JP2512161B2

JP2512161B2 - 冷暖房装置

Info

Publication number: JP2512161B2
Application number: JP17957189A
Authority: JP
Inventors: 俊元梶谷; 茂岩永; 敬澤田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH0345860A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は室内外ユニットを冷媒配管接続して、冷暖房
を行なう装置において、特にバーナ等で冷媒を加熱して
室内ユニットへ熱搬送して暖房を行なう冷暖房装置に関
するものである。

従来の技術従来この種の冷暖房装置は、第４図に示す様に、暖房
運転時、冷媒加熱器１により、加熱気化された冷媒は、
気液分離器2,開状態の第１電磁弁３を通して、室内熱交
換器４に圧送され、放熱により凝縮液化し、第１逆止弁
５を介して、受液器６へ流入する。この時、第２電磁弁
7,第３電磁弁8,第４電磁弁９は閉状態である。受液器６
へ液冷媒が溜ると開閉弁10が開となり冷媒加熱器１より
上方に配設してある受液器６から、自重で液冷媒が第２
逆止弁11を介して冷媒加熱器１へ流入する。この時は冷
媒加熱器１と受液器６の圧力は均圧化され、室内熱交換
器４から液冷媒は受液器６へ流入しない。次に受液器６
内の液冷媒が無くなると、開閉弁10は閉状態となり再び
受液器６へ凝縮液冷媒が溜り込む。この時第２逆止弁11
により受液器６へ流入する液冷媒は冷媒加熱器へは流れ
ない。

以上のように開閉弁10の開閉の繰り返しにより、冷媒
加熱器１へは受液器６から間欠的に液冷媒が供給され、
冷媒加熱器１でバーナ18により加熱され、蒸発ガス化し
た冷媒が室内熱交換器４へ圧送されるサイクルを暖房運
転時繰り返す。

また、暖房運転時第２電磁弁7,第３電磁弁8,第４電磁
弁９及び第３逆止弁12,第４逆止弁13は閉状態となって
いるものの長時間運転すると第２〜第４電磁弁7,8,9及
び第3,第４逆止弁12,13からの冷媒漏れにより、徐々に
圧縮機14,アキュームレータ15及び室外冷媒凝縮器16内
に冷媒が溜り込み、暖房運転サイクル中の冷媒が減少し
冷媒加熱器１中の冷媒温度が上昇し冷媒の熱安定性ひい
ては、システムの信頼性を低下する。

このような問題を防ぐものとして冷媒加熱器１内のバ
ーナ18の燃焼を停止し、第４電磁弁９を開成せしめ、圧
縮機14を一定時間運転（以下ポンプダウン運転という）
することにより、圧縮機14,アキュムレータ15及び室外
冷媒凝縮器16内に溜り込んだ冷媒を再び暖房サイクル中
に戻す。

次に、冷房運転時は、第２電磁弁7,第３電磁弁８は
開、開閉弁10,第１電磁弁3,第４電磁弁９を閉状態で、
圧縮機14より吐出された高温高圧のガス冷媒は、第４逆
止弁13から冷媒加熱器1,第２電磁弁７を介して、室外冷
媒凝縮器16内へ入り、放熱凝縮した後、第３逆止弁12,
受液器６を介して、減圧装置17で減圧膨張し、室内熱交
換器４に入る。室内熱交換器４で蒸発ガス化した後、第
３電磁弁8,アキュムレータ15を介して、圧縮機14に戻
る。このサイクルによって冷房を行なう。

発明が解決しようとする課題しかしながら前記の様な構成では以下の３つの課題が
ある。

（１）暖房時冷媒加熱器１内のバーナ燃焼量が一定であ
るため室内熱交換器４での冷媒が放熱凝縮する量が減る
と、サイクルの異常な圧力，温度上昇を防止するため、
バーナ燃焼を停止する。この時、室内熱交換器吸入空気
温度が低いにもかかわらず、運転が停止することがあ
り、安定した暖房を確保することができない。

（２）暖房運転時、第２〜第４電磁弁7,8,9および第3,
第４逆止弁12,13からの冷媒洩れにより、圧縮機14,アキ
ュムレータ15および室外冷媒凝縮器16内へ冷媒が溜り込
み、冷媒加熱器１内の冷媒温度が上昇した場合、バーナ
18の燃焼を停止し、第４電磁弁９を開とし、圧縮機14を
一定時間運転して、圧縮機14,アキュムレータ15,室外冷
媒凝縮器16内へ溜り込んだ冷媒を暖房サイクルへ戻して
も、冷媒加熱器１内の冷媒温度が上昇し、再度第４電磁
弁９が開となり圧縮機が動作する。この動作をくりかえ
すため、暖房運転が十分行なえない。又冷媒が装置外へ
洩れた場合、上記の動作の頻度が多くなり、冷媒加熱器
の信頼性をそこなう結果となる。

（３）圧縮機14が駆動する暖房ポンプダウン運転および
冷媒運転時、圧縮機14内のオイルが冷媒加熱器1,室外冷
媒凝縮器16,受液器6,室内熱交換器４等に放出されるた
め、圧縮機14の運転回数が増加した場合、暖房運転中に
おいて冷媒加熱器１内へオイルが溜り、冷媒加熱器１内
の温度分布が不均一となり、局部的に冷媒温度の上昇が
起こり、冷媒の熱安定性が低下するとか、圧縮機14内の
オイルが減少するため圧縮機14駆動部の潤滑性能が低下
し、圧縮機14の故障などシステムの信頼性をそこねる。

本発明は上記従来の少なくとも（１）の課題を解決し
たもので、システムの信頼性確保と確実な暖房運転保証
を目的とするものである。

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冷暖房装置は、上
部より順に設けた開閉弁、受液器、第１逆止弁、気液分
離器、バーナを具備した冷媒加熱器と、冷媒加熱器と気
液分離器最下部を連絡する吸入管と、冷媒加熱器より気
液分離器上部を連絡する出口管と、気液分離器最上部と
開閉弁入口を連絡する均圧管と、均圧管から分岐した冷
媒抜き管と、冷媒抜き管から分岐して冷媒加熱器下部と
連絡したオイル抜き管と、受液器上部に戻り管と、戻り
管中に設けた第２逆止弁と、第２逆止弁と並列に設けた
減圧機構とから成る熱搬送暖房ブロックと、前記熱搬送
暖房ブロック内の冷媒抜き管と、電磁弁と、室外熱交換
器と、四方弁と、アキュムレータと、圧縮機とを接続す
るとともに、前記圧縮機と、第３逆止弁と、四方弁と、
室内熱交換器と、戻り管とを接続し、前記気液分離器か
ら第４逆止弁を介して、四方弁、第３逆止弁間に接続す
る暖房冷媒管路を設け、前記冷媒加熱器表面と冷媒加熱
器出口それぞれに温度検知手段を設け、前記温度検知手
段により、冷媒加熱器出口温度が下限設定値以上で、か
つ冷媒加熱器表面温度が設定値以下であれば、バーナで
の燃焼量を減少させ、さらに、冷媒加熱器出口温度が上
限設定値を超え、かつ冷媒加熱器表面温度が設定値以下
であれば、バーナでの燃焼を停止する制御機構を設けた
構成としてある。

また本発明は従来の課題（２）を解決するため、さら
に温度検知手段により、冷媒加熱器出口温度が最下限設
定値以上で、かつ冷媒加熱器表面温度が設定値以上にな
れば、バーナでの燃焼を停止し、開閉弁、電磁弁を一定
時間開とすると共に、圧縮機を運転し、開閉弁、電磁弁
を閉止後遅延させて圧縮器を停止する制御機構を設けた
構成としてある。

さらに本発明は従来の課題（３）を解決するため温度
検知手段により、冷媒加熱器出口温度が最下限設定値以
下で、かつ冷媒加熱器表面温度が設定値以上になれば、
装置を全停止する制御機構を設けた構成としてある。

作用本発明は上記構成によれば、室内熱交換器での放熱凝
縮量減少時、２つの温度検知手段によって、冷媒加熱器
出口温度が下限設定値以上で、かつ冷媒加熱器表面温度
が設定値以下であれば、バーナでの燃焼量を減少させ、
さらに冷媒加熱器出口温度が上限設定値以上で、かつ加
熱器表面温度が、設定値以下であれば、バーナでの燃焼
を停止する。この結果、バーナを燃焼している時間が長
くなり、安定した暖房運転が得られる。

また、請求項２の構成によれば暖房運転時、暖房サイ
クル中の冷媒減少および圧縮機内オイル放出による冷媒
加熱器の局部的温度上昇に対し、２つの温度検知手段に
よって、冷媒加熱器出口温度が最下限設定値以上で、か
つ冷媒加熱器表面温度が設定値以上になれば、バーナで
の燃焼を停止し、開閉弁，電磁弁を一定時間開とすると
共に圧縮機を運転し、受液器内の冷媒および加熱器内の
オイルを含んだ冷媒を室外熱交換器を介して圧縮機へ吸
入させ、強制的に受液器内および冷媒加熱器内へ新しい
液冷媒を流入させる。

この結果、受液器内および加熱器内にオイルの少ない
液冷媒が確保されるため、異常な冷媒温度上昇防止およ
び、圧縮機のオイル確保ができるから、システム全体の
信頼性および安定した暖房運転ができる。

さらに請求項３の構成によれば、暖房サイクル中の冷
媒が多量に装置外へ洩れた場合、２つの温度検知手段に
よって、冷媒加熱器出口温度が最下限値以下で、且つ冷
媒加熱器表面温度が設定値以上になれば装置全体を停止
する。

この結果、冷媒加熱器の異常な温度上昇を最小限にお
さえ冷媒加熱器の信頼性も向上する。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明
する。

第１図は本発明による冷暖房装置の全体構成を示すも
ので、19は室外ユニット、20は室内ユニット、21,22は
室外ユニット19と室内ユニット20を接続する冷媒配管で
ある。23は暖房時使用する熱搬送暖房ブロックであり、
上部より順に、開閉弁24,受液器25,第１逆止弁26,気液
分離器27を設け、最下部にバーナ28およびバーナ制御器
29を有する冷媒加熱器30があり、冷媒加熱器30表面には
表面温度検知器31がある。又、冷媒加熱器30と気液分離
器27最下部を連絡する吸入器32、冷媒加熱器30より気液
分離器27上部を連絡する出口管33、出口管33には出口温
度検知器34、気液分離器27上部らら開閉弁24入口に設け
た均圧管35、均圧管35から分岐した冷媒抜き管36、冷媒
抜き管36から分岐して冷媒加熱器30と連結したオイル抜
き管37、受液器25上部から冷媒が流入するように設けた
戻り管38と、戻り管38中に設けた第２逆止弁39、第２逆
止弁39と並列に設けた冷房用減圧機構40を主部材として
構成している。41は圧縮機で、42は圧縮機41、四方弁43
間に設けた第３逆止弁で、44は気液分離器27上部から四
方弁43,第３逆止弁42間に至る暖房管路で、途中に第４
逆止弁45を設けている。46は冷媒抜き管36から室外熱交
換器47に至る間に設けた電磁弁であり、室外熱交換器47
と四方弁43は連通されている。

又、第２逆止弁39と室内ユニット20内の室内熱交換器
48は冷媒配管22で連通されている。一方、四方弁43と室
内ユニット20内の室内熱交換器48は冷媒配管21で連通さ
れている。49は四方弁43と圧縮機41の吸入側間に設けた
アキュムレータであり、50は表面温度検知器31と出口温
度検知器34の検知温度によって、バーナ制御器29,開閉
弁24,電磁弁46,圧縮機41を制御する制御機構であり、そ
の制御フローは第２図，第３図に示すようになってい
る。

上記構成において、冷房運転時は四方弁43がオン状態
（図中点線）となり、電磁弁46,開閉弁24は開状態であ
り、圧縮機41から吐出された高温高圧のガス冷媒が第３
逆止弁42,四方弁43を通り室外熱交換器47へ入る。

室外熱交換器47で放熱凝縮した後、冷媒は電磁弁46を
通り冷媒抜き管36とオイル抜き管37へ分流される。オイ
ル抜き管37へ分流された冷媒は冷媒加熱器30,出口管33,
吸入管32を通り気液分離器27へ入り、均圧管35を通り、
冷媒抜き管36と合流する。合流した後、開閉弁24,受液
器25,戻り管38を通り、冷房用減圧機構40へ入る。冷房
用減圧機構40で減圧膨張した冷媒は、冷媒配管22から室
内熱交換器48へ入り、蒸発ガス化した後、冷媒配管21,
四方弁43,アキュムレータ49を経て圧縮機41へ戻る。こ
のサイクルにより冷房を行なう。

一方、暖房運転時は、四方弁43はオフ状態（図中実
線）で、電磁弁46は閉状態であり、開閉弁24が開閉動作
を繰り返しバーナ28の燃焼が開始される。

ここで受液器25に溜った液冷媒は、第１逆止弁26,気
液分離器27を通り吸入管32から冷媒加熱器30に供給され
る。冷媒加熱器30でバーナ28により加熱された冷媒は、
出口管33から気液分離器27を経てガス冷媒のみ暖房管路
44を通り、第４逆止弁45,四方弁43を経て冷媒管路21か
ら室内熱交換器48へ圧送され凝縮液化する。この時開閉
弁24が閉状態となっておれば、凝縮液化した冷媒は、冷
媒管路22,戻り管38,第２逆止弁39を経て受液器25内へ流
入し、受液器25内に液冷媒溜り込みが完了すると開閉弁
24が開となり、受液器25内の冷媒は自重および、均圧管
35の圧力によって、第１逆止弁26から気液分離器27へ流
入し、気液分離器27から吸入管32により冷媒加熱器30へ
流入する。開閉弁24が開状態の時は、受液器25へは凝縮
液冷媒は流入しない。

以上のような動作を繰り返し、冷媒加熱器30へは間欠
的に液冷媒が供給され、室内熱交換器48へはガス冷媒が
圧送される。

次に、冷媒加熱器30の表面温度検知器31と、冷媒加熱
器30の出口温度検知器34の温度によって制御する制御機
構50について、第１図，第２図，第３図で説明する。

冷媒加熱器30の表面温度検知器31で検知する表面温度
をTHAとし、加熱器30の出口温度検知器34で検知する出
口温度をTHBとし、加熱器30の表面温度の制御設定値をT
a、加熱器30出口温度の制御最下限設定をTb1、下限設定
値をTb3上限設定値をTb4とし、バーナ28の燃焼オンする
加熱器30出口温度をTb2とする。

暖房運転中、室内熱交換器48での放熱凝縮量が減少
（例えば室温上昇，室内熱交換器吸込風量減少）した場
合、サイクルの異常な圧力，温度上昇が発生するがTHA
が設定値Ta以下でかつTHBが下限設定値Tb3を超えていれ
ば、制御機構49でバーナ制御器29を動作させバーナ28燃
焼量を最小にして、冷媒加熱量を低下させる。さらにTH
Bが上限設定値Tb4を超えると燃焼をOFFさせ、THBがTb2
まで温度低下すれば再度バーナ28は着火し最大燃焼量で
運転をスタートする。このように熱源（バーナ28）に最
も近い冷媒加熱器30の温度THA,THBで制御するため早く
応答し、かつバーナの燃焼時間も長くなり安定した暖房
運転ができる。

また、暖房サイクル中の室外熱交換器47,アキュムレ
ータ49,圧縮機41への冷媒洩れによる冷媒減少および圧
縮機41内オイル放出による冷媒加熱器30の局部的温度上
昇時は、冷媒加熱器30表面温度がTHAが、冷媒加熱器30
出口温度THBよりも上昇し、設定値Taに達し冷媒加熱器3
0内には冷媒があるためTHBは最下限設定値Tb1以上にな
っている。

この状態において、制御機構50によりバーナ制御器29
を動作させバーナ28の燃焼を停止し、開閉弁24,電磁弁4
6を開にし、圧縮機41が駆動する。圧縮機41が駆動する
と受液器25内の冷媒および加熱器30内のオイルを含んだ
冷媒が開閉弁24、冷媒抜き管36,オイル抜き管37から電
磁弁46,室外熱交換器47,四方弁42,アキュムレータ49を
介して、圧縮機41に吸入される。圧縮機41に吸入された
冷媒は、第３逆止弁42,四方弁43,冷媒配管21を通り室内
熱交換器48へ放出される。受液器25内の冷媒および加熱
器30内のオイルを含んだ冷媒を抜くと室内熱交換器48,
冷媒配管22,戻り管38内の液冷媒が第２逆止弁39を通り
受液器25内へ流入する。、又、圧縮機41が運転したと同
時にタイマーカウントされ、一定時間を超えると、開閉
弁24,電磁弁46が閉止し、室外熱交換器47に溜った冷媒
をくみ上げ、後にタイマーが設定時間になると、圧縮機
41が停止し、開閉弁24が開閉動作を繰り返しバーナ制御
量29によりバーナ28の燃焼が再スタートし、最大燃焼で
運転を始める。ここで、受液器25に入った液冷媒は、第
１逆止弁26,気液分離器27,吸入管32から、冷媒加熱器30
に流入し、冷媒加熱器30を冷却する。冷媒加熱器30内の
冷媒はオイルの少ない冷媒である。これにより暖房再ス
タート時における冷媒加熱器30の異常な冷媒温度上昇防
止、および圧縮機41のオイル確保ができるから、システ
ム全体の信頼性確保、安定した暖房運転が実現できる。

さらに、暖房起動時において暖房サイクル中の冷媒が
多量に装置外へ洩れた場合は、冷媒加熱器30表面温度TH
Aが冷媒加熱器30内出口温度THBより早く上昇し設定値Ta
に達する。この時冷媒加熱器30内にほとんど冷媒が無い
ためTHBは最下限設定値Tb1以下になっている。

この状態において、制御機構50によりバーナ制御器29
を動作させ、バーナ28の燃焼を停止し、さらに装置全体
を停止する。この結果、冷媒加熱器30の異常な温度上昇
を最小限にすることができ、冷媒加熱器30の信頼性を向
上する。

以上の制御動作は第２図の制御フローおよび第３図の
温度動作状態図に示している。

発明の効果以上の様に本発明の冷暖房装置によれば、冷媒加熱器
表面と冷媒加熱器出口それぞれに温度検知手段を設け、
この２つの温度検知手段の検知温度レべルによって、バ
ーナ燃焼量制御、バーナ燃焼停止および開閉弁，電磁弁
開閉動作，圧縮機オンオフを行なう制御、装置全体を停
止する制御の３動作の制御機構を設けたことによって以
下の３つの効果を有する。

（１）室内熱交換器の放熱凝縮量減少時、２つの温度検
知手段および制御機構によりバーナ燃焼量を制御し、冷
媒加熱量を低下させることによって、サイクル状態変化
に対して早く応答し、かつバーナ燃焼時間も長くなり、
安定した暖房運転ができる。

（２）暖房運転時、暖房サイクル中の冷媒減少、および
圧縮機内オイルの暖房サイクルへの多量放出による冷媒
加熱器の局部的温度上昇に対し、２つの温度検知手段お
よび制御機構により、バーナを停止して開閉弁，電磁弁
を開とし圧縮機を起動させ、受液器内および冷媒加熱器
内のオイルを含んだ冷媒を抜き圧縮機を吸入させること
により、強制的に受液器内へ新しい液冷媒を確保し、冷
媒加熱器を冷却すると共に、暖房サイクルへ放出された
オイルを、圧縮機へ回収する。これによって暖房再スタ
ート時における冷媒加熱器の異常な温度上昇防止および
圧縮機のオイル確保ができるから、システム全体の信頼
性確保、安定した暖房運転が得られる。

（３）暖房起動時において、暖房サイクル中の冷媒が多
量装置外へ洩れた場合、２つの温度検知手段および制御
機構により装置全体を停止する。これによって、冷媒加
熱器の異常な温度上昇を最小限におさえ、冷媒加熱器の
信頼性向上をはかることができ、かつ装置異常に対して
早急な対応が可能となりメンテナンス性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による冷暖房装置の冷媒回路
構成図、第２図は同装置の制御機構の制御フローチャー
ト、第３図は同装置の温度動作状態図、第４図は従来の
冷暖房装置の冷媒回路構成図である。 23……熱搬送暖房ブロック、24……開閉弁、25……受液
器、26……第１逆止弁、27……気液分離器、28……バー
ナ、30……冷媒加熱器、31,34……温度検知手段（冷媒
加熱器表面温度検知器、冷媒加熱器出口温度検出器）、
39……第２逆止弁、40……減圧機構、41……圧縮機、42
……第４逆止弁、43……四方弁、45……第３逆止弁、46
……電磁弁、47……室外熱交換器、48……室内熱交換
器、49……アキーュムレータ、50……制御機構。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上部より順に設けた開閉弁、受液器、第１
逆止弁、気液分離器、バーナを具備した冷媒加熱器と、
冷媒加熱器と気液分離器最下部を連絡する吸入管と、冷
媒加熱器より気液分離器上部を連絡する出口管と、気液
分離器上部と開閉弁入口を連絡する均圧管と、均圧管か
ら分岐した冷媒抜き管と、冷媒抜き管から分岐して冷媒
加熱器下部と連絡したオイル抜き管と、受液器上部に戻
り管と、戻り管中に設けた第２逆止弁と、第２逆止弁と
並列に設けた減圧機構とから成る熱搬送暖房ブロック
と、前記熱搬送暖房ブロック内の冷媒抜き管と、電磁弁
と、室外熱交換器と、四方弁と、アキュームレータと、
圧縮機とを接続するとともに、前記圧縮機と、第３逆止
弁と、四方弁と、室内熱交換器と、戻り管とを接続し、
前記気液分離器から第４逆止弁を介して、四方弁、第３
逆止弁間に接続する暖房冷媒管路を設け、前記冷媒加熱
器表面と冷媒加熱器出口それぞれに温度検知手段を設
け、前記温度検知手段により、冷媒加熱器出口温度が下
限設定値以上で、かつ冷媒加熱器表面温度が設定値以下
であれば、バーナでの燃焼量を減少させ、さらに、冷媒
加熱器出口温度が上限設定値を超え、かつ冷媒加熱器表
面温度が設定値以下であれば、バーナでの燃焼を停止す
る制御機構を設けた冷暖房装置。
【請求項２】温度検知手段により、冷媒加熱器出口温度
が最下限設定値以上で、かつ冷媒加熱器表面温度が設定
値以上になれば、バーナでの燃焼を停止し、開閉弁、電
磁弁を一定時間開とすると共に、圧縮機を運転し、開閉
弁、電磁弁を閉止後遅延させて圧縮機を停止する制御機
構を設けた特許請求の範囲第（１）項記載の冷暖房装
置。
【請求項３】温度検知手段により、冷媒加熱器出口温度
が最下限設定値以下で、かつ冷媒加熱器表面温度が設定
値以上になれば、装置を全停止する制御機構を設けた特
許請求の範囲第（１）項記載の冷暖房装置。