JP3744843B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内ユニットに冷媒熱交換器と温水熱交換器とを備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、室内ユニットに冷媒熱交換器と温水熱交換器とを備え、暖房運転時に冷媒熱交換器及び温水熱交換器を共に機能させて、暖房能力を向上させるようにした空気調和装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような空気調和装置の室内ユニットでは、冷房運転時に冷媒熱交換器が蒸発器となって、非稼動中の温水熱交換器を冷却することになる。このため、温水熱交換器内の水が凍結しないように、室外ユニットの圧縮機の能力、つまり冷房運転能力を低下させて冷房運転を実施しなければならず、室温制御を犠牲にしている。
【０００４】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、運転中における温水熱交換器内の水の凍結を、不具合を生じさせることなく防止できる空気調和装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、室外熱交換器を備えた室外ユニットと、冷媒熱交換器及び温水熱交換器を備えた室内ユニットとを有する空気調和装置において、上記温水熱交換器内を流れる水または温水の流量を調節する流量可変弁を設け、上記冷媒熱交換器を蒸発器として機能させることにより冷房運転を行う場合に、上記流量可変弁を所定量だけ開弁させて上記温水熱交換器内に水または温水を流動させるとともに、暖房運転中に上記冷媒熱交換器を蒸発器として機能させることにより上記室外熱交換器の除霜運転を行う場合に、上記流量可変弁を上記所定量より大きく開弁させ、上記温水熱交換器内に水または温水を流動させるよう構成されたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記冷房運転を行う場合に上記流量可変弁を最低開度だけ開弁させ、上記暖房運転中に除霜運転を行う場合に、上記流量可変弁を全開にすることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１及び２に記載の発明には、次の作用がある。
【００１１】
冷媒熱交換器を蒸発器として機能させて冷房運転及び暖房運転中の除霜運転をするときに、温水熱交換器内の水を流動させるよう構成されたことから、冷媒熱交換器によって温水熱交換器が冷却されても、この温水熱交換器内の水が凍結することを防止できる。さらに、暖房運転中の除霜運転時には、冷房運転時に比べて流量調節弁が大きく開弁され、温水熱交換機内をより多くの水または温水が流れる。このため、除霜運転時に温水熱交換器の熱交換効率が高まり、室内ユニットから吹き出される吹出空気の温度低下を抑制できるので、この除霜運転時の冷風感を解消できる。
【００１２】
このとき、蒸発器として機能する冷媒熱交換器を適切に運転できるので、例えば冷房運転能力の低下等の不具合を生じさせることもない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。
【００１９】
この図１に示すように、空気調和装置１０は室外ユニット１１、室内ユニット１２及び給湯ユニット１３を有してなり、室外ユニット１１の室外冷媒配管１４と室内ユニット１２の室内冷媒配管１５とが、連結配管１６及び１７を介して連結されている。上記室外ユニット１１は室外に配置され、室外冷媒配管１４に圧縮機１８が配設され、この室外冷媒配管１４における圧縮機１８の吸込側にアキュムレータ１９が接続され、吐出側に四方弁２０が接続されている。
【００２０】
この四方弁２０は冷房またはドライ運転時に実線で示すように切り替えられ、暖房運転時に点線で示すように切り替えられる。
【００２１】
図示しない制御装置は、同じく図示しないリモートコントローラ等により冷房またはドライ運転が選択して指令された場合には、室外ユニット１１の圧縮機１８を起動させる。これにより、圧縮機１８から吐出された冷媒は、実線の矢印で示すように、四方弁２０を経て、室外熱交換器２１に流入し、ここから流出した冷媒は、電動膨張弁２２を経た後、連結配管１７を介して、室内ユニット１２に流入する。そして、室内冷媒熱交換器２３、連結配管１６、四方弁２０の順に流れ、アキュムレータ１９を経て圧縮機１８に戻される。これにより、室内冷媒熱交換器２３が蒸発器として機能し、この室内冷媒熱交換器２３により、室内ユニット１２内へ導かれた室内空気が冷却されて室内を冷房し、またはドライする。
【００２２】
また、リモートコントローラ等により暖房運転が選択して指令された場合には、圧縮機１８から吐出された冷媒は、点線の矢印で示すように、四方弁２０を経て、連結配管１６を通って室内ユニット１２に流入する。そして、室内冷媒熱交換器２３、連結配管１７、電動膨張弁２２の順に流れ、室外熱交換器２１に流入し、ここから流出した冷媒は、四方弁２０を経た後、アキュムレータ１９を経て圧縮機１８に戻される。これにより、室内冷媒熱交換器２３が凝縮器として機能し、この室内冷媒熱交換器２３により、室内ユニット１２内へ導かれた室内空気が加熱されて室内を暖房する。
【００２３】
本実施形態では、室内ユニット１２が、室内冷媒熱交換器２３のほかに室内温水熱交換器２４を備えて構成される。
【００２４】
これらの室内冷媒熱交換器２３及び室内温水熱交換器２４により室内熱交換器２５が構成される。また、室内ユニット１２内では、室内熱交換器２５近傍に、この室内熱交換器２５へ室内空気を送風する送風機（クロスフローファン）２６が配置されている（図２参照）。
【００２５】
前記給湯ユニット１３は熱源機２７を有し、この熱源機２７は、熱源機給水配管２８から供給された給水を加熱して温水を作る。この温水は、図示しない蛇口から外部へ放出可能とされるとともに、室内ユニット１２の室内温水熱交換器２４と熱源機２７との間で循環可能とされる。
【００２６】
つまり、熱源機２７と室内温水熱交換器２４は、熱源機２７から室内温水熱交換器２４へ温水を送る温水往き配管２９と、室内温水熱交換器２４から熱源機２７へ温水を戻す温水戻り配管３０とによって接続される。
【００２７】
そして、温水往き配管２９に、この温水往き配管２９内を流れる温水の流量を調整する流量可変弁３１が配設されている。熱源機２７から室内温水熱交換器２４へ温水が供給されることによって、この室内温水熱交換器２４を通過する室内空気が熱交換により加熱される。
【００２８】
図示しないリモートコントローラ等により暖房運転が選択して指令された場合には、上述したように、圧縮機１８からの冷媒を、室内冷媒熱交換器２３に導いて、この室内冷媒熱交換器２３で凝縮させて室内を暖房するとともに、温水往き配管２９に接続された流量可変弁３１を開弁操作させて、熱源機２７からの温水を室内温水熱交換器２４との間で循環させて、この室内温水熱交換器２４により、クロスフローファン２６によって室内ユニット１２内に導かれた室内空気を加熱して室内を暖房する。
【００２９】
ここで、制御装置は、上述の冷房運転または暖房運転において、室内ユニット１２に設置された室温センサ（不図示）により検出された室内温度が、リモートコントローラ等により設定された設定温度とほぼ一致するように、上記冷房運転または暖房運転を制御する。
【００３０】
図２に示すように、室内ユニット１２は部屋の壁等に取り付けられる。この室内ユニット１２は、主に背面側をリアケーシング３５が覆い、主に前面側をフロントケーシング３６が覆う。これらのリアケーシング３５とフロントケーシング３６とがケーシングを構成し、このケーシングに囲まれた空間内に室内冷媒熱交換器２３、室内温水熱交換器２４及びクロスフローファン２６が収納される。フロントケーシング３６には空気吸込口３７Ａ、３７Ｂ及び３７Ｃが形成されるとともに、このフロントケーシング３６は、リアケーシング３５に対し着脱または開閉可能に構成される。また、リアケーシング３５とフロントケーシング３６との間に空気吹出口３８が形成される。
【００３１】
室内冷媒熱交換器２３は、互いに連結された第１冷媒熱交換器２３Ａ及び第２冷媒熱交換器２３Ｂからなり、共に、ケーシングの内部に形成された前面側空間Ａに配置されている。また、室内温水熱交換器２４は、互いに連結された第１温水熱交換器２４Ａ及び第２温水熱交換器２４Ｂからなり、共に、ケーシング内部に形成された上面側空間Ｂ内に配置される。このうち第１温水熱交換器２４Ａは、第２冷媒熱交換器２３Ｂの上部に隣接して設置され、第２温水熱交換器２４Ｂとの間に隙間が形成されている。
【００３２】
これらの室内冷媒熱交換器２３及び室内温水熱交換器２４の内側にクロスフローファン２６が配置される。また、第１冷媒熱交換器２３Ａ、第２冷媒熱交換器２３Ｂ及び第１温水熱交換器２４Ａのドレンは前面ドレンパン４１で受け、第２温水熱交換器２４Ｂのドレンは背面ドレンパン４３で受けられる。この背面ドレンパン４３は、下り勾配を有した排水路（不図示）を介して前面ドレンパン４１に連通される。
【００３３】
上記室内温水熱交換器２４における第１温水熱交換器２４Ａと第２温水熱交換器２４Ｂとの隙間に、クロスフローファン２６で吸引される空気の流れ方向に沿って気化式加湿器４５が挿入して配置される。この気化式加湿器４５は、第１温水熱交換器２４Ａの幅一杯に延在されたケース４６と、このケース４６に着脱自在に挿入される加湿フィルタ４７とを備えて構成される。
【００３４】
加湿フィルタ４７は、スポンジ等のように水分を含みやすい材質から構成される。この加湿フィルタ４７を空気が通過する時に、加湿フィルタ４７内の水が自然蒸発されて、空気吹出口３８から室内へ吹き出される空気が加湿される。この加湿は、主に空気調和装置１０の暖房運転時に実施される。
【００３５】
この加湿フィルタ４７へ給水する加湿給水配管４０は、図１に示すように、熱源機給水配管２８から分岐されたものであり、熱源機給水配管２８へ供給される前の清浄な給水を気化式加湿器４５の加湿フィルタ４７へ導く。また、この加湿給水配管４０には、この加湿給水配管４０内を流れる水の流量を調整する熱動弁４４が配設されている。この熱動弁４４の開度調整により、加湿フィルタ４７へ供給される水の供給量が制御される。
【００３６】
さて、図示しない前記制御装置は、室内冷媒熱交換器２３が蒸発器として機能する空気調和装置１０の冷房若しくはドライ運転時、または暖房運転における除霜運転時であって、図２に示す第１温水熱交換器２４Ａ、第２温水熱交換器２４Ｂ、及びこれらを連結する図示しない温水配管内の水が凍結する温度になった時に、給湯ユニット１３を起動して、第１温水熱交換器２４Ａ、第２温水熱交換器２４Ｂ、上記温水配管、温水往き配管２９及び温水戻り配管３０内に温水を循環（流動）させる。第１温水熱交換器２４Ａ、第２温水熱交換器２４Ｂ及び上記温水配管内の水の温度は、例えば、第２冷媒熱交換器２３Ｂに隣接した第１温水熱交換器２４Ａにサーミスタ４８を設置し、このサーミスタ４８により計測される。
【００３７】
更に詳説すれば、制御装置は、冷房またはドライ運転時に、サーミスタ４８が凍結温度を検出した場合、流量可変弁３１（図１）を最低開度に開弁させ、熱源機２７内の図示しない温水ポンプをＯＮ動作させることにより、熱源機２７、温水往き配管２９、室内温水熱交換器２４、前記温水配管及び温水戻り配管３０内で温水を循環させる。
【００３８】
これにより、この冷房またはドライ運転中に、図２に示す室内冷媒熱交換器２３が蒸発器としての能力を落とすことなく適切に機能している時にも、室内温水熱交換器２４（第１温水熱交換器２４Ａ、第２温水熱交換器２４Ｂ）、上記温水配管、温水往き配管２９、温水戻り配管３０内での水の凍結が防止される。
【００３９】
また、制御装置は、暖房運転における除霜運転時に、サーミスタ４８が凍結温度を検出した場合、流量可変弁３１（図１）を定格開度に開弁（全開）操作させ、熱源機２７内の温水ポンプをＯＮ動作させることにより、熱源機２７、温水往き配管２９、室内温水熱交換器２４、前記温水配管及び温水戻り配管３０内で温水を循環させる。これにより、この除霜運転中に、室内冷媒熱交換器２３が蒸発器としての能力を落とすことなく適切に機能している時にも、室内温水熱交換器２４（第１温水熱交換器２４Ａ、第２温水熱交換器２４Ｂ）、上記温水配管、温水往き配管２９、温水戻り配管３０内での水の凍結が防止される。
【００４０】
しかも、この除霜運転時には、流量可変弁３１の開度が全開となり、室内温水熱交換器２４、温水配管、温水往き配管２９及び温水戻り配管３０内を流れる温水の流量が、冷房またはドライ運転時に比べて増大することから、室内ユニット１２の空気吹出口３８から吹き出される吹出空気の温度低下が抑制される。
【００４１】
従って、上記実施の形態によれば、次の効果▲１▼〜▲４▼を奏する。
【００４２】
▲１▼室内冷媒熱交換器２３が蒸発器として機能する冷房若しくはドライ運転時、または暖房運転の除霜運転時に、室内温水熱交換器２４と熱源機２７との間で温水を循環させることから、室内冷媒熱交換器２３によって室内温水熱交換器２４が冷却されても、この室内温水熱交換器２４内の水が凍結することを防止できる。この結果、室内温水熱交換器２４や、この室内温水熱交換器２４に接続された温水配管等の破損を防止でき、これらの破損個所から温水が流出することを防止できる。
【００４３】
▲２▼室内冷媒熱交換器２３が蒸発器として機能する冷房若しくはドライ運転時、または暖房運転の除霜運転時に、室内温水熱交換器２４内を温水が流動することから、室内温水熱交換器２４内で水が凍結することを確実に防止できる。
【００４４】
▲３▼冷房若しくはドライ運転時、または暖房運転の除霜運転時に、蒸発器として機能する室内冷媒熱交換器２３を適切に運転できるので、特に冷房運転時に冷房運転能力の低下を生じさせることがない。
【００４５】
▲４▼室内冷媒熱交換器２３が蒸発器として機能する時に、室内温水熱交換器２４内を流れる温水の流量は、暖房運転における除霜運転時の場合が冷房運転時の場合よりも大きいことから、この除霜運転時に室内温水熱交換器２４の熱交換効率が高まり、室内ユニット１２の空気吹出口３８から吹き出される吹出空気の温度低下を抑制できるので、この除霜運転時の冷風感を解消できる。
【００４６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、室内冷媒熱交換器２３が蒸発器として機能する時に、室内温水熱交換器２４を含む給湯ユニット１３内を流れる温水が水であってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和装置によれば、運転中における温水熱交換器内の水の凍結を、不具合を生じさせることなく防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１の空気調和装置における室内ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 空気調和装置
１２ 室内ユニット
２３ 室内冷媒熱交換器
２４ 室内温水熱交換器
２４Ａ 第１温水熱交換器
２４Ｂ 第２温水熱交換器
２５ 室内熱交換器
２７ 熱源機
３１ 流量可変弁
４８ サーミスタ

Claims (2)

1. 室外熱交換器を備えた室外ユニットと、冷媒熱交換器及び温水熱交換器を備えた室内ユニットとを有する空気調和装置において、
   上記温水熱交換器内を流れる水または温水の流量を調節する流量可変弁を設け、
   上記冷媒熱交換器を蒸発器として機能させることにより冷房運転を行う場合に、上記流量可変弁を所定量だけ開弁させて上記温水熱交換器内に水または温水を流動させるとともに、
   暖房運転中に上記冷媒熱交換器を蒸発器として機能させることにより上記室外熱交換器の除霜運転を行う場合に、上記流量可変弁を上記所定量より大きく開弁させ、上記温水熱交換器内に水または温水を流動させるよう構成されたことを特徴とする空気調和装置。
2. 上記冷房運転を行う場合に上記流量可変弁を最低開度だけ開弁させ、上記暖房運転中に除霜運転を行う場合に、上記流量可変弁を全開にすることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。

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