JP4270555B2 - 再熱除湿型空気調和機 - Google Patents

Description

再熱除湿機能を有する空気調和機に関する。

２つの室内熱交換器のうち、一方を凝縮器、他方を蒸発器として用いる再熱除湿運転時に凝縮器での再熱量を多くするため、余剰冷媒を溜める液溜め手段を高圧側に設け、一方の室内熱交換器が液冷媒で満液になるのを防ぎ、冷房、暖房、再熱除湿運転のそれぞれ適正量の冷媒を循環させることが知られ、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００３−２６２４２９号公報

上記従来技術は、室外機１台に対し、室内機が１台のみ接続された空気調和機を想定しているため、室内機が複数台接続された多室型空気調和機のことが考慮されてなく、多室型空気調和機において、冷房、除湿運転を個別に行い、冷房運転、再熱除湿運転の性能を最大限に発生させるには充分でない。

また、特許文献１に記載のものをそのまま多室型空気調和機に適用するには、電磁弁、減圧装置、冷媒分配器などの部品点数が増加し、設置スペースの増大、低価格化などの点でも好ましくなかった。

本発明の目的は、多室型空気調和機においても、さらには再熱除湿運転を行う室内機と冷房運転を行う室内機とが混在した場合においても、冷房運転および再熱除湿運転の性能を落とすこと無く、安定した運転状態を実現することにある。

また、他の目的は再熱除湿運転時における再熱量を充分確保し、吹き出し温度低下を防ぐと共に、室内機の部品点数を抑え、省スペースで、低コストの再熱除湿可能な空気調和機を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、複数の室内機とを冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成する多室型空気調和機において、
前記室外機は、前記室外熱交換器で冷却された冷媒を更に過冷却するための過冷却器と、液側となる冷媒配管から前記過冷却器を通過して前記圧縮機の吸入配管に接続され過冷却器用減圧装置を有する過冷却バイパス回路とを備え、前記室内機は、第１の室内熱交換器、室内減圧装置、第２の室内熱交換器が順次配管接続され、前記第１の室内熱交換器をバイパスして前記室内減圧装置と前記第２の室内熱交換器に冷媒が流れる回路と、該回路を開閉させる開閉弁とを備え、冷房運転時は、前記過冷却バイパス回路を通じて前記過冷却器用減圧装置で減圧させた冷媒を前記過冷却器を通過させた後に前記圧縮機へ流すと共に、前記開閉弁を開放して、蒸発器となる前記第２の室内熱交換器に前記過冷却器で過冷却された冷媒を流し、再熱除湿運転時は、前記過冷却器用減圧装置を全閉状態にすると共に、前記開閉弁を閉鎖して、凝縮器となる前記第１の室内熱交換器と蒸発器となる前記第２の室内熱交換器に冷媒を流すことを特徴とする。

また、上記のものにおいて、冷房運転時は、前記過冷却器を通った前記液側となる冷媒配管を流れる冷媒の一部を分岐させて前記過冷却バイパス回路を通じて前記圧縮機へ流すと共に、前記開閉弁を開放して、蒸発器となる前記第２の室内熱交換器に前記過冷却器で過冷却された冷媒を流し、前記第２の室内熱交換器に室内空気を送って室内空気を冷却し、
再熱除湿運転時は、前記過冷却器用減圧装置を全閉状態にすると共に、前記開閉弁を閉鎖して、凝縮器となる前記第１の室内熱交換器，蒸発器となる前記第２の室内熱交換器の順に冷媒を流し、前記第２の室内熱交換器，前記第１の室内熱交換器の順に室内空気を送り、前記第２の室内熱交換器により室内空気を冷却除湿して前記第１の室内熱交換器により加熱することが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記冷媒配管を液配管，低圧ガス配管、及び高圧ガス配管とし、該液配管，低圧ガス配管、及び高圧ガス配管と前記室内機との間に接続配管切替え装置を備え、再熱除湿運転時は、前記高圧ガス配管から前記液配管に高圧ガス冷媒を混入させることが望ましい。

さらに、上記のものにおいて、前記圧縮機の吐出配管から前記液側となる冷媒配管に接続される吐出ガスバイパス回路と、該吐出ガスバイパス回路を通流する冷媒の流量を制御する吐出ガスバイパス用減圧装置とを備えることが望ましい。

また、上記のものにおいて、再熱除湿運転時には、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記吐出ガスバイパス用減圧装置によって流量制御し、前記吐出ガスバイパス回路から前記液側となる冷媒配管を流れる冷媒に混入させることが望ましい。
更に、上記のものにおいて、暖房運転時には、前記過冷却器用減圧装置を全閉状態にすると共に、前記開閉弁を開放して、前記圧縮機で圧縮された冷媒をガス側となる冷媒配管から凝縮器となる前記第２の室内熱交換器に流すことが望ましい。

本発明によれば、室外機と、複数の室内機とを接続した多室型空気調和機において、室外機は、室外熱交換器で冷却された冷媒を更に過冷却するための過冷却器と、液側となる冷媒配管から過冷却器を通過して圧縮機の吸入配管に接続され過冷却器用減圧装置を有する過冷却バイパス回路とを備え、冷房運転時には、過冷却バイパス回路を通じて過冷却器用減圧装置で減圧させた冷媒を過冷却器を通過させた後に圧縮機へ流すように構成したので、冷房運転時は、過冷却器で冷媒を過冷却して室内機へ流すことができるから十分な冷房能力を得られると共に、複数の室内機側への冷媒循環量を低減できるから複数の室内機側を流れる冷媒の圧力損失を減らすことができ、冷房能力をより増加できる。
また、本発明は、室内機が、第１の室内熱交換器、室内減圧装置、第２の室内熱交換器が順次配管接続され、前記第１の室内熱交換器をバイパスして前記室内減圧装置と前記第２の室内熱交換器に冷媒が流れる回路と、該回路を開閉させる開閉弁とを備えているので、再熱除湿運転を行う室内機と冷房運転を行う室内機とが混在した場合においても、冷房運転および再熱除湿運転の性能を落とすこと無く、安定した運転状態を実現することが可能となる。
更に、圧縮機の吐出配管から液側となる冷媒配管に接続される吐出ガスバイパス回路と、吐出ガスバイパス回路を通流する冷媒の流量を制御する吐出ガスバイパス用減圧装置とを備え、再熱除湿運転時には、圧縮機から吐出された冷媒を吐出ガスバイパス用減圧装置によって流量制御し、吐出ガスバイパス回路から液側となる冷媒配管を流れる冷媒に混入させるように構成したものでは、再熱除湿運転時は、エンタルピの大きい高圧気液二相冷媒を室内機に送ることができるので、再熱量を更に大きくすることができる。

最近の空気調和機は施工性の改善のために、室内機の小型化が強く求められており、限られた設置スペース内で熱交換器をできる限り大型化させる必要がある。そのため熱交換器以外の部品の設置スペースは限られている。このため、電磁弁、膨張弁等の部品点数はなるべく少ないほうが望ましい。

以下、図を参照して再熱除湿型空気調和機の実施例について説明する。
図１は空気調和機の構成を示す冷凍サイクル構成図であり、１３は室外機、７は室内機、１４、１５は冷媒配管である。室外機１３および室内機７は液側接続配管１４、ガス側接続配管１５によって接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを構成している。室外機１３において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室外熱交換器、４は室外減圧装置、１６はレシーバ、１７は過冷却器であり、順次冷媒配管で接続され、例えばＨＦＣ冷媒であるフロンＲ４１０Ａが封入されて、室外機のメイン冷媒回路を構成している。

四方弁２に通電されないときは、圧縮機１の吐出配管と室外熱交換器３、圧縮機１の吸入配管とガス側接続配管１５とが接続されて冷媒が流通し、冷房運転もしくは再熱除湿運転が行われる。また四方弁２に通電されたときは、圧縮機１の吐出配管とガス側接続配管１５、圧縮機１の吸入配管と室外熱交換器３とが接続されて冷媒が流通し、暖房運転を行う。
１２は室外送風機であり、室外熱交換器３へ室外空気を送風することにより室外熱交換器３での熱交換量を調整している。室外減圧装置４は例えば電子膨張弁として減圧量および冷媒循環量の調整を行っている。

レシーバ１６は余剰冷媒を貯溜することにより、回路内の冷媒量を調整し、過冷却器１７と液接続配管１４の途中から、過冷却器１７を通過し、圧縮機１の吸入配管につながる過冷却バイパス回路１９が構成される。そして、過冷却器１７の入口側には過冷却器用減圧装置１８にて過冷却バイパス回路１９の冷媒流量が制御される。また、圧縮機１の吐出配管から過冷却バイパス回路１９と液側接続配管１４の間へと接続される吐出ガスバイパス回路２１が設けられ、吐出ガスバイパス回路減圧装置２０により、バイパスガスの冷媒循環量が調整される。

室内機７において、８は第１の室内熱交換器、２５は逆止弁、２２は室内減圧装置、９は第２の室内熱交換器であり、再熱除湿運転時には順次これらを接続した冷媒配管を通して冷媒を流し、再熱除湿運転を行う。室内減圧装置２２は例えば、電子膨張弁とし流量および減圧量を調整する。この際、１１の室内送風機により送られた室内空気は第２の室内熱交換器９、第１の室内熱交換器８の順に送られて、第２の熱交換器９により空気は冷却・除湿された室内空気は、第１の室内熱交換器８で再熱されて、湿度を下げながら温度の低下が少ない再熱除湿運転を行う。これにより冷房運転時の過度な冷風感による体の冷え過ぎを防ぐと共に、じめじめ感を抑えたさわやかな空気調和を実現することができる。

また、第１の室内熱交換器８と逆止弁２５を迂回するバイパス回路が構成され、２３の電磁弁により回路の流通が開閉制御される。電磁弁２３を閉止して再熱除湿運転を行い、開放して第１の室内熱交換器８への冷媒流通を無くし、第２の室内熱交換器９のみに冷媒を流通する。そして電磁弁２３を開いた状態で、冷房運転、又は暖房運転を行う。２３の電磁弁は開放時に圧損の小さいものを用い、電磁弁を通過する圧損により、第１の室内熱交換器８に冷媒が流れ込んでしまい、冷房運転時には再熱され、暖房運転時には再冷却されて、ともに能力低下を招くので、電磁弁２３は開放時に圧損の小さいものを用いる。

冷房運転時には電磁弁２３を通過する冷媒はかわき度の小さい気液二相冷媒か、液冷媒であるため、電磁弁２３の圧損は比較的小さく、第１の室内熱交換器８に冷媒が流れ込む冷媒循環量はわずかであるが、暖房運転時には室内減圧装置２２により減圧されたかわき度の比較的大きな二相冷媒が流れ込む場合があり、その場合の電磁弁２３による圧損は冷房運転時に比べて大きくなる。そこで、暖房運転時の能力低下を防止するために、逆止弁２５を設置して暖房運転時に第１の室内熱交換器８に流れ込む冷媒を閉止する。

次に図２を参照して室内機内の空気の流れについて説明を行う。図２は天井埋め込みカセット型室内機の室内機横断面図を示し、その他、天井吊り型や天井埋め込みダクトタイプ等の室内機であっても同様である。
室内機は上部および横の面を室内機本体外郭３１で覆われており、下部は化粧パネル３５で覆われている。内部には室内送風機１１およびそれを回転させる室内送風機用電動機３０が内蔵されている。室内送風機１１の送風作用により、室内空気は矢印のように吸い込み口３２から吸い込まれ、室内送風機１１の円周方向に吹き出される。室内送風機１１の周りには第２の室内熱交換器９、第１の室内熱交換器８の順に熱交換器が配置されている。再熱除湿運転時には第２の室内熱交換器９により空気が冷却・除湿され、次に第１の室内熱交換器８により再熱され、湿度は下がるが、温度はそれほど低下しない、つまり、かわいた空気となり、吹き出し口３６から吹き出される。
冷房運転時、および暖房運転時には第２の室内熱交換器９のみに冷媒が流通されるので、冷房運転時には室内空気の冷却・除湿作用、暖房運転時には室内空気の加熱をおこない、吹き出し口３６から吹き出す。

次に図１、図２に示した空気調和機の動作を説明する。
冷房運転時、圧縮機１で低温低圧のガス冷媒は圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、四方弁２の通電がオフの状態である。冷媒は室外熱交換器３に導かれ室外送風機１２の送風作用により、室外空気により冷却され凝縮し液冷媒となる。さらに、室外減圧装置４は開放され、液冷媒は通過しレシーバ１６内に入る。つまり、レシーバ１６内には余剰冷媒が貯溜され、冷媒回路内の冷媒量が調整される。
レシーバ１６を出た飽和液冷媒は過冷却器１７にて過冷却液となり、液側接続配管１４を通じて室内機７へと送られる。一方、過冷却器１７の出口にて過冷却液は分岐され、過冷却器用減圧装置１８にて減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となってメイン冷媒回路の冷媒を過冷却する。そして、過冷却器１７の出口で分岐されたバイパス冷媒は過冷却器１７にて蒸発して過冷却バイパス回路１９を通じて圧縮機１に吸入される。過冷却器１７に用いられる熱交換器の形態としては、例えば、プレート熱交換器や二重管熱交換器が望ましく、プレート熱交換器を用いた場合には省スペース性および熱交換量の面において優位となる。過冷却器１７の過冷却作用により、室内機への冷媒循環量が低減され、低圧部分の圧力損失を減らすことができ、冷房能力は増加される。

室内機７では電磁弁２３が開放され、室内機７へ送られた冷媒は直接、室内減圧装置２２へと流れるが、電磁弁２３を通過する際の圧損により、わずかに第１の室内熱交換器８へ冷媒が流れる。このわずかな第１の室内熱交換器８への冷媒流れにより、第１の室内熱交換器８において放熱されるが、この際の冷媒のエンタルピ低下により、第２の室内熱交換器９に入る冷媒のエンタルピが低下するため、第２の室内熱交換器９での能力が増加し、トータルの冷房能力はほとんど低下しない。

第１の室内熱交換器８を通過した少流量の冷媒は逆止弁２５を通過して、電磁弁２３を通過した冷媒と合流し、室内減圧装置２２にて減圧される。ここで、低温低圧の気液二相冷媒となり第２の室内熱交換器９に流入し、室内送風機９による室内空気の送風作用により、室内空気を冷却・除湿して冷房作用を行う。冷媒は蒸発して高かわき度の低圧二相状態もしくは、ガス状態となり、ガス側接続配管１５を通じて室外機へと送られる。その後、四方弁２を経て圧縮機１に吸入され、冷媒回路サイクル、冷凍サイクルを形成する。

第１の室内熱交換器８へのバイパス冷媒の流通による影響を、図３に示した冷房運転時のモリエル線図にて説明を行う。
ｄで示される点は室内機入口の過冷却液冷媒であり、ｄ’の点は第１の室内熱交換器８の出口冷媒状態を示す。第１の室内熱交換器８へとわずかに流れ込んだ冷媒により、第２の室内熱交換器９を通過し、冷却された空気が再熱され、冷房能力の低下が生じる。この際、冷媒の状態はｄからｄ’へとエンタルピが低下している。そのため、室内減圧装置２２の手前で合流した冷媒はｅからｅ’点で示されるようにわずかにエンタルピが低下し、第２の室内熱交換器９に流れ込む冷媒のエンタルピがｆ’点となる。したがって、ｄからｄ’へと放熱を行った冷媒は、第２の室内熱交換器９の入口冷媒状態をｆからｆ’へとエンタルピを減少させるため、第２の室内熱交換器９での能力増加に寄与する。そのため、トータルとしての冷房能力の低下は極僅かである。

次に暖房運転時の動作を説明する。
暖房運転時には四方弁２が通電ＯＮとなり、圧縮機１にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は四方弁２を通過して、ガス側接続配管１５を介して室内機７へ導かれる。室内機では第２の室内熱交換器９にて室内空気と熱交換し、室内空気を加熱して暖房作用を行う。冷媒は凝縮して液冷媒となり、室内減圧装置２２で若干減圧され、中間圧力の気液二相冷媒もしくは液冷媒となる。電磁弁２３は開放され、冷媒は電磁弁２３を通過する。そして、逆止弁２５が無いときには、電磁弁２３の圧損に応じて第１の室内熱交換器８に冷媒が流れ込むため、第２の室内熱交換器９により暖められた空気を再冷却し、暖房能力の損失が発生する。しかし、逆止弁２５を設置することにより、第１の室内熱交換器８への冷媒の流れを防いで暖房能力の損失を防止できる。

電磁弁２３を通過した気液二相冷媒は液側接続配管１４を通じて、室外機１３へと送られ、過冷却器１７を通過する。過冷却バイパス用減圧装置１８は閉止され、過冷却作用は行われことなくレシーバ１６に送られる。レシーバ１６では余剰冷媒が貯溜され、冷媒回路内の冷媒量が調整される。レシーバ１６を出た液冷媒は室外減圧装置４で減圧され、低圧二相冷媒となり、室外熱交換器１２にて室外空気と熱交換し、低圧ガス冷媒となり、四方弁２を通過して圧縮機１へ再び吸入される。

逆止弁２５による第１の室内熱交換器８への冷媒流れの閉止効果について、図４の暖房運転時のモリエル線図により説明を行う。
ｅで示された点は室内減圧装置２２の出口冷媒であり、この後、冷媒は電磁弁２３を通過するが、この際発生する圧力損失は、第１の室内熱交換器８への冷媒の駆動圧力として作用する。逆止弁２５が無い場合には、第１の室内熱交換器８にバイパス冷媒流が発生し、第２の室内熱交換器９で加熱された室内空気は第１の室内熱交換器８で冷却される。バイパス冷媒のエンタルピは点線に示されるようにｅからｅ’まで増加する。したがって、バイパス冷媒流による冷却作用により、合計の暖房能力は低下する。これに対して、逆止弁２５を配置した場合、実線で示されるように第１の室内熱交換器８での冷却が防止でき、暖房能力低下を防止できる。
また、図６に示したように、図１の逆止弁２５の代わりにキャピラリやオリフィス等の流路抵抗体５０を設置しても良い。この場合には、安価な構成で暖房能力の低下防止を図ることができる。さらに、図７に示したように、図１の逆止弁２５の代わりに電磁弁５１を設置しても良い。この場合には、暖房のみならず冷房運転時においても完全に冷媒の流通を閉止でき、能力低下を図ることができる。

次に再熱除湿運転時の動作を説明する。
再熱除湿運転時は冷房運転時と同様に四方弁２は通電がＯＦＦにされ、圧縮機１の吐出ガス冷媒は室外熱交換器３にて室外空気で冷却、凝縮して高圧液冷媒となる。再熱除湿運転時には、室外送風機１２の回転数を冷房運転時よりも低速回転とし、室外熱交換器３での熱交換量を抑えて凝縮圧力を高めに設定する。これにより、再熱器入口の冷媒温度を高めて再熱量の確保を行うことができる。

室外熱交換器３を出た液冷媒は、全開状態の室外減圧装置４をそのまま通過して、レシーバ１６に貯溜される。レシーバ１６は冷媒回路内の余剰冷媒を貯溜することで、冷媒量調整を行う。レシーバ１６を出た飽和液冷媒は過冷却器１７を通過するが、過冷却器用減圧装置１８は全閉状態とされ、過冷却作用は行われない。その後、圧縮機１の吐出配管から接続された吐出ガスバイパス回路２１を通して、過熱ガス冷媒が吐出ガスバイパス用減圧装置によって流量制御され、液側接続配管１４の手前に混入される。そのため、液側接続配管１４を通して室内機７に高圧気液二相冷媒が送られる。

室内機７では電磁弁２３が閉止され、第１の室内熱交換器８に高圧気液二相冷媒が送られ、第１の室内熱交換器８にて冷却・除湿された室内空気を加熱し、冷媒は凝縮して過冷却液冷媒となる。この液冷媒は逆止弁２５を通過し、室内減圧装置２２により減圧されて、低温低圧の気液二相冷媒となり、第２の室内熱交換器９に流入して、室内空気と熱交換がなされて室内空気を冷却・除湿する。冷媒は蒸発し、ガス冷媒もしくはかわき度の大きい気液二相冷媒となり、ガス側接続配管１５を介して、室外機１３に送られ、四方弁２から圧縮機１へと戻り、一連の冷凍サイクルを形成する。

吐出ガスバイパス回路１９を通した、ガス冷媒の液側接続配管１４への混入の効果について、図５の再熱除湿運転時のモリエル線図により説明を行う。
実線は吐出ガスバイパスが無い場合の再熱除湿運転時の冷凍サイクルを示している。圧縮機１でａ点の低圧低温ガス冷媒が圧縮され、ｂ点の高圧高温ガス冷媒となる。その後、室外熱交換器３において凝縮されたｃ点の液冷媒は室内機７に送られｄ点となる。第１の室内熱交換器８にて冷却され過冷却液ｅ点となり、室内減圧装置２２で減圧され、ｆの低圧低温冷媒は第２の室内熱交換器９にて加熱され、ａ点の低圧ガス冷媒となって圧縮機１に吸入される。

これに対して、吐出ガスバイパスを行った場合の冷凍サイクルは点線で示されるように、室外熱交換器３で凝縮されたｃ点の液冷媒にｂ点の圧縮機１の吐出ガスが混入されるため、ｃ’点のようにかわき度が０．１から０．５程度の高圧気液二相状態となって室内機７へと送られｄ’点となる。この際のかわき度の調整はガスバイパス用減圧装置２０の開度により制御が行われ、所要の再熱量を得るためのかわき度に設定される。これにより液冷媒を送る場合に比べてエンタルピの大きい冷媒が室内機へと送られるため、第１の室内熱交換器８でのエンタルピ差がｄ’からｅ’となり、ガスバイパスを行わない時の第１の室内熱交換器８でのエンタルピ差がｄからｅであるのに比べて、大きくなり再熱量が増加する。
上記のように室内機に高圧二相冷媒を供給した場合においても、再熱器として作用する第１の室内熱交換器８の入口側には減圧装置が配置されていないため、高圧のままで再熱器へと供給することが可能となり、再熱器入口の冷媒温度の低下を防止して、再熱量を大きくすることができる。

次に複数の室内機が設置されている空気調和機で、再熱除湿運転と冷房運転を混在運転した時の動作を説明する。
再熱除湿と冷房を混在した運転状態においては、過冷却バイパス用減圧装置１８、吐出ガスバイパス用減圧装置２０を全閉として運転を行う。室外機のその他の運転状態としては再熱除湿運転のみを行った場合と同様である。
室外機１３から室内機７へ液側接続配管１４を通して飽和液冷媒が送られ、図１中の室内機７ａの運転状態が再熱除湿モード、室内機７ｂの運転状態が冷房モードのときには、室内機７ａ内に設置された電磁弁２３ａは閉止状態、室内機７ｂ内の電磁弁２３ｂは開放状態に制御される。これにより、室内機７ａでは、第１の室内熱交換器８ａにおいて再熱され、第２の室内熱交換器９ａにおいて冷却・除湿されることとなり、再熱除湿運転が行われる。図５の再熱除湿運転のモリエル線図で実線にて示される状態がこの時の運転状態を示している。
室内機７ｂにおいては電磁弁２３ｂが開放され、室内減圧装置２２ｂ、第２の室内熱交換器９ｂに大部分の冷媒が流れて、冷却・除湿作用を行い、第１の室内熱交換器８ｂにはほとんど冷媒が流れず、通常の冷房運転を行う。これにより、各室内機の運転モードを再熱除湿および冷房のいずれに設定した場合においても、それぞれ任意の運転を行うことができる。

以上説明した空気調和機は、電磁弁等の部品の追加を最小限に抑えたシンプルな室内機となり、冷房、暖房、再熱除湿の運転モードを切替え運転が可能となる。また、室内機内へ室内減圧装置２２を備えることにより、冷房運転、暖房運転、および再熱除湿運転時における、室内機ごとの容量制御を行うことができる。そして、複数台接続された室内機の運転モードを冷房または再熱除湿のどちらでも任意に選択運転が可能となり、必要な冷房能力、再熱除湿能力を発生させることが可能となる。

さらに、冷房運転と再熱除湿運転を混在した場合には、冷房能力が低下するが、室内減圧装置２２により再熱除湿運転を行っている室内機よりも冷房運転を行っている室内機の方へ供給する冷媒循環量を多く制御することで、冷房運転と再熱除湿運転とを混在して運転した場合においても、冷房運転する室内機の冷房能力を低下することを防止することができる。

さらに、再熱除湿運転を行う室内機の再熱量を多くするときにおいては、室内機に送る冷媒に圧縮機吐出ガスをバイパスさせて気液二相冷媒とする必要があり、この際にはさらに冷房運転を行う室内機の冷房能力が低下しやすくなる。しかし、室内減圧装置２２の開度調整により、冷房運転を行っている室内機への冷媒量を多くすることで所要の冷房能力を発生することが可能となる。

さらに、再熱除湿運転時において、室外機より供給される気液二相冷媒または液冷媒は、室内膨張弁を通過せずに第１の室内熱交換器に直接導かれるため、室内減圧装置による圧力損失を防止でき、再熱器での冷媒圧力を高くすることが可能となる。そのため再熱能力を高くすることが可能となる。
さらに、再熱器で熱交換する際の空気と冷媒の温度変化としては、再熱器出口空気温度が２４℃程度に対して冷媒入口温度が４０℃程度となり、２者の温度差が大きいことから再熱熱交換器の面積は比較的小さくてもよい。つまり、冷房運転時に蒸発器、暖房運転時に凝縮器として作用する第２の室内熱交換器は能力の向上のため熱交換器面積は大きいほど良く、図２に示されるように第１の室内熱交換器８は１列とし、第２の室内熱交換器９は２列とすることが望ましい。

図８は空気調和機の構成を示す冷凍サイクル構成図であり、図において、１３は室外機、７は室内機、１４、１５は冷媒配管で、室外機１３および室内機７は液側接続配管１４、ガス側接続配管１５によって接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを構成している。室外機１３の構成および動作については実施例１に示した空気調和機の室外機と同一である。

室内機７において、２２は室内減圧装置、８は第１の室内熱交換器、１０は除湿用減圧装置、９は第２の室内熱交換器であり、再熱除湿運転時には順次これらを接続した冷媒配管を通して冷媒を流し、再熱除湿運転を行う。室内減圧装置２２および除湿用減圧装置１０は例えば、電子膨張弁とし、冷媒の流量および減圧量を調整する。
室内送風機１１により送られた室内空気は第２の室内熱交換器９、第２の室内熱交換器８の順に送られるため、再熱除湿運転時においては、蒸発器として作用する第２の室内熱交換器９により冷却・除湿され、凝縮器として作用する第１の室内熱交換器８により再熱されて、湿度を下げながら温度の低下を小さくした再熱除湿運転を行う。

第１の室内熱交換器８と除湿用減圧装置１０を迂回するバイパス回路と、除湿用減圧装置１０と第２の室内熱交換器９とを迂回するバイパス回路とが構成され、それぞれ第１の電磁弁２３、第２の電磁弁２４により回路の流通が開閉制御される。これらの回路を閉止した場合には、第１の室内熱交換器８、除湿用減圧装置１０、第２の室内熱交換器９の順に冷媒が流通して再熱除湿運転を行うが、回路を開放した場合には、第１の室内熱交換器８と第２の室内熱交換器９が並列に接続され、冷媒が流通され、冷房運転もしくは暖房運転を行う。

第２の電磁弁２４は冷房運転時の蒸発器の出口側に配置されているため、開放時の流通圧損の少ないものが望ましい。つまり、圧損により蒸発器の冷媒循環量と熱交換量が低下して、冷房能力が低下するためである。
以上により、冷房運転時には蒸発器として作用する複数の室内熱交換器を並列に接続されるので、蒸発器の圧力損失が低減されて冷房能力を大きく確保できる。また、室内機７には室内減圧装置２２が備えられているため、複数台の室内機７ａ、７ｂが設置されていても、冷房運転および暖房運転時において、室内機毎に木目細かく、容量制御を行うことができる。さらに、第１の室内熱交換器８を冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器として使用することができるため、図１で説明したものに対してそれぞれ冷房能力、暖房能力を増加させることが可能となる。

図９は、冷暖同時運転システムに再熱除湿可能な室内機を適用した際の空気調和機の冷凍サイクル構成例を示したものであり、室外機１３と室内機７とを接続する接続配管が液側接続配管１４、高圧ガス側接続配管２７、低圧ガス側接続配管２８の３本設置されている。そして、３本の接続配管と室内機７との間に接続配管切替え装置４０が設置されている。また、このシステムに再熱除湿型の室内機７を設置することにより、多室型空気調和機の各々の室内機において、冷房、暖房、再熱除湿の運転を任意に組み合わせた運転が可能となる。

室外機１３は、圧縮機１、四方弁２ａ、２ｂ、逆止弁２６、室外熱交換器３ａ、３ｂ、室外減圧装置４ａ、４ｂ、レシーバ１６、過冷却器１７およびこれらを接続する接続配管からなるメイン冷媒回路として構成されている。また、過冷却器１７と室内機７とをつなぐ液側接続配管１４との間には過冷却バイパス回路１９が接続され、過冷却バイパス用減圧装置１８、過冷却器１７の順でつながれ、圧縮機１の吸入側に接続されている。さらに、四方弁２ａには高圧ガス側接続配管２７が接続され、圧縮機吸入側には低圧ガス側接続配管２８が接続されている。室内機７は、実施例１と同様である。
１４、２７、２８の接続配管と室内機７との間には接続配管切替え回路４０が設置され、低圧ガス管電磁弁４１、高圧ガス管電磁弁４２、液管電磁弁４３が設置されている。低圧ガス管電磁弁４１、高圧ガス管電磁弁４２は、それぞれ低圧ガス側接続配管２８と室内機７のガス配管、および高圧ガス側接続配管２７と室内機７のガス配管への切替え回路に設けられ、液管電磁弁４３は高圧ガス側接続配管２７から室内機７液配管へのバイパス回路に設けられている。

全室内機が冷房運転を行う場合、四方弁２ａは圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３ａ、および圧縮機１の吸入側と高圧ガス側接続配管２７とを接続するように切り替えられる。四方弁２ｂは圧縮機１吐出側と室外熱交換器３ｂ、および圧縮機１の吸入側と逆止弁２６とを接続するように切り替えられ、２つの室外熱交換器３ａ、３ｂが共に凝縮器として作用する。また、高圧ガス側接続配管２７、低圧ガス側接続配管２８が圧縮機の吸入側に接続されて、共に低圧ガス接続配管として使用される。

接続配管切替え装置４０では低圧ガス管電磁弁４１、高圧ガス管電磁弁４２が開放され、液管電磁弁４３が閉止される。これにより、２７、２８の２本のガス側接続配管に室内機のガス側配管が接続された状態で、実施例１と同様の冷房運転が行われる。この際、室内機７内の電磁弁２３は開放状態とし、第２の室内熱交換器９のみに冷媒を流通させ、冷房作用を行う。

全室内機が暖房運転を行う場合、四方弁２ａは圧縮機１の吐出側と高圧ガス側接続配管２７および、圧縮機１の吸入側と室外熱交換器３ａとを接続するように切り替えられる。四方弁２ｂは圧縮機１の吐出側と逆止弁２６および、圧縮機１の吸入側と室外熱交換器３ｂとを接続するように切り替えられる。これにより、室外熱交換器３ａ、３ｂともに蒸発器として作用する。
また、高圧ガス側接続配管２７は高圧ガスの流通に使用され、低圧ガス側接続配管２８は低圧に引かれた状態として使用され、接続配管切替え装置４０では低圧ガス管電磁弁４１が閉止され、高圧ガス管電磁弁４２が開放され、液管電磁弁４３が閉止される。これにより、高圧ガス側接続配管２７および液側接続配管１４が室内機に接続され、実施例１と同様の暖房運転が行われる。この際、室内機７内の電磁弁２３は開放状態とし、第２の室内熱交換器９のみに冷媒を流通させ、暖房作用を行う。

次に冷房と暖房を混在運転する場合、四方弁２ａは圧縮機１の吐出側と高圧ガス側接続配管２７および、圧縮機１の吸入側と室外熱交換器３ａとを接続するように切り替えられ、四方弁２ｂは圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３ｂおよび、圧縮機１の吸入側と逆止弁２６とを接続するように切り替えられる。
冷房運転容量が暖房運転容量に比べ大きいときには、室外減圧装置４ａを全閉状態として、室外熱交換器３ａを休止状態とし、室外減圧装置４ｂを全開状態として、室外熱交換器３ｂを凝縮器として使用する。暖房運転容量が冷房運転容量よりも大きいときには、室外減圧装置４ａを全開状態として、室外熱交換器３ａを蒸発器として使用し、室外減圧装置４ｂを全閉状態として、室外熱交換器３ｂを休止状態とする。

冷房運転を行っている室内機７に接続された、接続配管切替え装置４０では、低圧ガス管電磁弁４１を開放し、高圧ガス管電磁弁４２、液管電磁弁４３は閉止する。また、室内機７内の電磁弁２２は開放状態として、運転を行うことにより、液側接続配管１４から供給されるエンタルピの低い液冷媒により、第２の室内熱交換器９において、冷房作用を行うことができる。
暖房運転を行っている室内機７に接続された、接続配管切替え装置４０では、低圧ガス管電磁弁４１、液管電磁弁４３を閉止し、高圧ガス管電磁弁４２を開放する。また、室内機７内の電磁弁２２は開放状態として、運転を行うことにより、高圧ガス側接続配管２８を通して供給されるエンタルピの高いガス冷媒により、第２の室内熱交換器９において、暖房作用を行うことができる。

次に、再熱除湿運転時の運転状態の場合、再熱除湿運転時には先に説明を行った、冷房と暖房を混在運転する場合と同じように室外機の四方弁２ａ、２ｂを切り替える。、室外減圧装置４ａ、４ｂの開閉状態は、冷房、暖房同時運転時と同様に冷房と暖房の運転容量により決定する。
再熱除湿を行う室内機に接続された接続配管切替え装置４０は低圧ガス電磁弁４１、液管電磁弁４３を開放し、高圧ガス管電磁弁４２を閉止する。これにより、高圧ガス側接続配管２７から液側接続配管１４へ液管電磁弁４３を通して高圧ガスが混入され、室内機７の液接続配管側に高圧気液二相流を導入することができる。さらに室内機７内の電磁弁２３を閉止状態とすることにより、高圧気液二相流を第１の室内熱交換器へ導くことができ、液冷媒を室内機に導入する時に比べて再熱量を大きくすることができる。
以上、説明したように、実施例３では、冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転の３つの運転状態を室内機ごとに任意に選択して運転することができ、幅広い負荷に対応することのできる多室型空気調和機を提供することができる。

本発明による一実施例のサイクル構成図。 一実施例の室内機における内部構造を示す断面図。 一実施例の空気調和機の冷房運転時における動作を示すモリエル線図。 一実施例の空気調和機の暖房運転時における動作を示すモリエル線図。 一実施例の空気調和機の再熱除湿運転時における動作を示すモリエル線図。 他の実施例による室内器のサイクル構成図。 さらに、他の実施例による室内器のサイクル構成図。 本発明による他の実施例によるサイクル構成図。 さらに他の実施例によるサイクル構成図。

符号の説明

１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…室外減圧装置、７…室内機、８…第１の室内熱交換器、９…第１の室内熱交換器、１１…室内送風機、１２…室外送風機、１３…室外機、１４…液側接続配管、１５…ガス側接続配管、１６…レシーバ、１７…過冷却器、１８…過冷却器用減圧装置、１９…過冷却器バイパス回路、２０…吐出ガスバイパス用減圧装置、２１…吐出ガスバイパス回路、２２…室内減圧装置、２３…開閉弁（電磁弁）、２５…逆止弁、２６…逆止弁、２７…高圧ガス側接続配管、２８…低圧ガス側接続配管、３２ 吸込み口。

Claims (6)

1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有する室外機と、複数の室内機とを冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成する多室型空気調和機において、
   前記室外機は、前記室外熱交換器で冷却された冷媒を更に過冷却するための過冷却器と、液側となる冷媒配管から前記過冷却器を通過して前記圧縮機の吸入配管に接続され過冷却器用減圧装置を有する過冷却バイパス回路とを備え、
   前記室内機は、第１の室内熱交換器、室内減圧装置、第２の室内熱交換器が順次配管接続され、前記第１の室内熱交換器をバイパスして前記室内減圧装置と前記第２の室内熱交換器に冷媒が流れる回路と、該回路を開閉させる開閉弁とを備え、
   冷房運転時は、前記過冷却バイパス回路を通じて前記過冷却器用減圧装置で減圧させた冷媒を前記過冷却器を通過させた後に前記圧縮機へ流すと共に、前記開閉弁を開放して、蒸発器となる前記第２の室内熱交換器に前記過冷却器で過冷却された冷媒を流し、
   再熱除湿運転時は、前記過冷却器用減圧装置を全閉状態にすると共に、前記開閉弁を閉鎖して、凝縮器となる前記第１の室内熱交換器と蒸発器となる前記第２の室内熱交換器に冷媒を流すことを特徴とする多室型空気調和機。
2. 請求項１に記載のものにおいて、
   冷房運転時は、前記過冷却器を通った前記液側となる冷媒配管を流れる冷媒の一部を分岐させて前記過冷却バイパス回路を通じて前記圧縮機へ流すと共に、前記開閉弁を開放して、蒸発器となる前記第２の室内熱交換器に前記過冷却器で過冷却された冷媒を流し、前記第２の室内熱交換器に室内空気を送って室内空気を冷却し、
   再熱除湿運転時は、前記過冷却器用減圧装置を全閉状態にすると共に、前記開閉弁を閉鎖して、凝縮器となる前記第１の室内熱交換器，蒸発器となる前記第２の室内熱交換器の順に冷媒を流し、前記第２の室内熱交換器，前記第１の室内熱交換器の順に室内空気を送り、前記第２の室内熱交換器により室内空気を冷却除湿して前記第１の室内熱交換器により加熱することを特徴とする多室型空気調和機。
3. 請求項１又は２に記載のものにおいて、
   前記冷媒配管を液配管，低圧ガス配管、及び高圧ガス配管とし、該液配管，低圧ガス配管、及び高圧ガス配管と前記室内機との間に接続配管切替え装置を備え、
   再熱除湿運転時は、前記高圧ガス配管から前記液配管に高圧ガス冷媒を混入させることを特徴とする多室型空気調和機。
4. 請求項１又は２に記載のものにおいて、前記圧縮機の吐出配管から前記液側となる冷媒配管に接続される吐出ガスバイパス回路と、該吐出ガスバイパス回路を通流する冷媒の流量を制御する吐出ガスバイパス用減圧装置とを備えることを特徴とする多室型空気調和機。
5. 請求項４に記載のものにおいて、再熱除湿運転時には、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記吐出ガスバイパス用減圧装置によって流量制御し、前記吐出ガスバイパス回路から前記液側となる冷媒配管を流れる冷媒に混入させることを特徴とする多室型空気調和機。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載のものにおいて、暖房運転時には、前記過冷却器用減圧装置を全閉状態にすると共に、前記開閉弁を開放して、前記圧縮機で圧縮された冷媒をガス側となる冷媒配管から凝縮器となる前記第２の室内熱交換器に流すことを特徴とする多室型空気調和機。

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