JP2004125252A - 室内冷暖房装置 - Google Patents

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JP2004125252A
JP2004125252A JP2002289287A JP2002289287A JP2004125252A JP 2004125252 A JP2004125252 A JP 2004125252A JP 2002289287 A JP2002289287 A JP 2002289287A JP 2002289287 A JP2002289287 A JP 2002289287A JP 2004125252 A JP2004125252 A JP 2004125252A
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Koji Yoshiki
吉木 浩二
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Chofu Seisakusho Co Ltd
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Abstract

【課題】冷房運転時において、床暖房用熱交換器内において床暖房用の熱媒体が凍結して床暖房用熱交換器を破損するおそれのない室内冷暖房装置を提供する。
【解決手段】循環方向切替手段9により、空調用冷媒循環路7を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置1において、床暖房熱交換器内14にある床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段20と、温度検出手段20で検出された温度が所定の閾値以下となると圧縮機8の運転を停止する圧縮機停止手段21とを備える。
【選択図】     図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内冷暖房装置に係り、特に、室内の空調を行うとともに、暖房時には床暖房も行うことができるようにした室内冷暖房装置であって、冷房時に床暖房用の熱媒体の凍結を防止するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、室内の空調を行うと同時に、室内を暖房する際には、空調のみならず床暖房をも行う、室内冷暖房装置が開発されている(例えば、特許文献1〜3参照)。かかる室内冷暖房装置では、空調に必要な温度と床暖房に必要な温度は必ずしも同一ではなく、また、冷房時には床下に熱媒体を循環させる必要がない等の理由から、床暖房用の熱媒体循環回路は、空調用の冷媒循環回路とは独立な循環路とされる。そして、床暖房用の熱媒体には、床暖房用熱交換器を介して、空調用の冷媒から暖房に用いる熱が与えられる。
【0003】
このような室内冷暖房装置は、空調用の室内熱交換器と床暖房用熱交換器とが、空調用の冷媒循環回路において並列に設けられたもの(並列方式)と(特許文献1,2参照)、空調用の室内熱交換器と床暖房用熱交換器とが、空調用の冷媒循環回路において直列に設けられたもの(直列方式)とに分類される(特許文献3参照)。いずれの方式においても、空調用の冷媒循環回路に接続されている圧縮機から吐出される冷媒の流れの方向を四方弁で切り替えることにより、同一の冷媒循環回路を双方向に冷媒を循環させて冷房又は暖房を行う構成とされている。
【0004】
図4は従来の直列方式による室内冷暖房装置の概略構成図である。
図4において、室内冷暖房装置100は、室外に設置される室外機101、室内の壁の天井付近に設置される室内機102、及び、室内の床面に敷設される床暖房器103から構成される。室外機101には室外熱交換器104が内蔵され、また、室内機102には室内熱交換器105が内蔵されており、室外熱交換器104と室内熱交換器105の間で空調用の冷媒を循環させる空調用の冷媒循環回路106が設けられている。空調用の冷媒循環路106には、圧縮機107が設けられており、循環方向切替手段である四方弁108により、圧縮機107から吐出される空調用の冷媒の冷媒循環路106を循環する方向が切り替えられる。
【0005】
空調用の冷媒循環路106には、四方弁108の吐出側から冷房時の冷媒の循環方向の順に、室外熱交換器104、キャピラリチューブ109、電子膨張弁110、ストレーナ111、マフラ112、室内熱交換器105、床暖房用熱交換器113が設けられている。また、空調用の冷媒循環路106には、床暖房用熱交換器113をバイパスするバイパス路114が、床暖房用熱交換器113と並列に設けられており、このバイパス路114には、冷房時の冷媒の循環方向に冷媒を通し、暖房時の冷媒の循環方向には冷媒を通さない逆止弁115が設けられている。従って、暖房時の冷媒の循環方向に冷媒を循環させる際には、冷媒はバイパス路114を通らずに、総て床暖房用熱交換器113を通るが、冷房時の冷媒の循環方向に冷媒を循環させる際には、冷媒は、バイパス路114と床暖房用熱交換器113との両方を通過することが可能である。しかしながら、バイパス路114の流路抵抗は、床暖房用熱交換器113の流路抵抗よりもはるかに小さいため、殆どの冷媒はバイパス路114を通過することとなる。
【0006】
一方、床暖房用の熱媒体循環路116では、床暖房用熱交換器113と床暖房器103との間で床暖房用の熱媒体である水又は不凍液が循環される。この床暖房用の熱媒体循環路116には、熱媒体供給用タンク117が設けられている。そして、床暖房用の熱媒体循環路116には、熱媒体供給用タンク117から床暖房用の熱媒体の循環方向に向かって、循環ポンプ118、床暖房器103、温度センサ119、及び床暖房用熱交換器113が設けられている。
【0007】
以上のような構成の従来の直列方式による室内冷暖房装置において、以下その動作を説明する。
【0008】
暖房運転時には、四方弁108を、圧縮機107の吐出側が床暖房用熱交換器113と直結され、圧縮機107の吸入側が室外熱交換器104と直結されるように切り替える。そして、圧縮機107により、空調用の冷媒循環路106に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ118により、床暖房用の熱媒体循環路116に熱媒体を循環させる。
【0009】
空調用の冷媒循環路106においては、圧縮機107により圧縮され加熱された気体状の冷媒は、床暖房用熱交換器113において、床暖房用の熱媒体に熱を与えて放熱した後、室内熱交換器105において、室内の空気に熱を与えて放熱する。その後、電子膨張弁110及びキャピラリチューブ109の絞りにより絞られ室外熱交換器104に至り膨張する。そして、この低温の液体状の冷媒は、室外熱交換器104において、室外の外気から熱を得て気化した後、圧縮機107に戻されて再び圧縮される。
【0010】
床暖房用の熱媒体循環路116においては、床暖房用熱交換器113において、空調用の冷媒から熱を与えられた床暖房用の熱媒体は、床暖房器103に送られて、室内の床で放熱し温度が降下する。そして、床暖房用熱交換器113、熱媒体供給用タンク117、循環ポンプ118を経て、床暖房器103に戻る。
【0011】
一方、冷房運転時には、四方弁108を、圧縮機107の吐出側が室外熱交換器104と直結され、圧縮機107の吸入側が床暖房用熱交換器113と直結されるように切り替える。そして、圧縮機107により、空調用の冷媒循環路106に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ118は停止し、床暖房用の熱媒体循環路116には熱媒体を循環させない。
【0012】
空調用の冷媒循環路106においては、圧縮機107により圧縮され加熱された気体状の冷媒は、室外熱交換器104において放熱し、常温近くまで温度が降下した後、キャピラリチューブ109及び電子膨張弁110の絞りにより絞られ室内熱交換器105に至り膨張する。そして、この低温の液体状の冷媒は、室内熱交換器105において室内空気の熱を吸収して気化した後、バイパス路114を経て、圧縮機107に戻されて再び圧縮される。尚、この際、空調用の冷媒の一部は、僅かに、室内熱交換器105から床暖房用熱交換器113を経て圧縮機107に戻る。
【0013】
【特許文献1】
特開2002−130776号公報
【特許文献2】
特開2000−46417号公報
【特許文献3】
特願2002−92742号明細書
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の室内冷暖房装置において、冷房運転時に、室外の外気温が低い場合などにおいては、空調用の冷媒は完全に気化せず、冷媒の一部は液体状の液滴として室内熱交換器106から先に送られる場合がある。
【0015】
この場合、総ての冷媒がバイパス路114を通って圧縮機107に戻るのであれば問題は生じないが、冷媒の一部は床暖房用熱交換器113に流入し、床暖房用熱交換器113の内部に液体状又は低温の空調用の冷媒が流入する場合がある。かかる場合、空調用の冷媒は、床暖房用熱交換器113内で蒸発、熱交換し、床暖房用熱交換器113内の床暖房用の熱媒体の温度を低下させる。そして、床暖房用熱交換器113内の床暖房用の熱媒体の温度が、その熱媒体の氷点以下に達すると、熱媒体が膨張し、床暖房用熱交換器113が破損するおそれがある。
【0016】
尚、通常の場合には、冷房運転時には、空調用の冷媒は、殆ど総てがバイパス路114を流れるため、上記事態が生じることは殆どないものと考えられるが、逆止弁115が破損した場合や、逆止弁115がゴミ等の障害物で閉塞された場合などには、床暖房用熱交換器113に空調用の冷媒の大部分が流入することとなり、上述のような床暖房用の熱媒体の凍結による床暖房用熱交換器113の破損が生じる事態が充分に想定される。
【0017】
そこで、本発明の目的は、冷房運転時において、床暖房用熱交換器内において床暖房用の熱媒体が凍結して床暖房用熱交換器を破損するおそれのない室内冷暖房装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る室内冷暖房装置の第1の構成は、室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器とを備え、前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記圧縮機の運転を停止する圧縮機停止手段とを備えていることを特徴とする。
【0019】
これにより、床暖房熱交換器内へ液体状又は低温の空調用の冷媒が流入し、温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると圧縮機停止手段が圧縮機の運転を停止するため、この所定の閾値を床暖房用の熱媒体の氷点以上の温度とすることで、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体が氷点に達する前に圧縮機の運転を停止できる。圧縮機が運転を停止すると、床暖房熱交換器内への液体状又は低温の空調用の冷媒の流入は停止するため、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の温度は上昇する。従って、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の凍結が防止される。
【0020】
ここで、循環方向切替手段としては、一般に、四方弁や切替弁等が使用される。温度検出手段としては、サーミスタ、熱電対等の温度センサが使用される。また、圧縮機停止手段が圧縮機の運転を停止する「所定の閾値」としては、床暖房用の熱媒体の氷点以上の温度が設定される。
【0021】
また、前記温度検出手段は、床暖房用熱交換器において、冷房運転時に空調用の冷媒が流入する側の温度を検出するようにすることができる。これにより、床暖房用熱交換器における温度が最低となる部分の温度が検出できる。なぜなら、床暖房用熱交換器に流入する空調用の冷媒の温度は、その流入口部分で、床暖房用の熱媒体の温度と最も温度差が大きく、空調用の冷媒は最も多くの熱を吸収するからである。従って、空調用の冷媒が流入する側の温度を検出することで、床暖房用熱交換器の内部の床暖房用の熱媒体が氷点以下に達したか否かを確実に検出することができる。
【0022】
本発明に係る室内冷暖房装置の第2の構成は、室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器とを備え、前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記圧縮機の出力を低下させる圧縮機制限手段とを備えていることを特徴とする。
【0023】
これにより、床暖房熱交換器内へ液体状又は低温の空調用の冷媒が流入し、温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると圧縮機制限手段が圧縮機の出力を低下させるため、床暖房熱交換器内へ空調用の冷媒の流入量が減少又は温度が上昇し、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の温度は上昇する。従って、この所定の閾値を床暖房用の熱媒体の氷点以上の温度とすることで、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体が氷点に達する前に、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の温度を上昇させ、凍結を防止することができる。
【0024】
本発明に係る室内冷暖房装置の第3の構成は、室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器とを備え、前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記膨張弁の開度を変更する開度変更手段とを備えていることを特徴とする。
【0025】
これにより、床暖房熱交換器内へ液体状又は低温の空調用の冷媒が流入し、温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると開度変更手段が膨張弁の開度を変更する。その結果、床暖房熱交換器内に流入する液体状又は低温の空調用の冷媒の量が低減又は温度が上昇し、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の温度は上昇する。従って、この所定の閾値を床暖房用の熱媒体の氷点以上の温度とすることで、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体が氷点に達する前に、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の温度を上昇させ、凍結を防止することができる。尚、膨張弁の開度の変更に際し、膨張弁を開くか閉じるかは、外気温度、室内冷房負荷、及び圧縮機の回転数等により変わってくるため、予め実験により定めておく必要がある。
【0026】
本発明に係る室内冷暖房装置の第4の構成は、室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器とを備え、前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記循環ポンプの運転を開始する循環開始手段とを備えていることを特徴とする。
【0027】
これにより、床暖房熱交換器内へ液体状又は低温の空調用の冷媒が流入し、温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると循環開始手段が循環ポンプの運転を開始し、床暖房用熱媒体循環路の床暖房用の熱媒体の循環を開始する。その結果、床暖房器で吸収される熱により床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の温度は上昇する。従って、この所定の閾値を床暖房用の熱媒体の氷点以上の温度とすることで、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体が氷点に達する前に、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の温度を上昇させ、凍結を防止することができる。
【0028】
本発明に係る室内冷暖房装置の第5の構成は、室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器とを備え、前記空調用冷媒循環路に配設された床暖房熱交換器をバイパスして設けられた床暖房熱交バイパス路と、前記バイパス路に設けられた電磁開閉弁と、前記圧縮機が室内熱交換器が放熱を行う方向に前記空調用の冷媒を循環させる場合には前記電磁開閉弁を閉弁し、前記圧縮機が室内熱交換器が吸熱を行う方向に前記空調用の冷媒を循環させる場合には前記電磁開閉弁を開弁する電磁開閉弁制御手段とを備えていることを特徴とする。
【0029】
このように、圧縮機が室内熱交換器が吸熱を行う方向に空調用の冷媒を循環させる場合には、電磁開閉弁制御手段が電磁開閉弁を開弁することで、床暖房用熱交換器と床暖房用熱交バイパス路の双方が連通される。しかし、電磁開閉弁の流路抵抗は非常に小さく、床暖房用熱交換器のほうが床暖房用熱交バイパス路よりも流路抵抗が大きいため、空調用の冷媒は殆どが床暖房用熱交バイパス路へ流入する。従って、床暖房熱交換器内へ液体状又は低温の空調用の冷媒が流入ことを防止することができ、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の凍結を防止することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1に係る室内冷暖房装置の概略構成図である。
図1において、本実施形態に係る室内冷暖房装置1は、室内に設けられた室内機2、室外に設けられた室外機3、及び、室内の床に敷設された床暖房器4から構成されている。室内機2には、室内熱交換器5が内蔵されており、室外機3には室外熱交換器6が内蔵されている。そして、室内熱交換器5及び室外熱交換器6の間で、空調用の冷媒(以下、「空調用冷媒」という。)を循環させるための空調用冷媒循環路7が設けられている。室内熱交換器5には、クロスフローファン5aが備えられており、室内熱交換器5へ室内空気を送気して、室内空気と空調用冷媒との熱交換を促進している。同様に、室外熱交換器6には、プロペラファン6aが備えられており、室外熱交換器6へ室外空気を送気して、室外空気と空調用冷媒との熱交換を促進している。
【0031】
空調用冷媒循環路7には、圧縮機8が設けられている。圧縮機8は、空調用冷媒循環路7内の気体状態の空調用冷媒を吸入・圧縮して、再び空調用冷媒循環路7内へ送り出すことにより、空調用冷媒循環路7内で空調用冷媒を循環させる。また、圧縮機8の吸入側と吐出側の双方に接続して、循環方向切替手段である四方弁9が設けられている。この四方弁9により、圧縮機8により循環される空調用冷媒の循環方向を切り替えることができる。
【0032】
空調用冷媒循環路7には、冷房運転時の空調用冷媒の循環方向に、四方弁9の吐出側から、室外熱交換器6、キャピラリチューブ10、電子膨張弁11、ストレーナ12、マフラ13、室内熱交換器5、及び、床暖房用熱交換器14が設けられている。また、床暖房用熱交換器14をバイパスして、床暖房用熱交換器14とは並列に、バイパス路15が設けられており、このバイパス路15には、一方向のみに空調用冷媒を通す逆止弁16が設けられている。この逆止弁16は、室内熱交換器5から四方弁9に向けては空調用冷媒を通過させるが、その逆方向には通過させないような働きを有する弁である。
【0033】
一方、床暖房用熱交換器14と床暖房器4とは、床暖房用熱媒体循環路17により接続されており、この床暖房用熱媒体循環路17を通して両者間で床暖房用の熱媒体(以下、「床暖房用熱媒体」という。)が循環される。尚、床暖房用熱媒体としては、熱容量の大きい水や不凍液が使用される。
【0034】
床暖房用熱媒体循環路17には、床暖房用熱媒体を貯留する貯留タンク18が設けられており、この貯留タンク18の上部に設けられた蓋を開けて、床暖房用熱媒体を充填することができる。また、貯留タンク18に接続して、床暖房用熱媒体を床暖房用熱媒体循環路17に循環させるための循環ポンプ19が設けられている。そして、循環ポンプ19の下流側に、床暖房器4、床暖房用熱交換器14、貯留タンク18の順に接続されている。
【0035】
また、床暖房用熱交換器14の、冷房運転時に空調用冷媒が流入する側の一端部には、床暖房用熱交換器14内部の床暖房用熱媒体の温度を検出する温度検出手段である温度センサ20が設けられている。また、室外機3の内部には、圧縮機停止手段21、圧縮機制限手段22、開度変更手段23、及び、循環開始手段24が設けられている。圧縮機停止手段21は、温度センサ20が検出した温度が設定された閾値以下となった場合、圧縮機8の運転を強制的に停止させる制御を行う。圧縮機制限手段22は、温度センサ20で検出された温度が設定された閾値以下となると、圧縮機8の出力を低下させる制御を行う。開度変更手段23は、温度センサ20で検出された温度が設定された閾値以下となった場合に、電子膨張弁11の開度を変更するような制御を行う。また、循環開始手段24は、温度センサ20が検出する温度が、設定された閾値以下となると、循環ポンプ19の運転を開始して、床暖房用熱媒体循環路17での床暖房用熱媒体の循環を開始する。
【0036】
以上のように構成された本実施形態に係る室内冷暖房装置について、以下その動作を説明する。
【0037】
暖房運転時においては、四方弁9は、圧縮機8の吐出側を床暖房用熱交換器14と接続し、圧縮機8の吸入側を室外熱交換器6に接続する。そして、圧縮機8を運転して空調用冷媒循環路7に空調用冷媒を循環するとともに、循環ポンプ19を運転して床暖房用熱媒体循環路17に床暖房用熱媒体を循環する。
【0038】
空調用冷媒循環路7においては、圧縮機8で圧縮された高温の空調用冷媒は、四方弁9を通って床暖房用熱交換器14に流入する。そして、床暖房用熱交換器14において、床暖房用熱媒体に一部の熱を与え、加温し、空調用冷媒は液化する。この際、空調用冷媒は、バイパス路15に設置された逆止弁16を通過することはできないので、バイパス路15に流入することはない。
【0039】
床暖房用熱交換器14を通過した空調用冷媒は、次に、室内熱交換器5に流入する。そして、室内熱交換器5において、室内の空気に熱を与えて加温し、空調用冷媒は液化する。加温された室内空気は、クロスフローファン5aにより、室内に送風される。
【0040】
次に、空調用冷媒は、マフラ13、ストレーナ12を通過して、電子膨張弁11及びキャピラリチューブ10と通過し室外熱交換器6に至り膨張し気化する。電子膨張弁11及びキャピラリチューブ10は、空調用冷媒循環路7の配管中に設けられた絞りの一種であり、電子膨張弁11及びキャピラリチューブ10の前後の空調用冷媒循環路7内の空調用冷媒の圧力に差圧を生じさせる。また、電子膨張弁11は、開度変更手段11の制御によって、これを通過する空調用冷媒の圧力降下量を調整することができる。
【0041】
次に、キャピラリチューブ10を通過した液体状の空調用冷媒は、室外熱交換器6において、室外の空気から熱を吸収し気化する。そして、四方弁9を通って、再び圧縮機9に戻されて、圧縮されて高温気体状とされる。
【0042】
一方、床暖房用熱媒体循環路17においては、床暖房用熱交換器14において、空調用の冷媒から熱を与えられた床暖房用の熱媒体は、床暖房器4に送られて、室内の床で放熱し温度が降下する。そして、床暖房用熱交換器14、熱媒体供給用タンク18、循環ポンプ19を経て、床暖房器4に戻る。これにより、室内の空気のみならず、室内の床も暖房されることとなる。
【0043】
次に、冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時においては、四方弁9は、圧縮機8の吐出側を室外熱交換器6と接続し、圧縮機8の吸入側を床暖房用熱交換器14に接続する。そして、圧縮機8を運転して空調用冷媒循環路7に空調用冷媒を循環する。この際、循環ポンプ19は停止して、床暖房用熱媒体循環路17には床暖房用熱媒体を循環させない。
【0044】
空調用冷媒循環路7においては、圧縮機8により圧縮された高温の空調用冷媒は、四方弁9を通って室外熱交換器6に流入する。そして、室外熱交換器6において、室外空気に放熱し、凝縮・液化される。
【0045】
次に、空調用冷媒は、キャピラリチューブ10及び電子膨張弁11を通過して、室内熱交換器5に至り気化される。空調用冷媒は、ストレーナ12、マフラ13を通って、室内熱交換器5に流入し、室内空気の熱を吸収し、室内空気を冷却する。冷却された室内空気は、クロスフローファン5aにより、室内に送風される。
【0046】
次いで、空調用冷媒は、バイパス路15、四方弁9を経て圧縮機8に戻される。そして、圧縮機8において再び圧縮される。尚、この際、空調用冷媒の一部は、僅かに、室内熱交換器7から床暖房用熱交換器14を経て圧縮機8に戻る。
【0047】
ここで、室外の外気温度が低い場合や室内側負荷が小さい場合、キャピラリチューブ10及び電子膨張弁11を通過した空調用冷媒は、完全には気化されず、気液混合状体のまま、室内熱交換器7を通過する場合がある。この場合でも、通常は、殆どの空調用冷媒はバイパス路15を通って圧縮機8に戻るため、問題を生じることはない。しかしながら、逆止弁16が故障していた場合や逆止弁16がゴミ等により閉塞されていた場合には、液体又は低温状態にある空調用冷媒が床暖房用熱交換器14に流入して、これが床暖房用熱交換器14内で蒸発又は熱交換することにより、床暖房用熱交換器14内の床暖房用熱媒体の温度を降下させる場合がある。
【0048】
そこで、圧縮機制限手段22は、温度センサ20が検出する床暖房用熱交換器14内の床暖房用熱媒体の温度を監視し、これが所定の温度T1以下となった場合には、圧縮機8の出力を低下させる。
【0049】
図2は圧縮機制限手段及び圧縮機停止手段の動作を表すフローチャートである。
図2において、まず、圧縮機制限手段22は、内部メモリに記憶されたカウント値nを0に設定した後、温度センサ20が検出する温度Tが所定の温度T1以下かどうかを判定し(S1)、所定の温度T1より大きければ、この判定を繰り返す。尚、カウント値nは、後述するように、回転数を低下させた回数をカウントする変数である。
【0050】
一方、温度Tが所定の温度T1以下の場合には、圧縮機制限手段22は、圧縮機8の回転数ωを、一定量Δωだけ減少させる(S2)。これにより、室内冷暖房装置1の冷房能力が減少し、室内熱交換器5を通過した空調用冷媒の温度が上昇する。その結果、床暖房用熱交換器14に流入する空調用冷媒の温度も上昇するため、床暖房用熱交換器14内の床暖房用熱媒体の温度降下も抑制される。
【0051】
そして、所定の時間t1が経過するのを待って(S3)、温度センサ20の検出する温度Tが、閾値T1+α以上となったかどうかを検出する(S4)。
【0052】
ここで、温度Tが閾値T1+α以上となった場合には、ステップS1の動作に戻り、圧縮機8はこの時に設定されている回転数で運転を継続する。
一方、ステップS4において、温度Tが閾値T1+α未満であった場合、圧縮機制限手段22は、カウント値nを1だけ増加させ(S5)、カウント値nが所定の回数Nmaxに達したか否かを判定する(S6)。カウント値nが回数Nmaxに達していない場合、ステップS2の動作に戻り、圧縮機制限手段22は、再び回転数ωをΔωだけ低下させる。一方、カウント値nが回数Nmaxに達した場合、圧縮機停止手段21は、圧縮機8の運転を停止させる(S7)。そして、圧縮機停止手段21は一定時間が経過するのを待って(S8)、再び、圧縮機8の運転を起動して、ステップS1の動作に戻る。
【0053】
このように、床暖房用熱交換器14の床暖房用熱媒体の温度Tがその氷点に近づいた場合に、圧縮機8の出力(回転数)を低下させ、又は圧縮機8の運転を停止することで、床暖房用熱交換器14内の床暖房用熱媒体の凍結を未然に防止することが可能となる。
【0054】
尚、圧縮機制限手段22は、温度センサ20の検出する温度Tが所定の温度T1以下となった場合、検出温度Tに比例して、圧縮機8の出力を低下するように制御してもよい。熱交換器14内の温度低下を必要充分な条件で防止し、かつ室内冷房能力の低下を最小限に抑えることができるからである。
【0055】
しかしながら、この場合、圧縮機制限手段22が圧縮機8の出力を最低出力まで低下させたにもかかわらず、床暖房用熱交換器14内の床暖房用熱媒体の温度降下が低下しない場合も想定される。そこで、圧縮機停止手段21は、温度センサ20の検出温度が、危険値T2以下となった場合、強制的に圧縮機8の運転を停止させる。これにより、床暖房用熱交換器14内への空調用冷媒の流入が停止し、床暖房用熱交換器14内の床暖房用熱媒体の温度は上昇を始める。これにより、床暖房用熱媒体の凍結が防止される。
【0056】
また、本実施形態においては、上記ステップS2において、温度センサ20の検出温度が、所定の閾値T1以下となった場合に、開度変更手段23が電子膨張弁11の開度を変更する構成としてもよい。尚、この場合、電子膨張弁11を開くか閉じるかは、外気温度、室内冷房負荷、圧縮機の回転数等により変わってくるため、予め実験により求めた数値に従う。これによっても、圧縮機8の出力を低減させた場合と同様の作用が得られるからである。
【0057】
更に、本実施形態においては、上記ステップS2において、温度センサ20の検出温度が、所定の閾値T1以下となった場合に、循環開始手段24が循環ポンプ19を起動し、床暖房用熱媒体循環路17内に床暖房用熱媒体を循環させることもできる。これにより、床暖房用熱媒体によって床暖房用熱交換器14内部に熱を供給し、床暖房用熱交換器14内で床暖房用熱媒体の凍結を防止することが可能となる。
【0058】
尚、上記所定の温度T1,T2は、それぞれ、床暖房用熱媒体の氷点よりも充分に高い温度を設定するものとする。
【0059】
(実施形態2)
図3は本発明の実施形態2に係る室内冷暖房装置の概略構成図である。
図3に示した本実施形態に係る室内冷暖房装置1’おいて、室内機2、床暖房器4、室内熱交換器5、室外熱交換器6、空調用冷媒循環路7、圧縮機8、四方弁9、キャピラリチューブ10、電子膨張弁11、ストレーナ12、マフラ13、床暖房用熱交換器14、バイパス路15、床暖房用熱媒体循環路17、貯留タンク18、循環ポンプ19、温度センサ20は図1と同様のものであり、同符号を付して説明は省略する。
【0060】
本実施形態に係る室内冷暖房装置1’の室外機3’においては、バイパス路15にバイパス路開閉弁30を設けるとともに、バイパス路15と並列に空調用冷媒循環路7上に設けられた床暖房用熱交換器14と直列に、暖房用開閉弁31を設けたことを特徴とする。更に、室外機3’内にはバイパス開閉弁30及び暖房用開閉弁31を制御する弁制御手段32が設けられている。
【0061】
以上のように構成された本実施形態に係る室内冷暖房装置について、以下その特徴とするところの動作について説明する。尚、冷暖房時の基本的な動作については、実施形態1で説明したものと同様である。
【0062】
室内冷暖房装置1’の暖房動作時においては、弁制御手段32は、バイパス路開閉弁30を閉止し、暖房用開閉弁31を開弁する。これにより、空調用冷媒は、バイパス路15には流入せず、床暖房用熱交換器14のみに流入する。
【0063】
一方、室内冷暖房装置1’の冷房動作時においては、弁制御手段32は、バイパス路開閉弁30を開弁し、暖房用開閉弁31を閉止する。これにより、空調用冷媒は、バイパス路15にのみ流入し、床暖房用熱交換器14には流入しない。
【0064】
このように、冷房動作時には床暖房用熱交換器14に空調用冷媒を流入させないことで、冷房動作時に床暖房用熱交換器14内の床暖房用熱媒体が凍結するという事態が生じなくなる。
【0065】
尚、本実施形態においては、暖房用開閉弁31は必ずしもなくてもよい。なぜならば、バイパス路開閉弁30は、開閉弁であるため、逆止弁に比べて流路抵抗は極めて小さい。そのため、バイパス路開閉弁30を開弁すると、バイパス路15の流路抵抗はほぼ0となるため、暖房用開閉弁31を別途設けなくても、空調用冷媒が床暖房用熱交換器14内に流入することは殆どなくなるからである。
【0066】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、室外の外気温が低いとき又は室内の冷房負荷が小さいときに冷房運転を行い、空調用の冷媒が完全に気化されずに、床暖房用熱交換器に液体の空調用の冷媒が流入して温度降下が生じるような異常な事態が生じた場合においても、床暖房熱交換器内の床暖房用の熱媒体の凍結を確実に防止することができる。従って、室内冷暖房装置の修理が困難な、床暖房熱交換器の破損というような大きな故障が発生することを防止でき、安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る室内冷暖房装置の概略構成図である。
【図2】圧縮機制限手段及び圧縮機停止手段の動作を表すフローチャートである。
【図3】本発明の実施形態2に係る室内冷暖房装置の概略構成図である。
【図4】従来の直列方式による室内冷暖房装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1,1’ 室内冷暖房装置
2 室内機
3,3’ 室外機
4 床暖房器
5 室内熱交換器
5a クロスフローファン
6 室外熱交換器
6a プロペラファン
7 空調用冷媒循環路
8 圧縮機
9 四方弁
10 キャピラリチューブ
11 電子膨張弁
12 ストレーナ
13 マフラ
14 床暖房用熱交換器
15 バイパス路
16 逆止弁
17 床暖房用熱媒体循環路
18 貯留タンク
19 循環ポンプ
20 温度センサ
21 圧縮機停止手段
22 圧縮機制限手段
23 開度変更手段
24 循環開始手段
30 バイパス路開閉弁
31 暖房用開閉弁
32 弁制御手段

Claims (5)

  1. 室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、
    床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、
    前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器と、を備え、
    前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、
    前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、
    前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記圧縮機の運転を停止する圧縮機停止手段と、
    を備えていることを特徴とする室内冷暖房装置。
  2. 室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、
    床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、
    前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器と、を備え、
    前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、
    前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、
    前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記圧縮機の出力を低下させる圧縮機制限手段と、
    を備えていることを特徴とする室内冷暖房装置。
  3. 室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、
    床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、
    前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器と、を備え、
    前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、
    前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、
    前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記膨張弁の開度を変更する開度変更手段と、
    を備えていることを特徴とする室内冷暖房装置。
  4. 室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、
    床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、
    前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器と、を備え、
    前記循環方向切替手段により、空調用冷媒循環路を循環する空調用の冷媒の循環方向を切り替えることで、室内の冷房又は暖房を切り替えることができる室内冷暖房装置において、
    前記床暖房熱交換器内にある前記床暖房用の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、
    前記温度検出手段で検出された温度が所定の閾値以下となると前記循環ポンプの運転を開始する循環開始手段と、
    を備えていることを特徴とする室内冷暖房装置。
  5. 室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、膨張弁、及び循環方向切替手段の間で空調用の冷媒が循環する空調用冷媒循環路と、
    床暖房器に熱を供給する床暖房用の熱媒体が循環ポンプにより循環される床暖房用熱媒体循環路と、
    前記空調用冷媒循環路と前記床暖房用熱媒体循環路とに配設され、前記空調用の冷媒と前記床暖房用の熱媒体との間で互いに熱交換を行う床暖房熱交換器と、を備え、
    前記空調用冷媒循環路に配設された床暖房熱交換器をバイパスして設けられた床暖房熱交バイパス路と、
    前記バイパス路に設けられた電磁開閉弁と、
    前記圧縮機が室内熱交換器が放熱を行う方向に前記空調用の冷媒を循環させる場合には前記電磁開閉弁を閉弁し、前記圧縮機が室内熱交換器が吸熱を行う方向に前記空調用の冷媒を循環させる場合には前記電磁開閉弁を開弁する電磁開閉弁制御手段と、
    を備えていることを特徴とする室内冷暖房装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010216778A (ja) * 2009-03-19 2010-09-30 Hitachi Appliances Inc 冷凍サイクル装置
JP2014062680A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Sharp Corp 輻射式空気調和機

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