JP2002147880A - 温水冷媒加熱エアコン及びその制御方法 - Google Patents

温水冷媒加熱エアコン及びその制御方法

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JP2002147880A
JP2002147880A JP2000345968A JP2000345968A JP2002147880A JP 2002147880 A JP2002147880 A JP 2002147880A JP 2000345968 A JP2000345968 A JP 2000345968A JP 2000345968 A JP2000345968 A JP 2000345968A JP 2002147880 A JP2002147880 A JP 2002147880A
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refrigerant
heat exchanger
hot water
temperature
heating
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JP2000345968A
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Koji Yamamoto
幸二 山本
Mitsuru Fujiyoshi
充 藤吉
Yukio Ishii
幸雄 石井
Hirobumi Suwa
博文 諏訪
Junji Abe
純治 安部
Eiji Harada
英司 原田
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Chofu Seisakusho Co Ltd
Original Assignee
Chofu Seisakusho Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、室外機における循環水の放熱ロス
を抑えることにより暖房効率を向上させることができ、
循環水と外気の温度差による結露を防止することにより
電気系統のショートや漏電を防止することができる温水
冷媒加熱エアコンを提供することを目的とする。 【解決手段】 この課題を解決するために本発明は、加
熱された循環水から冷媒に吸熱させる機能を有する温水
冷媒加熱エアコンであって、冷媒と空気との熱交換を行
う空気−冷媒熱交換器16と、循環水と冷媒との熱交換
を行う温水−冷媒熱交換器11と、を別々に備え、温水
−冷媒熱交換器11が、室外機2内を通る外気の流路以
外の室外機2内に配設されている構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱された循環水
により冷媒を加熱する温水冷媒加熱エアコン及びその制
御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、種々の温水冷媒加熱エアコンが研
究・開発されている。従来の温水冷媒加熱エアコンとし
て、例えば、特開2000−97509号公報(以下、
イ号公報という)には、「室内側熱交換器と室外側熱交
換器とを連結する冷媒循環回路に、圧縮機、減圧器、ア
キュームレータ、及び冷暖房切り替え用の四方切り替え
弁が設けられている冷暖房エアコンにおいて、水を加熱
するための温水器と、この温水器からの温水を通す温水
熱交換器とが温水循環回路で連結されている温水循環装
置を備え、この温水循環装置の温水熱交換器が前記室外
側熱交換器に沿設され、冷暖房エアコンの暖房運転時に
温水循環装置を加熱運転して温水熱交換器を通る温水の
熱交換で室外側熱交換器を加熱できるようにした冷暖房
エアコン」が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術は以下の課題を有していた。 (1)イ号公報に記載の技術は、暖房時において、室外
側熱交換器内の冷媒は、外気から吸熱するため、室外側
熱交換器は、室外機内の外気と接触しやすい場所に配設
されている。また、温水熱交換器も、室外側熱交換器に
沿設されているため、必然的に外気と接触しやすい場所
に配設されている。これにより、加熱された循環水によ
り冷媒を加熱する温水加熱暖房運転時は、温水熱交換器
において、加熱された循環水が外気により冷却されてし
まい、放熱ロスが大きく、暖房効率に欠けるという問題
点を有していた。
【0004】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、室外機における循環水の放熱ロスを抑えることによ
り暖房効率を向上させることができ、循環水と外気の温
度差による結露を防止することにより電気系統のショー
トや漏電を防止することができる温水冷媒加熱エアコン
の提供、及び循環水と外気の温度差による結露を防止す
ることにより電気系統のショートや漏電を防止すること
ができる温水冷媒加熱エアコンの制御方法の提供を目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の温水冷媒加熱エアコン及びその制御方法は、
以下の構成を有している。
【0006】本発明の請求項1に記載の温水冷媒加熱エ
アコンは、室外機と室内機を有し、循環水により冷媒を
加熱する機能を有する温水冷媒加熱エアコンであって、
a.室内機に配設され内部を通る冷媒と室内の空気との
熱交換を行う室内用熱交換器と、b.室外機に配設され
内部を通る冷媒と周囲の空気との熱交換を行う空気−冷
媒熱交換器と、c.空気−冷媒熱交換器と室内用熱交換
器との間で冷媒を循環させる冷媒循環路と、d.一端が
室内用熱交換器より上流側の冷媒循環路に連通し、他端
が室内用熱交換器より下流側の冷媒循環路に連通する冷
媒バイパス路と、e.冷媒循環路と冷媒バイパス路との
連通部より室内用熱交換器側の冷媒循環路に配設され、
冷媒循環路内の冷媒の循環する方向を切り替える循環方
向切替手段と、f.循環水を加熱する循環水加熱装置
と、g.循環水加熱装置により加熱された循環水を循環
させる温水循環路と、h.温水循環路に循環水を循環さ
せる循環ポンプと、i.室外機に配設され、内部に冷媒
バイパス路の少なくとも一部及び温水循環路の少なくと
も一部が互いに接触させて又は熱媒体を介して互いに接
触させて若しくは互いに二重管に形成されて配設され、
内部を通る冷媒と循環水との熱交換を行う温水−冷媒熱
交換器と、j.冷媒循環路と冷媒バイパス路の下流側と
の連通部より室内用熱交換器側の冷媒循環路に配設さ
れ、冷媒循環路内の冷媒を加圧する圧縮機と、k.冷媒
循環路と冷媒バイパス路の上流側との連通部より室内用
熱交換器側の冷媒循環路に配設され、冷媒循環路内の冷
媒を減圧する減圧手段と、l.冷媒循環路と冷媒バイパ
ス路の上流側との連通部より空気−冷媒熱交換器側の冷
媒循環路に配設された第1の二方弁と、m.冷媒バイパ
ス路の温水−冷媒熱交換器より上流側に配設された第2
の二方弁と、n.室外機に配設され空気−冷媒熱交換器
に送風する送風ファンと、o.循環方向切替手段,循環
水加熱装置,循環ポンプ,圧縮機,第1の二方弁,第2
の二方弁,送風ファンの動作を制御する制御部と、を備
え、温水−冷媒熱交換器が、送風ファンが駆動すること
により室外機内を通過する外気の流路以外の室外機内に
配設されている構成を有している。
【0007】この構成により、以下のような作用が得ら
れる。 (1)通常のヒートポンプ運転の暖房を行う場合、圧縮
機の吐出側が室内用熱交換器に連通するように循環方向
切替手段を切り替え、第1の二方弁を開弁し、第2の二
方弁を閉弁し、圧縮機により空気−冷媒熱交換器と室内
用熱交換器との間に冷媒を循環させる。冷媒は圧縮機で
加圧され高温高圧のガスとなり室内用熱交換器側を通過
する。室内用熱交換器を通過し放熱した冷媒は中温高圧
の液となり冷媒循環路を通り、液冷媒は減圧手段により
減圧され、空気−冷媒熱交換器内に放出される。空気−
冷媒熱交換器内の冷媒は低温低圧のガスとなり圧縮機に
戻される。従って、空気−冷媒熱交換器では冷媒は外気
から吸熱し、室内用熱交換器では冷媒は室内の空気に放
熱し、室内の暖房が行われる。 (2)循環水により冷媒を加熱する温水加熱暖房運転を
行う場合、圧縮機の吐出側が室内用熱交換器に連通する
ように循環方向切替手段を切り替え、第1の二方弁を閉
弁し、第2の二方弁を開弁し、圧縮機により温水−冷媒
熱交換器と室内用熱交換器との間に冷媒を循環させる。
一方、循環水は、循環ポンプにより温水循環路内を循環
し、循環水加熱装置により循環水は加熱される。これに
より、温水−冷媒熱交換器において、冷媒は循環水加熱
装置により加熱された循環水から吸熱し、上記(1)の
動作により室内用熱交換器において室内の空気に放熱さ
れ暖房が行われる。 (3)室内の冷房を行う場合、圧縮機の送出側が空気−
冷媒熱交換器に連通するように循環方向切替手段を切り
替え、圧縮機により空気−冷媒熱交換器と室内用熱交換
器との間に冷媒を循環させる。冷媒は圧縮機で加圧され
高温高圧のガスとなり空気−冷媒熱交換器を通過する。
空気−冷媒熱交換器を通過した冷媒は中温高圧の液とな
り冷媒循環路を通り、液冷媒は減圧手段により減圧さ
れ、室内用熱交換器内に放出される。室内用熱交換器内
の冷媒は低温低圧のガスとなり圧縮機に戻される。従っ
て、空気−冷媒熱交換器では冷媒から外気に放熱され、
室内熱交換器では冷媒は室内の空気から吸熱し、室内の
冷房が行われる。 (4)室内の暖房のみを行う通常のヒートポンプによる
暖房運転においては、上記(1)の動作において、送風
ファンにより空気−冷媒熱交換器に外気を送風し、空気
−冷媒熱交換器に対し常に外気の熱を供給する。また、
室内の冷房を行う通常の冷房運転においては、上記
(3)の動作において、送風ファンにより空気−冷媒熱
交換器に外気を送風し、空気−冷媒熱交換器からの熱の
放出効率を向上させる。 (5)外気の温度が低く、冷媒が外気から吸熱すること
が困難な場合でも、上記(2)の温水加熱暖房運転を行
うことにより効率のよい室内暖房を行うことが可能とな
り、外気の温度に影響されず暖房を行うことが可能とな
る。 (6)温水−冷媒熱交換器は、外気の流路を避けて配設
されているので、室外機の周辺の気温や自然風による循
環水の温度の低下を防ぐことができ、室外機内における
放熱ロスが少なく、温水加熱暖房運転時における暖房効
率が向上する。 ここで、減圧手段としては、一般の冷暖房エアコンに使
用されているような減圧手段、具体的には、キャピラリ
ーチューブや膨張弁等が使用される。
【0008】本発明の請求項2に記載の発明は請求項1
に記載の温水冷媒加熱エアコンであって、第1の二方
弁,第2の二方弁,減圧手段に代えて、冷媒循環路と冷
媒バイパス路の上流側との連通部より空気−冷媒熱交換
器側の冷媒循環路に配設された第1の膨張弁と、冷媒バ
イパス路の温水−冷媒熱交換器より上流側に配設された
第2の膨張弁と、を備えている構成を有している。
【0009】この構成により、請求項1の作用に加え、
以下のような作用が得られる。 (1)第1の膨張弁,第2の膨張弁は、開閉して冷媒が
循環する回路を連通・遮断する機能と、内部を通る冷媒
を絞って減圧する機能と、を有するので、別途減圧手段
を設ける必要が無く、部品点数を減らすことができ、生
産性に優れる。 (2)第1の膨張弁,第2の膨張弁は、開閉のみでな
く、内径を調節させることができるので、状況によって
循環する冷媒の量を調節させることができ、制御性に優
れる。
【0010】本発明の請求項3に記載の発明は請求項1
又は2に記載の温水冷媒加熱エアコンであって、室外機
の空間を送風ファンが配設されている空間と、温水−冷
媒熱交換器が配設されている空間と、に仕切る仕切り板
を備えている構成を有している。
【0011】この構成により、請求項1又は2の作用に
加え、以下のような作用が得られる。 (1)温水−冷媒熱交換器は、仕切り板により送風ファ
ンが配設されている空間と遮断された空間に配設されて
いるので、室外機の周辺の気温や自然風による循環水の
温度の低下を防ぐことができ、室外機内における放熱ロ
スが少なく、暖房効率が向上する。 (2)室外機内の温水−冷媒熱交換器側の空間に、昆虫
や落葉,雨水,土砂等の異物が侵入し、各機器類が故障
することを防止することができる。
【0012】本発明の請求項4に記載の発明は請求項1
乃至3の何れか一項に記載の温水冷媒加熱エアコンであ
って、仕切り板の上部側及び/又は下部側が、送風ファ
ンを囲繞するようにして送風ファン側に入り込ませて形
成されている構成を有している。
【0013】この構成により、請求項1乃至3の何れか
一項の作用に加え、以下のような作用が得られる。 (1)プロペラファンの上下に外気を遮断して機器類を
配設することができ、室外機を小型化することができる
と共に、室外機内に様々な重量の機器類をバランスよく
配設することができるので、振動による騒音を防止する
ことができる。 (2)室外機全体の荷重のバランスが良くなるので、搬
入作業が容易になる。
【0014】本発明の請求項5に記載の発明は請求項1
乃至4の内何れか一項に記載の温水冷媒加熱エアコンで
あって、循環水により冷媒を加熱する温水加熱暖房運転
の開始時において、制御部が、外気又は循環水の温度が
予め設定された設定温度TLS以上である又は設定温度T
LSより大きい場合は、圧縮機の起動を所定の時間tb
け遅延させる又は循環水の温度が所定の温度TWSになる
まで圧縮機の起動を遅延させ、外気又は循環水の温度が
設定温度TLS未満又は設定温度TLS以下である場合は、
圧縮機を遅延させることなく起動させる構成を有してい
る。
【0015】この構成により、請求項1乃至4の内何れ
か一項の作用に加え、以下のような作用が得られる。 (1)温水加熱暖房運転を行う場合、外気又は循環水の
温度が設定温度TLS以上である場合は、圧縮機の起動を
遅延させることにより、循環水の温度がある程度まで上
昇してから冷媒を循環させる。これにより、冷媒の吸熱
に伴う循環水の温度の低下によって、循環水の温度が外
気温度を大きく下回ることを防止し、熱交換用温水循環
路(温水循環路の冷媒と熱交換を行う部分)の管壁の結
露を防止できるので、結露水による室外機の電気系統の
ショートや漏電を防止することができる。 (2)結露防止のための断熱が不要になる。 ここで、予め設定された温度THS,所定の時間tb,所
定の温度TWSは圧縮機や循環水加熱装置の能力により適
宜設定される。例えば、一般的な6〜8畳の部屋用の温
水冷媒加熱エアコンの場合、予め設定された温度THS
8〜12℃,所定の温度TWSは30〜35℃に設定さ
れ、所定の時間tbは実施例では4〜5分であるが燃焼
器の能力・燃焼形態等により設定される。
【0016】本発明の請求項6に記載の温水冷媒加熱エ
アコンの制御方法は、請求項1乃至5の内何れか一項に
記載の温水冷媒加熱エアコンの循環水により冷媒を加熱
する温水加熱暖房運転の開始時において、外気又は循環
水の温度と、予め設定された設定温度TLSと、を比較す
る比較ステップと、比較ステップにおいて、外気又は循
環水の温度が設定温度TLS以上である又は設定温度TLS
より大きい場合は、圧縮機の起動を所定の時間tbだけ
遅延させる又は循環水の温度が所定の温度TWSになるま
で圧縮機の起動を遅延させ、外気又は循環水の温度が設
定温度TLS未満又は設定温度TLS以下である場合は、圧
縮機を遅延させることなく起動させる圧縮機起動ステッ
プと、を備えている構成を有している。
【0017】この構成により、以下のような作用が得ら
れる。 (1)温水加熱暖房運転を行う場合、外気又は循環水の
温度が設定温度TLS以上である場合は、圧縮機の起動を
遅延させることにより、循環水の温度がある程度まで上
昇してから冷媒を循環させる。これにより、冷媒の吸熱
に伴う循環水の温度の低下によって、循環水の温度が外
気温度を大きく下回ることを防止し、熱交換器内の温水
循環路の管壁の結露を防止できるので、結露水による室
外機の電気系統のショートや漏電を防止することができ
る。 (2)結露防止のための断熱が不要になる。 ここで、予め設定された温度THS,所定の時間tb,所
定の温度TWSは圧縮機や循環水加熱装置の能力により適
宜設定される。例えば、一般的な6〜8畳の部屋用の温
水冷媒加熱エアコンの場合、予め設定された温度THS
8〜12℃,所定の温度TWSは30〜35℃に設定さ
れ、所定の時間tbは実施例では4〜5分であるが燃焼
器の能力・燃焼形態等により設定される。
【0018】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の実施の
形態1における温水冷媒加熱エアコン及びその制御方法
について、以下図面を参照しながら説明する。
【0019】図1は本発明の実施の形態1における温水
冷媒加熱エアコンのシステム構成図である。図1におい
て、1は本発明の実施の形態1における温水冷媒加熱エ
アコン、2は室外に配設され燃料により循環水を加熱し
て暖房用の温水とする機能を有すると共に冷房用の放熱
機能も備えた温水冷媒加熱エアコン1の室外機、3は室
内に配設され室内の空気と熱交換を行うことにより室内
の冷暖房を行う室内機、4は室外機2の内部に配設され
循環水を循環させると共に加熱する温水循環装置、5は
室外機2の内部に配設された開放タンクからなり温水循
環装置4に循環される循環水を貯溜すると共に循環水の
加熱による体積膨張分を吸収し温水循環装置4内の循環
水の圧力を一定に保つための膨張タンク、6は室外機2
の内部に配設され循環水を加熱する循環水加熱装置、7
は内部に循環水を通水し外部から加熱することにより循
環水を加熱する加熱管、8は燃料を燃焼させることによ
り熱を発生させこの発生熱により加熱管7を加熱する燃
焼器、8aは燃焼器8に燃料を供給する燃料供給管、8
bは燃料供給管8aに配設され燃焼器8に燃料をポンピ
ングする燃料供給ポンプ、8cは燃料供給管8aに配設
され燃料供給ポンプ8bにかかる燃料の圧力を一定に保
つオイルレベラー、9は膨張タンク5の底部と加熱管7
の上流側とに連通し膨張タンク5の循環水を加熱管7に
供給する上流側温水循環路、10は上流側温水循環路9
に配設され膨張タンク5内の循環水を加熱管7にポンピ
ングする循環ポンプ、11は内部に加熱された循環水と
フロンやアンモニア等の冷媒とを通し循環水と冷媒との
熱交換が行われる温水−冷媒熱交換器、11aは内部に
フロンやアンモニア等の冷媒を通す熱交換用冷媒バイパ
ス路、11bは熱交換用冷媒バイパス路11aと共に二
重管を形成し内部に循環水を通す熱交換用温水循環路で
ある。温水−冷媒熱交換器11において、熱交換用冷媒
バイパス路11aを循環する冷媒と、熱交換用温水循環
路11bを循環する循環水とが熱交換し、冷媒が循環水
の熱を吸熱する。
【0020】12は加熱管7の下流側と熱交換用温水循
環路11bの上流側とに連通し加熱管7で加熱された循
環水を熱交換用温水循環路11b(温水−冷媒熱交換器
11)に供給する中流側温水循環路、13は熱交換用温
水循環路11bの下流側と膨張タンク5とに連通する下
流側温水循環路である。循環ポンプ10を駆動させるこ
とにより、循環水は、上流側温水循環路9から加熱管
7、中流側温水循環路12、熱交換用温水循環路11b
(温水−冷媒熱交換器11)、下流側温水循環路13、
膨張タンク5を経て上流側温水循環路9に循環し、これ
らが温水循環路を構成している。14は中流側温水循環
路12に接続され床暖房装置やファンコイルユニット等
の外部機器(図示せず)に循環水を送水する外部送水
路、14aは外部送水路14の下流側端部に配設され外
部機器が接続可能な外部送水接続口、15は下流側温水
循環路13に接続され外部機器より循環水を戻水する外
部戻水路、15aは外部戻水路の上流側端部に配設され
外部機器が接続可能な外部戻水接続口である。
【0021】16は室外機2の内部に配設され内部に冷
媒を通し冷媒と周囲の空気との熱交換を行う空気−冷媒
熱交換器、17は室内機3の内部に配設され内部に冷媒
を通し冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内用熱交換
器、18は冷媒を圧縮する圧縮機、19は圧縮機18に
連通し冷媒を一時的に貯留し液体冷媒と気体冷媒とを分
離するアキュームレータ、20は一端側が空気−冷媒熱
交換器16に連通する上流側冷媒循環路、21は上流側
冷媒循環路20の他端側に連通して配設され冷媒の循環
する方向を切り替える四方弁等の循環方向切替手段、2
2は循環方向切替手段21と室内用熱交換器17とを連
通する中流側冷媒循環路、23は室内用熱交換器17と
空気−冷媒熱交換器16とを連通する下流側冷媒循環
路、24は循環方向切替手段21とアキュームレータ1
9とを連通する圧縮機吸入管、25は圧縮機18と循環
方向切替手段21とを連通する圧縮機送出管、26は熱
交換用冷媒バイパス路11aの下流側と圧縮機吸入管2
4とを連通する下流側冷媒バイパス路、27は熱交換用
冷媒バイパス路11aの上流側と下流側冷媒循環路23
とを連通する上流側冷媒バイパス路、28は下流側冷媒
循環路23と上流側冷媒バイパス路27との接続部より
空気−冷媒熱交換器16側の下流側冷媒循環路23に配
設された第1の膨張弁、29は上流側冷媒バイパス路2
7に配設された第2の膨張弁、30は空気−冷媒熱交換
器16に通風させ周囲の空気との熱交換を促進させるプ
ロペラファン、30aはプロペラファン30のファンモ
ータ、31は室内用熱交換器17と室内の空気との熱交
換を促進させ熱交換された空気を室内で対流させるクロ
スフローファン、31aはクロスフローファン31のフ
ァンモータ、32は中流側温水循環路12に配設され温
水循環装置4内を循環する循環水の温度TWを検出する
温水温度検出器である。温水温度検出器32は、上流側
温水循環路9,下流側温水循環路13に配設する場合も
ある。33は後述のケーシング等に配設され外気の温度
(外気温度TA)を検出する外気温度検出器、34はリ
モコン等の運転指示手段、35は温水温度検出器32,
外気温度検出器33,運転指示手段34からの信号に基
づいて、燃焼器8,燃料供給ポンプ8b,循環ポンプ1
0,圧縮機18,循環方向切替手段21,第1の膨張弁
28,第2の膨張弁29,ファンモータ30a,ファン
モータ31a等の動作を制御する制御部である。制御部
35は、記憶部(図示せず)に外気温度TAと比較する
ための高温の設定温度(設定温度(高)THS=約15
℃)と低温の設定温度(設定温度(低)TLS=約10
℃)、冷媒を回収するための時間(冷媒回収時間
a)、圧縮機21の起動を遅延させるための時間(遅
延時間tb)が予め、記憶されている。
【0022】図2(a)は本発明の実施の形態1におけ
る室外機内の機器の要部正面配置図であり、図2(b)
は図2(a)のA−A線における要部矢視断面図であ
る。尚、図2において、各機器間の配管等は図示してい
ない。図2において、2は室外機、5は膨張タンク、8
は燃焼器、8cはオイルレベラー、10は循環ポンプ、
11は温水−冷媒熱交換器、11aは熱交換用冷媒バイ
パス路、11bは熱交換用温水循環路、16は空気−冷
媒熱交換器、18は圧縮機、21は循環方向切替手段、
30はプロペラファン、30aはファンモータであり、
これらは図1と同様のものである。温水−冷媒熱交換器
11は、膨張タンク5の外周壁に螺旋状に配設されてい
る。これにより、室外機2内の空間の省スペース化及び
室外機2の小型化を図ることができるとともに、膨張タ
ンク5と温水−冷媒熱交換器11が互いに保温し合い、
循環水の温度の低下を抑えることができる。
【0023】40は室外機2のケーシング、40aはケ
ーシング40に開口された外気の吸入口、40bはケー
シング40に開口された外気の吹出口、41はケーシン
グ40内の空間を空気−冷媒熱交換器16,プロペラフ
ァン30,ファンモータ30a側とその他の機器類側と
に仕切る仕切り板である。仕切り板41はプロペラファ
ン30を囲繞するように上部側及び下部側をプロペラフ
ァン30側に入り込ませて形成されている。42は制御
部35の一部でありインバータ制御のための力率改善の
機能を有するリアクター、43はリアクター42と同様
に制御部35の一部であり各機器類の駆動回路や入出力
回路等が搭載された基板、矢印fはプロペラファン30
により形成される外気の流路である。基板43はプロペ
ラファン30の上方の仕切り板41上に配設され、循環
ポンプ10及びリアクター42はプロペラファン30の
下方にプロペラファン30と仕切り板41を隔てて配設
され、その他の機器類は、プロペラファン30の側方に
プロペラファン30と仕切り板41を隔てて配設されて
いる。尚、空気−冷媒熱交換器16,プロペラファン3
0,ファンモータ30a以外の機器類の配置は、プロペ
ラファン30と仕切り板41を隔てた空間内で、各機器
類の重量等に応じて適宜決定される。
【0024】以上のように構成された本実施の形態1の
温水冷媒加熱エアコンについて、その動作を以下図面を
参照しながら説明する。尚、本実施の形態1の温水冷媒
加熱エアコンは、通常のヒートポンプ運転、温水加熱暖
房運転、冷房運転の3通りの運転が可能であり、以下こ
の順に説明する。図3及び図4は本実施の形態1におけ
る暖房時の動作を示すフローチャートであり、図5は本
実施の形態1における冷房時の動作を示すフローチャー
トである。
【0025】(1)通常のヒートポンプ運転 まず、図3において、使用者がリモコン等の運転指示手
段34を操作し、制御部35に暖房運転開始の信号を送
信する(S1)。この信号に基づいて、制御部35は、
循環方向切替手段21を作動させ、上流側冷媒循環路2
0と圧縮機吸入管24,圧縮機送出管25と中流側冷媒
循環路22を連通させる(S2)。次いで、制御部35
は、外気温度検出器33で検出された外気温度TAと設
定温度(高)THSとを比較する(S3)。この結果、外
気温度TAが設定温度(高)THS以上であれば、冷媒が
外気から充分に吸熱することができるので、空気−冷媒
熱交換器16を使用する通常のヒートポンプ運転を開始
する。通常のヒートポンプ運転を開始する際、制御部3
5は、第1の膨張弁28を開弁し第2の膨張弁29を閉
弁させる(S4)。次いで、制御部35は、圧縮機1
8,ファンモータ30a,ファンモータ31aを起動さ
せる(S5)。これにより、プロペラファン30,クロ
スフローファン31により送風が行われるとともに、冷
媒は、空気−冷媒熱交換器16から上流側冷媒循環路2
0,循環方向切替手段21,圧縮機吸入管24,アキュ
ームレータ19,圧縮機18,圧縮機送出管25,循環
方向切替手段21,中流側冷媒循環路22,室内用熱交
換器17,下流側冷媒循環路23を経て空気−冷媒熱交
換器16へと循環される。このとき、空気−冷媒熱交換
器16内の冷媒は低圧、室内用熱交換器17内の冷媒は
高圧となり、空気−冷媒熱交換器16では冷媒は外気か
ら吸熱し、室内用熱交換器17では冷媒は室内の空気に
放熱する。これにより、室内の暖房が行われる。
【0026】(2)温水加熱暖房運転 上記(1)の通常のヒートポンプ運転のステップS3
(図3)において、外気温度TAが設定温度(高)THS
より小さい場合は、外気の温度が低く冷媒が外気から充
分に吸熱することが困難であるので、温水−冷媒熱交換
器11を使用して冷媒が循環水から吸熱する温水加熱暖
房運転を開始する。温水加熱暖房運転を開始する際、ま
ず、図4において、制御部35は、第1の膨張弁28,
第2の膨張弁29を閉弁させると共に、循環ポンプ1
0,燃料供給ポンプ8bを起動させ、燃焼器8を着火さ
せる(S6)。これにより、循環水加熱装置6の加熱管
7で加熱された循環水は、中流側温水循環路12,熱交
換用温水循環路11b,下流側温水循環路13,膨張タ
ンク5,上流側温水循環路9を経て加熱管7へ循環され
る。
【0027】次いで、制御部35は外気温度TAと設定
温度(低)TLSとを比較する(S7,比較ステップ)。
この結果、外気温度TAが設定温度(低)TLS未満であ
れば、制御部35は、圧縮機18を起動する(S8,圧
縮機起動ステップ)。外気温度TAが設定温度(低)T
LS以上である場合は、制御部35は遅延時間tbの計測
を開始する(S9,圧縮機起動ステップ)。遅延時間t
b経過後(S10,圧縮機起動ステップ)、外気温度TA
が設定温度(低)TLS未満である場合と同様にして圧縮
機18を起動する(S8,圧縮機起動ステップ)。次い
で、制御部35は、冷媒回収時間taの計測を開始し
(S11)、冷媒回収時間taが経過するまでこの状態
を持続させる(S12)。これにより、圧縮機18の吸
込力で、空気−冷媒熱交換器16側の冷媒が回収され
る。
【0028】尚、本実施の形態1においては、上記
(1)通常のヒートポンプ運転の場合は冷媒回収動作を
行わず、温水加熱暖房運転の場合のみに行っている。こ
れは、温水−冷媒熱交換器11側の冷媒は加熱された循
環水から吸熱するため、外気から吸熱する空気−冷媒熱
交換器16側の冷媒より高圧になっている場合が多いた
めである。つまり、温水−冷媒熱交換器11側の冷媒は
高圧であるため回収し易く、空気−冷媒熱交換器16側
の冷媒は低圧であるため回収し難いので、上記(1)の
通常のヒートポンプ運転を行うことにより温水−冷媒熱
交換器11側の冷媒は回収できるが、温水加熱暖房運転
を行うことにより空気−冷媒熱交換器16内の冷媒を回
収することはできない(高圧である温水−冷媒熱交換器
11側の冷媒ばかりを圧縮機18が吸込んでしまう)。
よって、温水加熱暖房運転時には、別途冷媒回収動作を
必要とするためである。
【0029】冷媒回収時間ta経過後(S12)、制御
部35は、第2の膨張弁29を開弁し(S13)、ファ
ンモータ31aを起動する(S14)。これにより、ク
ロスフローファン31が駆動されるとともに、冷媒は、
熱交換用冷媒バイパス路11aから下流側冷媒バイパス
路26,圧縮機吸入管24,アキュームレータ19,圧
縮機18,圧縮機送出管25,循環方向切替手段21,
中流側冷媒循環路22,室内用熱交換器17,下流側冷
媒循環路23,上流側冷媒バイパス路27を経て熱交換
用冷媒バイパス路11aへ循環される。このとき、熱交
換用冷媒バイパス路11a内の冷媒は低圧、室内用熱交
換器17内の冷媒は高圧となり、温水−冷媒熱交換器1
1において、熱交換用冷媒バイパス路11a内を通る冷
媒は、熱交換用温水循環路11bを通る循環水から吸熱
し、室内用熱交換器17において、冷媒は室内の空気に
放熱する。これにより、室内の暖房が行われる。
【0030】以上のように、温水加熱暖房運転を行う場
合、外気温度TAが設定温度(低)TLS以上である場合
は、圧縮機18の起動を遅延させ、循環水の温度がある
程度まで上昇してから冷媒を循環させる。これにより、
冷媒の吸熱に伴う循環水の温度の低下によって、循環水
の温度が外気温度TAを大きく下回ることを防止し、熱
交換用温水循環路11bの管壁の結露を防止する。一
方、外気温度TAが設定温度(低)TLS未満である場合
は、外気温度TAと循環水の温度は充分に低温であり、
冷媒の吸熱に伴う循環水の温度の低下はあるものの、外
気雰囲気中の絶対湿度が低く、熱交換用温水循環路11
bの管壁に結露が生じにくいので、圧縮機18の起動を
遅延させる必要はない。
【0031】(3)冷房運転 図5において、まず、使用者がリモコン等の運転指示手
段34を操作し、制御部35に冷房運転開始の信号を送
信する(S21)。この信号に基づいて、制御部35
は、循環方向切替手段21を作動させ、上流側冷媒循環
路20と圧縮機送出管25,圧縮機吸入管24と中流側
冷媒循環路22を連通させる(S22)。次いで、制御
部35は、第1の膨張弁28を開弁し第2の膨張弁29
を閉弁させる(S23)。次いで、制御部35は、圧縮
機18,ファンモータ30a,ファンモータ31aを起
動させる(S24)。これにより、プロペラファン3
0,クロスフローファン31が駆動されるとともに、冷
媒は、空気−冷媒熱交換器16から下流側冷媒循環路2
3,室内用熱交換器17,中流側冷媒循環路22,循環
方向切替手段21,圧縮機吸入管24,アキュームレー
タ19,圧縮機18,圧縮機送出管25,循環方向切替
手段21,上流側冷媒循環路20を経て空気−冷媒熱交
換器16へと循環される。このとき、空気−冷媒熱交換
器16内の冷媒は高圧、室内用熱交換器17内の冷媒は
低圧となり、空気−冷媒熱交換器16では冷媒は外気に
放熱し、室内用熱交換器17では冷媒は室内の空気から
吸熱する。これにより、室内の冷房が行われる。
【0032】以上のように構成された本発明の実施の形
態1の温水冷媒加熱エアコンによれば、以下のような作
用が得られる。 (1)暖房時において、外気温度が高く、冷媒が外気か
ら吸熱することができる場合は、通常のヒートポンプ運
転を行い、外気温度が低く、冷媒が外気から吸熱するこ
とが困難である場合は、冷媒が循環水から吸熱する温水
加熱暖房運転を行うので、外気温度が著しく低い場合で
も室内を効率的に暖房することができる。 (2)温水−冷媒熱交換器11は、外気の流路fを避け
て配設されており、また、仕切り板41により吸入口4
1aと吹出口41bが形成されている空間と遮断された
空間に配設されているので、室外機2の周辺の気温や自
然風による循環水の温度の低下を防ぐことができ、室外
機2内における放熱ロスが少なく、暖房効率が向上す
る。 (3)室外機2内の温水−冷媒熱交換器11側の空間
に、昆虫や落葉,雨水,土砂等の異物が侵入し、各機器
類が故障することを防止することができる。 (4)仕切り板41の上部側と下部側を、プロペラファ
ン30側に入り込ませて形成されているので、プロペラ
ファン30の上下に機器類(本実施の形態1では、循環
ポンプ10,リアクター42,基板43)を配設するこ
とができ、室外機2を小型化することができると共に、
ケーシング40内に様々な重量の機器類をバランスよく
配設することができるので、振動による騒音を防止する
ことができ、搬入時の重量バランスを良くすることがで
きる。 (5)温水加熱暖房運転を行う場合、外気温度TAが設
定温度(低)TLS以上である場合は、圧縮機18の起動
を遅延させ、循環水の温度がある程度まで上昇してから
冷媒を循環させる。これにより、冷媒の吸熱に伴う循環
水の温度の低下によって、循環水の温度が外気温度TA
を大きく下回ることを防止し、熱交換用温水循環路11
bの管壁の結露を防止できるので、結露水による室外機
2の電気系統のショートや漏電を防止することができ
る。 尚、本実施の形態1においては、ステップS7におい
て、外気温度TAを設定温度(低)TLSと比較したが、
循環水の温度TWを設定温度(低)TLSと比較しても同
様に実施可能である。
【0033】(実施の形態2)本発明の実施の形態2に
おける温水冷媒加熱エアコンの制御方法について、以下
図面を参照しながら説明する。尚、本実施の形態2にお
ける温水冷媒加熱エアコンのシステム構成や各機器類の
配置は、実施の形態1における温水冷媒加熱エアコンと
同一であり(図1及び図2)、異なる点は、圧縮機起動
ステップ(実施の形態1におけるステップS8,S9,
S10)、及び制御部35の記憶部に循環水の温度と比
較するための設定温度TWSが記憶されている点のみであ
るので、その他の説明は省略する。
【0034】図6は本発明の実施の形態2における暖房
時の動作を示すフローチャートである。図6において、
実施の形態1と同様に、制御部35が、第1の膨張弁2
8,第2の膨張弁29を閉弁させると共に、循環ポンプ
10,燃料供給ポンプ8bを起動させ、燃焼器8を着火
させた(S6)後、制御部35は、外気温度TAと設定
温度(低)TLSとを比較する(S7)。この結果、外気
温度TAが設定温度(低)TLS未満であれば、制御部3
5は、実施の形態1と同様に圧縮機18を起動させ(S
8,圧縮機起動ステップ)、冷媒を回収し(S11,S
12)、第2の膨張弁29を開弁し(S13)、ファン
モータ31aを起動する(S14)。これにより、実施
の形態1と同様に冷媒が循環し室内の暖房が行われる。
【0035】ステップS7において、外気温度TAが設
定温度(低)TLS以上である場合は、制御部35は、循
環水の温度TWが設定温度TWS(約35℃)に上昇する
まで待機し(S31,圧縮機起動ステップ)、その後、
外気温度TAが設定温度(低)TLS未満である場合と同
様に、圧縮機18を起動させ(S8,圧縮機起動ステッ
プ)、冷媒を回収し、室内の暖房を行う(S11〜S1
4)。
【0036】以上のように構成された本発明の実施の形
態2の温水冷媒加熱エアコンによれば、実施の形態1で
得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。 (1)循環水の温度TWが、設定温度TWSまで上昇して
から、熱交換用冷媒バイパス路11aを通る冷媒が熱交
換用温水循環路11bを通る循環水の熱を吸熱するの
で、循環水の温度が外気温度を大きく下回ることがな
く、熱交換用温水循環路11bの管壁が結露を起こすの
を防止できるので、結露水による室外機2の電気系統の
ショートや漏電を防止することができる。 尚、本実施の形態2においては、ステップS7におい
て、外気温度TAを設定温度(低)TLSと比較したが、
循環水の温度TWを設定温度(低)TLSと比較しても同
様に実施可能である。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明の温水冷媒加熱エア
コン及びその制御方法によれば、以下のような有利な効
果が得られる。請求項1に記載の発明によれば、以下の
効果を有する。 (1)外気の温度が低く、冷媒が外気から吸熱すること
が困難な場合でも、温水加熱暖房運転を行うことにより
効率のよい室内暖房を行うことが可能となり、外気の温
度に影響されず暖房を行うことが可能となる。 (2)室外機の周辺の気温や自然風による循環水の温度
の低下を防ぐことができ、室外機内における放熱ロスが
少なく、温水加熱暖房運転時における暖房効率が向上す
る。
【0038】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加え、以下の効果を有する。 (1)部品点数を減らすことができ、生産性に優れる。 (2)状況によって循環する冷媒の量を調節させること
ができ、制御性に優れる。
【0039】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
又は2の効果に加え、以下の効果を有する。 (1)室外機の周辺の気温や自然風による循環水の温度
の低下を防ぐことができ、室外機内における放熱ロスが
少なく、暖房効率が向上する。 (2)室外機内の温水−冷媒熱交換器側の空間に、昆虫
や落葉,雨水,土砂等の異物が侵入し、各機器類が故障
することを防止することができる。
【0040】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
乃至3の内何れか一項の効果に加え、以下の効果を有す
る。 (1)室外機を小型化することができると共に、室外機
内に様々な重量の機器類をバランスよく配設することが
できるので、振動による騒音を防止することができる。 (2)室外機全体の荷重のバランスが良くなるので、搬
入作業が容易になる。
【0041】請求項5に記載の発明によれば、請求項1
乃至4の内何れか一項の効果に加え、以下の効果を有す
る。 (1)冷媒の吸熱に伴う循環水の温度の低下によって、
循環水の温度が外気温度を大きく下回ることを防止し、
熱交換器内の温水循環路の管壁の結露を防止できるの
で、結露水による室外機の電気系統のショートや漏電を
防止することができる。 (2)結露防止のための断熱が不要になる。
【0042】請求項6に記載の発明によれば、以下の効
果を有する。 (1)冷媒の吸熱に伴う循環水の温度の低下によって、
循環水の温度が外気温度を大きく下回ることを防止し、
熱交換器内の温水循環路の管壁の結露を防止できるの
で、結露水による室外機の電気系統のショートや漏電を
防止することができる。 (2)結露防止のための断熱が不要になる。
【0043】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における温水冷媒加熱エ
アコンのシステム構成図
【図2】(a)室外機内の機器の要部正面配置図 (b)図2(a)のA−A線における要部矢視断面図
【図3】本発明の実施の形態1における暖房時の動作を
示すフローチャート
【図4】本発明の実施の形態1における暖房時の動作を
示すフローチャート
【図5】本発明の実施の形態1における冷房時の動作を
示すフローチャート
【図6】本発明の実施の形態2における暖房時の動作を
示すフローチャート
【符号の説明】
1 温水冷媒加熱エアコン 2 室外機 3 室内機 4 温水循環装置 5 膨張タンク 6 循環水加熱装置 7 加熱管 8 燃焼器 8a 燃料供給管 8b 燃料供給ポンプ 8c オイルレベラー 9 上流側温水循環路 10 循環ポンプ 11 温水−冷媒熱交換器 11a 熱交換用冷媒バイパス路 11b 熱交換用温水循環路 12 中流側温水循環路 13 下流側温水循環路 14 外部送水路 14a 外部送水接続口 15 外部戻水路 15a 外部戻水接続口 16 空気−冷媒熱交換器 17 室内用熱交換器 18 圧縮機 19 アキュームレータ 20 上流側冷媒循環路 21 循環方向切替手段(四方弁) 22 中流側冷媒循環路 23 下流側冷媒循環路 24 圧縮機吸入管 25 圧縮機送出管 26 下流側冷媒バイパス路 27 上流側冷媒バイパス路 28 第1の膨張弁 29 第2の膨張弁 30 プロペラファン 30a ファンモータ 31 クロスフローファン 31a ファンモータ 32 温水温度検出器 33 外気温度検出器 34 運転指示手段 35 制御部 40 ケーシング 40a 吸入口 40b 吹出口 41 仕切り板 42 リアクター 43 基板
フロントページの続き (72)発明者 石井 幸雄 山口県下関市長府扇町2番1号 株式会社 長府製作所内 (72)発明者 諏訪 博文 山口県下関市長府扇町2番1号 株式会社 長府製作所内 (72)発明者 安部 純治 山口県下関市長府扇町2番1号 株式会社 長府製作所内 (72)発明者 原田 英司 山口県下関市長府扇町2番1号 株式会社 長府製作所内 Fターム(参考) 3L060 AA03 CC03 CC05 EE02 3L073 BD04 3L092 AA02 CA01 DA07 EA16 FA02 NA14

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室外機と室内機を有し、循環水により冷
    媒を加熱する機能を有する温水冷媒加熱エアコンであっ
    て、 a.前記室内機に配設され内部を通る前記冷媒と室内の
    空気との熱交換を行う室内用熱交換器と、 b.前記室外機に配設され内部を通る前記冷媒と周囲の
    空気との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、 c.前記空気−冷媒熱交換器と前記室内用熱交換器との
    間で前記冷媒を循環させる冷媒循環路と、 d.一端が前記室内用熱交換器より上流側の前記冷媒循
    環路に連通し、他端が前記室内用熱交換器より下流側の
    前記冷媒循環路に連通する冷媒バイパス路と、 e.前記冷媒循環路と前記冷媒バイパス路との連通部よ
    り前記室内用熱交換器側の前記冷媒循環路に配設され、
    前記冷媒循環路内の前記冷媒の循環する方向を切り替え
    る循環方向切替手段と、 f.循環水を加熱する循環水加熱装置と、 g.前記循環水加熱装置により加熱された前記循環水を
    循環させる温水循環路と、 h.前記温水循環路に前記循環水を循環させる循環ポン
    プと、 i.前記室外機に配設され、内部に前記冷媒バイパス路
    の少なくとも一部及び前記温水循環路の少なくとも一部
    が互いに接触させて又は熱媒体を介して互いに接触させ
    て若しくは互いに二重管に形成されて配設され、内部を
    通る前記冷媒と前記循環水との熱交換を行う温水−冷媒
    熱交換器と、 j.前記冷媒循環路と前記冷媒バイパス路の下流側との
    連通部より前記室内用熱交換器側の前記冷媒循環路に配
    設され、前記冷媒循環路内の冷媒を加圧する圧縮機と、 k.前記冷媒循環路と前記冷媒バイパス路の上流側との
    連通部より前記室内用熱交換器側の前記冷媒循環路に配
    設され、前記冷媒循環路内の冷媒を減圧する減圧手段
    と、 l.前記冷媒循環路と前記冷媒バイパス路の上流側との
    連通部より前記空気−冷媒熱交換器側の前記冷媒循環路
    に配設された第1の二方弁と、 m.前記冷媒バイパス路の前記温水−冷媒熱交換器より
    上流側に配設された第2の二方弁と、 n.前記室外機に配設され前記空気−冷媒熱交換器に送
    風する送風ファンと、 o.前記循環方向切替手段,前記循環水加熱装置,前記
    循環ポンプ,前記圧縮機,前記第1の二方弁,前記第2
    の二方弁,前記送風ファンの動作を制御する制御部と、
    を備え、 前記温水−冷媒熱交換器が、前記送風ファンが駆動する
    ことにより前記室外機内を通過する外気の流路以外の前
    記室外機内に配設されていることを特徴とする温水冷媒
    加熱エアコン。
  2. 【請求項2】 前記第1の二方弁,前記第2の二方弁,
    前記減圧手段に代えて、 前記冷媒循環路と前記冷媒バイパス路の上流側との連通
    部より前記空気−冷媒熱交換器側の前記冷媒循環路に配
    設された第1の膨張弁と、 前記冷媒バイパス路の前記温水−冷媒熱交換器より上流
    側に配設された第2の膨張弁と、を備えていることを特
    徴とする請求項1に記載の温水冷媒加熱エアコン。
  3. 【請求項3】 前記室外機の空間を前記送風ファンが配
    設されている空間と、前記温水−冷媒熱交換器が配設さ
    れている空間と、に仕切る仕切り板を備えていることを
    特徴とする請求項1に記載の温水冷媒加熱エアコン。
  4. 【請求項4】 前記仕切り板の上部側及び/又は下部側
    が、前記送風ファンを囲繞するようにして前記送風ファ
    ン側に入り込ませて形成されていることを特徴とする請
    求項1又は2に記載の温水冷媒加熱エアコン。
  5. 【請求項5】 前記循環水により前記冷媒を加熱する温
    水加熱暖房運転の開始時において、前記制御部が、 前記外気又は前記循環水の温度が予め設定された設定温
    度TLS以上である又は前記設定温度TLSより大きい場合
    は、前記圧縮機の起動を所定の時間tbだけ遅延させる
    又は前記循環水の温度が所定の温度TWSになるまで前記
    圧縮機の起動を遅延させ、 前記外気又は前記循環水の温度が前記設定温度TLS未満
    又は前記設定温度TLS以下である場合は、前記圧縮機を
    遅延させることなく起動させることを特徴とする請求項
    1乃至4の内何れか一項に記載の温水冷媒加熱エアコ
    ン。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5の内何れか一項に記載の
    温水冷媒加熱エアコンの前記循環水により前記冷媒を加
    熱する温水加熱暖房運転の開始時において、 前記外気又は前記循環水の温度と、予め設定された設定
    温度TLSと、を比較する比較ステップと、 前記比較ステップにおいて、前記外気又は前記循環水の
    温度が前記設定温度T LS以上である又は前記設定温度T
    LSより大きい場合は、前記圧縮機の起動を所定の時間t
    bだけ遅延させる又は前記循環水の温度が所定の温度T
    WSになるまで前記圧縮機の起動を遅延させ、前記外気又
    は前記循環水の温度が前記設定温度TLS未満又は前記設
    定温度TLS以下である場合は、前記圧縮機を遅延させる
    ことなく起動させる圧縮機起動ステップと、を備えてい
    ることを特徴とする温水冷媒加熱エアコンの制御方法。
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