JPH09145102A

JPH09145102A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH09145102A
Application number: JP33106395A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kurosawa; 美暁黒澤; Junji Matsue; 準治松栄
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】冷暖房の後に室内機ファンを停止させても室
内機の凍結又は沸騰を防止し得るヒートポンプ式の空気
調和機を提供する。【解決手段】燃焼器１１を用いて駆動する熱ガス機関
１を設け、この熱ガス機関１の中温熱熱交換器５，６
と、低温熱交換器８と、空調用室外熱交換器３００と、
室内熱交換器２００とを管路２１〜３５によりつなぎ、
冷房運転又は暖房運転が可能なように、管路に四方弁６
１，６２を設け、四方弁６１は、冷房運転又は暖房運転
が停止した場合に、室内熱交換器２００の凍結又は沸騰
を防止し得るように、管路を直列回路に切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱ガス機関の吸熱
部と放熱部とを用いて構成されるヒートポンプ式空気調
和機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ヴィルミエサイクルを利用した
熱ガス機関の吸熱部と、放熱部と、室内熱交換器と、室
外熱交換器とをつないだ空気調和機は知られている（例
えば、特公平５−６５７７７号公報参照）。この種の空
気調和機は、冷媒フロンを一切使用せずに、冷水および
温水を利用して熱搬送するので、環境に優しい次世代の
空気調和機として期待されている。前記熱源機は燃焼器
の燃焼により動力を得るものであるが、ヴィルミエサイ
クル熱ガス機関本体は、高温部の温度がある程度冷却さ
れるまで自立運転を継続するから、その運転中は、熱ガ
ス機関が仕事をし続けるのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た空気調和機では、空調要求が無くなり、運転スイッチ
を停止した場合に、熱ガス機関は仕事をし続けるので、
室内側ラインの冷媒温度は、室内機ファンの停止により
吸熱又は放熱機能を失い、冷房時には刻々と温度が低下
し、暖房時には刻々と温度上昇するという問題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記の課題を解
消し、空調要求が無くなり、運転スイッチを停止させて
も、それ以上は室内側の温度が上昇、又は下降しないよ
うにしたヒートポンプ式の空気調和機を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、燃焼器を用いて駆動する熱源機を設け、この熱源機
の放熱部と、吸熱部と、空調用室外熱交換器と、空調用
室内熱交換器とを熱媒体循環管路によりつなぎ、冷房運
転又は暖房運転が可能なように、熱媒体循環管路に管路
切換弁を設けた空気調和機において、前記冷房運転又は
暖房運転を停止した時に、前記熱媒体循環管路を直列回
路に切り換えるように、前記管路切換弁を切り換える手
段を有することを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に記載の発明は、燃焼器を用いて
駆動する熱源機を設け、この熱源機の放熱部と、吸熱部
と、空調用室外熱交換器と、空調用室内熱交換器とを熱
媒体循環管路によりつなぎ、冷房運転又は暖房運転が可
能なように、熱媒体循環管路に管路切換弁を設けた空気
調和機において、前記冷房運転又は暖房運転を停止した
時に、前記熱媒体循環管路を直列回路に切り換えるよう
に、前記管路切換弁を切り換える手段を有し、前記熱媒
体循環管路を直列回路に切り換える時には、前記室内熱
交換器の送風用ファンを停止するものである。

【０００７】これらの発明によれば、空調要求が無くな
って、運転スイッチを停止した場合に、熱ガス機関は仕
事をし続けたとしても、熱媒体循環管路が直列回路に切
り換えられるので、熱源機の放熱部で得られる温水と吸
熱部で得られる冷水とが混ざり合うので、室内側ライン
の温度が安定し、冷房時に刻々と低下したり、暖房時に
刻々と上昇したりなどの問題が無くなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を添付図
面に従って説明する。図１は本発明に係るヒートポンプ
式空気調和装置の一実施形態である空気調和機を構成す
る冷温水供給回路を示したもので、この回路には熱源機
として、ヴィルミエサイクルを利用した熱ガス機関１が
使用されている。このヴィルミエサイクル熱ガス機関１
自体は公知であり、詳細な説明は省略するが、互いに直
交配置された高温側ピストン２と低温側ピストン３とを
備え、これらがヘリウム等の作動ガスを封入した容器内
に収納されている。容器内部は、高温室１２と、中温室
１３，１４と、低温室１５に分かれている。また、加熱
器１６を有しており、加熱器１６は、燃焼器１１により
加熱される。

【０００９】両ピストン２，３は、例えば高温側ピスト
ン２が上死点へ向かう中間の位置へ到達するときには、
低温側ピストン３は左死点に達する等のように、互いに
９０°位相をずらして動作可能に、モータ９で駆動され
るクランク１０を介してつながれている。高温側ピスト
ン２と低温側ピストン３とが動作すると、封入された作
動ガスが、高温再生器４と低温再生器７を通って移動
し、これらの再生器４，７を通過する際に、加熱された
り冷却されたり、ピストンによる容積変化により、作動
ガスが昇圧されたり減圧されたりする。例えば、高温室
１２の作動ガスが高温再生器４を通って中温室１３に移
動するときには、作動ガスは高温再生器４に熱を蓄え
る。また、作動ガスが高温再生器４から高温室１２に戻
るとき、高温再生器４に蓄えられた熱が作動ガスに戻さ
れる。

【００１０】また、外部との熱のやり取りは、中温室と
接続する中温熱交換器５，６及び低温室と接続する低温
熱交換器８が行う。例えば、加熱器１６が高温室１２の
作動ガスに熱を与え、中温室１３，１４の作動ガスが中
温熱交換器５，６において放熱するとともに、低温室１
５の作動ガスが低温熱交換器８において吸熱する。

【００１１】すなわち、低温熱交換器８は本熱ガス機関
１の吸熱部を構成し、中温熱交換器５，６は本熱ガス機
関１の放熱部を構成する。

【００１２】この実施の形態によれば、熱ガス機関１の
低温熱交換器（吸熱部）８、および中温熱交換器（放熱
部）５，６を利用してなる空気調和機１００が提供され
る。この空気調和機１００は、熱ガス機関１と室内機２
００と室外機３００とからなる。室内機２００内には室
内熱交換器２０１が配設され、室外機３００内には室外
熱交換器３００が配設されている。２０３は室内ファ
ン、３０３は室外ファンである。低温熱交換器（吸熱
部）８と室内熱交換器２０１は、管路２１と四方弁６１
と管路２２によりつながれ、さらに室内熱交換器２００
と低温熱交換器（吸熱部）８は、管路２３と四方弁６２
と管路２４によりつながれている。

【００１３】また、中温熱交換器（放熱部）５と室外熱
交換器３０１は、管路３１と四方弁６１と管路３２によ
りつながれ、さらに室外熱交換器３０１と中温熱交換器
（放熱部）６は、管路３３と四方弁６２と管路３４によ
りつながれている。また、中温熱交換器（放熱部）５と
６は、管路３５によりつながれている。管路を循環する
熱媒体としては、水が用いられている。

【００１４】つぎに、この実施の形態の作用について説
明する。冷房運転時には、燃焼器１１の点火により熱ガ
ス機関１が作動し、中温熱交換器（放熱部）５，６から
放熱されるとともに、低温熱交換器（吸熱部）８が吸熱
される。また、四方弁６１，６２は図１において実線で
示すように切り替えられる。この場合、低温熱交換器
（吸熱部）８で吸熱された冷水は、管路２１、四方弁６
１、管路２２を通じて室内熱交換器２０１に流れ、そこ
で熱交換を行い、室内ファン２０３を回転させることに
より室内に冷風を送り出した（冷房）後、管路２３、四
方弁６２、管路２４を通じて低温熱交換器（吸熱部）８
に戻る。

【００１５】このとき、中温熱交換器（放熱部）５で放
熱を受けた温水は、管路３１、四方弁６１、管路３２を
通じて室外熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン３
０３を回転させることにより熱交換を行った後、管路３
３、四方弁６２、管路３４を通じて中温熱交換器（放熱
部）６に流れ、さらに管路３５を通じて中温熱交換器５
に戻る。

【００１６】暖房運転時には、燃焼器１１の点火により
熱ガス機関１が作動し、中温熱交換器（放熱部）５，６
から放熱されるとともに、低温熱交換器（吸熱部）８が
吸熱される。また、四方弁６１，６２は図１において点
線で示すように切り替えられる。この場合、中温熱交換
器（放熱部）５で放熱を受けた温水は、管路３１、四方
弁６１、管路２２を通じて室内熱交換器２０１に流れ、
そこで室内ファン２０３を回転させることにより熱交換
を行い、室内に温風を送り出した（暖房）後、管路２
３、四方弁６２、管路３４を通じて中温熱交換器（放熱
部）６に流れ、さらに管路３５を通じて中温熱交換器５
に戻る。

【００１７】このとき、低温熱交換器（吸熱部）８で吸
熱された冷水は、管路２１、四方弁６１、管路３２を通
じて室外熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン３０
３を回転させることにより熱交換を行った後、管路３
３、四方弁６２、管路２４を通じて低温熱交換器（吸熱
部）８に戻る。

【００１８】つぎに、本実施の形態にかかる運転モード
について説明する。図２は、上記した冷暖房運転後、運
転スイッチを停止した状態を示している。この場合、停
止操作により、燃焼器１１が消火するとともに室内機２
００の室内ファン２０３が停止する。また、四方弁６１
が、図示のように通常とは逆に切り換えられる。例え
ば、冷房運転後に停止された場合には、図２の実線の回
路となり、低温熱交換器（吸熱部）８で吸熱された冷水
は、管路２１、四方弁６１、管路３２を通じて室外熱交
換器３０１に流れ、、管路３３、四方弁６２、管路３４
を通じて中温熱交換器（放熱部）６に至り、管路３５を
通じて中温熱交換器（放熱部）５を通ることにより温水
となり、管路３１、四方弁６１、管路２２を通って室内
熱交換器２０１に流れ、管路２３、四方弁６２、管路２
４を経て低温熱交換器（吸熱部）８に戻る。この場合、
熱ガス機関１は、加熱器１６又は高温室１２の温度があ
る程度冷却されるまで自立運転を継続するから、その期
間中は、熱ガス機関１は仕事をし続け、中温熱交換器
（放熱部）５から温水が送られる。しかし、上記したよ
うに、四方弁６１の切換えにより水の循環回路が１本の
直列回路となるので、中温熱交換器（放熱部）５からの
温水は、室内熱交換器２０１へ送られるから、室内熱交
換器２０１の温度がさらに下降することはなく、室内機
の凍結は防止される。

【００１９】一方、暖房運転後に停止された場合には、
図２における点線の回路となり、運転停止操作により、
燃焼器１１が消火するとともに室内機２００の室内ファ
ン２０３が停止する。また、四方弁６１が、図示のよう
に通常とは逆に切り換えられる。この場合には、中温熱
交換器（放熱部）５で放熱を受けた温水は、管路３１、
四方弁６１、管路３２を通じて室外熱交換器３０１に流
れ、管路３３、四方弁６２、管路２４を通じて低温熱交
換器（吸熱部）８に送られて冷水となり、管路２１、四
方弁６１、管路２２を通って室内熱交換器２０１に流
れ、管路２３、四方弁６２、管路３４を経て中温熱交換
器（放熱部）６に流れ、さらに管路３５を通じて中温熱
交換器５に戻る。この場合、熱ガス機関１は、加熱室１
６又は高温室１２の温度がある程度冷却されるまで自立
運転を継続するから、その期間中は、熱ガス機関１は仕
事をし続け、中温熱交換器５から温水が送られる。しか
し、上記したように、四方弁６１の切換えにより水の循
環回路が１本の直列回路となるので、中温熱交換器（放
熱部）５からの温水は、いったん低温熱交換器６に送ら
れて冷水にされてから室内熱交換器２０１へ送られるか
ら、室内熱交換器２０１の温度がさらに上昇することは
なく、室内機の沸騰は防止される。

【００２０】上記の実施形態によれば、上述のように、
冷暖房の後に室内機ファンを停止させても室内機の凍結
又は沸騰を防止することができる。

【００２１】上記実施形態における四方弁は、弁を操作
するアクチュエータ（図示せず）を装備し、上記実施形
態の空気調和機１００内には、これらのアクチュエータ
を各運転モードに応じて上記のように制御するマイクロ
コンピュータ等の制御装置（図示せず）が搭載されてい
る。四方弁は、管路切換弁に相当している。

【００２２】以上、本発明の実施形態に基づいて本発明
を説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定される
ものでないことは明らかである。例えば、上記の実施形
態では、熱ガス機関１としてヴィルミエサイクルを利用
したものを示したが、吸収式サイクルによる熱ガス機関
を利用してもよいことは当然である。また、管路内を循
環する熱媒体は、水以外のものを使用してもよい。ま
た、上記の実施形態では、冷水や温水の経路を制御する
ために開閉弁のほかに四方弁を用いているが、これは開
閉弁や三方弁の組み合わせによって実現してもかまわな
い。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、冷房運転又は暖房運転が停止
した場合に、熱媒体循環管路を直列回路に切り換えるよ
うにしたので、高温部の温度がある程度冷却されるまで
熱源機が自立運転を継続しても、室内熱交換器には冷房
後には温水が、また暖房後には冷水が送られるため、室
内側の温度変化が抑えられる。

【００２４】請求項２に記載の発明では、室内熱交換器
は送風用ファンを有し、冷房運転又は暖房運転が停止し
た場合には送風用ファンが停止するが、上記したよう
に、冷房運転又は暖房運転が停止した場合には、熱媒体
循環管路を直列回路に切り換えるので、室内側の温度変
化が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートポンプ式空気調和装置の一実施
形態における冷房時の構成を示す回路図である。

【図２】図１に示すヒートポンプ式空気調和装置におけ
る暖房時の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１熱ガス機関２高温側ピストン３低温側ピストン４高温再生器５，６中温熱交換器（放熱部）７低温再生器８低温熱交換器（吸熱部）９モータ１０クランク１１燃焼器１２高温室１３，１４中温室１５低温室１６加熱器２１〜２４，３１〜３４管路６１，６２四方弁１００空気調和機２００室内機２０１室内熱交換器２０３室内ファン３００室外機３０１室外熱交換器３０３室外ファン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼器を用いて駆動する熱源機を設け、
この熱源機の放熱部と、吸熱部と、空調用室外熱交換器
と、空調用室内熱交換器とを熱媒体循環管路によりつな
ぎ、冷房運転又は暖房運転が可能なように、熱媒体循環
管路に管路切換弁を設けた空気調和機において、前記冷
房運転又は暖房運転を停止した時に、前記熱媒体循環管
路を直列回路に切り換えるように、前記管路切換弁を切
り換える手段を有することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】燃焼器を用いて駆動する熱源機を設け、
この熱源機の放熱部と、吸熱部と、空調用室外熱交換器
と、空調用室内熱交換器とを熱媒体循環管路によりつな
ぎ、冷房運転又は暖房運転が可能なように、熱媒体循環
管路に管路切換弁を設けた空気調和機において、前記冷
房運転又は暖房運転を停止した時に、前記熱媒体循環管
路を直列回路に切り換えるように、前記管路切換弁を切
り換える手段を有し、前記熱媒体循環管路を直列回路に
切り換える時には、前記室内熱交換器の送風用ファンを
停止することを特徴とする空気調和機。