JPH0264371A - 冷媒加熱式空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は冷媒加熱器を備えた冷媒加熱式空気調和機に
係り、特に暖房運転の立上り特性を改善した冷媒加熱式
空気調和機に関する。

（従来の技術） 室内の冷暖房等を行なう空気調和機の中には、暖房運転
時に冷媒加熱器で冷媒を積極的に加熱する冷媒加熱式空
気調和機が開発されている。

従来の冷媒加熱式空気調和機は、第１０図に示すように
コンプレッサ１、四方弁２、室外側熱交換器３、減圧様
溝４、室内側熱交換器５等を順次接続し、四方弁２から
コンプレッサ１へと戻る冷房サイクルを有する冷凍サイ
クル６を構成する一方、この冷凍サイクル６に室外側熱
交換器３をバイパスするように冷媒加熱回路７を設ける
。冷媒加熱回路７には暖房運転時に冷媒を積極的に加熱
する冷媒加熱器８が備えられる。冷媒加熱器８はバーナ
８ａの燃焼により冷媒が加熱されるとともに、バーナ８
ａへの燃料供給ライン９には加熱ｆｉ′ｄを調節する制
御弁９ａが設けられ、この制御弁９ａの弁開度を井制御
装置１０により調節制御している。

（発明が解決しようとする課題） 従来の冷媒加熱式空気調和機においては、暖房運転σｎ
始時、弁υ１即装置１０によりυｊ御弁９ｂの弁開度を
制御し、冷媒加熱器８の加熱量を調節しているが、この
加熱量は冷凍サイクル６の運転状態如何によらず、第１
１図に示すように一定の１ｉ１１　ａｌｌが行なわれて
いる。

しかし、このような加熱量の制御方法では、冷媒加熱Ｕ
ＩＪＮサイクル内の冷媒循環量が低下し、冷媒の異常加
熱を引き起こしたり、また、冷媒加熱暖房サイクルの立
上り時間が遅くなる等の問題があった。具体的には、暖
房運転開始時に、冷媒加熱暖房サイクルのサイクル温度
が高い状態で加熱量の速度変化を辺適化させた場合、ｍ
塞期等の運転開始時、冷媒加熱暖房サイクルのサイクル
温石が低い状態で運転を行なうと、コンブレラ１す吸込
口での冷媒の比体積が減少執るため、冷媒循環量が低下
し、冷媒の異常加熱を引き起こすＪ３それがあった。

また、暖房運転開始時のサイクル温度が低い状態で加熱
量を最適化させた場合、サイクル温度が高い状態で運転
を開始させると、加熱量の最適化を行なったときと比較
して冷媒加熱暖房サイクルの立上り時間が遅くなる等の
問題があった。

この発明は上ｊＬした事情を考虐してなされたもので、
暖房運転時の立上り特性を向トさせるとともに、冷媒の
異常加熱を防止し、信頼性の向上を図るようにした冷媒
加熱式空気調和機を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するだめの手段） この発明に係る冷媒加熱式空気調和機は、］コンプレッ
サ四方弁、室外側熱交換器、減圧機構、室内側熱交換器
および冷媒加熱器等から冷凍サイクルを構成した冷媒加
熱式空気調和機において、＃Ｉ記冷媒加熱器の入口側に
冷媒の一度を検出する一度検出器を設け、この温度検出
器の検出温度が設定湿度以下のとき、前記冷媒加熱器の
加熱量を設定量以下に規制する制御装置を設けたもので
ある。

（作用） この冷媒加熱式空気調和機は、冷媒加熱器の入］コ側に
設けた温度検出器により冷媒温度を検出し、この冷ｉｉ
度に応じて制ｉ１１装置により冷媒加熱器への加、無闇
を調節制御したから、寒冷地や厳寒期の暖房運転開始時
に冷媒の異常加熱を防止して冷凍サイクルの信頼性を向
上させるとともに、暖房運転起動時の加熱ｈ１υ１（Ｉ
Ｉを冷凍サイクルの運転状態に応じて最適状態に保つこ
とができ、良好な立上り特性が得られる。

（実施例） 以下、本発明に係る冷媒加熱式空気調和機の一実施例に
ついて添付図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の冷媒加熱式空気調和機の一例を示す
冷凍サイクル図であり、この空気調和機はコンプレッサ
１１、四方弁１２、室外側熱交換器１３、減圧機構１４
ｊ５よび室内側熱交換器１５等を順次接続し、四方弁１
２を紅でコンプレッサ１１へと戻る冷凍サイクル１６の
冷のサイクルが形成される。この冷凍サイクル１６には
室外側熱交換器１３と減圧ぼ構１４との間から冷媒加熱
回路１８が分岐されており、この冷媒加熱回路１８は途
中に冷媒加熱器１９が備えられてコンプレッサ１１の吸
込側に接続される。上記冷媒加熱回路１８は室外側熱交
換器１３をバイパスするように設けられ、暖房運転時の
冷媒加熱暖房サイクルな構成している。なお、符号２１
．２２は逆止弁である。

一方、冷媒加熱器１９の入０ｒｆＩ！Ｉに冷媒の温度を
検出する温度検出器２３が設けられる。この温度検出器
２３で検出された温度検出信号は制御２Ｉｌ装置２４に
入力されて信号処理される。制御２Ｉｌ装置２４からの
出力信号は制御弁等からなる加熱Ｊ調ｒｆＪ志２５に送
られてこの調節器２５の作動制御を１テなっている。

７に＋熱量：Ｊ４ｆＢ器２５は冷媒加熱器１９のバーナ
２６に燃料を供給する燃料供給うイン２７に設置される
。調節器２５を制御装置２４により調節器■することに
より、冷媒加熱器１９への加熱ｖｄが制りＵされる。

第２図は制御装置２４の制御動作を示す動作説明図であ
る。

制御装置２４は温度検出器２３からの冷媒温度検出値に
応じて暖房運転開始時の加熱量を制御している。具体的
には、暖房運転開始時に温度検出器２３で検出された冷
媒の温度が設定値（設定温度）以上の場合には、第２図
（△）に示すように、υＩＩＸＩＨ置２４は装め定めら
れたパターンにて加熱量調節器２５を作動制御し、加熱
間を調節している。

一方、暖房運転開始時、温度検出器２３の冷媒温度検出
値が設定温度以下の場合冷媒の温度が設定−度に４１６
まで加熱間を設定量以下に制御装置２４により制御し、
冷媒４度が設定値に到達した後は、制（ｌ（ｌ装置２４
は予め定められたパターンにて加熱間を増加させる。こ
れにより、冷媒加熱暖房サイクルのサイクル温度が低く
、コンプレッサ吸込部にお（プる冷媒の比体積が小さい
ときでも冷媒の異常加熱を招くことなく、良好な運転を
行なうことができる。

第１図に示した冷媒加熱式空気調和機では冷媒加熱器１
９をバーナ２６にて加熱する例を示したが、この冷媒加
熱器１９を加熱する燃焼装置は、第１図に示すものに限
定されず、第３図に示すように構成してもよい。

第３図は冷媒加熱用石油燃焼装置３０を示ずものであり
、この燃焼装２ｆｆｉ３０は燃焼室３１を画成した筒状
本体３２に冷媒加熱器３３を７ニユラスあるいはトーラ
ス状に設ける一方、筒状本体３２の一側にバーナ装置３
５を設ける。筒状本体３２の池側はＭ２Ｏで覆われて閉
塞される一方、その側方から排気管３７が延びており、
排気管３７の先端には排気トップ３８が設けられる。

一方、燃焼装置３０のバーナ装置３５に燃料を供給する
燃料供給うイン３９には加熱量調節器どして、燃料ポン
プである電磁ポンプ４０が喝えられ、この電磁ポンプ４
０により加熱を品としての燃料供給ωが調節される。ま
た、バーナ装置３５には燃焼用空気を供給するモータ４
１駆動の送１虱機４２が設置され、この送風機４２の作
動により、燃焼用空気がバーナ装け３５に送られ、この
バーす装置３５にて燃焼用−次空気と二次空気とに区画
される。

また、筒状本体３２の冷媒加熱器３３の設置部に対応づ
る中央部にバッフル板４４が配設される。

バッフル板４４は燃焼室３１側に開口する右底筒状形状
に形成され、このバッフル板４４の設置により燃焼室３
１にて燃焼した燃焼ガスを冷媒加熱器３３測に案内し、
その熱交換効率を向、卜させている。

第３図の燃焼装置３０は第４図に示すシーケンスにて運
転される。燃焼装置３０の運転開始によって冷媒加熱暖
房サイクルのサイクル温度が上界していくと、冷媒加熱
器３３の温度を検出する加熱器サーモ（図示Ｕず）から
の検出信号により図示しない制ｔｉｌ＋装置を介して電
磁ポンプ４０の作動制御が行なわれ、バーナＭｉｉＲ３
５での燃焼が強（＋−１１）から弱（Ｌｏ）となるが、
低温時における過渡的なサイクルでは燃焼を維持できず
、ＯＦＦとなる。この場合には、室内側熱交換器の室内
ファンの０Ｎ−ＯＦＦ動作も行なわれるので、冷媒加熱
暖房サイクルの立上り運転が安定するまで、室内ファン
の０Ｎ−ＯＦＦ動作やバーナ装置３５での燃焼状態が何
回も繰り返される。このため、この冷媒加熱用燃焼装置
３０では′Ｊ１！冷地におりる暖房運転の立上り特性が
必ずしｂ良好ではなかった。

第５図は寒冷地にお（）る暖房運転の立上り特性を改善
した冷媒加熱用石油燃焼装置５０を示す。

この燃焼装置５０は第３図に示す石油燃焼装δ３０を改
良したものであり、バッフル板４４の底部に開口部５１
を設け、この開口部５１にｆｉ１口面積を自由に調節す
るバルブ５２を設ける。このバルブ５２は、例えば比例
式電磁バルブであり、このＴｉ磁バルブ５２は加熱冴号
−モ（図示せず）からの検出信号で作動し、加熱器サー
モの温度が高いとき、開口部５１の開口面積が大となる
ように設定される。第５図には電磁バルブ５２の弁駆動
部５３ど弁体５４とを直結した例を示したが、必ずしら
直結させる必要がなく、伝熱を緩和させる装置等を途中
に備えてもよい。

第５図の冷媒加熱用石油燃焼装置は、第６図に示される
動作シーケンスにて運転される。

この燃焼装置５０は筒状本体３２内に収容されたバッフ
ル板４４の底部に開口部５１を設け、排気管３７に通じ
るようにする。バッフル板４４の開口面積は、バルブ５
２にＪ：り調節される。

開口面積の調節によって燃焼ガスの通過ガス吊が変化し
、燃焼ガスの熱交換間が変わる。低温時における暖房運
転の立Ｆり時、いわゆる過渡期には加熱器サーモからの
検出信号に応じてバルブ５２の開口面積を大きくして冷
媒との熱交換間を減少させる。これにより、第６図に示
すように、バーナ装置３５での燃焼状態を強、弱、ＯＦ
Ｆに変化させることなく、所定の燃焼状態に安定的に帷
侍できる。したがって、冷媒暖房加熱サイクルの安定化
を♀！ＩＩＩに実現でき、暖房運転時の立上り特性を改
善することができる。

また、この燃焼装置５０は、暖房運転の立上り時にバー
ナ装置３５の０Ｎ１０ＦＦを繰り返す必要がないので、
バーナ装置３５の耐久寿命を損うことかない。その際、
燃料ポンプ４０や送１！１１４２は、ｌｌｉｇｈ（Ｈ）
やＬｏｗ（Ｌｇ）の切換え操作［ が不要となり、別器の信頼性が向ｔする。

なお、第３図および第５図に示す燃焼装置においては石
油を燃料とする燃焼装置を示したが、必ずしも燃料は石
油に限定されず、他の液体燃料であっても、ガス燃料で
あってもよい。

また、冷媒加熱用燃焼装置は、第７図に示すように構成
してもよい。

この燃焼装置６０は液体燃料、Ｊ：燃焼させる液体燃料
燃焼装置に関するもので、上記燃焼装置６０は本体ハウ
ジング６１内に筒状本体６２を収容し、この筒状本体６
２内に燃焼室６３がターゲラ１へ６４等により画成され
る。この燃焼室６３に臨むよようにノズル６５が設けら
れており、このノズル６５には圧カボツブ６６により加
圧された液体燃料が燃料タンク６７から燃料供給ライン
６８を通って供給されるようになっている。

また、燃焼装置ｆ！６０の本体ハウジング６１内には送
風機７０により燃焼用空気が供給されるようになってお
り、前記ノズル６５の近１力に着火用の点火プラグ７１
が設けられる。点火プラグ７１の点火タイミングは制御
器７２により作動される点火１〜ランス７３により制御
される。この制御器７２は第８図に示すように、例えば
リモートコントローラ７４の操作により作動され、圧力
ポンプ６６や送風機７０の作動も制御しＣいる。

なお、第８図において、Ｈｉｌｌ郭お７２内には点火ト
ランス７３の作動タイマー７６や圧カボツブ６６の遅延
タイマー７７が備えられる。

しかして、この燃焼装置６０の燃焼は、制御ｉｆｔ器７
２の動作シーケンスに伴って行なわれ、この燃焼停止も
第９図に示される制！［７２の燃焼停止シーケンスに伴
って行なわれる。

ところで、リモートコントローラ７１により、燃焼装置
６０の燃焼停止操作を行なうと、制御器７２はその動作
シーケンスにより、圧カボツブ６６の停止を遅延させ、
かつ点火１ヘランス６３に通電信号を送るようになって
いる。点火トランス７３への通゛市は所定時間、すなわ
ら、燃焼停止後圧カボツブ６６からの後だれを考１還し
、後だれが予想される間、行なわれる。送用機７０の作
動は、燃焼停止後、点火１−ランス７３への通電時間や
ポストバージを考慮して定められる。

これにより、この燃焼装置６０は制御器７２の燃焼停止
シーケンスに伴って作動し、燃焼停止後、後だれが生じ
ている間、点火１〜ランス７３は通電され、後だれ燃料
は点火プラグ７１により完全燃焼せしめられ、後だれに
よる煤の発生等の悪影響をなくすことができる。また、
後だれ燃料が未燃状態でノズル６５内等に残留すること
がないので、再着火時の異常着火を防止でき、かつ、ノ
ズル孔の詰り等を低減させることができ、安全性亡耐久
性に優れ、燃焼を良好に保持できる燃焼装置を提供でき
る。

〔発明の効果〕

以上に述べたようにこの発明に係る冷媒加熱式空気調和
礪においては、冷媒加熱器の入口側の冷媒温度を温度検
出器により検出し、この検出された冷媒温度に応じてａ
、ＩＩ御表装置より冷媒加熱器への加熱６を調節制御し
たので、寒冷地や厳寒期の暖房運転開始時に冷媒の異常
加熱を防止し、冷凍サイクルの信頼性を向上さぼる一方
、暖房運転起動時の冷媒加熱器への加熱量制御を冷凍サ
イクルの運転状態に応じて最適に行ない、良好な立上り
特性を（りることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る冷媒加熱式空気調和機の一実施
例を示す冷凍サイクル図、第２図（Ａ＞および（［３）
は上記冷媒加熱式空気調和機に組み込まれる冷媒加熱器
の加熱ｆｆｉ　ｉｌｌ　ｔｉｌ＋の概要をそれぞれ示す
図、第３図は前記冷媒加熱式空気調和機に組み込まれる
冷媒加熱用燃焼装置の第１変形例を示η図、第４図は第
３図に示す燃焼装置の動作シーケンスを示す図、第５図
は冷媒加熱用燃焼装置の第２変形例を示す図、第６図は
第５図に示す燃焼装置の動作シーケンスを示す図、第７
図は冷媒加熱用燃焼装置の第３変形例を示す図、第８図
は上記燃焼装置のυ制御回路を示す図、第９図は第７図
に示す燃焼装置の燃焼停止動作シーケンスを汎、す図、
第１０図は従来の冷媒加熱式空気講和機を示す冷凍サイ
クル図、第１１図は従来の空気調和機に組み込まれる冷
媒加熱器の加熱量制御を示す図である。 １１・・・コンプレッサ、１２・・・四方弁、１３・・
・室外側熱交換器、１４・・・減圧機構、１５・・・学
内側熱交ＩＩＩ！ｆｉ、１６・・・冷凍サイクル、１８
・・・冷媒加熱回路、１９．３３・・・冷媒加熱器、２
３・・・温度検出器、２４・・・１ｉｌＪ　ａｌｌ装置
、２５・・・加熱ω調節各（制御弁）、２６・・・バー
ナ、２７・・・燃料供給ライン、３０．５０．６０・・
・燃焼装置、３１．６３・・・燃焼室、３２・・・筒状
本体、３５・・・バーナ装置、３７・・・排気管、３９
・・・燃料供給ライン、４０・・・燃料ポンプ、４２・
・・送風機、４４・・・バッフル板、５１・・・開口部
、５２・・・パルプ、５４・・・弁体、６１・・・本体
ハウジング、６２・・・筒状本体、６４・・・ターゲラ
１−１６５・・・ノズル、６６・・・圧カボツブ、７０
・・・送」機、７１・・・点火プラグ、７２・・・制御
器、７３・・・点火トランス、７４・・・リモートコン
トローラ。 第３図 第１図 第４図 第２図 第 図 時間 第 図 第１ｏ　１ｍ 時間 第 １１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンプレッサ、四方弁、室外側熱交換器、減圧機構、室
   内側熱交換器および冷媒加熱器等から冷凍サイクルを構
   成した冷媒加熱式空気調和機において、前記冷媒加熱器
   の入口側に冷媒の温度を検出する温度検出器を設け、こ
   の温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記冷
   媒加熱器の加熱間を設定量以下に規制する制御装置を設
   けたことを特徴とする冷媒加熱式空気調和機。