JP2000304331A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクルによる空気加熱動作と、電気ヒ
ータ(16,17) による空気加熱動作とによって暖房運転を
行う空気調和装置において、圧縮機が停止しても暖房運
転を継続できるようにする。 【解決手段】 低外気温時に冷凍サイクルと同時に作動
する第１電気ヒータ(16)と、圧縮機の停止時に作動する
第２電気ヒータ(17)とを設け、圧縮機が停止したときに
は第１電気ヒータ(16)及び第２電気ヒータ(17)を起動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置に関
し、特に、蒸気圧縮式冷凍サイクルと電気ヒータなどの
他の加熱手段とにより暖房運転を行う空気調和装置に係
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮機と、四路切換弁と、室
外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを冷媒配管に
より順に接続して、冷媒の循環方向が可逆の冷媒回路を
構成し、冷房運転と暖房運転とをいずれも蒸気圧縮式冷
凍サイクルにより行うようにした空気調和装置が知られ
ている。この空気調和装置では、冷房運転の時には室外
熱交換器を凝縮器とし、室内熱交換器を蒸発器とする一
方、暖房運転の時には四路切換弁により冷媒の流れ方向
を切り換えて、室内熱交換器を凝縮器とし、室外熱交換
器を蒸発器としている。

【０００３】このタイプの空気調和装置で暖房運転を行
う際、外気温度がある温度よりも低下すると暖房能力が
不足する。そこで、その能力不足を補う手段として、空
気を補助的に加熱する電気ヒータ（電気的加熱手段）を
備えたものがある（例えば特開平５−２５６４９６号公
報参照）。

【０００４】具体的には、冷凍サイクルによる暖房運転
時は、図９に示すように外気温度が下がると暖房負荷が
大きくなる一方、暖房能力はある温度（図では約５°
Ｃ）から低下し始め（図はフロスト（着霜）の影響を含
んだ線図としている）、例えば約０°Ｃ以下になると製
品暖房能力が暖房負荷よりも小さくなる。そこで、上記
電気ヒータは、所定の温度範囲（０°Ｃ〜−１５°Ｃ）
で冷凍サイクルによる空気加熱動作を補助して製品暖房
能力を高め、その能力不足を補っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
補助用の電気ヒータを組み込んだ空気調和装置でも、例
えば寒冷地において寒気の影響で外気温度が極度に低下
した場合（例えばマイナス１５°Ｃ以下になった場合）
などには、暖房運転を行えなくなる問題があった。これ
は、冷凍サイクルに関しては、このように極めて低温の
領域では圧縮機に戻る冷媒の温度が非常に低くなって液
冷媒の状態で戻ったり、圧縮機の冷凍機油の戻りが悪く
なったりして、そのまま運転を続けると機械の故障の原
因となるので圧縮機の運転ができなくなり、電気ヒータ
に関しては、冷凍サイクルによる空気加熱動作の補助と
してしか使えないからである。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、冷凍サイ
クルによる空気加熱動作と、電気ヒータなどの他の加熱
手段による空気加熱動作とで暖房運転を行う空気調和装
置において、外気温度が極めて低いときのように圧縮機
が停止した状態でも暖房運転を継続できるようにするこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明
は、電気ヒータなどの加熱手段(18,19) による空気加熱
動作を冷凍サイクルの単なる補助ではなく、圧縮機(20)
が停止すると該加熱手段(18,19) だけでも暖房運転を継
続できるようにしたものである。

【０００８】具体的に、本発明に係る空気調和装置は、
冷凍サイクルによる空気加熱動作と、電気的加熱手段(1
8)による空気加熱動作とによって暖房運転を行う空気調
和装置であって、低外気温時に冷凍サイクルと同時に作
動する第１電気ヒータ(16)と、圧縮機の停止時に作動す
る第２電気ヒータ(17)とを、上記電気的加熱手段(18)と
して備えている。なお、第１電気ヒータ(16)と第２電気
ヒータ(17)は、動作条件によって区別される２種類のヒ
ータであって、台数を２台に限定するものではなく、当
然、２台以上に細分することも可能である。

【０００９】このように構成すれば、外気温が低いとき
でなければ、暖房運転は、冷凍サイクルによる空気加熱
動作で行われる。また、低外気温時には第１電気ヒータ
(16)による空気加熱動作を冷凍サイクルによる空気加熱
動作と同時に行って、冷凍サイクルの能力不足を補いな
がら暖房運転が行われる。さらに、温度がより低下して
圧縮機(20)を停止する場合や、圧縮機(20)が故障で停止
した場合などは、第２電気ヒータを起動する。

【００１０】このように、電気的加熱手段(18)として、
圧縮機(20)の補助として使用する第１電気ヒータ(16)
と、圧縮機(20)の停止時に使用する第２電気ヒータ(17)
とを設けたことによって、冷凍サイクルを使わなくても
暖房運転を継続することが可能となる。

【００１１】また、上記構成においては、上記圧縮機(2
0)の停止時に上記第１電気ヒータ(16)と第２電気ヒータ
(17)とを同時に作動させることにより、冷凍サイクルに
よる最大暖房能力と同等の暖房能力が得られるように構
成することが好ましい。

【００１２】このように構成すれば、圧縮機(20)が停止
したときでも上記最大暖房能力で運転を継続することが
できるから、外気温度がかなり低くても室内温度が著し
く低下するのを防止できる。

【００１３】また、上記構成においては、外気温度が冷
凍サイクルによる暖房運転の限界温度よりも低下すると
上記圧縮機を停止して、上記第１電気ヒータ(16)及び第
２電気ヒータ(17)を起動するように構成することが好ま
しい。

【００１４】このように構成すれば、圧縮機(20)が停止
したときでも暖房を継続することが可能となるのに加え
て、圧縮機(20)を運転限界を超えた条件下で運転するこ
とがなくなり、故障の発生を防止することができる。

【００１５】また、上記構成においては、上記圧縮機(2
0)が故障で停止した時に、上記第１電気ヒータ(16)及び
第２電気ヒータ(17)を起動するように構成するとよい。
このようにすれば、圧縮機(20)が故障で停止して冷凍サ
イクルが行えないときは、外気温度に関わらず電気的加
熱手段(18)による暖房運転が可能となる。したがって、
暖房運転を常時継続することが可能となる。

【００１６】また、上記構成においては、上記第２電気
ヒータ(17)を、上記第１電気ヒータ(16)の約２倍の発熱
量に設定することが好ましい。このように構成すれば、
冷凍サイクルでの暖房運転の限界温度をマイナス１５°
Ｃ程度に設定する寒冷地で使用するのに適した設定とな
る。これは、上記限界温度での暖房能力の低下が一般に
約３分の１程度で、その低下分を上記第１電気ヒータ(1
6)で補うようにすると、残り約３分の２（つまり、第１
電気ヒータ(16)の約２倍）を第２電気ヒータ(17)でまか
なえば、冷凍サイクルによる最大暖房能力と同等の暖房
能力が得られるからである。

【００１７】また、本発明に係る空気調和装置は、上記
電気的加熱手段(18)として、第１電気ヒータ(16)及び第
２電気ヒータ(17)の代わりに、低外気温時に冷凍サイク
ルと同時に作動する比較的低発熱量の補助加熱動作と、
冷凍サイクルによる最大暖房能力と同等の暖房能力が得
られる比較的高発熱量の単独暖房動作とを行う電気ヒー
タ(18)を備えたものとしてもよい。

【００１８】このように構成すると、１台の電気ヒータ
(18)であっても、冷凍サイクルでの暖房能力の低下を補
いながらの運転と、冷凍サイクルを使用しないときの電
気ヒータ(18)のみでの運転とを行うことができる。しか
も、電気ヒータの単独暖房動作を行う場合でも、冷凍サ
イクルによる最大暖房能力と同等の暖房能力が保証でき
る。

【００１９】上記構成においては、上記電気ヒータ(18)
は、圧縮機の停止時に単独暖房動作を行うように構成す
ることが好ましい。このように構成すれば、外気温度が
冷凍サイクルによる暖房運転の限界温度よりも低下した
ときに、上記圧縮機を停止して上記電気ヒータ(18)を単
独暖房動作を行ったり、上記圧縮機が故障で停止した時
に、上記電気ヒータ(18)で単独暖房動作を行えるので、
暖房運転の継続を保証できる。

【００２０】また、上記構成においては、上記電気ヒー
タ(18)は、単独暖房動作時の発熱量を補助加熱動作時の
発熱量の約３倍に設定することが好ましい。そうすれ
ば、上述と同様の理由で、暖房運転の限界温度をマイナ
ス１５°Ｃ程度に設定する寒冷地で使用するのに適した
設定となる。

【００２１】また、本発明に係る空気調和装置は、冷凍
サイクルによる空気加熱動作と、冷凍サイクル以外によ
る空気加熱動作とが可能な空気調和装置において、上記
冷凍サイクルによる空気加熱動作を停止すると共に上記
冷凍サイクル以外による空気加熱動作を行うことによっ
て暖房運転を行えるように構成することもできる。

【００２２】このように構成すれば、冷凍サイクルによ
る空気加熱動作が行えない状況でも他の空気加熱動作を
行えるので、暖房運転の継続が可能となる。

【００２３】また、上記構成においては、外気温度が低
いときに、上記冷凍サイクルによる空気加熱動作を停止
すると共に上記冷凍サイクル以外による空気加熱動作を
行うことによって暖房運転を行うように構成することが
好ましい。なお、この動作は、外気温度が所定温度より
も低いことを直接的に検出して行ってもよいし、あるい
は冷媒の圧力等から外気温度が低いことを間接的に検出
して行うようにしてもよい。このように構成すれば、外
気温度が低くて冷凍サイクルによる空気加熱動作での暖
房運転では能力が不足するような場合などに、冷凍サイ
クル以外による空気加熱動作に切り換えることによっ
て、暖房能力不足を防止できるようにすることが可能と
なる。

【００２４】また、上記構成においては、外気温度が上
記冷凍サイクルによる暖房運転の可能な限界温度よりも
低いときに、上記冷凍サイクルによる空気加熱動作を停
止すると共に上記冷凍サイクル以外による空気加熱動作
を行うことによって暖房運転を行うように構成すること
が好ましい。このように構成すれば、外気温度が冷凍サ
イクルでの運転限界温度よりも低下して暖房運転ができ
なくなっても、冷凍サイクル以外による空気加熱動作に
切り換えることにより、暖房運転を継続することができ
る。

【００２５】また、上記構成においては、圧縮機の故障
停止時に、上記冷凍サイクルによる空気加熱動作を停止
するとともに上記冷凍サイクル以外による空気加熱動作
を行うことによって暖房運転を行うように構成すること
が好ましい。このように構成すれば、圧縮機が故障で停
止して暖房運転ができなくなっても、冷凍サイクル以外
による空気加熱動作に切り換えることにより、暖房運転
を継続することができる。

【００２６】また、上記構成においては、上記冷凍サイ
クルによる空気加熱動作の最大暖房能力と上記冷凍サイ
クル以外による空気加熱動作の最大暖房能力とが同等に
なるように構成することが好ましい。このように構成す
れば、外気温度が低くなった場合には、冷凍サイクル以
外による空気加熱動作に切り換えることにより、上記最
大暖房能力で暖房運転を継続できる。

【００２７】また、上記構成においては、上記冷凍サイ
クル以外による空気加熱動作は、燃焼式の加熱手段(19)
や、電気的加熱手段(18)により行うことが可能である
が、電気的加熱手段(18)を用いれば構造や制御が簡単に
なる。

【００２８】また、本発明に係る空気調和装置は、室外
機(2) に冷媒配管(3,4) を介して接続された室内機(1)
の内部、または上記室内機(1) の吸込み側もしくは吹出
し側に、上記電気的加熱手段(18)または冷凍サイクル以
外による加熱動作を行う他の加熱手段(19)を配設するこ
とができ、そうすることにより、室内へ吹き出す空気を
効果的に加熱できる。特に、これらの加熱手段(18,19)
は上記室内機(1) の吹出し側に配設することが好まし
く、そうすれば空気を室内への吹出しの直前に加熱する
ことにより、より効果的な加熱を行える。

【００２９】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００３０】図１は、本実施形態の空気調和装置を設置
したビルの空調システムを示す図である。図示するよう
に、ビルの各階には、天井埋込型の室内機(1) が設置さ
れ、屋上には室外機(2) が設置されている。そして、１
台の室外機(2) が、各階の複数の室内機（図では２台の
み示している）(1) と対応しており、対応する室内機
(1) と室外機(2) とが冷媒配管(3,4) を介して接続され
ている。

【００３１】室内機(1) は、天井裏のスペースに設置さ
れていて、室外空気を導入する外気導入ダクト(5) と、
調和空気を室内へ供給するように天井に設けられた吹出
口（図示せず）に接続された吹出しダクト(6) とが接続
されている。また、各室内機(1) の下面には、室内空気
を一部導入するための吸込用開口(11a) （図３参照）が
設けられ、該開口(11a) は天井に設けられた吸込口（図
示せず）とダクト等で接続されている。なお、図１に空
気の流れを矢印で示しているように、室内空気の一部を
外気に排出して、風量のバランスをとるようにしてい
る。

【００３２】図２には室内機(1) の外観形状を示し、図
３には室内機(1) の内部構造の概要を示している。図示
するように、室内機(1) は、本体ケーシング(11)と、電
気ヒータ用のチャンバー(12)とを備え、本体ケーシング
(11)には、各室内機(1) の動作を制御する制御ボックス
(13)が固定されている。

【００３３】本体ケーシング(11)内には、外気導入ダク
ト(5) と吸込用開口(11a) とを介して該ケーシング(11)
内に空気（外気と一部室内空気を含む）を導入する室内
ファン(14)と、冷房時に該空気を冷却し、暖房時に該空
気を加熱する室内熱交換器(15)とが設けられている。ま
た、上記チャンバー(12)内には、電気的加熱手段(18)と
して、第１電気ヒータ(16)と第２電気ヒータ(17)とが配
置されている。

【００３４】図４は、この空気調和装置の冷媒回路の概
略構成を示す回路図である。図示するように、この冷媒
回路は、インバータにより容量制御される圧縮機(20)、
四路切換弁(21)、室外熱交換器(22)、室外膨張弁(23)、
室内膨張弁(24)、室内熱交換器(15)からなり、室外機
(2) に圧縮機(20)と四路切換弁(21)と室外熱交換器(22)
と室外膨張弁(23)が設けられ、室内機(1) に室内膨張弁
(24)と室内熱交換器(15)とが設けられている。そして、
室外機(2) に対して室内機(1) が並列に接続され、冷房
時には室外熱交換器(22)を凝縮器とし、各室内熱交換機
(15)を蒸発器とする蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う一
方、暖房時には各室内熱交換機(15)を凝縮器とし、室外
熱交換機(22)を蒸発器とする蒸気圧縮式冷凍サイクルを
行う。

【００３５】一方、上記第１電気ヒータ(16)は、温度セ
ンサや圧力センサ（図示せず）から検出した外気温度が
低いとき、具体的には０°Ｃからマイナス１５°Ｃの時
には上述の冷凍サイクルによる暖房運転と同時に作動す
るように構成され、第２電気ヒータ(17)は、圧縮機(20)
が、マイナス１５°Ｃよりも低温の時や故障などで停止
したときに作動するように構成されている。そして、第
１電気ヒータ(16)と第２電気ヒータ(17)は、圧縮機(20)
の停止時に同時に作動させることにより、冷凍サイクル
による最大暖房能力と同等の暖房能力が得られるように
発熱量が設定されている。

【００３６】つまり、第１電気ヒータ(16)は、図５
（ａ）に示すように冷凍サイクルによる暖房運転時に能
力が暖房負荷よりも低下する約０°Ｃからマイナス１５
°Ｃの温度域でオンに設定され、この温度域で製品暖房
能力をＷ１からＷ２へ増大させる。また、外気温度が冷
凍サイクルによる暖房運転の限界温度であるマイナス１
５°Ｃよりも低くなって圧縮機(20)が停止すると、第１
ヒータ(16)と第２電気ヒータ(17)とを同時にオンに設定
することにより、冷凍サイクルによる最大暖房能力と同
等の暖房能力で運転を継続できる。さらに、圧縮機(20)
が故障などで停止したときには、外気温度に関係なく、
第１電気ヒータ(16)と第２電気ヒータ(17)の両方がオン
に設定される。このため、図５（ｂ）に示すように、常
にほぼ一定の暖房能力が得られるようになっている。

【００３７】本実施形態においては、上述したように圧
縮機(20)の停止する運転限界温度をマイナス１５°Ｃに
設定しており、このとき、暖房能力は約３分の１に低下
する。そこで、第２電気ヒータ(17)は、最大暖房能力の
約３分の２の発熱量、つまり、第１電気ヒータ(16)の約
２倍の発熱量に設定されており、第１電気ヒータ(16)と
第２電気ヒータ(17)を同時にオンにすると、冷凍サイク
ルによる最大暖房能力と同等の暖房能力が得られるよう
に構成されている。

【００３８】次に、この空気調和装置の運転動作につい
て説明する。

【００３９】まず、冷房運転時は、室外熱交換器(22)を
凝縮器とし、室内熱交換機(15)を蒸発器とする冷凍サイ
クルが行われる。つまり、圧縮機(20)から吐出された高
温高圧のガス冷媒が室外熱交換器(22)で凝縮した後、室
内膨張弁(24)で減圧し、さらに室内熱交換器(15)で空気
を冷却することにより蒸発して圧縮機(20)に戻るサイク
ルを繰り返しながら室内を冷房する。

【００４０】一方、暖房運転は、図６のフローチャート
にしたがって行われる。

【００４１】まず、暖房運転を開始すると、ステップST
１で圧縮機(20)が動作しているかどうかを判別し、動作
しているときはステップST２に進んで外気温度がマイナ
ス１５°Ｃよりも高いかどうかを判別する。そして、外
気温度がマイナス１５°Ｃよりも高い場合はステップST
３に進んで、冷凍サイクルによる通常の暖房運転が行わ
れる。つまり、冷媒が冷房運転の時とは逆方向に流れる
ように四路切換弁(21)を切り換えて、冷媒を圧縮機(20)
から室内熱交換器(15)、室外膨張弁(23)、そして室外熱
交換器(22)の順に流して圧縮機(20)に戻し、室内熱交換
器(15)において空気を加熱する。

【００４２】ステップST４では、第１電気ヒータ(16)の
オンとオフを切り換えながら圧縮機(20)のインバータ制
御を行って、製品の能力を図５（ａ）の暖房負荷線図に
合わせて調整しながら運転する。つまり、冷凍サイクル
と第１電気ヒータ(16)との両方を作動させても、必要以
上の能力を出さないように制御しながら暖房運転を行
う。

【００４３】一方、ステップST１での判別により圧縮機
(20)が動作していないことを検出すると、ステップST６
のバックアップ運転モードに入る。また、ステップST２
での判別により外気温度がマイナス１５°Ｃよりも低い
ことを検出したときには、ステップST５において圧縮機
(20)を停止させてからステップST６のバックアップ運転
モードに入る。

【００４４】このバックアップ運転モードでは、ステッ
プST７で室内機(1) のファン(14)を起動し、ステップST
８で第１，第２電気ヒータ(16,17) の両方をオンにす
る。したがって、圧縮機(20)が故障などで停止している
ときや、外気温度が運転限界温度よりも低くて圧縮機(2
0)を停止するときなどは、両電気ヒータ(16,17) によ
り、図５（ｂ）に示すように冷凍サイクルと同等の能力
での暖房運転を継続できる。なお、図５（ｂ）は圧縮機
(20)の停止時に両電気ヒータ(16,17) を常時オンにする
例を示しているが、外気温度が比較的高温の場合は、電
気ヒータ(16,17) の何れか一方のみをオンにするように
してもよい。

【００４５】以上説明したように、本実施形態１によれ
ば、外気温度の低下に伴って冷凍サイクルによる空気加
熱動作での暖房能力が低下すると、第１電気ヒータ(16)
を作動させながら圧縮機(20)をインバータ制御すること
によって、暖房負荷に対応した能力で運転を継続でき
る。また、外気温度が本実施形態での冷凍サイクルによ
る運転限界温度であるマイナス１５°Ｃ以下に低下して
圧縮機(20)を停止させた場合や、圧縮機(20)が故障で停
止した場合には、第１電気ヒータ(16)と第２電気ヒータ
(17)の両方を起動することにより、冷凍サイクルと同等
の能力での暖房運転を継続できる。したがって、外気温
などの条件に関わらず、暖房運転を継続することが可能
となるうえ、圧縮機(20)の故障も防止できる。

【００４６】また、上記第２電気ヒータ(17)を、上記第
１電気ヒータ(16)の約２倍の発熱量に設定しているの
で、本実施形態１の空気調和装置は、上述した理由か
ら、冷凍サイクルでの暖房運転の限界温度をマイナス１
５°Ｃ程度に設定する寒冷地で使用するのに適してい
る。

【００４７】なお、上記実施形態では、運転限界以下の
低外気温時など、圧縮機(20)が停止した時に、第１電気
ヒータ(16)と第２電気ヒータ(17)を同時にオンにするよ
うに構成しているが、圧縮機(20)の停止時に第２電気ヒ
ータ(17)のみをオンにして暖房を継続するようにしても
よい。つまり、０°Ｃからマイナス１５°Ｃまでは第１
電気ヒータ(16)のみをオンにし、マイナス１５°Ｃ以下
では第２電気ヒータ(17)のみをオンにするようにしても
よい。このようにする場合は、冷凍サイクルの限界温度
を上記実施形態１と同じであれば、第２電気ヒータ(17)
の発熱量を第１電気ヒータ(16)の発熱量の約３倍に設定
すると第２電気ヒータ(17)のみでの暖房運転時にも冷凍
サイクルでの最大暖房能力を維持できる。

【００４８】また、上記実施形態１では、第１，第２電
気ヒータ(16,17) による暖房能力を冷凍サイクルによる
暖房能力と同等であると説明したが、第１，第２電気ヒ
ータ(16,17) による暖房能力は、必ずしも冷凍サイクル
による暖房能力と同等にする必要はなく、例えば６０％
程度にまで小さく設定したり、あるいは１４０％程度に
まで大きく設定したり、更には他の適当な割合に設定し
たりすることができる。

【００４９】

【発明の実施の形態２】本発明の実施形態２は、図７に
示すように、実施形態１の第１，第２電気ヒータ(16,1
7) の代わりに、発熱量を調整できる一体の電気ヒータ
(18)を設けたもので、該電気ヒータ(18)は、０°Ｃから
マイナス１５°Ｃまでの低外気温時に冷凍サイクルと同
時に作動する比較的低発熱量の補助加熱動作と、冷凍サ
イクルによる最大暖房能力と同等の暖房能力が得られる
比較的高発熱量の単独暖房動作とを行えるように構成さ
れている。なお、この空気調和装置のその他の構成は実
施形態１と同様である。

【００５０】この電気ヒータ(18)は、図５（ａ），
（ｂ）に括弧書きで示しているように、圧縮機(20)の停
止時に単独暖房動作を行うように制御される。詳しく
は、外気温度が冷凍サイクルによる暖房運転の限界温度
（マイナス１５°Ｃ）よりも低下すると上記圧縮機(20)
を停止して、室内ファン(14)を起動すると共に電気ヒー
タ(18)を単独暖房動作に設定し、圧縮機(20)の故障停止
時にも、室内ファン(14)を起動すると共に電気ヒータ(1
8)を単独暖房動作に設定する。

【００５１】電気ヒータ(18)は、図７に実線で示すよう
に室内機(1) の吹出し側の位置に配設されているが、仮
想線で示すように室内機(1) の本体ケーシング(11)の内
部、または室内機(1) の吸込み側に配設してもよい。た
だし、実線の位置に配置すると、仮想線の位置に配置す
るよりも、空気を室内に吹き出す直前により効率的に加
熱することができる。

【００５２】なお、本実施形態２においても、運転限界
温度をマイナス１５°Ｃに設定していることから、電気
ヒータ(18)は、補助加熱動作時の発熱量で、製品の暖房
能力の３分の１を補うように構成されている。このこと
から、単独暖房動作時の発熱量は、補助加熱動作時の発
熱量の約３倍に設定されていて、実施形態１と同様に寒
冷地での使用に適した設定になっている。

【００５３】この実施形態２では、基本的には、実施形
態１で説明した図６のフローチャートに沿って暖房運転
が行われるが、ステップST４とステップST８では、括弧
書きに示した動作となる。つまり、ステップST４では、
電気ヒータ(18)で補助加熱動作を行いながら圧縮機のイ
ンバータ制御を行うことにより、外気温度が０°Ｃから
マイナス１５°Ｃの間の暖房能力を調整する。また、ス
テップST８では、電気ヒータ(18)を最大の発熱量にして
単独暖房動作を行うことにより、圧縮機(20)の停止時で
も暖房運転を継続する（図５（ａ），（ｂ）も参照のこ
と）。

【００５４】このように、本実施形態２によれば、１台
の電気ヒータ(18)であっても、冷凍サイクルによる暖房
能力の低下を補いながらの運転と、冷凍サイクルが動作
しないときの電気ヒータ(18)のみでの運転とを行うこと
ができる。また、電気ヒータ(18)の単独暖房動作を行う
場合に、冷凍サイクルによる最大暖房能力と同等の暖房
能力が保証できる。また、外気温度が冷凍サイクルによ
る暖房運転の限界温度よりも低下したときや、圧縮機(2
0)が故障で停止したときでも、上記電気ヒータ(18)の単
独暖房動作により暖房運転を継続できる。

【００５５】なお、実施形態２の空気調和装置は、以下
のような制御を行ってもよい。

【００５６】すなわち、電気ヒータ(18)の通電時の発熱
量を一定として、温度センサや圧力センサ（図示せず）
から検出した外気温度がある温度よりも低いときには、
冷凍サイクルによる空気加熱動作を停止すると共に電気
ヒータ(18)による空気加熱動作を行うことによって暖房
運転を行う制御を行ってもよい。このようにすると、細
かい温度調整はできないが、制御が簡単であり、しかも
冷凍サイクルでの暖房能力が不足するときになどは電気
ヒータ(18)により最大暖房能力で運転を継続することが
可能となる。

【００５７】

【発明の実施の形態３】本発明の実施形態３は、冷凍サ
イクルによる空気加熱動作と、冷凍サイクル以外（電気
ヒータに限らず、燃焼式の加熱手段も含む）による空気
加熱動作とが可能な空気調和装置に関するもので、暖房
運転を、冷凍サイクルによる空気加熱動作を停止すると
共に冷凍サイクル以外による空気加熱動作を行うことで
も行えるようにしたものである。

【００５８】本実施形態３のシステム構成は上記各実施
形態１，２と実質的に同じで、室内機(1) の具体的な構
成のみが各実施形態と異なる。つまり、この空気調和装
置の室内機(1) は、冷凍サイクル以外による空気加熱動
作を行う加熱手段として、図８に示すように、電気ヒー
タの代わりに、ガスや灯油等による燃焼式加熱部(19)を
チャンバー(12)内に備えている。この燃焼式加熱部(19)
は、発熱量を調整できるように構成されている。

【００５９】なお、この燃焼式加熱部(19)は、実線で示
すように上記室内機(1) の吹出し側に配設されている
が、実施形態２と同様に、室内機(1) の内部、または上
記室内機(1) の吸込み側に配設してもよい。また、この
燃焼式加熱部(19)による空気加熱動作の最大暖房能力
は、冷凍サイクルによる空気加熱動作の最大暖房能力と
同等に設定されている。

【００６０】室内機(1) のその他の構成は上記各実施形
態と同じであり、制御は実施形態２と同様に行われる。
したがって、この実施形態３でも、低温時や圧縮機の故
障停止時の暖房運転が可能となる。なお、燃焼式加熱部
(19)の発熱量を段階的あるいは無段階に調整できるよう
にしておけば、より細かな温度制御が可能となる（実施
形態２のように電気ヒータを使用する場合も同様）。

【００６１】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記各実施形
態について、以下のような構成としてもよい。

【００６２】例えば、上記実施形態１では、電気的加熱
手段(18)として第１電気ヒータ(16)と第２電気ヒータ(1
7)の２つのヒータを用いているが、３つ以上のヒータを
用いてもよい。その場合、実施形態１と同様に０°Ｃと
マイナス１５°Ｃを境にして各電気ヒータのオンとオフ
を制御してもよいし、各ヒータ毎の作動温度領域を実施
形態１よりも細かく分けて制御するようにしてもよい。

【００６３】また、実施形態１及び２での電気的加熱手
段の発熱量の設定の仕方は上述の例に限定するものでは
なく、空気調和装置を設置する地域に応じた運転限界温
度や暖房能力の設定に基づいて適宜定めればよい。

【００６４】さらに、上記各実施形態では冷暖房が可能
な空気調和装置について説明したが、本発明は暖房のみ
を行う装置であっても適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る空気調和装置を設置
したビルの空調システムを示す図である。

【図２】図１の空気調和装置の室内機を示す斜視図であ
る。

【図３】図２の室内機の概略内部構造図である。

【図４】図１の空気調和装置の概略冷媒回路図である。

【図５】（ａ）は図１の空気調和装置において外気温度
と暖房能力との関係を示す線図であり、（ｂ）は圧縮機
の停止時の暖房能力を示す線図である。

【図６】図１の空気調和装置の暖房運転動作を示すフロ
ーチャートである。

【図７】本発明の実施形態２に係る空気調和装置の室内
機の概略内部構造図である。

【図８】本発明の実施形態３に係る空気調和装置の室内
機の概略内部構造図である。

【図９】従来の空気調和装置における外気温度と暖房能
力との関係を示す線図である。

【符号の説明】

(1) 室内機 (2) 室外機 (3) 冷媒配管 (4) 冷媒配管 (5) 外気導入ダクト (6) 吹出しダクト (11) 本体ケーシング (12) チャンバー (13) 制御ボックス (14) 室内ファン (15) 室内熱交換器 (16) 第１電気ヒータ (17) 第２電気ヒータ (18) 電気ヒータ（電気的加熱手段） (19) 燃焼式加熱部（加熱手段） (20) 圧縮機 (21) 四路切換弁 (22) 室外熱交換器 (23) 室外膨張弁 (24) 室内膨張弁

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍サイクルによる空気加熱動作と、電
   気的加熱手段(18)による空気加熱動作とによって暖房運
   転を行う空気調和装置であって、 低外気温時に冷凍サイクルと同時に作動する第１電気ヒ
   ータ(16)と、圧縮機(20)の停止時に作動する第２電気ヒ
   ータ(17)とを、上記電気的加熱手段(18)として備えてい
   る空気調和装置。
2. 【請求項２】 上記圧縮機(20)の停止時に上記第１電気
   ヒータ(16)と第２電気ヒータ(17)とを同時に作動させる
   ことにより、冷凍サイクルによる最大暖房能力と同等の
   暖房能力が得られるように構成されている請求項１記載
   の空気調和装置。
3. 【請求項３】 外気温度が冷凍サイクルによる暖房運転
   の限界温度よりも低下すると上記圧縮機(20)を停止し
   て、上記第１電気ヒータ(16)及び第２電気ヒータ(17)を
   起動するように構成されている請求項１記載の空気調和
   装置。
4. 【請求項４】 上記圧縮機(20)の故障停止時に、上記第
   １電気ヒータ(16)及び第２電気ヒータ(17)を起動するよ
   うに構成されている請求項１記載の空気調和装置。
5. 【請求項５】 上記第２電気ヒータ(17)が、上記第１電
   気ヒータ(16)の約２倍の発熱量に設定されている請求項
   １記載の空気調和装置。
6. 【請求項６】 室外機(2) と、該室外機(2) に冷媒配管
   (3,4) を介して接続された室内機(1) とを備え、 上記電気的加熱手段(18)が、上記室内機(1) の内部、ま
   たは上記室内機(1) の吸込み側もしくは吹出し側に配設
   されている請求項１記載の空気調和装置。
7. 【請求項７】 上記電気的加熱手段(18)が、上記室内機
   (1) の吹出し側に配設されている請求項６記載の空気調
   和装置。
8. 【請求項８】 冷凍サイクルによる空気加熱動作と、電
   気的加熱手段(18)による空気加熱動作とによって暖房運
   転を行う空気調和装置であって、 低外気温時に冷凍サイクルと同時に作動する比較的低発
   熱量の補助加熱動作と、冷凍サイクルによる最大暖房能
   力と同等の暖房能力が得られる比較的高発熱量の単独暖
   房動作とを行う電気ヒータ(18)を上記電気的加熱手段と
   して備えている空気調和装置。
9. 【請求項９】 上記電気ヒータ(18)は、圧縮機(20)の停
   止時に単独暖房動作を行うように構成されている請求項
   ８記載の空気調和装置。
10. 【請求項１０】 外気温度が冷凍サイクルによる暖房運
    転の限界温度よりも低下すると上記圧縮機(20)を停止し
    て、上記電気ヒータ(18)を単独暖房動作に設定するよう
    に構成されている請求項８記載の空気調和装置。
11. 【請求項１１】 上記圧縮機(20)の故障停止時に、上記
    電気ヒータ(18)を単独暖房動作に設定するように構成さ
    れている請求項８記載の空気調和装置。
12. 【請求項１２】 上記電気ヒータ(18)は、単独暖房動作
    時の発熱量が、補助加熱動作時の発熱量の約３倍に設定
    されている請求項８記載の空気調和装置。
13. 【請求項１３】 室外機(2) と、該室外機(2) に冷媒配
    管(3,4) を介して接続された室内機(1) とを備え、 上記電気的加熱手段(18)が、上記室内機(1) の内部、ま
    たは上記室内機(1) の吸込み側もしくは吹出し側に配設
    されている請求項８記載の空気調和装置。
14. 【請求項１４】 上記電気的加熱手段(18)が、上記室内
    機(1) の吹出し側に配設されている請求項１３記載の空
    気調和装置。
15. 【請求項１５】 冷凍サイクルによる空気加熱動作と、
    冷凍サイクル以外による空気加熱動作とが可能な空気調
    和装置であって、 上記冷凍サイクルによる空気加熱動作を停止すると共に
    上記冷凍サイクル以外による空気加熱動作を行うことに
    よって暖房運転が可能に構成されている空気調和装置。
16. 【請求項１６】 外気温度が低いときに、上記冷凍サイ
    クルによる空気加熱動作を停止すると共に上記冷凍サイ
    クル以外による空気加熱動作を行うことによって暖房運
    転を行うように構成されている請求項１５記載の空気調
    和装置。
17. 【請求項１７】 外気温度が所定温度よりも低いとき
    に、上記冷凍サイクルによる空気加熱動作を停止すると
    共に上記冷凍サイクル以外による空気加熱動作を行うこ
    とによって暖房運転を行うように構成されている請求項
    １５記載の空気調和装置。
18. 【請求項１８】 外気温度が上記冷凍サイクルによる暖
    房運転可能な限界温度よりも低いときに、上記冷凍サイ
    クルによる空気加熱動作を停止すると共に上記冷凍サイ
    クル以外による空気加熱動作を行うことによって暖房運
    転を行うように構成されている請求項１５記載の空気調
    和装置。
19. 【請求項１９】 圧縮機(20)の故障停止時に、上記冷凍
    サイクルによる空気加熱動作を停止するとともに上記冷
    凍サイクル以外による空気加熱動作を行うことによって
    暖房運転を行うように構成されている請求項１５記載の
    空気調和装置。
20. 【請求項２０】 上記冷凍サイクルによる空気加熱動作
    の最大暖房能力と上記冷凍サイクル以外による空気加熱
    動作の最大暖房能力とが同等である請求項１５記載の空
    気調和装置。
21. 【請求項２１】 上記冷凍サイクル以外による空気加熱
    動作が電気的加熱手段(18)により行われるように構成さ
    れている請求項１５記載の空気調和装置。
22. 【請求項２２】 室外機(2) と、該室外機(2) に冷媒配
    管(3,4) を介して接続された室内機(1) とを備え、 上記冷凍サイクル以外による空気加熱動作を行う加熱手
    段(19)が、上記室内機(1) の内部、または上記室内機
    (1) の吸込み側もしくは吹出し側に配設されている請求
    項１５記載の空気調和装置。
23. 【請求項２３】 上記加熱手段(19)が上記室内機(1) の
    吹出し側に配設されている請求項２２記載の空気調和装
    置。