JPH03233264A

JPH03233264A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH03233264A
Application number: JP2924190A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kuwabara; 永治桑原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1991-10-17

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、室外ユニットおよび室内ユニットからなり
、ヒートポンプ式冷凍サイクルを備えた空気調和機に関
する。

（従来の技術）冷房および暖房運転を可能とする空気調和機は、たとえ
ば第６図に示すヒートポンプ式冷凍サイクルを備えてい
る。

１は圧縮機で、この圧縮機１の冷媒吐出口に四方弁２を
介して室外熱交換器３が接続される。この室外熱交換器
３に減圧器たとえば膨張弁４が接続され、その膨張弁４
に接続口５が接続される。

接続口５には液側冷媒管６の一端が接続され、その液側
冷媒管６の他端が接続ロアに接続される。

接続ロアには室内熱交換器８が接続され、その室内熱交
換器８に接続口９が接続される。

接続口９にはガス側冷媒管１０の一端が接続され、その
ガス側冷媒管１０の他端に接続口１１が接続される。そ
して、接続口１１に四方弁２を介して圧縮機１の冷媒吸
込口が接続される。

すなわち、冷房運転時は圧縮機１の運転および四方弁２
の非作動により、圧縮機１から吐出された冷媒が図示実
線矢印の方向に流れて冷房サイクルが形成され、室外熱
交換器３が凝縮器、室内熱交換器８が蒸発器として働く
。

暖房運転時は、圧縮機１の運転および四方弁２の切換作
動により、圧縮機１から吐出された冷媒が図示破線矢印
の方向に流れて暖房サイクルが形成され、室内熱交換器
８が凝縮器、室外熱交換器３か蒸発器として働く。

そして、少なくとも上記圧縮機１、四方弁２、室外熱交
換器３、膨張弁４、および接続口５１１により、室外ユ
ニットＡか構成される。

また、少なくとも室内熱交換器８および接続ロア、９な
とにより、室内ユニットＢか構成される。

ところで、このようなヒートポンプ式の空気調和機を寒
冷地で使用する場合、最大冷房負荷（冷房運転時の最大
空調負荷）と最大暖房負荷（暖房運転時の最大空調負荷
）との関係は、最大冷房負荷く最大暖房負荷となる。

したがって、寒冷地仕様の空気調和機では、最大暖房負
荷に合わせて冷凍サイクルの容量を選定する必要がある
。なお、別の手段として、最大冷房負荷に合わせて冷凍
サイクルの容量を選定し、不足する暖房能力を電気ヒー
タの発熱で補う方法もある。

（発明か解決しようとする課題）しかしながら、最大暖房負荷に合わせて冷凍サイクルの
容量を選定すると、当然ながら冷凍サイクルの容量か人
形になり、室外ユニットＡや室内ユニットＢが人形化し
てその据付に大きなスベスを要するという不具合がある
。

また、電気ヒータを補助熱源として用いるものでは、消
費電力か大きいために運転コストが高くなるという欠点
がある。これに伴い、商用交流電源の契約容量か大きく
なり、基本料金か増大するという欠点もある。

この発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、冷凍サイクルの大形化ひいては室
外ユニットおよび室内ユニットの大形化を招くことなく
、また消費電力の増大を招くことなく、必要十分な暖房
能力を発揮することかできる空気調和機を提供すること
にある。

［発明の構成］（課題を解決するだめの手段）この発明は、液側冷媒管とガス側冷媒管との間に接続さ
れ、液側冷媒管の冷媒の一部を取込みそれを燃焼熱によ
り加熱してガス側冷媒管に送出する冷媒加熱ユニットを
設ける。

（作用）暖房運転時、冷媒加熱ユニットを運転オンすると、室内
ユニットで液化されて液側冷媒管を流れる冷媒の一部か
冷媒加熱ユニットに取込まれる。

この取込まれた冷媒は燃焼熱により加熱され、気化する
。この気化した冷媒は、ガス側冷媒管に送出され、室内
ユニットに再び流入する。

（実施例）以下、この発明の第１実施例について図面を参照して説
明する。なお、図面において第６図と同一部分には同一
符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第１図に示すように、室外ユニットＡおよび室内ユニッ
トＢを結ぶ液側冷媒管６とガス側冷媒管１０との間に、
冷媒加熱ユニットＣが接続される。

この冷媒加熱ユニットＣは、液側冷媒管６を流れる冷媒
の一部を取込み、それを燃焼熱により加熱してガス側冷
媒管１０に送出するものである。

すなわち、冷媒加熱ユニットＣは、液側冷媒管６の中途
に挿入接続される冷媒管２１、この冷媒管２］の両端を
液側冷媒管６に接続するための接続口２２．２３、ガス
側冷媒管１０の中途に挿入接続される冷媒管２４、およ
びこの冷媒管２４の両端をガス側冷媒管１０に接続する
ための接続口２５．２６を有しており、上記冷媒管２１
から冷媒管２４にかけて電磁開閉弁２７、冷媒ポンプ２
８、冷媒加熱器２９、および逆止弁３０を順次に接続し
ている。

冷媒ポンプ２８は、電磁開閉弁２７を通った冷媒を冷媒
加熱器２９側に送出するものである。

冷媒加熱器２９は、冷媒加熱ユニットＣの外面に設けた
燃料供給口３１を介して外部の燃料供給源（図示しない
）に接続されており、その燃料供給源から供給される燃
料（たとえばガス）をガスバーナで燃焼し、その燃焼熱
によって冷媒を加熱するものである。

また、室内ユニットＢに室内温度センサ１２が設けられ
る。

なお、室外ユニットＡおよび室内ユニットＢに構成され
るヒートポンプ式冷凍サイクルは、冷房負６ｆに合う容
量のもので十分である。

一方、４０は制御部で、マイクロコンピュータおよびそ
の周辺回路からなり、空気調和機全般にわたる制御を行
なうものである。

この制御部４０に、上記圧縮機１、四方弁２、室内温度
センサ１２、電磁開閉弁２７、冷媒ポンプ２８、冷媒加
熱器２つ、および操作部４１が接続される。

そして、制御部４０は、圧縮機１の運転および四方弁２
の非作動により冷房運転を実行する機能手段と、圧縮機
１の運転および四方弁２の切換作動により暖房運転を実
行する機能手段と、冷房および暖房運転時、室内温度セ
ンサ１２の検知温度と操作部４１の設定室内温度との差
を空調負荷つまり暖房負荷として検出する機能手段と、
この検出される暖房負荷に応じて圧縮機１の運転を制御
する機能手段と、暖房運転時、暖房負荷が所定以上にな
ると冷媒加熱ユニットＣを運転オンする機能手段とを備
えている。

つぎに、上記の構成において第２図を参照しなから作用
を説明する。

操作部４１で任意の運転モードおよび室内温度Ｔｓか設
定され、さらに運転開始操作がなされたとする。

この場合、まず室内温度センサ１２によって室内温度Ｔ
ａが検知される（ステップＳｌ）。さらに、設定されて
いる運転モードが冷房であるか暖房であるかの判別がな
され（ステップＳ２）、冷房運転モードであれば四方弁
２は非作動の状態が保持される（ステップＳ３）。

そして、室内温度Ｔａと設定室内温度Ｔｓとが比較され
（ステップＳ４）、室内温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓよ
り高ければ、圧縮機１が起動される（ステップＳ５）。

圧縮機１が運転オンすると、第１図に実線矢印で示す方
向に冷媒が流れて冷房サイクルが形成され、室外熱交換
器３が凝縮器、室内熱交換器８が蒸発器として働く。

つまり、冷房運転か開始される。

この冷房運転時、室内温度Ｔａか設定室内温度Ｔｓより
低くなると、圧縮機１の運転かオフされ（ステップＳ６
）、冷房運転が中断する。

一方、設定されている運転モードが暖房であれば、四方
弁２か切換作動される（ステップＳ７）。

そして、室内温度Ｔａと設定室内温度Ｔｓとが比較され
（ステップＳ８）、室内温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓよ
り低ければ、圧縮機１が起動される（ステップＳ９）。

圧縮機１か運転オンすると、第１図に破線矢印で示す方
向に冷媒か流れて暖房サイクルが形成され、室内熱交換
器８が凝縮器、室外熱交換器３が蒸発器として働く。

つまり、暖房運転が開始される。

この暖房運転時、室内温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓより
高くなると、圧縮機１の運転がオフされ（ステップ５１
０）、暖房運転が中断する。

また、暖房運転時、設定室内温度Ｔｓと室内温度Ｔａと
の差（Ｔｓ−Ｔａ）が暖房負荷として検出される（ステ
ップ５１１）。

この暖房負荷（Ｔｓ−Ｔａ）が設定値αより大きければ
、冷媒加熱ユニットＣが運転オンし、電磁開閉弁２７が
開き、冷媒ポンプ２８が運転オンし、さらに冷媒加熱器
２９の燃焼が開始される。

すなわち、室内ユニットＢで液化されて液側冷媒管６を
流れる冷媒の一部が、冷媒ポンプ２８の吸引力によって
冷媒加熱ユニットＣに取込まれる。

この取込まれた冷媒は、冷媒加熱器２９で加熱され、気
化する。この気化した冷媒は、逆止弁３０を通ってガス
側冷媒管１０に送り出され、室内ユニットＢに再び流入
する。

したがって、室外ユニットＡから送り出される冷媒の熱
と冷媒加熱ユニットＣから送り出される冷媒の熱との合
計が、室内ユニットＢにおいて暖房熱として利用される
。

この場合の冷媒の状態をモリエル線図に表わしたのが第
３図である。

このように、冷媒加熱ユニットＣを採用することにより
、暖房負荷が冷房負荷より大きい状況においても、冷凍
サイクルとしては冷房負荷に合わせた容量のものであり
ながら、必要十分な暖房能力を発揮することができる。

よって、冷凍サイクルの人形化ひいては室外ユニットＡ
および室内ユニットＢの大形化を防ぐことができる。

しかも、電気ヒータを補助熱源として用いる場合のよう
に消費電力が大きくなることもなく、よって運転コスト
を安く抑えることができる。これに伴い、商用交流電源
の契約容量を大きくする必要がなく、基本料金を安く抑
えることができる。

たとえば、ビル用のマルチシステムとして利用した場合
、受電設備が小さくなるという利点がある。

また、外気からの汲み上げ熱を主体とし、それに補助熱
として燃焼熱を加えるものであるから、常に安定した暖
房能力を確保することができる。

さらに、冷媒加熱ユニットＣに接続口２２゜２３．２５
．２６を設けているので、冷媒加熱ユニットＣの容易な
着脱が可能であり、たとえばすでに据付が完了している
空気調和機に対し、容易な装着が可能である。

この発明の第２実施例を第４図により説明する。

なお、第４図において第１図と同一部分には同一符号を
付し、その詳細な説明は省略する。

冷媒加熱ユニットＣは、液側冷媒管６の中途に挿入接続
される冷媒管２１、この冷媒管２１の両端を液側冷媒管
６に接続するための接続口２２２３、ガス側冷媒管１０
の中途に挿入接続される冷媒管２４、およびこの冷媒管
２４の両端をガス側冷媒管１０に接続するための接続口
２５．２６を有しており、上記冷媒管２１から冷媒管２
４にかけて流量調整弁５１、冷媒加熱器２つ、搬送圧縮
機５２、および逆止弁３０を順次に接続している。

上記搬送圧縮機５２は、冷媒加熱器２９を経た冷媒を吸
引し、それを逆止弁３０および冷媒管２４側に送出する
ものである。

他の構成は第１実施例と同じである。

したがって、この場合、暖房運転時に暖房負荷（Ｔｓ−
Ｔａ）が設定値αより大きくなると、冷媒加熱ユニッｌ
−Ｃが運転オンし、流量調整弁５１が開くとともに、冷
媒加熱器２９の燃焼が開始され、さらに搬送圧縮機５２
が運転オンする。

すなわち、室内ユニットＢで液化されて液側冷媒管６を
流れる冷媒の一部が、搬送圧縮機５２の吸引力によって
冷媒加熱ユニットＣに取込まれる。

この取込まれた冷媒は、冷媒加熱器２９で加熱され、気
化する。この気化した冷媒は、搬送圧縮機５２によって
搬送され、逆止弁３０側を通ってガス側冷媒管１０に送
り出され、至内ユニットＢに再び流入する。

したがって、室外ユニットＡから送り出される冷媒の熱
と冷媒加熱ユニットＣから送り出される冷媒の熱との合
計か、室内ユニッｌ−Ｂにおいて暖房熱として利用され
る。

この場合の冷媒の状態をモリエル線図に表わしたのか第
５図である。

このように、冷媒加熱ユニットＣを採用することにより
、暖房負荷が冷房負荷より大きい状況においても、冷凍
サイクルとしては冷房負荷に合わせた容量のものであり
ながら、必要十分な暖房能力を発揮することかできる。

よって、冷凍サイクルの大形化ひいては室外ユニットＡ
および室内ユニットＢの大形化を防ぐことができる。

さらに、冷媒加熱ユニットＣに接続口２２゜２３．２５
．２６を設けているので、冷媒加熱ユニットＣの容易な
着脱が可能であり、たとえばすでに据付か完了している
空気調和機に対し、容易な装着か可能である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明によれば、室外ユニットおよ
び室内ユニットを結ぶ液側冷媒管とガス側冷媒管との間
に接続され、液側冷媒管の冷媒の一部を取込みそれを燃
焼熱で加熱してガス側冷媒管に送出する冷媒加熱ユニッ
トを設けたので、冷凍サイクルの大形化ひいては室外ユ
ニットおよび室内ユニットの大形化を招くことなく、ま
た消費電力の増大を招くことなく、必要十分な暖房能力
を発揮することができる空気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の構成を示す図、第２図
は同実施例の作用を説明するためのフローチャート、第
３図は同実施例における冷媒の状態を表わすモリエル線
図、第４図はこの発明の第２実施例の構成を示す図、第
５図は同実施例における冷媒の状態を表わすモリエル線
図、第６図は従来の空気調和機の構成を示す図である。Ａ・・・室外ユニット、Ｂ・・・室内ユニット、Ｃ・・
・冷媒加熱ユニット、１・・・圧縮機、６・・・液側冷
媒管、１０・・・ガス側冷媒管、２９・・・冷媒加熱器
。

Claims

【特許請求の範囲】

室外ユニットおよび室内ユニットからなり、両ユニット
を液側冷媒管およびガス側冷媒管で結んでヒートポンプ
式冷凍サイクルを構成し、冷房および暖房運転を可能と
する空気調和機において、上記液側冷媒管とガス側冷媒
管との間に接続され、液側冷媒管の冷媒の一部を取込み
それを燃焼熱により加熱してガス側冷媒管に送出する冷
媒加熱ユニットを設けたことを特徴とする空気調和機。