(57)【要約】【課題】冷媒配管に開閉弁を備えた空気調和装置において、液ハンマーにより冷媒配管に加わる応力や液ハンマー音を低減する。【解決手段】空気調和装置において、冷媒配管１７上に、並列に接続された複数の吐出側分岐配管４７、４８からなる分岐配管部１７ａを設け、各々の吐出側分岐配管４７、４８に吐出側開閉弁４１、４２をそれぞれ設け、一つの分岐配管部１７ａを構成する吐出側分岐配管４７、４８が合流部４９において接続され、合流部４９から各々の吐出側開閉弁４１、４２までの配管の長さがそれぞれ異なる構成とし、吐出側分岐配管４７、４８における吐出側開閉弁４１、４２を閉状態から開状態に切り替える際に、各々の吐出側開閉弁４１、４２から吐出された冷媒が合流部４９において合流するように、各々の吐出側開閉弁４１、４２を異なるタイミングで開く制御を行う制御部３０を備えた。【選択図】図３
2010054072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒配管上に、並列に接続された複数の分岐配管からなる分岐配管部を設け、各々の分岐配管に開閉弁を設け、一つの前記分岐配管部を構成する複数の前記分岐配管が合流部において接続され、前記合流部から各々の前記開閉弁までの配管の長さがそれぞれ異なる構成とし、
全ての前記分岐配管における前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える際に、各々の前記開閉弁から吐出された冷媒が前記合流部において合流するように、各々の前記開閉弁を異なるタイミングで開く制御を行う制御部を備えたこと、
を特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記制御部は、各々の前記開閉弁から前記合流部までの配管の長さに基づいて決定されたタイミングで、各々の前記開閉弁を開く制御を行うこと、
を特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御部は、各々の前記開閉弁の上流側と下流側との冷媒圧力の差に基づいて、各々の前記開閉弁を開くタイミングを決定し、このタイミングで各々の前記開閉弁を開く制御を行うこと、
を特徴とする請求項１または２記載の空気調和装置。
【請求項４】
室外ユニットに複数台の室内ユニットをユニット間配管で接続し、複数台の前記室内ユニットを同時に冷房運転又は暖房運転可能とした空気調和システムにおいて、
前記室外ユニットが備える圧縮機の吐出管と室外熱交換器との間、及び、前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸い込み管との間の少なくともいずれかに、並列に接続された複数の分岐配管からなる分岐配管部を設け、
前記分岐配管部においては各々の分岐配管に開閉弁を設け、一つの前記分岐配管部を構成する複数の前記分岐配管が合流部において接続され、前記合流部から各々の前記開閉弁までの配管の長さがそれぞれ異なる構成とし、
全ての前記分岐配管における前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える際に、各々の前記開閉弁から吐出された冷媒が前記合流部において合流するように、各々の前記開閉弁を異なるタイミングで開く制御を行う制御部を備えたこと、
を特徴とする空気調和システム。
【請求項５】
冷媒配管上に、並列に接続された複数の分岐配管からなる分岐配管部を備え、各々の分岐配管に開閉弁を備え、一つの前記分岐配管部を構成する複数の前記分岐配管が合流部において接続され、前記合流部から各々の前記開閉弁までの配管の長さがそれぞれ異なる構成を有する空気調和装置を制御して、
全ての前記分岐配管における前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える際に、各々の前記開閉弁から吐出された冷媒が前記合流部において合流するように、各々の前記開閉弁を異なるタイミングで開くこと、
を特徴とする空気調和装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒配管に開閉弁を備えた空気調和装置、空気調和システム、及び、空気調和装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和装置において、それぞれが開閉弁を有する複数の冷媒配管が合流する構成を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１７０６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように複数の冷媒配管が合流する構成では、各冷媒配管の開閉弁を開いた場合に、冷媒の圧力等によっては、冷媒配管内の冷媒の流量が急激に変化することで、液ハンマーの影響によって冷媒配管に応力が加わり、さらに、液ハンマー音が生じることがあった。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、空気調和装置において、液ハンマーの影響により冷媒配管に加わる応力や液ハンマー音を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述課題を解決するため、本発明は、冷媒配管上に、並列に接続された複数の分岐配管からなる分岐配管部を設け、各々の分岐配管に開閉弁を設け、一つの前記分岐配管部を構成する複数の前記分岐配管が合流部において接続され、前記合流部から各々の前記開閉弁までの配管の長さがそれぞれ異なる構成とし、全ての前記分岐配管における前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える際に、各々の前記開閉弁から吐出された冷媒が前記合流部において合流するように、各々の前記開閉弁を異なるタイミングで開く制御を行う制御部を備えたことを特徴とする空気調和装置を提供する。
この構成によれば、各開閉弁が閉状態から開状態に切り替えられた際に吐出される冷媒が、合流部で合流するように、各開閉弁が開かれるタイミングが制御される。これにより、吐出された冷媒の流れの先頭どうしが合流部で衝突し、吐出された直後の冷媒の速度が低下するため、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【０００６】
また、上記構成において、前記制御部は、各々の前記開閉弁から前記合流部までの配管の長さに基づいて決定されたタイミングで、各々の前記開閉弁を開く制御を行っても良い。
この構成によれば、各々の開閉弁から合流部までの分岐配管の長さに基づいて開閉弁を開くタイミングを決定するため、予め分岐配管の長さを測定することにより、開閉弁を開く最適なタイミングを容易に決定できる。
【０００７】
さらに、前記制御部は、各々の前開閉弁の上流側と下流側との冷媒圧力の差に基づいて、各々の前記開閉弁を開くタイミングを決定し、このタイミングで各々の前記開閉弁を開く制御を行っても良い。
この場合、各々の開閉弁の上流側と下流側との冷媒圧力の差に基づいて、各々の開閉弁を開くタイミングを決定するため、より精度良く、開閉弁を開く最適なタイミングを決定できる。
【０００８】
また、本発明は、室外ユニットに複数台の室内ユニットをユニット間配管で接続し、複数台の前記室内ユニットを同時に冷房運転又は暖房運転可能とした空気調和システムにおいて、前記室外ユニットが備える圧縮機の吐出管と室外熱交換器との間、及び、前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸い込み管との間の少なくともいずれかに、並列に接続された複数の分岐配管からなる分岐配管部を設け、前記分岐配管部においては各々の分岐配管に開閉弁を設け、一つの前記分岐配管部を構成する複数の前記分岐配管が合流部において接続され、前記合流部から各々の前記開閉弁までの配管の長さがそれぞれ異なる構成とし、全ての前記分岐配管における前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える際に、各々の前記開閉弁から吐出された冷媒が前記合流部において合流するように、各々の前記開閉弁を異なるタイミングで開く制御を行う制御部を備えたことを特徴とする空気調和システムを提供する。
この構成によれば、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転又は暖房運転可能とした空気調和システムにおいて、各開閉弁が閉状態から開状態に切り替えられた際に吐出される冷媒が、合流部で合流するように、各開閉弁が開かれるタイミングが制御される。これにより、吐出された冷媒の流れの先頭どうしが合流部で衝突し、吐出された直後の冷媒の速度が低下するため、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【０００９】
さらに、本発明は、冷媒配管上に、並列に接続された複数の分岐配管からなる分岐配管部を備え、各々の分岐配管に開閉弁を備え、一つの前記分岐配管部を構成する複数の前記分岐配管が合流部において接続され、前記合流部から各々の前記開閉弁までの配管の長さがそれぞれ異なる構成を有する空気調和装置を制御して、全ての前記分岐配管における前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える際に、各々の前記開閉弁から吐出された冷媒が前記合流部において合流するように、各々の前記開閉弁を異なるタイミングで開くことを特徴とする空気調和装置の制御方法を提供する。
この方法によれば、各開閉弁が閉状態から開状態に切り替えられた際に吐出される冷媒が、合流部で合流するように、各開閉弁が開かれるタイミングが制御される。これにより、吐出された冷媒の流れの先頭どうしが合流部で衝突し、吐出された直後の冷媒の速度が低下するため、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷媒配管に開閉弁を備えた空気調和装置において、液ハンマーにより冷媒配管に加わる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１の回路図である。
この空気調和装置１は、１台の室外ユニット２と、複数の室内ユニット３、４、５、６とを備えた、いわゆるマルチ型の空気調和システムであり、室内ユニット３、４、５、６の各々は独立して冷房運転もしくは暖房運転が可能であり、空気調和装置１において室内ユニット３、４、５、６の冷房運転と暖房運転とを混在して同時に実行することもできる。
室外ユニット２と室内ユニット３、４、５、６とを接続するユニット間配管７は、低圧ガス管８と、高圧ガス管９と、液管１０とから構成されている。高圧ガス管９は、室外ユニット２が備える圧縮機１４の吐出管に接続され、低圧ガス管８は、圧縮機１４の吸込管に接続される。
【００１２】
各室内ユニット３、４、５、６は、室内熱交換器５１と、室内ファン５２と、膨張弁５３とを備えている。各室内ユニット３、４、５、６は、それぞれ異なる被調和室に設けられ、室内熱交換器５１により熱交換された空気が、室内ファン５２によって被調和室内に送風される。
各室内熱交換器５１の一端には、液管１０から分岐した液分岐管１０ａがそれぞれ接続され、各液分岐管１０ａには、それぞれ膨張弁５３が配設されている。また、各室内熱交換器５１の他端には、分岐管１１がそれぞれ接続されている。各分岐管１１は、高圧ガス管９から分岐した高圧ガス分岐管９ａと、低圧ガス分岐管８ａから分岐した低圧ガス分岐管８ａとの両方に繋がれている。各高圧ガス分岐管９ａには開閉弁１２が設けられ、各低圧ガス分岐管８ａには開閉弁１３が設けられており、これら開閉弁１２、１３の開閉により、分岐管１１は、高圧ガス分岐管９ａと低圧ガス分岐管８ａとのいずれかに切り替えて接続される。
【００１３】
開閉弁１２が閉じられ、開閉弁１３が開かれた状態では、室内熱交換器５１の一端には分岐管１１を介して低圧ガス分岐管８ａが接続される。この場合、液管１０から液分岐管１０ａを経て流れる液冷媒が、膨張弁５３により減圧されて室内熱交換器５１に流入し、室内熱交換器５１が蒸発器として機能して、冷房運転が行われる。この冷房運転時、室内熱交換器５１において蒸発した冷媒は、分岐管１１を経て低圧ガス分岐管８ａに流れ、圧縮機１４の吸込管に戻る。
開閉弁１３が閉じられ、開閉弁１２が開かれた状態では、室内熱交換器５１の一端には分岐管１１を介して高圧ガス分岐管９ａが接続される。この場合、高圧ガス管９から高圧ガス分岐管９ａを経て流れるガス冷媒が、室内熱交換器５１に流入し、室内熱交換器５１が凝縮器として機能して、暖房運転が行われる。この暖房運転時、室内熱交換器５１において凝縮した液冷媒は、液分岐管１０ａを経て液管１０に流れる。
このように、各室内ユニット３、４、５、６は、開閉弁１２及び開閉弁１３の切替を行うことにより、個々に冷房または暖房を選択することができる。
【００１４】
一方、室外ユニット２においては、圧縮機１４の吐出口に接続された吐出管１５にオイルセパレータ１６が接続され、オイルセパレータ１６から延びる吐出管１５は、上述した高圧ガス管９に接続されている。高圧ガス管９には、室外ユニット２において高圧ガス管９から分岐する冷媒配管１７、１８が接続され、冷媒配管１７、１８は、それぞれ、室外熱交換器４０に接続されている。
室外熱交換器４０は、第１室外熱交換器３１、第２室外熱交換器３２及び第３室外熱交換器３３の３つの熱交換器により構成されている。第１室外熱交換器３１は室外ファン３４の一側方に配設され、室外ファン３４の他方側には第２室外熱交換器３２と第３室外熱交換器３３とが重ねて配設され、一つの室外ファン３４により３つの熱交換器に送風する。
【００１５】
冷媒配管１７は、室外熱交換器４０の近傍で分岐し、一方が第１室外熱交換器３１の一端に接続され、他方は、第２室外熱交換器３２の一端に接続される。第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２の他端には、液管１０に接続される冷媒配管１９がそれぞれ接続されている。各冷媒配管１９は、合流して１本の冷媒配管１９となり、膨張弁２０を介して液管１０に接続される。
また、冷媒配管１８は、第３室外熱交換器３３の一端に接続され、第３室外熱交換器３３の他端には冷媒配管２２が接続されており、冷媒配管２２は膨張弁２１を介して液管１０に接続されている。
【００１６】
さらに、第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２の一端に接続された冷媒配管１７には、圧縮機１４の吸込管２５に繋がる冷媒配管２７が分岐して接続される。
冷媒配管１７には吐出側開閉弁４１、４２が設けられ、冷媒配管２７には吸込側開閉弁４６が設けられており、これらの開閉弁により各冷媒配管が開閉される。
第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２を凝縮器として用いる場合、吐出側開閉弁４１、４２が開かれ、吸込側開閉弁４６が閉じられる。これにより、冷媒配管１７から第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２にガス冷媒が流入して、凝縮して液冷媒となり、冷媒配管１９及び膨張弁２０を経て、液管１０に流れる。
一方、第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２を蒸発器として用いる場合、吐出側開閉弁４１、４２が閉じられ、吸込側開閉弁４６が開かれ、冷媒配管１９に設けられた膨張弁２０は所定開度に設定される。これにより、液管１０の液冷媒が、膨張弁２０により減圧され、冷媒配管１９を経て第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２に流入し、蒸発してガス冷媒となって、冷媒配管１７を経て冷媒配管２７に流れ、吸込管２５に達する。
【００１７】
また、第３室外熱交換器３３の一端に接続された冷媒配管１８には、吸込管２５に繋がる冷媒配管２８が分岐して接続される。冷媒配管１８には吐出側開閉弁４３が設けられる一方、冷媒配管２８には吸込側開閉弁４４、４５が配設され、これらの開閉弁により各冷媒配管が開閉される。
第３室外熱交換器３３を凝縮器として用いる場合、吐出側開閉弁４３が開かれ、吸込側開閉弁４４、４５が閉じられる。これにより、冷媒配管１８から第３室外熱交換器３３に高圧のガス冷媒が流入し、凝縮して液冷媒となり、冷媒配管２２及び膨張弁２１を経て、液管１０に流れる。
一方、第３室外熱交換器３３を蒸発器として用いる場合、吐出側開閉弁４３が閉じられ、吸込側開閉弁４４、４５が開かれ、冷媒配管２２に設けられた膨張弁２１は所定開度に設定される。これにより、第３室外熱交換器３３には、液管１０の液冷媒が、膨張弁２１によって減圧されて、冷媒配管２２を経て流入し、蒸発してガス冷媒となって、冷媒配管１８を経て冷媒配管２８に流れ、吸込管２５に達する。
【００１８】
そして、冷媒配管１９及び冷媒配管２２が接続された液管１０は、上述のように各室内ユニット３、４、５、６と繋がっている。液管１０には、冷媒配管１９、２２との接続部と、室内ユニット３、４、５、６との間において、ドライコア２３及びレシーバータンク２４が設けられている。
圧縮機１４の吸込口に繋がる吸込管２５には、上述した低圧ガス管８が接続されるとともに、アキュムレータ２６が配設されている。
【００１９】
このように構成される室外ユニット２において、室外熱交換器４０の第１室外熱交換器３１、第２室外熱交換器３２と、第３室外熱交換器３３との各々が凝縮器として作用するか、或いは蒸発器として作用するかは、室内ユニット３、４、５、６が要する能力、すなわち負荷に応じて制御部３０により決定される。
例えば、室内ユニット３、４、５、６のうち、３台が冷房運転し、１台が暖房運転する場合は、冷房の負荷が高いといえる。この場合、第１室外熱交換器３１、第２室外熱交換器３２、及び、第３室外熱交換器３３の全てが凝縮器として作用するように各弁が切り替えられる。一方、例えば室内ユニット３、４、５、６が全て暖房運転する場合など、暖房の負荷が高い場合には、第１室外熱交換器３１、第２室外熱交換器３２、及び、第３室外熱交換器３３の全てが蒸発器として作用するように各弁が切り替えられる。
この各弁の切り替えは、室内ユニット３、４、５、６の各々における冷房負荷、暖房負荷、各々の室内熱交換器５１の容量等に応じて、制御部３０によって適宜制御される。
また、第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２と、第３室外熱交換器３３とにおいては、負荷に応じて冷媒を流通させるか否かが決定され、例えば、負荷が小さい場合には、第３室外熱交換器３３にのみ冷媒を流通させても良い。
【００２０】
また、圧縮機１４の吐出管１５には、オイルセパレータ１６の下流側において吸込管２５に接続されるバイパス管５０が設けられ、バイパス管５０には電動弁５４が設けられている。さらに、吸込管２５には、電動弁５６を備えた冷媒配管５５を介して液管１０が接続されている。
【００２１】
ところで、冷媒配管１７には、高圧ガス管９との接続部の近傍において、２本の吐出側分岐配管４７、４８に分岐する分岐配管部１７ａが設けられている。並列な２本の吐出側分岐配管４７、４８は合流部４９で合流する構成となっており、合流部４９の上流側において、吐出側分岐配管４７には吐出側開閉弁４１が設けられ、吐出側分岐配管４８には吐出側開閉弁４２がそれぞれ設けられている。ここで、吐出側開閉弁４１、４２は、開または閉のいずれかの状態をとり得る電磁弁である。
分岐配管部１７ａは、２本の並列な冷媒配管の各々に開閉弁を設けたものであり、大流量に対応した配管の断面積を確保しつつ、大流量用の特別な弁を用いることなく、弁による開閉を可能とした構成であり、冷媒配管１７の断面積が大きく、冷媒配管１７を開閉するために大流量用の弁が必要となる場合に、分岐配管部１７ａを設けることで、汎用サイズの開閉弁である吐出側開閉弁４１、４２を用いた開閉が可能となるため、汎用の開閉弁を用いることによる低コスト化、及び、複数の管を用いることによって応力の分散を図れる等のメリットが大きい。
空気調和装置１は複数台の室内ユニット３、４、５、６を備え、各々の室内ユニット３、４、５、６による冷暖混在運転が可能である。そして、室内ユニット３、４、５、６において冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても十分な能力を発揮できるようにするため、圧縮機１４により圧縮され、室外ユニット２において供給される冷媒の量も多量となることが考えられる。従って、室外ユニット２内部を循環する冷媒の量に応じて冷媒配管１７の断面積も大きくなるため、冷媒配管１７を一つの開閉弁により開閉するには大流量用の弁が必要となり、分岐配管部１７ａを設けることによる効果が顕著である。
【００２２】
また、冷媒配管２８には、２本の吸込側分岐配管３７、３８に分岐する分岐配管部２８ａが設けられている。並列な２本の吸込側分岐配管３７、３８は合流部３９で合流する構成となっており、合流部３９の上流側において、吸込側分岐配管３７には吸込側開閉弁４４が設けられ、吸込側分岐配管３８には吸込側開閉弁４５が設けられている。ここで、吸込側開閉弁４４、４５は、吐出側開閉弁４１、４２と同様に開または閉のいずれかの状態をとる電磁弁である。分岐配管部２８ａは、分岐配管部１７ａと同様に、大流量に対応した配管の断面積を確保しつつ、大流量用の特別な弁を用いることなく、弁による開閉を可能とした構成である。冷媒配管２８の断面積が大きく、冷媒配管２８を開閉するために大流量用の弁が必要となる場合に、分岐配管部２８ａを設けることで、汎用サイズの開閉弁である吸込側開閉弁４４、４５を用いた開閉が可能となるため、汎用の開閉弁を用いることによる低コスト化、及び、複数の管を用いることによって応力の分散を図れる等のメリットが大きい。上述のように空気調和装置１の室外ユニット２において供給される冷媒は多量となる可能性が高いため、吸込管２５に繋がる冷媒配管２８において分岐配管部２８ａを設けることによるメリットも大きい。
【００２３】
さらに、室外ユニット２は、後述するエンジン６０の運転制御、冷媒配管に設けられた圧力センサの監視、吐出側開閉弁４１、４２及び吸込側開閉弁４４、４５を含む室外ユニット２の各弁の開閉状態の制御等、空気調和装置１の各部を制御する制御部３０を備えている。
【００２４】
圧縮機１４は、ガスを燃料として運転されるエンジン６０により駆動される。圧縮機１４とエンジン６０との間にはＶベルト６１が掛け渡されている。エンジン６０には、燃料供給部６２から供給された燃料ガスが、エアクリーナ６３を介して取り込まれた空気と混合され、スロットル調整弁６４を介して供給される。スロットル調整弁６４は制御部３０の制御によって開度が調整されるので、制御部３０によってエンジン６０の出力を制御することが可能である。
【００２５】
エンジン６０は、エンジン６０の冷却水を循環させて冷却するエンジン冷却装置６５を有している。エンジン６０の冷却水の出口から延びる冷却水配管６６は、第１三方弁６７に接続されている。第１三方弁６７の一方の出口から延びる冷却水配管６６は、循環ポンプ６８に接続され、さらに、エンジン６０の排ガスの熱を吸収可能な排ガス熱交換機６９を介してエンジン６０の冷却水の入口に接続されている。また、第１三方弁６７の他方の出口から延びる冷却水配管６６は、第２三方弁７０に接続されている。第２三方弁７０の一方の出口は、室外熱交換器４０に重ねて配設されたラジエータ７１に接続され、ラジエータ７１から戻る冷却水配管６６は、循環ポンプ６８に接続された冷却水配管６６に繋がっている。また、第２三方弁７０の他方の出口は、プレート型熱交換器７２に配管接続され、プレート型熱交換器７２から延びる冷却水配管６６は、循環ポンプ６８に繋がる冷却水配管６６に接続されている。プレート型熱交換器７２は、吸込管２５を流れるガス冷媒とエンジン６０の冷却水とを熱交換させることにより冷媒を加熱するものであり、暖房運転時における空気調和装置１の能力を高める作用がある。
【００２６】
図２は、分岐配管部１７ａ及び分岐配管部２８ａと、その近傍とを含む要部構成を示す斜視図である。
吐出管１５は室外ユニット２の内部で上下方向に延在し、この吐出管１５からは横方向に冷媒配管１７が分岐し、この冷媒配管１７に分岐配管部１７ａが設けられている。
分岐配管部１７ａにおいては、吐出側分岐配管４７のうち吐出側開閉弁４１の上流側の管を配管４７ａとし、吐出側開閉弁４１の下流側の管を配管４７ｂとする。また、吐出側分岐配管４８のうち吐出側開閉弁４２の上流側の管を配管４８ａとし、吐出側開閉弁４２の下流側の管を配管４８ｂとする。
圧縮機１４（図１）の吐出管１５から流れる冷媒は、配管４７ａと配管４８ａとに分岐し、吐出側開閉弁４１、４２をそれぞれ通過し、図中矢印Ａで示すように下方向に向けて流れ、合流部４９で合流する。ここで、吐出側開閉弁４１、４２は、上述のように、第１室外熱交換器３１及び第２室外熱交換器３２を凝縮器として用いる場合に開かれ、高温高圧のガス冷媒を第１室外熱交換器３１および第２室外熱交換器３２に流す。
【００２７】
一方、分岐配管部２８ａは、第３室外熱交換器３３（図１）から延びる冷媒配管２８に設けられている。分岐配管部２８ａにおいては、吸込側分岐配管３７のうち吸込側開閉弁４４の上流側の管を配管３７ａとし、吸込側開閉弁４４の下流側の管を配管３７ｂとする。また、吸込側分岐配管３８のうち吸込側開閉弁４５の上流側の管を配管３８ａとし、吸込側開閉弁４５の下流側の管を配管３８ｂとする。第３室外熱交換器３３を出た冷媒は、配管３７ａと配管３８ａとに分岐して吸込側開閉弁４４、４５をそれぞれ通過し、図中矢印Ｂで示すように下方向に向けて流れ、合流部３９で合流する。ここで、吸込側開閉弁４４、４５は、上述のように、第３室外熱交換器３３を蒸発器として用いる場合に開かれ、第３室外熱交換器３３を出た低温低圧のガス冷媒を吸込管２５に流す。
【００２８】
ところで、通常時、すなわち空気調和装置１に冷媒を定常的に流して運転する場合には、吐出側開閉弁４１、４２、及び、吸込側開閉弁４４、４５にはガス冷媒が流れている。しかしながら、空気調和装置１を停止した場合や、凝縮器として用いていた各室外熱交換器を蒸発器として用いるように変更する場合等のように、冷媒の流れを止めて各弁の開閉を切り替える場合には、閉じられた状態の吐出側開閉弁４１、４２及び吸込側開閉弁４４、４５の上流側に液冷媒が溜まることがある。この現象は、吐出側開閉弁４１、４２や吸込側開閉弁４４、４５の上流側に溜まったガス冷媒が、温度や圧力の変化によって液化することで発生する。そして、空気調和装置１の起動や運転状態の切り替えに伴って、吐出側開閉弁４１、４２、吸込側開閉弁４４、４５が開けられた場合、吐出側開閉弁４１、４２や吸込側開閉弁４４、４５の上流側に停留した液冷媒が冷媒配管内を急激に流れて、液ハンマーが生じることがある。
特に、図２に示すように、本実施形態の分岐配管部１７ａでは、吐出側開閉弁４１、４２から出た冷媒が、ほぼ鉛直に配設された配管４７ｂ、４８ｂ内に下方に向かって流れる。分岐配管部２８ａにおいても同様に、吸込側開閉弁４４、４５から、ほぼ鉛直に配設された配管３７ｂ、３８ｂ内に下方に冷媒が流れる。この構成において、吐出側開閉弁４１、４２や吸込側開閉弁４４、４５の上流側に液冷媒が溜まっていると、吐出側開閉弁４１、４２や吸込側開閉弁４４、４５が開かれた場合に、ガス冷媒が液冷媒を押し流すようにして、液冷媒が最初に吐出側開閉弁４１、４２や吸込側開閉弁４４、４５から流出する。
特に、図２に示すように、合流する配管４７ｂと配管４８ｂとがほぼ直角に交わる合流部４９や、配管３７ｂと配管３８ｂとがほぼ直角に交わる合流部３９においては、液ハンマーの影響が顕著に現れやすい。
【００２９】
図３は、分岐配管部１７ａの構成を模式的に示す図である。
分岐配管部１７ａにおいて吐出側開閉弁４１の上流側の配管４７ａには冷媒の圧力を検出する圧力検出部５７が配設され、吐出側開閉弁４２の上流側の配管４８ａには圧力検出部５８が設けられている。また、吐出側開閉弁４１の下流側の配管４７ｂの長さと、吐出側開閉弁４２の下流側の配管４８ｂの長さとは異なっている。
この構成において、制御部３０は、吐出側開閉弁４１、４２から吐出された冷媒が合流部４９において合流するように、吐出側開閉弁４１、４２を異なるタイミングで開く制御を行う。
【００３０】
図３に示すように、吐出側開閉弁４１、４２から合流部４９までの配管４７ｂ、４８ｂの長さをそれぞれＬ1、Ｌ2とし、吐出側開閉弁４１、４２から吐出される冷媒の速度をそれぞれＶ1、Ｖ2とする。また、吐出側開閉弁４１、４２から吐出された冷媒が合流部４９に到達するのに要する時間をそれぞれＴ1、Ｔ2とする。また、圧力検出部５７が検出する吐出側開閉弁４１の上流側の冷媒圧力と吐出側開閉弁４１の下流側の冷媒圧力との差、すなわち、配管４７ａの冷媒圧力と配管４７ｂの冷媒圧力との差を、Ｐ1とする。圧力検出部５８が検出する吐出側開閉弁４２の上流側の冷媒圧力と吐出側開閉弁４２の下流側の冷媒圧力との差、すなわち、配管４８ａの冷媒圧力と配管４８ｂの冷媒圧力との差を、Ｐ2とする。
なお、以下の説明においては分岐配管部１７ａを流れる冷媒の密度をρとし、ここでは冷媒の密度ρは変化しないものとして一定の値であるものとする。
【００３１】
距離Ｌ1、Ｌ2、速度Ｖ1、Ｖ2及び時間Ｔ1、Ｔ2には下記式（１）、（２）の関係が成り立つ。
Ｔ1＝Ｌ1／Ｖ1  …（１）
Ｔ2＝Ｌ2／Ｖ2  …（２）
【００３２】
ここで、Ｌ1、Ｌ2は、吐出側分岐配管４７、４８の長さをそれぞれ実測しておくことで求めることができる。
一方、速度Ｖ1は、吐出側開閉弁４１の上流側と下流側の冷媒の流れに対してベルヌーイの定理を適用して算出される。具体的には、吐出側開閉弁４１の上流側の冷媒の速度をＶ0（図示略）とすると、下記式（３）の関係が成立する。
１／２ρＶ12＝１／２ρＶ02＋Ｐ1  …（３）
吐出側開閉弁４１の上流側では冷媒は停留しているため、Ｖ0は０と見なすことができ、上記式（３）から、下記式（４）に示す関係が得られる。
【数１】
2010054072.tif 000003
【００３３】
同様にして、速度Ｖ2については、吐出側開閉弁４２の上流側と下流側の冷媒の流れにおいてベルヌーイの定理を適用することで、下記式（５）の関係が得られる。
【数２】
2010054072.tif 000004
【００３４】
ここで、Ｌ1、Ｌ2と、上記式（４）及び（５）により求められたＶ1、Ｖ2を上記式（１）及び（２）に代入すると、時間Ｔ1及びＴ2が算出される。そして、制御部３０は、吐出側開閉弁４１、４２の各々から吐出された冷媒が合流部４９に到達するのにかかる時間の差の値であるＴ0を算出する。
Ｔ0＝Ｔ1−Ｔ2  …（６）
【００３５】
上記式（６）において（Ｔ1−Ｔ2）が正の値の場合、すなわちＴ2がＴ1より小さい場合には、制御部３０は、吐出側開閉弁４１を開けてから時間がＴ0だけ経過した時点で吐出側開閉弁４２を開く制御を行う。また、（Ｔ1−Ｔ2）が負の値の場合、すなわちＴ1がＴ2より小さい場合には、制御部３０は、吐出側開閉弁４２を開けてから時間がＴ0の絶対値だけ経過した時点で吐出側開閉弁４１を開く制御を行う。さらに、（Ｔ1−Ｔ2）が０の場合、すなわちＴ1とＴ2とが等しい場合には、制御部３０は、吐出側開閉弁４２と吐出側開閉弁４１とを同時に開く制御を行う。
【００３６】
つまり、制御部３０は、吐出側開閉弁４１、４２から吐出された冷媒が同時に合流部４９に達するように、吐出側開閉弁４１、４２を開くタイミングを制御する。この結果、吐出側開閉弁４１、４２から吐出された冷媒の流れの先頭どうしが合流部４９で衝突し、冷媒の速度が大きく低下することになる。これにより、冷媒は、合流部４９で合流して速度が低下し、その後、下流側の冷媒配管１７を通るため、液ハンマーの影響を低減でき、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【００３７】
また、上記に説明したように、分岐配管部１７ａにおいて制御部３０が吐出側開閉弁４１、４２を開くタイミングの制御は、分岐配管部２８ａにおいて制御部３０が吸込側開閉弁４４、４５を開くタイミングについても同様に行うことができる。
図４は、分岐配管部２８ａの構成を模式的に示す図である。
分岐配管部２８ａにおいても、吸込側開閉弁４４の上流側の配管３７ａには冷媒の圧力を検出する圧力検出部５７が配設され、吸込側開閉弁４５の上流側の配管３８ａには圧力検出部５８が設けられている。また、吸込側開閉弁４４の下流側の配管３７ｂの長さと、吸込側開閉弁４５の下流側の配管３８ｂの長さとは異なっている。
この構成において、制御部３０は、吸込側開閉弁４４、４５から吐出された冷媒が合流部４９において合流するように、吸込側開閉弁４４、４５を異なるタイミングで開く制御を行う。
【００３８】
すなわち、図４に示すように、吸込側開閉弁４４、４５から合流部３９までの配管３７ｂ、３８ｂの長さをそれぞれＬ1、Ｌ2とし、吸込側開閉弁４４、４５から吐出される冷媒の速度をそれぞれＶ1、Ｖ2とし、吸込側開閉弁４４、４５から吐出された冷媒が合流部３９に到達するのに要する時間をそれぞれＴ1、Ｔ2とする。また、圧力検出部５７が検出する吸込側開閉弁４４の上流側と下流側の冷媒圧力の差をＰ1とし、圧力検出部５８が検出する吸込側開閉弁４５の上流側と下流側の冷媒圧力の差をＰ2とし、分岐配管部２８ａを流れる冷媒の密度をρ（一定）とする。また、吸込側開閉弁４４の上流側の冷媒の速度をＶ0（図示略）とし、この速度Ｖ0を０とみなして、上記式（１）〜（６）を適用すれば、制御部３０により、吸込側開閉弁４４、４５の各々から吐出された冷媒が合流部３９に到達するのにかかる時間の差の値であるＴ0を算出することができる。そして、このＴ0に基づいて、吸込側開閉弁４４、４５を異なるタイミングで開く制御を行う。これにより、液ハンマーの影響を低減でき、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができるという効果が得られる。
【００３９】
以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、吐出側開閉弁４１、４２或いは吸込側開閉弁４４、４５が閉状態から開状態に切り替えられた際に吐出される冷媒の各々が、合流部４９或いは合流部３９でそれぞれ合流するように、吐出側開閉弁４１、４２或いは吸込側開閉弁４４、４５が開かれるタイミングが制御される。これにより、吐出された冷媒の流れの先頭どうしが合流部４９或いは合流部３９で衝突し、吐出された直後の冷媒の速度が低下するため、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【００４０】
また、吐出側分岐配管４７、４８或いは吸込側分岐配管３７、３８の長さであるＬ１、Ｌ２に基づいて吐出側開閉弁４１、４２及び吸込側開閉弁４４、４５を開くタイミングを決定するため、予め吐出側分岐配管４７、４８及び吸込側分岐配管３７、３８の長さを測定しておくことにより、吐出側分岐配管４７、４８及び吸込側分岐配管３７、３８を開く最適なタイミングを容易に決定できる。
さらに、吐出側開閉弁４１、４２或いは吸込側開閉弁４４、４５の各々における上流側と下流側との冷媒圧力の差Ｐ1、Ｐ2に基づいて、吐出側開閉弁４１、４２及び吸込側開閉弁４４、４５の各々を開くタイミングを決定するため、吐出側開閉弁４１、４２及び吸込側開閉弁４４、４５を開けるタイミングをより精度良く決定できる。
【００４１】
また、複数台の室内ユニット３、４、５、６を同時に冷房運転又は暖房運転可能とした空気調和システムにおいて、吐出側開閉弁４１、４２及び吸込側開閉弁４４、４５が閉状態から開状態に切り替えられた際に吐出される冷媒が、それぞれ合流部４９及び合流部３９で合流するように吐出側開閉弁４１、４２及び吸込側開閉弁４４、４５が開かれるタイミングが制御される。これにより、吐出された冷媒の流れの先頭どうしが合流部４９或いは合流部３９で衝突し、吐出された直後の冷媒の速度が低下するため、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【００４２】
特に、図２に示すように、合流する配管４７ｂと配管４８ｂとがほぼ直角に交わる合流部４９や、配管３７ｂと配管３８ｂとがほぼ直角に交わる合流部３９においては、液ハンマーの影響が顕著に現れやすい。このような構成において液ハンマーの影響を軽減することで、分岐配管部における合流部が、ほぼ直角の合流を有する構成であっても良いことになり、配管の取り回しの自由度が高まるという利点が得られる。
また、図１を参照して説明したように、冷暖混在運転を実現可能とすべく多量の冷媒を供給する室外ユニット２においては、分岐配管部を設けることによって顕著な効果を得ることが可能であり、この構成において液ハンマーの影響を軽減することで、分岐配管部を設けることが容易になるという格別の効果が得られる。
【００４３】
なお、上記実施の形態は、本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されない。
上記実施の形態では、吐出側開閉弁４１、４２の各々を開くタイミングは、Ｌ1、Ｌ2及びＰ1、Ｐ2に基づいて決定されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、吐出側分岐配管４７、４８の各々における冷媒圧力の差Ｐ1とＰ2とがほぼ等しいものとみなし、Ｌ1、Ｌ2に基づいて吐出側開閉弁４１、４２の各々を開くタイミングを決定しても良い。この場合、圧力検出部５７、５８を設けずとも、Ｌ1、Ｌ2を測定しておくだけで吐出側分岐配管４７、４８を開く最適なタイミングを容易に決定できる。
また、上記実施の形態では、複数台の室内ユニット３、４、５、６を同時に冷房運転又は暖房運転可能な空気調和装置１が有する分岐配管部１７ａ、２８ａにおいて、吐出側分岐配管４７、４８及び吸込側開閉弁４４、４５を開くタイミングを制御するものとして説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、空気調和装置に形成される分岐配管部であれば、空気調和装置の種類を問わず様々な形態の分岐配管部に本発明を適用することができる。その他の細部構成についても任意に変更可能であることは勿論である。
【００４４】
また、上記実施の形態においては、分岐配管部１７ａは２本の吐出側分岐配管４７、４８により構成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２本以上の複数の配管が並列に接続されていても良い。この場合について、変形例として説明する。
【００４５】
［変形例］
図５は、変形例の分岐配管部１７０ａを模式的に示した図である。
この変形例は、上記実施の形態で説明した分岐配管部１７ａに代えて配設されるものである。分岐配管部１７０ａは、３本の吐出側分岐配管１４７、１４８、１４９が、下流側の１本の冷媒配管１５３に合流する構成となっている。
【００４６】
３本の吐出側分岐配管１４７、１４８、１４９は互いに並列となっており、それぞれ、吐出側開閉弁４１、４２と同様に構成された吐出側開閉弁１４１、１４２、１４３が設けられている。この分岐配管部１７０ａでは、まず、吐出側分岐配管１４８、１４９が合流部１５２において合流し、その後、この合流部１５２を流れた冷媒と、吐出側分岐配管１４７を流れる冷媒とが合流部１５１において合流する。つまり、２段階の合流をする構成となっている。
【００４７】
この変形例においては、制御部３０は、まず、吐出側開閉弁１４２、１４３の各々から吐出される冷媒の流れの先頭が合流部１５２で合流するように、吐出側開閉弁１４２、１４３の各々を開くタイミングを制御する。次に、制御部３０は、吐出側開閉弁１４１から吐出される冷媒の流れの先頭と、合流部１５２から流れる冷媒の流れの先頭とが合流部１５１で合流するように、吐出側開閉弁１４１を開けるタイミングを制御する。
このように、吐出側開閉弁１４２、１４３から吐出された冷媒の流れの先頭どうしが合流部１５２で衝突して冷媒の速度が低下し、その後、この速度が低下した冷媒の流れの先頭と、吐出側開閉弁１４１から吐出された冷媒の流れの先頭とが合流部１５１で衝突して冷媒の速度が低下する。このため、速度が低下した冷媒が合流部１５１から下流側の冷媒配管１５３に流れるため、液ハンマーの影響を低減でき、液ハンマーの影響により冷媒配管にかかる応力や液ハンマー音を低減させることができる。
【００４８】
なお、この変形例では、分岐配管部１７０ａは３本の吐出側分岐配管１４７、１４８、１４９により構成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、４本以上の分岐配管を備える場合であっても、各合流部で冷媒の流れの先頭どうしが合流するように制御すれば、効果的に液ハンマーの影響を低減できる。
また、制御部３０は、分岐配管部における弁の開閉タイミングを、上記式（１）〜（６）に基づいて制御するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、上記の距離Ｌ１、Ｌ２の比等をもとに決定してもよいし、その他の方法を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路図である。
【図２】分岐配管部の周辺を含む要部構成を示す斜視図である。
【図３】分岐配管部の構成を模式的に示す図である。
【図４】分岐配管部の構成を模式的に示す図である。
【図５】変形例の分岐配管部を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  空気調和装置
２  室外ユニット
３、４、５、６  室内ユニット
７  ユニット間配管
８  低圧ガス管
９  高圧ガス管
１０  液管
１４  圧縮機
１５  吐出管
１７、２８  冷媒配管
１７ａ、２８ａ  分岐配管部
２５  吸込管
３０  制御部
３７、３８  吸込側分岐配管
３９、４９  合流部
４１、４２  吐出側開閉弁
４４、４５  吸込側開閉弁
４７、４８  吐出側分岐配管
５７、５８  圧力検出部
６０  エンジン
１４１、１４２、１４３  吐出側開閉弁
１４７、１４８、１４９  吐出側分岐配管
１５１、１５２  合流部
１７０ａ  分岐配管部
【図１】
2010054072.tif 000005
【図２】
2010054072.tif 000006
【図３】
2010054072.tif 000007
【図４】
2010054072.tif 000008
【図５】
2010054072.tif 000009