JP3009481B2 - ヒートポンプ式空気調和機 - Google Patents

ヒートポンプ式空気調和機

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はヒートポンプ式空気調和
機に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のヒートポンプ式空気調和機
の一例を示す系統図で,空気調和機は圧縮機1,四方切
換弁2,室外熱交換器3,室外ファン4,絞り装置7,
室内熱交換器8及び室内ファン9等から構成される。
【0003】冷房運転時,四方切換弁2が実線で示すよ
うに切換えられる。すると圧縮機1から吐出された高温
・高圧の冷媒ガスは実線矢印で示すように四方切換弁2
を経て室外熱交換器3に入り,ここで室外ファン4によ
って送られる外気に放熱することにより凝縮・液化され
る。次いでこの冷媒液は並列管路の一方に介装された暖
房用絞り装置5による流路抵抗のためその大部分が並列
管路の他方へ流れて逆止弁6を経た後,絞り装置7に入
り,ここで絞られることによって減圧された後,室内熱
交換器8に流入する。そして冷媒はこの室内熱交換器8
を流過する過程で,室内ファン9によって送られる室内
空気と熱交換することによって,室内空気を冷却すると
ともに,自らは蒸発気化されて冷媒ガスとなり,四方切
換弁2を経た後アキュムレータ10に入り,ここで冷媒
ガスから冷媒液が分離されしかる後圧縮機1に吸入され
てここで再び圧縮される。
【0004】暖房運転時,四方切換弁2が破線で示すよ
うに切換えられる。すると圧縮機1から吐出された冷媒
ガスは破線矢印で示すように四方切換弁2を経て室内熱
交換器8に流入しこの室内熱交換器8を流過する過程で
室内ファン9によって送られる室内空気と熱交換するこ
とによって室内空気を加熱するとともに自らは凝縮液化
される。次いでこの冷媒液は絞り装置7及び暖房用絞り
装置5を流過する過程で絞られることによって減圧され
た後室外熱交換器3に入り,ここで室外ファン4によっ
て送られる外気より吸熱することによって蒸発気化され
る。次いでこの冷媒ガスは四方切換弁2を経た後,アキ
ュムレータ10に入り,ここで冷媒ガスから冷媒液が分
離され,しかる後圧縮機1に吸引されてここで再び圧縮
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のヒートポン
プ式空気調和機には解決すべき次の課題があった。
【0006】即ち,従来のヒートポンプ式空気調和機で
はその暖房運転時の冷媒の吸熱源は外気に因っているた
め,外気温の低下に伴って暖房能力が低下する。これが
対策として外気温が低い場合には室内空気を補助ヒータ
等で加熱せしめることによって暖房能力を補なうように
した空気調和機もあるが,本発明は冷媒の吸熱源として
外気の他に温水,燃焼ガス等の熱源を利用することによ
って暖房能力を維持するヒートポンプ式空気調和機を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、及び室
内熱交換器が連結して冷媒回路が形成され、暖房運転時
外気を上記室外熱交換器における、冷媒の吸熱源とした
ヒートポンプ式空気調和機において、上記室外熱交換器
と冷媒の全量を流す上記絞り装置との間に介装され加熱
媒体の温水と熱交換することによって冷媒を加熱する加
熱器と、上記温水の加熱器への供給を開閉する温水弁
と、同加熱器と上記室外熱交換器との間に一端を接続さ
れ他端を上記圧縮機の吸入側に接続されたバイパス管
と、同バイパス管を開閉する第1の開閉弁と、同バイパ
ス管が接続される上記一端と上記室外熱交換器の媒体流
入側との間の流路を開閉する第2の開閉弁と、上記室外
熱交換器の媒体出口側と上記圧縮機の媒体吸入側との流
路に設けられた圧力センサと、上記加熱媒体を冷媒の吸
熱源とする暖房運転時には上記温水弁と第1開閉弁を開
き、第2開閉弁を閉じると共に、暖房運転中に上記圧力
センサの信号を入力し、同信号が所定圧力以上となると
上記第1開閉弁を閉じ、同信号が所定圧力以下となると
上記第1開閉弁を再び開くよう操作し、上記バイパス管
路を開閉又は開通させる制御手段とを具備してなること
を特徴とするヒートポンプ式空気調和機を提供しようと
するものである。
【0008】
【作用】本発明は上記構成を具えているため次の作用を
有する。
【0009】即ち、本発明では外気を吸熱源とする暖房
運転時、第1,第2開閉弁とによって冷媒の流れが室外
熱交換器の方向へ切換えられ、また加熱器への加熱媒体
の通流は温水弁が閉となり、停止される。これにより圧
縮機から吐出された冷媒は室内熱交換器で室内空気へ放
熱することによって凝縮液化された後、絞り装置で減圧
され、次いで室外熱交換器に入り、ここで外気より吸熱
して蒸発気化され、しかる後圧縮機に戻り暖房サイクル
を完了する。
【0010】一方、加熱媒体を吸熱源とする暖房運転
時、第1,第2開閉弁によって冷媒の流れがバイパス管
の方向へ切換えられ、また加熱器へ加熱媒体が温水弁を
開にすることにより通流される。これにより、圧縮機か
ら吐出された冷媒は室内熱交換器で室内空気へ放熱する
ことによって凝縮液化された後、絞り装置で減圧され、
次いで加熱器に入り、ここで加熱媒体より吸熱して蒸発
気化され、しかる後バイパス管を経て圧縮機に戻り暖房
サイクルを完了する。
【0011】またこの暖房運転下、室外熱交換器内に冷
媒液が貯溜されてこの器内の圧力が上昇し、圧力センサ
の検出する圧力信号が所定圧力以上になったとき、第1
開閉弁が閉となってバイパス管路が閉鎖される。これに
より室外熱交換器内より冷媒が圧縮機に吸入されて暖房
回路に回収される。一方、室外熱交換器内に冷媒が存在
しなくなるとこの器内の圧力が降下し、圧力センサの検
出する圧力信号が所定圧力以下になったとき、第1開閉
弁が開き、バイパス管路が開通されて暖房運転が再開さ
れる。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図1により説明する。な
お,従来例と同様の構成部材には同符号を付し,説明を
省略する。
【0013】図1は本実施例に係るヒートポンプ式空気
調和機の系統図である。図において室外熱交換器3と絞
り装置7との間には加熱器21が介装されている。加熱
器21は冷媒を加熱媒体と熱交換することによって加熱
せしめるもので,この冷媒の吸熱源たる加熱媒体には電
気ヒータ,燃焼ガスなど種々のものがあるが本実施例で
は温水が用いられており,加熱器21に温水が温水弁2
2を介して通流されるようになっている。
【0014】また一端が室外熱交換器3と加熱器21と
の間に接続されたバイパス管23の他端が圧縮機1の吸
入側,本実施例ではアキュムレータ10の入口管に接続
されている。このバイパス管23には第1の開閉弁24
が,及び室外熱交換器3とバイパス管23の分岐点25
との間には第2の開閉弁26が,それぞれ介装されてお
り第1の開閉弁24及び第2の開閉弁26を開閉操作す
ることによって冷媒の流れ方向が切換えられる。即ち,
室外熱交換器3に対して並列にバイパス管23が設けら
れており,室外熱交換器3の方向又はこの室外熱交換器
3を迂回してバイパス管23の方向へ択一に冷媒が通流
されるようになっている。ここに第2の開閉弁26には
この弁26の双方向に冷媒が通流可能な可逆弁が用いら
れる。
【0015】バイパス管23の他端29と四方切換弁2
との間には逆止弁28が介装され,冷媒はこの逆止弁2
8により圧縮機1の吸入側方向へのみ通流される。また
アキュムレータ10の入口管には室外熱交換器3内の圧
力を検知する圧力スイッチ等の圧力センサ27が装着さ
れており,この圧力センサ27の信号に基づいて第1の
開閉弁24が開閉制御されるようになっている。
【0016】その他の構成は図2に示す従来のものと同
様であり,対応する部材には上述の通り同じ符号が付さ
れている。
【0017】しかして外気を吸熱源とする暖房運転時,
四方切換弁2が破線で示すように切換えられる他,第1
の開閉弁24は閉止及び第2の開閉弁26は開放され
る。また温水弁22は閉止状態にあり,加熱器21への
温水の通流は停止されている。すると圧縮機1から吐出
された高温・高圧の冷媒ガスは破線矢印で示すように四
方切換弁2を経て室内熱交換器8に入り,ここで室内空
気を加熱することにより凝縮液化された後,絞り装置7
で減圧され,さらに加熱器21及び第2の開閉弁26を
流過した後,暖房用絞り装置5で減圧される。次いでこ
の冷媒は室外熱交換器3に入り,ここで室外ファン4に
よって送られる外気より吸熱して蒸発気化された後,四
方切換弁2,逆止弁28及びアキュムレータ10を経て
圧縮機1に戻り暖房サイクルを完了する。
【0018】一方,温水を吸熱源とする暖房運転時,四
方切換弁2が上記同様破線で示すように切換えられる
他,第1の開閉弁24は開放及び第2の開閉弁26は閉
止される。また温水弁22が開放されて温水が加熱器2
1に通流される。すると圧縮機1から吐出された高温・
高圧の冷媒ガスは一点鎖線で示すように四方切換弁2を
経て室内熱交換器8に入りここで室内空気を加熱するこ
とにより凝縮液化された後,絞り装置7で減圧される。
次いでこの冷媒は加熱器21を流過する過程で温水より
吸熱して蒸発気化された後,第1の開閉弁24を経てバ
イパス管23を通流し,アキュムレータ10を経た後圧
縮機1に戻り暖房サイクルを完了する。
【0019】以上により暖房運転時,冷媒は室外熱交換
器3を介して外気より,又は加熱器21を介して加熱媒
体よりそれぞれ吸熱できるので外気温度に応じて冷媒の
吸熱源を適宜選択することにより空気調和機の暖房能力
を確保できる。
【0020】また,冷房運転から温水を冷媒の吸熱源と
する暖房運転に切換えたり,この暖房運転時,第2の開
閉弁26の内洩れ等により室外熱交換器3内に冷媒液が
貯溜されると室外熱交換器3内の圧力が上昇する。この
圧力センサ27で検知され,所定圧力(例えば 1. 5 kg
/cm2G)以上になったときは圧力センサ27の信号に基
づいて第1の開閉弁24が閉止されてバイパス管23路
が一旦閉鎖される。これにより室外熱交換器3内より冷
媒が四方切換弁2,逆止弁28及びアキュムレータ10
を経て圧縮機1に吸入されて暖房回路に回収される。室
外熱交換器3内に冷媒液が存在しなくなると室外熱交換
器3内の圧力が低下され,この圧力が所定圧力(例えば
0. 5 kg/cm2G)以下になったときは圧力センサ27の
信号に基づいて第1の開閉弁24が開放されてバイパス
管23路が開通され通常の暖房運転が再開される。
【0021】以上の通り,本実施例によれば寒冷時でも
暖房性能の低下しないヒートポンプ式空気調和機が得ら
れるという利点がある。
【0022】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。
【0023】即ち,本発明では暖房運転時,冷媒は室外
熱交換器を介して外気より,又は加熱器を介して加熱媒
体よりそれぞれ吸熱することができるので,外気温度に
応じて冷媒の吸熱源を適宜選択することにより空気調和
機の暖房能力を維持することができる。これにより,寒
冷時は暖房性能が低下する従来のヒートポンプ式空気調
和機の欠点が解消する。
【0024】また,加熱媒体を冷媒の吸熱源とする暖房
運転時,室外熱交換器内の圧力の上昇又は降下に伴って
バイパス管路が閉鎖又は開通制御されることにより室外
熱交換器内に貯溜された冷媒が暖房回路に回収されるの
で暖房回路内の冷媒量不足を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るヒートポンプ式空気調
和機の系統図である。
【図2】従来のヒートポンプ式空気調和機系統図であ
る。
【符号の説明】
1 圧縮機 3 室外熱交換器 4 室外ファン 7 絞り装置 8 室内熱交換器 21 加熱器 23 バイパス管 24 第1の開閉弁 26 第2の開閉弁 27 圧力センサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、及び
    室内熱交換器が連結して冷媒回路が形成され、暖房運転
    時外気を上記室外熱交換器における、冷媒の吸熱源とし
    たヒートポンプ式空気調和機において、上記室外熱交換
    器と冷媒の全量を流す上記絞り装置との間に介装され加
    熱媒体の温水と熱交換することによって冷媒を加熱する
    加熱器と、上記温水の加熱器への供給を開閉する温水弁
    と、同加熱器と上記室外熱交換器との間に一端を接続さ
    れ他端を上記圧縮機の吸入側に接続されたバイパス管
    と、同バイパス管を開閉する第1の開閉弁と、同バイパ
    ス管が接続される上記一端と上記室外熱交換器の媒体流
    入側との間の流路を開閉する第2の開閉弁と、上記室外
    熱交換器の媒体出口側と上記圧縮機の媒体吸入側との流
    路に設けられた圧力センサと、上記加熱媒体を冷媒の吸
    熱源とする暖房運転時には上記温水弁と第1開閉弁を開
    き、第2開閉弁を閉じると共に、暖房運転中に上記圧力
    センサの信号を入力し、同信号が所定圧力以上となると
    上記第1開閉弁を閉じ、同信号が所定圧力以下となると
    上記第1開閉弁を再び開くよう操作し、上記バイパス管
    路を閉鎖又は開通させる制御手段とを具備してなること
    を特徴とするヒートポンプ式空気調和機。
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