JPS58138964A

JPS58138964A - 冷暖房装置

Info

Publication number: JPS58138964A
Application number: JP2000582A
Authority: JP
Inventors: 甫里田; 善紀乾; 茂村上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1982-02-10
Publication date: 1983-08-18
Also published as: JPH0221496B2

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】本発明は熱媒の循環サイクルを利用して冷暖房を行う冷
暖房装置に関するもので、特に補助熱源として用いたボ
イラによって熱媒を加熱するようにした冷暖房装置に関
するものである。

一般に熱媒の循環サイクルで冷暖房を行う機器において
、その暖房効果を向上させる為に暖房時に熱媒を補助熱
源によ・りて加熱することが知られている。そしてこの
補助熱源にボイラを用い、このボイラの水を加熱するこ
とによりて間接的に熱媒を加熱するものが知られており
、その冷暖房装置の調節ト、室温サーモによるバーナの
「オン−オフ」制御で行うようになっている。ところが
この場合、上記バーナが制御されていてもボイラの湯温
か制御されていないため、室温サーモが室温低下を検知
してバーナをオンさせる時には湯温はかなり温度低下す
ることになる。すなわちバーナオフ時に圧縮機を運転し
て暖房していると熱媒も大きく温度低下する。その結果
熱媒が液化して支障、すなわち周知の如く液化熱媒を圧
縮機が吸引する際には圧縮機に過大な電流が流れて圧縮
機が故障する恐れが生じる。このため従来のこの種の間
接加熱方式のものではバーナと圧縮機の運転を連動させ
、バーナオフ時は圧縮機を運転させないようにしていた
。このためバーナオフ時は熱媒循環が停止しているので
室内ユニットからは温風が出す、バーナオン−オフによ
る室温の変化が大きく、快適性に欠けるという問題があ
った。

またこの間接加熱方式のものにおいて上記バーナの燃焼
量を増減して暖房負荷に見合った一燃焼量に設定するよ
うに制御するものが見られる。しかしながらこの方式の
ものはバーナの燃焼量可変中が小さいので結局バーナを
オフさせて温度調節しなければならず、前記と同様の問
題があ−りだ。すなわちバーナは一定の炎孔を有するも
のであるため、その炎孔負荷に限界があり、その限界域
を越えるとＣｏやススが発生したり、逆火等の問題が生
じる。したがってこの最小燃焼量で燃焼させていても室
温が上昇する時にはバーナをオフしなければならず、バ
ーナオン−オフ式のものと同様快適さに問題が残るもの
であった。しかもこの方式のものは機構が複雑であり、
コスト高になるという問題もあった。

本発明はこのような問題に鑑みてなしたもので、主たる
目的は、暖房時における圧縮機の発停回数を低減し、圧
縮機停止中の冷風感を解消した快適な冷暖房装置を提供
する点にあり、他の目的は複雑な燃焼量制御機構が必要
でなく、安価な冷暖房装置を提供する点にある。更にも
う一つの目的は、前記ボイラの設定温度を高く設定出来
、熱交換効率のよい暖房運転が行える冷暖房装置を提供
する点にあるｇ以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は室外に設置する室外ユニット１３と、室内に設置す
る室内ユニット１２とを分離し、連絡配管１１により連
絡した分離形の冷暖房装置の配管図である。壕だ第２図
、第３図にボイラ２部を示している。前記室外ユニット
１３には圧縮機−１及び室外コイル９及びアキュムレー
タ６及び四方弁６及びボイラ２及び膨張機構８及び逆止
弁７及び二方弁１４が内装されており、また室内ユニッ
ト１２には膨張機構（図示せず）及び冷房時蒸発器とし
て働らき、暖房時凝縮器として働く室内コイル１０が内
装されている。そしてこれら機器は熱媒配管によって各
々連絡され、また連絡配管１１によりて室内ユニット１
２．室外ユニット１３を接続して、冷房時は圧縮機１か
ら吐出される熱媒を四方弁６の作用により第１図中破線
矢印の方向に流し、室外コイル９で凝縮させ、膨張機構
８で減圧した後、連絡配管１１を介して室内−コイル１
ｏに送る。ここで室内ユニット１２に内装された膨張機
構（図示せず）によりさらに減圧されて室内コイル１ｏ
で蒸発させ、再び連絡配管１１を介して圧縮機１に戻す
循環サイクルにより冷房を行うようになっている。

また、以上の如く構成される熱媒循環路において、膨張
機構８と室内ユニット１２の途中に分岐路４０を設け、
二方弁１４及び熱媒を加熱するボイラ２を前記圧縮機１
の吸入側に設けて熱媒をボイラ２の温水で間接加熱する
ようにしである。圧縮機１の吸入側には吸入直前に液化
熱媒を溜めるアキュムレータ６を有し、気化不充分な時
に、圧縮機１に直接液化熱媒が吸入されるのを防止する
役割を果している。なお２８はバイパス路である。

上記ボイラ２は、第２図、第３図のごとく上部に空気溜
り部２１を残してエチレングリコール。

プロピレングリコール等よりなる不凍液１６を封入した
ｌ密閉容器２ｏと、中心部に燃焼室２６を有する缶体１
９と、ガスまたは石油を熱源とするバーナ４と、湯温を
検出する湯温サーミスタ２７と、前記密閉容器２’Ｏ内
の不凍液１５中に浸漬する如く配置したコイル状の加熱
コイル３とから構成されている。

ここで加熱コイル３は加熱された不凍液１６によって間
接的に加熱されているわけであるが、これは熱媒循環路
に熱媒とともに封入された潤滑油が１３０〜１３５℃以
上になると分解し、圧縮機１の寿命に悪影響を及ぼすの
を防止すると、加熱コイル３の１局部的な過熱を防ぐ効
果がある。また上部に空気溜シ２１を一体的に設け、不
凍液１５の加熱による体積膨張を吸収するとともに、密
閉構造とすることにより、不凍液１６の蒸発をなくしメ
ントナ／スフソーとしている。

なお、第２図、第３図において、１６は燃焼管、。

１７はバーナ固定具、１８は煙突、２２は熱媒入口管、
２３は熱媒出口管、２４は安全弁、２６は熱媒入管であ
る。

上記構成において、暖房時には第１図中実線矢印の如く
熱媒が流れる様、四方弁６により制御して加熱熱媒循環
路を形成する。すなわち、ボイラ２により加熱された熱
媒はアキュムレータ６を介して圧縮機１に吸入され、四
方弁６によって室内ユニット１２に送り凝縮液化させて
凝縮熱を放熱し、液化した熱媒を再びボイラ２に戻すこ
とにより暖房を行う。

ここで上記暖房能力の調節について説明する。

実施例においては、前述した如く熱媒をボイラ２によっ
て間接加熱するようにしているので暖房能力の調節はと
のボイラ２の設定温度を調節することによ、りて行う。

以下このボイラ２の設定温度調節についての例を第４図
〜第８図とともに説明する０第４図において、３５．３７はそれぞれ異なるレベルに
設定された増巾器であり、室温の状態により各増巾器の
出力状態は異なる。３８．４０は前記増巾器３５．３７
の出力により動作するリレーで、ボイラ２の湯温設定を
可変させる為のものである。４１〜４３は前記増巾器３
５．３７のレベル設定用抵抗、４５．４７はリレー駆動
用トランジスタ、４８は室温検知用サーミスタ、４９は
室温調節用可変抵抗、６ｏは前記リレー３８の常開接点
で以上３６〜５ｏの部品により室温コントローラ５７を
形成している。６２は前記リレー４゜の常開接点、５４
はボイラ２の湯温設定可変用抵抗、５５は増巾器、６６
はトランジスタであり、この２７，５２，５４．５５の
部品で、ボイラ２の湯温コントローラ５８を形成してい
る。

以上の構成に於いて、その動作を簡単に説明すると、ま
ず室温が設定温度より極端に低い場合は、各増巾器３５
．３７の入力関係はａ　）　ｃ　）　ｄとなる。つまり
各増巾器３５．３７共十入力〉−人力となる為、出力は
１状態となりトランジスタ４６．　　　　１４７はオン
し、リレー３８．４０は励磁状態となる。これにより接
点５ｏ及び６２は閉状態となり、湯温コントローラ５８
に電源が供給され、燃焼制御回路３４によりボイラ２の
運転が開始される。

又、この状態に於ける湯温設定は接点６２が閉状態の為
、抵抗５４が初期に対し並列に接続された状態となり、
増巾器６６の手入力を上昇させる。

つまり「高」設定状態となる訳である。この状態でボイ
ラ２が運転を行い湯温か上昇し、暖房運転により室温が
上昇すると、室温検知用サーミスタ４８の抵抗値が小さ
くなり、レベルｄが上昇し、増巾器３６．３７の入力関
係はａ　）　ｄ　）　ｃと変化する。つ１り増巾器３７
の出力が０となり、トランジスタ４７がオフ、リレー４
０が非励磁状態となる訳である。前記リレー４ｏが非励
磁状態になると、接点５２が開状態となり、抵抗５４が
非接続状態となる為、増巾器５６の十人力レベルは低下
する。つまり湯温設定が低下したこととなり、「低」設
定状態となる訳である。そして、ボイラ２は燃焼制御回
路３４により「高」　または「低」設定状態を保つよう
にオン−オフ運転する。次に室温が設定温度に到達する
とｄ　）　ａ　）　ｃと々リリレー３８が非励磁となっ
て接点５ｏを開状態とし、湯温コントローラ５８．圧縮
器制御回路７１及び室内ユニット制御回路７２への電源
供給を断ち、ボイラ２及び圧縮機１及び室内ファン（図
示せず）の運転を停止させる。

以上の動作を第５図（５）、（Ｂ）に従って説明する。

第６図中、実線は暖房負荷が暖房能力の約３／４の時、
破自は暖房負荷が約１／４の時を示し、室温の設定値Ｔ
。は前記第４図中の可変抵抗器４９により任意に設定で
きる。ΔＴ１．ΔＴ２は増巾器３５゜３７によって生じ
るディファレンシャルで、１、例えばΔＴ＝１６℃に設
定されている。ここで、破線の方は可変抵抗器４９の設
定が一定でも若干高くなるが、実用上支障はないＯｔ２
．ｔｌは湯温設定で、第４図中の増巾器６６により決定
され例えばｔ２＝８０℃、ｔ、＝ｓｅｓ℃に設定されて
いる。Δ、ｔは燃焼制御器３４によって生じるディファ
レンシャルで、例えばΔｔ＝３℃に設定されている。こ
の制御回路によれば、実線の場合、つまり暖房負荷が約
Ｖ４の時、室温が設定値に近づきＴ２まで達すると、湯
温の設定値は會、からｔｌに下がる０そして湯温か低下
し、ｔ３になるとバーナ４が燃焼することになる。しか
し、この回路では湯温か制御されているので、通常は湯
温が上Ｈｅｔ３よりも大きく低下することがなく、よっ
て熱媒が液化するようなことがない。従ってこの回路に
よればバニナ４の運転と、圧縮機１の運転とを連動させ
る必要がなく、圧縮機１は熱媒が液化する寸前の湯温ｔ
３まで作動するように設定することが出来る。従って圧
縮機１（７）オン−オフは極めて少ないものとなる。

すなわち、上記湯温は室温が設定値近＜Ｔ２まで達した
後は、室温低下がＴ３まであるとバーナ４がオンして燃
焼を開始し、比較的短時間で設定温度に復帰する。

また第５図（５）中ａ−ｑは第４図中接点６０は「閉」
状態のま捷であるので、圧縮機１は連続運転であると同
時に室内ファンも連続運転となる。

次に暖房負荷が非常に小さく、例えば暖房負荷が暖房能
力の約ν々以下の場合、すなわち、前記第４図の制御回
路で接点６０が「開」状態となる時に圧縮機制御回路７
１及び室内ファン制御回路７２をオフ状慎にし、圧縮機
１゛及び室内ファンを翫停止する。それ以外は前述したｐ口＜バーナ４のオン−
オフがあっても圧縮機１及び室内ファンは運転し続ける
ものである。従って室内ユニット１２からの温風が停止
するのは暖房負荷が暖房能力の約１／／２以下になった
時のみであり、第５図（８）中ｉ〜］　）　”１−’　
＋・・・φ・・でありこの機会は極めて稀れであり快適
な暖房が行えるようになる。

また、多少の液バツクがあっても、圧縮機１に吸入され
ない様アキュムレータ６を備えている。

第６図＾、（Ｂ）は、第５図同様室温と湯温の関係を示
す。実線は暖房負荷が暖房能力に比べ同等または大きい
場合であシ、イ、イ′は暖房負荷が脱房能力より上回っ
た場合である。また暖房負荷が暖房能力と同等もしくは
若干小さい場合、口′−イオたは口−口の様にな、る。

ここで口−イとなるのは、補助熱源機の暖房出力が、室
内ユニット１２の暖　　　　　ｉ房能力と同等の時であ
り、口−口となるのは補助熱源機の暖房出力が室内ユニ
ット１２の暖房能力より大きい場合である。

破線は暖房負荷が暖房能力の約１／／２の時であり、湯
温はハの如き挙動を示すが、室温はパ又は二′の様にＴ
−満Ｔ２以上の範囲で安定する。そして第６図（ハ））
、（Ｂ）の様に室温がＴｏに達しない限り、圧縮機１及
び室内ファンは停止することがなく、バーナ４のオン−
オフのみで、所定の湯温レベルを維持するように運転す
るので、温度むらの少ない快適な暖房が行えるものであ
る。

尚、圧縮機制御器７１には、高圧制限装置、過電流保護
装置等を具備しており、室内ユニット制御回路７２には
冷風防止装置等を内蔵している。ことは言うまでもない
。

第７図は制御回路の他の実施例を示し、５９は室温設定
値と室温の差により出力をアナログ的に可変させる増巾
器、６０は室温設定値と室温の差が極端に大きくなった
時、ボイラ２をオフすべく作用する増巾器、６１〜６７
は抵抗で６１〜６６が温度設定用、６６．６７が増巾器
５９の利得設定用である。６８は前記増巾器６９の出力
値と湯）検知用サーミスタ２７よりの入力を比較し出力
状態を決定する増巾器、６９は前記増巾器６８の　。

出力により作動するトランジスタである。上記構成に於
いて、その動作を説明すると、まず室温設定値と室温の
差が極端に大きい場合は、ｄ　）　ｅの関係となり、増
巾器６０は出力１となる。又、増巾器６９の出力は一人
力が極端に大きくなる為、はぼｏＶとなり、湯温コント
ローラ６８の設定値、即ち、増巾器６８の一人力は、抵
抗６４と６６で定まる値となる。この状態が湯温コント
ローラ６８の「高」状態である。次にボイラ２の運転に
より、暖房が開始され、室温が上昇し、設定値との差が
小さくなりてくると、ｄレベルは低下し、ｄ＜ｅの関係
になると、増巾器６ｏは出力０状態となり、湯温コント
ローラ６８の設定値ｑは増巾器６９の出力値となる訳で
ある。ここで増巾器５９の入力と出力の関係を説明する
と、第８図に示す如く、各入力の差を抵抗６６．６７で
決まる利得により増巾された形となる訳である。つまり
設定値と室温の差が大きくなると、ｄレベルは上昇し増
巾器６９の出力は（イ）の方向へ変化し、増巾器６８の
−入力を下げるべく作用する。増巾器６８の一人力が下
がるということは湯温設定は上昇することとなる。次に
設定値と室温の差が小さくなると、前記と反対の動作に
より（ロ）の方向へ変化し、増巾器６８の一人力を上げ
るべく作用する。この様に本実施例に於いては、室温と
設定値の関係により、ボイラ２の湯温設定を比例的に変
化せしめ更に効率のよい快適な暖房を行うものである。

なお上記実施例では、ボイラ２の設定温度を「高」、「
低」　の段階的に制御したが、「高」〜「低」間を比例
的に制御するようにしても良い。

このように本発明によれば圧縮機の発停回数が極めて少
なくなり、その分温度むらのない快適な暖房が行えると
ともに、バーナも燃焼量を制御できるようにしなくても
上述した快適な暖房が得られるので構成の簡単な安価な
装置とすることができる。また従来の如く燃焼停止とと
もに圧縮機が停止するものでは燃焼停止からしばらくの
間湯温か上昇するオーバーシュートを起し、このオーバ
ーシュート分だけ熱媒温度、すなわち圧力が上昇して圧
縮機の破壊が懸念されるが、この発明のものでは上記実
施例の湯温設定がｔ６〜ｔ６でボイラが燃焼停止した時
圧縮機と温風ファンは作動し続けて熱媒は放熱機で放熱
しているので、そのような問題もなく、また湯温設定が
「低」設定状態すなわちｔ４〜ｔ３の間にある時は、ボ
イラ停止と同時に圧縮機、室内ファンも停止するがオー
バーシュートの許容値は大きく問題がない０従って圧縮
機の耐圧に余裕ができて、その分湯源を高めに設定する
ことができ暖房能力を一層高いものとすることができる
とともにボイラ等もコンパクトなものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す熱媒サイクル図、第２
図、第３図は同ボイラの側面断面図と正面断面図、第４
図は同電気回路図、第６図Ａ、Ｂ及び第６図Ａ、Ｂ’は
室温と湯温の関係を示すグラフ、第７図は他の実施例を
示す電気回路図、第８図はその動作説明図である。１＊＠＠１１＊’ｌｌ圧縮機、２００．１１０．ボイラ
、４０００００．バーす、６−…・アキュムレータ、６
・・・・・・四方弁、７−・・・・・逆止弁、８・・・
・・・膨張機構、９・・・・・・室外コイル、１０・…
・・室内コイル、１１・・・・・・連絡管、１２・・・
・・・室内ユニット、１３・・−・・・室外ユニット、
１４・″″″。二方弁○ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図２第３図４！５図第６図（Ａ＋ −特開

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも室内ユニットを有する循環回路中の熱
媒を間接加熱するボイラを設けるとともに、このボイラ
には設定温度調節機能を附加した冷暖房装置。
（２）ボイラの設定温度は、室内ユニットの所要設定温
度と室温との温度差を帰還して段階的に変更する特許請
求の範囲第１項記載の冷暖房装置。
（３）ボイラユニットの設定温度は、室内ユニットの所
要設定温度と室温との温度差を帰還して比例的に変更す
る特許請求の範囲第１項記載の冷暖房装置。