JPH07294050A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 省エネルギー化を図りつつ室内送風温度範囲
を広い範囲に亘りきめ細かく制御できる空気調和装置を
提供する。 【構成】 本発明の空気調和装置は、圧縮機１、室外熱
交換器５、この室外熱交換器５に送風する室外送風機
６、加熱器３０、この加熱器３０に送風する加熱用送風
機３２、室内熱交換器１４ａ、１４ｂ、前記室外熱交換
器５をバイパスするバイパス通路２１、及びこのバイパ
ス通路２１の流路を開閉するバイパス開閉弁９とを備え
ており、外気温度が低いために室外熱交換器５のみでは
十分な凝縮ができない場合には、加熱器３０において燃
焼運転をすることなく、加熱用送風機３２を作動させ、
加熱器３０を凝縮器として利用する。しかも、加熱器３
０の伝熱面積は室外熱交換器の伝熱面積に比較して小さ
いのが一般的だから、加熱用送風機の送風量を制御する
ことにより、冷媒の凝縮量を微妙に制御することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置に関し、
特に、冷媒加熱器を備えたヒートポンプ方式の空気調和
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ方式の空気調和装置は、例
えば、特公平１ー４５５３２号公報に開示されているよ
うに、室外熱交換器、圧縮機、流量制御弁、蒸発器と再
熱器から構成される冷媒回路を備えたものが公知であ
り、冷房時にはかかる冷媒回路に冷媒を循環して、室内
熱交換器において外部から潜熱を奪って室内熱交換器を
冷却するとともに、室内熱交換器に室内空気を送風し
て、室内に冷風を供給している。

【０００３】また、暖房時には冷媒回路において冷房時
とは逆方向に冷媒を循環させて、室外熱交換器において
外気から熱を汲み上げ、室内熱交換器において放熱させ
ている。

【０００４】しかし、外気温度が低い場合には、室外熱
交換器において暖房運転時の汲み上げ能力が低下してし
まい効果的な暖房ができないため、このような場合に
は、図２に示すように、冷媒加熱器３０で冷媒を再加熱
して熱を補充する構成が公知である。

【０００５】一方、図２に示す構成において、除湿運転
をする場合には、室外熱交換器５で冷媒を凝縮させ、再
熱器１４ａで放熱した後、蒸発器１４ｂで吸熱してい
る。このような除湿運転をする場合には、負荷の高低や
外気温度に応じて、室外の送風機６の送風量を制御し
て、室外熱交換器における凝縮量を制御する方法が考え
られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外気温
度が低い場合または室内熱負荷が大きい場合、室外熱交
換器において凝縮が必要以上になる場合がある。

【０００７】このような場合には、加熱器３０を燃焼さ
せて蒸発させることも考えられるが、省エネルギー化の
要請から好ましくないとともに加熱器の燃焼による場合
には、熱量の微妙な調整が困難なため、室内熱交換器に
おける室内送風温度の微妙な制御ができない。

【０００８】更に、室外送風機６による送風量の制御で
は、一般に、室外熱交換器の伝熱面積が大きいため微妙
な調整ができないという問題点がある。

【０００９】従って、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、省エネルギー化を図りつつ室内
送風温度範囲を広い範囲に亘り、きめ細かく制御できる
空気調和装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の空気調和装置
は、圧縮機、室外熱交換器、この室外熱交換器に送風す
る室外送風機、加熱器、加熱器に送風する加熱用送風
機、室内熱交換器、前記室外熱交換器をバイパスするバ
イパス通路、及びこのバイパス通路の流路を開閉するバ
イパス開閉弁とを備える空気調和装置であって、前記室
外送風機と前記加熱用送風機とを駆動して冷媒の凝縮量
を調節する送風制御部とを備えることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の空気調和装置は、圧縮機、
室外熱交換器、この室外熱交換器に送風する室外送風
機、加熱器、加熱器に送風する加熱用送風機、蒸発器と
再熱器からなる室内熱交換器、前記室外熱交換器をバイ
パスするバイパス通路、及びこのバイパス通路の流路を
開閉するバイパス開閉弁とを備えた空気調和装置であっ
て、前記室外送風機と前記加熱用送風機とを駆動して冷
媒の凝縮量を調節する送風制御部とを備えることを特徴
とする。

【００１２】更に、本発明の空気調和装置は、圧縮機、
室外熱交換器、この室外熱交換器に送風する室外送風
機、加熱器、加熱器に送風する加熱用送風機、蒸発器と
再熱器からなる室内熱交換器、前記室外熱交換器をバイ
パスするバイパス通路、及びこのバイパス通路の流路を
開閉するバイパス開閉弁とを備えた空気調和装置であっ
て、外気温度検知器と、この外気温度検知器の検知温度
が所定温度より低い場合にその検知温度に応じて前記加
熱用送風機を駆動して冷媒の蒸発量を調節する送風制御
部とを備えることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の空気調和装置によれば、ヒートポンプ
サイクル運転時において、外気温度が低いために室外熱
交換器のみでは十分な蒸発ができない場合には、加熱器
において燃焼運転をすることなく、加熱用送風機のみを
作動させる。これにより、加熱器が蒸発器として作用す
るので、室外熱交換器において十分に蒸発できなかった
冷媒は加熱器で蒸発される。しかも、加熱器の送風量を
制御することにより、冷媒の蒸発量を微妙に制御するこ
とができる。

【００１４】このように冷媒の蒸発量を補充しまたは制
御することにより、室内熱交換器における冷媒の凝縮量
を拡大しまたは制御できるので、高い能力の暖房運転と
きめ細かな室温制御ができる。

【００１５】また、室内熱交換器として蒸発器と再熱器
とを有する除湿運転を可能とした構成の空気調和装置に
あっては、再熱器における放熱量を多くでき且つその制
御が細かくできるから、冷房気味除湿から暖房気味除湿
にいたるまで、広い温度範囲できめ細かな室温制御がで
きる。

【００１６】更に、外気温度検知器を有する構成にあっ
ては、外気温度にもとづいて外気温度負荷に応じて送風
量を制御するのであるから、外気温度の変動があっても
常時一定の凝縮量を得ることができる。従って、きめ細
かな室温を安定して調節することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図１に基づ
いて詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施例による分離型除湿
空気調和装置の概略的構成を示している。

【００１９】図１において、分離型除湿空気調和装置
は、室外ユニット（室外機）１５と、室内ユニット（室
内機）１６を有している。

【００２０】まず、分離型除湿空気調和装置の室外ユニ
ット１５について説明する。

【００２１】圧縮機１は、四方弁２とアキュムレータ２
ａに接続されており、この四方弁２は、管路４ａ、二方
弁３、室外熱交換器（凝縮器）５、加熱器３０、流量制
御弁１０と、マフラー１２を経て、配管１８に接続され
ている。

【００２２】室外熱交換器５には、室外送風機６が配置
されて、送風空気により冷媒を凝縮（冷却）するように
なっている。

【００２３】管路４ａと、室外熱交換器５及び加熱器３
０間の管路４ｂとの間には、室外熱交換器５をバイパス
するバイパス通路２１が設けられており、このバイパス
通路２１はバイパス開閉弁９により開閉される。バイパ
ス開閉弁９は、運転制御装置をかねた送風制御部２０に
接続されており、送風制御部２０からの切換え信号によ
りその開閉が制御されている。

【００２４】室外熱交換器５と流量制御弁１０との間に
は、加熱器３０が設けられており、暖房運転時に必要に
冷媒を加熱して、必要な熱量を冷媒に付与するようにな
っている。この加熱器３０には、燃焼装置３１が設けら
れており、ガス等の燃焼により冷媒を加熱するものであ
る。燃焼装置３１も上述のバイパス開閉弁９と同様に送
風制御部２０に接続されており、外気温度に応じて燃焼
が制御されている。加熱器３０には、加熱器送風機３２
が設けられており、この加熱用送風機３２は送風制御部
２０に接続され、送風制御部２０からの制御信号に応じ
て送風量が制御されている。

【００２５】即ち、室外ユニット１５では、圧縮機１と
室外熱交換器５と、加熱器３０と流量制御弁１０をこの
順で直列に配置して、かつ室外熱交換器５と加熱器３０
の直列回路に対して、室外熱交換器５をバイパスするバ
イパス通路２１を接続している。

【００２６】ここで、送風制御部２０について説明す
る。室外には外気温度を検知する温度検知器３３が設け
られており、この温度検知器３３は送風制御部２０に接
続されている。温度検知器３３は送風制御部２０に温度
検知信号を発すると、送風制御部２０はこの検知温度に
もとづいて、室外送風機６及び加熱用送風器３２の駆動
を制御するものである。

【００２７】また、送風制御装置２０は、バイパス開閉
弁９及び燃焼装置３１にも接続されており、室外送風機
６及び加熱用送風器３２の運転制御と同時に必要に応じ
て、室外熱交換器５の通過量及び加熱器３０での燃焼を
も制御する構成となっている。

【００２８】特に、通常の暖房運転時には、冷媒を加熱
器３０にて加熱したものを室外熱交器に通過させずに、
これをバイパスさせることによって加熱冷媒からの無駄
な放熱を防止している。

【００２９】更に、温度検知器３３による検知温度が所
定温度（例えば１０℃）以下の温度である場合には、室
外熱交換器５のみでは微妙に冷媒凝縮量を制御できない
ため、送風制御装置２０は、加熱器３０においても加熱
用送風機３２を運転させて加熱器３０を凝縮器としての
利用を図り、冷媒を凝縮させるとともに凝縮量を微妙に
制御するものである。

【００３０】尚、この送風制御部２０は、制御装置とし
て空気調和装置の各部を制御するものであり、例えば、
四方弁２にも接続されて、冷媒流路の切換えをもおこな
うものである。

【００３１】次に、分離型除湿空気調和装置の室内ユニ
ット１６について説明する。

【００３２】室内熱交換器は再熱器１４ａと蒸発器１４
ｂとを備えている。再熱器１４ａと蒸発器１４ｂの間に
は、マフラー１３と流量制御弁１１が配置されている。
すなわち、配管１８から、順に再熱器１４ａ、膨張弁と
もいう流量制御弁１１、蒸発器１４ｂが直列に配置され
ており、蒸発器１４ｂは配管１７に接続されている。

【００３３】室内ユニット１６に配置されている送風機
１９は、蒸発器１４ｂと再熱器１４ａに室内空気を矢印
Ｗ方向に送風するためのものである。

【００３４】尚、図１において、符号２ｃ、２ｄはアキ
ュムレータである。

【００３５】次に、本実施例の作用を説明する。

【００３６】以下、通常の冷房運転と、冷房気味除湿運
転と、暖房気味除湿運転と通常の暖房運転時の冷媒の流
れについて説明する。

【００３７】通常の冷房運転では、バイパス開閉弁９を
閉じ、流量制御弁１０を少し絞っておく。

【００３８】冷房運転においては、図１の破線の矢印で
示す方向に冷媒が流れる。圧縮機１からの冷媒は、四方
弁２、二方弁３、室外熱交換器５、加熱器３０、流量制
御弁１０を通り、冷媒はこの流量制御弁１０で絞られ
て、再熱器１４ａで一部の冷媒が潜熱を奪って蒸発した
後、流量制御弁１１により残りの冷媒が蒸発器１４ｂで
潜熱を奪って蒸発する。従って、蒸発器１４ｂ及び再熱
器１４ａの両方で風を冷却後、室内に向けて送風され、
室内が冷房される。

【００３９】冷房運転の際には、室外送風機６が駆動さ
れ室外熱交換器５で冷媒が凝縮されるが、この冷房運転
の際に外気温度が低い場合や負荷が著しく高いため、室
外送風機６の風量を最大にしても室外熱交換器５の容量
が十分でないために十分な凝縮ができない場合がある。

【００４０】この場合には、室外熱交換器５のみなら
ず、加熱器３０をも凝縮器として作用させることによっ
て室外熱交換器の容量の拡大を図ることができる。

【００４１】また、凝縮量（温度）の制御にあっては、
一般に室外熱交換器５の容量が大きいため室外送風機６
によってその送風量を制御してもきめ細かな凝縮量（温
度）制御ができない。従って、きめ細かな凝縮量（温
度）制御は加熱用送風機３２によっておこなう。

【００４２】即ち、温度検知器３３が所定温度を検知す
ると、送風制御装置２０に検知信号を発信し、送風制御
装置２０では、この検知信号に応じて加熱用送風機３２
を駆動させるとともにその送風量を制御する。このよう
に送風量をも制御することによって冷房能力の増大のみ
ならず、室内温度調節のきめ細かな制御をもすることが
できる。

【００４３】送風機６は送風制御装置２０の制御信号に
基づいておこなわれるのであるが、送風制御装置２０で
は温度検知器３３により測定した外気温度に基づいて必
要な負荷に応じた送風量を決定するが、この決定は予め
実験により得られたテーブルにより与えられる。

【００４４】冷房気味除湿運転では、流量制御弁１０の
開度を変え、流量制御弁１１を絞る。これにより、上述
した純粋の冷房運転と同様にして冷媒は循環するが、再
熱器１４ａで放熱し、蒸発器１４ｂで吸熱する。

【００４５】即ち、この除湿冷房運転時は、蒸発器１４
ｂの蒸発熱量に対して圧縮機１において冷媒に投入され
る熱量を加えた熱量を、室外ユニット１５の室外熱交換
器５で放熱し、残りの熱量は室内ユニット１６の再熱器
１４ａに移る。従って、室内ユニット１６の蒸発器１４
ｂで除湿冷却された空気は、再熱器１４ｂにおいてこの
残りの熱量で加熱され、室内に吹き出され、除湿冷房さ
れる。

【００４６】この場合の温度制御も上述した冷房運転の
場合とおなじように、温度検知器３３が所定温度を検知
すると、送風制御装置２０に検知信号を発信し、送風制
御装置２０では、この検知信号に応じて加熱用送風機３
２を駆動させるとともにその送風量を制御する。このよ
うに加熱用送風機３２の送風量をも制御することによっ
て冷房能力の増大のみならず、室内温度調節のきめ細か
な制御をもすることがきる。

【００４７】また、室外ユニット１５の室外熱交換器５
で放熱する熱量は、流量制御弁１０、１１の開度を調整
することによっても、再熱器１４ａに流れ込む冷媒循環
量を調整することにより、きめ細かな湿度と温度との制
御が可能となる。

【００４８】次に、暖房気味除湿運転の場合について説
明する。この場合の冷媒の流れは図１に破線で示すよう
に冷房運転時と同じ流れであるが、二方弁３を閉じ且つ
バイパス開閉弁９を開き、冷媒をバイパス通路２１に流
し、室外熱交換器５による放熱量を少なくし、再熱器１
４ａによる再加熱に利用される熱量を多くする。したが
って、室内空気吹き出し温度は高くなり、暖房気味除湿
となる。

【００４９】つまり、室内温度が設定温度より低い時に
は、バイパス開閉弁９を開いてバイパス通路２１に冷媒
を流し、流量制御弁１１を開いて再熱器１４ａによる室
内での再加熱量を多くして、暖房気味除湿運転をする。

【００５０】また、暖房気味除湿において送風空気の温
度をきめ細かに制御する場合には、加熱用送風機３２の
運転を制御することにより、加熱用送風機３２における
熱冷媒の放熱量を制御し、これによって再熱器１４ａに
よる再加熱量を制御することができる。

【００５１】このようにして、除湿しながら、室温を設
定温度に調整することができる。

【００５２】次に、通常の暖房運転について説明する。

【００５３】通常の暖房運転では、図１の実線で示すよ
うに、冷媒の流れは冷房時と逆の冷媒の流れである。つ
まり、冷媒は、圧縮機１から、再熱器１４ａ、流量制御
弁１０、加熱器３０、室外熱交換器５を通って、四方弁
２を介して圧縮機１に戻る。

【００５４】かかる暖房運転の場合には、室外温度を温
度検知器３３が検知し、この検知信号に基づいて送風制
御部２０がバイパス開閉弁９の開閉制御と加熱器３０の
燃焼装置３１の運転を制御する。

【００５５】外気温度が所定温度（例えば、７℃）より
高い場合には、送風制御部２０は、バイパス開閉弁９を
閉じる。これにより、冷媒は、蒸発器１４ｂ、再熱器１
４ａ、流量制御弁１０、加熱器３０、室外熱交換器５を
通って、四方弁２を介して圧縮機１に戻り、加熱器３０
及び室外熱交換器５で汲み上げた外気温度を蒸発器１４
ｂ及び再熱器１４ａで放熱し、室内を暖房する。

【００５６】外気温度が所定温度より低い場合には、送
風制御部２０は、バイパス開閉弁９を開き、更に、燃焼
装置３１を運転し加熱器３０を加熱する。これにより、
冷媒は、蒸発器１４ｂ、再熱器１４ａ、流量制御弁１
０、加熱器３０、バイパス通路２１を通って、四方弁２
を介して圧縮機１に戻る。従って、冷媒は室外熱交換器
５を通らない。

【００５７】この場合、加熱器３０で加熱された冷媒は
室外熱交換器５を通らないから、加熱された冷媒は室外
熱交換器５で放熱されず、蒸発器１４ｂ及び再熱器１４
ａで放熱されるので、熱の損失を防止できる。従って、
暖房運転を効率よく行うことができる。

【００５８】以上のように、本実施例によれば冷房運転
時に加熱器を凝縮器としても使用することにより冷房能
力の拡大を図ることができ、且つ加熱用送風機によりき
め細かな温度制御を可能とした。

【００５９】また、暖房運転時に、室外熱交換器５をバ
イパスさせることによって外気温度が低くヒートポンプ
サイクルによる暖房が十分にできないときに加熱器３０
により冷媒加熱をおこなうとともに、加熱した冷媒の熱
が室外熱交換器５により放熱してしまうことを防止でき
る。従って、熱の損失がなく、効率的に暖房運転をおこ
なうことができる。

【００６０】更に、室内熱交換器として蒸発器１４ｂと
再熱器１４ａとを有する構成であるから、冷房から、冷
房気味除湿、暖房気味除湿、暖房強力除湿運転まで、連
続的な運転が可能であり、更に、冷房気味除湿から暖房
除湿運転まで広い温度範囲に亘って除湿運転ができる。

【００６１】本発明は上述した実施例に限定されるもの
でなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変
形可能である。

【００６２】例えば、温度検知器３３により外気温度の
みを検知するものに限らず、外気温度の他に室温検知器
を設け、かかる室温と外気温度との温度差による負荷、
または室温の設定温度と室温との際おける負荷におうじ
て、加熱用送風器３２の駆動を制御するものであっても
同様な効果を得ることができる。

【００６３】また、室内熱交換器は蒸発器１４ｂ及び再
熱器１４ａとの２つの熱交換器を有する構成とすること
に限らず、一つの熱交換器のみを有する構成であっても
よい。この場合には、除湿暖房運転はできない。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、室
外熱交換器と加熱器とを直列に有する構成のヒートポン
プサイクル運転時において、外気温度が低いために室外
熱交換器のみでは十分な凝縮ができない場合には、加熱
器において燃焼運転をすることなく、加熱器の加熱用送
風機を作動させる。これにより、加熱器が凝縮器として
作用するので、室外熱交換器において十分に凝縮できな
かった冷媒は加熱器で凝縮される。しかも、加熱器の伝
熱面積は室外熱交換器の伝熱面積に比較して小さいのが
一般的だから、加熱器の送風量を制御することにより、
冷媒の凝縮量を微妙に制御することができる。

【００６５】このように冷媒の凝縮量を能力を補充しま
たは制御することにより、室内熱交換器における冷媒の
蒸発量を拡大しまたは制御できるので、高い能力の暖房
運転ときめ細かな室温制御ができる。

【００６６】また、室内熱交換器として蒸発器と再熱器
とを有する除湿運転を可能とした構成の空気調和装置に
あっては、再熱器における放熱量を多くでき且つその制
御が細かくできるから、冷房気味除湿から暖房気味除湿
にいたるまで、広い温度範囲できめ細かな室温制御がで
きる。

【００６７】更に、外気温度検知器を有する構成にあっ
ては、外気温度にもとづいて外気温度負荷に応じて送風
量を制御するのであるから、外気温度の変動があっても
常時一定の凝縮量を得ることができる。従って、きめ細
かな室温を安定して調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の本実施例による空気調和装置の冷媒サ
イクルを示す回路図である。

【図２】従来の冷媒サイクルの回路図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ５ 室外熱交換器 ６ 室外送風機 ９ バイパス開閉弁 １４ａ 再熱器（室内熱交換器） １４ｂ 蒸発器（室内熱交換器） ２０ 流量切換え装置 ３０ 加熱器 ３１ 燃焼装置 ３２ 加熱用送風機 ３３ 温度検知器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２５Ｂ 29/00 ４１１ Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、この室外熱交換
   器に送風する室外送風機、加熱器、加熱器に送風する加
   熱用送風機、室内熱交換器、前記室外熱交換器をバイパ
   スするバイパス通路、及びこのバイパス通路の流路を開
   閉するバイパス開閉弁とを備える空気調和装置であっ
   て、 前記室外送風機と前記加熱用送風機とを駆動して冷媒の
   凝縮量を調節する送風制御部とを備えることを特徴とす
   る空気調和装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、室外熱交換器、この室外熱交換
   器に送風する室外送風機、加熱器、加熱器に送風する加
   熱用送風機、蒸発器と再熱器からなる室内熱交換器、前
   記室外熱交換器をバイパスするバイパス通路、及びこの
   バイパス通路の流路を開閉するバイパス開閉弁とを備え
   た空気調和装置であって、 前記室外送風機と前記加熱用送風機とを駆動して冷媒の
   凝縮量を調節する送風制御部とを備えることを特徴とす
   る空気調和装置。
3. 【請求項３】 圧縮機、室外熱交換器、この室外熱交換
   器に送風する室外送風機、加熱器、加熱器に送風する加
   熱用送風機、蒸発器と再熱器からなる室内熱交換器、前
   記室外熱交換器をバイパスするバイパス通路、及びこの
   バイパス通路の流路を開閉するバイパス開閉弁とを備え
   た空気調和装置であって、 外気温度検知器と、この外気温度検知器の検知温度が所
   定温度より低い場合にその検知温度に応じて前記加熱用
   送風機を駆動して冷媒の凝縮量を調節する送風制御部と
   を備えることを特徴とする空気調和装置。