JPS5929783B2 - 冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷媒圧縮用の圧縮機を用いたヒートポンプ式
の冷暖房装置に関するものであり、その目的とするとこ
ろは、冷房運転時には冷風吹出による冷房運転を行ない
、暖房運転時には運転開始時に、温風吹出による温風暖
房運転と、床面に冷媒管を配設してなる冷媒パネルを用
いた床暖房運転を効果的に併用して、室温の立上りを向
上させ、その後は床暖房運転による快適な暖房が行なえ
る冷暖房装置を提供することにある。

従来、ヒートポンプ式の冷暖房装置で、室内ファン及び
室内熱交換器よりなる室内ユニットと、床面に冷媒管を
配設した床暖房ユニットとを有するものがあったが、特
に暖房運転としては、床暖房運転のみしか出来なＸ、−
７）−１あるいは手動により温風暖房と床暖房の切替え
を行なうものがあった。

し力・しながら、温風暖房と床暖房を手動で切替えて室
温の立上りを早くし、その後は快適な床暖房を行なおう
としても、温風暖房運転時は室内ユニットのみで室温を
所定の温度に維持するように圧縮機のオン・オフ制御を
行なっているため、この間、床暖房ユニットには全く冷
媒が通じていないので、床面の温度はほとんど上昇しな
い。

従って温風暖房力・ら床暖房に手動で切替えたとき、床
暖房ユニットによる床面の温度上昇がゆるやかな反面、
室温（室内空気温度）が比較的すみや力・に低下してし
まうという欠点があった。

本発明は、上記のような欠点を解消し、室温の立上りを
早く行なうと共Ｋ、円滑に床暖房運転に移行して、快適
な暖房が得られるものである。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明による冷暖房装置の構成図である。

図において、１は室外ユニットであり、圧縮機２、四方
弁３、室外熱交換器４、室外ファン５、キャピラリチュ
ーブ６、三方弁Ｓｖ１及びｓｖ２、室外熱交換器４のフ
ィン温度を検出するフィン温度検出素子１０より構成さ
れている。

７は被空調室の床面に配置された冷媒パネル、８及び９
は室外ユニット１と冷媒パネルγとを連結する冷媒パイ
プ、１１は冷媒パネルγの一部に設けられ床面の温度を
検出する床面湯度検出素子である。

１２は圧縮機２等の運転の制御を行なう制御装置である
。

１３は冷媒パネル７と同一の被空調室に設けられた冷温
風ユニットで、キャピラリチューブ１４、室内熱交換器
１５、室内ファン１６、室内温度を検出する室温検出素
子１７とにより構成されている。

１８．１９は室外ユニット１と冷温風ユニット１３とを
連結する冷媒パイプである。

。次に前述の冷媒パネル７について詳細に説明する。

冷媒パネル７は、第１図に簡単に示したように、複数個
のパネルユニットより成り、それぞれのパネルユニット
は、冷媒を通す銅パイプを内蔵しており、各パネルユニ
ット間及び冷媒パイプ８゜９とはパイプで連結されて℃
・る。

第２図及び第３図にパネルユニットの詳細を示す。

第２図において、２０はパネルユニットであり、２１は
その中を冷媒が通る銅パイプである。

２２及び２３は他のパネルユニットの銅パイプと連結す
るためのジヨイントである。

銅パイプ２１は床面での放熱効果を上げるため、パネル
ユニット２０内で蛇行して設けられている。

第３図はパネルユニット２０の構造断面図を示し、銅パ
イプ２１の周囲に放熱効果を高めるためのアルミ箔２４
が設けられている。

２５は断面材であり、熱が床下方向に伝わるのを防いで
いる。

２６は布であり、パネルユニット２０の上面を構成して
いる。

銅パイプ２１内を冷媒が循環し、その熱はアルミ箔２４
を介して、パネルユニット２０の上方に伝えられ、布２
６を暖ため、これによりこの周囲の室内空気が暖ためら
れて対流する。

１１は前述の床面湯度検出素子（サーミスタ）であり、
床面の温度を検出して、制御装置１２に信号を発する。

第４図はパネルユニット２０を複数個用いて、冷媒パネ
ル７を構成した一例を示す。

パネルユニット２０は銅パイプ２１のパターンが異なる
ものを準備し、これらを適当に連結させて冷媒パネルＩ
を形成している。

なお図中の８，９は前述したごとく室外ユニット１とこ
の冷媒パネル７とを連結する冷媒パイプである。

このようにして、冷媒を銅バイブ２１に循環させて、す
べてのパネルユニット２０の布２６を暖ためることによ
り、室内の上下温度分布の少ない床暖房を達成し、力・
つ床面瀧度検出素子１１によりその温度が制御されるた
め、室内の′夫適性は極めて良好なものとなる。

なお、冷媒パネル７を構成する時は、適当な数及びパタ
ーンのパネルユニット２０を選んで室内の床面に敷きつ
めるものであるが、家具等の設置場所が決定していて、
床面を暖ためない場所にあっては、パネルユニット２０
の替りに、銅パイプ２１等のないダミーのパネルを適宜
選択して設けることができる。

前述の実施例においては、銅バイブ２１を内蔵した複数
個のパネルユニット２０を連結して冷媒パネルγを形成
していたが、銅パイプ２１を適宜自由なパターンで配管
しうるように構成することもできる。

第５図、第６図はこのような構成を行なう場合のパネル
ユニットを示している。

第５図において２７は上パネル、２８は下パネルであり
、この上下２つのパネルにより１組のパネルユニットを
形成する。

第６図はその構造断面図であり、上パネル２７は銅パイ
プ２１を挿入するような形に形成されたアルミ箔２９、
断熱材３０と、上面の布３１より成り、下パネル２８は
アルミ箔３２と断熱材３３とより成る。

そして、銅パイプ２１が下パネル２８を室内の床面に敷
きつめられた後、適宜自由なパターンで下パネル内に配
置され、その後下パネル２８と同数の上パネル２７をは
り合せて冷媒パネル７が構成される。

銅パイプ２１は数組のパネルユニットに配置しうる長さ
のものを用いることにより、銅バイブ２１の連結数は少
なくなり、連結箇所のスペースを小さくすると共に、連
結による冷媒の漏れの発生確率がそれだけ少なくなる。

また銅パイプ２１を下パネル２８に配置する時に、家具
等の設置場所を自由に避けることが出来る効果もある。

なおこの実施例では、上パネル２γ及び下パネル２８の
銅パイプ２１のない凹部には適宜断熱材等を挿入するよ
うにして、特に冷媒パネル７の端部より熱が放熱するの
を防ぐことが出来る。

この実施例は、銅パイプ２１の連結箇所を少なくすると
共に、自由なパターンで配管しうるものである。

第８図は制御装置の構成を示す。

図において、４０は冷暖房選択手段であり、手動により
冷房あるいは暖房運転が選択される。

４１は室温設定器、４２は室温検出素子１７と室温設定
器４１よりの出力を比較する第１の比較手段、４３は床
面温度設定器、４４は床面温度検出素子１１と床面温度
設定器４３よりの出力を比較する第２の比較手段、４５
は第２の比較手段４４の出力Ｓ２が所定の状態に変化し
た後、すなわち床面温度がその設定値よりも高くなった
後、一定のランチ信号Ｓ３を発するランチ手段である。

４６は慈父切替弁制御手段、４７は室内ファン切替手段
、４８は圧縮機制御手段である。

なおこの図では第１図に示す着霜検出素子を含む除霜制
御手段の構成、四方弁３、室外ファン５０制御手段の構
成等は省略した。

この構成において、冷房運転時は、慈父切替弁制御手段
４６により三方弁ＳＶ１ ｓ ＳＶ２ は冷温風ユニ
ット１３へ冷媒を通じるように駆動され、室内ファン１
６は室内ファン制御手段４７により常に駆動される。

圧縮機２は圧縮機制御手段４８により第１の比較手段の
出力Ｓ１に対応して制御される。

暖房運転時は、三方弁ＳＶ１ 、Ｓ”２は、 ランチ手
段４５よりランチ信号Ｓ３が出力されるまでは第１の比
較手段４２の出力Ｓ１に応じて冷温風ユニット側と冷媒
パネル側へ切替えられる。

ランチ手段４５よりランチ信号Ｓ３が発せられた以降は
、常に冷媒パネル側に切替えられる。

室内ファン１６は、ランチ信号Ｓ３が発せられるまでは
駆動され、ランチ信号Ｓ３が発せられた以降は停止とな
る。

圧縮機２は第２の比較手段の出力Ｓ２に対応して制御さ
れる。

なおランチ手段４５は暖房運転開始後、始めて床面温度
がその設定値よりも高くなった以降は、暖房運転を停止
する筐でランチ信号Ｓ３を発するように動作するが、こ
れ以外に第８図の破線に示すように、ランチ信号Ｓ３が
出力された以降、第１の比較手段４２において、室温設
定値を所定値だけ（例えば０〜５℃程度）低下させ、こ
の設定値よりも更に室温が低下した時は、第１の比較手
段４２の出力Ｓ１によりランチ手段４５をリセットし、
再び暖房運転開始時と同様の動作即ち、冷温風ユニット
１３を用いた暖房運転に移行させることができる。

上記の構成において、まず冷房運転は、制御装置１２に
より四方弁３，２つの三方弁ＳＶ１ ｙ ＳＶ２が所定
の位置にセントされ、冷媒回路は圧縮機２、室外熱交換
器４、室内熱交換器１５Ｑ経路となる。

即ち圧縮機２で圧縮された冷媒は室外熱交換器４で放熱
作用を行ない、室内熱交換器１５で吸熱作用を行なう。

冷温風ユニット１３０室内フアン１６は室内の空気を循
還させて、室内熱交換器１５の吸熱作用により、空気を
冷却して冷房を行なう。

冷温風ユニット１３には室内の空気温度を検出する室温
検出素子１７が設けられていて、この室温検出素子１７
が制御装置１２にその検出信号を発して、室温が設定値
よりも低くなると、圧縮機２を停止させる。

圧縮機２が停止すると冷媒の循還が行なわれなくなり、
室内熱交換器１５において吸熱作用がなくなる。

そのうちに室温が設定値より高くなると、再び圧縮機２
を運転させて吸熱作用が行なわれ、室内の空気は冷却さ
れる。

このようにして、室温検出素子１７により室温を検出し
、この検出信号により制御装置１２が圧縮機２の運転、
停止の制御を行なって室温を設定値に維持するものであ
る。

次に暖房運転は、通常は・央適性の点で床暖房運転とす
るが、運転開始時は、床暖房運転のみでは室温の立上り
が遅いため、効果的に温風暖房を併用するものである。

ここでまず温風暖房運転及び床暖房運転の方法を説明す
る。

温風暖房運転は、制御装置１２により、四方弁３が冷房
運転のときとは逆にセントされ、冷媒は圧縮機２、室内
熱交換器１５、室外熱交換器４の経路で循還し、室内熱
交換器１３において放熱作用が行なわれて、室内の空気
が加熱される。

次に床暖房運転は、四方弁３は温風暖房運転と同一にセ
ントさね、かつ２つの三方弁ＳＶ、とＳＶ２が、前述の
冷房運転及び温風暖房運転とは逆にセントされ、冷媒は
圧縮機２、冷媒パネル７、室外熱交換器４の経過で循還
し、冷媒パネル７において放熱作用が行なわれて、床面
を加熱して、床暖房を行なう。

さて暖房運転開始時において、制御装置１２の働きによ
り、第１図に示すごとく動作が行なわれる。

図において横軸は時刻ｔを示し、時刻ｔ。において運転
を開始したものである。

記号θＡで示す特性は室温であり、これは冷温風ユニッ
ト１３に設けられた室温検出素子１７で検出される。

記号θＦは床面温度であり、床面温度検出素子１１で検
出される。

記号Ａで示す特性は室内熱交換器１５における冷媒循還
状態を、記号Ｆで示す特性は冷媒パネルγにおける冷媒
循還状態をそれぞれ示すもので、共にバイレベルで冷媒
が循還していることを示す。

まず時刻ｔｏで運転を開始すると、三方弁ＳＶ１及びＳ
Ｖ２をセントして、冷媒を冷温風ユニット１３１／ｉｌ
：循還させる。

冷温風ユニット１３は室内ファン１６により室内の空気
を加熱する。

第２図θＡで示すとと〈室温は徐々に上昇１時間ｔ１に
温度θ２に達すると、制御装置１２が動作して、三方弁
Ｓｖ１及びＳＶ２を切換え、冷媒パネル７に冷媒を循還
させる。

これにより、室温θＡはやや行きすぎを生じるものの、
その後温度が低下する。

し力・し床面温度θＦはこれとは逆に上昇はじめる。

室温θＡが低下し時間ｔ２に温度θ１に達すると、制御
装置１２が開いて再び三方弁ＳＶ１及びＳＶ２を切替え
て、冷温風ユニット１３側に冷媒を循還させる。

このような動作がくり返されるに従って、室温θＡはほ
ぼ設定値に維持されると共に、床面温度θＦは徐々に上
昇して、ついで床面温度θＦの設定値θ４に達すると、
圧縮機２をオフする。

これと同時に、室内ファン１６を停止させると共に、こ
れ以降は、三方弁Ｓｖ１及びＳｖ２は冷媒が冷媒パネル
Ｉに循還される方向にセントされる。

その後、床面温度θＦが低下し、時刻ｔ４にθ３ にな
れば再び圧縮機２が運転され、冷媒は冷媒パネル７を循
還する。

この後床面温度θＦが設定値（θ４．θ３）に維持され
るように圧縮機２が制御装置１２によりオン・オフされ
る。

以上のように暖房開始時には圧縮機２を連続的に運転し
、室温θＡの変化により冷媒を冷温風ユニット１３及び
冷媒パネル７に切替え、床面温度θＦが設定値に達すれ
ば、その後床暖房運転のみを行なう。

この実施例は、室温θＡと床面温度θＦによって行なっ
ているが、例えば暖房開始後１時間は、圧縮機２を連続
的に運転して温風暖房運転と床暖房運転を併用し、その
後は床暖房運転に移行したり、あるいは所定の時間ごと
に冷温風ユニット１３の冷媒パネル１への冷媒を切替え
て温風暖房運転と床面暖房運転とを行ない、所定の時間
後又は床面温度θＦが所定の温度に達した後は、床暖房
運転とすることなど種々前えられ、それぞれ使用対象あ
るいは使い勝手、快適性などを考慮して、適宜選択しう
るものである。

ここで前述の温風暖房運転時及び床暖房運転時において
、室外ユニット１の置力・れている場所の外気温が非常
に低い場合、例えばｏ’ｃｏ寺には、室外熱交換器４の
放熱（吸熱）用のフィン表面に着霜を生じ、連続して圧
縮機２を運転していると、この着霜がフィン全体に及ん
で、そのまま運転を継続すると熱交換の効率が悪くなり
、暖房能力が低下してしまう。

そこで、制御装置１２はこの着霜が生じた場合、着霜を
取り除くための除霜制御回路が設けられている。

即ち、室外熱交換器４のフィン表面の着霜状態を着霜検
出素子１０（ここではサーミスタ）により検出する。

そしてフィン表面が着霜して所定の温度（例えば−２℃
）よりも低下し、力・つこの冷暖房装置を運転開始して
刀・ら、あるいは前回の除霜運転終了後より一定時間経
過した時、除霜運転に入るように指令する。

除霜運転は、四方弁３を冷房運転と同一にセントし、室
外ファン５を停止させ、また温風暖房時には室内ファン
１６も停止させる。

圧縮機２は運転し、冷媒は暖房運転と逆に循還して、室
外熱交換器４を加熱して、フィンの着霜を除霜する。

こうして除霜運転して、室外熱交換器４のフィン温度が
所定の温度（例えば１５℃）より高くなる刀・、除霜運
転開始後所定の時間（例えば１０分）経過した時、再び
四方弁３を切替え、室外ファン５を運転させて暖房運転
に戻る。

温風暖房時は、室内に冷風が吹き出すのを防止するため
に、除霜運転終了後一定の時間（例えば２分程度）経過
した後室内ファン１６を運転させる。

このようにして、室外熱交換器４のフィン表面に着霜が
生じて、暖房能力が低下しようとすると、除霜運転を行
なって、フィンの着霜を除霜して、暖房能力を回復する
ように制御されるものである。

以上のよ５に本発明の冷暖房装置は、室内熱交換器、室
内ファンより成る冷温風ユニットと、ヒートポンプ運転
により冷媒を通じることにより床暖房が行なう冷媒パネ
ルと、圧縮機、冷温風ユニット及び冷媒パネルへの冷媒
通路を切替える熱交換切替弁等を有する室外ユニットと
、それらを制御する制御装置とを設けた構成であり、冷
房は冷温風ユニットによる運転を行ない暖房運転時は、
室温が設定値より低い時は温風暖房を行ない、室温が高
く、力・つ床面の温度が低い時は室内ファンの運転を継
続すると共に冷媒を冷媒パネルに通して床暖房運転を併
用し、室温が高く、力・つ床面温度が設定値に達した以
降は室内ファンを停止し床暖房運転のみ行うものであり
、 （１）温風暖房と床暖房との切替えにおいて、特に暖房
開始時などの場合、温風暖房により室温を早期に高め、
室内ファンを継続して運転しながら床暖房を併用して床
面温度を上昇させその後床暖房に移行させるため、・央
適性で優れ、スムーズな切替えが実現出来る。

（２）床暖房の冷媒パネルは冷媒を直接通して床面を暖
める構成であり、構造面、コスト面、効率面で優れてい
る。

などの特有の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷暖房装置の構成図
、第２図はそのパネルユニットの一例を示す斜視図、第
３図は同断面図、第４図はパネルユニットの組合せによ
って構成した冷媒パネルの平面図、第５図はパネルユニ
ットの他の例におけるパネル本体の分解斜視図、第６図
は同分解断面図、第１図は暖房運転時Ω動作説明図、第
８図は本発明の一実施例における冷暖房装置の制御部の
構成図である。 １・・・・・・室外ユニット、２・・・・・・圧縮機、
３・・・・・・四方弁、４・・・・・・室外熱交換器、
５・・・・・・室外ファン、７・・・・・・冷媒パネル
、１０・・・・・・着霜検出素子、１１・・・・・・床
面温度検出素子、１２・・・・・・制御装置、１３・・
・・・・冷温風ユニット、１５・・・・・・室内熱交換
器、１６・・・・・・室内ファン、１７・・・・・・室
温検出素子、ＳＶｌ 、ＳＶ２・・・・・・三方弁（熱
交切替弁）、４０・・・・・・冷暖房選択手段、４１・
・・・・・室温設定器、４２・・・・・・第１の比較手
段、４３・・・・・・床面温度設定器、４４・・・・・
・第２の比較手段、４５・・・・・・ランチ手段、４６
・・・・・・熱交切替弁制御手段、４７・・・・・・室
内ファン制御手段、４８・・・・・・圧縮機制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 室内熱交換器、室内ファンを具備する冷温風ユニッ
   トと、床面に設置され、冷媒を通じて床面を暖める冷媒
   パネルと、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、前記冷温風
   ユニット及び冷媒パネルへの冷媒通路を切替える熱交切
   替弁を具備する室外ユニットと、前記圧縮機等を制御す
   る制御装置とより成り、前記制御装置は、室温検出素子
   、床面温度検出素子、室温設定器、床面温度設定器、前
   記室温検出素子及び室温設定器よりの出力を比較する第
   １の比較手段、前記床面温度検出素子及び床面温度設定
   器よりの出力を比較する第２の比較手段、床面温度がそ
   の設定値よりも高くなった時、前記第２の比較手段より
   の出力を保持するランチ手段、暖房運転時に前記ランチ
   手段よりランチ信号が出力されるまで及び冷房運転時に
   前記室内ファンを駆動する室内ファン制御手段、暖房運
   転時前記ランチ手段よりランチ信号が出力されるまでは
   前記第１の比較手段よりの出力により動作し、室温がそ
   の設定値より低い時、前記熱交切替弁を前記冷温風ユニ
   ット側へ、その設定値より高い時前記冷媒パネル側へ切
   替え、前記ランチ信号が出力された後は前記冷媒パネル
   側へ切替え、力・つ冷房運転時は前記冷温風ユニット側
   へ切替える熱交切替弁制御手段とを備えた冷暖房装置。