JP3148558B2 - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JP3148558B2 JP08493195A JP8493195A JP3148558B2 JP 3148558 B2 JP3148558 B2 JP 3148558B2 JP 08493195 A JP08493195 A JP 08493195A JP 8493195 A JP8493195 A JP 8493195A JP 3148558 B2 JP3148558 B2 JP 3148558B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、室内に外気を取り入
れ、一方で室内空気を排気しつつ室内空気の温度調節等
を図る空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の空気調和装置は、例えば、レス
トラン、店舗、病院、研究所、工場等、更には近年のビ
ルに用いられており、室内に導入する外気を室内熱交換
器に通過させて導くとともに、熱損失の低下を防止する
ため室内空気を排気する排気口には室内空気の熱を回収
する熱回収システムが種々提案されている。
【0003】例えば、特開平3ー20573号公報に開
示の空気調和装置には、室内空気を室外に排気する排気
通路中に補助熱交換器(排気利用熱交換器)を設け、冷
房運転時にはこの補助熱交換器を凝縮器として作用さ
せ、暖房運転時には補助熱交換器を蒸発器として作用さ
せる構成が開示されている。このような補助熱交換器を
設けることにより、排気される室内空気の排熱を回収
し、エネルギに無駄のない空気調和を図ろうとしている
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
空気調和装置では、補助熱交換器は冷房または暖房運転
時に常時作動するため、熱効率の向上が図れず、COP
(成績係数)の向上にも一定の限界があった。
【0005】即ち、運転始動時等には、通常、室内温度
は外気温度とほとんどかわらないか、あるいは冷房運転
時であっても排気温度(室内の排気口における温度)の
方が外気温度より高かったり、暖房運転時であっても室
内温度の方が外気温度より低い場合もある。このような
場合に、排気を利用して補助熱交換器で冷媒の熱交換を
おこなってもかえって熱効率を低下させたり、成績係数
の向上を図ることができないという問題点がある。
【0006】そこで、本発明の目的は、排気の熱を十分
に利用してエネルギーの無駄を防止し、且つ成績係数を
向上できる空気調和装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、室内に外気を取り入れる
外気通路に配置された室内熱交換器と、室内の空気を排
気する排気通路に配置された排気利用熱交換器と、室外
に設けられ室外空気と熱交換する室外熱交換器と、外気
温度を検知する外気温度検知器と、室内空気の排気温度
を検知する室内温度検知器と、制御装置とを備え、前記
室外熱交換器、排気利用熱交換器及び室外熱交換器によ
り構成される冷媒回路に冷媒を循環させてなる空気調和
装置であって、前記制御装置は、前記外気温度検知器及
び前記室内温度検知器からの検知信号を受けてこれらの
温度を比較し、冷房運転時に排気温度が外気温度よりも
低い場合には前記排気利用熱交換器を凝縮器として作用
させ、暖房運転時に排気温度が外気温度よりも高い場合
には前記排気利用熱交換器を蒸発器として作用させるよ
うに前記冷媒回路を制御する備えるものである。
【0008】請求項2に記載の発明は、室内に外気を取
り入れる外気通路に配置された室内熱交換器と、室内の
空気を排気する排気通路に配置された排気利用熱交換器
と、室外に設けられ室外空気と熱交換する複数の室外熱
交換器と、外気温度を検知する外気温度検知器と、室内
空気の排気温度を検知する室内温度検知器と制御装置と
を備え、前記室外熱交換器、排気利用熱交換器及び室外
熱交換器により構成される冷媒回路に冷媒を循環させて
なるマルチ型の空気調和装置であって、前記制御装置
は、前記外気温度検知器及び前記室内温度検知器からの
検知信号を受けてこれらの温度を比較し、冷房運転時に
排気温度が外気温度よりも低い場合には前記排気利用熱
交換器を凝縮器として作用させ、暖房運転時に排気温度
が外気温度よりも高い場合には前記排気利用熱交換器を
蒸発器として作用させるように制御する備えるものであ
る。
【0009】
【作用】請求項1に記載の発明では、制御装置が、外気
温度検知器と室内温度検知器とからの検知信号を受けて
検知したこれらの外気温度と室内からの排気温度を比較
する。そして、冷房運転時にあっては排気温度が外気温
度よりも低い場合に排気利用熱交換器を凝縮器として作
用させる。これにより、排気される室内空気の熱(低い
温度)を有効に利用でき、しかも外気温度より低い温度
の室内排気を利用するものであるから室外熱交換器より
も効果的に凝縮器として利用できるので、成績係数の向
上を図ることができる。
【0010】一方、暖房運転時にあっては排気温度が外
気温度よりも高い場合には前記排気利用熱交換器を蒸発
器として作用させる。これにより、上述の冷房運転時と
同様に室内空気の熱(高い温度)を有効に利用でき、し
かも外気温度より高い温度の排気を利用するものである
から室外熱交換器よりも効果的に蒸発器として利用でき
るので、成績係数の向上を図ることができる。
【0011】請求項2に記載の発明では、複数の室外熱
交換器を有するマルチ型の空気調和装置であり、この場
合にも請求項1に記載の発明と同様に、排気の熱を十分
に利用してエネルギーの無駄を防止し、且つ成績係数を
向上できる。
【0012】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を図面を参照して説明する。
【0013】空気調和装置1は、室外ユニット2、室内
ユニット3及び制御装置5から構成されており、各ユニ
ット間には配管が接続されて冷媒回路が形成されてい
る。
【0014】室内ユニット3は、室内Rに外気を取り入
れる外気導入路F1に室内熱交換器7を備え、室内Rの
空気を排出する換気通路F2に排気利用熱交換器9を備
えている。外気導入路F1では、室内熱交換器7により
取り込む外気の温度調節を行なった後室内Rに吹き出
し、換気通路F2では、排気利用熱交換器9により室内
空気の熱を利用した後、排気するようになっている。
【0015】室外ユニット2は、冷媒を室外空気と熱交
換する室外熱交換器11、コンプレッサ13を備えてお
り、これらの室外熱交換器11、コンプレッサ13は、
上述の室内熱交換器7及び排気利用熱交換器9に接続さ
れて、冷媒回路を形成している。
【0016】本実施例による空気調和装置1は複数の室
内ユニット3を有しており、その主配管15、17に
は、各室内ユニット3の冷媒管が接続されている。
【0017】主配管15、17には、切換え弁21、2
3が配置されており、これらの開閉により冷房及び暖房
時における冷媒の流れ方向を切換えるようになってい
る。また、排気利用熱交換器9への冷媒の導入を制御す
る開閉弁25、27が設けられており、これらの弁の開
閉により、必要に応じて排気利用熱交換器9に冷媒を導
入したり、冷媒の導入を停止したりしている。更に、室
内熱交換器7にも主配管15、17への冷媒の流出入を
制御するために開閉弁29、31が設けられている。こ
れらの開閉弁29、31の開閉により、室内熱交換器7
を冷房運転したり、暖房運転する。
【0018】尚、各開閉弁21、23、25、27、2
9、31は、それぞれ制御装置5に接続されており、制
御装置5からの開閉信号を受けて開閉が制御されるよう
になっている。
【0019】外気導入路F1には、その外気導入側の入
口に、導入する外気温度を測定する外気温度検知器T1
が設けられている。この外気温度検知器T1は外気温度
を測定するものであればどこに設けられていてもよい
が、室内熱交換器7を通過する直前の外気温度を測定す
るものが好ましい。外気温度検知器T1は、制御装置5
に接続されており、その検知信号を制御装置5に送るよ
うになっている。
【0020】同様に、換気通路F2には、その通路の室
内側の入口に、排出するべき室内空気を導入する換気通
路の入口側に室内温度を測定する室内温度検知器T2が
設けられている。この室内温度検知器T2は外気温度を
測定するものであればどこに設けられていてもよいが、
排気利用熱交換器9を通過する直前の外気温度を測定す
るものが好ましい。この室内温度検知器T2も、制御装
置5に接続されており、その検知信号を制御装置5に送
るようになっている。
【0021】次に、本実施例の作用について説明する。
【0022】室内冷房時であって排気利用熱交換器9を
利用しない場合(通常冷房モード)には、図2に太線で
示すように、コンプレッサ13の駆動により吐出された
冷媒は、開閉弁23、室外熱交換器11、配管33、配
管7a、室内熱交換器7、配管7b、開閉弁29、主配
管17、コンプレッサ13の順序で循環される。この場
合、開閉弁23、29は開かれており、開閉弁21、2
5、27は閉じられている。従って、冷媒回路におい
て、室内熱交換器7及び室外熱交換器11にのみ冷媒が
循環され、室外熱交換器7は蒸発器として作用し、室外
熱交換器11は凝縮器として作用する。
【0023】室内冷房時であって排気利用熱交換器9を
利用する場合(利用冷房モード)には、図3に太線で示
すように、コンプレッサ13の駆動により吐出された冷
媒は、主配管15、配管35、開閉弁27、配管9a、
排気利用熱交換器9、配管9b、配管7a、室内熱交換
器7、配管7b、開閉弁29、主配管17、コンプレッ
サ13の順序で循環される。この場合、開閉弁27、2
9は開かれており、開閉弁21、23、25は閉じられ
ている。従って、冷媒回路において、室内熱交換器7及
び排気利用熱交換器9にのみ冷媒が循環され、室内熱交
換器7は蒸発器として作用し、排気利用熱交換器9は凝
縮器として作用する。
【0024】暖房時であって排気利用熱交換器9を利用
しない場合(通常暖房モード)には、図4に太線で示す
ように、コンプレッサ13の駆動により圧送された冷媒
は、主配管15、開閉弁31、配管7b、室内熱交換器
7、配管7a、配管33、室外熱交換器11、開閉弁2
1、主配管17、コンプレッサ13の順序で循環され
る。この場合、開閉弁21、31は開かれており、開閉
弁23、25、27は閉じられている。従って、冷媒回
路において、室内熱交換器7及び室外熱交換器11にの
み冷媒が循環され、室内熱交換器7は凝縮器として作用
し、室外熱交換器11は蒸発器として作用する。
【0025】暖房時であって排気利用熱交換器9を利用
する場合(利用暖房モード)には、図5に太線で示すよ
うに、コンプレッサ13の駆動により吐出された冷媒
は、主配管15、開閉弁31、配管7b、室内熱交換器
7、配管7a、配管9b、排気利用熱交換器9、配管9
a、開閉弁25、配管37、主配管17、コンプレッサ
13の順序で循環される。この場合、開閉弁25、31
は開かれており、開閉弁21、23、27、29は閉じ
られている。従って、冷媒回路において、室内熱交換器
7及び排気利用熱交換器9にのみ冷媒が循環され、室内
熱交換器7は凝縮器として作用し、排気利用熱交換器9
は凝縮器として作用する。この場合には室外熱交換器を
用いないので着霜を防止でき除霜運転の必要もない。
【0026】次に、図6及び図7を参照して制御装置5
による制御について説明する。
【0027】例えば、夏場等における冷房運転時には、
室外ユニット3の冷房運転が開始されると、制御装置5
は外気温度検知器T1及び室内温度検知器T2からの温
度信号を受けて制御動作を開始する。
【0028】即ち、図6に示すように、ステップS1で
冷房運転が開始されると、制御装置5は、上述の排気利
用熱交換器9を利用しない通常冷房モ−ドで運転する。
【0029】次に、ステップS2に進んで、外気温度T
oと室内温度Tn(排気温度)を比較し、外気温度To
が室内温度Tnより高い場合には、ステップS3に進ん
で、上述の排気利用熱交換器9を利用する利用冷房モ−
ド(図3)で運転する。この場合には、外気温度より低
い温度の室内排気を利用して排気利用熱交換器9内の冷
媒を凝縮するものであるから、室外熱交換器よりも効果
的に凝縮器として利用できるので、成績係数の向上を図
ることができる。
【0030】ステップS2で、外気温度Toが室内温度
Tnより高くないと判断した場合には、再び温度の比較
を繰り返す。従って、この場合には、外気の熱を利用し
た方が効率的であるから、排気利用熱交換器9を利用し
ない通常冷房モ−ド(図2)で運転する。
【0031】一方、冬場等における暖房運転時には、室
外ユニット3の暖房運転が開始されると、制御装置5は
外気温度検知器T1及び室内温度検知器T2からの温度
信号を受けて制御動作を開始する。
【0032】即ち、図7に示すように、ステップS11
で暖房運転が開始されると、制御装置5は、上述の排気
利用熱交換器9を利用しない通常暖房モ−ド(図4)で
運転する。
【0033】次に、ステップS12に進んで、比較手段
が外気温度Toと室内温度Tn(排気温度)を比較し、
外気温度Toが室内温度Tnより低い場合には、ステッ
プS13に進んで、上述の排気利用熱交換器9を利用す
る利用暖房モ−ド(図5)で運転する。この場合には、
外気温度より低い温度の室内排気を利用して排気利用熱
交換器9内の冷媒を蒸発させるものであるから、室外熱
交換器11よりも効果的に蒸発器として利用できるの
で、成績係数の向上を図ることができる。
【0034】ステップS12で、外気温度Toが室内温
度Tnより低くないと判断した場合には、再び温度の比
較を繰り返す。従って、この場合には、外気の熱により
蒸発させた方が効率的であるから、排気利用熱交換器9
を利用しない通常暖房モ−ドで運転する。
【0035】従って、本発明は外気温度と室内温度との
比較により排気利用熱交換器を利用したり、しなかった
りするものであるから、排気の熱を十分に利用してエネ
ルギーの無駄を防止し、且つ成績係数を向上できる。
【0036】次に、本発明の他の実施例を図8及び図9
を参照して説明する。図8は複数の室外熱交換器を有す
るマルチ型の空気調和装置を示したものである。このマ
ルチ型の空気調和装置では、室外熱交換器を複数有する
点で上述した実施例と異なり、その他は上述した実施例
と略同様であるから、上述した実施例と同一部分には同
一の符号を付することによってその部分の詳細な説明を
省略する。
【0037】室外ユニット2には、複数の室外熱交換器
11a、11b、11cが冷媒回路に並列に設けられて
おり、図9に示すように、各室外熱交換器11a、11
b、11cへの冷媒の流入出を制御する各弁41、及び
開閉弁21a、23a、21b、23b、21c、23
cの開閉により制御するようになっている。
【0038】この他の実施例の場合にも、上述した実施
例と同様に、排気の熱を十分に利用してエネルギーの無
駄を防止し、且つ成績係数を向上できるほか、負荷に応
じた効率的な制御をおこなうことができる。
【0039】本発明は上述した実施例に限らず、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【0040】例えば、室外熱交換器と室内熱交換器とを
それぞれ複数台配置するダブルマルチ型空気調和装置で
あっても同様な効果を得ることができる。
【0041】更に、室内熱交換器と室外熱交換器とを一
台づつ有する空気調和装置であっても同様な効果を得る
ことができる。
【0042】
【発明の効果】請求項1に記載の発明では、外気温度検
知器と室内温度検知器とにより検知したこれらの外気温
度と室内からの排気温度とを比較し、冷房運転時にあっ
ては排気温度が外気温度よりも低い場合には排気利用熱
交換器を凝縮器として作用させる構成としているから、
排気される室内空気の熱(低い温度)を有効に利用で
き、しかも排気利用熱交換器を効果的に凝縮器として利
用できるので、成績係数の向上を図ることができる。ま
た、暖房運転時にあっては排気温度が外気温度よりも高
い場合には、排気利用熱交換器を蒸発器として作用させ
るものであるから、冷房運転時と同様に室内空気の熱
(高い温度)を有効に利用でき、且つ成績係数の向上を
図ることができる。
【0043】請求項2に記載の発明では、複数の室外熱
交換器を有するマルチ型の空気調和装置であり、この場
合にも請求項1に記載の発明と同様に、排気の熱を十分
に利用してエネルギーの無駄を防止し、且つ成績係数を
向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による空気調和装置の冷媒回路
図である。
【図2】通常冷房モードにおける冷媒の流れを示す回路
図である。
【図3】利用冷房モードにおける冷媒の流れを示す回路
図である。
【図4】通常暖房モードにおける冷媒の流れを示す回路
図である。
【図5】利用暖房モードにおける冷媒の流れを示す回路
図である。
【図6】本発明の実施例による冷房運転時の制御方法を
示すフローチャートである。
【図7】本発明の実施例による暖房運転時の制御方法を
示すフローチャートである。
【図8】本発明の他の実施例による空気調和装置の冷媒
回路図である。
【図9】図8に示す回路を更に詳しく示す冷媒回路図で
ある。
【符号の説明】 1 空気調和装置 5 制御装置 7 室内熱交換器 9 排気利用熱交換器 11 室外熱交換器 F1 外気導入路 F2 換気通路 T1 外気温度検出器 T2 室内温度検出器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内に外気を取り入れる外気通路に配置
    された室内熱交換器と、室内の空気を排気する排気通路
    に配置された排気利用熱交換器と、室外に設けられ室外
    空気と熱交換する室外熱交換器と、外気温度を検知する
    外気温度検知器と、室内空気の排気温度を検知する室内
    温度検知器と、制御装置とを備え、前記室外熱交換器、
    排気利用熱交換器及び室外熱交換器により構成される冷
    媒回路に冷媒を循環させてなる空気調和装置であって、 前記制御装置は、前記外気温度検知器及び前記室内温度
    検知器からの検知信号を受けてこれらの温度を比較し、
    冷房運転時に排気温度が外気温度よりも低い場合には前
    記排気利用熱交換器を凝縮器として作用させ、暖房運転
    時に排気温度が外気温度よりも高い場合には前記排気利
    用熱交換器を蒸発器として作用させるように前記冷媒回
    路を制御することを特徴とする空気調和装置。
  2. 【請求項2】 室内に外気を取り入れる外気通路に配置
    された室内熱交換器と、室内の空気を排気する排気通路
    に配置された排気利用熱交換器と、室外に設けられ室外
    空気と熱交換する複数の室外熱交換器と、外気温度を検
    知する外気温度検知器と、室内空気の排気温度を検知す
    る室内温度検知器と制御装置とを備え、前記室外熱交換
    器、排気利用熱交換器及び室外熱交換器により構成され
    る冷媒回路に冷媒を循環させてなるマルチ型の空気調和
    装置であって、 前記制御装置は、前記外気温度検知器及び前記室内温度
    検知器からの検知信号を受けてこれらの温度を比較し、
    冷房運転時に排気温度が外気温度よりも低い場合には前
    記排気利用熱交換器を凝縮器として作用させ、暖房運転
    時に排気温度が外気温度よりも高い場合には前記排気利
    用熱交換器を蒸発器として作用させるように制御する制
    御部とを備えることを特徴とする空気調和装置。
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