JP2568663B2 - 冷媒加熱型暖冷房機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は暖冷房空調分野において、電動圧縮機で冷房
を行い、燃焼熱によって暖房を行なう冷媒加熱型暖冷房
機に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の冷媒加熱型暖冷房機は、第２図に示す
様に、圧縮機１の吸入管２と吐出管３を接続する四方弁
４の他の２つの接続口に室外熱交換器５と逆止弁６と絞
り部７と室内熱交換器８とを順次ループ状に接続する回
路において、絞り部７と室内熱交換器８との接続管から
分岐して開閉弁９を介して、燃料ガス供給装置10に接続
したバーナー11により冷媒を加熱する加熱器12に接続す
るとともに、加熱器12の出口管を圧縮機１の吸入管２に
分岐接続する様に構成されており、冷房運転は開閉弁９
を閉塞した状態で圧縮機１を運転し、室外熱交換器５
で、液化し絞り部７で膨張させ、室内熱交換器８で蒸発
吸熱し暖房を行ない冷媒蒸気は四方弁４を介して圧縮機
１の吸入側に戻り再び高圧蒸気となって圧縮機１より圧
送されていた。一方、暖房運転は開閉弁９を開放した状
態でバーナー11を燃焼させ加熱器12で蒸発した冷媒蒸気
を圧縮機１により四方弁４を介して室内熱交換器８に圧
送し凝縮放熱させ暖房を行ない、凝縮した冷媒液を開閉
弁９を通して再び加熱器12に送りこみ蒸発させていた。

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構成では、暖房運転におい
て電力消費が多い圧縮機を運転しなければならず、ラン
ニングコストが高くなるばかりではなく、一般的に圧縮
機の熱容量は大きいため、暖房運転開始時には冷媒の温
度が上昇しにくくなると同時に、暖房運転時には、室外
熱交換器と加熱器が四方弁を介して圧縮機の吸入側で連
通しているため、暖房始動時には室外熱交換器に溜った
低温の冷媒液を蒸発させる事となり、加熱器出口の蒸気
の温度を低下させてしまい、室内機の吹き出し温度を低
下させるとともに所定の吹き出し温度に到達する迄、長
い時間がかかるという課題を有していた。一方、長時間
運転しないで放置していた場合、冷媒が室外熱交換器に
溜り込み、加熱器側に冷媒がなくなる様な冷媒の分布状
態が生じ、この時に燃焼させると、加熱器の温度が異常
に上昇し、安全装置により運転を停止しなければならな
いか、最悪の場合には加熱器が損傷するという事態に達
するという課題も有していた。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、暖房運
転のランニングコストが安く、室内機の吹き出し温度を
速く立ち上らせることのできる冷媒加熱型暖冷房機を得
る事を第１の目的としている。

第２の目的は長時間運転をしないで放置された状態に
おいても、確実に運転ができる冷媒加熱型暖冷房機を得
ることにある。

課題を解決するための手段 上記第１の課題を解決するために本発明は、燃料ガス
供給装置に接続したバーナーにより冷媒を加熱する加熱
器と、加熱器上方に設けられた出口管と入口管とによっ
てループ状に接続された気液セパレータと、気液セパレ
ータの上方に設けられた出口管より分岐して第１開閉弁
を介して蒸気導入管で上部に接続するとともに底部より
第一逆止弁を介して気液セパレータ上部に接続された受
液器と、気液セパレータの蒸気管より第２逆止弁と四方
弁を介して蒸気入口部に接続するとともに液出口部より
第３逆止弁を介して受液器上部に液管を接続した室内熱
交換器と、第２逆止弁と四方弁との接続管に第４逆止弁
を介して吐出管を接続するとともに四方弁の一端に吸入
管を接続した圧縮機と、第４逆止弁と圧縮機との接続管
より分岐し第２開閉弁を介して蒸気入口部に接続すると
ともに液出口部より第５逆止弁と絞り弁を介して第３逆
止弁と室内熱交換器との接続管に分岐接続した室外熱交
換器と、第２開閉弁と室外熱交換器との接続管より分岐
し第６逆止弁を介して四方弁の一端に接続した第１バイ
パス管と、室外熱交換器と第５逆止弁との接続管より分
岐し第３開閉弁を介して受液器へ接続する第２バイパス
管と、第２バイパス管の分岐部と第５逆止弁との間の接
続間より分岐し第４開閉弁を介して加熱器に接続する第
３バイパス管とからなり、暖房運転停止信号を受信後、
バーナーの燃焼を停止し、第２開閉弁と第３開閉弁と第
４開閉弁とを閉塞した状態で一定時間第１開閉弁を開閉
し閉塞した後、さらに一定時間前記第４開閉弁を開放し
閉塞した後、圧縮機を一定時間運転するものである。

さらに第２の目的を達成するために、本発明は暖房運
転開始信号を受信した後、バーナーの燃焼を開始する以
前に、前回の暖房運転停止信号を受信した時から暖房運
転開始信号を受信した時迄の経過時間が一定時間以上経
過した場合にのみ、第１から第４迄の全ての開閉弁を閉
じた状態で前記圧縮機を一定時間運転するようにしたも
のである。

作用 本発明は上記した構成によって、加熱器で蒸発した高
温高圧の冷媒蒸気が気液セパレータから四方弁を通って
室内機へ導かれ、凝縮し、液となって受液器に蒸気圧差
によって吸入され、第１開閉弁の開放時に気液セパレー
タに重力作用によって落とし込まれ、さらに加熱器へと
流れ込むという冷媒の自然環境作用により、圧縮機を運
転する事なく暖房を行う事ができる。また、暖房運転直
後には第１開閉弁を一定時間開閉した後、第４開閉弁を
一定時間開放し閉塞した後、圧縮機を運転することによ
り、室外熱交換器に溜り込んだ冷媒を第１バイパス管よ
り四方弁を通して暖房経路側に汲み上げる事により、次
の暖房運転時に加熱器内に冷媒が存在する事を保証し、
確実に素早く暖房運転を立ち上げる事ができる。

また、運転停止後長期にわたって放置された時、加熱
器、気液セパレータ、室内機等から少しずつ室外熱交換
器へ冷媒が漏れ込み、暖房回路側の冷媒が不足する事が
あるので、運転開始時に、前回の運転停止信号を受信し
てからの経過時間がある一定時間を超えた時にのみ、全
ての開閉弁を閉じた状態で一定時間圧縮機を運転する事
により、室外熱交換器内の冷媒を第１バイパス管から四
方弁を介して圧縮機吸入側に吸い込み暖房回路側に汲み
上げる。従って、冷媒汲み上げによって加熱器内に冷媒
を保証し長期間放置後も、安全に確実に暖房運転を開始
することができるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について添付図面にもとづい
て説明する。

第１図において、13は燃料ガス供給装置10に接続した
バーナー11によって加熱される加熱器12の上方に設けら
れ、加熱器12と出口管14と入口管15によってループ状に
接続された気液セパレータであり、16は気液セパレータ
13の上方に設けられ、出口管14より分岐して第１開閉弁
17を介して蒸気導入管18を上部に接続するとともに底部
より第１逆止弁19を介して気液セパレータ13の上部に配
管接続された受液器16であり、気液セパレータ13からは
第２逆止弁20と四方弁４を介して室内機８へ蒸気管21が
接続され、室内機８からは第３逆止弁22を介して受液器
16上部へ液管23が接続され暖房回路を構成している。一
方、圧縮機１の吸入管２は四方弁４の一端に接続される
とともに吐出管３は第４逆止弁24を介して第２逆止弁20
と四方弁４の管に分岐接続されるとともに、第４逆止弁
24と圧縮機１の間の吐出管３から分岐して第２開閉弁25
を介して室外熱交換器５へ接続され、室外熱交換器５か
らは第５逆止弁26と絞り部７とを介して第３逆止弁22と
室内熱交換器８とを接続する液管23に分岐接続された冷
房回路を構成している。また27は第２逆止弁25と室外熱
交換器５との接続管より分岐して四方弁４へつながる第
１バイパス管28に設けられた第６逆止弁であり、28は室
外熱交換器５と第５逆止弁26との接続管より分岐して受
液器16へ接続される第２バイパス管29に設けられた第３
開閉弁であり、30は第２バイパス管29の分岐部の第５逆
止弁26との間から分岐し加熱器12に接続される第３バイ
パス管31に設けられた第４開閉弁である。

上記構成において、冷房運転時は、第２開閉弁25第３
開閉弁28、第４開閉弁30を開放し、圧縮機１を運転させ
る。圧縮機１で圧縮された高温高圧蒸気は第２開閉弁25
を通って室外熱交換器５で凝縮し液化した冷媒液は第２
バイパス管29を通って受液器16、第１逆止弁19、気液セ
パレータ13、加熱器12、第４開閉弁30を通って、第５逆
止弁26を介して絞り部７で膨張し、室内機８に導かれ蒸
発する事により冷房を行う。蒸発した冷媒蒸気は蒸気管
21、四方弁４を通って圧縮機１の吸入側に導かれ再び圧
縮機１によって圧縮される冷房サイクルを形成する。

一方、暖房運転時は、第２開閉弁25、第３開閉弁28、
第４開閉弁30を閉塞した状態で第１開閉弁17を周期的に
開閉させる。この時、加熱器12内の冷媒液は燃料ガス供
給装置10に接続するバーナー11の燃焼熱により加熱さ
れ、蒸発し、出口管14から、気液セパレータ13に入り、
第２逆止弁、四方弁を通って室内機８へ送り込まれ凝縮
し放熱する。凝縮した冷媒液は第１開閉弁17が閉塞して
いる時、第３逆止弁22を介して液管23を通って受液器16
に流入する一方、第１開閉弁17が開放状態になった時、
受液器16内に溜まった冷媒液は重力作用によって、第１
逆止弁19を介して気液セパレータ13に落とし込まれる。
さらに入口管15を通って気液セパレータ13内の冷媒液を
加熱器12に再び流入し加熱され蒸発する。従って、第１
開閉弁17を開閉させる事によって、冷媒の蒸気圧の差と
重力作用により、冷媒を自然循環させる事ができ、熱搬
送の為に多くの電力を消費することなく低ランニングコ
ストの暖房運転が可能となる。

暖房運転終了時、すなわち暖房運転停止信号を受信し
た時は、燃料ガス供給装置10で供給を停止することによ
ってバーナーの燃焼を停止し、一定時間第１開閉弁17を
開閉し、加熱器内に圧力を所定の温度にした後に第４開
閉弁30を、一定時間開放し、加熱器12内の液冷媒を室外
熱交換器５へ導き、室外熱交換器５内の圧力と温度を上
げた状態にし、再び第４開閉弁30を閉塞し、圧縮機１を
運転する。この時、室外熱交換器５内に溜った冷媒は第
１バイパス管28を通って四方弁４を介し、圧縮機１の吸
入側に導かれ、室内機８を通って暖房回路側に汲み上げ
られる。従って、再度暖房運転を開始する時は暖房回路
側の加熱器12、気液セパレータ13内の冷媒が充分保たれ
ているためにすぐにバーナー11の燃焼を開始する事がで
き室内機８から短時間の内に高温風を吹き出す事ができ
る。

一方、長期間運転しないで停止しておく場合は、第５
逆止弁26、第６逆止弁27、第２開閉弁25、第３開閉弁2
8、第４開閉弁30からわずかずつ冷媒が室外熱交換器５
へ漏れ込む事もあるので、最悪の場合、バーナー11を燃
焼させた時、加熱器12が空焼状態になり破損するという
事態もあり得る。従って、運転開始時すなわち、暖房運
転開始の信号を受信した時に、前回の暖房停止信号を受
信した時からの経過時間を測る事により、経過時間があ
る一定の時間を超えた場合にのみ、第１開閉弁17、第２
開閉弁25、第３開閉弁28、第４開閉弁30を全て閉塞した
状態で圧縮機１を運転させ室外熱交換器５内に溜った冷
媒を室内機８を通して暖房回路側に汲み上げる。上記の
冷媒汲み上げ運転によって、長期間停止状態で放置した
後でも加熱器を空焼させる事なる安全に確実に暖房運転
を開始させる事ができる。

発明の効果 以上のように本発明の冷媒加熱型暖房機によれば次の
効果が得られる。

（１） 燃料ガスの燃焼熱によって冷媒を加熱する際に
発生する冷媒の蒸気圧の差と重力作用を利用して冷媒を
自然循環させ暖房を行っているため、圧縮機等のように
多くの電力を消費する事なく、ランニングコストの安い
暖房運転を実現できるという効果がある。

（２） 暖房開始時は熱容量の大きな圧縮機を運転する
必要がないので、室内機の吹き出し温風温度を短時間に
立上げることができる。

（３） 暖房運転終了直後室外熱交換器に溜った冷媒を
圧縮機によって暖房回路側に汲み上げておくために、暖
房運転開始時には、冷媒をすぐに加熱する事ができ、室
内機の吹き出し温風温度を素早く立ち上げることができ
る。

（４） 暖房運転開始時には暖房運転停止信号を受信し
てから暖房運転開始信号を受信する迄の経過時間を計測
し、その値が、ある値よりも大きい場合にのみ、バーナ
ーを燃焼させる前に圧縮機を運転し、室外熱交換器に溜
った冷媒を暖房回路側に汲み上げているため、長期間停
止状態の後でも加熱器内に冷媒があるため、空焼する事
なく安全に確実に暖房運転を再開する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷媒加熱型暖冷房機
のシステム構成図、第２図は従来の冷媒加熱型暖冷房機
のシステム構成図である。 １……圧縮機、４……四方弁、５……室外熱交換器、７
……絞り部、10……燃料ガス供給装置、11……バーナ
ー、12……加熱器、13……気液セパレータ、16……受液
器、17,25,28,30……開閉弁、19,20,22,24,26,27……逆
止弁。

フロントページの続き (72)発明者 澤田 敬 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 板沢 幹雄 東京都杉並区西荻北５丁目17番５号 (72)発明者 向井 正 大阪府大阪市東区平野町５丁目１番地 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 押谷 孝司 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−64366（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−305238（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−305237（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料ガス供給装置に接続したバーナーによ
   り冷媒を加熱する加熱器と、前記加熱器上方に設けられ
   た出口管と入口管とによってループ状に接続された気液
   セパレータと、前記気液セパレータの上方に設けられた
   前記出口管より分岐して第１開閉弁を介して蒸気導入管
   で上部に接続するとともに底部より第一逆止弁を介して
   前記気液セパレータ上部に接続された受液器と、前記気
   液セパレータの蒸気管より第２逆止弁と四方弁を介して
   蒸気入口部に接続するとともに液出口部より第３逆止弁
   を介して前記受液器上部に液管を接続した室内熱交換器
   と、前記第２逆止弁と前記四方弁との接続管に第４逆止
   弁を介して吐出管を接続するとともに前記四方弁の一端
   に吸入管を接続した圧縮機と、前記第４逆止弁と圧縮機
   との接続管より分岐し第２開閉弁を介して蒸気入口部に
   接続するとともに液出口部より第５逆止弁と絞り部を介
   して前記第３逆止弁と前記室内熱交換器との接続管に分
   岐接続した室外熱交換器と、前記第２開閉弁と前記室外
   熱交換器との接続管より分岐し第６逆止弁を介して前記
   四方弁の一端に接続した第１バイパス管と、前記室外熱
   交換器と前記第５逆止弁との接続管より分岐し第３開閉
   弁を介して前記受液器へ接続する第２バイパス管と、前
   記第２バイパス管の分岐部と前記第５逆止弁との間の接
   続間より分岐し第４開閉弁を介して加熱器に接続する第
   ３バイパス管とからなり、暖房運転停止信号を受信後、
   前記バーナーの燃焼を停止し、前記第２開閉弁と第３開
   閉弁と第４開閉弁とを閉塞した状態で一定時間前記第１
   開閉弁を開閉し閉塞した後、さらに一定時間前記第４開
   閉弁を開放し閉塞した後、前記圧縮機を一定時間運転す
   る冷媒加熱型暖冷房機。
2. 【請求項２】暖房運転開始信号を受信した後、バーナー
   の燃焼を開始する以前に、前回の暖房運転停止信号を受
   信した時から前記暖房運転開始信号を受信した時迄の経
   過時間が一定時間以上経過した場合にのみ前記第1,第2,
   第3,第４の開閉弁を閉じた状態で前記圧縮機を一定時間
   運転する特許請求の範囲第（１）項記載の冷媒加熱型暖
   冷房機。