JPH08128751A - 空気調和機の暖房運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房運転運転時の立ち上げ時間を短縮する。 【構成】 圧縮機１が圧縮して吐出したフロンなどの冷
媒が四方切換弁２の切換操作によって破線矢印で示した
冷房運転用の冷媒回路と、実線矢印で示した暖房運転用
の冷媒回路とが選択可能に形成される空気調和機におい
て、必要な冷媒循環量が確保される、例えば１．３ＭＰ
ａの圧力に相当する３５℃に、温度センサ１７が測定す
る配管１６内の温度Ｔ１が達するまでは、流量制御弁１
４を操作して加熱手段９の発熱量を定格の７０％を上限
とする比例制御運転を行い、前記温度Ｔ１が前記所定の
３５℃に達すると、流量制御弁１４を操作して加熱手段
９の発熱量を最大定格の例えば１１５％とする急速暖房
制御を行い、温度センサ１８が測定する温度Ｔ２が所定
の温度、例えば５５℃に達すると、通常の定格の範囲内
の暖房運転に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房運転が可能な空
気調和機に関するものであり、特に詳しくは暖房時に使
用する冷媒加熱手段を備えた空気調和機において、暖房
運転の立ち上げ時間を短縮する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の技術として、例えば図３に示し
た構成の空気調和機が特開平４−１１０５５号公報に開
示されている。この空気調和機は、暖房運転では圧縮機
１から吐出した冷媒が実線矢印で示した四方切換弁２・
開閉弁２１・室内熱交換器６・開閉弁２２と２３・冷媒
加熱熱交換器１０・アキュムレータ１３を通って圧縮機
１に戻る冷媒回路を形成し、冷房運転時は圧縮機１から
吐出した冷媒が破線矢印で示した四方切換弁２・逆止弁
２４・室外熱交換器３・逆止弁２５・ストレーナ２６・
キャピラリーチューブ４・開閉弁２２・室内熱交換器６
・開閉弁２１・四方切換弁２・逆止弁２７・アキュムレ
ータ１３を通って圧縮機１に戻る冷媒回路を形成すると
共に、

【０００３】冷媒の圧力（または温度）が低く、また冷
媒の循環量が少ない暖房運転の立ち上げ時に、冷媒加熱
熱交換器１０の出口部で冷媒温度がオーバーシュート的
に上昇して設定温度を簡単に越え、加熱手段９を度々オ
フして立ち上げに長時間を要することがないように、運
転の開始から一定時間内は前記設定温度を高めにシフト
し、一定時間が経過すると通常温度に戻すように構成し
たものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の従
来の空気調和機においては、立ち上げ時の一定時間とは
いえ、冷媒加熱熱交換器の出口部における冷媒の設定温
度を高めにシフトしているので、冷媒が過熱されて変質
することがある。また、冷媒が過熱されないよう元の設
定温度を低めに設定すると、通常運転時に冷媒に与える
熱量が不足して暖房能力が低下すると云った問題点があ
り、この点の解決が課題となっていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するための具体的手段として、暖房運転時に
使用する冷媒加熱手段を有すると共に、圧縮機から吐出
した冷媒を前記圧縮機の吐出側に設置した流路切換弁機
構によって室外熱交換器に先に供給する冷媒回路と、室
内熱交換器に先に供給する暖房回路とが選択形成可能に
構成された空気調和機において、

【０００６】暖房運転時の高圧側配管に立設した上端部
が閉塞した配管の管内温度が所定の温度に達するまで、
前記加熱手段の発熱量を制限して起動運転する第１の構
成の空気調和機の暖房運転方法と、

【０００７】この第１の構成の空気調和機の暖房運転方
法に加えて、さらに前記管内温度が前記所定温度に達す
ると前記加熱手段の発熱量を定格オーバの状態にして運
転し、その後定格内運転に移行する第２の構成の空気調
和機の暖房運転方法と、を提供することにより、前記し
た従来技術の課題を解決するものである。

【０００８】

【作用】暖房運転時の高圧側配管に立設した配管の内部
では、圧縮機から吐出した高圧の冷媒が管壁を介して外
気により冷却されて部分的に凝縮し、気液平衡状態にあ
るので、この管内温度を測定することにより、この部分
の圧力が推定される。

【０００９】そして、必要な冷媒循環量が確保される、
例えば１．３ＭＰａの圧力に相当する３５℃に前記管内
温度が達するまでは、加熱手段の発熱量を制限して運転
するので、冷媒加熱熱交換器で加熱される冷媒の温度が
異常に上昇して変質すると云ったことがないし、前記管
内温度が前記１．３ＭＰａの圧力に相当する温度（３５
℃）に到達すると、前記加熱手段を定格を上回る発熱
量、例えば定格の１１５％にして運転し、その後定格内
運転に移行するので、暖房運転の立ち上げ時間が短縮さ
れる。

【００１０】

【実施例】以下、図１と図２に基づいて本発明の一実施
例を詳細に説明する。図１に例示した空気調和機は、圧
縮機１が圧縮して吐出したフロンなどの冷媒が四方切換
弁２を切換操作することによって、室外熱交換器３・減
圧手段であるキャピラリーチューブ４・逆止弁５・室内
熱交換器６・逆止弁７を経由して圧縮機１に還流する破
線矢印で示した冷房運転用の冷媒回路か、室内熱交換器
６・第１の開閉弁８・加熱手段９に設けた冷媒加熱熱交
換器１０を経由して圧縮機１に還流する実線矢印で示し
た暖房運転用の冷媒回路の何れかが、選択可能に形成さ
れる共に、四方切換弁２と室内熱交換器６とを接続して
いる配管が圧縮機１の冷媒吸入口側に、第２の開閉弁１
１とオリフィス１２とを介して連通可能に接続してい
る。

【００１１】なお、オリフィス１２は、冷房運転時に室
内熱交換器６で相対的に温度の高い室内空気から熱を奪
って蒸発したガス状冷媒が、開閉弁１１・オリフィス１
２を通って圧縮機１に直接還流する冷媒の流量と、四方
切換弁２・逆止弁７を通って圧縮機１に還流する冷媒の
流量とがほぼ等しくなるように二分されて流れるよう
に、内部抵抗を選定してある。

【００１２】また、１４は加熱手段９に接続する燃料供
給管に設けて加熱手段９に供給する燃料、例えばガスの
流量を制御する流量制御弁、１５は安全のために前記燃
料供給管に２個連設した開閉弁である。

【００１３】さらに、暖房運転時に高圧側配管となる配
管部、例えば四方切換弁２と室内熱交換器６とを接続し
ている配管に、圧縮機１から吐出した高圧冷媒の一部が
暖房運転時の外気、すなわち冬季の外気に管壁を介して
冷却されて凝縮し得る、上端部が閉塞した長さが例えば
１０ｃｍの配管１６を立設すると共に、この配管内の温
度Ｔ１を測定するための温度センサ１７と、加熱手段９
によって加熱された冷媒の温度Ｔ２を測定するための温
度センサ１８とをそれぞれの配管部に設置し、これらの
温度センサから入力された温度信号に基づいて開閉弁８
・１１の開閉操作などを制御する制御器１９を設けてあ
る。

【００１４】温度センサ１７は前記したように冷媒の一
部が凝縮している管内温度を測定しているので、機構が
複雑で価格の高い圧力センサなどを使用することなく、
温度Ｔ１から気液平衡状態にある高圧側の圧力を推定す
ることができる。

【００１５】上記構成の空気調和機による暖房運転は、
計時・記憶・演算・比較など所要の機能を備えた前記制
御器１９によって、例えば図２のフローチャートのよう
に制御して行われる。

【００１６】すなわち、先ず室外熱交換器３に溜ってい
る冷媒の回収運転が行われる。これは、一般の四方切換
弁２が、電源オフ時に破線矢印の冷房回路を形成し、電
源オン時に実線矢印の暖房回路を形成する構成であるの
で、電源がオフとなる運転停止時に冷媒が温度の低い室
外熱交換器３に流れ込んでおり、この状態で冷媒が実線
矢印の向きに流れるように四方切換弁２を暖房運転用に
切換設置すると共に開閉弁８を開けて暖房運転を開始し
ても、循環する冷媒の量が不足して室内熱交換器６では
室内空気を充分に暖めることが出来ないし、冷媒加熱熱
交換器１０で冷媒の温度が異常に上昇して冷媒が変質す
るのを防止するためである。

【００１７】この冷媒回収運転は、開閉弁８・１１を閉
じると共に四方切換弁２を暖房運転時の向きに切換設置
して、圧縮機１を駆動することで行われる。

【００１８】各弁を上記のようにセットして圧縮機１を
運転すると、室外熱交換器３に溜っていた液状冷媒は逆
止弁７・四方切換弁２を介して圧縮機１に吸引されるの
で、蒸発して室内熱交換器６の側に流れ、回収される。
なお、冷媒加熱熱交換器１０に溜っていた冷媒も、この
冷媒回収運転によって同様に回収される。

【００１９】上記冷媒回収運転を所定時間（例えば、１
分間）行った後、開閉弁８を開け、続いて開閉弁１５・
流量制御弁１４を開けて加熱手段９に点火し、冷媒加熱
熱交換器１０による冷媒加熱を行う。

【００２０】この時、加熱手段９の発熱量を制限して、
例えば定格値の７０％になるように流量制御弁１４の開
度を調節して点火する。

【００２１】そして、必要な冷媒循環量が確保される、
例えば１．３ＭＰａの圧力に相当する３５℃に、温度セ
ンサ１７が測定する温度Ｔ１が達するまでは、流量制御
弁１４を操作して加熱手段９の発熱量を定格の７０％を
上限とする比例制御運転を行い、前記温度Ｔ１が前記所
定の３５℃に達すると、流量制御弁１４を操作して加熱
手段９の発熱量を最大定格の例えば１１５％とする急速
暖房制御を行い、温度センサ１８が測定する温度Ｔ２が
所定の温度、例えば５５℃に達すると、通常の定格の範
囲の暖房運転に移行する。

【００２２】なお、温度センサ１７が測定する温度Ｔ１
が所定温度、例えば１．６ＭＰａの冷媒圧力に相当する
温度の４５℃に達すると、流量制御弁１４を操作して加
熱手段９の発熱量を絞り、その後開閉弁１１を開いて圧
縮機１が圧縮して吐出した冷媒の一部（オリフィス１２
の内部抵抗を前記のように定めたので、この場合は全吐
出量の約４０％）が、室内熱交換器６に流入しないで圧
縮機１に直接還流させるようにして、圧縮機１を駆動す
る図示しない電動機の電力消費量を大幅に削減すること
も可能である。

【００２３】そして、圧縮機１が圧縮して吐出した冷媒
の一部が圧縮機１に直接還流して室内熱交換器６に供給
されなくなると、冷媒加熱熱交換器１０を通って加熱さ
れる冷媒の流量が減少するので、温度センサ１８が測定
している冷媒の温度Ｔ２は上昇するはずであるが、制御
器１９が受け取った温度センサ１８が出力する温度信号
から、所定時間（例えば、３０秒）内に所定温度（例え
ば、３℃）の温度上昇が確認されないと、制御器１９は
開閉弁１１が閉じたままか、正常に開いていないと判定
し、図示しないブザーの吹鳴や電光掲示などによって警
告するように構成することもできる。

【００２４】ところで、上記構成の空気調和機における
冷房運転は、圧縮機１が圧縮して吐出した冷媒が破線矢
印で示した冷房運転用の冷媒回路、すなわち室外熱交換
器３・キャピラリーチューブ４・逆止弁５・室内熱交換
器６・逆止弁７を経由して圧縮機１に還流するように四
方切換弁２を切換操作して行われる。

【００２５】なお、この場合は逆止弁５を通過した冷媒
の全てが室内熱交換器６に流入し、冷媒加熱熱交換器１
０には流入しないように開閉弁８は閉じておく。また、
室内熱交換器６を吐出した冷媒のほぼ半分が一点鎖線矢
印で示した開閉弁１１・オリフィス１２を経由して圧縮
機１に還流するように、開閉弁１１は開けて運転され
る。

【００２６】このため、圧縮機１から吐出した圧力と温
度の上昇した冷媒は、四方切換弁２を経由して室外熱交
換器３に入り、ここで図示しないファンによって供給さ
れる相対的に温度の低い外気と熱交換して凝縮する。外
気に放熱して凝縮した液状冷媒は、キャピラリーチュー
ブ４で減圧されて室内熱交換器６に流入し、ここで図示
しないファンによって供給される相対的に温度の高い室
内空気から熱を奪って室内空気を冷却し、自身は蒸発し
て圧縮機１に吸引されて循環する。

【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００２８】例えば、四方切換弁２に代えて、冷媒の流
れる方向が上記のように適宜切換可能に、複数の開閉弁
などを組み合わせた流路切換弁機構であっても良い。

【００２９】また、適宜の大きさの開閉弁１１が得られ
れば、オリフィス１２の設置を省略することもできる。

【００３０】また、逆止弁５は開閉弁で代替しても良い
し、逆止弁５とキャピラリーチューブ４とは位置が逆で
あっても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、暖
房運転の立ち上げ時間を短縮することができるし、この
立ち上げ運転時に冷媒の温度が異常に上昇して変質する
こともないなど顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気調和機の説明図である。

【図２】一制御例の説明図である。

【図３】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方切換弁 ３ 室外熱交換器 ４ キャピラリーチューブ ５ 第１の逆止弁 ６ 室内熱交換器 ７ 第２の逆止弁 ８ 開閉弁 ９ 加熱手段 １０ 冷媒加熱熱交換器 １１ 開閉弁 １２ オリフィス １３ アキュムレータ １４ 流量制御弁 １５ 開閉弁 １６ 配管 １７・１８ 温度センサ １９ 制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 和也 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 暖房運転時に使用する冷媒加熱手段を有
   すると共に、圧縮機から吐出した冷媒を前記圧縮機の吐
   出側に設置した流路切換弁機構によって室外熱交換器に
   先に供給する冷媒回路と、室内熱交換器に先に供給する
   暖房回路とが選択形成可能に構成された空気調和機にお
   いて、 暖房運転時の高圧側配管に立設した上端部が閉塞した配
   管の管内温度が所定の温度に達するまで、前記加熱手段
   の発熱量を制限して起動運転することを特徴とする空気
   調和機の暖房運転方法。
2. 【請求項２】 暖房運転時に使用する冷媒加熱手段を有
   すると共に、圧縮機から吐出した冷媒を前記圧縮機の吐
   出側に設置した流路切換弁機構によって室外熱交換器に
   先に供給する冷媒回路と、室内熱交換器に先に供給する
   暖房回路とが選択形成可能に構成された空気調和機にお
   いて、 暖房運転時の高圧側配管に立設した上端部が閉塞した配
   管の管内温度が所定の温度に達するまでは前記加熱手段
   の発熱量を制限して運転し、前記管内温度が前記所定温
   度に達すると前記加熱手段の発熱量を定格オーバの状態
   にして運転し、その後定格内運転に移行することを特徴
   とする空気調和機の暖房運転方法。