(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、この圧縮機の吐出側から分岐された配管にそれぞれ四方弁を介して接続された複数の熱交換器と、各熱交換器に接続された流量調整可能な複数の膨張弁と、各膨張弁に接続され、冷媒の流れを合流させて液冷媒を蓄える液タンクと、前記四方弁の少なくとも一つに接続される配管に、暖房運転時には閉止し、冷房運転時には常時開くようにした逆止弁と、前記各四方弁と圧縮機の吸入側を接続する吸入配管と、前記四方弁と逆止弁との間と吸入配管とを接続する細径配管とを備えた室外ユニットと、前記液タンクに接続され分岐された配管にそれぞれ接続された流量調整可能な膨張弁と、この膨張弁と前記四方弁の間に接続された熱交換器とを備えた複数の室内ユニットを備えた空気調和機において、
前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサもしくは外気温を検出する温度センサのいずれか一方もしくは両方と、各室内ユニットおよび前記圧力センサもしくは温度センサのいずれか一方もしくは両方に接続され、前記各室内ユニットの運転状況と圧縮機の吐出圧力もしくは外気温のいずれか一方もしくは両方に基づいて前記四方弁を制御する制御装置とが設けられており、
かつ、圧力センサに接続された前記制御装置には、第１の圧力と、これよりも高い第２の圧力とが設定されていて、冷房運転時に、圧縮機の吐出圧力が第１の設定圧力以下になったとき逆止弁が接続された四方弁を暖房運転に切り換えるとともに前記複数の膨張弁を全閉とし、第２の設定圧力以上になったとき前記四方弁を冷房運転に切り換えるとともに前記複数の膨張弁を開くようになていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機と、この圧縮機の吐出側から分岐された配管にそれぞれ四方弁を介して接続された複数の熱交換器と、各熱交換器に接続された流量調整可能な複数の膨張弁と、各膨張弁に接続され、冷媒の流れを合流させて液冷媒を蓄える液タンクと、前記四方弁の少なくとも一つに接続される配管に、暖房運転時には閉止し、冷房運転時には常時開くようにした逆止弁と、前記各四方弁と圧縮機の吸入側を接続する吸入配管と、前記四方弁と逆止弁との間と吸入配管とを接続する細径配管とを備えた室外ユニットと、前記液タンクに接続され分岐された配管にそれぞれ接続された流量調整可能な膨張弁と、この膨張弁と前記四方弁の間に接続された熱交換器とを備えた複数の室内ユニットを備えた空気調和機において、
前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサもしくは外気温を検出する温度センサのいずれか一方もしくは両方と、各室内ユニットおよび前記圧力センサもしくは温度センサのいずれか一方もしくは両方に接続され、前記各室内ユニットの運転状況と圧縮機の吐出圧力もしくは外気温のいずれか一方もしくは両方に基づいて前記四方弁を制御する制御装置とが設けられており、
かつ、温度センサに接続された前記制御装置には、第１の温度と、これよりも高い第２の温度とが設定されていて、冷房運転時に、室外温度が第１の設定温度以下になったとき前記逆止弁が接続された四方弁を暖房運転に切り換えるとともに前記複数の膨張弁を全閉とし、第２の設定温度以上になったとき前記四方弁を冷房運転に切り換えるとともに前記複数の膨張弁を開くようになていることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
圧縮機と、この圧縮機の吐出側から分岐された配管にそれぞれ四方弁を介して接続された複数の熱交換器と、各熱交換器に接続された流量調整可能な複数の膨張弁と、各膨張弁に接続され、冷媒の流れを合流させて液冷媒を蓄える液タンクと、前記四方弁の少なくとも一つに接続される配管に、暖房運転時には閉止し、冷房運転時には常時開くようにした逆止弁と、前記各四方弁と圧縮機の吸入側を接続する吸入配管と、前記四方弁と逆止弁との間と吸入配管とを接続する細径配管とを備えた室外ユニットと、前記液タンクに接続され分岐された配管にそれぞれ接続された流量調整可能な膨張弁と、この膨張弁と前記四方弁の間に接続された熱交換器とを備えた複数の室内ユニットを備えた空気調和機において、
前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサもしくは外気温を検出する温度センサのいずれか一方もしくは両方と、各室内ユニットおよび前記圧力センサもしくは温度センサのいずれか一方もしくは両方に接続され、前記各室内ユニットの運転状況と圧縮機の吐出圧力もしくは外気温のいずれか一方もしくは両方に基づいて前記四方弁を制御する制御装置とが設けられており、
かつ、温度センサと圧力センサとに接続された前記制御装置には、第１の温度と、これよりも高い第２の温度と、第１の圧力と、これよりも高い第２の圧力とが設定され、冷房運転時に、室外温度が第１の設定温度以下で、圧縮機の吐出圧力が、第１の設定圧力以下になったとき逆止弁が接続された四方弁を暖房運転に切り換えるとともに前記複数の膨張弁を全閉とし、室外温度が第２の設定温度以上で、圧縮機の吐出圧力が第２の設定圧力以上になったとき前記四方弁を冷房運転に切り換えるとともに前記複数の膨張弁を開くようになていることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室外温度が低い状態での冷房運転時においても、圧縮機の吐出圧力が低下しすぎないようにした多室形の空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四方弁を複数個備えた冷凍サイクルとして、たとえば、特開平３−７５４５９号公報に開示されたものが提案されている。この冷凍サイクルにおいては、冷房運転では複数の四方弁を全て冷房モードとし、室外温度が低いときには室外熱交換器に接続された室外膨張弁を絞って室外熱交換器に液冷媒を溜め、伝熱面積を減少させて吐出圧力が低下しないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、上記の装置においては、室外ユニットの一方の熱交換器に液冷媒を蓄えることにより、圧縮機の吐出圧力の低下を防止するようにしているため、使用する冷媒の量が増え原価が高くなる。また、万一配管系が破損して冷媒が流出したとき、環境に与える影響が大きくなる。
【０００４】
上記の事情に鑑み、本発明の目的は、冷媒の使用量を増加させることなく、室外温度が低い状態での冷房運転時においても、圧縮機の吐出圧力が低下しすぎないようにした多室形の空気調和機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目を達成するため、本出願の第１の発明においては、圧縮機と、この圧縮機の吐出側から分岐された配管にそれぞれ四方弁を介して接続された複数の熱交換器と、各熱交換器に接続された流量調整可能な複数の膨張弁と、各膨張弁に接続され、冷媒の流れを合流させて液冷媒を蓄える液タンクと、前記四方弁の少なくとも一つに接続される配管に、暖房運転時には閉止し、冷房運転時には常時開くようにした逆止弁と、前記各四方弁と圧縮機の吸入側を接続する吸入配管と、前記四方弁と逆止弁との間と吸入配管とを接続する細径配管とを備えた室外ユニットと、前記液タンクに接続され分岐された配管にそれぞれ接続された流量調整可能な膨張弁と、この膨張弁と前記四方弁の間に接続された熱交換器とを備えた複数の室内ユニットを備えた空気調和機において、
前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサもしくは外気温を検出する温度センサのいずれか一方もしくは両方と、各室内ユニットおよび前記圧力センサもしくは温度センサのいずれか一方もしくは両方に接続され、前記各室内ユニットの運転状況と圧縮機の吐出圧力もしくは外気温のいずれか一方もしくは両方に基づいて前記四方弁を制御する制御装置とが設けられており、
かつ、圧力センサに接続された前記制御装置には、第１の圧力と、これよりも高い第２の圧力とが設定されていて、
冷房運転時に圧縮機の吐出圧力が第１の設定圧力以下になったとき、逆止弁に接続された四方弁が暖房運転に切り換えられるとともに前記複数の膨張弁が全閉とされ、
同じく冷房運転時に圧縮機の吐出圧力が第２の設定圧力以上になったとき、前記四方弁が冷房運転に切り換えらるとともに前記複数の膨張弁が開かれるようになている。
【０００７】
また、本出願の第２の発明においては、圧縮機と、この圧縮機の吐出側から分岐された配管にそれぞれ四方弁を介して接続された複数の熱交換器と、各熱交換器に接続された流量調整可能な複数の膨張弁と、各膨張弁に接続され、冷媒の流れを合流させて液冷媒を蓄える液タンクと、前記四方弁の少なくとも一つに接続される配管に、暖房運転時には閉止し、冷房運転時には常時開くようにした逆止弁と、前記各四方弁と圧縮機の吸入側を接続する吸入配管と、前記四方弁と逆止弁との間と吸入配管とを接続する細径配管とを備えた室外ユニットと、前記液タンクに接続され分岐された配管にそれぞれ接続された流量調整可能な膨張弁と、この膨張弁と前記四方弁の間に接続された熱交換器とを備えた複数の室内ユニットを備えた空気調和機において、
前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサもしくは外気温を検出する温度センサのいずれか一方もしくは両方と、各室内ユニットおよび前記圧力センサもしくは温度センサのいずれか一方もしくは両方に接続され、前記各室内ユニットの運転状況と圧縮機の吐出圧力もしくは外気温のいずれか一方もしくは両方に基づいて前記四方弁を制御する制御装置とが設けられており、
かつ、温度センサに接続された前記制御装置には、第１の温度と、これよりも高い第２の温度が設定されていて、
冷房運転時に室外温度が第１の設定温度以下になったとき、前記逆止弁を接続された四方弁が暖房運転に切り換えられるとともに前記複数の膨張弁がを全閉とされ、
同じく冷房運転時に室外温度が第２の設定温度以上になったとき前記四方弁が冷房運転に切り換えられるとともに前記複数の膨張弁が開かれるようになている。
【０００８】
さらに、本出願の第３の発明においては、圧縮機と、この圧縮機の吐出側から分岐された配管にそれぞれ四方弁を介して接続された複数の熱交換器と、各熱交換器に接続された流量調整可能な複数の膨張弁と、各膨張弁に接続され、冷媒の流れを合流させて液冷媒を蓄える液タンクと、前記四方弁の少なくとも一つに接続される配管に、暖房運転時には閉止し、冷房運転時には常時開くようにした逆止弁と、前記各四方弁と圧縮機の吸入側を接続する吸入配管と、前記四方弁と逆止弁との間と吸入配管とを接続する細径配管とを備えた室外ユニットと、前記液タンクに接続され分岐された配管にそれぞれ接続された流量調整可能な膨張弁と、この膨張弁と前記四方弁の間に接続された熱交換器とを備えた複数の室内ユニットを備えた空気調和機において、
前記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサもしくは外気温を検出する温度センサのいずれか一方もしくは両方と、各室内ユニットおよび前記圧力センサもしくは温度センサのいずれか一方もしくは両方に接続され、前記各室内ユニットの運転状況と圧縮機の吐出圧力もしくは外気温のいずれか一方もしくは両方に基づいて前記四方弁を制御する制御装置とが設けられており、
かつ、温度センサと圧力センサとに接続された前記制御装置には、第１の温度と、これよりも高い第２の温度と、第１の圧力と、これよりも高い第２の圧力とが設定されていて、
冷房運転時に、室外温度が第１の設定温度以下で、圧縮機の吐出圧力が第１の設定圧力以下になったとき、逆止弁を接続された四方弁がを暖房運転に切り換えられるとともに前記複数の膨張弁が全閉とされ、
同じく冷房運転時に、室外温度が第２の設定温度以上で、圧縮機の吐出圧力が第２の設定圧力以上になったとき、前記四方弁が冷房運転に切り換えられるとともに前記複数の膨張弁が開かれるようになている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による空気調和機の冷凍サイクル図である。同図において、図５と同じものは同じ符号をつけて示してある。
【００１０】
２１はアキュムレータで、圧縮機５の吸込口に接続されている。２２は逆止弁で、一端が室内機２、３、４に接続されたガス配管２６に接続され、他端が四方弁６のＣポートに接続されている。２３はキャピラリで、一端が逆止弁２２と四方弁６のＣポートの間に接続され、他端が吸入配管に接続されている。したがって、逆止弁２２とキャピラリ２３は、吸入管を介して四方弁６のＣポートと四方弁７のＥポートの間に並列に接続されている。
【００１１】
２４は液タンクで、膨張弁１０、１１と室内ユニット２、３、４の間の液配管２５に接続されている。２７は室外ファンで、熱交換器８、９の通風路の出口側に配置されている。２８、２９、３０は室内ファンで、室内ユニット２、３、４に配置されている。
【００１２】
３１は圧力センサで、圧縮機５の吐出圧力を検出する。３２は温度センサで、熱交換器８、９に吸い込まれる外気の温度を検出する。３３は制御装置で、室内ユニット２、３、４と圧力センサ３１および温度センサ３２に接続され、前記四方弁６、７への電源のオン、オフおよび、膨張弁１０の開閉を制御する。
【００１３】
前記四方弁６は、電源がオフの状態で吸入配管と熱交換器８が連通し、吐出配管とガス配管２６が連通する暖房運転モードになっている。また、前記四方弁７は、電源がオフの状態で吐出配管と熱交換器９が連通し、吸入配管とガス配管２６が連通する冷房運転モードになっている。
【００１４】
図２は、図１に示す冷凍サイクルの動作説明図で、（Ａ）は暖房運転時、（Ｂ）は冷房運転時、（Ｃ）室外温度が低いときの冷房運転時における冷媒の流れを示している。
【００１５】
まず、暖房運転時には、図２（Ａ）に示すように、四方弁７は電源をオンにして暖房モードに設定されている。一方、四方弁６は電源がオフされて暖房モードに設定されている。
【００１６】
圧縮機５から吐出された高温高圧の冷媒は、吐出配管を通り四方弁７からガス配管２６に流入する。この時、圧縮機５から吐出された冷媒の一部は、吐出配管で分岐され、四方弁６およびキャピラリ２３を通って吸入配管へ流入する。
【００１７】
冷媒はガス配管２６で分岐され、各室内ユニット２、３、４の熱交換器１８、１９、２０に流入する。そして、室内ファン２８、２９、３０によって熱交換器１８、１９、２０に送風される室内空気との熱交換によって冷却され、凝縮して液冷媒となる。一方、熱交換により加熱された室内空気は、再び室内に流出して室内の暖房を行う。
【００１８】
熱交換器１８、１９、２０で凝縮された液冷媒は、膨張弁１５、１６、１７を通り液配管２５で合流され、液タンク２４に流入する。液タンク２４内の液冷媒は、膨張弁１０、１１で減圧されて低圧の液冷媒となり、熱交換器８、９に流入して室外ファン３１によって送風される室外空気と熱交換され、蒸発して低圧のガス冷媒となる。
【００１９】
各熱交換器８、９で気化したガス冷媒は、四方弁６、９を通り吸入配管で合流された後、アキュムレータ２１を通り圧縮機５に吸入される。
【００２０】
つぎに、冷房運転時には、図２（Ｂ）に示すように、四方弁６は電源をオンにして冷房モードに設定されている。一方、四方弁７は電源がオフされて冷房モードに設定されている。
【００２１】
圧縮機５から吐出された高温高圧の冷媒は、吐出配管を通り四方弁６、７から熱交換器８、９に流入する。熱交換器８、９で室外ファン３１によって送風される室外空気との熱交換によって冷却され、凝縮して液冷媒となり、膨張弁１０、１１を通り液タンク２４に流入する。
【００２２】
液タンク２４の液冷媒は、液配管２５を通り、各室内ユニット２、３、４に分岐され、それぞれ膨張弁１５、１６、１７を減圧されて熱交換器１８、１９、２０に流入する。そして、室内ファン２８、２９、３０によって熱交換器１８、１９、２０に送風される室内空気との熱交換によって、室内空気から気化熱を奪いガス冷媒になる。一方、室内空気は冷媒に気化熱を奪われて冷却され、室内に流入して冷房する。
【００２３】
熱交換器１８、１９、２０で気化したガス冷媒は、ガス配管２６を通り、その一部は四方弁７から、ガス配管２６で分岐された他の一部は、逆止弁２２を通り四方弁６からキャピラリ２３を通り吸入配管に流入し、アキュムレータ２１を通り圧縮機５に吸入される。
【００２４】
つぎに、室外温度が低い場合の冷房運転時には、図２（Ｃ）に示すように、四方弁７は電源がオフされて冷房モードに設定されている。一方、四方弁６は電源をオフにして暖房モードに設定されている。また、膨張弁１０は全閉になっている。
【００２５】
圧縮機５から吐出された高温高圧の冷媒は、吐出配管を通り四方弁７から熱交換器９に流入する。この時、圧縮機５から吐出された冷媒の一部は、吐出配管で分岐され、四方弁６およびキャピラリ２３を通って吸入配管へ流入する。
【００２６】
熱交換器９で室外ファン３１によって送風される室外空気との熱交換によって冷却され、凝縮して液冷媒となり、膨張弁１１を通り液タンク２４に流入する。
【００２７】
液タンク２４の液冷媒は、液配管２５を通り、各室内ユニット２、３、４に分岐され、それぞれ膨張弁１５、１６、１７で減圧されて熱交換器１８、１９、２０に流入する。そして、室内ファン２８、２９、３０によって熱交換器１８、１９、２０に送風される室内空気との熱交換によって、室内空気から気化熱を奪いガス冷媒になる。一方、室内空気は冷媒に気化熱を奪われて冷却され、室内に流入して冷房する。
【００２８】
熱交換器１８、１９、２０で気化したガス冷媒は、ガス配管２６を通り、その一部は四方弁７から、ガス配管２６で分岐された他の一部は、逆止弁２２を通り四方弁６からキャピラリ２３を通り吸入配管に流入し、アキュムレータ２１を通り圧縮機５に吸入される。
【００２９】
前記図２の（Ｂ）と（Ｃ）の切り換えは、図１に示す制御装置３３で行う。
たとえば、図３に示すように、第１の圧力を１ＭＰａ、第２の圧力を２ＭＰａと設定しておくと、室外温度が低いために、凝縮能力が大きくなり、圧縮機の吐出圧が第１の圧力１ＭＰａより低くなった場合、四方弁６のモードを暖房に切り換えるとともに、膨張弁１０を全閉にする。そして、圧縮機の吐出圧力が上昇して１ＭＰａを超えても暖房モードを維持し、吐出圧力が第２の圧力２ＭＰａを超えたとき、四方弁６のモードを冷房に切り換えるとともに、膨張弁１０を所定の開度まで開く。なお、圧縮機の吐出圧力が第１の圧力と第２の圧力の間にあるときには、それ以前の状態を維持する。
【００３０】
なお、圧縮機の吐出圧力が第１および第２の圧力を超えた時、四方弁６のモードを切り換えるようにしたが、各圧力を越えた後一定時間経過してから、四方弁６のモードを切り換えるようにしてもよい。このように、四方弁の切り換えタイミングにディファレンシャルを設けることにより、四方弁の切り換え回数を減らし、四方弁の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
また、たとえば、図４に示すように、第１の温度を５℃、第２の温度を１５℃と設定し、室外温度が第１の温度５℃以下のとき、四方弁６のモードを暖房にするとともに、膨張弁１０を全閉にする。そして、室外の温度が第２の温度１５℃以上のとき四方弁６のモードを冷房に切り換えるとともに、膨張弁１０を所定の開度まで開く。なお、室外温度が第１の温度と第２の温度の間にあるときには、それ以前の状態を維持する。
【００３２】
さらに、図３および図４に示す圧縮機の吐出圧力による四方弁の切り換え制御と室外温度による四方弁の切り換え制御を組合せ、たとえば、冷房運転時に室外温度が第１の温度以下で、かつ圧縮機の吐出圧力が第１の圧力以下になったとき、また、室外温度が第２の温度を以上で、かつ圧縮機の吐出圧力が第２の圧力以上になったとき、四方弁を切り換えるようにしてもよい。
【００３３】
なお、前記の第１、第２の圧力および第１、第２の温度は、空気調和機の設置条件により適宜設定すればよい。また、圧縮機の吐出圧力と室外温度を組み合わせて制御する場合には、さらに第３、第４の圧力と温度を設定するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明によれば、室外温度が低いときの冷房運転時に、圧縮機の吐出圧力が低下したとき、あるいは室外温度が設定温度より下がったとき、室外ユニットの一部の熱交換器に冷媒を流さないようにしたので、冷媒の凝縮能力を減少させ、吐出圧力の低下を防止することができる。
本発明においては、単に四方弁を暖房サイクル側へ切換え操作するだけでなく、特に、複数の膨張弁の全閉を併用することによって、上記の作用を確実ならしめ得た。
【００３５】
また、液冷媒で室外ユニットの一部の熱交換器を埋めて吐出圧力の低下を防止するものに比べ、冷媒の使用量を減らすことができ、万一冷媒が大気中に漏れだしても、環境に与える影響を軽減することができる。さらに、冷媒の使用量を減らすことにより、空気調和機のコストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態を示す冷凍サイクルの構成図。
【図２】図１に示す冷凍サイクルのにおける（Ａ）は暖房時、（Ｂ）、（Ｃ）は冷房時の冷媒の流れを示す動作説明図。
【図３】本発明による吐出圧による四方弁の切り換えタイミングを示す特性図。
【図４】本発明による室外温度による四方弁の切り換えタイミングを示す特性図。
【符号の説明】
１…室外ユニット、２、３、４…室内ユニット、５…圧縮機、
６、７…四方弁、８、９…熱交換器、１０、１１…膨張弁、
１５、１６、１７…膨張弁、１８、１９、２０…熱交換器
２２…逆止弁、２３…キャピラリ、２４…液タンク、
３１…圧力センサ、３２…温度センサ、３３…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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