JPS6015085Y2 - 冷暖房機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧縮冷凍サイクルによる冷房運転と自然循環冷
媒サイクルによる暖房運転とを行わせる省エネルギー形
冷暖房機に係り、特に暖房運転の起動を円滑にかつ短時
間に完了せしめられることにより、安定した暖房運転を
可能ならしめる冷暖房機に関する。

冷媒サイクルによる冷房運転と、灯油、ガスなどの燃焼
熱で得られた温水による暖房運転との併用になる冷暖房
機は、それぞれの能力を十分に発揮し得る特徴がある反
面、冷房用蒸発器と温水コイルとを室内ユニット側に設
ける必要があって、該ユニットが複雑かつ大形化するし
、連絡配管が４本要るなど実用上の欠点がある。

そこで、冷房運転に用いられる冷媒を加熱装置によって
加熱し、冷媒加熱コイルと室内コイルとの間に重力差利
用による自然循環を気・液相変化の下で行わせる自然循
環暖房サイクルによって暖房運転させる方式のものが提
案されている。

か）る方式を用いた冷暖房機においては、冷房運転時に
圧縮機が液冷媒を吸込んで液圧縮を起さないようにする
ためにアキュｌ、レータを系統内に配設するのが一般的
であって、このアキュムレータが通常は暖房運転時にも
ガス管路中に介在されている関係上、気液分離機能を有
する上記アキュムレータが冷媒加熱コイルとの配置の制
約から液溜りを生じるトラップ部分が生ずるものであり
、従って、熱源を与えた冷媒が系統内で対流を生じるこ
とによって威される自然循環の起動に際して前記トラッ
プ部分がガス冷媒の対流に対して可成りの抵抗となる結
果、暖房起動が円滑に行われず、正常運転に至るのに長
時間を要するばかりでなく、最悪の場合には、起動時の
冷媒流れが逆転することがあって、このま）通常の暖房
に移行して循環力の低下による暖房能力の不足を来たし
たり、起動が不可能となったりするなどの欠点があった
。

このような起動の障害となるトラップ部分は前述スるア
キュムレータだけではなく、殊に分離形冷暖房機の場合
には、設置条件によって伺うしてもガス管路中に冷媒液
が溜り易い部分が生じて、この部分が同様トラップ部と
なり暖房の起動に支障を来たすことが屡々あり、従って
起動を円滑に行わせるための対策を講じることはこの種
の冷暖房機において不可火事である。

か）る事実に着目して、本考案は伺うしても省略できな
いトラップ部分が有する冷媒に対する流通抵抗を減少し
得る装置を極めて簡単な構造のものでこの種の冷暖房機
に備えしめることによって、前述せる欠陥を排除するに
至った点を特徴とするものであり、か）る特徴に関して
添付図面に示す１実施例により以下詳細に説明する。

第１図は本考案係る分離形冷暖房機の配管系統を展開示
したものであって、この冷暖房機は室外ユニット１と、
室内ユニット２と、両ユニット１．２の冷媒回路相互を
接続する２本の冷媒配管１１．１２とから構成される。

室外ユニット１には、圧縮機３、凝縮器４、減圧器５例
えばキャピラリーチューブ、冷媒量調節器６、ドライヤ
フィルタ７、加熱装置８、冷媒加熱コイル９および冷媒
回路切換装置を備えており、一方、室内ユニット２には
室内コイル１０、図示しない室内ファンを備えている。

室外ユニット１は、戸外の地上または外気の流通可能な
機械室の床面などの低所に据置く一方、室内ユニット２
は、室内の壁面上部など室外ユニット１よりも高所の適
当位置に配設する。

室外ユニット１において、冷媒加熱コイル９は伝熱管の
両管端間に上下レベル差が存して、高位置側端部９ａと
低位置側端部９ｂとの間で重力方向に順じた経路を辿る
よう設けると共に、灯油、ガスなどを燃料とした燃焼器
からなる加熱装置８に関連させて配設し、暖房運転時に
は加熱装置８の燃焼熱と、冷媒加熱コイル９内冷媒とが
熱交換し得るようになっている。

なお、第１図々示例は温水ボイラを用いたものであって
、加熱装置８の燃焼熱が温水ボイラ内の水を介して冷媒
加熱コイル９内の冷媒に作用する形態をとっている。

一方、室内ユニット２における室内コイル１０は伝熱管
の両管端間に上下レベル差が存して、高位置側端部１０
ａと低位置側端部１０ｂとの間で重力方向に応じた経路
を辿るよう設けている。

次に、前記冷媒回路切換装置は電磁弁、逆止弁の組合わ
せになる種々の形態のものが考えられるが、図示例は冷
媒加熱コイル９と圧縮機３の吸入側とを接続する配管中
に電磁弁１３を介設すると共に、凝縮器４と減圧器５と
を接続する液管中に逆止弁１４を介設してなる構造を有
している。

この切換装置は、電磁弁１３を閉止せしめて、圧縮機３
、凝縮器４、ドライヤフィルタ７、逆止弁１４、減圧器
５、冷媒配管１２、室内コイル１０、冷媒配管１１、冷
媒量調節器６のアキュムレータ６ｂおよび圧縮機３から
なる閉回路に冷媒を強制循環する圧縮冷凍サイクルによ
る冷房運転を可能とする一方、電磁弁１３を開放せしめ
て、冷媒加熱コイル９、該コイル９の高位置側端部９ａ
、電磁弁１３、前記アキュムレータ６ｂ、冷媒配管１１
、室内コイル１０の高位置側端部１０ａ１室内コイル１
０、該コイル１０の低位置側端部１０ｂ１冷媒配管１２
、冷媒加熱コイル９の低位置側端部９ｂからなる閉回路
に冷媒を自然循環する自然循環暖房サイクルによる暖房
運転を可能とする切換機能を有するものである。

勿論、冷房運転の場合は、圧縮機３と凝縮器４用の室外
ファン（図示せず）を運転し、暖房運転の場合は加熱装
置８を運転させることは言うまでもない。

次に、冷媒量調節器６は、第２図、第３図に示される如
く、縦長丸胴形の密封容器を外気に接し得る配置となし
て、仕切胴１７により２室６ａ。

６ｂに区分し、かつ両室６ａ、６ｂ間での熱交換が仕切
胴１７を介して行われるようにしたものであって、室６
ａを液溜め容器に、室６ｂをアキュムレータに形成した
構造となしている。

そして液溜め容器６ａを、冷房運転時に室内コイル１０
に送らせる低圧液冷媒が、暖房運転時に室内コイル１０
で熱交換を行った後の凝縮液冷媒が夫々流通する冷媒管
路２０に連通し得る如く分岐管２１により分岐接続し、
アキュムレータ６ｂを冷房運転時に室内コイル１０で熱
交換を行った後の低圧ガス冷媒が、暖房運転時に室内コ
イル１０に送らせる気化冷媒が夫々流通する冷媒管路中
に介在させて設ける。

なお、アキュムレータ６ｂは気液分離機能を有する構造
とするために連絡管１８．１９を器内で立上らせて各開
口端部が上層部分において開口するよう設けると共に、
連絡管１８には器内の下層部分に連通ずる暖房時の液流
入用小孔１８ａを、また連絡管１９には器内の下層部分
に連通ずる冷房時の油戻し用小孔１９ａを夫々開口させ
ていて、アキュムレータ６ｂに溜められる冷媒液の量を
調節し得るようになっている。

しかして、上記冷媒量調節器６において、アキュムレー
タ６ｂは冷房時、暖房時共に冷媒系統中に介設されてい
て、しかも何れの場合にもガス管路中に存しており、出
入口となる連絡管１８，１９は気液分離機能を果す上で
共にＵ字管をなしているところから、この部分は冷媒液
が溜りやすいトラップ部分となり、前述する如く暖房運
転の起動時に冷媒液が溜っていると、冷媒ガスの対流に
対して可成りの抵抗部分となる。

このように、トラップ部分となるアキュムレータ６ｂに
対して、第２図例示する如く、電気ヒータ２３を熱交換
的に配設せしめて、この加熱作用により暖房起動時にお
けるアキュムレータ内冷媒液の気化を促進させ起動の円
滑化をはかるようにしている。

上記電気ヒータ２３は上述する如くアキュムレータ６ｂ
内冷媒液に熱付与するためものであるから、アキュムレ
ータ６ａとの熱交換可能な個所に設けることが望ましく
、例えば冷媒量調節器６本体の側壁下部すなわちアキュ
ムレータ６内液相部の側方に位置する部分に巻装し、あ
るいは底壁中央部の前記液相部に対し直下となる部分に
添着するなど各種の装着形態が可能である。

そして、この電気ヒータ２３は冷媒加熱コイル９の暖房
運転時出口側となる高位置側端部９ａに設けた冷媒温度
検知用測温体または圧力検知用スイッチの指令によって
、暖房運転の起動後冷媒温度又は圧力が所定値に達する
時点までの短時間通電するように威している。

電気ヒータ２３の通電制御手段としては、温度、圧力の
検知によるものの他、加熱装置８の加熱運転開始と同時
に作動するタイマーの指令によって、温度又は圧力が所
定値に達するまでの相当時間例えば２〜３分程度の間通
型させるようにしたのであってもよい。

なお、第１図中、１５は暖房運転の起動を円滑に行わせ
るための電磁弁であって、加熱装置８の運転開始後冷媒
ガスの循環力がつくまで液管側を封止し、冷媒ガスが逆
方向に流れるのを防止するためのものであり、一方、高
圧制御弁１６はアキュムレータ６ｂと、電磁弁１５の出
口と冷媒加熱コイル９の入口側との間を接続する液管と
を連絡する配管２２中に介設せしめていて、暖房運転時
に室内温度が上省昇した場合などにおいて循環冷媒量が
多くて冷媒加熱コイル９の出口の冷媒温度、圧力が異常
上昇することにより系内圧力が上ン昇すると、この圧力
を受けて開き液冷媒をアキュムレータ６ｂ内に送り込み
、系統内の循環冷媒量を減じせしめ圧力を所定圧以上に
上昇しないように機能するものである。

また、２４．２５は開閉弁である。

１ 上述の構造になる冷暖房機の暖房運転は圧縮機３、
室外ファンを停止した状態で、加熱装置８、室内ファン
を運転し、かつ電磁弁１３を開放操作して行う。

このときの冷媒流れは第１図において実線矢示；の通り
となり、高温ガス冷媒は出口側となる高位置側端部９ａ
から電磁弁１３、アキュムレータ６ｂ１冷媒配管１１を
順に流通して高位置側端部１０ａから室内コイル１０に
流れ込み、室内ファンにより送られる室内空気と熱交換
して室内を暖房；すると共に、冷媒自体は凝縮液化し、
室内コイル１０内を重力に応じて流下した後、低位置側
端部１０ｂ１冷媒配管１２を経て、低位置側端部９ｂか
ら冷媒加熱コイル９内に流れ込み、加熱装置８で再加熱
され蒸発気化する。

７−１−Ｌムレ−タロ器内は過熱ガス領域であるので殆
ど液の状態で存在することはなく、かつ仕切駒１７はこ
の過熱ガスと接している。

従って、凝縮冷媒が流通する冷媒管路に連通している液
溜め容器６ａ内は仕切駒１７を介して過熱ガスにより加
熱される。

一方、液溜め容器６ａ内は周壁を介して外気により冷却
される。

その結果、外気による冷却と過熱ガスによる加熱との差
に見合って、液溜め容器６ａ内には冷媒液が液量調節可
能に溜められることになる。

この暖房運転の起動時においては、冷媒加熱コイル９内
の冷媒は十分加熱されておらなく、循環力が不足してい
る。

また、前述するようにアキュムレータ６ｂ内には冷媒液
が溜っている。

従って冷媒加熱コイル９内で発生した冷媒ガスはアキュ
ムレータ６ｂの部分が抵抗となることによってなお更流
動し難くなり、円滑な起動が威されない。

しかして上記冷暖房機は、暖房起動後冷媒ガスに十分な
循環力がつくまでの時間、前記電気ヒータ２３に通電し
てアキュムレータ６ｂを加熱しているので、連絡管１８
．１９を含むアキュムレータ６ｂ内に滞溜している冷媒
液は蒸発する結果、対流する冷媒ガスに及ぼす抵抗は小
さくなり、冷媒ガスは室内ユニット２に向けて円滑に流
動し、起動が無理なく行われる。

冷媒ガスが循環力を十分持った時点で電気ヒータ２３の
通電が断たれて、起動は完了すると共に、冷媒量調節器
６は本来の冷媒量調節機能を発揮する。

なお、電気ヒータ２３の作動と関連して前記電磁弁１５
が液管側を遮断するように威すことにより、暖房運転の
起動はより円滑かつ安定して行われる。

次に冷房運転については、加熱装置８を停止し、電磁弁
１３を閉止操作した状態で圧縮機３、室外ファンおよび
室内ファンを運転することにより威され、圧縮機３から
吐出された高温高圧の冷媒ガスは凝縮器４に至り、室外
ファンで冷却されて凝縮液化した後、逆止弁１４を通り
、減圧器５で減圧され低圧液冷媒となって冷媒配管１２
を経由し室内コイル１０に至り、ここで室内空気と熱交
換して室内を冷房する一方、冷媒自体は蒸発気化して冷
媒配管１１、アキュムレータ６ｂを経て圧縮機３の吸入
側に至る。

このときの冷媒流れは第１図中破線矢示の通りであり、
圧縮冷凍サイクルによる冷房運転が威される。

上述の例においては、電気ヒータ２３を冷媒量調節器６
に設けた構成を示しているが、この電気ヒータ２３の配
設個所は冷媒量調節器６に限るものではなく、冷媒加熱
ヒータ９の高位置側端部９ａから室内コイル１０の高位
置側端部１０ａに至るガス管路中の暖房停止中に液冷媒
が滞溜し易い部分、すなわちトラップ部分において加熱
可能に配設することによって目的を達威し得るものであ
ることは言うまでもない。

本考案は以上述たところから明らかなように、圧縮機で
の圧縮冷凍サイクルによる冷房運転と冷媒加熱コイル９
と室内コイル１０との間での自然循環暖房サイクルによ
る暖房運転とを行わせる冷暖房機であるから、室外・内
ユニット１，２相互を連絡する冷媒配管が２本で済み、
現地での設置工事が簡略化される。

特に、暖房運転は圧縮機３を用いず自然循環方式によっ
て威されるので、電力消費は低廉で済み、省エネルギー
装置として頗る有用である。

さらに本考案は冷媒加熱コイル９の出口側となる高位置
側端部９ａに接続するガス管中で液冷媒が滞溜するトラ
ップ部分に、暖房起動時の若干時間に限って通電する電
気ヒータ２３を熱交換的に設けているので、電気ヒータ
２３の加熱作用によって暖房起動時に前記トラップ部分
に溜っている液冷媒を気化し追い出し得るため、起動が
頗る円滑に行われるなど実用価値に富むところ大なる冷
暖房機である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案冷暖房機の例に係る装置回路図、第２図
は第１図における冷媒調節器の略示構造図、第３図は第
２図における■−■線矢示断面図である。 １・・・・・・室外ユニット、２・・・・・・室内ユニ
ット、３・・・・・・圧縮機、４・・・・・・凝縮器、
５・・・・・・減圧器、８・・・・・・加熱装置、９・
・・・・・冷媒加熱コイル、１０・・・・・・室内コイ
ル、１１，１２・・・・・・冷媒配管、２３・・・・・
・電気ヒータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機３、凝縮器４、減圧器５、冷媒加熱コイル９、該
   冷媒加熱コイル９と熱交換可能に設けた加熱装置８を備
   えた室外ユニット１、この室外ユニット１よりも高所に
   配設した室内コイル１０を備えた室内ユニット２、それ
   等両ユニット１，２の冷媒回路相互を連絡する２本の冷
   媒配管１１゜１２からなり、圧縮器３を付勢して前記両
   ユニット１，２間に冷媒を強制循環する圧縮冷凍サイク
   ルによる冷房運転と、冷媒加熱コイル９と室内コイル１
   ０の間に加熱装置８により加熱した前記冷媒を自然循環
   する自然循環暖房サイクルによる暖房運転とを行わせる
   冷暖房機であって、暖房運転時にガス冷媒が流通するガ
   ス管中で運転停止中に液冷媒が滞溜するトラップ部分に
   電気ヒータ２３を熱交換的に配設して、暖房起動時の若
   干時間に限り、電気ヒータ２３に通電する如くしたこと
   を特徴とする冷暖房機。