| 【発明の名称】 |
複数の室内熱交換器を具備した空気調和機 |
| 【発明者】 |
【氏名】西本 敏彦
【氏名】松本 清
【氏名】中谷 和人
【氏名】木澤 千鶴
【氏名】嶋 伸起
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| 【要約】 |
【課題】各室内機の多様な運転モード要求に対応が可能で、各室内機の要求能力に大きな差がある場合でも要求能力通りに能力分配が可能となる、複数の室内熱交換器を具備した空気調和機を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ運転が可能な冷凍サイクルに熱媒回路２５ａを有する加熱器２５を備えた第１のサイクル２１と、これと加熱器２５の熱媒回路２５ｂを共用しかつサイクルとしては独立した第２のサイクル２２を構成することで、第１のサイクル２１を冷房で運転し、第２のサイクル２２を暖房で運転すること、また第１のサイクル２２および第２のサイクル２２を冷房で運転すること、さらに第１のサイクル２１および第２のサイクル２２を暖房で運転することがそれぞれ可能となる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機、切換弁、複数の室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器、およびそれぞれが独立しながら互いに熱交換可能な複数の熱媒回路を有した加熱器、熱媒搬送装置を備え、圧縮機、切換弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を環状に接続して第１のサイクルを構成し、室内熱交換器と室外熱交換器の間から圧縮機の吸入側をつなぐバイパス回路を設け、バイパス回路中に加熱器の１つの熱媒回路を接続し、加熱器の残りの熱媒回路、熱媒搬送装置、室内熱交換器を環状に接続して別の独立した第２のサイクルを構成した、複数の室内熱交換器を具備した空気調和機。
【請求項２】 室外熱交換器と圧縮機の吸入部との間から加熱器の入口側をつなぐ第２のバイパス回路を設けた請求項１記載の複数の室内熱交換器を具備した空気調和機。
【請求項３】 複数の室内熱交換器を同一の部屋に設置可能とした請求項１または２に記載の複数の室内熱交換器を具備した空気調和機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機に関し、さらに詳しくは、１台の室外機に複数台の室内機を接続する空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、１台の室外機に複数台の室内機を接続した多室形空気調和機が、室外の省スペース性や美観上の点で一般家庭の消費者にも受け入れられつつある。また、この多室形空気調和機を採用すると、１台の室外機に１台の室内機を接続した一室形空気調和機を複数組設置するのに比べて、コストの点でも有利であることから、消費者の需要も徐々に増大しつつある。
【０００３】このような多室形空気調和機には、たとえば特開平５−２６５３０号公報等に示されているようなものがある。この種の多室形空気調和機は、一般には図４に示すような構成とされている。すなわち、圧縮機１、四方弁２、並設した複数の室内熱交換器３、４、室外熱交換器５、および熱媒回路６ａとガスバーナ６ｂとを有する熱交換器を備えた加熱器６、逆止弁７、８、二方弁９、１０、１１、流量調整弁１２、複数の減圧器１３、４１を備えており、圧縮機１、四方弁２（図４における点線の位置に切換えられている）、室外熱交換器５、減圧器１３、１４、室内熱交換器３を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、圧縮機１、四方弁２（図４における実線の位置に切換えられている）、室内熱交換器３、４、加熱器６で熱媒を循環させ加熱器６で加熱を行って暖房運転を行うように構成している。
【０００４】運転モード（冷房運転モードと暖房運転モード）の決定は、一番初めに運転された室内機等の定義で優先機が定められて、優先機以外の室内機はそれぞれの室内機で選択されたモードが、優先機と同一の運転モードであればその運転モードで運転し、優先機と運転モードが違う場合は優先機と同じ運転モードでサーモＯＦＦ（単に送風のみを行うモード）として、システム全体の運転モードが１つになるようにしている。
【０００５】また、各室内機の運転モードが同一の場合でも各室内機の要求負荷はさまざまである。そこで、各室内機の要求能力の総和に応じてシステム全体の能力を制御するとともに、各室内機につながる液管に設けられた流量調整弁１２の開度を、対応する室内機の要求能力に応じて個別に制御し、各室内機に流れる冷媒循環量を調節することで能力制御を行い対応している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような従来構成の多室形空気調和機では、システム全体の運転モードが１つになるため、それぞれの室内機を別モード、すなわち冷房運転モードと暖房運転モードとで同時に運転することができず、各室内機の多様な運転モード要求に対応できないという問題を有していた。
【０００７】また、各室内機の要求モードが同一の場合でも、各室内機の要求能力に差がある場合には、能力を小さくした室内機に液冷媒が溜まりやすく、冷凍サイクル全体の冷媒循環量が不足したり、冷媒循環量の不足により、特開平５−２６５３０号公報に開示されているような各電動膨張弁の開度を制御するだけでは加熱器における冷媒過熱度を一定に制御することができないという事態が生じる。このため、各室内機の能力比は一定以上には大きくできず、各室内機の要求能力に大きな差がある場合には、要求能力通りには能力を分配できず、快適性を損ねるという問題を有していた。
【０００８】さらに、弱冷房で除湿運転を行う場合、室温の低下を抑えようとすると室内熱交換器温度と室温の差が小さくなり十分な除湿ができないという問題を有していた。本発明は上記問題に鑑み、各室内機の多様な運転モード要求に対応が可能で、各室内機の要求能力に大きな差がある場合でも要求能力通りに能力分配が可能となる、複数の室内熱交換器を具備した空気調和機を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明の複数の室内熱交換器を具備した空気調和機は、圧縮機、切換弁、複数の室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器、およびそれぞれが独立しながら互いに熱交換可能な複数の熱媒回路を有した加熱器、熱媒搬送装置を備え、圧縮機、切換弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を環状に接続して第１のサイクルを構成し、室内熱交換器と室外熱交換器の間から圧縮機の吸入側をつなぐバイパス回路を設け、バイパス回路中に加熱器の１つの熱媒回路を接続し、加熱器の残りの熱媒回路、熱媒搬送装置、室内熱交換器を環状に接続して別の独立した第２のサイクルを構成したものである。
【００１０】上記構成によって、２つの独立したサイクルが構成され、しかも、それぞれを別の運転モードで運転することが可能となり、また、それぞれのサイクルの状態が別のサイクルに影響を及ぼさないため、それぞれの室内機の多様な運転要求を実現することができて、快適性を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる複数の室内熱交換器を具備した空気調和機は、圧縮機、切換弁、複数の室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器、およびそれぞれが独立しながら互いに熱交換可能な複数の熱媒回路を有した加熱器、熱媒搬送装置を備え、圧縮機、切換弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を環状に接続して第１のサイクルを構成し、室内熱交換器と室外熱交換器の間から圧縮機の吸入側をつなぐバイパス回路を設け、バイパス回路中に加熱器の１つの熱媒回路を接続し、加熱器の残りの熱媒回路、熱媒搬送装置、室内熱交換器を環状に接続して別の独立した第２のサイクルを構成したものである。
【００１２】この構成において、圧縮機、切換弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を環状に接続した第１のサイクルにおける冷凍サイクルで冷房運転を行いながら、バイパス回路は閉路して加熱器で加熱を行うと同時に第２のサイクルの熱媒搬送装置も運転することで、第２のサイクルでは暖房運転を行えることになる。また、第１のサイクルにおける冷凍サイクルで冷房運転を行いながら、加熱器の加熱を停止した状態でバイパス回路も開路して加熱器にも熱媒を流すと同時に、第２のサイクルの熱媒搬送装置を運転することで、第２のサイクルでも冷房運転を行えることになる。
【００１３】さらに、バイパス回路を開路して圧縮機、切換弁、室内熱交換器、加熱器で熱媒を循環させ加熱器で加熱を行って暖房運転を行いながら、同時に第２のサイクルの熱媒搬送装置も運転することで、この第２のサイクルでも暖房運転が行えることになる。本発明の請求項２にかかる発明は、請求項１記載の複数の室内熱交換器を具備した空気調和機において、室外熱交換器と圧縮機の吸入部との間から加熱器の入口側をつなぐ第２のバイパス回路を設けたものであり、この構成によれば、圧縮機、切換弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を環状に接続した第１のサイクルで暖房運転を行いながら、加熱器の加熱を停止した状態で第２のバイパス回路を開路して加熱器にも冷媒を流すと同時に、別の独立した第２のサイクルの熱媒搬送装置を運転することにより、この第２のサイクルでは冷房運転が行えることになる。
【００１４】本発明の請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の複数の室内熱交換器を具備した空気調和機において、複数の室内熱交換器を同一の部屋に設置可能としたものであり、この構成によれば、一方の室内熱交換器を冷房で運転し、他方の室内熱交換器を暖房で運転することで、室温を下げずに十分な除湿を行うことができる。
【００１５】本発明の実施の形態にかかる空気調和機について図面を参考にしながら説明をする。
（実施の形態１）図１は第１の実施の形態にかかる空気調和機のサイクルを示す図で、第１のサイクル２１と第２のサイクル２２とを備えて、全体のサイクルを構成している。
【００１６】第１のサイクル２１は、圧縮機１、切換弁としての四方弁２、第１の室内熱交換器３、逆止弁７、減圧器２３、室外熱交換器５、逆止弁８からなる冷凍サイクルを環状に接続し、第１の室内熱交換器３と減圧器２３の間から圧縮機１の吸入側をつなぐバイパス回路２４を設け、このバイパス回路２４の途中に、二方弁９と加熱器２５を接続して構成している。加熱器２５は、それぞれが独立し、かつ互いに熱交換可能な２つの熱媒回路２５ａ、２５ｂと、熱媒を加熱するガスバーナ２５ｃとを有し、一方の熱媒回路２５ａをバイパス回路２４に接続している。一方、第２のサイクル２２は、加熱器２５の他方の熱媒回路２５ｂと熱媒搬送装置２６と第２の室内熱交換器２７とを環状に接続して別の独立したサイクルを構成している。
【００１７】第１と第２の室内熱交換器３、２７は、それぞれ送風装置（図示せず）を設けた室内機として構成され、それぞれ別々の部屋に設置されている。また、第１のサイクル２１はフロンＲ２２を熱媒とし、第２のサイクル２２は水を熱媒としている。そして、四方弁２を冷房側（図１において点線で示す側）に切換えて圧縮機１を運転し、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器５、逆止弁７、減圧器２３、第１の室内熱交換器３の順で熱媒を循環させて第１のサイクル２１における冷凍サイクルで冷房運転を行い、バイパス回路２４の二方弁９を閉にしてバイパス回路２４を閉路した状態でガスバーナ２５ｃを運転して水を加熱して温水とし、同時に熱媒搬送装置２６も運転して温水を循環させることで、第２のサイクル２２で暖房運転を行う。
【００１８】このようにして、第１の室内熱交換器３を設置した側の部屋を冷房すると同時に、第２の室内熱交換器２７を設置した側の部屋を暖房することが可能となる。また、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器５、逆止弁７、減圧器２３、第１の室内熱交換器３の順で冷媒を循環させて第１のサイクル２１で冷房運転を行い、ガスバーナ２５ｂは停止し二方弁９を開としてバイパス回路２４も開路し、加熱器２５の熱媒回路２５ａにも低温、低圧のフロンＲ２２を流す。このようにして、加熱器２５の熱媒回路２５ａを低温にした状態で、同時に熱媒搬送装置２６も運転して第２のサイクル２２において水を循環させ、加熱器２５の熱媒回路２５ｂで水を冷却し、第２のサイクル２２でも冷房運転を行う。
【００１９】このようにして、第１の室内熱交換器３を設置した側の部屋と、第２の室内熱交換器２７を設置した側の部屋の両方を冷房することが可能となる。しかも、圧縮機１を能力可変として両方の部屋の要求能力の和が発揮できるように運転し、熱媒搬送装置２６を能力可変として水の循環量を増減することで、それぞれの要求能力通りに能力を分配することができる。
【００２０】さらに、四方弁２を暖房側（図１において実線で示す側）に切換え、二方弁９を開としてバイパス回路２４を開路して圧縮機１を運転し、圧縮機１、四方弁２、第１の室内熱交換器３、加熱器２５の順でフロンＲ２２を循環させ、同時に熱媒搬送装置２６も運転して水を循環させる。この状態でガスバーナ２５ｃを運転してフロンＲ２２と水を加熱し、両方のサイクル２１、２２で暖房運転を行う。
【００２１】このようにして、第１の室内熱交換器３を設置した側の部屋と、第２の室内熱交換器２７を設置した側の部屋の両方を暖房することが可能となる。しかも、加熱器２５と圧縮機１を能力可変として両方の部屋の要求能力の和が発揮できるように運転し、熱媒搬送装置２６を能力可変として温水の循環量を増減することで、それぞれの要求能力通りに能力を分配することができる。
【００２２】上記のようにして、この実施の形態にかかる空気調和機によれば、第１の部屋を冷房するとともに第２の部屋を暖房、または両方の部屋を冷房、さらに両方の部屋を暖房することがそれぞれ可能となり、それぞれの部屋の多様な運転パターンに対応できる。また、両方の部屋を同じモード（冷房運転モードまたは暖房運転モード）で運転する場合に、それぞれの部屋の要求能力通りに能力を分配することができるので、さらに快適性を向上することができる。
【００２３】なお、上記では、第１のサイクル２１の熱媒をフロンＲ２２とし、第２のサイクル２２の熱媒を水とした場合を述べたが、これに限られるものではなく、同様な作用を行う熱媒であれば同様な効果を発揮できることは言うまでもない。
（実施の形態２）図２は第２の実施の形態にかかる空気調和機のサイクルを示す図で、第１の実施の形態にかかる空気調和機との構成上の違いは、逆止弁７が二方弁３１に代わり、室外熱交換器５と四方弁２の間から加熱器２５の入り口側をつなぐ第２のバイパス回路３２とこのバイパス回路３２に流路を切り換える三方弁３３とが追加されていることである。
【００２４】この構成において、第１のサイクル２１を冷房で運転し、第２のサイクル２２を暖房で運転する場合は、二方弁３１を開にするとともに、三方弁３３をメイン回路側にし、その他は第１の実施の形態と同様にすることで良好に異なるモードで運転できる。第１のサイクル２１を冷房で運転し、第２のサイクル２２も冷房で運転する場合には、二方弁３１を開にするとともに、三方弁３３、その他は第１の実施の形態と同様にすることで良好に異なるモードで運転できる。
【００２５】第１のサイクル２１を暖房で運転し、第２のサイクル３３も暖房で運転する場合には、二方弁３１を閉にするとともに、三方弁３３はメイン回路側にし、その他は第１の実施の形態と同様にすることで良好に暖房運転できる。さらに、この第２の実施の形態において、二方弁９を閉、二方弁３１を開、三方弁３３は第２のバイパス回路３２側として、圧縮機１、四方弁２（図１において実線で示す側）、第１の室内熱交換器３、減圧器２３、二方弁３１、室外熱交換器５、三方弁３３、加熱器２５の熱媒回路２５ａの順で冷媒を循環させて、加熱器２５の熱媒回路２５ａを低温にしたままの状態で第１のサイクル２１で暖房運転を行い、同時に熱媒搬送装置２６も運転して水を循環させることで、加熱器２５の熱媒回路２５ｂで水を冷却し、第２のサイクル２２では冷房運転を行うことができる。
【００２６】上記のようにして、この第２の実施の形態では第１の実施の形態の場合に加えて第１のサイクル２１で暖房、第２のサイクル２２で冷房を行うことができ、第１の実施の形態よりさらに多様な運転パターンに対応できる。
（実施の形態３）図３は本発明の第３の実施の形態にかかる空気調和機のサイクルを示す図で、この実施の形態にかかる空気調和機は、第１の実施の形態にかかる空気調和機とほぼ同様の構成であるが、異なる点は、第２の室内熱交換器２７をパネル式放熱器とし、第１の室内熱交換器３と同一の部屋の床面に設置していることである。
【００２７】このような構成で、第１のサイクル２１を微風の冷房で運転して部屋の除湿を行うと同時に、第２のサイクル２２を暖房で運転して床面温度を上げて床面付近の室温が下がるのを防ぐ。これにより、体感的に寒さを感じない快適な除湿運転が可能となる。また、第１のサイクル２１を暖房運転して部屋を暖房し、第２のサイクル２２でも暖房運転して床面温度を上げることで、床面温度を上げない場合より室温を低く設定しても同等の快適性が得られ、全体として消費するエネルギーを削減することができる。
【００２８】同様にして、第１のサイクル２１を冷房運転して部屋を冷房し、第２のサイクル２２でも冷房運転して床面温度を下げることで、床面温度を下げない場合より室温を高く設定しても同等の快適性が得られ、全体として消費するエネルギーを削減することができる。なお、同様の構成（第２の室内熱交換器２７をパネル式放熱器とし、第１の室内熱交換器３と同一の部屋の床面に設置すること）を第２の実施の形態にかかる空気調和機に適用してもよいことは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】上記の実施の形態より明らかなように請求項１記載の発明によれば、ヒートポンプ運転が可能な冷凍サイクルに加熱器を備えた第１のサイクルと、これと加熱器の熱媒回路を共用した第２のサイクルとの、２つの独立したサイクルを構成させたことにより、第１のサイクルを冷房で運転し、第２のサイクルを暖房で運転すること、また第１のサイクルおよび第２のサイクルを冷房で運転すること、さらに第１のサイクルおよび第２のサイクルを暖房で運転すること、が可能となり、また、それぞれのサイクルの状態が別のサイクルに影響を及ぼさないため、それぞれの室内機の多様な運転要求を実現することができて、快適性を向上することができる。
【００３０】また、請求項２記載の発明によれば、２つの独立したサイクルを構成させて、第１のサイクルを冷房で運転し、第２のサイクルを暖房で運転すること、また第１のサイクルおよび第２のサイクルを冷房で運転すること、さらに第１のサイクルおよび第２のサイクルを暖房で運転すること、さらにまた第１のサイクルを暖房で運転し、第２のサイクルを冷房で運転すること、が可能となり、また、それぞれのサイクルの状態が別のサイクルに影響を及ぼさないため、それぞれの室内機の多様な運転要求を実現することができて、快適性を向上することができる。
【００３１】また、請求項３記載の発明によれば、２つの独立したサイクルを構成させて、それぞれの室内機を同一の部屋に設置可能に構成させたため、１つの部屋を同時に冷房と暖房できて、体感的に寒さを感じない快適な除湿運転が可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月２６日（１９９９．２．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４９４１８（Ｐ２０００−２４９４１８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月１４日（２０００．９．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４９２３４ |
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