(57)【要約】【課題】圧縮機の潤滑油の適正化や、冷媒量の最適化のための複雑な機構を要せず、変化する空調負荷に応じた最適な空調を実現すると共に、室温の低下を招かない除湿運転が可能な空気調和機を提供すること。【解決手段】室内ユニット２４に用いられる室内熱交換器２２に、複数の独立した冷媒流通回路を備え、１台の室内機ユニット２４に複数台の室外ユニット３３、３４を連結し、それぞれの室外ユニットの運転モードを独立して選択可能とすることで、変化する負荷に応じた最適な空調を実現する。また、１台の室内熱交換器２２の１部分を冷却すると同時に、他の部分を加熱することで室温の低下を招かない除湿運転を可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空気吸気口と室内空気排気口を有する外箱に室内熱交換器と送風機とを収納した室内ユニットと、室外空気吸気口と室外空気排気口を有する外箱に室外熱交換器と送風機と圧縮機とを収納した室外ユニットと、前記室内ユニットと室外ユニットとを連接する冷媒配管と、室内ユニットの室内空気排気口からの気流を家屋内に分配する送風ダクトとを備え、前記室内ユニットに収納された室内熱交換器が複数の独立した冷媒流通回路を有する空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機であって、１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットが連接され、前記複数台の室外ユニットの冷房または暖房能力がそれぞれ等しい空気調和機。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和機であって、１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットが連接され、前記複数台の室外ユニットの冷房または暖房能力がそれぞれ異なる空気調和機。
【請求項４】
請求項１に記載の空気調和機であって、１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットが連接され、前記複数台の室外ユニットの内、１台が能力可変式である空気調和機。
【請求項５】
請求項１に記載の空気調和機であって、１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットが連接され、前記複数台の室外ユニットの運転モードが独立して選択可能な空気調和機。
【請求項６】
請求項１に記載の空気調和機であって、１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットが連接され、前記複数台の室外ユニットの運転モードを、空調負荷に応じて選択可能とした空気調和機。
【請求項７】
請求項１に記載の空気調和機であって、１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットが連接され、前記複数台の室外ユニットのうち、少なくとも１台を冷房運転、他の少なくとも１台を暖房運転させる空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅や商店、事務所などの建物に設置され、冷房又は暖房、除湿などの空気調和の用いられる空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機は室内空気吸気口と室内空気排気口を備えた外箱に、室内熱交換器と送風機を備えた室内ユニットと、室外空気吸気口と室外空気排気口を備えた外箱内部に室外熱交換器と送風機と圧縮機を備えた室外ユニットからなり、室内ユニットと室外ユニットは冷媒配管で連接される。空調された室内空気は、室内ユニットの室内空気排気口から、家屋に設けられた送風ダクトを介し、家屋内に分配される（例えば、特許文献１参照）。通常、室外ユニット内には１台の圧縮機を備えているが、室外ユニット内部に複数台の圧縮機を搭載して、空調能力を段階的に可変するもの（例えば、特許文献２参照）や、室外ユニット内の１台の圧縮機の冷媒吐出量を可変式としたものもある。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来の空気調和機の室内ユニットを示すものである。また図４は、従来の空気調和機の室外ユニットを示すものである。
【０００４】
図３に示すように、室内ユニットは外箱１に室内空気吸気口２と室内空気排気口３を設け、外箱１内部の室内送風機４によって室内通風回路５を形成し、室内通風回路内５に室内熱交換器６を配設している。室内熱交換器６は冷媒を流通させる冷媒管７と、フィン８からなる。
【０００５】
一方室外ユニットは、図３に示すように、外箱９に室外空気吸気口１０と室外空気排気口１１を設け、外箱９内部の室外送風機（図示せず）によって室外通風回路を形成し、室外通風回路内に室外熱交換器１２を配設している。室外熱交換器１２は、冷媒を流通させる冷媒管１３と、フィン１４からなる。同じく外箱９内部に圧縮機１６が設けられる。
【０００６】
圧縮機１５、室外熱交換器１２の冷媒管１３、接続バルブ１６、接続配管１７、室内熱交換器６の冷媒管７、接続配管１７、接続バルブ１６からなる冷媒流通回路を形成する。
【０００７】
従来、この種の空気調和機は１台の室内ユニットに、１台の室外ユニットが対応している。特許文献２に記載された空気調和機のように、１台の室外ユニット内に複数台の圧縮機を搭載し、複数台の圧縮機からそれぞれ吐出される冷媒を室外ユニットの内部で合流させ、一方圧縮機への還流は、冷媒流通回路を室外ユニットの内部で分岐させ、空調負荷に応じて複数台の圧縮機の運転を個別選択する方法や、圧縮機の運転速度を変化させることで、圧縮機の能力を可変式とする方案も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７６０１２０４号明細書
【特許文献２】特開２００７‐３０３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、１台の室内ユニットに、１台の室外ユニットが組み合わされる必要があり、生産販売においては、例えば、１，１．５，２，２．５，３，３．５，４，４．５，および５冷凍トンの様に必要能力に応じた個別の機種としてライン
アップする必要がある。
【００１０】
また、変化する空調負荷に応じて最適な冷房、または暖房能力を得るために、１台の室外ユニットに複数台の圧縮機を搭載して、負荷に応じて複数台の圧縮機の運転を個別選択する場合、それぞれの圧縮機の潤滑油の適正化や、冷媒量の最適化のために複雑な機構が必要になる。
【００１１】
また、変化する空調負荷に応じて最適な冷房、または暖房能力を得るために、圧縮機の運転速度を変化させることで、圧縮機の能力を可変式とする方案では、圧縮機の運転速度を制御する装置が複雑となり、特に４冷凍トン、４．５冷凍トン、あるいは５冷凍トンといった大型の機種においては圧縮機の運転電流も大きくなり、運転速度を制御する装置も大型となり、高価となってしまう。
【００１２】
さらに、１台の室内ユニットに、１台の室外ユニットを組み合わせる構成では、運転モードは、冷房、または暖房運転、もしくは冷房運転を応用した除湿運転も可能であるが、冷房運転が基本であるために、室温の低下をまねくという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、製品として必要とされる能力範囲を満たしつつ、製品の機種数を削減し、生産および在庫の管理を容易にするものことを目的とする。
【００１４】
また本発明は、複雑な機構を要せず、変化する空調負荷に応じた最適な空調を実現することを目的とする。
【００１５】
また本発明は、変化する空調負荷に応じた最適な空調を実現するために用いられる、圧縮機の運転速度を制御する装置を安価に提供することを目的とする。
【００１６】
また本発明は、室温の低下を招かない除湿運転を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機用熱交換器は、複数の独立した冷媒流通回路を有するものである。
【００１８】
これによって、１台の熱交換器に独立した複数の冷媒流通回路を構成することができる。
【００１９】
また、本発明の空気調和機は、複数の独立した冷媒流通回路を有する熱交換器を１台の室内ユニットに搭載し、この室内ユニットに複数台の室外ユニットを連結したものである。
【００２０】
これによって、例えば２．５冷凍トンの能力を持った室外ユニットを２台連結することで、５冷凍トンの能力を発生させるなどの構成を採用することができる。
【００２１】
また本発明の空気調和機は、１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットの冷房または暖房能力をそれぞれ等しくしたり、または冷房または暖房能力を、それぞれ異ならせたり、あるいは、複数台の室外ユニットの内、１台が能力可変式とし、それぞれの室外ユニットの運転モードを独立して選択可能としたものである。
【００２２】
これによって、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を得ることができる。
【００２３】
また本発明の空気調和機は、１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットのうち、少なくとも１台を冷房運転、他の少なくとも１台を暖房運転させるものである。
【００２４】
これによって、１台の室内熱交換器の１部分を冷却すると同時に、他の部分を加熱することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の空気調和機用熱交換器、および空気調和機は、複数の独立した冷媒流通回路を有する熱交換器を１台の室内ユニットに搭載し、この室内ユニットに複数台の室外ユニットを連結することによって、例えば２．５冷凍トンの能力を持った室外ユニットを２台連結することで、５冷凍トンの能力を発生させるなどの構成を採用することができるので、製品として必要とされる能力範囲を満たしつつ、製品の機種数を削減し、生産および在庫の管理を容易にすることができる。
【００２６】
また本発明の空気調和機は、１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットの冷房または暖房能力をそれぞれ等しくしたり、または冷房または暖房能力を、それぞれ異ならせたり、あるいは、複数台の室外ユニットの内、１台が能力可変式とし、それぞれの室外ユニットの運転モードを独立して選択可能とすることにより、潤滑油の適正化や、冷媒量の適正化のための複雑な機構を必要とせず、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を得ることができる。
【００２７】
また本発明の空気調和機は、変化する空調負荷に応じた最適な空調を実現するために用いられる、圧縮機の運転速度を制御する装置を安価に提供することができる。
【００２８】
また本発明の空気調和機は、１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットのうち、少なくとも１台を冷房運転、他の少なくとも１台を暖房運転させることによって、１台の室内熱交換器の１部分を冷却すると同時に、他の部分を加熱することで、室温の低下を招かない除湿運転を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷媒回路を示すシステム図
【図２】本発明の実施の形態１における空気調和機用熱交換器の外観を示す斜視図
【図３】従来の空気調和機の室内ユニットを示す斜視図
【図４】従来の空気調和機の室外ユニットを示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
第１の発明は室内空気吸気口と室内空気排気口を備えた外箱に、室内熱交換器と送風機を備えた室内ユニットと、室外空気吸気口と室外空気排気口を備えた外箱内部に室外熱交換器と送風機と圧縮機を備えた室外ユニットからなり、室内ユニットと室外ユニットは冷媒配管で連接され、空調された室内空気を、室内ユニットの室内空気排気口から、家屋に設けられた送風ダクトを介し、家屋内に分配する分離型空気調和機の室内ユニットに供される熱交換器において、複数の独立した冷媒流通回路を設けることにより、１台の熱交換器に独立した複数の冷媒流通回路を構成することができる。
【００３１】
第２の発明は、特に、第１の発明の熱交換器を１台の室内ユニットに搭載し、この室内ユニットに複数台の室外ユニットを連結することによって、例えば２．５冷凍トンの能力を持った室外ユニットを２台連結することで、５冷凍トンの能力を発生させるなどの構成を採用することができるので、製品として必要とされる能力範囲を満たしつつ、製品の機種数を削減し、生産および在庫の管理を容易にすることができる。
【００３２】
第３の発明は、特に、第２の発明の１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットの冷房または暖房能力がそれぞれ等しくすることによって、変化する空調負荷に応じた冷房、または暖房能力を得ることができる。
【００３３】
第４の発明は、特に、第２の発明の１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットの冷房または暖房能力がそれぞれ異ならせることによって、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を得ることができる。
【００３４】
第５の発明は、特に、第２の発明の１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットの内、１台を能力可変式とすることによって、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を効率よく得ることができる。
【００３５】
第６の発明は、特に、第２〜５のいずれか１つの発明の１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットの運転モードを独立して選択可能とすることにより、潤滑油の適正化や、冷媒量の適正化のための複雑な機構を必要とせず、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を得ることができる。
【００３６】
第７の発明は、特に、第２〜６のいずれか１つの発明の１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットの運転モードを、空調負荷に応じて選択することにより、潤滑油の適正化や、冷媒量の適正化のための複雑な機構を必要とせず、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を得る空気調和機を提供することができる。
【００３７】
第８の発明は、特に、第２〜７のいずれか１つの発明の１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットのうち、少なくとも１台を冷房運転、他の少なくとも１台を暖房運転させることによって、１台の室内熱交換器の１部分を冷却すると同時に、他の部分を加熱することで、室温の低下を招かない除湿運転を提供することができる。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の冷媒回路を示すシステム図である。
【００４０】
図２は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機用熱交換器の外観を示す斜視図である。
【００４１】
図１および図２において、室内空気吸気口１９と室内空気排気口２０を備えた室内ユニット外箱２１に、室内熱交換器２２と室内送風機２３を内蔵することによって室内ユニット２４を構成している。室内熱交換器２２は冷媒管２５とフィン２６からなり、１台の室内熱交換器２２の冷媒管２５によって構成される冷媒流通回路は複数が独立した構成となっている。図１では２系統の例を示しており、それぞれを第１の系統２７、第２の系統２８と称す。第１の系統２７、および第２の系統２８それぞれに、冷房における冷媒入口と、冷媒出口があり、各々の系統は室内熱交換器２２のなかで交わることはない。第１の系統２７側の冷房における第１の冷媒入口２９には第１の絞り装置３０が、一方第２の系統２８側の冷房における第２の冷媒入口３１には第２の絞り装置３２が、それぞれ設けられる。
【００４２】
第１の系統２７と、第２の系統２８それぞれには、独立した第１の室外ユニット３３と
、第２の室外ユニット３４が接続されることにより、空気調和機システムが構成される。
【００４３】
第１の室外ユニット３３と、第２の室外ユニット３４の構成形態は同様であるため、第１の室外ユニット３３を代表として説明する。
【００４４】
第１の室外ユニット３３は室外空気吸気口（図示せず）と、室外空気排気口３５を備えた室外ユニット外箱３６に室外熱交換器３７と室外送風機３８と圧縮機３９、および冷暖兼用機種においては四方弁４０を内蔵している。圧縮機３９と四方弁４０、四方弁４０と室外熱交換器３７、室外熱交換器３７と冷房における冷媒出口弁４１、冷房における冷媒入口弁４２と四方弁４０とはそれぞれ冷媒管４３で連接される。
【００４５】
第１の室外ユニット３３の冷房における冷媒出口弁４１と室内ユニット２４の冷房における第１の冷媒入口２９、室内ユニット２４の冷房における第１の冷媒出口４４と第１の室外ユニット３３の冷房における冷媒入口弁４２、第２の室外ユニット３４の冷房における冷媒出口弁４５と室内ユニット２４の冷房における第２の冷媒入口３１、室内ユニット２４の冷房における第２の冷媒出口４６と第２の室外ユニット３４の冷房における冷媒入口弁４７は、それぞれ接続配管４８で連結される。
【００４６】
以上により、第１の系統２７と、第２の系統２８それぞれには、独立した第１の室外ユニット３３と、第２の室外ユニット３４が接続されることにより、空気調和機システムが構成され、１台の室内熱交換器２２に独立した複数の冷媒流通回路を構成しており、また、それぞれの室外ユニットは、制御装置（図示せず）からの指令に基き、個別に独立した運転を行うことができる。
【００４７】
以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。
【００４８】
１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットを連結することによって、全体の能力を発生させるので、例えば２．５冷凍トンの能力を持った室外ユニットを２台連結することで、５冷凍トンの能力を発生させるなどの構成を採用することができる。したがって、製品として必要とされる能力範囲を満たしつつ、製品の機種数を削減し、生産および在庫の管理を容易にすることができる。
【００４９】
また、それぞれの室外ユニットは個別に独立した運転を行うことができるため、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を得ることができる。
【００５０】
具体的には、第１の室外ユニットと第２の室外ユニットの能力が等しい組合せにおいて、空調負荷が５０％未満の場合、どちらか一方の室外ユニットのみを断続運転させることで、必要能力を得ることができ、空調負荷が５０％以上の場合は、一方を連続運転とした上で、他方を断続運転させることで空調負荷とつり合わせることができる。
【００５１】
また、第１の室外ユニットと第２の室外ユニットの能力が異なる場合、例えば第１の室外ユニットが全体の６０％、第２の室外ユニットが４０％である場合、空調負荷が４０％未満であれば、第２の室外ユニットのみの断続運転とし、空調負荷が４０％以上６０％未満のときは、第１の室外ユニットと、第２の室外ユニットを交互に運転させ、空調負荷が６０％以上のときは、第１の室外ユニットの連続運転に加え、第２の室外ユニットの断続運転によって、より細やかな室温制御が可能になる。
【００５２】
さらに、複数の室外ユニットのうち、１台にインバータ制御等を用いた能力可変式とすれば、さらに細やかな室温制御を実現できる。この場合、圧縮機の運転速度を制御する装置は、従来の１台の室外ユニットを用いる場合に比べて、室外機の能力が小さくても良い
ため、制御装置の出力容量を小さくでき、その結果、安価に提供することができる。
【００５３】
また、各々の室外ユニットは、個別に独立した運転を行う際、互いの冷凍サイクルが独立しているため、圧縮機の信頼性を左右する潤滑油の最適化や、冷媒量の最適化のための複雑な手段を必要としないため、係る手段のコストを低減できる。
【００５４】
さらには１台の室内ユニットに連接された、複数台の室外ユニットのうち、少なくとも１台を冷房運転、他の少なくとも１台を暖房運転させることによって、１台の室内熱交換器の１部分を冷却すると同時に、他の部分を加熱することで、室温の低下を招かない除湿運転を提供することができる。
【００５５】
加えて、従来の１台の室内ユニットに１台の室外ユニットが連接されるシステムにおいては、室外ユニットに不具合が発生した場合システム全体の運転ができなくなるが、１台の室内ユニットに複数台の室外ユニットが連接された場合は、複数台の室外ユニットのうち、１台に不具合が発生しても、システム全体を停止させる必要が無いという効果も期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる空気調和機用熱交換器および空気調和機は、複数の独立した冷媒流通回路を有する熱交換器を１台の室内ユニットに搭載し、この室内ユニットに複数台の室外ユニットを連結することによって、製品として必要とされる能力範囲を満たしつつ、製品の機種数を削減し、生産および在庫の管理を容易にすることができ、潤滑油の適正化や、冷媒量の適正化のための複雑な機構を必要とせず、変化する空調負荷に応じた最適な冷房、または暖房能力を得ることが可能となるので、ヒートポンプ式給湯器等の冷凍サイクル応用機器等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
２２  室内熱交換器
２４  室内ユニット
３３  第１の室外ユニット
３４  第２の室外ユニット
３７  室外熱交換器
３９  圧縮機
【図１】
2011112242.tif 000003
【図２】
2011112242.tif 000004
【図３】
2011112242.tif 000005
【図４】
2011112242.tif 000006