(57)【要約】【課題】  例えば冷房主体の運転から暖房主体の運転に切り変える場合であっても、振動、騒音等の発生を抑制することができる空気調和装置を提供する。【解決手段】  室外熱交換器２１の一端を、圧縮機２０の冷媒吐出管７と冷媒吸込管６とに択一に分岐して接続する単一の流路切換弁４１を備え、この流路切換弁４１が、弁本体内に可動部材を収容し、この可動部材の押動によって冷媒流路を切換可能に構成されると共に、パイロット弁を備え、このパイロット弁の切換により高圧ガス管７内の高圧冷媒を利用して可動部材を押動自在に構成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた室外ユニットと、室内熱交換器及び室内膨張弁を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、前記室外熱交換器の一端が、前記圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、前記ユニット間配管が、前記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、前記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、前記室外熱交換器の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、他端が前記液管に液分岐管を介して接続され、前記高圧ガス分岐管及び前記低圧ガス分岐管にそれぞれ開閉弁が設けられ、複数台の前記室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、
前記室外熱交換器の一端を、前記圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続する単一の流路切換弁を備え、
この流路切換弁が、弁本体内に可動部材を収容し、この可動部材の押動によって冷媒流路を切換可能に構成されると共に、パイロット弁を備え、このパイロット弁の切換により前記高圧ガス管内の高圧冷媒を利用して前記可動部材を押動自在に構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記流路切換弁が四方弁によって構成されており、この四方弁の４つのポートのうち、第１ポートが前記室外熱交換器の一端に接続され、第２ポートが前記高圧ガス管に接続され、第３ポートが前記低圧ガス管に接続され、第４ポートが閉塞される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】
前記四方弁の第１及び第３ポートが開閉弁を備えた接続管で接続されていることを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室外ユニットと複数台の室内ユニットを有し、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置が知られている（特許文献１参照）。この種の空気調和装置では、圧縮機及び室外熱交換器を備えた室外ユニットと、室内熱交換器及び室内膨張弁を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管より接続されている。そして、上記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、ユニット間配管が、上記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、上記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、上記室外熱交換器の他端に接続された液管とを有して構成されている。そして、室内熱交換器の一端が高圧ガス管及び低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、他端が液管に液分岐管を介して接続され、高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管にそれぞれ第１開閉弁及び第２開閉弁が設けられている。
この種のものでは、一般に、室外熱交換器の一端に並列に２つの電磁開閉弁（例えば、第３開閉弁及び第４開閉弁）が接続され、第３開閉弁を圧縮機の冷媒吐出管に接続し、第４開閉弁を冷媒吸込管に接続している。
【特許文献１】特許２８０４５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の構成では、室外熱交換器の一端側の流路を切り換える場合、第３開閉弁を全開すると同時に、第４開閉弁を全閉したり、第４開閉弁を全開すると同時に、第３開閉弁を全閉したりの制御となる。特に、上記構成の空気調和装置では、室外熱交換器が、凝縮器（高圧状態）から蒸発器（低圧状態）に切り変わる場合、すなわち空調システム的には冷房主体の運転から暖房主体の運転に切り変わる場合、第３開閉弁及び第４開閉弁の切換制御によって、室外熱交換器付近の冷媒の流れがパルス的に変化し、振動、騒音等が発生するといった問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、例えば冷房主体の運転から暖房主体の運転に切り変える場合であっても、振動、騒音等の発生を抑制することができる空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた室外ユニットと、室内熱交換器及び室内膨張弁を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、前記室外熱交換器の一端が、前記圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、前記ユニット間配管が、前記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、前記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、前記室外熱交換器の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、他端が前記液管に液分岐管を介して接続され、前記高圧ガス分岐管及び前記低圧ガス分岐管にそれぞれ開閉弁が設けられ、複数台の前記室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、前記室外熱交換器の一端を、前記圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続する単一の流路切換弁を備え、この流路切換弁が、弁本体内に可動部材を収容し、この可動部材の押動によって冷媒流路を切換可能に構成されると共に、パイロット弁を備え、このパイロット弁の切換により前記高圧ガス管内の高圧冷媒を利用して前記可動部材を押動自在に構成されていることを特徴とする。
この構成では、パイロット弁の切換により高圧ガス管内の高圧冷媒を利用して可動部材を押動自在に構成されているため、この可動部材の切換動作が、ゆっくりと行われ、従って、例えば冷房主体の運転から暖房主体の運転に切り変わる場合であっても、圧力バランスがスムーズに行われ、振動、騒音等の発生が抑制される。
【０００６】
この場合において、前記流路切換弁が四方弁によって構成されており、この四方弁の４つのポートのうち、第１ポートが前記室外熱交換器の一端に接続され、第２ポートが前記高圧ガス管に接続され、第３ポートが前記低圧ガス管に接続され、第４ポートが閉塞されるものであってもよい。また、前記四方弁の第１及び第３ポートが開閉弁を備えた接続管で接続されていてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、冷房主体の運転から暖房主体の運転に切り変わる場合であっても、振動、騒音等の発生が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１及び図２は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。この空気調和装置１は、複数台（例えば２台）の室外ユニット２Ａ、２Ｂと、複数台（例えば２台）の室内ユニット３Ａ、３Ｂとを備えている。
室外ユニット２Ａ、２Ｂと室内ユニット３Ａ、３Ｂとを接続するユニット間配管５は、低圧ガス管６と、高圧ガス管７と、液管８とから構成され、空気調和装置１は、室内ユニット３Ａ、３Ｂを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転とを混在して実施可能としている。
【０００９】
室内ユニット３Ａは、室内熱交換器１０と室内膨張弁１１とを備えて構成され、この室内熱交換器１０の一端は、室内膨張弁１１を設けた液分岐管１８を介して液管８に接続される。また、室内熱交換器１０の他端には、分岐管１２が接続され、この分岐管１２は、高圧ガス分岐管１２Ａと低圧ガス分岐管１２Ｂとに分岐する。高圧ガス分岐管１２Ａは第１開閉弁１３を介して高圧ガス管７に接続され、低圧ガス分岐管１２Ｂは第２開閉弁１４を介して低圧ガス管６に接続される。
【００１０】
また、室内ユニット３Ａには、室外熱交換器２１の出入口温度や室温を検出する温度センサ、室内熱交換器２１内の冷媒圧力を検出する圧力センサ等が配置される他、これら各センサの検出結果を入力してこの室内ユニット３Ａの制御を行う室内制御装置（図示せず）を備えている。なお、室内ユニット３Ｂは、室内ユニット３Ａと略同一の構成であるため、同一の部分に同一の符号を付して示し、説明は省略する。
【００１１】
室外ユニット２Ａは、能力可変型の圧縮機（ＤＣインバータ圧縮機）２０Ａと、能力一定型の圧縮機（ＡＣ圧縮機）２０Ｂ１、２０Ｂ２と、室外熱交換器２１と、室外膨張弁２２と、レシーバタンク２３等から概略構成されている。以下、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２を特に区別する必要がない場合は、圧縮機２０と表記する。
【００１２】
この室外ユニット２Ａにおいて、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２は並列接続され、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の吸込口に共通接続された冷媒吸込管３０が、アキュムレータ２４を介して低圧ガス管６に接続される。また、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の吐出口に接続された冷媒吐出管３１は、オイルセパレータ２５を介して２つに分岐し、一方の冷媒吐出分岐管３１Ａが高圧ガス管７に接続され、他方の冷媒吐出分岐管３１Ｂが室外熱交換器２１に接続される。
【００１３】
ここで、上記冷媒吐出分岐管３１Ｂには、切換弁４０が設けられ、この切換弁４０を開けると圧縮機２０の吐出冷媒が室外熱交換器２１に供給される。さらに、この冷媒吐出分岐管３１Ｂには、上記切換弁４０と室外熱交換器２１との間に四方弁（流路切換弁）４１が設けられ、この四方弁４１は、室外熱交換器２１から見て、室外熱交換器２１の一端を、上記切換弁４０につながる冷媒吐出分岐管３１Ｂ及び冷媒吐出分岐管３１Ａ、又は圧縮機２０の吸込管３０につながる暖房経路用配管３２のいずれか一方に選択的に切り換える切換弁として機能する。
【００１４】
上記四方弁４１は、図３及び図４に示すように、可動部材１４１を有する四方弁本体１４３と、パイロット弁１４５とから成り、これらはそれぞれ３本の供給パイプ１４７，１４８，１４９を介してつながれている。パイロット弁１４５の高圧管Ｐは、図２に示すように、切換弁４０の上流の高圧ガス管７に接続されている。
そして、四方弁本体１４３には、４つの第１〜第４ポートＡ〜Ｄが形成され、第１ポートＡは、図２に示すように、室外熱交換器２１の一端に接続され、第２ポートＢは高圧ガス管７に接続され、第３ポートＣは低圧ガス管６に接続され、第４ポートＤは封止栓１５０（図３）によって閉塞されている。
四方弁４１の第１及び第３ポートＡ，Ｃは、図２に示すように、比較的小口径の開閉弁１６１を備えた接続管１６３で接続されている。
【００１５】
室外熱交換器２１の他端は、図２に示すように、室外熱交換器２１に供給する冷媒流量を調整するための室外膨張弁２６、レシーバタンク２３、トラップ管２７及び補助冷却回路２８を介して液管８と配管接続される。
補助冷却回路２８は、レシーバタンク２３と液管８とを接続する冷媒配管３３を流れる液冷媒を補助冷却するものであり、より具体的には、レシーバタンク２３と液管８との間の液冷媒が通る配管３３の一部と、この配管３３から分岐して膨張弁２９を通過した冷媒が通る分岐管３４の一部とを２重管で構成した、いわゆる２重管式熱交換器が適用される。この分岐管３４は、補助冷却回路２８に接続された冷媒配管３５を介して圧縮機２０の冷媒吸込管３０とつながり、この分岐管３４、３５を通過した冷媒は圧縮機２０の吸込口に戻される。
【００１６】
また、オイルセパレータ２５には、オイルを圧縮機２０の冷媒吸込管に戻すための冷媒戻し管４５と、当該オイルセパレータ２５と他の室外ユニット２Ｂのオイルセパレータ２５とを接続するためのオイルバランス管４６とが接続される。このオイルバランス管４６は、オイル管４７を介して他の室外ユニット２Ｂのオイルセパレータ２５と接続され、このオイルバランス管４６及びオイル管４７を介して、各室外ユニット２Ａ、２Ｂのオイルセパレータ２５間をオイルが行き来し、各オイルセパレータ２５に貯留されるオイル量のバランスが確保される。
【００１７】
室外ユニット２Ａは、室外ユニット２Ａ全体を制御する室外制御装置１００を備える。室外ユニット２Ｂは、室外ユニット２Ａと同一の構成であるため、同一の部分には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
ここで、各室外ユニット２Ａ、２Ｂのいずれか１つが親機として機能し、親機の室外制御装置１００は、図示を省略したリモートコントローラを介して入力したユーザ指示に基づいて、他の室外制御装置１００や、上述した室内制御装置と通信し、この空気調和装置１全体の運転制御を行う。
【００１８】
つぎに、この空気調和装置１の運転動作を説明する。
全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂを同時に冷房運転する場合、図１に示すように、各室外ユニット２Ａ、２Ｂでは、切換弁４０が開くと共に四方弁４１が実線位置に切換制御され、また、各室内ユニット３Ａ、３Ｂでは第１開閉弁１３が閉じ、第２開閉弁１４及び第３開閉弁１７が開かれる。この場合、実線矢印で示すように、圧縮機２０の吐出冷媒が、オイルセパレータ２５を介して室外熱交換器２１に供給され、ここで放熱・凝縮して液冷媒となり、レシーバタンク２３及び補助冷却回路２８を経て液管８に供給される。そして、室内ユニット３Ａ、３Ｂにおいては、液管８を介して液冷媒が膨張弁１１を介して室内熱交換器１０に供給され、ここで吸熱・蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり、第２開閉弁１４及び第３開閉弁１７を介して低圧ガス管６に供給される。
この低圧ガス管６に供給されたガス冷媒は、室外ユニット２Ａ、２Ｂの吸込管３０を介して圧縮機２０で再び圧縮される。これによって、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂで同時に冷房運転が可能になる。
【００１９】
全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂを同時に暖房運転する場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂでは、切換弁４０が閉じると共に四方弁４１が破線位置に切換制御され、各室内ユニット３Ａ、３Ｂでは第１開閉弁１３が開き、第２開閉弁１４及び第３開閉弁１５が閉じる。この場合、図１に破線矢印で示すように、圧縮機２０が吐出した高温高圧のガス冷媒が、オイルセパレータ２５を介して高圧ガス管７に供給される。そして、室内ユニット３Ａ、３Ｂにおいては、高圧ガス管７を介してガス冷媒が室内熱交換器１０に供給され、ここで、放熱・凝縮して液冷媒となった後、膨張弁１１を介して液管８に供給される。この液管８に供給された液冷媒は、室外ユニット２Ａ、２Ｂの冷媒配管３３及びレシーバタンク２３を介して室外熱交換器２１に供給され、ここで、吸熱・蒸発し、ここで低温低圧のガス冷媒となり、吸込管３０を介して圧縮機２０で再び圧縮される。これによって、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂで同時に暖房運転が可能になる。
【００２０】
また、暖房運転と冷房運転の混在運転を行う場合、例えば、室内ユニット３Ａを暖房運転し、室内ユニット３Ｂを冷房運転する場合、室外ユニット２Ａ、２Ｂが上記同時暖房運転の場合と同様に制御される一方、室内ユニット３Ａにおいては、第１開閉弁１３が閉じ、第２開閉弁１４及び第３開閉弁１７が開き、室内ユニット３Ｂにおいては、第１開閉弁１３が開き、第２開閉弁１４及び第３開閉弁１７が閉じる。この場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂから高温高圧のガス冷媒が高圧ガス管７に供給され、室内ユニット３Ａにおいては、高圧ガス管７を介してガス冷媒が室内熱交換器１０に供給され、ここで放熱・凝縮して液冷媒となった後、膨張弁１１を介して液管８に供給される。
この液管８に供給された液冷媒の一部は室外ユニット２Ａ、２Ｂへ戻り、室外熱交換器２１で吸熱・蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。
【００２１】
一方、液管８に供給された液冷媒の残りは、室内ユニット３Ｂの室内熱交換器１０に供給され、ここで吸熱・蒸発し、低温低圧のガス冷媒となった後、第２開閉弁１４及び第３開閉弁１７を介して低圧ガス管６に供給される。そして、この低圧ガス管６に供給された冷媒は、室外熱交換器２１を経た上記ガス冷媒と共に、吸込管３０を介して圧縮機２０で再び圧縮される。これによって、室内ユニット３Ａ、３Ｂ毎に暖房運転、及び冷房運転の混在運転が可能になる。
【００２２】
図１では、室内ユニット３が２台つながれている。ただし、実際には、３台以上、多数の室内ユニット３が接続されるのが一般的である。
この場合、上記の混在運転では、室内ユニット３側の冷房の総合要求が、暖房の総合要求よりも上回る場合と、下回る場合とが起こり得る。冷房の総合要求が、暖房の総合要求よりも上回る場合には、いわゆる冷房主体の運転となり、この場合、いずれかの室外ユニット２の室外熱交換器２１の一端を、上述した四方弁４１の切換によって、高圧ガス管７につないで、凝縮器（高圧状態）として機能させる可能性がある。
一方、冷房の総合要求が、暖房の総合要求よりも下回る場合には、いわゆる暖房主体の運転となり、この場合、いずれかの室外ユニット２の室外熱交換器２１の一端を、上述した四方弁４１の切換によって、低圧ガス管６につないで、蒸発器（低圧状態）として機能させる可能性がある。
【００２３】
ここで、四方弁４１の切り換えについて図３及び図４を参照して説明する。
パイロット弁１４５が励磁されて、弁体１４５ａが図３の位置に動かされると、切換弁４０の上流の高圧ガス管７から流入した高圧冷媒の一部Ｐが、供給パイプ１４９を通じて、四方弁本体１４３の図中右側内部に流入し、可動部材１４１が、図示の位置に動かされる。この状態では、図２を参照して、四方弁本体１４３の４つのポートＡ〜Ｄのうち、第１ポートＡと第２ポートＢとが連通し、同時に、第３ポートＣと第４ポートＤとが連通する。ただし、第４ポートＤは封止栓１５０で閉塞される。第１ポートＡと第２ポートＢとが連通すると、室外ユニット２の室外熱交換器２１の一端が、高圧ガス管７につながり、この室外熱交換器２１は凝縮器として機能する。
【００２４】
パイロット弁１４５が励磁されて、弁体１４５ａが図４の位置に動かされると、切換弁４０の上流の高圧ガス管７から流入した高圧冷媒の一部Ｐが、供給パイプ１４８を通じて、四方弁本体１４３の図中左側内部に流入し、可動部材１４１が、図示の位置に動かされる。この状態では、図２を参照して、四方弁本体１４３の４つのポートＡ〜Ｄのうち、第１ポートＡと第３ポートＣとが連通し、同時に、第２ポートＢと第４ポートＤとが連通する。ただし、第４ポートＤは封止栓１５０で閉塞される。第１ポートＡと第３ポートＣとが連通すると、室外ユニット２の室外熱交換器２１の一端が、低圧ガス管６につながり、この室外熱交換器２１は蒸発器として機能する。
【００２５】
ところで、この種のものでは、室外熱交換器２１を、凝縮器（高圧状態）から蒸発器（低圧状態）に移行させる場合、即ち、システム的には冷房主体の運転から暖房主体の運転に切り変える場合、特に、室外熱交換器２１付近において、冷媒流の切り換えに起因した、振動、騒音等が発生しやすくなる。
【００２６】
本実施形態では、上記切換において、即ち、室外熱交換器２１を、凝縮器（高圧状態）から蒸発器（低圧状態）に移行させる場合において、まず、小口径の開閉弁１６１（図２）を開いて、高圧状態にある四方弁４１のポートＡと、低圧状態にあるポートＣとを連通し、少し圧力バランスを図った上で、四方弁４１を、実線位置の切換状態から破線位置の切換状態に切り換える。
この四方弁４１の切り換えは、上述したように、パイロット弁１４５を有した、四方弁４１によって行われるため、冷媒圧力を利用して作動する可動部材１４１の押動が、ゆっくりと行われ、従って、従来の構成である、単純なオンオフ弁に比べて、きわめてスムーズな切換動作が実現される。図５は、切換時の冷媒圧力変化を示す。従来であれば、破線で示すように、一気に圧力変化が発生したが、本実施形態では、実線で示すように、なだらかな圧力変化になる。
従って、室外熱交換器２１付近の冷媒流の切り換えに起因した、振動、騒音等の発生が、十分に抑制される。
【００２７】
また、本実施形態では、単一の四方弁４１によって、室外熱交換器２１を、凝縮器（高圧状態）から蒸発器（低圧状態）に切り変えるため、従来のように、室外熱交換器２１の一端に、２つの開閉弁を並列に設ける必要がなく、弁の個数を削減できると共に、その制御を簡素化することができる。
【００２８】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。上記実施形態では、流路切換弁に、一般的な四方弁４１を使用したが、これに限定されず、例えば、パイロット弁を有し、このパイロット弁の切換により、冷媒圧力を利用して、弁本体の可動部材を押動させるものであれば、いかなる切換弁であってもよいことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る空気調和装置の一実施形態を示す冷媒回路図である。
【図２】室外ユニットの冷媒回路図である。
【図３】四方弁を示す断面図である。
【図４】同じく四方弁を示す断面図である。
【図５】四方弁切換時の室外熱交換器付近の冷媒圧力変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  空気調和装置
２Ａ、２Ｂ  室外ユニット
３Ａ、３Ｂ  室内ユニット
５  ユニット間配管
６  低圧ガス管
７  高圧ガス管
８  液管
１０  室内熱交換器
１１  室内膨張弁
１２Ａ  高圧ガス分岐管
１２Ｂ  低圧ガス分岐管
１８  液分岐管
２０  圧縮機
２１  室外熱交換器
４１  四方弁
１４１  可動部材
１４３  四方弁本体
１４５  パイロット弁
【図１】
2006125716.tif 000003
【図２】
2006125716.tif 000004
【図３】
2006125716.tif 000005
【図４】
2006125716.tif 000006
【図５】
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