JPH11218370A - 冷媒加熱器、室外機ユニットおよび空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の冷媒加熱器には、熱交換部において冷
媒への熱伝達量が少ないとアルミニウム製の熱交換部本
体が過熱して溶損する、冷媒への熱伝達量が多いと冷媒
配管が過熱すると内面に炭化物を生成してつまりを生じ
たり、管そのものが劣化する等の可能性があった。 【解決手段】 燃焼ガスを発生させる燃焼部４０と、内
面に沿って燃焼ガスが流通される外筒５３と、外筒５３
の外面に添設された冷媒配管５２とを備え、空気調和機
における暖房運転時に室内熱交換器１１で液化されたの
ち冷媒配管５２に通された冷媒と燃焼部４０で発生させ
た燃焼ガスとの間で熱交換を行わせ、冷媒を加熱し気化
させる冷媒加熱器２６について、冷媒配管５２に、長さ
の異なるふたつのパート５２ａ、５２ｂを並列に設け、
短いパート５２ａを外筒５３の燃焼ガス流入側に位置す
る高温域の側面に添設するとともに長いパート５２ｂを
外筒５３の燃焼ガス流出側に位置する低温域の側面に添
設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暖房運転時に、液
冷媒を加熱しガス冷媒として循環させる冷媒加熱式の空
気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ヒートポンプを利用して暖房を行
う空気調和機の他に、冷媒加熱方式を採用した空気調和
機が開発されている。冷媒加熱式の空気調和機は、室内
熱交換器、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁等に加え、暖
房運転時に室外熱交換器にかわって液冷媒を加熱して蒸
発気化させる冷媒加熱器を室外機ユニットに備えるもの
で、冷媒加熱器において灯油やプロパンガス等の燃料を
燃焼させて燃焼ガスを発生させ、さらにこの燃焼ガスで
液冷媒を加熱して気化させるようになっている。

【０００３】この冷媒加熱式の空気調和機には、ヒート
ポンプ式の空気調和機やファンヒータ等と比較して次の
ようなメリットがある。 (１)ヒートポンプ式の空気調和機では、特に寒冷地等で
屋外の気温が極端に低くなった場合に、室外熱交換器に
おける熱交換（液冷媒を屋外の空気で加熱して蒸発気化
させる）が十分に行われず、所望の暖房状態を実現でき
ない可能性がある。これに対し冷媒加熱式の空気調和機
では、液冷媒を冷媒加熱器によって強制的に加熱して気
化させるので、屋外の気温に左右されずに安定した暖房
運転を行って所望の暖房状態を実現することができる。 (２)ヒートポンプ式の空気調和機では、室外熱交換器に
霜が付着して熱交換が十分に行えなくなった場合に、暖
房運転を停止して一時的に冷房運転を行い、室外熱交換
器から放熱して霜を除去するいわゆるデフロスト動作が
数時間おきに行われるため、快適性が損われることがあ
る。これに対し冷媒加熱式の空気調和機では、デフロス
ト動作を行う必要がないので低温、多湿の状況下でも常
に安定した暖房運転を行って所望の暖房状態を実現する
ことができる。 (３)ファンヒータでは、燃焼ガスが室内に排気されるた
めに定期的に室内の換気を行う必要があり、暖房効率が
悪い。これに対し冷媒加熱式の空気調和機では、冷媒加
熱器が室外機ユニットに収納されており燃焼ガスは屋内
に排出されるので換気の頻度が少なくて済み、暖房効率
の向上が見込める。

【０００４】ここで冷媒加熱器について説明する。冷媒
加熱器には、屋外の空気を取り込んで後段の燃焼部に供
給する給気部と、給気部から供給された空気と燃料とを
混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼部
と、燃焼部において発生させた燃焼ガスにより液冷媒を
加熱する熱交換部とが設けられている。

【０００５】熱交換部を図８に示す。熱交換部は、燃焼
ガスによって加熱される熱交換部本体１の側面に、室内
熱交換器で液化された高温高圧の液冷媒を流通させ圧縮
機に向けて送出する冷媒配管２が添設されて構成されて
いる。熱交換部本体１は、冷媒配管２が添設される有底
円筒状の外筒３と、外筒３の内面との間に十分な間隙を
設けた状態で外筒３の内部に配置された有底円筒状の内
筒４とを備えており、外筒３の開口端を燃焼部に対向さ
せ、外筒３の内部で内筒４の開口端を開放した状態に配
置されている。

【０００６】外筒３はアルミニウムの一体成形品であ
り、内側面には受熱面積を広く確保し燃焼ガスの熱を効
果的に吸収するためのフィン３ａが長手方向に沿って複
数設けられている。冷媒配管２は銅製管であり、熱交換
部本体１との接触面積をより大きく確保するために外筒
３の長手方向に往復するように蛇行した状態で添設され
ている。

【０００７】冷媒加熱器を作動させると、燃焼部におい
て発生させた燃焼ガスが内筒４に流入し、底面に当って
Ｕターンし内筒４の開口端まで戻ったところで再びＵタ
ーンして流れの遅い乱流状態となる。そして、外筒３と
内筒４との間隙を外筒３の底面に向けて流れる過程で、
冷媒配管２を流れる液冷媒との間で熱交換を行って冷や
され、排気筒から屋外に排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の冷媒
加熱器には、熱交換部において次のような問題点が指摘
されている。 (１)冷媒への熱伝達量が少ない（熱伝達率が低い）と、
アルミニウムにより構成された熱交換部本体の温度が上
昇して加熱し、溶損する恐れがある。 (２)冷媒への熱伝達量が多い（熱伝達率が高すぎる）
と、冷媒を流通させる冷媒配管自体の温度が上昇し、加
熱すると内面に炭化物を生成してつまりを生じたり、管
そのものが劣化する恐れがある。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、冷媒配管を流通する冷媒への熱伝達率を適切な
大きさに調整することで冷媒加熱器の信頼性を向上さ
せ、これによってより高性能な空気調和機を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
の課題を解決するために以下の構成を採用する。すなわ
ち、請求項１記載の冷媒加熱器は、屋外から取入れた空
気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを発生させる燃焼部と、
該燃焼部と連通状態に配設され内面に沿って燃焼ガスが
流通される円筒体と、該円筒体の外面に添設された冷媒
配管とを備え、空気調和機における暖房運転時に室内熱
交換器で液化されたのち冷媒配管に通された冷媒と燃焼
部で発生させた燃焼ガスとの間で熱交換を行わせ、冷媒
を加熱し気化させたうえで圧縮機に送出する冷媒加熱器
であって、冷媒配管には、長さの異なるふたつのパート
が並列に設けられ、一方の短いパートが円筒体の燃焼ガ
ス流入側に位置する高温域の側面に添設され、他方の長
いパートが円筒体の燃焼ガス流出側に位置する低温域の
側面に添設されていることを特徴とするものである。

【００１１】この冷媒加熱器においては、高温に晒され
る一方のパートの受熱面積を低温に晒される他方のパー
トの受熱面積よりも小さくすることにより、冷媒配管を
流通する冷媒に与えられる単位体積当りの熱量が冷媒を
加熱し気化させるに足る大きさに抑えられるようにな
り、冷媒への熱伝達率が適切化されて熱交換部本体の溶
損や冷媒配管のつまり、劣化等が防止されて信頼性の向
上が図られる。

【００１２】請求項２記載の冷媒加熱器は、屋外から取
入れた空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを発生させる燃
焼部と、該燃焼部と連通状態に配設され内面に沿って燃
焼ガスが流通される円筒体と、該円筒体の外面に添設さ
れた冷媒配管とを備え、空気調和機における暖房運転時
に室内熱交換器で液化されたのち冷媒配管に通された冷
媒と燃焼部で発生させた燃焼ガスとの間で熱交換を行わ
せ、冷媒を加熱し気化させたうえで圧縮機に送出する冷
媒加熱器であって、冷媒配管には、内径の異なるふたつ
のパートが並列に設けられ、内径の大きな一方のパート
が円筒体の燃焼ガス流入側に位置する高温域の側面に添
設され、内径の小さな他方のパートが円筒体の燃焼ガス
流出側に位置する低温域の側面に添設されていることを
特徴とするものである。

【００１３】この冷媒加熱器においては、高温に晒され
る一方のパートにおける単位時間当りの冷媒流量を低温
に晒される他方のパートにおける単位時間当りの冷媒流
量よりも大きくすることにより、冷媒配管を流通する冷
媒に与えられる単位体積当りの熱量が冷媒を加熱し気化
させるに足る大きさに抑えられるようになり、冷媒への
熱伝達率が適切化されて熱交換部本体の溶損や冷媒配管
のつまり、劣化等が防止されて信頼性の向上が図られ
る。

【００１４】請求項３記載の室外機ユニットは、 請求
項１または２記載の冷媒加熱器と、該冷媒加熱器におい
て気化された冷媒を吸入圧縮し室内熱交換器に送出する
圧縮機とを備えることを特徴とするものである。

【００１５】この室外機ユニットにおいては、信頼性向
上が図られた冷媒加熱器を備えることで室外機ユニット
自体の信頼性向上が図られる。

【００１６】請求項４記載の室外機ユニットは、前記冷
媒加熱器または室外熱交換器のいずれかを選択的に作動
させ、室内熱交換器で液化された冷媒を加熱し気化させ
ることを特徴とするものである。

【００１７】この室外機ユニットにおいては、燃料切れ
等により冷媒加熱運転を停止せざるを得ない場合でも、
ヒートポンプ運転に切り換えて作動させることで暖房を
続行することが可能となる。

【００１８】請求項５記載の空気調和機は、請求項３ま
たは４記載の室外機ユニットと、暖房運転時に該室外器
ユニットから送出された冷媒を凝縮液化させることで室
内の空気を暖める室内熱交換器を有する室内機ユニット
とを備えることを特徴とするものである。

【００１９】この空気調和機においては、信頼性向上が
図られた室外機ユニットを備えることで空気調和機自体
の信頼性向上が図られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る冷媒加熱器、室外機
ユニットおよび空気調和機の第１の実施形態を図１ない
し図５に示して説明する。図１に示す空気調和機は室内
機ユニット１０と室外機ユニット２０とから構成されて
いる。室内機ユニット１０には、冷房運転時に低温低圧
の液冷媒を蒸発気化させて室内の空気から熱を奪い、暖
房運転時には高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて室内
の空気を暖める室内熱交換器１１が具備されている。

【００２１】室外機ユニット２０には、冷房運転時に高
温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて屋外の空気に放熱す
る室外熱交換器２１と、室内熱交換器１１または室外熱
交換器２１のいずれかから吸入されるガス冷媒を圧縮し
て高温高圧のガス冷媒として吐出する圧縮機２２と、圧
縮機２２に流入するガス冷媒に含まれる液状成分を貯留
するアキュムレータ２３と、圧縮機２２において圧縮さ
れた高温高圧のガス冷媒を室内熱交換器１１または室外
熱交換器２１のいずれかに選択的に送出する四方弁２４
と、冷房運転時に室外熱交換器２１から送出される高温
高圧の液冷媒を減圧、膨張させて低温低圧の液冷媒とす
るキャピラリチューブ２５とに加え、暖房運転時に高温
高圧の液冷媒を加熱して高温高圧のガス冷媒とする冷媒
加熱器２６が具備されている。

【００２２】冷媒加熱器２６は、暖房運転時、室外機ユ
ニット２０に併設された燃料タンク２７から定油面器２
８を介して電磁ポンプ２９の作動により供給される灯油
やプロパンガス等の燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを
発生させ、この燃焼ガスで室内熱交換器１１において液
化された高温高圧の液冷媒を加熱して高温高圧のガス冷
媒とするものである。

【００２３】冷媒加熱器２６には、図２に示すように、
屋外の空気を取り込んで後段の燃焼部に供給する給気部
３０と、給気部３０から供給された空気と灯油やプロパ
ンガス等の燃料とを混合して燃焼させる燃焼部４０と、
燃焼部４０において発生させた燃焼ガスにより液冷媒を
加熱する熱交換部５０とが設けられている。

【００２４】給気部３０は、円筒状の円筒状のケーシン
グ３１の内部に、ひとつないし複数のファン３２とこれ
らファン３２を回転駆動させる駆動モータ３３とが収納
されて構成されている。ケーシング３１の側面には屋外
の空気を取り込む空気取入口３４が設けられている。フ
ァン３２の回転によってケーシング３１の内側に取り込
まれた空気は駆動モータ３３の側面に沿って流れ、ケー
シング３１に設けられた連通口３５から燃焼部４０に供
給されるようになっている。

【００２５】燃焼部４０は、駆動モータ３３に近接する
ケーシング３１の一端面に固定された円筒状のケーシン
グ４１に有底円筒状の燃焼筒４２が収納されて構成され
ている。ケーシング４１には、図３に示すように、燃焼
筒４２の周囲を旋回し、後述する空気流入孔４２ａに対
して鈍角をなす一方の側面から流入する空気の流れを形
成するフィン４１ａが連通口３５に隣接して設けられて
いる。

【００２６】燃焼筒４２の側壁には、給気部３０から供
給される空気の一部（以下、一次空気とする）を燃焼筒
４２の内部に流入させる空気流入孔４２ａが、断面円形
の燃焼筒４２の側壁に対し接線方向と平行に開通されて
いる。空気流入孔４２ａの開口部４２ｂは、燃焼筒４２
の外壁面側において広く、内部に向かって曲面をなしな
がら漸次収縮されるラウンド形状をなしている。

【００２７】空気流入孔４２ａには、燃焼筒４２の内部
に向けて燃料を噴射する燃料供給ノズル４３が挿入され
ている。燃料供給ノズル４３は前述した電磁ポンプ２９
に接続されており、空気流入孔４２ａの配設方向と平行
かつ空気流入孔４２ａの内面との間に間隙を設けた状態
に配置されている。

【００２８】さらに、燃焼筒４２の側壁には、燃焼筒４
２の内部に空気を流入させる補助空気流入孔４２ｃが複
数設けられている。これら補助空気流入孔４２ｃは、燃
焼筒４２の内壁面のうち燃料供給ノズル４３から噴射さ
れた燃料が衝突する部分に、燃焼筒４２の側壁に沿って
周方向に離間して設けられており、しかもそれぞれが燃
焼筒４２の側壁に対する接線と平行な方向に設けられて
いる。

【００２９】給気部３０から供給された空気は、空気流
入孔４２ａと燃料供給ノズル４３との間に設けられた間
隙および補助空気流入孔４２ｃを通って燃焼筒４２の内
部に流入し、空気流入孔４２ａから流入した空気は燃焼
筒４２の内壁面に沿って一方向に流れてスワール流を形
成し、各補助空気流入孔４２ｃを通って流入した空気は
スワール流と合流して流れの勢いを強めるようになって
いる。

【００３０】また、燃焼筒４２の側壁には、燃焼筒４２
の内部に供給された燃料を加熱して蒸発気化させるヒー
タ４４が、後述する気化室Ｓ1を取り巻くようにして埋
め込まれている。燃料供給ノズル４３はヒータ４４と同
一断面内に配置され、燃料供給ノズル４３の噴射方向前
方に正対する位置にヒータ４４が埋め込まれた状態とな
っている。

【００３１】燃焼筒４２の内側底面中央には、円柱状の
突起部４５が立設されている。この突起部４５の中心に
は、給気部３０から供給される残りの空気（以下、二次
空気とする）を後述する燃焼室Ｓ2に向けて流通させる
空気流路４５ａが、燃焼筒４２の軸線方向に向けて開設
されている。空気流路４５ａの内面には、燃焼筒４２の
外側底面に位置する開口部４５ｂにおいて狭く、突起部
４５の先端に向かって漸次拡大されるテーパ面４５ｃが
設けられている。給気部３０から供給された二次空気
は、空気流路４５ａを通って燃焼室Ｓ2に流入するよう
になっている。

【００３２】燃焼筒４２の内部には、内部底面との間で
気化室Ｓ1を形成する気化室隔壁４６が、燃焼筒４２の
底面に対して水平に設置されている。気化室隔壁４６は
燃焼筒４２内部の空間に合わせて円形とされ、その中央
には突起部４５の側面との間に間隙を設けた状態に形成
された筒状部４６ａが設けられており、突起部４５の側
面と筒状部４６ａとの間に設けられた間隙は、予混合気
を気化室Ｓ1から燃焼室Ｓ2に流入させる流路をなしてい
る。燃焼筒４２の内部に流入した一次空気は、気化室Ｓ
1において燃料と混合されて予混合気となり、突起部４
５に沿って流れて筒状部４６ａとの間隙を通って気化室
Ｓ1から流出するようになっている。

【００３３】さらに、燃焼筒４２の内部は、予混合気を
噴出して燃焼させる複数の炎孔４７ａが穿設されたバー
ナ隔壁４７により、気化室Ｓ1と燃焼室Ｓ2とに分割され
ている。炎孔４７ａは燃焼筒４２の周方向に沿って等間
隔に離間して配列されている。 気化室Ｓ1から流出し
た予混合気は、凹所４７ｂの内面に沿って外方に拡散す
るように流れて各炎孔４７ａから噴出するようになって
いる。

【００３４】燃焼室Ｓ2には、炎孔４７ａから噴出され
る予混合気に点火する点火プラグ４９が配設されてい
る。燃焼室Ｓ2に噴出した予混合気は点火プラグ４９に
より点火され、二次空気とともに燃焼して高温の燃焼ガ
スとなって熱交換部５０に流入するようになっている。

【００３５】熱交換部５０は、ケーシング４１ｂの燃焼
ガス流出方向側の開放端に固定された熱交換部本体５１
の周囲に、室内熱交換器１１で液化された高温高圧の液
冷媒を流通させ圧縮機２２に向けて送出する冷媒配管５
２が、屈曲された状態で添設されて構成されている。

【００３６】熱交換部本体５１は、冷媒配管５２が添設
される有底円筒状の外筒（円筒体）５３と、外筒５３の
内面との間に十分な間隙を設けた状態で外筒５３の内部
に配置された有底円筒状の内筒５４とを備えており、外
筒５３の開口端を燃焼部４０に対向させ、外筒５３の内
部で内筒５４の開口端を開放した状態に配置されてい
る。

【００３７】外筒５３の内面には、長手方向に沿って複
数の溝５３ａが形成されている。溝５３ａは外筒５３の
内面に全周にわたって形成され、これによって外筒５３
の内面に凹凸が設けられた状態となっている。内筒５４
の外側面には、長手方向に向けて螺旋状に形成されたス
パイラルプレート５４ａが付設されている。

【００３８】冷媒配管５２は、図４に示すように、長さ
の異なるふたつのパート５２ａ、５２ｂを有し、これら
がヘッダ５２ｃによって並列に接続されており、一方の
短いパート５２ａが外筒５３の燃焼ガス流入側に位置す
る側面（高温ゾーン）に添設され、他方の長いパート５
２ｂが外筒５３の燃焼ガス流出側に位置する側面（低温
ゾーン）に添設されている。また、冷媒配管５２は、い
ずれのパートにおいても熱交換部本体５１との接触面積
をより大きく確保するため、外筒５３の側面に対して周
方向に往復するように蛇行した状態で添設されている。

【００３９】外筒５３の周囲に添設された冷媒配管５２
には筒状の遮熱カバー５５が被せられ、外筒５３の底面
には熱交換部本体５１の内部を流通した燃焼ガスを屋外
に向けて排出する排気筒５６が連結されている。なお、
冷媒配管５２を上記の形態とするには、図５(Ａ)、(Ｂ)
に示すように、各パートを形成する直線状の冷媒配管５
２を平面に沿って蛇行した状態に屈曲し、両端をヘッダ
５２ｃで連結したのち筒形に丸めて外筒５３の側面に沿
うように変形させる。

【００４０】熱交換部５０に流入した燃焼ガスは、内筒
５４の内部に流入し底面に当ってＵターンし、内筒５４
の開口端まで戻ったところで再びＵターンして流れの遅
い乱流状態となる。そして、外筒５３と内筒５４との間
をスパイラルプレート５４ａに沿って旋回しながら外筒
５３の底面に向けて流れ、冷媒配管５２を流れる液冷媒
との間で熱交換を行う。この過程で燃焼ガスの温度は１
２００〜１３００℃から２００℃程度にまで低下し、最
終的に排気筒５６から屋外に排出されるようになってい
る。

【００４１】上記のように構成された空気調和機では、
冷房運転時において、四方弁２４は圧縮機２２と室外熱
交換器２１、室内熱交換器１１とアキュムレータ２３、
がそれぞれ接続された状態となっている。この状態か
ら、圧縮機２２から吐出された高温高圧のガス冷媒は室
外熱交換器２１に送られる。

【００４２】高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器２１で
凝縮液化され、屋外の空気に放熱して高温高圧の液冷媒
となる。さらにこの高温高圧の液冷媒はキャピラリチュ
ーブ２５を通過する過程で減圧されて低温低圧の液冷媒
となり、逆止弁６０を経て室内機ユニット１０に送られ
る。

【００４３】室内機ユニット１０に送られた低温低圧の
液冷媒は室内熱交換器１１で蒸発気化され、室内の空気
から熱を奪って冷却したのち、低温低圧のガス冷媒とな
り、室外機ユニット２０に送られる。

【００４４】室外機ユニット２０に送られた低温低圧の
ガス冷媒は四方弁２４および逆止弁６１を経てアキュム
レータ２３に流入し、液状成分が分離されたのち圧縮機
２２に吸入される。圧縮機２２に吸入されたガス冷媒は
圧縮機２２の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒
となって再び室外熱交換器２１に送られる。

【００４５】一方、暖房運転時においては、四方弁２４
は圧縮機２２と室内熱交換器１１、室外熱交換器２１と
アキュムレータ２３、がそれぞれ接続された状態となっ
ている。この状態から、圧縮機２２から吐出された高温
高圧のガス冷媒は室内機ユニット１０の室内熱交換器１
１に送られる。

【００４６】高温高圧のガス媒体は室内熱交換器１１で
凝縮液化され、室内の空気に放熱して暖めたのち、高温
高圧の液冷媒となって室外機ユニット２０に送られる。
室外機ユニット２０に送られた高温高圧の液冷媒は、逆
止弁６０により室外熱交換器２１への流入を阻止される
が、電磁弁６２が開放されて冷媒加熱器２６に設けられ
た冷媒配管５２に流入する。

【００４７】冷媒配管５２に流入した液冷媒は、ほぼ半
分ずつに別れてパート５２ａ、５２ｂにそれぞれ流入
し、燃焼ガスの熱により加熱された外筒５３との間で熱
交換を行って気化され、高温高圧のガス冷媒となってア
キュムレータ２３に流入し、液状成分が分離されたのち
圧縮機２２に吸入される。圧縮機２２に吸入されたガス
冷媒は圧縮機２２の作動により圧縮され、さらに高温高
圧のガス冷媒となって再び室内熱交換器１１に送られ
る。

【００４８】上記のように構成された空気調和機では、
高温に晒される一方のパート５２ａの受熱面積が比較的
小さく、低温に晒される他方のパート５２ｂの受熱面積
が比較的大きく設定されており、いずれのパートを通過
した場合でも、冷媒に与えられる単位体積当りの熱量が
冷媒を加熱し気化させるに足る大きさ程度に抑えられ
る。したがって、冷媒への熱伝達率が適切化されて熱交
換部本体５１の溶損や冷媒配管５２のつまり、劣化等を
防止することができ、これによって冷媒加熱器２６の信
頼性を向上させることができる。また、冷媒加熱器２６
の信頼性を向上させることで、この冷媒加熱器２６を備
える室外器ユニット２０さらには室外機ユニット２０を
備える空気調和機について信頼性を向上させ、これによ
って安全で高性能な空気調和機を提供することができ
る。

【００４９】次に、本発明に係る冷媒加熱器、室外機ユ
ニットおよび空気調和機の第２の実施形態を図６および
図７に示して説明する。なお、前記第１の実施形態にお
いて既に説明した構成要素には同一符号を付して説明を
省略する。図６に示す空気調和機は、暖房を行う際に、
冷媒加熱器２６を作動させて行う冷媒加熱運転または従
来のヒートポンプ運転のいずれかを選択的に行うことが
可能ないわゆる冷媒加熱式-ヒートポンプ式併用型の空
気調和機である。

【００５０】この空気調和機には、室外機ユニット２０
に、暖房運転時に室内熱交換器１１から送出される高温
高圧の液冷媒を減圧、膨張させて低温低圧の液冷媒とす
るキャピラリチューブ７０と、冷房運転時に閉塞されて
室外熱交換器２１から送出される高温高圧の液冷媒の流
通を阻止し、暖房運転時には開放されて高温高圧の液冷
媒をキャピラリチューブ７０に向けて流通させる電磁弁
７１とが具備されている。

【００５１】また、冷媒加熱器２６において、熱交換部
５０を構成する冷媒配管８０には、図７に示すように、
内径の異なるふたつのパート８０ａ、８０ｂを有し、こ
れらがヘッダ８０ｃによって並列に接続されており、内
径の小さな一方のパート８０ａが外筒５３の燃焼ガス流
入側に位置する側面に添設され、内径の大きな他方のパ
ート８０ｂが外筒５３の燃焼ガス流出側に位置する側面
に添設されている。また、冷媒配管８０は、いずれのパ
ートにおいても熱交換部本体５１との接触面積をより大
きく確保するため、外筒５３の側面に対して周方向に往
復するように蛇行した状態で添設されている。

【００５２】上記のように構成された空気調和機では、
冷房運転時において電磁弁７１が閉塞されるため、第１
の実施形態に示した空気調和機と同様の冷房サイクルが
実現される。

【００５３】一方、暖房運転時においては、四方弁２４
は圧縮機２２と室内熱交換器１１、室外熱交換器２１と
アキュムレータ２３、がそれぞれ接続された状態となっ
ている。この状態から、圧縮機２２から吐出された高温
高圧のガス冷媒は室内機ユニット１０の室内熱交換器１
１に送られる。

【００５４】高温高圧のガス媒体は室内熱交換器１１で
凝縮液化され、室内の空気に放熱して暖めたのち、高温
高圧の液冷媒となって室外機ユニット２０に送られる。
室外機ユニット２０に送られた高温高圧の液冷媒は、逆
止弁６０により室外熱交換器２１への流入を阻止される
が、電磁弁６２が開放されて冷媒加熱器２６に設けられ
た冷媒配管５２に流入する。

【００５５】冷媒配管８０に流入した液冷媒は、パート
８０ａ、８０ｂの断面積の比に近い割合に別れて各パー
トに流入し、燃焼ガスの熱により加熱された外筒５３と
の間で熱交換を行って気化され、高温高圧のガス冷媒と
なってアキュムレータ２３に流入し、液状成分が分離さ
れたのち圧縮機２２に吸入される。圧縮機２２に吸入さ
れたガス冷媒は圧縮機２２の作動により圧縮され、さら
に高温高圧のガス冷媒となって再び室内熱交換器１１に
送られる。

【００５６】また、上記のように構成された空気調和機
では、暖房運転時に燃料タンク２７内の燃料がすべて消
費されてしまった場合、電磁弁６２が閉塞されるととも
に電磁弁７１が開放され、冷媒加熱運転が停止されてヒ
ートポンプ運転が開始される。すなわち、圧縮機２２か
ら吐出された高温高圧のガス冷媒は室内機ユニット１０
の室内熱交換器１１に送られる。

【００５７】高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器１１で
凝縮液化され、室内の空気に放熱して暖めたのち、高温
高圧の液冷媒となって室外機ユニット２０に送られる。
室外機ユニット２０に送られた高温高圧の液冷媒は、逆
止弁６０により室外熱交換器２１への流入を阻止され、
閉塞された電磁弁６２により冷媒加熱器２６への流入を
阻止されるが、電磁弁７１が開放されてキャピラリチュ
ーブ７０を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒
となって室外熱交換器２１に送られる。

【００５８】低温低圧の液冷媒は室外熱交換器２１で蒸
発気化され、屋外の空気から熱を奪って低温低圧のガス
冷媒となり、四方弁２４および逆止弁６１を経てアキュ
ムレータ２３に流入し、液状成分が分離されたのち圧縮
機２２に吸入される。圧縮機２２に吸入されたガス冷媒
は圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、再び室内熱交
換器１１に送られる。なお、冷媒加熱運転とヒートポン
プ運転との切り換えは燃料切れを検知して自動的に行わ
せるだけでなく、必要に応じて人為的に行うことも可能
である。

【００５９】上記のように構成された空気調和機では、
高温に晒される一方のパート８０ａにおける単位時間当
りの冷媒流量が比較的大きく、低温に晒される他方のパ
ート８０ｂにおける単位時間当りの冷媒流量が比較的小
さく設定されており、いずれのパートを通過した場合で
も、冷媒に与えられる単位体積当りの熱量が冷媒を加熱
し気化させるに足る大きさ程度に抑えられる。したがっ
て、冷媒への熱伝達率が適切化されて熱交換部本体５１
の溶損や冷媒配管８０のつまり、劣化等を防止すること
ができ、これによって冷媒加熱器２６の信頼性を向上さ
せることができる。

【００６０】また、上記のように構成された空気調和機
によれば、冷媒加熱運転中に燃料切れとなっても、ヒー
トポンプ運転に切り換えて作動させることで暖房を続行
することができる。また、燃料切れではなくても、必要
に応じて冷媒加熱運転とヒートポンプ運転とを切り換え
ることで運転コストを削減することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る冷媒
加熱器によれば、冷媒配管に長さの異なるふたつのパー
トを並設し、一方の短いパートを円筒体の燃焼ガス流入
側に位置する高温域の側面に添設するとともに他方の長
いパートを円筒体の燃焼ガス流出側に位置する低温域の
側面に添設し、高温に晒される一方のパートの受熱面積
を低温に晒される他方のパートの受熱面積よりも小さく
することにより、冷媒配管を流通する冷媒に与えられる
単位体積当りの熱量が冷媒を加熱し気化させるに足る大
きさに抑えられるので、冷媒への熱伝達率が適切化され
て熱交換部本体の溶損や冷媒配管のつまり、管の劣化等
を防止することができ、これによって冷媒加熱器の信頼
性を向上させることができる。

【００６２】本発明に係る冷媒加熱器によれば、冷媒配
管に内径の異なるふたつのパートを並設し、内径の大き
な一方のパートを円筒体の燃焼ガス流入側に位置する高
温域の側面に添設するとともに内径の小さな他方のパー
トを円筒体の燃焼ガス流出側に位置する低温域の側面に
添設し、高温に晒される一方のパートにおける単位時間
当りの冷媒流量を低温に晒される他方のパートにおける
単位時間当りの冷媒流量よりも大きくすることにより、
冷媒配管を流通する冷媒に与えられる単位体積当りの熱
量が冷媒を加熱し気化させるに足る大きさに抑えられる
ので、冷媒への熱伝達率が適切化されて熱交換部本体の
溶損や冷媒配管のつまり、管の劣化等を防止することが
でき、これによって冷媒加熱器の信頼性を向上させるこ
とができる。

【００６３】本発明に係る室外機ユニットによれば、信
頼性向上が図られた冷媒加熱器を備えることで室外機ユ
ニット自体の信頼性を向上させることができる。

【００６４】また、本発明に係る室外機ユニットによれ
ば、前記冷媒加熱器または室外熱交換器のいずれかを選
択的に作動させ、室内熱交換器で液化された冷媒を加熱
し気化させることにより、燃料切れ等により冷媒加熱運
転を停止せざるを得ない場合でも、ヒートポンプ運転に
切り換えて作動させることで暖房を続行することができ
る。さらに、燃料切れではなくても必要に応じて冷媒加
熱運転とヒートポンプ運転とを切り換えることで空気調
和機の運転コストを削減することができる。

【００６５】本発明に係る空気調和機によれば、信頼性
向上が図られた室外機ユニットを備えることで空気調和
機自体の信頼性を向上させることができ、これによって
安全で高性能な空気調和機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る冷媒加熱器、室外機ユニットお
よび空気調和機の第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図２】 冷媒加熱器の側断面図である。

【図３】 図２に示す冷媒加熱器のうち、特に燃焼部を
示す側断面図である。

【図４】 図２に示す冷媒加熱器のうち、特に熱交換部
を示す斜視図である。

【図５】 図４に示す冷媒配管の製作手順を示す説明図
である。

【図６】 本発明に係る冷媒加熱器、室外機ユニットお
よび空気調和機の第２の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図７】 図７に示す冷媒加熱器に具備される冷媒配管
の構成ならびに製作手順を示す説明図である。

【図８】 従来の冷媒加熱式の空気調和機に具備される
冷媒加熱器のうち、熱交換部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 室内機ユニット １１ 室内熱交換器 ２０ 室外機ユニット ２１ 室外熱交換器 ２６ 冷媒加熱器 ３０ 給気部 ４０ 燃焼部 ５０ 熱交換部 ５１ 熱交換部本体 ５２ 冷媒配管 ５３ 外筒（円筒体） ５４ 内筒 ５５ 遮熱カバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋外から取入れた空気と燃料とを燃焼さ
   せ燃焼ガスを発生させる燃焼部と、該燃焼部と連通状態
   に配設され内面に沿って燃焼ガスが流通される円筒体
   と、該円筒体の外面に添設された冷媒配管とを備え、空
   気調和機における暖房運転時に室内熱交換器で液化され
   たのち冷媒配管に通された冷媒と燃焼部で発生させた燃
   焼ガスとの間で熱交換を行わせ、冷媒を加熱し気化させ
   たうえで圧縮機に送出する冷媒加熱器であって、 前記冷媒配管には、長さの異なるふたつのパートが並列
   に設けられ、一方の短いパートが、前記円筒体の燃焼ガ
   ス流入側に位置する高温域の側面に添設され、他方の長
   いパートが、円筒体の燃焼ガス流出側に位置する低温域
   の側面に添設されていることを特徴とする冷媒加熱器。
2. 【請求項２】 屋外から取入れた空気と燃料とを燃焼さ
   せ燃焼ガスを発生させる燃焼部と、該燃焼部と連通状態
   に配設され内面に沿って燃焼ガスが流通される円筒体
   と、該円筒体の外面に添設された冷媒配管とを備え、空
   気調和機における暖房運転時に室内熱交換器で液化され
   たのち冷媒配管に通された冷媒と燃焼部で発生させた燃
   焼ガスとの間で熱交換を行わせ、冷媒を加熱し気化させ
   たうえで圧縮機に送出する冷媒加熱器であって、 前記冷媒配管には、内径の異なるふたつのパートが並列
   に設けられ、内径の大きな一方のパートが、前記円筒体
   の燃焼ガス流入側に位置する高温域の側面に添設され、
   内径の小さな他方のパートが、円筒体の燃焼ガス流出側
   に位置する低温域の側面に添設されていることを特徴と
   する冷媒加熱器。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の冷媒加熱器と、
   該冷媒加熱器において気化された冷媒を吸入圧縮し室内
   熱交換器に送出する圧縮機とを備えることを特徴とする
   室外機ユニット。
4. 【請求項４】 前記冷媒加熱器または室外熱交換器のい
   ずれかを選択的に作動させ、室内熱交換器で液化された
   冷媒を加熱し気化させることを特徴とする請求項３記載
   の室外機ユニット。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の室外機ユニット
   と、暖房運転時に該室外器ユニットから送出された冷媒
   を凝縮液化させることで室内の空気を暖める室内熱交換
   器を有する室内機ユニットとを備えることを特徴とする
   空気調和機。