JP6248878B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、室外機と室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置に関する。

従来、少なくとも１台の室外機と複数の室内機が冷媒配管で接続された多室型空気調和装置がある。この多室型空気調和装置には、例えば、特許文献１に示すような全ての室内機を冷房運転または暖房運転とする空気調和装置と、例えば、特許文献２に示すような室内機毎に冷房運転と暖房運転を選択して行える、所謂冷暖房フリー運転を行うことが出来る空気調和装置が知られている。

特許文献１に記載の空気調和装置では、複数の室外機と複数の室内機が液管とガス管によって相互に接続され、全ての室内で冷房運転あるいは暖房運転のうちいずれか一方を行う。一方、特許文献２に記載の空気調和装置では、室外機と、複数の室内機と、室内機と同数の分岐ユニットが液管と高圧ガス管と低圧ガス管によって相互に接続され、室内機毎に冷房運転と暖房運転を選択することができる。なお、以下の説明では、室外機と室内機を接続する冷媒配管が液管とガス管であるものを２管式の空気調和装置と称し、室外機と室内機を接続する冷媒配管が液管と高圧ガス管と低圧ガス管であるものを３管式の空気調和装置と称する。

ところで、２管式の空気調和装置と３管式の空気調和装置では室外機の構造が異なる。具体的には、２管式の空気調和装置では、室外機と室内機を接続する冷媒配管が液管とガス管の２本であるため、室外機内には液管と室外熱交換器を接続する室外機液管と、ガス管と四方弁を接続する室外機ガス管が備えられている。一方、３管式の空気調和装置では、室外機と室内機と分岐ユニットを相互に接続する冷媒配管が液管と高圧ガス管と低圧ガス管の３本であるため、室外機内には液管と室外熱交換器を接続する室外機液管と、圧縮機の吐出側に接続される吐出配管と高圧ガス管を接続する室外機高圧ガス管と、圧縮機の吸入側に接続される吸入配管と低圧ガス管を接続する室外機低圧ガス管が備えられている。このように、３本の冷媒配管で室内機に接続されて冷媒回路が形成されるように構成されているため、２本の冷媒配管で室内機に接続されて冷媒回路が形成される２管式の空気調和装置の室外機に３管式の空気調和装置の室外機を使用できない。

３管式の空気調和装置の室外機を２管式の空気調和装置の室外機に使用する方法として、第１四方弁に加えて第２四方弁を備え、第２四方弁にガス管と室外機高圧ガス管と室外機低圧ガス管を接続し、第２四方弁を切り替えることで、ガス管と室外機高圧ガス管あるいはガス管と室外機低圧ガス管を選択的に接続することが考えられる。第２四方弁を切り替えることで、冷房運転時にガス管から流入した低圧の冷媒を室外機内に導く、あるいは、暖房運転時に高圧の冷媒を室外機からガス管に流出することができ、３管式の空気調和装置の室外機を、２管式の空気調和装置の室外機として使用することができる。

特許５４６３９９５号公報 特開２００５−３３７６５９号公報

ところで、１台の室外機に接続される室内機の台数が多い場合や、接続される室内機の１台当たりの定格能力が大きい場合に、全室内機で要求される運転能力を１台の室外機で賄えない場合がある。この場合は、室外機の台数を複数台に増やし、室内機で要求される運転能力に応じて室外機の運転台数を増大させる。

前述した第２四方弁を備えた３管式の空気調和装置の室外機を使用する２管式の空気調和装置において、上記の理由で複数台の室外機を設ける場合があるが、この空気調和装置で暖房運転を行っているときに、停止している室外機が存在する場合、以下に説明する問題が発生する虞があった。

通常、３管式の空気調和装置の室外機では、第１四方弁の４つの接続ポートのうちの３つの接続ポートに、吐出配管と、室外熱交換器に接続される冷媒配管と、吸入配管がそれぞれ接続されており、残りの接続ポートに、減圧手段を備え吸入配管と接続する冷媒配管が接続されている。また、第２四方弁の４つの接続ポートのうちの３つの接続ポートに、ガス管と、室外機高圧ガス管と、室外機低圧ガス管がそれぞれ接続されており、残りの接続ポートに、減圧手段を備え室外機低圧ガス管と接続する冷媒配管が接続されている。

前述した空気調和装置が暖房運転を行っているとき、各室外機の第１四方弁は、室外熱交換器に接続される冷媒配管と吸入配管が連通されるよう切り替えられ、第２四方弁は、室外機高圧ガス管とガス管が連通されるよう切り替えられる。上述した各四方弁の切替状態は、暖房運転中に停止した室外機の第１四方弁および第２四方弁でも維持される。

以上のような暖房運転のときに、運転している室外機から吐出された冷媒の一部が、ガス管から停止している室外機に流入する。停止している室外機に流入した冷媒は、第２四方弁を介して室外機高圧ガス管に流入し、室外機高圧ガス管から吐出配管に流入する。吐出配管に流入した冷媒は第１四方弁を介して冷媒配管、吸入配管、室外熱交換器に流入する。停止している室外機では室外機液管に設けられ室外熱交換器における冷媒流量を調整する室外膨張弁が全閉にされるため、室外熱交換器に流入した冷媒は室外機液管を介して液管にまで流出できない。よって、停止している室外機内に冷媒が滞留する。

このように、停止している室外機が存在する状態で暖房運転を継続すると、停止している室外機の室外熱交換器に滞留する冷媒の量が多くなり、運転している室外機と暖房運転を行っている室内機の間で循環する冷媒の量が不足する虞があった。

そこで、本発明は、２管式の空気調和装置に使用できる３管式の空気調和装置の室外機を複数台設けた場合に、停止中の室外機に冷媒が溜まらないようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機と、室外熱交換器と、第１流路切換手段と、第２流路切換手段と、室外機高圧ガス管と、室外機低圧ガス管と、室外機液管とを有する少なくとも２台の室外機と、室外機に液管とガス管とで接続される室内機とを備え、室外熱交換器は、一方の冷媒出入口が前記第１流路切換手段に冷媒配管で接続され、他方の冷媒出入口が液管に室外機液管で接続され、圧縮機の冷媒吐出側は、第１流路切換手段に吐出配管で接続され、圧縮機の冷媒吸入側は、第１流路切換手段に吸入配管で接続された空気調和装置において、第２流路切換手段と、ガス管とが冷媒配管で接続され、吐出配管は、第２流路切換手段に室外機高圧ガス管で接続され、吸入配管は、第２流路切換手段に室外機低圧ガス管で接続され、室外機液管と、第１流路切換手段とがバイパス配管で接続された。

また、バイパス配管に、第１流路切換手段から室外機液管に向かう方向のみに冷媒を流す電磁弁または逆止弁を設けた。

また、暖房運転時に、複数台の室外機の内少なくとも１台の室外機が停止している場合、ガス管から停止している室外機に流入した冷媒が、室外機高圧ガス管とバイパス配管を経由して、室外機から液管に流出するよう、停止している室外機の第１流路切換手段と第２流路切換手段とが切り替えられる。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、３管式の空気調和装置の室外機を、２管式の空気調和装置の室外機として複数台使用した場合、停止している室外機に冷媒が溜まらないようにすることができる。

本発明の実施形態における、冷房運転を行うときの空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態における、２台全ての室外機が運転した場合の暖房運転を行うときの空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態における、１台の室外機が停止した場合の暖房運転を行うときの空気調和装置の冷媒回路図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、室外機２台に４台の室内機が液管とガス管の２本の冷媒配管で並列に接続され、全ての室内機を冷房運転あるいは暖房運転とする空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、この２台の室外機は、高圧ガス管と低圧ガス管と液管を有する３管式の空気調和装置で使用される室外機に後述する第２四方弁を設けて２管式の空気調和装置の室外機として使用できるようにしたものである。本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１から図３に示すように、本発明の実施形態における空気調和装置１は、屋外に設置され、２台の室外機２ａ、２ｂと、屋内に設置され、室外機２ａ、２ｂに液管８およびガス管９で並列に接続された４台の室内機５ａ〜５ｄを備えている。詳細には、液管８は、一端が室外機２ａ、２ｂの閉鎖弁８１ａ、８１ｂに、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｄの各液管接続部５３ａ〜５３ｄにそれぞれ接続されている。また、ガス管９は、一端が室外機２の閉鎖弁８２ａ、８２ｂに、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｄの各ガス管接続部５４ａ〜５４ｄにそれぞれ接続されている。以上により、空気調和装置１の冷媒回路１００が構成されている。

まずは、２台の室外機２ａ、２ｂについて説明する。２台の室外機２ａ、２ｂは、それぞれ圧縮機２１ａ、２１ｂと、第１流路切換手段である第１四方弁２２ａ、２２ｂと、第２流路切換手段である第２四方弁２６ａ、２６ｂと、室外熱交換器２３ａ、２３ｂと、室外膨張弁２４ａ、２４ｂと、液管８の一端が接続される閉鎖弁８１ａ、８１ｂと、ガス管９の一端が接続される閉鎖弁８２ａ、８２ｂと、室外ファン２５ａ、２５ｂを備えている。そして、室外ファン２５ａ、２５ｂを除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室外機冷媒回路２０ａ、２０ｂを構成している。

尚、室外機２ａ、２ｂの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室外機２ａの構成についてのみ説明を行い、室外機２ｂについては説明を省略する。また、図１から図３では、室外機２ａの構成装置に付与した番号の末尾をａからｂにそれぞれ変更したものが、室外機２ａの構成装置と対応する室外機２ｂの構成装置となる。

圧縮機２１ａは、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１ａの冷媒吐出側には吐出配管４１ａの一端が接続されており、吐出配管４１ａの他端は室外機高圧ガス管４３ａと吐出分管４４ａに分岐している。室外機高圧ガス管４３ａは後述する第２四方弁２６ａのポートｅに接続されており、吐出分管４４ａは後述する第１四方弁２２ａのポートａに接続されている。

また、圧縮機２１ａの冷媒吸入側には吸入配管４２ａの一端が接続されており、吸入配管４２ａの他端は室外機低圧ガス管４８ａと吸入分管４９ａに分岐している。室外機低圧ガス管４８ａは後述する第２四方弁２６ａのポートｇに接続されており、吸入分管４９ａは後述する第１四方弁２２ａのポートｃに接続されている。

第１四方弁２２ａおよび第２四方弁２６ａは、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、第１四方弁２２ａはａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを、第２四方弁２６ａはｅ、ｆ、ｇ、ｈの４つのポートを、それぞれ備えている。第１四方弁２２ａでは、ポートａには、前述したように吐出分管４４ａが接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３ａの一方の冷媒出入口と第１接続配管４５ａで接続されている。ポートｃには、前述したように吸入分管４９ａが接続されている。そして、ポートｄはキャピラリチューブ２７ａおよび逆止弁２８ａを介して後述する室外機液管４６ａにバイパス配管４０ａで接続されている。この逆止弁２８ａは、冷媒の流れを第１四方弁２２ａから室外機液管４６ａへ流れるよう規制している。第１四方弁２２ａを切り替えることで、冷房運転時に圧縮機２１ａの吐出配管４１ａより流入した高圧の冷媒を第１接続配管４５ａに流し、暖房運転時に第１接続配管４５ａより流入した低圧の冷媒を吸入分管４９ａに流している。このバイパス配管４０ａと逆止弁２８ａを室外機２ａ、２ｂに設けたことが本発明の特徴である。

第２四方弁２６ａでは、ポートｅには、前述したように室外機高圧ガス管４３ａが接続されている。ポートｆは、閉鎖弁８２ａと第２接続配管４７ａで接続されている。ポートｇには、前述したように室外機低圧ガス管４８ａが接続されている。そして、ポートｈはキャピラリチューブ２９ａを介して冷媒配管で室外機低圧ガス管４８ａに接続されている。第２四方弁２６ａを切り替えることで、冷房運転時にガス管９より流入した低圧の冷媒を室外機低圧ガス管４８ａに流し、暖房運転時に室外機高圧ガス管４３ａより流入した高圧の冷媒をガス管９に流している。

室外熱交換器２３ａは、冷媒と、後述する室外ファン２５ａの回転により室外機２ａの内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３ａの一方の冷媒出入口は、前述したように第１四方弁２２ａのポートｂに第１接続配管４５ａで接続され、他方の冷媒出入口には室外機液管４６ａの一端が接続されている。尚、室外機液管４６ａの他端は閉鎖弁８１ａに接続されている。

室外膨張弁２４ａは室外機液管４６ａに設けられており、その開度が調整されることで、室外熱交換器２３ａに流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３ａから流出する冷媒量を調整する。前述のバイパス配管４０ａの一端は、室外機液管４６ａの室外膨張弁２４ａと閉鎖弁８１ａの間に接続されている。

室外ファン２５ａは樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３ａの近傍に配置されている。室外ファン２５ａは、図示しないファンモータによって回転することで図示しない吸込口から室外機２ａの内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３ａにおいて冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２ａの外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２ａには各種のセンサが設けられている。吐出配管４１ａには、圧縮機２１ａから吐出される冷媒の圧力を検出する高圧センサ３１ａと、圧縮機２１ａから吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３ａが設けられている。吸入配管４２ａには、圧縮機２１ａに吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ３２ａと、圧縮機２１ａに吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ３４ａが設けられている。

第１接続配管４５ａには、室外熱交換器２３ａに流入する、または、室外熱交換器２３ａから流出する冷媒の温度を検出する第１熱交温度センサ３５ａが設けられている。また、室外熱交換器２３ａには、室外熱交換器２３ａ内の中間を流れる冷媒の温度を検出する第２熱交温度センサ３６ａが設けられている。そして、室外機２ａの図示しない吸込口付近には、室外機２ａの内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３７ａが備えられている。また、室外機液管４６ａにおける室外膨張弁２４ａと閉鎖弁８１ａとの間には、室外機液管４６ａを流れる冷媒の圧力を検出する中間圧センサ３８ａと、室外機液管４６ａを流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ３９ａが備えられている。

また、室外機２ａには、室外機制御手段２００ａが備えられている。室外機制御手段２００ａは、室外機２ａの図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１から図３の要部拡大図に示すように、室外機制御手段２００ａは、ＣＰＵ２１０ａと、記憶部２２０ａと、通信部２３０ａを備えている。

記憶部２２０ａは、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機２ａの制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１ａや室外ファン２５ａの制御状態等を記憶している。通信部２３０ａは、室内機５ａ〜５ｄとの通信を行うためのインターフェイスである。

ＣＰＵ２１０ａは、前述した室外機２ａの各センサでの検出結果を取り込む。また、ＣＰＵ２１０ａは、室内機５ａ〜５ｄから送信される制御信号を通信部２３０ａを介して取り込む。ＣＰＵ２１０ａは、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２１ａや室外ファン２５ａの駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０ａは、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、第１四方弁２２ａや第２四方弁２６ａの切り換え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０ａは、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、室外膨張弁２４ａの開度制御を行う。

次に、４台の室内機５ａ〜５ｄについて説明する。４台の室内機５ａ〜５ｄは、それぞれ室内熱交換器５１ａ〜５１ｄと、室内膨張弁５２ａ〜５２ｄと、分岐した液管８の他端が接続される液管接続部５３ａ〜５３ｄと、分岐したガス管９の他端が接続されるガス管接続部５４ａ〜５４ｄと、室内ファン５５ａ〜５５ｄを備えている。そして、室内ファン５５ａ〜５５ｄを除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室内機冷媒回路５０ａ〜５０ｄを構成している。

尚、室内機５ａ〜５ｄの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室内機５ａの構成についてのみ説明を行い、その他の室内機５ｂ〜５ｄについては説明を省略する。また、図１から図３では、室内機５ａの構成装置に付与した番号の末尾をａからｂ、ｃおよびｄにそれぞれ変更したものが、室外機５ａの構成装置と対応する室内機５ｂ、５ｃおよび５ｄの構成装置となる。

室内熱交換器５１ａは、冷媒と後述する室内ファン５５ａの回転により図示しない吸込口から室内機５ａの内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器５１ａの一方の冷媒出入口が液管接続部５３ａに室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部５４ａに室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、室内機５ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５ａが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。

尚、液管接続部５３ａやガス管接続部５４ａには、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内膨張弁５２ａは、室内機液管７１ａに設けられており、その開度を調整することによって室内熱交換器５１ａに流入する冷媒量、あるいは室内熱交換器５１ａから流出する冷媒量を調整する。室内膨張弁５２ａは、室内熱交換器５１ａが蒸発器として機能する場合は、その開度が要求される冷房能力に応じて調整され、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合は、その開度が要求される暖房能力に応じて調整される。

室内ファン５５ａは樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１ａの近傍に配置されている。室内ファン５５ａは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５ａ内に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１ａにおいて冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ供給する。

以上説明した構成の他に、室内機５ａには各種のセンサが設けられている。室内機液管７１ａにおける室内熱交換器５１ａと室内膨張弁５２ａとの間には、室内熱交換器５１ａに流入あるいは室内熱交換器５１ａから流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１ａが設けられている。室内機ガス管７２ａには、室内熱交換器５１ａから流出あるいは室内熱交換器５１ａに流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２ａが設けられている。そして、室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａ内に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ６３ａが備えられている。

なお、前述したように室外機２ａ、２ｂは、３管式の空気調和装置に使用されるものであり、元々の構成では、図１から図３に点線で示すように、高圧ガス管７の一端が接続できる閉鎖弁８３ａ、８３ｂと、室外機高圧ガス管４３ａ、４３ｂを閉鎖弁８３ａ、８３ｂに接続するための高圧冷媒配管１０ａ、１０ｂを備えている。しかし、本実施例では、２管式の空気調和装置に対応した室外機２ａ、２ｂとするため、室外機２ａ、２ｂに閉鎖弁８３ａ、８３ｂと高圧冷媒配管１０ａ、１０ｂを備えていない。但し、高圧冷媒配管１０ａ、１０ｂと、閉鎖弁８３ａ、８３ｂは残したままにしておいても良い。

次に、本実施形態における空気調和装置１の運転時の冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１から図３を用いて説明する。本実施形態における空気調和装置１は、室内機５ａ〜５ｄが設置された室内の冷房を行う冷房運転と、室内機５ａ〜５ｄが設置された室内の暖房を行う暖房運転とを行うことができる。

以下、冷房運転、暖房運転の順に、空気調和装置１の各運転時の動作について、適宜図１から図３を用いて説明する。図１は室内機４台全てが冷房運転を行い、室外機２台が運転している時の冷媒回路１００の状態や冷媒の流れを示している。図２は室内機４台全てが暖房運転を行い、室外機２台が運転している時の冷媒回路１００の状態や冷媒の流れを示している。図３は室内機２台が暖房運転を行い２台が停止し、室外機１台が運転して１台が停止している時の冷媒回路１００の状態や冷媒の流れを示している。尚、以下の説明では、図１から図３において、矢印は冷媒回路１００における冷媒の流れを示している。また、凝縮器として機能する熱交換器はハッチングを付し、蒸発器として機能する熱交換器は白抜きで図示している。さらに、図３において閉じている膨張弁は黒塗りで図示している。

＜冷房運転＞
まず、冷房運転における空気調和装置１の動作について図１を用いて説明する。冷房運転を行うとき、室外機制御手段２００ａ、２００ｂのＣＰＵ２１０ａ、２１０ｂは、各々の第１四方弁２２ａ、２２ｂを実線で示す状態、すなわち、ポートａとポートｂが連通するよう、また、ポートｃとポートｄが連通するよう、切り替える。これにより、室外熱交換器２３ａ、２３ｂが凝縮器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄが蒸発器として機能する。また、ＣＰＵ２１０ａ、２１０ｂは、各々の第２四方弁２６ａ、２６ｂを実線で示す状態、すなわち、ポートｅとポートｈが連通するよう、また、ポートｆとポートｇが連通するよう、切り替える。これにより、第２接続配管４７ａ、４７ｂを介してガス管９と室外機低圧ガス管４８ａ、４８ｂが接続される。

冷媒回路１００が上記の状態となっているとき、各室外機２ａ、２ｂ内にある圧縮機２１ａ、２１ｂで圧縮され吐出された高圧の冷媒は、吐出配管４１ａ、４１ｂを流れて吐出分管４５ａ、４５ｂを介して第１四方弁２２ａ、２２ｂに流入し、第１四方弁２２ａ、２２ｂから第１接続配管４５ａ、４５ｂを介して室外熱交換器２３ａ、２３ｂに流入する。室外熱交換器２３ａ、２３ｂに流入した冷媒は、室外ファン２５ａ、２５ｂの回転により室外機２ａ、２ｂの内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３ａ、２３ｂから流出した高圧の冷媒は室外機液管４６ａ、４６ｂを流れ、全開とされている室外膨張弁２４ａ、２４ｂを通過した後、閉鎖弁８１ａ、８１ｂを介して液管８に流入する。

液管８を流れて分流し液管接続部５３ａ〜５３ｄを介して各室内機５ａ〜５ｄに流入した高圧の冷媒は、室内機液管７１ａ〜７１ｄを流れ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｄを通過するときに減圧されて低圧の冷媒となる。室内機液管７１ａ〜７１ｄから室内熱交換器５１ａ〜５１ｄに流入した低圧の冷媒は、室内ファン５５ａ〜５５ｄの回転により室内機５ａ〜５ｄの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄが蒸発器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｄが設置された室内の冷房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｄから流出した低圧の冷媒は、室内機ガス管７２ａ〜７２ｄを流れガス管接続部５４ａ〜５４ｄを介してガス管９に流入する。ガス管９を流れて閉鎖弁８２ａ、８２ｂを介して各室外機２ａ、２ｂに流入した低圧の冷媒は、第２接続配管４７ａ、４７ｂを介して第２四方弁２６ａ、２６ｂに流入し、第２四方弁２６ａ、２６ｂから室外機低圧ガス管４８ａ、４８ｂを介して吸入配管４２ａ、４２ｂに流入し、圧縮機２１ａ、２１ｂに吸入されて再び圧縮される。

以上説明したように冷媒回路１００を冷媒が循環することで、空気調和装置１の冷房運転が行われる。このとき、第１四方弁２２ａ、２２ｂには圧縮機２１ａ、２１ｂから吐出された高圧の冷媒のみが流れ、第２四方弁２６ａ、２６ｂには圧縮機２１ａ、２１ｂに吸入される低圧の冷媒のみが流れる。

次に、暖房運転における空気調和装置１の動作について、図２を用いて４台全ての室内機と２台全ての室外機が運転している場合（暖房運転１）を、図３を用いて暖房運転を行っている室内機が２台と運転している室外機が１台の場合（暖房運転２）をそれぞれ説明する。

＜暖房運転１＞
初めに、４台全ての室内機５ａ〜５ｄが運転し、２台全ての室外機２ａ、２ｂが運転している場合の暖房運転１における空気調和装置１の動作について図２を用いて説明する。この暖房運転１を行うとき、ＣＰＵ２１０は、第１四方弁２２ａ、２２ｂを実線で示す状態、すなわち、第１四方弁２２ａ、２２ｂのポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するよう、切り替える。これにより、室外熱交換器２３ａ、２３ｂが蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄが凝縮器として機能する。また、ＣＰＵ２１０は、第２四方弁２６ａ、２６ｂが実線で示す状態、すなわち、第２四方弁２６ａ、２６ｂのポートｅとポートｆが連通するよう、また、ポートｇとポートｈが連通するよう、切り替える。これにより、第２接続配管４７ａ、４７ｂを介してガス管９と室外機高圧ガス管４３ａ、４３ｂが接続される。

冷媒回路１００が上記の状態となっているとき、各室外機２ａ、２ｂ内にある圧縮機２１ａ、２１ｂで圧縮され吐出された高圧の冷媒は、吐出配管４１ａ、４１ｂを流れて室外機高圧ガス管４３ａ、４３ｂに流入する。室外機高圧ガス管４３ａ、４３ｂに流入した冷媒は、第２四方弁２６ａ、２６ｂに流入し、第２四方弁２６ａ、２６ｂから第２接続配管４７ａ、４７ｂに流入する。

第２接続配管４７ａ、４７ｂに流入した高圧の冷媒は、閉鎖弁８２ａ、８２ｂを介してガス管９を流れて分流し、ガス管接続部５４ａ〜５４ｄを介して各室内機５ａ〜５ｄに流入する。各室内機５ａ〜５ｄに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ａ〜７２ｄを流れて室内熱交換器５１ａ〜５１ｄに流入し、室内ファン５５ａ〜５５ｄの回転により室内機５ａ〜５ｄの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄが凝縮器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｄで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｄが設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｄから流出した高圧の冷媒は室内機液管７１ａ〜７１ｄを流れ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｄを通過して減圧される。減圧された冷媒は、液管接続部５３ａ〜５３ｄを介して液管８に流入する。液管８を流れて閉鎖弁８１ａ、８１ｂを介して各室外機２ａ、２ｂに流入した冷媒は、室外機液管４６ａ、４６ｂに流入する。

室外機液管４６ａ、４６ｂに流入した冷媒は、室外膨張弁２４ａ、２４ｂを通過するときに更に減圧され低圧の冷媒となる。室外機液管４６ａ、４６ｂから室外熱交換器２３ａ、２３ｂに流入した冷媒は、室外ファン２５ａ、２５ｂの回転により室外機２ａ、２ｂの内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３ａ、２３ｂから流出した低圧の冷媒は、第１接続配管４５ａ、４５ｂと、第１四方弁２２ａ、２２ｂと、吸入分管４９ａ、４９ｂとの順に流れて、吸入配管４２ａ、４２ｂに流入する。そして、吸入配管４２ａ、４２ｂに流入した低圧の冷媒は、圧縮機２１ａ、２１ｂに吸入されて再び圧縮される。

以上説明したように冷媒回路１００を冷媒が循環することで、空気調和装置１の暖房運転が行われる。このとき、第２四方弁２６ａ、２６ｂには圧縮機２１ａ、２１ｂから吐出された高圧の冷媒のみが流れ、第１四方弁２２ａ、２２ｂには圧縮機２１ａ、２１ｂに吸入される低圧の冷媒のみが流れる。

＜暖房運転２＞
次に、暖房運転を行っている室内機が２台、運転している室外機が１台である暖房運転２について説明する。ここでは、前述した暖房運転１、つまり、４台の室内機５ａ〜５ｄと２台の室外機２ａと２ｂが運転している状態から、図３に示す２台の室内機５ｃと５ｄが停止し、これに伴い室外機２ｂも停止する場合を例に挙げる。室内機５ａと５ｂが運転し、室内機５ｃと５ｄが停止している時は、室内機５ａと５ｂで要求される運転能力が室外機１台で賄えるため、２台の室外機のうち室外機２ｂを停止させている。なお、停止させる室外機は室外機２ａであっても良い。

運転している室外機２ａの第１四方弁２２ａと第２四方弁２６ａは暖房運転１を行っている状態と同じである。一方、停止している室外機２ｂは、圧縮機２１ｂと室外ファン２５ｂが停止し、室外膨張弁２４ｂが全閉とされているが、第１四方弁２２ｂと第２四方弁２６ｂは暖房運転１を行っている状態のままとされている。つまり、第１四方弁２２ａ、２２ｂは、実線で示す状態、すなわち、第１四方弁２２ａ、２２ｂのポートａとポートｄが連通し、また、ポートｂとポートｃが連通している。これにより、室外熱交換器２３ａが蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａと５１ｂが凝縮器として機能する。また、第２四方弁２６ａ、２６ｂも実線で示す状態、すなわち、第２四方弁２６ａ、２６ｂのポートｅとポートｆが連通し、また、ポートｇとポートｈが連通している。また、図示しない室内機制御手段は、停止している室内機５ｃ、５ｄ内にある室内膨張弁５２ｃ、５２ｄを閉じる。

冷媒回路１００が上記の状態となっているとき、運転している室外機２ａ内にある圧縮機２１ａで圧縮され吐出された高圧の冷媒は、吐出配管４１ａを流れて室外機高圧ガス管４３ａに流入する。室外機高圧ガス管４３ａに流入した冷媒は、第２四方弁２６ａに流入し、第２四方弁２６ａから第２接続配管４７ａに流入する。

第２接続配管４７ａに流入した高圧の冷媒は、閉鎖弁８２ａを介してガス管９を流れて分流する。分流した高圧の冷媒は、ガス管接続部５４ａ、５４ｂを介して運転中の室内機５ａ、５ｂと、閉鎖弁８２ｂを介して停止中の室外機２ｂに流入する。

室内機５ａ、５ｂに流入した高圧の冷媒は、室内機ガス管７２ａ、７２ｂを流れて室内熱交換器５１ａ、５１ｂに流入し、室内ファン５５ａ、５５ｂの回転により室内機５ａ、５ｂの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器５１ａ、５１ｂが凝縮器として機能し、室内熱交換器５１ａ、５１ｂで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ、５ｂが設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器５１ａ、５１ｂから流出した高圧の冷媒は室内機液管７１ａ、７１ｂを流れ、室内膨張弁５２ａ、５２ｂを通過して減圧される。減圧された冷媒は、液管接続部５３ａ、５３ｂを介して液管８に流入する。液管８を流れ室外機２ａの閉鎖弁８１ａを介して室外機２ａに流入した冷媒は、室外機液管４６ａに流入する。

一方、室外機２ｂに流入した高圧の冷媒は、第２接続配管４７ｂを介して、第２四方弁２６ｂに流入する。第２四方弁２６ｂに流入した高圧の冷媒は、室外機高圧ガス管４３ｂを介して、吐出配管４１ｂに流入する。吐出配管４１ｂに流入した高圧の冷媒は、第１四方弁２２ｂに流入し、第１四方弁２２ｂからバイパス配管４０ｂに流入する。バイパス配管４０ｂに流入した高圧の冷媒は、キャピラリチューブ２７ｂで減圧され、逆止弁２８ａを通過した後、室外機液管４６ｂに流入する。室外機液管４６ｂに流入した冷媒は、閉鎖弁８１ｂを介して液管８に流入する。液管８に流入した冷媒は、室外機２ａの閉鎖弁８１ａを介して室外機液管４６ａに流入する。

室外機液管４６ａに流入した冷媒は、室外膨張弁２４ａを通過するときに更に減圧されて低圧の冷媒となる。室外機液管４６ａから室外熱交換器２３ａに流入した冷媒は、室外ファン２５ａの回転により室外機２ａの内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３ａから流出した低圧の冷媒は、第１接続配管４５ａと、第１四方弁２２ａと、吸入分管４９ａとの順に流れて、吸入配管４２ａに流入する。そして、吸入配管４２ａに流入した低圧の冷媒は、圧縮機２１ａに吸入されて再び圧縮される。

次に、バイパス配管４０ａ、４０ｂに備えられている逆止弁２８ａ、２８ｂが奏する効果について以下に説明する。逆止弁２８ａ、２８ｂは、閉鎖弁８１ａ、８１ｂから第１四方弁２２ａ、２２ｂに向かう冷媒の流れを規制するよう配置されている。図１に示す冷媒回路１００で冷房運転を行っている時に、例えば、室内機５ｃ、５ｄが停止し、これに伴い室外機２ｂも停止する場合、室外機２ｂの圧縮機２１ｂと室外ファン２５ｂは停止し、室外膨張弁２４ｂは全閉とされるが、室外機２ａ、２ｂの第１四方弁２２ａ、２２ｂと第２四方弁２６ａ、２６ｂは冷房運転を行っている状態と同じである。この状態で冷房運転を継続して行った場合、液管８から停止している室外機２ｂの室外機液管４６ｂに冷媒が流入する。室外機液管４６ｂに流入した冷媒のうち、室外熱交換器２３ｂに向かって流れる冷媒は全閉とされている室外膨張弁２４ｂでせき止められる。一方、バイパス配管４０ｂを介して第１四方弁２２ｂに向かって流れる冷媒は逆止弁２８ｂでせき止められる。よって、室外機液管４６ｂのうち閉鎖弁８１ｂと室外膨張弁２４ｂの間と、バイパス配管４０ｂのうち室外機液管４６ｂと逆止弁２８ｂの間にしか冷媒が滞留しないので、冷媒の滞留量を最小限に抑えられる。

また、本実施形態ではバイパス配管４０ａ、４０ｂに逆止弁２８ａ、２８ｂを設けているが、本発明はこれに限定したものではなく、電磁開閉弁や電子膨張弁などの電磁弁を設けて良い。電磁弁を設けた場合は、暖房運転時に停止している室外機制御手段２００ａ、あるいは２００ｂは電磁弁を開け、それ以外の時は電磁弁を閉じるように制御する。

以上のように、２管式の空気調和装置の室外機として使用できる３管式の空気調和装置の室外機を複数台備え、少なくとも１台の室外機が停止している場合、停止中の室外機にガス管や液管から冷媒が流入しても、暖房運転時はバイパス配管を介して液管に冷媒が流出できるようにし、冷房運転時は逆止弁により冷媒を流入できないようしたため、停止中の室外機に冷媒が溜まることを防止できる。

また、本発明の空気調和装置では、停止中の室外機への冷媒の滞留を防止することによって、以下に説明するように、停止している室外機を再起動した時に、再起動した室外機の圧縮機が冷凍機油不足になることも防止できる。

暖房運転時、停止している室外機に冷媒が滞留している時は、当該室外機の圧縮機に吸入配管を介して冷媒が流入して滞留する。圧縮機内に滞留した冷媒は、外気によって冷却されて液化し、液化した冷媒が圧縮機の冷凍機油に溶け込む。この状態で、停止している室外機が再起動した場合、冷媒と共に冷凍機油も圧縮機から吐出される。そのため、再起動した室外機の圧縮機が冷凍機油不足になるおそれがあった。しかし、本発明の空気調和装置では、前述したように冷媒が停止した室外機に滞留することを防止できるので、停止している室外機の圧縮機に冷媒が滞留することに起因する冷凍機油の不足を防止できる。

なお、本実施例では、４台の室内機と２台の室外機を設置しているが、本発明はこれに限定したものでなく、例えば、室外機を３台以上設置しても良く、また、室内機を３台以下あるいは５台以上にしても良く、設置している室内機の台数および室外機の台数を適宜変更しても良い。さらに、運転している室内機および室外機の台数は適宜変更しても良い。

１ 空気調和装置
２ａ、２ｂ 室外機
５ａ〜５ｄ 室内機
８ 液管
９ ガス管
２０ａ、２０ｂ 室外機冷媒回路
２１ａ、２１ｂ 圧縮機
２２ａ、２２ｂ 第１四方弁
２６ａ、２６ｂ 第２四方弁
２３ａ、２３ｂ 室外熱交換器
４１ａ、４１ｂ 吐出配管
４３ａ、４３ｂ 室外機高圧ガス管
４４ａ、４４ｂ 吐出分管
４２ａ、４２ｂ 吸入配管
４８ａ、４８ｂ 室外機低圧ガス管
４９ａ、４９ｂ 吸入分管
４６ａ、４６ｂ 室外機液管
５１ａ〜５１ｄ 室内熱交換器
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御部

Claims (3)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、第１流路切換手段と、第２流路切換手段と、吐出配管と、吸入配管と、室外機高圧ガス管と、室外機低圧ガス管と、室外機液管とを有する複数の室外機と、
   前記室外機に液管とガス管とで接続される室内機とを備え、
   前記室外熱交換器は、一方の冷媒出入口が前記第１流路切換手段に冷媒配管で接続され、他方の冷媒出入口が前記液管に前記室外機液管で接続され、
   前記圧縮機の冷媒吐出側と、前記第１流路切換手段とが前記吐出配管で接続され、
   前記圧縮機の冷媒吸入側と、前記第１流路切換手段とが前記吸入配管で接続され、
   前記第２流路切換手段と、前記ガス管とが冷媒配管で接続され、
   前記吐出配管と前記第２流路切換手段とが前記室外機高圧ガス管で接続され、
   前記吸入配管と前記第２流路切換手段とが前記室外機低圧ガス管で接続された空気調和装置において、
   前記室外機液管と、前記第１流路切換手段とがバイパス配管で接続されたことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１に記載の空気調和装置において、
   前記バイパス配管に、前記第１流路切換手段から前記室外機液管に向かう方向のみに冷媒を流す電磁弁または逆止弁を設けたことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１または２に記載の空気調和装置において、
   暖房運転時に、前記複数台の室外機の内少なくとも１台の室外機が停止している場合、
   前記ガス管から前記停止している室外機に流入した冷媒が、前記室外機高圧ガス管と前記バイパス配管を経由して、同室外機から前記液管に流出するよう、前記停止している室外機の前記第１流路切換手段と前記第２流路切換手段とが切り替えられることを特徴とする空気調和装置。
   

Images