１３】逆に全室を同時に暖房する場合は、一方の
熱源側切換弁６ａ，６ｂを閉じると共に他方の熱源側切
換弁７ａ，７ｂを開き、一方の利用側切換弁１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ並びに制御弁２１を開くと共に、他方の利
用切換弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃを閉じることにより、
圧縮機２，３から吐出された冷媒は吐出管１９ａ，１９
ｂ，高圧ガス管１６を順次経て切換弁１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ、利用側熱交換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃへと分
配され、ここで夫々凝縮液化した後、全開状態の各冷媒
減圧器１１ａ，１１ｂ，１１ｃを経て液管１８で合流さ
れ、然る後、冷媒減圧器８ａ，８ｂで分配圧縮されて２
つの熱源側熱交換器５ａ，５ｂで蒸発気化した後、熱源
側切換弁７ａ，７ｂ、低圧ガス管１７、吸込管２０ａ，
２０ｂ、気液分離器２ａ，３ｂを順次経て圧縮機２，３
に吸入される。このように凝縮器として作用する各利用
側熱交換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃで全室が同時に暖房
される。

【００１４】尚、上述の全室同時冷房もしくは全室同時
暖房時にその合計負荷が４馬力以上の時は、定格圧縮機
（４馬力）２と能力可変圧縮機（０〜６馬力）３とを同
時に運転させるが、その合計負荷が４馬力以下の時は能
力可変圧縮機３のみの運転とする。このためこの能力可
変圧縮機３と、補助熱源側熱交換器５ｂとは隣接して配
置されており、又、定格圧縮機２と隣接する主熱源側熱
交換器５ａの熱交換能力は、この定格圧縮機２の馬力す
なわち４馬力以上に設定されている。

【００１５】又、同時に任意の例えば二室を冷房し（利
用側ユニット９ａ，９ｂを冷房運転）、一室を暖房する
（利用側ユニット９ｃを暖房運転）する場合は、一方の
熱源側切換弁６ａ，６ｂを開くと共に他方の熱源側切換
弁７ａ，７ｂを閉じ、冷房する利用側ユニット９ａ，９
ｂの一方の切換弁１３ａ，１３ｂを閉じると共に他方の
切換弁１４ａ，１４ｂを開き、暖房する利用側ユニット
９ｃの一方の切換弁１３ｃを開くと共に他方の切換弁１
４ｃを閉じ、且つ制御弁２１の弁を閉じると、一方の
（定格）圧縮機２から吐出された冷媒が吐出管１９ａ、
高圧ガス管１６、熱源側切換弁６ａを順次経て一方の熱
源側熱交換器５ａに流れて凝縮液化し液管１８へ流れ
る。他方の（能力可変）圧縮機３から吐出され吐出管１
９ｂを経て高圧ガス管１６に流入した冷媒は、閉状態の
制御弁２１により一方の熱源側ユニット４ａへは流れ
ず、冷媒減圧器８ｂの開度に応じて（後述する）その一
部の冷媒は他方の熱源側ユニット４ｂすなわち熱源側切
換弁６ｂを介して他方の熱源側熱交換器５ｂへ流れ込
む。ここで凝縮液化された冷媒は液管１８で、上述の一
方の熱源側熱交換器５ａからの液冷媒と合流して利用側
ユニット９ａ，９ｃの冷媒減圧器１１ａ，１１ｃで減圧
された後、夫々の利用側熱交換器１０ａ，１０ｃで蒸発
気化され、これによって二室が冷房される。そして然る
後、各切換弁１４ａ，１４ｃを経て低圧ガス管１７で合
流され、吸込管２０ａ，２０ｂ、気液分離器３ａ，３ｂ
を順次経て圧縮機２，３に吸入される。これと同時に、
上述の他方の熱源側ユニット４ｂに流れ込まなかった冷
媒は高圧ガス管１６を介して利用側熱交換器１０ｃで凝
縮液化する。これによって一室が暖房される。そして然
る後、冷媒減圧器１１ｃを経て液管１８を流入し、上述
の他方の熱源側熱交換器５ｂの液冷媒と合流し利用側ユ
ニット９ａ，９ｂへ導びかれる。尚、冷媒減圧器８ｂの
開度は利用側ユニット９ｃの暖房負荷によって決まり、
その負荷が大きい場合は、開度を小さくして、能力可変
型圧縮機３から吐出された冷媒の多くを利用側ユニット
９ｃへ流し、反対に、その負荷が小さい場合は開度を大
きくして補助熱源側熱交換器５ｂに多量の冷媒を流すよ
うにしている。

【００１６】ここで、例えば二つの利用側ユニット９
ａ，９ｂの冷房負荷が７．５馬力、一つの利用側ユニッ
ト９ｃの暖房負荷が２．５馬力と仮定すると、定格圧縮
機２は４馬力で、能力可変圧縮機３は３．５馬力で運転
させ定格圧縮機２から吐出された冷媒をそのまま一方の
熱源側熱交換器５ａへ流し込み、ここで凝縮液化した冷
媒を液管１８を介して冷房側の利用側ユニット９ａ，９
ｂへ送り込む。一方、能力可変型圧縮機３から吐出させ
た冷媒（３．５馬力相当）のうち、冷媒減圧器８ｂの開
度調整によって２．５馬力分の冷媒を暖房側の利用側ユ
ニット９ｃへ送り込み、その後、この利用側熱交換器１
０ｃで凝縮液化した冷媒が液管１８を介して冷房側の利
用側ユニット９ａ，９ｂへ送り込まれる。又能力可変型
圧縮機３から吐出された残りの冷媒（１馬力相当）は他
方の熱源則熱交換器５ｂへ送り込まれここで凝縮した液
冷媒が液管１８を介して冷房側の利用側ユニット９ａ，
９ｂへ送り込まれる。このように７．５馬力の負荷を有
する冷房側の利用側熱交換器１０ａ，１０ｂには、４馬
力分の液冷媒が一方の熱源側熱交換器５ａから、１馬力
分の液冷媒が他方の熱源側熱交換器５ｂから、２．５馬
力分の液冷媒が暖房側の利用側熱交換器１０ｃから合計
７．５馬力分の液冷媒が流れ込む。

【００１７】ここで冷房並びに暖房の負荷が変化した場
合、すなわち二つの利用側ユニット９ａ，９ｂの冷房負
荷が９馬力、一つの利用側ユニットの暖房負荷が１馬力
と変った場合は制御器２２からの信号によって冷媒減圧
器８ｂの開度を大きくすると共に、能力可変圧縮機３の
能力を５馬力に設定する。これによって能力可変圧縮機
３から吐出された冷媒のうち１馬力相当分が暖房側の利
用側ユニット９ｃに、４馬力相当分が他方の熱源側熱交
換器５ｂに分配される。従って、９馬力の負荷を有する
冷房側の利用側熱交換器９ａ，９ｂには４馬力分の液冷
媒が一方の熱源側熱交換器５ａから、４馬力分の液冷媒
が他方の熱源側熱交換器５ｂから、１馬力分の液冷媒が
暖房側の利用側熱交換器１０ｃから合計９馬力分の液冷
媒が流れ込む。

【００１８】このように冷暖同時運転時は負荷の変動に
応じて冷媒減圧器８ｂの開度を調整することによって利
用側ユニット９ｃに流れ込む冷媒量を制御することがで
きる。この冷媒減圧器８ｂが設けられた冷媒管３０は液
管１８につながる小さな径の配管であるため（高圧ガス
管１６と比較して）、この減圧器８ｂも小さなもので事
足りる。

【００１９】更に、上述した第１の制御弁２１の閉鎖に
よって、高圧管１６においてその利用側Ａと熱源側Ｂと
を非連通状態としたから、例えば利用側Ａの冷媒圧力は
２０ｋｇ／ｃｍ²程度、熱源側Ｂの冷媒圧力は１２〜１
３ｋｇ／ｃｍ²程度と個々にその圧力値を調整できる。
これによって、利用側並びに熱源側ユニット４ａ，４
ｂ，９ａ，９ｂ，９ｃにおいて最適な圧力値を保って、
圧縮機２，３の運転効率を向上させることができる。

【００２０】尚、減圧器８ｂの弁開度を調整する制御器
２２への入力値としては、暖房側の利用側ユニット９ｃ
内の冷媒の高圧圧力や温度、もしくは冷房側の利用側ユ
ニット９ａ，９ｂの冷媒のガス欠状態の値を採用しても
良い。

【００２１】図２は本発明の第２の実施例を示し、第１
の実施例と異なる点は、夫々の圧縮機２，３の吐出管１
９ａ，１９ｂにオイルセパレータ５０を設け、油戻し管
５１，連接管５２を介してオイルを夫々の圧縮機２，３
へ均等に戻すようにしたことと、２つの熱源側ユニット
５０ａ，５０ｂに夫々熱源側熱交換器５ａ，５ｂと圧縮
機２，３とを対にして収納したことと、これら圧縮機
２，３の夫々の吐出管１９ａ，１９ｂに制御弁５３ａ，
５３ｂを設けるようにしたことである。全室冷房運転、
全室暖房運転、冷暖同時運転時は上述した第１の実施例
と同一であるので、同一符号を付して、その詳細な説明
は省略するが、冷暖同時運転（利用側ユニット９ａ，９
ｂを冷房運転、利用側ユニット９ｃを暖房運転）する場
合の冷媒の流れを実線矢印で示した。尚、この場合の減
圧機構としては冷媒減圧器１１ａ，１１ｂが作用し、他
の冷媒減圧器１１ｃ，８ａは全開状態に設定され減圧作
用をしないようにしている。又このような運転におい
て、冷房運転の負荷が増加した場合は、熱源側切換弁６
ｂを開放し、圧縮機３から吐出された冷媒の一部を破線
矢印のように熱源側熱交換器５ｂへ流して、ここで凝縮
液化させ液管１８へ導びくようにする。この時冷媒減圧
器８ａは全開にして冷媒減圧器８ｂ，１１ｃも作用させ
熱源側熱交換器５ｂ、利用側熱交換器１０ｃから流れ出
た液冷媒を液管１８内の冷媒圧力まで低下させる。

【００２２】このように制御弁５３ａ，５３ｂを利用側
ユニット５０ａ，５０ｂの外部に設けるようにすれば、
利用側ユニット５０ａ，５０ｂの共通化が図れる。又、
これによってユニットの増設等が可能となり負荷の増大
に対応して空気調和装置の大型化を図ることができる。
しかも、このような制御弁５３ａ，５３ｂを設ける場合
は、この装置の冷房負荷が暖房負荷よりも大きい時のみ
で、このような負荷状態が発生しない時は、上述制御弁
５３ａ，５３ｂを設ける必要がないので、必要以上にコ
ストアップになることを防止できる。

【００２３】尚、上述の２つの制御弁５３ａ，５３ｂの
代りにＤ地点に制御弁（破線参照）５４を１つ設けても
良い。又、上述の圧縮機２，３は能力可変型のもの、定
格のものどちらであっても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は冷暖同時運
転時に制御弁で、高圧ガス管内の冷媒圧力を利用側ユニ
ットと熱源側ユニット側とに完全に分離するようにした
ので、各ユニットに対して適正な圧力値を保つことがで
き運転効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図面は本発明の第１の実施例を示す冷媒回路図
である。

【図２】図面は本発明の第２の実施例を示す冷媒回路図
である。

【符号の説明】

２，３ 圧縮機 ５ａ，５ｂ 熱源側熱交換器 ８ａ，８ｂ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 冷媒減圧器 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 利用側熱交換器 １５ ユニット間配管 １６ 高圧ガス管 １７ 低圧ガス管 １８ 液管 ２１，５３ａ，５３ｂ，５４ 制御弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数個の圧縮機と、複数個の熱源側熱交
   換器と、複数個の利用側熱交換器とを備え、これら機器
   をつなぐユニット間配管を、前記各圧縮機の吐出管が接
   続され切換弁を介して前記各熱源側熱交換器の一端と前
   記各利用側熱交換器の一端とをつなぐ高圧ガス管と、前
   記各圧縮機の吸込管が接続され切換弁を介して前記各熱
   源側熱交換器の一端と前記各利用側熱交換器の一端とを
   つなぐ低圧ガス管と、前記各熱源側熱交換器の他端と前
   記各利用側熱交換器の他端とを冷媒減圧器を介してつな
   ぐ液管とから構成し、同時に冷暖房が行なえる空気調和
   装置において、前記各圧縮機と各熱源側熱交換器とを隣
   り合せに配置し、且つ前記高圧ガス管および／又は前記
   各圧縮機には制御弁を設けて、前記冷暖同時運転時この
   制御弁を閉鎖して各圧縮機から吐出された高圧冷媒の混
   流を防止するための制御器を設けたことを特徴とする空
   気調和装置。