(57)【要約】【課題】コスト増大を招くことなく、接続する室内機の組み合わせの自由度を高めることが可能なマルチ形空気調和機を提供する。【解決手段】圧縮機１及び室外熱交換器３を有した室外機１００と、室外機１００とガス側主配管７及び液側主配管８で接続され、室内熱交換器５を有する複数の室内機１１０と、室内機１１０の数よりも多い複数の膨張弁４と、液側主配管８を膨張弁４の数と同数に分岐し、分岐したそれぞれが膨張弁４を備えて複数の膨張弁４を並列接続し、分岐したそれぞれの端部が室内熱交換器５に接続される複数の分岐配管８ａ〜８ｃとを備え、複数の膨張弁４は、室内機１１０の容量が大きいものから順に、接続される膨張弁数が多くなるように室内機１１０の数と同数の組に分けられ、各組毎に、その組の膨張弁４を備えた分岐配管８ａ〜８ｃをそのまま又は合流して室内熱交換器５の各々に接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機及び室外熱交換器を有した室外機と、
前記室外機とガス側主配管及び液側主配管で接続され、室内熱交換器を有した複数の室内機と、
前記室内機の数よりも多い複数の膨張弁と、
前記液側主配管を前記膨張弁の数と同数に分岐し、分岐したそれぞれが前記膨張弁を備えて前記複数の膨張弁を並列接続した構成とし、分岐したそれぞれの膨張弁側の端部が前記室内熱交換器に接続される複数の分岐配管とを備え、
前記複数の膨張弁は、前記室内機の容量が大きいものから順に、接続される膨張弁数が多くなるように前記室内機の数と同数の組に分けられ、各組毎に、その組の膨張弁を備えた分岐配管をそのまま又は合流して前記室内熱交換器の各々に接続したことを特徴とするマルチ形空気調和機。
【請求項２】
前記膨張弁は、前記複数の室内機のうち最小容量の室内機に応じた膨張弁容量を有するものであることを特徴とする請求項１記載のマルチ形空気調和機。
【請求項３】
前記複数の膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記複数の室内機のそれぞれについて、その室内機に対応する一又は複数の膨張弁を一つずつ順に開閉制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマルチ形空気調和機。
【請求項４】
前記制御装置は、前記複数の室内機のそれぞれについて、その室内機に要求する膨張弁のトータル開度を決定し、決定したトータル開度を、その室内機に並列接続された個々の膨張弁に分配して開度制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のマルチ形空気調和機。
【請求項５】
前記圧縮機から吐出した冷媒の流れ方向を切り替える四方弁を備え、前記四方弁の切り替えにより冷房運転又は暖房運転可能に構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のマルチ形空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ形空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、室外機に複数の室内機が並列に接続されたマルチ形空気調和機がある（例えば、特許文献１参照）。この種のマルチ形空気調和機の室内機には、膨張弁を備えたタイプのものや、膨張弁を備えていないタイプのものがある。膨張弁を備えていないタイプの室内機を用いる場合、室内機の数と同数の膨張弁を室外機に設けたり、予め複数の膨張弁がセットになった別売部品を接続したりしてマルチ形空気調和機が構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１９６４１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
膨張弁を備えていないタイプの室内機を接続したマルチ形空気調和機では、予め、接続する室内機の容量が決まっていることが一般的で、その室内機の容量に応じた膨張弁が予め選定された上で室外機に設けられている。このため、予定外の容量の室内機を接続すると、以下のような不都合が生じる。すなわち、例えば、容量の小さい室内機と容量の大きい室内機の二つの室内機を接続する場合に、室外機に設けられた二つの膨張弁が、仮に両方共、容量の小さい室内機用として選定された膨張弁である場合、容量の大きい室内機側で、膨張弁において冷媒流量が不足し、十分な能力を発揮することができなくなる。このように、従来のマルチ形空気調和機では、室内機の組み合わせの自由度が、既に用意された膨張弁の構成に応じて制限されてしまうという問題があった。
【０００５】
このような問題を解消するには、接続する室内機の容量に応じて室内機毎に膨張弁を個別に用意して接続すればよい。しかし、この場合、複数の種類の膨張弁を用意することになり、また、室内機の容量毎の設計変更が必要となるなど、コスト増大を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、コスト増大を招くことなく、接続する室内機の組み合わせの自由度を高めることが可能なマルチ形空気調和機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】
【０００７】
本発明に係るマルチ形空気調和機は、圧縮機及び室外熱交換器を有した室外機と、室外機とガス側主配管及び液側主配管で接続され、室内熱交換器を有した複数の室内機と、室内機の数よりも多い複数の膨張弁と、液側主配管を膨張弁の数と同数に分岐し、分岐したそれぞれが膨張弁を備えて複数の膨張弁を並列接続した構成とし、分岐したそれぞれの膨張弁側の端部が室内熱交換器に接続される複数の分岐配管とを備え、複数の膨張弁は、室内機の容量が大きいものから順に、接続される膨張弁数が多くなるように室内機の数と同数の組に分けられ、各組毎に、その組の膨張弁を備えた分岐配管をそのまま又は合流して室内熱交換器の各々に接続したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、膨張弁を備えておらず容量が異なる複数の室内機を自由に組み合わせて接続したマルチ形空気調和機をコスト増大を招くことなく構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマルチ形空気調和機の冷媒回路図である。
【図２】図１の冷媒回路と比較するための従来の冷媒回路図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る膨張弁の制御手法を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るマルチ形空気調和機における膨張弁制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るマルチ形空気調和機の冷媒回路図である。
マルチ形空気調和機は、室外機１００と、室外機１００に対して並列に接続された複数の室内機１１０とを有している。図１には、複数の室内機１１０として、容量（能力）の小さい室内機Ａと、容量（能力）の大きい室内機Ｂの二台を接続する場合の構成例について示している。複数の室内機Ａ、Ｂのそれぞれは、室外機１００とガス側主配管７及び液側主配管８により接続されている。
【００１１】
室外機１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮機から吐出された冷媒の流れ方向を切り替えて冷房及び暖房を切り替える四方弁２と、外気と熱交換する室外熱交換器３と、冷媒を溜めるアキュムレータ６とを有し、これらが配管で接続されて冷媒回路の一部を構成している。
【００１２】
複数の室内機Ａ、Ｂのそれぞれは、室内熱交換器５（以下、互いに区別するときは５ａ、５ｂと分けて符号を付す）を備えており、冷媒回路の一部を構成している。そして、冷媒回路は更に、複数の膨張弁４（以下、互いに区別するときは４ａ、４ｂ１、４ｂ２と分けて符号を付す）を備えている。
【００１３】
なお、図２には四方弁２及びアキュムレータ６を備えた構成を示しているが、必ずしも必須の構成ではなく、省略することも可能である。
【００１４】
マルチ形空気調和機は更に、空調負荷に応じて圧縮機１の回転数や、複数の膨張弁４の開度を制御したり、指示された運転モードに応じて四方弁２を切り替えたりといった制御を行う制御装置１０を備えている。空調負荷は、例えば各室内機１１０のそれぞれに設けた室内温度センサにより検知された室内温度と、設定温度とに基づいて得ることができる。
【００１５】
本実施の形態のマルチ形空気調和機は、膨張弁４を備えていない複数の室内機１１０を、自由に組み合わせてマルチ形空気調和機を構成するにあたって適切な構成を有するものであり、以下、その特徴部分について説明する。図２には比較のため、従来のマルチ形空気調和機の冷媒回路を示している。なお、図２において図１と同一部分には同一符号を付している。
【００１６】
まず、接続する各室内機１１０それぞれの容量を鑑み、各室内機１１０のそれぞれに接続する膨張弁４の数を決める。従来一般のマルチ形空気調和機では、図２に示すように、各室内機１１０それぞれに対して一つの膨張弁４が接続されている。しかし、本実施の形態のマルチ形空気調和機では、室内機１１０の容量が大きいものについては、接続する膨張弁４の数を増やすようにしている。ここでは、容量の小さい室内機Ａに一つの膨張弁４を接続し、容量の大きい室内機Ｂに対して二つの膨張弁４を接続するようにしている。なお、一般に膨張弁は、製品毎に適切に制御できる膨張弁容量（冷媒流量や絞り量）が決まっており、複数の膨張弁４には、容量の小さい室内機Ａに対応して選定された膨張弁容量のものが用いられている。
【００１７】
そして、液側主配管８は、膨張弁総数（ここでは三つ）と同数の分岐配管８ａ〜８ｃに分岐され、各分岐配管８ａ〜８ｃにはそれぞれ膨張弁４が設けられて室内熱交換器５に接続される。ここでは、分岐配管８ａはそのまま室内機Ａの室内熱交換器５ａに接続される。また、分岐配管８ａ、８ｂは、室内機Ｂに対して設定された数（ここでは二つ）の膨張弁４が接続されるように、合流管９を用いて一本の分岐配管８ｄに合流されて室内熱交換器５ｂに接続される。
【００１８】
このように、容量が大きい室内機Ｂに対しては、二本の分岐配管８ｂ、８ｃを合流管９を用いて合流した上で室内熱交換器５ａに接続するようにしている。つまり、膨張弁４を二つ並列に使用し、膨張弁二つ分の流量を得ることで、容量の大きい室内機１１０に対しても十分な冷媒流量を確保することができる。
【００１９】
なお、ここでは、室内機１１０が二台の例を示したが、三台以上としてもよい。例えば、室内機Ａ、Ｂに加え、更に容量の大きい室内機Ｃを接続する場合、膨張弁４の数は、室内機Ｂに対する膨張弁４の数よりも更に複数（この例では例えば三つ）とする。そして、三本の分岐配管を合流管を用いて一本にし、室内機Ｃの室内熱交換器に接続すればよい。
【００２０】
このような構成について、別の言い方をすると、以下の構成に相当する。すなわち、室内機１１０の数よりも多い複数の膨張弁４を設け、その複数の膨張弁４を、室内機１１０の数と同数の組に分けて各室内機１１０に対応させる。なお、各組は、室内機１１０の容量が大きいものから順に、多くの膨張弁数となるように構成される。そして更に、組毎に、その組の膨張弁４を備えた分岐配管を合流し、室内熱交換器５の各々に接続する。
【００２１】
以上のように、室内機１１０の容量に応じて設定した個数分、膨張弁４を並列接続し、その設定個数分の膨張弁の流量を得るようにしたことで、膨張弁４が、容量の小さい室内機１１０に基づいて選定されたものであっても、容量の大きい室内機１１０についても十分な冷媒流量を確保できる構成とすることができる。
【００２２】
図３は、本発明の一実施の形態に係る膨張弁の制御手法を示す図である。図３及び後述の図４において、ｎは一つの室内機１１０に接続する膨張弁４の接続数、Ａは一つの膨張弁４の最大開度を表す。なお、以下の説明では、室内機１１０毎に、その室内機１１０に接続された１又は複数の膨張弁４に対し、１から順に番号を付与しているものとする。図３及び以下の説明において、（）内の数値がその番号を示すものとする。また、図３の横軸は、一つの室内機１１０に接続された各膨張弁４の膨張弁開度の合計、縦軸は個別の膨張弁開度を示している。そして、図３の各膨張弁開度線（実線、細点線、荒点線、・・・、一点鎖線）のそれぞれは、膨張弁（１）〜（ｎ）のそれぞれに対応している。
【００２３】
制御装置１０は、空調負荷に応じて室内機１１０毎に開度（トータル開度）を決定しており、ここで例えば、ある室内機１１０のトータル開度が１．５Ａのとき、１．５Ａの膨張弁開度（合計）の縦のライン（ａ）と各膨張弁開度線との三つの交点ｃ１、ｃ２、ｃ３の膨張弁開度である、Ａ（最大開度）、Ａ１、Ｍｉｎが、その室内機１１０の各膨張弁４に設定される開度となる。具体的には最大開度Ａは、交点ｃ１よりも左側にある膨張弁開度線に対応する膨張弁（１）に設定され、開度Ａ１は交点ｃ２を有する膨張弁開度線に対応する膨張弁（２）に設定され、最小開度Ｍｉｎは、交点ｃ３よりも右側にある膨張弁開度線に対応する膨張弁（３）（図示せず）〜（ｎ）に設定される。
【００２４】
次に、図３の制御手法を実現するマルチ形空気調和機の膨張弁の制御動作について説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係るマルチ形空気調和機における膨張弁制御のフローチャートである。制御装置１０は、上述したように空調負荷に応じて室内機１１０毎に開度（トータル開度）を決定し、決定したトータル開度に基づいて各室内機１１０のそれぞれについて、その室内機１１０に接続された１又は複数の膨張弁４の開度制御を、図４のフローチャートに従って行う。
【００２５】
制御装置１０はまず、ある室内機１１０に接続された膨張弁４の数を定数ｎに代入する（Ｓ１）。そして、繰り返し回数を示す変数ｉを０とする（Ｓ２）。そして、変数ｉを１増やす（Ｓ３）。次に、トータル開度がＡ以上か否かを判断する（Ｓ４）。トータル開度がＡ未満の場合、ｉ番目の膨張弁４の開度をトータル開度と同じ値に決定すると共に、それ以降の膨張弁４の開度を、使用する膨張弁４の種類に応じて定められた最低値（Ｍｉｎ開度）に決定する（Ｓ５）。そして、決定した開度となるように１〜ｎ番目の膨張弁４の開度を制御して、処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ４の判断でトータル開度がＡ以上と判断した場合には、ｉ番目の膨張弁４の開度をＡに決定し、開度Ａでｉ番目の膨張弁４を開くと共に、トータル開度からＡを減算した値を新たにトータル開度として決定する（Ｓ６）。
【００２７】
変数ｉがｎ（膨張弁４の接続数）よりも大きい、すなわち、接続された全ての膨張弁４の開度の設定を終了した場合は（Ｓ７）、処理を終了する。そうでない場合は、ステップ３に戻り、ステップＳ３〜ステップＳ７の処理を、接続された全ての膨張弁４の開度の設定を終了するまで繰り返す。接続された全ての膨張弁４の開度の設定を終了すると、処理を終了する。なお、以上の図４の処理は、各室内機１１０に対してトータル開度が決定される度に行われる。
【００２８】
以下、図４のフローチャートの制御を、図１に示したマルチ形空気調和機の室内機Ａ、室内機Ｂのそれぞれに適用した具体例について説明する。ここでは、膨張弁４の最大開度が１００、最小開度（Ｍｉｎ開度）が３０とする。そして、室内機Ａのトータル開度が８０、室内機Ｂのトータル開度が１６０として決定されたものとして説明する。また、運転開始時には各膨張弁４は全てＭｉｎ開度に調整されているものとする。
【００２９】
この場合、室内機Ａについては、トータル開度が最大開度よりも小さいため、ステップＳ３の判断でＮＯとなり、膨張弁４ａの開度がトータル開度に設定される。そして、室内機Ｂについては、ステップＳ３の判断でＹＥＳとなり、膨張弁４ｂ１の開度が最大開度の１００、膨張弁４ｂ２の開度が、トータル開度から最大開度を減算した６０に設定される。
【００３０】
また、別の例として例えば、室内機Ｂのトータル開度が８０の場合、膨張弁４ｂ１は開度８０、膨張弁４ｂ２はＭｉｎ開度である３０となる。よって、室内機Ｂのトータル開度が合計で１１０となり、トータル開度を超える。ここで、膨張弁４は実用上、閉じられた流路が実際に開き始めるまでの遊び範囲の開度を有しており、Ｍｉｎ開度はその遊び範囲の最大開度に設定されている。よって、Ｍｉｎ開度のときは実際には流路は閉じられており、トータル開度も、遊び範囲の開度を見越した上で設定されているため、合計開度がトータル開度を超えても実用上何ら問題ない。
【００３１】
次に、マルチ形空気調和機の冷房運転について説明する。冷房運転時は四方弁２が図１の実線で示す状態に切り替えられている。また、各膨張弁４の開度は上述の具体例で説明した場合と同様に調整されているものとする。
上記のように構成されたマルチ形空気調和機では、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、室外熱交換器１２に送られ、室外空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、液側主配管８を通り分岐配管８ａ〜８ｃで分岐される。分岐配管８ａに流入した冷媒は、開度８０に調整された膨張弁４ａで減圧された後、小容量の室内機Ａの室内熱交換器５ａに流入する。
【００３２】
一方、分岐配管８ｂ、８ｃに流入した冷媒は、開度１００に調整された膨張弁４ｂ１と開度６０に調整された膨張弁４ｂ２でそれぞれ減圧された後、合流管９で合流して大容量の室内機Ｂの室内熱交換器５ｂに流入する。ここで、室内機Ｂ側の膨張弁４ｂ１、４ｂ２のトータル開度は、室内機Ａ側の膨張弁４ａのトータル開度よりも大きいため、室内機Ｂには、室内機Ａよりも多くの冷媒が流れる。
【００３３】
室内熱交換器５ａ、５ｂに流入した冷媒は室内空気と熱交換して蒸発し、アキュムレータ６を通過して再び圧縮機１１に吸入される。以上のサイクルを連続的に繰り返すことにより室内を冷房する。
【００３４】
次に、マルチ形空気調和機の暖房運転について説明する。暖房運転時は四方弁２が図１の点線で示す状態に切り替えられている。
上記のように構成されたマルチ形空気調和機では、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、ガス側主配管７を通った後、室内熱交換器５ａ、５ｂに流入し、室内空気と熱交換して凝縮液化する。ここで、ガス側主配管７から各室内機Ａ、室内機Ｂへ流入する冷媒は、下流の膨張弁４ａ、４ｂ１、４ｂ２のそれぞれの開度が作用して、容量の大きい室内機Ｂ側に多くの冷媒が流れる。
【００３５】
そして、室内熱交換器５ａを通過した冷媒は、開度８０に調整された膨張弁４ａで減圧される。室内熱交換器５ｂを通過した冷媒は、合流管９で二つに分岐され、一方は開度１００に調整された膨張弁４ｂ１に流入し、他方は開度６０に調整された膨張弁４ｂ２に流入してそれぞれで減圧される。そして、各膨張弁４ａ、４ｂ１、４ｂ２を通過した冷媒は合流して液側主配管８に流入する。
【００３６】
液側主配管８に流入した冷媒は、室外熱交換器３で室外空気と熱交換して蒸発し、アキュムレータ６を通過して再び圧縮機１１に吸入される。以上のサイクルを連続的に繰り返すことにより室内を暖房する。
【００３７】
以上説明したように本実施の形態によれば、容量の異なる複数の室内機１１０を接続するにあたり、複数の膨張弁４を並列に接続し、容量が大きい室内機１１０に対し、膨張弁４の接続数が多くなるように各膨張弁４を合流して対応の室内機１１０に接続する構成としたので、各室内機それぞれの容量に対応した膨張弁を個別に設けなくても、室内機１１０の組み合わせの自由度を高めることができる。また、複数種類の膨張弁４を用意する必要がないため、コスト増大を排除できる。
【００３８】
また、膨張弁４が、最小容量の室内機１１０に応じて選定した膨張弁であり、容量の大きい室内機１１０を接続するに際し、その膨張弁１個分では冷媒流量が足りなくなる場合であっても、膨張弁４を複数個並列に使用することで十分な冷媒流量を確保できる。また、これと同時に、最小容量の室内機１１０に対しては従来通りの運用も可能となる。
【００３９】
また、各室内機１１０のそれぞれについて、膨張弁４を一台ずつ順に開閉制御するため、トータル開度が小さい場合は膨張弁一台のみが開閉する。この場合、室内機１１０一台に対して膨張弁４一台を接続する従来のシステムといわば同じ状態となる。よって、より細かな制御が必要となるトータル開度が小さい場合には、従来システムから流量特性・制御特性が変わることなく使用することができる。
【００４０】
なお、使用する膨張弁４は、接続する室内機１１０のなかで最小容量の室内機１１０に対応した膨張弁４に限るものではなく、例えば、更に小容量用の膨張弁４を用いた構成にしても構わないが、接続する室内機１１０のなかで最小容量の室内機１１０に対応した膨張弁４とした方が、マルチ形空気調和機全体としての膨張弁４の個数を少なくできる観点から好ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１  圧縮機、２  四方弁、３  室外熱交換器、４（４ａ、４ｂ１、４ｂ２）  膨張弁、５（５ａ、５ｂ）  室内熱交換器、６  アキュムレータ、７  ガス側主配管、８  液側主配管、８ａ〜８ｄ  分岐配管、９  合流管、１０  制御装置、１００  室外機、１１０（Ａ、Ｂ）  室内機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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