JPH04110555A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、冷媒加熱器を備えた空気調和機に関する。

（従来の技術） 空気調和機としては、圧縮臓、四方弁、室外熱交換器、
減圧器、室内熱交換器を順次接続してなるヒートポンプ
式冷凍サイクルを備え、さらにこのヒートポンプ式冷凍
サイクルに冷媒加熱器を組み込み、ヒートポンプ式冷凍
サイクルの熱汲上げ作用と冷媒加熱器の冷媒加熱作用と
を組み合わせて室内の暖房を行なうものがある。

上記冷媒加熱器は、ガスバーナを付属して備えており、
そのガスバーナの燃焼火炎によって冷媒を加熱するもの
である。

すなわち、室内を暖房する場合、圧縮機を起動するとと
もに、四方弁を切換作動し、さらに冷媒加熱器を運転オ
ン（ガスバーナを点火）し、室内熱交換器を凝縮器、冷
媒加熱器を蒸発器として働かせ、暖房運転を実行する。

ところで、暖房運転時、冷媒の循環量などが影響して冷
媒加熱器の温度か過昇し、その冷媒加熱器の耐久性を損
なうことがある。

そこで、従来、冷媒加熱器の流出冷媒温度ＴＥＯを検知
し、その流出冷媒温度ＴＥＯと設定値ＴＥＯ，，ＴＥＯ
２、ＴＥ０１　、ＴＥ０１とを比較し、その比較結果に
応じて冷媒加熱器の燃焼量を制御するようにしている。

この制御を第７図および第８図に示す。

すなわち、流８冷媒温度ＴＥＯかＡゾーンにあるときは
暖房負荷に応じた通常の燃焼量制御を行なうが、流出冷
媒温度ＴＥＯが上昇してＢゾーンに入ると燃焼量を低減
するレリース制御を実行し、冷媒加熱器の温度過昇を防
止する。

このレリース制御によって流出冷媒温度ＴＥＯがＣゾー
ンまで下がると、そのときの冷媒加熱器の燃焼量を保持
する。そして、流出冷媒温度ＴＥＯがＡゾーンまで復帰
すると、再び暖房負荷に応した通常の燃焼量制御を行な
う。

ただし、レリース制御の実行にもかかわらす、流出冷媒
温度ＴＥＯがさらに上昇してＤゾーンに入ることかある
。この場合は、冷媒加熱器の運転をオフする。

この運転オフは、冷媒加熱器の耐久性の劣化たけてなく
、冷媒中に含まれる冷凍機油の劣化を防ぎ、また冷媒の
熱分解を防くためのものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから、暖房運転の立上がり時、つまり暖房運転
の開始から安定運転に至るまでの過渡時は、冷媒の圧力
（または温度）か低く、また冷凍サイクルを流れる冷媒
の循環量か少ない。このため、流出冷媒温度ＴＥＯかオ
ーバシュート的に上昇し、設定値ＴＥＯ４にすぐに到達
するという事態が生じる。

特に、外気温度か低い場合、多二の冷媒か圧縮機内の冷
凍機油に溶は込んでいわゆる寝込み状態にあるため、冷
媒の循環量か極端に少なく、流出冷媒温度ＴＥ○の上昇
か顕著になる。

このため、冷媒加熱器かオン、オフ運転を縁り返し、暖
房能力の立上がりか遅くなるという不具合を生じる。

この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とす
るところは、冷媒加熱器の温度過昇を防ぎ、また冷凍機
油の劣化や冷媒の熱分解を防ぎ、しかも暖房運転開始時
の冷媒加熱器の不要なオン。

オフ運転を回避して暖房能力の立上がりを速めることが
できる空気調和機を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、圧縮機、四方弁２室外熱交換器電動式膨張
弁、および室内熱交換器を連通してなるヒートポンプ式
冷凍サイクルと、前記室外熱交換器と電動式膨張弁の連
通部から前記圧縮機の吸込口にかけて連通して設けた冷
媒加熱器と、前記圧縮機から吐出される冷媒を四方弁、
室内熱交換器　電動式膨張弁、冷媒加熱器を通して流し
且つ冷媒加熱器を運転オンして暖房運転を実行する手段
と、前記冷媒加熱器から流出する冷媒の温度を検知する
冷媒温度センサと、暖房運転時、前記冷媒温度センサの
検知温度か設定値を超えると前記冷媒加熱器の運転をオ
フする手段と、前記設定値を暖房運転の開始から一定時
間だけ通常よりも高めにシフトする手段とを備える。

（作用） 暖房運転時、冷媒加熱器から流出する冷媒の温度か設定
値を超えると、冷媒加熱器の運転をオフする。

設定値は、運転の開始から一定時間が経過するまでは通
常よりも高めにシフトし、一定時間が経過した後は通常
に戻す。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、１は室外ユニットで、ユニット筐体の
側面上部に燃料受給口２を有している。

この燃料受給口２は、燃料供給＃、（図示しない）から
燃料のガスを取り込むためのものである。

この燃料受給口２に、開閉弁２，３および比例弁４を介
してバーナ５を接続し、そのバーナ５に燃焼用ファン６
を設ける。

上記比例弁４は、入力される駆動信号のレベルに比例し
て開度が変化するものである。

バーナ５および燃焼用ファン６は、冷媒加熱器７の付属
部品である。

冷媒加熱器７は、バーナ５に供給されるガスを燃焼用フ
ァン６からの燃焼用空気と共に燃焼し、その燃焼火炎に
よって冷媒を加熱するものである。

燃焼後の排気はユニット筐体の側面に突設した排気トッ
プ８から外に排出する構成としている。

ユニット筐体内の下部に圧縮機１０を設け、その圧縮機
１０の吐田口に四方弁１１および逆止弁１２を介して室
外熱交換器１３を配管接続する。

この室外熱交換器１３は、ユニット筐体の側面に隣接し
て設けており、また近傍には室外ファン１４を配設して
おり、側面を通して外との通風が可能である。

室外熱交換器１３に逆止弁１５　ストレーナ１６、キャ
ピラリチューブ１７を介してパックドバルブ１８を配管
接続する。

パックドバルブ１８はユニット筐体の側面下部から外に
導出して設けており、その近傍に同じくパックドバルブ
１９を導出して設けている。

このパックドバルブ１９に上記四方弁１１．逆止弁２０
．およびアキュームレータ２１を介シテ圧縮機１０の吸
込口を配管接続する。

上記キャピラリチューブ１７とパックドバルブ１８との
接続配管に二方弁２２を介して上記冷媒加熱器７の冷媒
流入口を接続し、その冷媒加熱器７の冷媒流出口を上記
アキュームレータ２１を介して圧縮機１０の吸込口に配
管接続する。

そして、パックドバルブ１８からキャピラリチューブ１
７および三方弁２２にかけての冷媒配管に、第１冷媒温
度センサ２３を取り付ける。

冷媒加熱器７の出口側冷媒配管に、第２冷媒温度センサ
２４を取り付ける。

また、ユニット筐体内の上部に室外制御部３０を設ける
。この室外制御部３０は、マイクロコンピュータおよび
その周辺回路からなり、室外ユニットの全般にわたる制
御を行なうものである。

一方、室外ユニット１の外において、上記パックドバル
ブ１８．１９に配管２５．２６をそれぞれ介して室内ユ
ニット４０の室内熱交換器４１を接続する。

室内ユニット４０は、少なくとも室内熱交換器４１およ
び室内ファン４２を有する。

こうして、室外ユニット１から室内ユニット４０にかけ
てヒートポンプ式冷凍サイクルを搭載している。このヒ
ートポンプ式冷凍サイクルの具体的な構成を第２図に示
す。

一方、制御回路を第３図に示す。

室外制御部３０に、二方弁２２、室外ファンモータ１４
Ｍ１燃焼用フアンモータ６Ｍ、比例弁４、開閉弁２，３
、四方弁１１、点火器３１、フレームロッド３２、火炎
検圧回路３３、電磁接触器３４、タイマ回路３５、およ
び冷媒温度センサ２３．２４を接続する。

上記点火器３１は、バーナ５を点火するためのものであ
る。フレームロッド３２は、バーナ５の着火時にそのバ
ーナ５との間に火炎を通して電流を流すためのものであ
る。火炎検出回路３３は、火炎によってフレームロッド
３２とバーナ５との間に流れる電流を増幅し、その増幅
出力を火炎検出信号として室外制御部３０に供給するも
のである。これらは、全て冷媒加熱器７の付属部品であ
る。

タイマ回路３５は、暖房運転開始からの経過時間ｔをカ
ウントするものである。

また、商用交流電源３０に、接触器接点３４ａを介して
圧縮機モータＩＯＭを接続する。

さらに、電源３０に、室外制御部３０および室内制御部
５０を接続する。

室内制御部５０は、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなり、室内ユニット４０の全般にわたる制御
を行なうものである。

この室内制御部５０に、室内温度センサ５１、室内ファ
ンモータ４２Ｍ１およびリモートコントロール式の運転
操作部（以下、リモコンと略称する）を接続する。

そして、室内制御部５０と室外制御部３０を電源電圧回
期のシリアル信号ラインで接続し、両者間の情報の転送
を可能としている。

さらに、室内制御部５０および室、外制御部３゜におい
て、次の機能手段を備えている。

■圧縮機１０の運転オン、四方弁１１の非切換、二方弁
２２の閉成、および冷媒加熱器７の運転オフを設定し、
圧縮機１０から吐出される冷媒を四方弁１１、逆止弁１
２、室外熱交換器１３、逆止弁１５、ストレーナ１６、
キャピラリチューブ１７、およびパックドバルブ１８を
通して室内熱交換器４１に流し、その室内熱交換器４１
を経た冷媒をパックドバルブ１９、四方弁１１、逆止弁
２０、およびアキュームレータ２ユを通して圧縮機１０
に戻し、冷房運転を実行する手段。

■冷房運転時、室内温度センサ５１の検知温度きリモコ
ン６０の設定温度とを比較し、その比較結果に応じて圧
縮機１０の運転をオン、オフ制御する手段。

■圧縮機１０の運転オン、四方弁１１の切換、二方弁２
２の開放、および冷媒加熱器７の運転オン（ガスバーナ
５の点火）を設定し、□圧縮機１゜から吐出される冷媒
を四方弁ユ１、パックトハルブユ９、室内熱交換″？Ｉ
４１、パックドバルブ１８、および二方弁２２を通して
冷媒加熱器７に流し、その冷媒加熱器７を経た冷媒を四
方弁１ユおよびアキュームレータ２１を通して圧縮機１
０に戻し、暖房運転を実行する手段。

■暖房運転時、リモコン６０の設定温度と室内温度セン
サ５１の検知温度とを比較し、その比較結果に応して圧
縮機１０の運転をオン、オフ制御する手段。

■リモコン６０の設定温度と室内温度センサ５１の検知
温度との差を暖房負荷として検出する手段。

■暖房運転時、第２冷媒温度センサ２４の検知温度つま
り流出冷媒温度ＴＥＯか設定値ＴＥＯ。

ＴＥＯ２、ＴＥＯ３、ＴＥＯｓｆ、：基つくとのゾーン
にあるかを判別する手段。

■暖房運転時、流出冷媒７ｍ度ＴＥＯがＡゾーンにある
ときは上記検出した暖房負荷に応して冷媒加熱器７の通
常の燃焼量制御を行なう手段。

■暖房運転時、流出冷媒温度ＴＥＯがＡゾーンこあると
き、第１冷媒温度センサ２３の検知温度つまり流入冷媒
温度ＴＥＩの平均値が所定値より低くなると、冷媒加熱
器７の燃焼量を暖房負荷に応じた値よりも大きく設定す
る手段（冷媒加熱器７の最低温度を一定以上に維持する
ことが目的）。

■暖房運転時、流出冷媒温度ＴＥＯが上昇してＢゾーン
に入ると冷媒加熱器７の燃焼量を低減してレリース制御
を実行する手段。

■暖房運転時、流出冷媒温度ＴＥＯか下降してＣゾーン
に入るとそのときの冷媒加熱器７の燃焼量を保持する手
段。

■暖房運転時、上記流８冷媒温度ＴＥＯが設定値ＴＥＯ
ｓを超えてＣゾーンに入ると冷媒加熱器７の運転をオフ
する手段。

Ｏ暖房運転の開始からタイマ回路３５のタイマカウント
に基づく一定時間ｔ〕については上記設定値ＴＥＯｓを
通常のＴＥＯ４よりも高めのＴＥＯ５にシフトし、一定
時間ｔ１の経過後は設定値ＴＥＯｓを通常のＴＥＯ，＋
に戻す手段。

つぎに、上記の構成において第４図ないし第６図を参照
しなから作用を説明する。

リモコン６０で所望の室内温度か設定され、かつ暖房運
転の開始操作がなされると、先ず室内温度センサ５ユの
検知温度と設定室内温度とを比較する。

室内温度センサ５１の検知温度が設定室内温度よりも低
ければ、二方弁２２を開いた状態で圧縮機１０を起動す
るとともに、四方弁１１を切換作動し、さらに冷媒加熱
器７を運転オン（ガスバーナ５を点火）する。

すると、第１図の破線矢印の方向に冷媒が流れて暖房サ
イクルか形成され、室内熱交換器４１が凝縮器、冷媒加
熱器７か蒸発器として働き、室内に温風が吹出される。

この暖房運転時、運転開始からタイマ回路３５を使って
タイムカウントｔを実行し、そのタイムカウントｔか設
定時間ｔ〕に達するまでは温度過昇防止用の設定値ＴＥ
Ｏｓを通常値のＴＥＯ４よりも高いＴＥＯ５をシフトし
、タイムカウントｔが設定時間ｔ１に達した後は上記設
定値ＴＥＯｓを通常値のＴ　Ｅ　Ｏ４に戻す。

そして、リモコン６０の操作に基づく設定室内温度と室
内温度センサ５１の検知温度との差を暖房負荷として求
める。

さらに、第１冷媒温度センサ２４の検知温度つまり冷媒
加熱器７の流出冷媒温度ＴＥ○を取り込み、その流出冷
媒温度ＴＥＯか設定値ＴＥＯ２以下のＡゾーンにあれば
、比例弁１１の開度を上記暖房負荷に応して調整し、冷
媒加熱器７の通常の燃焼量制御を行なう。

仮に、冷媒か室外熱交換器１３側に浸入するなどの事態
か生じると、冷媒加熱器７を通る冷媒の量が減少し、流
出冷媒温度ＴＥＯが上昇するようになる。

流出冷媒温度ＴＥＯが上昇して設定値ＴＥＯ２以上のＢ
ゾーンに入ると、レリース制御を実行する。つまり、比
例弁１１の開度を暖房負荷にかかわらす強制的に小さく
する。

レリース制御を実行すると、冷媒加熱器７の燃焼量が減
少し、冷媒加熱器７の温度過昇か防止される。

流出冷媒温度ＴＥＯか下降して設定値ＴＥＯ２以下のＣ
ゾーンに入ると、比例弁１１の開度っまり冷媒加熱器７
の燃焼量をそのままの状態に保持する。

その後、流出冷媒温度ＴＥ○か設定値ＴＥＯ。

以下に下かってＡゾーンに復帰すると、再び暖房負荷に
応した通常の燃焼量制御を行なう。

ところで、上記レリース制御の実行にもかかわらず、流
出冷媒温度ＴＥＯがさらに上昇して設定値ＴＥＯｓ以上
のＣゾーンに入ることかある。この場合は、冷媒加熱器
７の運転をオフする。圧縮機１０の運転や室外ファン１
４の運転は継続する。

この冷媒加熱器７の運転オフは、冷媒加熱器７の耐久性
の劣化だけでなく、冷媒中に含まれる冷凍機油の劣化を
防ぎ、また冷媒の熱分解を防ぐためのものである。

ここで、設定値ＴＥＯｓについては、運転開始から一定
時間ｔ１か経過するまで高めのＴＥ０１にシフトし、一
定時間ｔ１か経過した後で通常のＴＥ０１に戻すように
している。

したかって、暖房運転の立上がり時、流出冷媒温度ＴＥ
Ｏにオーバシュート的な上昇が生じても、その流出冷媒
温度ＴＥＯが設定値ＴＥＯ５に到達する事態を極力防ぐ
ことができ、冷媒加熱器７の不要なオン、オフ運転の繰
り返しを回避することができる。つまり、暖房能力の立
上がりを速めることができる。

冷媒加熱器７の温度過昇が大きくて危険な状態となれば
、流出冷媒温度ＴＥＯが設定値ＴＥＯ５に到達して冷媒
加熱器７の運転がオフし、十分な安全を確保することが
できる。

なお、この発明は前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、圧縮機四方弁、室
外熱交換器、電動式膨張弁、および室内熱交換器を連通
してなるヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記室外熱交
換器と電動式膨張弁の連通部から前記圧縮機の吸込口に
かけて連通して設けた冷媒加熱器と、前記圧縮機から吐
出される冷媒を四方弁、室内熱交換器、電動式膨張弁７
冷媒加熱器を通して流し且つ冷媒加熱器を運転オンして
暖房運転を実行する手段と、前記冷媒加熱器から流出す
る冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、暖房運転時
、前言己冷媒温度センサの検知温度が設定値を超えると
前記冷媒加熱器の運転をオフする手段と、前記設定値を
暖房運転の開始から一定時間たけ通常よりも高めにシフ
トする手段とを備えたので、冷媒加熱器の温度過昇を防
ぎ、また冷凍機油の劣化や冷媒の熱分解を防ぎ、しかも
暖房運転開始時の冷媒加熱器の不要なオン、オフ運転を
回避して暖房能力の立上がりを速め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図はこの発明の一実施例の全体的な構成を示す図、
第２図は同実施例の冷凍サイクルの構成を具体的に示す
図、第３図は同実施例の制御凹路の構成を示す図、第４
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５図は同実施例の燃焼量制御条件を示す図、第６図は
同実施例における流出冷媒温度ＴＥＯの変化と燃焼との
関係を示す図、第７図は従来の空気調和機の燃焼量制御
条件を示す図、第８図は同じ〈従来の空気調和機におけ
る流ａ冷媒温度ＴＥＯの変化と燃焼との関係を示す図で
ある。 １・・・室外ユニット、５・・・ガスバーナ、７・・・
冷媒加熱器、１０・・・圧縮機、１１・・・四方弁、１
３・・・室外熱交換器、４１・・・室内熱交換器、２３
・・第１冷媒温度センサ、２４・・・第２冷媒温度セン
サ、３０・・・室外制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、電動式膨張弁、および
   室内熱交換器を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイク
   ルと、前記室外熱交換器と電動式膨張弁の連通部から前
   記圧縮機の吸込口にかけて連通して設けた冷媒加熱器と
   、前記圧縮機から吐出される冷媒を四方弁、室内熱交換
   器、電動式膨張弁、冷媒加熱器を通して流し且つ冷媒加
   熱器を運転オンして暖房運転を実行する手段と、前記冷
   媒加熱器から流出する冷媒の温度を検知する冷媒温度セ
   ンサと、暖房運転時、前記冷媒温度センサの検知温度が
   設定値を超えると前記冷媒加熱器の運転をオフする手段
   と、前記設定値を暖房運転の開始から一定時間だけ通常
   よりも高めにシフトする手段とを具備したことを特徴と
   する空気調和機。