(57)【要約】【課題】冷暖同時運転でのＣＯＰを改善できる空気調和装置を得る。【解決手段】室外機１００と複数の室内機３０１〜３０３を分流コントローラ２００により接続し、超臨界流体を用いて１つの冷凍サイクルを構成した空気調和システムにおいて、前記室外機１００と前記分流コントローラ２００との間を、高圧配管と低圧配管及び高温ガス配管の３管で接続し、前記分流コントローラ２００と前記複数の室内機３０１〜３０３との間を、高圧配管７００と低圧配管８００の２管で接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機と複数の室内機を分流コントローラにより接続し、超臨界流体を用いて１つの冷凍サイクルを構成した空気調和装置において、
前記室外機と前記分流コントローラとの間を、高圧配管と低圧配管及び高温ガス配管の３管で接続し、
前記分流コントローラと前記複数の室内機との間を、高圧配管と低圧配管の２管で接続した
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記室外機は、圧縮機と、当該圧縮機により圧縮された冷媒を周囲の空気と熱交換する熱源側熱交換器とを備えるとともに、
前記分流コントローラは、前記室外機と前記分流コントローラとの間の前記高圧配管を介して前記室外機の前記熱源側熱交換器から流入される冷媒を減圧する第１膨張弁と、当該第１膨張弁により減圧した冷媒と前記分流コントローラと前記複数の室内機との間の前記低圧配管を介して前記室内機から流入される冷媒とを合流させて前記分流コントローラと前記複数の室内機との間の前記高圧配管を介して前記室内機へ流出される冷媒を分岐して減圧し、前記分流コントローラと前記複数の室内機との間の前記低圧配管を介して流入される冷媒と共に、前記室外機と前記分流コントローラとの間の前記低圧配管を介して前記室外機へ流出させる第２膨張弁とを備え、
前記圧縮機から分岐した冷媒は、前記高温ガス配管を介して前記分流コントローラ内へ流出され、前記分流コントローラと前記複数の室内機との間の前記高圧配管を介して前記室内機へ流入する
ことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、室外機と複数の室内機を分流コントローラにより接続し、超臨界流体を用いて１つの冷凍サイクルを構成した空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＯ２などの超臨界流体を用いた冷暖同時の熱回収タイプの空気調和装置においては、室外機と分岐キットを高圧配管と低圧配管及び高温ガス管の３管で接続されるのが主であった。なお、分岐キットから室内機までは２管式である。
【０００３】
しかし、超臨界流体の臨界域における圧力は非常に高い圧力で、各ユニット間の接続配管の肉厚が従来のフロンに代表される冷媒の場合よりも大幅にアップし、材料費コストの増大、または曲げなどの現地加工費が膨大に膨れ上がることが容易に予想される。
【０００４】
そこで、接続配管低減のために各室内機毎の分岐キットを１つの分流コントローラ内に内蔵し、接続配管本数を低減することが考えられる。
【０００５】
一方で、超臨界流体を用いた空気調和装置の特徴として、冷房運転室内機へ送り込む流体の温度を低く、暖房運転室内機へ送り込む流体の温度を高くすることが、最も能力が発揮され、より少ない流体の流量で実現される。このため、効率（ここでは、分子を空調機の能力（単位ｋＷ）、分母を消費電力（単位ｋＷ）としたＣＯＰ：Coefficient of Performance）もよくなる。従って、室内機の入口温度、すなわち、熱源側熱交換器の出口温度は、冷房時は低く、暖房時は高くするのが基本である。
【０００６】
しかし、２管式により冷暖同時を可能とする空気調和装置においては、冷房運転室内機と暖房運転室内機が同時に存在（混在）する場合において、以下のトレードオフが発生する。
【０００７】
・冷房運転室内機に対しては、低い温度の流体を供給し、熱源側熱交換器の出口温度を低くする必要がある。
・暖房運転室内機に対しては、高い温度の流体を供給し、熱源側熱交換器の出口温度を高くする必要がある。
【０００８】
例えば、従来での冷房主体運転（冷凍サイクルは冷房サイクルにおける冷暖同時運転）は、冷暖ともにある程度（例えば、モリエ線図で超臨界領域における圧力１０ＭＰａ、４０〜５０℃近辺）の熱源側熱交換器出口温度で制御せざるを得なく、結果的に能力を発揮するためには、エンタルピ差が不足し、その分流体流量を増やす（圧縮機消費電力アップ）ことで補い、その結果ＣＯＰが低下する。
【０００９】
さらに、空気調和装置の効率については、これまで前述のＣＯＰと呼ばれる係数を用いて、１００％負荷に対しての効率のみで評価を行っている。しかし、近年、例えば一般的な事務所における負荷は、ＯＡ機器の発達、および建築物の断熱性能の向上とともに、暖房シーズンにおいても冷房負荷が発生しており、年間を通じて冷暖同時運転の頻度が高まってきている。従って、１００％負荷のＣＯＰのみで評価するのではなく、冷暖同時運転でのＣＯＰまで含めて効率改善する動向が強まってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来の空気調和装置においては、冷暖房の両者を満たすように運転すると、ＣＯＰが低下するという問題点があった。
【００１１】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、冷暖同時運転でのＣＯＰを改善できる空気調和装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る空気調和装置は、室外機と複数の室内機を分流コントローラにより接続し、超臨界流体を用いて１つの冷凍サイクルを構成した空気調和装置において、前記室外機と前記分流コントローラとの間を、高圧配管と低圧配管及び高温ガス配管の３管で接続し、前記分流コントローラと前記複数の室内機との間を、高圧配管と低圧配管の２管で接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、室外機と分流コントローラとの間を、高圧配管と低圧配管及び高温ガス配管の３管で接続し、分流コントローラと複数の室内機との間を、高圧配管と低圧配管の２管で接続することで、分流コントローラから各室内機までの接続配管本数を低減でき、かつ冷暖同時運転でのＣＯＰも向上できる。また、冷房主体で一部暖房運転となる冷房主体運転においても省エネ運転を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転時の冷媒回路図である。図１に示す空気調和装置は、室外機１００と複数の室内機３０１〜３０３とが分流コントローラ２００により接続され、超臨界流体を用いて１つの冷凍サイクルを構成しているもので、室外機１００は、主に、圧縮機１１０と熱源側熱交換器１３０を具備し、室内機３０１〜３０３は、負荷側熱交換器３１１〜３１３と絞り装置としての膨張弁３２１〜３２３を具備し、分流コントローラ２００は、主に、流路切替弁２２１〜２２３と第１膨張弁２１１及び第２膨張弁２１２を具備している。
【００１５】
ここで、室外機１００と分流コントローラ２００との間は、高圧配管４００と低圧配管５００及び高温ガス配管６００の３管で接続され、分流コントローラ２００と各室内機３０１〜３０３との間は、高圧配管７００と低圧配管８００の２管でそれぞれ接続されている。ここでは、主に冷房運転が主体で、一部暖房運転の冷房主体運転（以下、冷主運転と略す）について記載するものであるが、暖房主体運転（以下、暖主運転と略す）については、室外機１００に、さらに流路切替のための四方弁１２０、逆止弁１４１〜１４７が具備されている。
【００１６】
まず、図１により、冷主運転時の冷媒回路内の流れを説明する。ここでは、超臨界流体としてＣＯ２を用いた場合について述べる。圧縮機１１０で圧縮された高圧高温の流体は、四方弁１２０を介して熱源側熱交換器１３０にて周囲の空気と熱交換され、周囲の空気温度まで冷却され、熱源側熱交換器１３０出口が高圧中温の状態となる。
【００１７】
熱源側熱交換器１３０を出た流体は、高圧配管４００を介して分流コントローラ２００内の第１膨張弁２１１へ流入し、高圧よりも少し低い超臨界域での中間圧まで減圧され、中圧中温の状態で逆止弁２３２，２３３および高圧配管７００を介して冷房運転する室内機３０２，３０３の膨張弁３２２，３２３へ流入し、さらに低圧域まで減圧され低圧低温となる。そして、負荷側の熱交換器３１２，３１３内へ流入することで、室温と熱交換され、低圧中温の乾き度の大きい状態となり、低圧配管８００、分流コントローラ２００および低圧配管５００を介して室外機１００側へ戻る。この時、第２膨張弁２１２は、閉状態となっている。
【００１８】
一方、暖房運転する室内機３０１側へは、圧縮機１１０と熱源側熱交換器１３０の間から分岐した高圧高温のガス冷媒が、開閉弁１５０および高温ガス配管６００を介して、分流コントローラ２００内へ流入し、流路切替弁２２３を介して暖房運転する室内機３０１の負荷側熱交換器３１１内へ流入する。負荷側熱交換器３１１内へ流入した高圧高温のガス冷媒は室温と熱交換され、室温とほぼ同等の高圧中温となり、膨張弁３２１にて減圧される。減圧された中圧中温の流体は、逆止弁２３１を介して、分流コントローラ２００内の第１膨張弁２１１の低圧側へ合流する。
【００１９】
これにより、分流コントローラ２００から各室内機３０１−３０３間までの接続配管本数を低減でき、冷暖同時運転でのＣＯＰも向上できる。
【００２０】
次に、図２は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転時の冷媒回路図である。図２に示す空気調和装置は、図１に示す構成と同様な構成を備える。
【００２１】
図２により、暖主運転時の冷媒回路内の流れを説明する。圧縮機１１０で圧縮された高圧高温の流体は、冷主運転時の冷媒回路内の流れの説明と同様に、四方弁１２０、熱源側熱交換器１３０および高圧配管４００を介して、分流コントローラ２００内に流入し、流路切替弁２２２、２２３を介して暖房運転する室内機３０１，３０２の負荷側熱交換器３１１，３１２内へ流入する。負荷側熱交換器３１１，３１２内へ流入した高圧高温のガス冷媒は、室温と熱交換され、室温とほぼ同等の高圧中温となり、膨張弁３２１，３２２にて減圧される。減圧された中圧中温の流体は、逆止弁２３１，２３２を介して、分流コントローラ２００内の第１膨張弁２１１の低圧側へ合流する。
【００２２】
一方、冷房運転する室内機３０３側へは、暖房運転する室内機３０１，３０２側から供給された中圧中温の流体が第２膨張弁２１２の手前で分岐することで、冷房運転する室内機３０３に必要な流量だけが逆止弁２３３を介して、冷房運転する室内機３０３側へ供給され、残った一部の流量は第２膨張弁２１２で減圧して、低圧配管５００へ流入させる。冷房運転する室内機３０３へ流入した冷媒は、膨張弁３２３にてさらに低圧域まで減圧され低圧低温となり、負荷側の熱交換器３１３内へ流入することで、室温と熱交換され、低圧中温の乾き度の大きい状態となり、低圧配管８００から分流コントローラ２００および低圧配管５００を介して室外機１００側へ戻る。また、第２膨張弁２１２を介して低圧配管５００へ流入した冷媒は、室外機１００へと流入し、熱源側熱交換器１３０にて周囲の空気と熱交換され、周囲の空気温度まで加熱され、低圧中温の乾き度の大きい状態となり、分流コントローラ２００を介して室内機３０３へ戻る。
【００２３】
したがって、上記実施の形態１によれば、１台の室外機１００と１台の分流コントローラ２００とを高圧配管４００と低圧配管５００及び高温ガス配管６００の３管で接続し、分流コントローラ２００と複数の室内機３０１〜３０３とを高圧配管７００と低圧配管８００の２管で接続することで、分流コントローラ２００から各室内機３０１〜３０３までの接続配管本数を低減でき、かつ冷暖同時運転でのＣＯＰも向上できる。さらに、冷房主体で一部暖房運転となる冷房主体運転においても省エネ運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転時の冷媒回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転時の冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００  室外機、１１０  圧縮機、１２０  四方弁、１３０  熱源側熱交換器、１４１〜１４７  逆止弁、１５０  開閉弁、２００  分流コントローラ、２１１  第１膨張弁、２１２  第２膨張弁、２２１〜２２３  流路切替弁、２３１〜２３３  逆止弁、３０１〜３０３  室内機、３１１〜３１３  負荷側熱交換器、３２１〜３２３  膨張弁、４００  高圧配管、５００  低圧配管、６００  高温ガス配管、７００  高圧配管、８００  低圧配管。
【図１】
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【図２】
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