JPH0340299B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は暖房運転を行なう際に、冷凍サイクル
を循環する冷媒をその蒸発過程において加熱する
ようにしたヒートポンプ式空気調和機に係り、特
に圧縮機の吐出側からバイパスすべくレリースさ
れる冷媒を冷媒加熱用熱交換器に直接導き、暖房
運転の立上り時における冷媒加熱用熱交換器を流
れる冷媒循環量を増加して、暖房運転の立上り性
能を向上させ得るようにした空気調和機に関す
る。

［発明の技術的背景とその問題点］ 本発明に係る空気調和機の従来における冷凍サ
イクルは第１図に示す如く構成されていた。

冷凍サイクル中の冷媒は熱の授受によつて相変
化しながら圧縮機１の吐出側２と吸入側３との圧
力差により回路４内を循環する。

暖房運転時にあつては、圧縮機１で圧縮された
冷媒ガスは四方弁５（図中、実線で示した流路を
形成している）を通過して被空調室（図示せず）
内側に設けられた室内熱交換器６へ導かれ、ここ
で凝縮することによつて潜熱を放出し、被空調室
が暖房されることになる。

室内熱交換器６で凝縮した冷媒は更に吸入側３
へと回路４内を流れ、第１の分岐点７に達する
が、一方の流路には第１の逆止弁８が設けられて
いるためにそれ以上先へ流れることができず、従
つて他方の流路へ流れて冷媒加熱用交換器９へ導
かれる。ここで冷媒は燃焼器１０により加熱さ
れ、蒸発してガス状に相変化することによつてそ
の熱を潜熱として蓄熱することになる。

ガス状の冷媒は更に吸入側３へと回路４内を流
れ、途中開成された二方弁１１を経て第２の分岐
点１２に達するが、これより四方弁５方向への流
路には第２の逆止弁１３が設けられているために
それ以上先へ流れることができず、更に吸入側３
へと流れて圧縮機１に戻ることになり、冷凍サイ
クルの暖房回路１４（図中、太線で示す）が形成
される。

また、この空気調和機には圧縮過程の途中から
冷媒の一部が上記冷凍サイクルの暖房回路１４を
循環せずに圧縮機１の吐出側２からレリースされ
吸入側３へバイパスされるべくレリース回路１５
が形成されている。このレリース回路１５にはそ
の途中にレリース弁１６（例えば電磁弁等）が介
設されており、レリース弁１６の開閉によりレリ
ース回路１５が開閉されるが、暖房運転時には回
路１５は開成され、冷房運転時には閉成されるこ
とになる。レリース回路１５を流れる冷媒量、即
ち冷媒レリース量は定格暖房能力あるいは定格燃
焼量に合わせて一定量に設定されており、それを
変更させることはできないようになつている。な
お、１７はレリース回路１５に開設されたキヤピ
ラリチユーブである。

ところで、暖房運転の立上り時即ち、暖房運転
の起動開始から安定運転に至るまでの過渡時は、
冷媒の温度（又は圧力）が低く且つ冷媒の一部が
レリース回路１５を通してレリースされることも
あつて、暖房回路１４を流れる冷媒循環量が極端
に少ない。その結果、冷媒加熱用熱交換器９内の
冷媒が過度に加熱されてしまう。特に、外気温が
低い場合に、圧縮機１内の冷凍機油へ冷媒が多量
に溶け込んでしまうため、冷媒循環量の立上りが
悪く、上述の冷媒加熱が顕著になる故、暖房の立
上り時には燃焼器１０の加熱を抑制する必要が生
ずる。

そこで、従来は第１図に示す如く、燃焼器１０
の燃料供給系１８の途中に燃料の供給量を制御す
るための燃料供給制御手段１９が介設され、この
燃料供給制御手段１９を冷媒加熱用熱交換器９の
出口に設けた温度検知器２０で検知した冷媒温度
に基づき制御装置２１にて制御し、もつて冷媒の
過熱を防止していた。

ところが、冷媒温度に基づく燃焼量制御（例え
ば、強・弱・OFF）は大変複雑であり、またこ
のような燃焼量制御により得られる暖房の立上り
性能は必ずしも良好とはいえず、通常温風暖房機
より劣り、使い勝手にも問題があつた。

また別に、暖房立上り時に暖房回路１４に流れ
る冷媒循環量を増加すれば上記加熱が解消される
ことから、その時にレリース回路１５に介設した
レリース弁１６を閉成し冷媒レリース量をゼロと
する考えもある。しかし、この場合、室内熱交換
器６を全冷媒ガスが通り、冷媒加熱用熱交換器９
に加熱能力以上の液が流れ込むことになるため、
圧縮機１が液バツク気味となる。したがつて、こ
の液バツクを解消するため上述の燃焼量制御に代
えてレリース弁１６のON／OFF制御が必要とな
り複雑さにおいて変わるところがない。しかも、
本発明者等の実験によれば、そのON／OFF回数
が多くなつてしまい、かつ暖房の立上り性能も従
来のものとあまり差異がなかつた。

このように従来のものは、いずれも複雑な制御
を必要とし、また暖房の立上り性能がきわめて悪
いという問題があつた。

尚、冷房運転については四方弁５を切換え、図
中破線で示す如く流路を形成すれば冷凍サイクル
による通常の冷房運転がなされるようになる。ま
た、図中２２は冷房回路の凝縮器を形成する室外
熱交換器、２３はキヤピラリチユーブあるいは膨
脹弁による絞り装置である。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてさなれ、その目的と
するところは、暖房運転の立上り時の冷媒循環量
を液バツクさせることなく増加して暖房の立上り
性能を大幅に向上させ得るようにした空気調和機
を提供するにある。

〔発明の概要］ 上記目的は、本発明によれば、次のようにして
達成される。即ち、圧縮機、室外熱交換器、減圧
装置、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクル
を形成し、上記圧縮機に圧縮途中の冷媒を吸込側
に戻す第１レリース回路を接続すると共にその第
１レリース回路に第１レリース弁を接続し、上記
冷凍サイクルに、暖房運転時室内熱交換器からの
凝縮冷媒を冷媒加熱用熱交換器に流し、そこで凝
縮冷媒を加熱蒸発させて圧縮機に戻す暖房回路を
接続した空気調和機において、上記冷媒加熱用熱
交換器の入口側に、圧縮途中の冷媒を導入する第
２レリース回路を接続すると共にその第２レリー
ス回路に第２レリース弁を接続し、暖房運転の起
動開始から安定運転までの立上がり時に上記第２
レリース弁を開成すると共に第１レリース弁を閉
成する制御装置を設けたものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明に係る空気調和機の好適一実施例
について添付図面に従つて説明する。

本実施例に係る空気調和機にあつてはその冷凍
サイクルを形成する冷暖房回路自体の構成は従来
例と同様であるが、ここでは既存のレリース回路
１５及びそのレリース弁１６を便宜上第１のレリ
ース回路及び第１のレリース弁と称する。

第２図に示す如く、第１のレリース回路１５の
途中で分岐させ、冷媒加熱用熱交換器９の入口側
へも圧縮機１の吐出側から冷媒をバイパスさせて
レリースする第２のレリース回路２５が暖房回路
１４に連結され、その連結位置は冷媒加熱用熱交
換器９と室内熱交換器６との間に位置している。

この第２のレリース回路２５の途中には、第１
のレリース回路１５と同じく第２のレリース弁２
６（例えば電磁弁等）が介設され、第１及び第２
のレリース弁１６，２６は上記第１及び第２のレ
リース回路１５，２５の流路を制御し上記圧縮機
１の吸入側３及び冷媒加熱用熱交換器９へ流れる
圧縮機１の冷媒レリース量の割合を変化させる制
御弁を構成している。ここで冷媒レリース量の割
合を変化させることは、制御弁がその冷媒レリー
ス量を段階的あるいは連続的に制御する場合は勿
論、一方のレリース回路を断つて他方のレリース
回路のみを閉成する場合に生じる変化をも含む。
したがつて、２つのレリース回路１５，２５のい
ずれか一方の回路にレリース冷媒を選択的に流す
場合には、第１及び第２のレリース回路１５，２
５の分岐点に設けるようにした三方弁であつても
よい。

また、冷凍サイクルを形成する室内熱交換器６
にはこれの温度を検知する温度センサ２７が設け
られ、その検知出力を上記制御装置２１に与える
ことによつて当該温度が一定値以下であることを
条件に暖房運転の立上り時を知らせ、反対に一定
値以上であることを条件に定常運転であることを
知らせるようになつている。すなわちこの温度セ
ンサ２７と制御装置２１とから暖房運転による冷
媒状態の変化を検知する検知手段が構成され、こ
の検知手段からの出力信号によつて上記制御弁の
作動が制御される。なお、この検知手段のセンサ
は温度センサ２７に限定されるものではなく、冷
凍サイクルの循環冷媒の圧力を検知する圧力検知
センサであつても良い。

次に本実施例の作用について説明する。

暖房運転の立上り時、室内熱交換器６を介して
暖房回路１４に流れる冷媒循環量自体は低温ゆえ
少ない。このとき制御装置２１が温度センサ２７
の信号からサイクルが暖房の立上り時であること
を判断し、制御弁に暖房の立上り信号に基づく作
動命令を出力する。この作動命令を受けた制御
弁、即ち第１及び第２のレリース弁１６，２６は
それぞれ第１のレリース回路１５を閉方向に、第
２のレリース回路２５を開方向に作動して、圧縮
器１のレリース冷媒量の大半を冷媒加熱用熱交換
器９に流すように作用する。この場合において、
暖房運転の立上り時の推移に従つて第１のレリー
ス回路１５と第２のレリース回路２５とに流れる
冷媒レリース量の割合が漸次反転するようにして
も、あるいは第１のレリース弁１６を遮断し、第
２のレリース弁２６を全開してすべてのレリース
冷媒を冷媒加熱用熱交換器９へ流し、この状態を
暖房運転の立上り信号が消滅するまで維持するよ
うにしてもよい。したがつて、いずれにしても暖
房の立上り時には、従来圧縮機１の吸入側へバイ
パスさせていた冷媒ガスが冷媒加熱用熱交換器９
に流れ込むようになるので、冷媒加熱用熱交換器
９を通る冷媒循環量が大幅に増加する。その結
果、冷媒加熱用熱交換器９内の冷媒温度の急上昇
を有効に防止でき、また暖房の立上り性能が大幅
に向上する。

また第２のレリース回路２５によりバイパスさ
れるレリース冷媒は、冷媒加熱用熱交換器９と室
内熱交換器６との間の回路にレリースされ、室内
熱交換器６から凝縮されてながれてくる冷媒液と
合流して冷媒加熱用熱交換器９に入り、室内熱交
換器６を通さないようにしたので、許容量を越え
る冷媒液が冷媒加熱用熱交換器９に入るのを回避
することができる。したがつて冷媒温度の低下に
起因する圧縮機１への液バツクを有効に防止する
ことができる。

暖房運転の平常時には、制御装置２１が温度セ
ンサ２７の信号からサイクルの過渡時が終了して
安定期に入つたことを判断し、制御弁が第１のレ
リース回路１５を全閉するとともに第２のレリー
ス回路２５を遮断して、圧縮機１の吸入側３への
み冷媒をレリースする本来の暖房運転状態に切換
わる。

このように暖房運転による冷媒状態の変化を検
知することにより、過渡時冷媒循環量を液バツク
させることなく増大し、安定時には通常の冷媒循
環量を確保するようにしたので、暖房の立上り性
能を大幅に向上させ冷凍サイクルを常に安定した
運転状態に維持することができる。また、暖房立
上り時に冷媒加熱用熱交換器９へ流入する冷媒レ
リース量を制御するようにし、その制御は冷媒循
環量を一義的に増大させるものなので、従来のご
とき複雑な燃焼量制御を要せず、比較的容易であ
る。特に、制御弁をON／OFF制御とすればその
制御性はきわめて容易となる。

［発明の効果］ 以上、要するに本発明によれば次のような優れ
た効果を発揮する。

暖房運転時冷媒状態の変化に基づいて圧縮機
のレリース冷媒を冷媒加熱用熱交換器に通すよ
うにしたので、冷媒循環量の少ない暖房立上り
時に冷媒加熱用熱交換器を通る冷媒循環量が大
幅に増加し、冷媒加熱用熱交換器内の冷媒加熱
を有効に防止することができ、暖房の立上り性
能を大幅に向上させることができる。

圧縮機のレリース冷媒を室内熱交換器を通さ
ずに冷媒加熱用熱交換器に直接通すようにした
ので、液バツクさせることなく過渡時の冷媒循
環量を増大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の従来例における空気調和機の
冷凍サイクルの構成を示す回路図、第２図は本発
明の好適一実施例における空気調和機の冷凍サイ
クルの構成を示す回路図である。 尚、図中１は圧縮機、２は圧縮機の吐出側、３
は圧縮機の吸入側、６は室内熱交換器、９は冷媒
加熱用熱交換器、１４は暖房回路、１５及び２５
は第１及び第２のレリース回路、１６と２６とは
制御弁を構成する第１及び第２のレリース弁、２
１及び２７は検知手段を構成する制御装置及び温
度センサである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交
   換器を順次接続して冷凍サイクルを形成し、上記
   圧縮機に圧縮途中の冷媒を吸込側に戻す第１レリ
   ース回路を接続すると共にその第１レリース回路
   に第１レリース弁を接続し、上記冷凍サイクル
   に、暖房運転時室内熱交換器からの凝縮冷媒を冷
   媒加熱用熱交換器に流し、そこで凝縮冷媒を加熱
   蒸発させて圧縮機に戻す暖房回路を接続した空気
   調和機において、上記冷媒加熱用熱交換器の入口
   側に、圧縮途中の冷媒を導入する第２レリース回
   路を接続すると共にその第２レリース回路に第２
   レリース弁を接続し、暖房運転の起動開始から安
   定運転までの立上がり時に上記第２レリース弁を
   開成すると共に第１レリース弁を閉成する制御装
   置を設けたことを特徴とする空気調和機。 ２ 制御装置は、冷媒状態の変化を検知して第１
   及び第２レリース弁を開閉することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。 ３ 制御装置は、室内熱交換器の温度を検出し、
   その温度により第１及び第２レリース弁を開閉す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   空気調和機。 ４ 制御装置は、冷凍サイクルの圧力を検知し、
   その圧力により第１及び第２レリース弁を開閉す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   空気調和機。