JPH0424444A - 冷媒加熱方式空調機 - Google Patents

冷媒加熱方式空調機

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JPH0424444A
JPH0424444A JP12713890A JP12713890A JPH0424444A JP H0424444 A JPH0424444 A JP H0424444A JP 12713890 A JP12713890 A JP 12713890A JP 12713890 A JP12713890 A JP 12713890A JP H0424444 A JPH0424444 A JP H0424444A
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JP
Japan
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heating
refrigerant
indoor
heat exchanger
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP12713890A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Noguchi
野口 正夫
Kunihiro Suga
菅 邦弘
Ryuta Kondo
龍太 近藤
Masahiro Ohama
昌宏 尾浜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP12713890A priority Critical patent/JPH0424444A/ja
Publication of JPH0424444A publication Critical patent/JPH0424444A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0401Refrigeration circuit bypassing means for the compressor

Landscapes

  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、石油、ガスの外部熱源より冷媒を加熱し自然
循環型熱搬送手段を用いて暖房を行う冷媒加熱型暖房手
段と、圧縮機を動作さゼ、ヒートポンプ方式による暖冷
房手段を複合一体化して、冷暖房、乾燥除湿の機能を有
する冷媒加熱方式空調機に関するものである。
従来の技術 従来、この種の、暖冷房・乾燥・除湿の機能を有する空
調機はなく、暖冷房が主体の空調機であった。例えば第
2図に示すように圧縮機を熱搬送手段として用いた冷媒
加熱型の暖房手段と、圧縮機を通常の圧縮機として用い
た冷房手段のハイブリッド暖冷房回路で構成されている
。すなわち、バーナ1によって冷媒を加熱する冷媒加熱
器2、アキュムレータ3、圧縮機4、四方路弁5、送風
機を有する室内熱交換器7、第1電磁弁8を順に連結し
て暖房回路の順方向を形成し、前記圧縮機4の吐出管と
アキュムレータ3の入口管間を第2電磁弁9、第1逆止
弁10を連結して、特に前記第2電磁弁9を調整して暖
房時における冷媒循環量を調整して最適な状態で冷媒加
熱熱量を受けるように制御し、かつ異常時における圧力
バランスを前記四方路5の動作と連動してバイパス制御
を行う並列回路から成る圧縮機圧送型暖房回路が構成さ
れている。次に冷房回路は、前記圧縮機4、四方路弁5
、室外送風機11を有する室外熱交換器12、膨張器1
3、第2逆止弁14、前記室内熱交換器7、前記四方路
弁5、前記アキュムレータ3を順に連結して構成されて
いる。
発明が解決しようとする課題 暖房時の暖房手段は前記暖房回路の圧縮機作動による熱
搬送手段を用いて得られる如く、圧縮機の消費電力が高
いということ、さらに、暖房負荷が小さく、外気温が比
較的高い場合は、バーナ部の0II−OFF制御頻度が
高くなると同時に、バーナ部の予熱ヒータ(図省略)の
ON時間が高くなるため、従来方式で他のし一トポンプ
型暖(冷)馬方式に比べて、燃焼コスト、電気消費電力
が高くつく場合が多いことがあげられる。次に前記従来
方式の暖冷房機のように、冷房回路を動作させることに
よって冷房機能は当然の如く得られる、又除湿機能とし
ては超微風にして0N−OFF運転をくり返えして冷房
運転を行う方式が一般的に広く利用されている。この方
式が除湿運転時の問題点としては本質は冷房運転である
ため部屋の大きさ、気温、湿度によっては寒く感しる場
合や、全く機能が果せない場合等があるという問題があ
った。また、以前には、ヒートポンプ方式でドライ機能
を有する方式があったが、これは室外熱交の凝縮器機能
と室内の蒸発器機能を合体して室内側で利用する方式で
あるが、この場合は、加熱・冷房除湿の同時使用になる
ため、高い除湿能力が得られるという特徴があるが、ヒ
ートポンプの原理的な問題から凝縮器の能力の方が蒸発
器の能力よりも高いため、室温が季節によっては、むし
ろ高くなり、不快であるという問題があった。又、従来
方式を、乾燥機として使用する場合、加熱と冷房を交互
に運転するという方式になるため、実質的な乾燥能力が
低いという問題もあった。一方、前記のヒートポンプ方
式のドライ機能であれば、やや加熱能力や温風温度が低
く乾燥機能としての機能は果せない状況にあった。
本発明は上記課題を解決するもので、暖冷房除湿機能を
有する冷媒加熱型空調機を提供することを目的としてい
る。
課題を解決するための手段 本発明の上記目的を達成するために、バーナ部から得ら
れた冷媒熱量を室内側へ搬送する手段として、圧縮機や
ポンプ等の動力機を用いずに気泡ポンプの揚力に加えて
、室内側と熱源側の圧力差を利用した冷媒加熱型自然循
環方式暖房回路と、従来のヒートポンプ方式による暖冷
房回路を用いて複合一体化構成にすると同時に、自然循
環方式暖房回路の作動冷媒を、ヒートポンプ方式暖冷房
回路の作動冷媒に比べて高沸点の冷媒を使用し、かつ前
記圧縮機を可変容量型圧縮機、また、バーナ部を熱量可
変型バーナ、室内ファンを風量可変型送風機としてそれ
ぞれ構成し、かつ、室内側の熱交換器を前後段分離型に
構成し、一方を冷媒加熱方式の暖房専用の主暖房熱交換
器、他方をヒトポンプによる冷房(除湿)と暖房を兼用
する冷暖兼用型熱交換としてそれぞれ利用するように一
体化構成になっている。
作用 本発明は上記構成手段により、暖房時においては、一定
外気温度以下での領域ではバーナ部からの加熱熱量を、
自然循環方式で室内側へ熱搬送して暖房を行う冷媒加熱
型自然循環方式暖房回路を作動させると共に、上記外気
温度に対応する熱負荷に応じて熱量可変型バーナの熱量
を制御して、快適な制御を行うことにしている。また外
気温度が比較的高く、暖房負荷が小さい領域では、熱量
可変型バーナの可変限界を越えるため、冷媒加熱型自然
循環方式暖房回路の作動を止め、ヒートポンプ方式暖冷
回路の暖房機能を作動させて見目小間やかな暖房を行う
ことができる。このように、一定外気温度以下の外気温
度領域での暖房を行う暖房回路と、一定外気温を越える
外気温度領域、すなわち比較的暖か外気温度ではあるが
、しかし暖房が欲しいという領域で行なう暖房回路とを
使いわけをすることによって、室内の熱負荷に応して暖
房を行うことができるため、室内の温度分布が良く快適
な暖房感が得られる。さらに、熱負荷に整合した暖房加
熱を行うことができるため、ランニングコストが安くな
る。すなわち低い外気温度領域では、冷媒加熱型自然循
環方式暖房回路を作動させた場合は運転の0N−OFF
頻度が少ないし、これより予熱ヒータの運転時間も少な
くなり、この結果ランニングコストが安くなる。また、
比較的外気温度が高い領域では、バーナの熱量可変幅の
限界を越えるため、上記の冷媒加熱型自然循環方式暖房
回路をそのまま運転を継続すると、0N−OFF頻度が
多くなり、室内の温度分布が悪くなると同時に予熱ヒー
タの運転時間、及びその頻度も多くなり、この結果、暖
房感やランニングコストが悪くなるという現象があるた
め、比較的高い外気温度領域では自然循環方式暖房回路
は使用せずに、ヒートポンプ方式の暖冷房回路の暖房機
能を利用することによって、ヒートポンプの特長である
外気温度が高くなればなる程、くみあげ熱量が多くなり
暖房能力が増大し、かつシステム効率(COP)が高く
なるという特性を利用することができ、結果的にランニ
ングコストが安くなる。一方冷房時は、ヒートポンプ方
式暖冷房回路の冷房機能を利用することによって従来方
式の冷房能力とほぼ同等の能力や快適性は得ることがで
きる。又除湿機能としては、室内側の冷媒加熱方式の主
暖房熱交換器と冷暖兼用型熱交換器をそれぞれ分離独立
に構成されているため、冷暖兼用型熱交換器をヒートポ
ンプ方式暖冷房回路の冷却用熱交換器として利用して、
ここで、室内空気を、−担冷房除湿を行ない、次の冷媒
加熱方式主暖房熱交換器で再び加熱して、室内へ戻すと
いうドライ機能が得られる。さらに、冷房回路の冷房能
力は容量可変型圧縮機によって可変が可能になり、一方
の暖房回路の加熱能力は熱量可変型バナによって可変が
可能になるため、季節に応して室内空気の除湿と再加熱
の熱量とその割合いをコントロールして見目小間やかな
空調を行うことができる。すなわち、冬季の除’/TA
は、やや暖房気味で除湿する方法や、中間季では暖房と
冷房の能力をほぼ同程度にして室温をあまり変えないで
除湿する方法、又夏季では冷房の方を強味にして除湿す
る方法、更に暖房機能を停止させ、室内の風量可変型送
風機で超微風にして冷房回路だけ作動させ、除湿する方
法等、季節や室の環境に応して、あるいは人の味合いた
い気持に応じて除lWの質を変えた機能が得られる。更
に、季節に無関係に乾燥機能として用いる場合には、冷
媒加熱型暖房方式とヒートポンプ方式の冷房除湿方式を
最大限に活かし、かつ適切な能力割合いと、これらの乾
燥度合に応した制御によって、乾燥速度の速い乾燥性能
が得られる。
実施例 以下、本発明の一実施例について第1図を参照しながら
説明する。
図に示すように予熱ヒータ内蔵の熱量可変型石油バーナ
部20、前記バーナ部20より冷媒を加熱する冷媒加熱
器21とで構成する冷媒加熱手段22と、気液セパレー
タ23、第1室内熱交換器24、さらに前記冷媒加熱器
21へと順次連結し、作動冷媒Aとしては高沸点の作動
流体A(例えばR−134a)を封入し主暖房回路を構
成すると共に加えて、前記気液セパレータ23内の底部
に溜った液冷媒を冷媒加熱器に戻すために、前記気液セ
パレータ23の底部と前記冷媒加熱器21とが連結して
冷媒加熱型自然循環方式暖房回路が構成されている。
一方容量可変型圧縮機25、四方弁26、室外送風機2
7と室外熱交換器28から成る室外熱交換器手段29、
第1膨張器30と逆止弁31の直列回路からなる冷房用
膨張器手段と、第2膨張器32と電磁弁の直列回路から
なる暖房用膨張器手段、そして前記冷房用膨張器手段と
前記暖房用膨張器手段の並列回路からなる冷暖型膨張器
手段34、室内送風ファン35と前記第1室内熱交換器
24、第2室内熱交換器36から成る室内熱交換器手段
37のうち第2室内熱交換器36と前記四方弁26、そ
してアキュムレータ37とを順次連結し、作動流体B(
例えばR−22)を封入してヒートポンプ方式暖冷房回
路が構成されている。
このような本発明の実施例によれば、主たる暖房として
の冷媒加熱型自然循環方式暖房回路が、熱量可変型バー
ナ部20によって、熱負荷に応じて暖房熱量を可変する
ことができることと、前記バーナ部20の熱量を受けて
前記冷媒加熱器21の液冷媒が蒸発し、気泡ポンプの如
く上昇し、この圧力によって一世、前記気液セパレータ
23を経て、2相冷媒と液冷媒とに分離され、2相冷媒
が室内熱交換器手段37の第1室内熱交換器24へ熱搬
送され、ここで室内へ放熱して、前記冷媒加熱器21へ
再び戻ってくるように循環される。室内の熱負荷が小さ
いければ、熱可変型バーナ部20の熱量を絞り、熱負荷
に応して熱量を制御することによって、バーナ部の0N
−OFF運転頻度を下げ、石油バーナ部22に内蔵して
供給される灯油を0N−OFF毎に予熱を行う予熱ヒー
タの通電時間は初回のみ済み、後は燃焼から得られる自
熱量で予熱ヒータの代替が可能になるため結果的に消費
電力が削減される。加えて、従来方式とは異なり、熱搬
送手段として圧縮機やポンプ等のように新らたな動力を
使わない自然循環方式の熱搬送手段を取っているため、
さらに消費電力が削減され、全体的としてのランニング
コストが安くなる特長をもっている。また高沸点の作動
流体Aを封入されているため、圧力をあまり高くせずに
高温度の吹き出し温風温度が得られ、暖かい暖房感が得
られる。冷房方式は、基本的に従来方式とほぼ同し作動
によって、すなわちヒートポンプ方式暖冷房回路の冷房
機能の動作によって得られる。
方、除湿機能としては、冷媒加熱型自然循環方式暖房回
路の主暖房熱交換器である第1室内熱交換器24と、ヒ
ートポンプ方式暖冷房回路の冷暖兼用型熱交換器である
第2室内熱交換器36をそれぞれ分離独立して使用する
ことができる構成になっているため、第2室内熱交換器
36をヒートポンプ方式暖冷房回路の冷却用熱交換器と
して利用して、ここで吸い込んだ室内空気を一担、冷房
除湿を行ない、次の冷媒加熱方式の主暖房熱交換器であ
る第1室内熱交換器24で再び加熱して室内へ戻すとい
うドライ機能が得られる。また、ヒートポンプ方式暖冷
房回路での冷房能力は容量可変型圧縮機によって可変が
可能であることに加えて、一方の冷媒加熱型自然循環方
式暖房回路での暖房能力も熱量可変型石油バーナによっ
て可変が可能であるため、季節に応しであるいは室内温
度に応して、室内空気の除湿と、再加熱の熱量とその割
合いをコントロールして、見目小間やかな空調を行うこ
とができる。すなわち、冬季の除湿は、冷房除湿能力よ
りも暖房能力を大きくして、やや暖房気味で除1!、中
間季では暖房と冷房の能力をほぼ同程度にして、室温を
あまり変えないで除湿する方法、又、夏季では冷房の能
力を強味にして除湿する方法、更に室温が高い場合は、
暖房機能を停止させ、室内の風量を超微風に送風ファン
を制御して冷房機能だけ作動させ除湿する方法等季節や
室内の環境に応して、あるいは人の好みに応じて除湿の
質を変えた機能が得られる。さらに季節に無関係に乾燥
機能として用いる場合には、冷媒加熱型暖房方式とヒー
トポンプ方式の冷房除湿方式を最大限に活かし、かつ適
切な能力割合いと、これらの乾燥度合に応した制御によ
って乾燥速度の速い乾燥性能が得られる。
発明の効果 本発明の一実施例の構成により、次のような効果が期待
できる。
■) 冷媒加熱型自然循環方式暖房回路とヒートポンプ
方式暖冷房回路とが一体化構成であるため、幅広い暖房
能力が得られ、外気温や、熱負荷に応じた暖房ができる
2) 自然循環方式の熱搬送手段である暖房回路に高沸
点作動冷媒A (R−134a等)を使用し、他方のヒ
ートポンプ方式の暖房回路に低沸点作動流体B(R−2
2)を使用している構成であるため、低外気温の領域、
すなわち寒い季節には自然循環方式暖房回路が作動し、
この結果高温風の暖房が可能になり、また比較的高い外
気温領域ではヒトポンプ方式暖房回路が運転し、この結
果比較的低い温風暖房が可能になり、外気温に対応した
快適な暖房が得られる。
3) 自然循環方式暖房回路と、これに使用する高沸点
作動流体A(R−134a等)と、ヒートポンプ方式暖
冷房回路と、これに使用する低沸点作動流体B(R−2
2)とが分離独立し、かつ一体構成しているため、自然
循環方式暖房回路とヒートポンプ方式の冷房回路の組合
せ動作によって冷房除湿再加熱によるドライ機能が得ら
れると共に、自然循環方式暖房回路とヒートポンプ方式
の暖房回路の組合せ動作によって大能力の暖房が得られ
る。
4) 熱量可変型バーナ部を使用した自然循環方式の暖
房回路と、容量可変型圧縮機を使用したヒートポンプ方
式暖冷房回路とが分離独立し、かつ−体化構成になって
いるので、暖房冷房の能力制御幅が広くなると同時に、
除湿機能として冬季には暖房気味の除湿や、中間季には
室温を変えないで室内空気の除湿、また夏季には冷房気
味の除湿等の季節に応じた空調除湿が得られる。
5) 自然循環方式の暖房回路とヒートポンプ方式冷房
回路が分割独立し、かつ一体化に構成されているため、
最大能力で吸い込み空気を冷房除湿し、これを再び最大
能力で再加熱して室内へ吹き出す方式が可能になり、衣
類等乾燥機としての機能が得られる。
6) 自然循環方式の暖房回路に冷媒ポンプ等の補助動
力源を用いることによって集合住宅やビル等の空調のよ
うに室外ユニットと室内ユニット間の配管長が長い場合
等にも本発明と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の冷媒加熱方式空調機の構成
図、第2図は従来の冷媒加熱型暖冷房機の構成図である
。 20・・・・・・バーナ部、21・・・・・・冷媒加熱
器、22・・・・・・冷媒加熱手段、23・・・・・・
気液セパレータ、24・・・・・・第1室内熱交換器、
25・・・・・・圧縮機、26・・・・・・四方弁、2
9・・・・・室外熱交換器手段、30・・・・・・第1
膨張器、3I・・・・・逆止弁、32・・・・・・第2
膨張器、33・・・・・・電磁弁、34・・・・・・冷
暖膨張器、36・・・・・・第2室内熱交換器、37・
・・・・室内熱交換器手段。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか12第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バーナ部と、前記バーナ部より冷媒を加熱する冷
    媒加熱器とで構成される冷媒加熱手段と、気液セパレー
    タ、第1室内熱交換器、前記冷媒加熱器へと順次連結し
    、第1の作動流体が循環するように構成される冷媒加熱
    型自然循環方式暖房回路と、圧縮機、四方弁、室外熱交
    換器手段、冷暖型膨張器手段、第2室内熱交換器、前記
    四方弁、アキュムレータへと順次連結し、第2の作動流
    体が循環するように構成するヒートポンプ方式暖冷房回
    路と、室内空気を吸い込み、前記第1室内熱交換器、前
    記第2室内熱交換器を経てそれぞれ熱交換を受けた室内
    吸い込み空気を再び室内へ送り込むように前記第1,第
    2室内熱交換器、風量可変型送風回路から構成される室
    内機とから成る冷媒加熱方式空調機。
  2. (2)第1の作動流体は、第2の作動流体に比べて高沸
    点の物性をもつ冷媒である特許請求の範囲第1項記載の
    冷媒加熱方式空調機。
  3. (3)バーナ部を熱量可変型バーナで、圧縮機を容量可
    変型圧縮機で構成した特許請求の範囲第1項または第2
    項記載の冷媒加熱方式空調機。
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