(57)【要約】【課題】部品を増設することなく、圧縮機の吸込側への液状冷媒の溜まり込みを防止する。【解決手段】複数台の室外ユニット２と室内ユニット３とが、液管４およびガス管５からなる同一の冷媒配管６に接続された空気調和装置１において、前記室外ユニット２の各々には、圧縮機２１と、四方弁２３と、前記液管４を流れる液状冷媒を前記圧縮機２１の上流側に導くリキッド管４０とが設けられ、複数の室外ユニット２のいずれかが停止する一方で、他の室外ユニット２が冷房運転するときに、停止する室外ユニット２は、自身が備える圧縮機２１の吸込側が前記室内ユニット３に連通するように、自身が備える四方弁２３を切り換えるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の室外ユニットと室内ユニットとが、液管およびガス管からなる同一の冷媒配管に接続された空気調和装置において、
前記室外ユニットの各々には、圧縮機と、四方弁と、前記液管を流れる液状冷媒を前記圧縮機の上流側に導くリキッド管とが設けられ、
複数の室外ユニットのいずれかが停止する一方で、他の室外ユニットが冷房運転するときに、停止する室外ユニットは、自身が備える圧縮機の吸込側が前記室内ユニットに連通するように、自身が備える四方弁を切り換える
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記室外ユニットの各々は、
前記ガス管に接続される室外ユニット内ガス管に設けられる冷媒ガス遮断弁を備え、
複数の室外ユニットのいずれかが停止する一方で、他の室外ユニットが冷房運転するときに、停止する室外ユニットは、自身が備える圧縮機の吸込側が前記室内ユニットに連通するように、自身が備える四方弁を切り換えると共に、前記冷媒ガス遮断弁を間欠的に開閉する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記リキッド管の出口は、アキュムレータを介して圧縮機の吸込側に接続され、
前記冷媒ガス遮断弁は、前記アキュムレータが満液になる程度の時間が経過した後に、前記アキュムレータに溜まった液状冷媒を前記ガス管に吸い出すに十分な時間だけ開く
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の室外ユニットを備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空気調和装置として、圧縮機から吐出される冷媒の過熱防止を図るべく、液管を流れる液冷媒を圧縮機の吸込側に供給するためのリキッド管を備えた空気調和装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このリキッド管には、通常閉状態となるリキッド弁が設置されており、圧縮機から吐出された冷媒が所定温度をこえたようなときに、当該リキッド弁が開となり、液管を流れる温度の比較的低い液状冷媒を微量に圧縮機に供給するよう構成されている。
【０００３】
ところで、上記のように、リキッド管は、高圧な液冷媒が流れる液管と、低圧なガス状冷媒が流れる圧縮機の吸込側とをバイパスするように配設されるため、リキッド弁が破損などした場合には、多量の液冷媒が圧縮機に吸い込まれ、圧縮機内で液圧縮が生じ、当該圧縮機が破損する恐れがある。
【０００４】
そこで、従来の空気調和装置として、リキッド管に、予備のリキッド遮断弁（電磁弁）がリキッド弁の他に追加された構成のものが知られている。このリキッド遮断弁は、圧縮機（すなわち、室外機）が運転を開始すると開き、停止すると閉まるように制御されるものであり、これにより、万が一、リキッド弁が破損などにより開状態のままロックされたとしても、リキッド遮断弁により圧縮機への液冷媒の流れ込みが防止されるのである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６３４３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リキッド遮断弁を設けると、部品点数が増加して装置コストが高くなるといった問題があった。さらに、リキッド遮断弁のように可動部品を増設することは、装置の信頼性を低下させるといった問題もある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、部品を増設することなく、圧縮機の吸込側への液状冷媒の溜まり込みを防止することのできる空気調和装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数台の室外ユニットと室内ユニットとが、液管およびガス管からなる同一の冷媒配管に接続された空気調和装置において、前記室外ユニットの各々には、圧縮機と、四方弁と、前記液管を流れる液状冷媒を前記圧縮機の上流側に導くリキッド管とが設けられ、複数の室外ユニットのいずれかが停止する一方で、他の室外ユニットが冷房運転するときに、停止する室外ユニットは、自身が備える圧縮機の吸込側が前記室内ユニットに連通するように、自身が備える四方弁を切り換えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置において、前記室外ユニットの各々は、前記ガス管に接続される室外ユニット内ガス管に設けられる冷媒ガス遮断弁を備え、複数の室外ユニットのいずれかが停止する一方で、他の室外ユニットが冷房運転するときに、停止する室外ユニットは、自身が備える圧縮機の吸込側が前記室内ユニットに連通するように、自身が備える四方弁を切り換えると共に、前記冷媒ガス遮断弁を間欠的に開閉することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空気調和装置において、前記リキッド管の出口は、アキュムレータを介して圧縮機の吸込側に接続され、前記冷媒ガス遮断弁は、前記アキュムレータが満液になる程度の時間が経過した後に、前記アキュムレータに溜まった液状冷媒を前記ガス管に吸い出すに十分な時間だけ開くことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態ついて説明する。本実施形態では、空気調和装置として、室内ユニットと室外ユニットとを各々複数台備える空気調和装置、いわゆる、マルチ空気調和装置について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態にかかる空気調和装置１の構成を示す図である。この図に示すように、空気調和装置１は、液状冷媒が流れる液管４、および、ガス状冷媒が流れるガス管５からなる冷媒配管６を備えている。この冷媒配管６には、複数台（図示例では２台）の室外ユニット２−１、２−２、および、複数台（図示例では５台）の室内ユニット３−１〜３−５が接続されている。なお、以下の説明では、各室外ユニット２−１、２−２を特に区別しない場合には、「室外ユニット２」と称し、また同様に、各室内ユニット３−１〜３−５を区別しな場合には、「室内ユニット３」と称することにする。
【００１３】
室内ユニット３は、冷房運転時に、低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて室内（空調対象区画）の空気（室内気）から熱を奪う蒸発器として機能する一方、暖房運転時には、高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて室内気を暖める凝縮器として機能する室内熱交換器３１を備えている。さらに、室内ユニット３は、冷房運転時の絞り機構として機能する室内膨張弁（電動弁）３０を備え、この室内膨張弁３０と室内熱交換器３１とが、この順で液管４およびガス管５との間に接続されている。さらに、室内ユニット３には、室内熱交換器３１に対して送風する室内ファン３２が内蔵されている。
【００１４】
図示のように、上述した室内ユニット３が冷媒配管６に対して５台（室内ユニット３−１〜３−５）並列に設けられており、それぞれが複数の空調対象区画に適宜に設置され、冷房運転、暖房運転あるいは休止を行う。
【００１５】
一方、室外ユニット２は、ガスエンジン２００と、圧縮機２１と、室外熱交換器２４と、四方弁２３とを備えている。ガスエンジン２００は、圧縮機２１を駆動するものであり、図示省略の排気ガス熱交換器や、エンジンオイルタンク、冷却水タンク、冷却水を冷却するための冷却水系などを備え、タイミングベルトやシャフトなどで構成される動力伝達機構２８ａを介して圧縮機２１に接続されている。これにより、ガスエンジン２００から圧縮機２１に駆動力が伝達される。
【００１６】
圧縮機２１は、室内熱交換器３１あるいは室外熱交換器２４のいずれかで気化した低温低圧のガス冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒として吐出するものである。上記室外熱交換器２４は、冷房運転時には、高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて外気に放熱する凝縮器として機能し、逆に暖房運転時には低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて外気から熱を奪う蒸発器として機能するものである。つまり、室外熱交換器２４は、冷暖房それぞれの運転時において、先の室内熱交換器３１とは逆の機能を担うことになる。
【００１７】
図示のように、本実施形態の室外熱交換器２４は、２つの室外熱交換器ユニット２４ａ、２４ｂを備え、熱交換能力が高められた構成となっている。また、各室外熱交換器ユニット２４ａ、２４ｂと外気との熱交換を促すべく、ファン２４０ａ、２４０ｂが設けられている。各ファン２４０ａ、２４０ｂは、天井方向に排気するように構成され、噴出口が室外ユニット２の天井に位置するようになされている。
【００１８】
四方弁２３は、コントロールユニット２７に制御され、ガス管５に接続される室外ユニット２側のガス管２８に設けられ、冷媒の流路を選択的に切り換えるものである。この四方弁２３には、圧縮機２１の吸込側２１ａおよび吐出側２１ｂが接続されると共に、室外ユニット２側のガス管２８を介して室内熱交換器３１が接続され、また、室外ユニット２側の管２９を介して室外熱交換器２４が接続される構成となっている。この構成において、四方弁２３は、冷房運転時に、吸込側２１ａと室内熱交換器３１とを連通すると共に吐出側２１ｂと室外熱交換器２４とを連通する一方、暖房運転時には、吸込側２１ａと室外熱交換器２４とを連通すると共に吐出側２１ｂと室内熱交換器３１とを連通する。
【００１９】
すなわち、四方弁２３が暖房運転にセットされたときには、圧縮機２１が吐出側２１ｂに吐出した高温高圧のガス状冷媒は、ガス管５を通って室内熱交換器３１に供給され、ここで温度の低い室内気と熱交換して室内気を加熱し、自身は放熱して液化する。そして、この液化した液冷媒が室外ユニット２側の管２９に設けられた室外膨張弁（電動弁）２５にて減圧され、室外熱交換器２４において外気と熱交換して蒸発し、吸込側２１ａから圧縮機２１に還流する。
【００２０】
一方、四方弁２３が冷房運転にセットされたときには、圧縮機２１から吐出側２１ｂに吐出された高温高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器２４に先に供給され、ここで外気によって冷却・液化され、この液化した液冷媒が液管４を通って室内ユニット３に供給される。室内ユニット３に供給された液冷媒は、室内膨張弁３０で減圧されて、室内熱交換器３１にて室内気から蒸発熱を奪って蒸発することで、室内気を冷却する。そして、気化した冷媒は、室内ユニット３からガス管５を通って圧縮機２１に還流する。
【００２１】
また、図示のように、室外ユニット２にあっては、四方弁２３と圧縮機２１の吸込側２１ａとの間にアキュムレータ２０が設けられると共に、四方弁２３と圧縮機２１の吐出側２１ｂとの間にオイルセパレータ２２が設けられている。アキュムレータ２０は、圧縮機２１に流入するガス冷媒に含まれる液状成分を貯留するものであり、オイルセパレータ２２は、冷媒中に含まれる油分を分離して圧縮機２１に戻すためのものである。
【００２２】
さらに、室外ユニット２は、室外ユニット２側の管２９を流れる液状冷媒を、圧縮機２１の吸込側２１ａに設けられたアキュムレータ２０の手前に適宜供給するためのリキッド管４０と、このリキッド管４０に設けられたリキッド弁（電動弁）４１とを備えている。さらに詳述すると、リキッド弁４１は、通常閉じており、圧縮機２１から吐出された冷媒が所定温度（冷媒の種類によるが例えば１１５℃など）をこえた場合に開き、室外ユニット２側の管２９から温度の低い液状冷媒をアキュムレータ２０の手前に供給する。これにより、アキュムレータ２０から圧縮機２１の吸込側２１ａに吸い込まれるガス状冷媒の温度が低下し、圧縮機２１から吐出されるガス状冷媒の過熱防止が図られることとなる。
【００２３】
ところで、本実施形態のマルチ形の空気調和装置１においては、ある条件が成立すると、圧縮機２１が破壊されることがある。この条件とは、室外ユニット２−１、２−２のいずれか一方のみが冷房運転し、他方が停止しているときに、この停止している室外ユニット２のリキッド弁４１が開いた状態でロックされた場合である。
【００２４】
より具体的には、室外ユニット２−２が冷房運転し、室外ユニット２−１が停止していると仮定すると、室外ユニット２−２の冷房運転により、液管４には、高圧液状冷媒が流れるため、停止室外ユニット２−１側の管２９内も高圧に維持された状態となる。この状態においては、室外膨張弁２５およびリキッド弁４１が通常閉じているため、停止室外ユニット２−１の圧縮機２１の吸込側２１ａに液状冷媒が侵入することが防止されている。しかしながら、故障などによりリキッド弁４１が開いた状態でロックされてしまうと、高圧液状冷媒がリキッド管４０を通って圧縮機２１の吸込側２１ａに溜まり込み、この圧縮機２１の起動時に液圧縮により、この圧縮機２１が破壊されることがあるのである。
【００２５】
そこで、本実施形態の空気調和装置１は、リキッド弁４１が開いた状態でロックされてしまったとしても、リキッド管４０から流れ込んできた液冷媒を、圧縮機２１の吸込側２１ａではなく、ガス管５側に流すことで、吸込側２１ａに冷媒が溜まり込むのを防止する構成となっている。
【００２６】
詳述すると、室外ユニット２−２が冷房運転を行う一方で、室外ユニット２−１が停止すると仮定した場合、室外ユニット２−１のコントロールユニット２７は、運転停止時に、当該室外ユニット２−１の四方弁２３を冷房運転にセットして、吸込側２１ａと室内熱交換器３１とが連通された状態で室外ユニット２−１が停止するように制御する。
【００２７】
この制御により、停止室外ユニット２−１にあっては、この室外ユニット２−１のリキッド弁４１が開いた状態でロックされ、液管４からアキュムレータ２０の直前に液状冷媒が流れ込んだとしても、他の室外ユニット２−２が冷房運転することにより、ガス管５が低圧に維持されているため、リキッド管４０から流れ込んできた液状冷媒は、ガス管５に吸込まれるようにして、四方弁２３からガス管５に向けて流れ、停止室外ユニット２−１から外へ抜けて行くととなる。これにより、圧縮機２１の吸込側２１ａに液状冷媒が溜まり込むのが防止されるのである。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、室外ユニット２−１が停止する一方、他の室外ユニット２−２が冷房運転する場合に、停止する室外ユニット２−１の四方弁２３が冷房運転にセットされた状態で停止するように制御されるため、リキッド弁４１が開いた状態でロックされたとしても、リキッド管４０から流れ込んできた液状冷媒がガス管５に吸い込まれていくので、圧縮機２１の吸込側２１ａに液状冷媒が溜まり込むのが防止される。
【００２９】
さらに、本実施形態によれば、リキッド弁４１の故障に備えて、補助の弁などを増設する必要がなく、装置の部品点数を削減でき、コストを抑えることが可能となる。また、液状冷媒が圧縮機２１の吸込側２１ａに溜まり込むのが防止されるため、圧縮機２１の保護、及び、品質寿命を向上させることが可能となる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本実施形態にかかる空気調和装置１’の構成を示す図である。この図において、第１実施形態の空気調和装置１と異なる点は、室外ユニット２’側のガス管２８に冷媒ガス遮断弁２６が設けられている点である。
【００３１】
この冷媒ガス遮断弁２６は、外気温が低いような場合（例えば１０℃以下など）にも冷房運転を行うような所（例えば、コンピュータルームなどの低温状態の維持が望まれる所）で用いられる空気調和装置１’に予め設けられているものである。具体的には、低外気温時に冷房運転が行われると、通常低圧に維持される室外ユニット２’側のガス管２８にも冷媒液が入り込むため、運転時に開き、停止時には閉じる冷媒ガス遮断弁２６を室外ユニット２’側のガス管２８に設けているのである。
【００３２】
しかしながら、室外ユニット２’の停止時にガス管２８が冷媒ガス遮断弁２６により閉塞してしまうと、第１実施形態にて説明したように、四方弁２３が冷房状態にセットされたとしても、リキッド管４０から流れてくる液状冷媒がガス管２８に吸込まれなくなってしまい、圧縮機２１の吸込側２１ａに液状冷媒が溜まり込んでしまうといった問題が生じる。
【００３３】
そこで本実施形態では次のようにして、この問題を解決している。すなわち、室外ユニット２’−２が冷房運転を行う一方で、室外ユニット２’−１が停止すると仮定すると、室外ユニット２’−１のコントロールユニット２７’は、運転停止時に、当該室外ユニット２’−１の四方弁２３を冷房運転にセットして、吸込側２１ａと室内熱交換器３１とが連通された状態とすると共に、冷媒ガス遮断弁２６を間欠的に開くという制御を行う。
【００３４】
冷媒ガス遮断弁２６が開閉する間隔は、アキュムレータ２０の液状冷媒の貯蓄能力、および、冷媒ガス遮断弁２６が開いたとしても室外ユニット２’のガス管２８への液状冷媒の溜まり込みを防止可能な時間に基づいて次のようにして決定されている。
【００３５】
具体的には、冷媒ガス遮断弁２６が閉じた状態において、リキッド弁４１が開いた状態でロックされた場合には、リキッド管４０からの液状冷媒は、アキュムレータ２０に流れ込み、アキュムレータ２０が満液状態になったときに、液状冷媒が圧縮機２１の吸込側２１ａに溜まり込むこととなる。換言すれば、アキュムレータ２０が満液状態となるに要する時間αだけ、冷媒ガス遮断弁２６を閉じておくことが可能となる。また、この時間αが経過したとき、すなわち、アキュムレータ２０が略満液状態のときに、冷媒ガス遮断弁２６が開けば、圧縮機２１の吸込側２１ａに溜まり込んだ液状冷媒をガス管５側に吸い出すことが可能となるのである。
【００３６】
また、冷媒ガス遮断弁２６が開いている時間は、室外ユニット２’側のガス管２８への液状冷媒の溜まり込みが生じない程度の時間βに設定されれば良い。すなわち、冷媒ガス遮断弁２６が、時間αだけ閉じ、時間βだけ開くというような間欠動作を繰り返すように制御されることで、室外ユニット２’側のガス管２８への液状冷媒の溜まり込みと共に、圧縮機２１の吸込側２１ａへの液状冷媒の溜まり込みとを防止することが可能となるのである。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、室外ユニット２’側のガス管２８に冷媒ガス遮断弁２６が設けられている場合であっても、この冷媒ガス遮断弁２６を間欠的に開閉させることで、室外ユニット２’側のガス管２８への液状冷媒の溜まり込みと共に、圧縮機２１の吸込側２１ａへの液状冷媒の溜まり込みとを防止することが可能となる。
【００３８】
＜変形例＞
上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様にすぎず、本発明の範囲内で任意に変形可能であることは勿論である。例えば、上述した各実施形態においては、複数の室外ユニットや、複数の室内ユニットの各々が同一のものとして説明したが、その冷凍能力は、同一である必要はない。また、圧縮機２１がガスエンジンにより駆動される構成について例示したが、電気により駆動される構成であっても良いことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、部品を増設することなく、圧縮機の吸込側への液状冷媒の溜まり込みを防止することのできる空気調和装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる空気調和装置の構成を示す図である。
【図２】同空気調和装置が備えるコントロールユニットの制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  空気調和装置
２、２’、２−１、２−２、２’−１、２’−２  室外ユニット
３、３−１〜３−５  室内ユニット
４  液管
５  ガス管
６  冷媒配管
２１  圧縮機
２１ａ  吸込側
２１ｂ  吐出側
２３  四方弁
２６  冷媒ガス遮断弁
２７  コントロールユニット
２８  室外ユニット側のガス管（室外ユニット内ガス管）
２９  室外ユニット側の管
４０  リキッド管
４１  リキッド弁
【図１】
2004353881.tif 000003
【図２】
2004353881.tif 000004