JPS6017643Y2 - 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、詳しくは暖房運転時の起動を円滑に
行わせることにより、安定かつ所定能力を保った暖房運
転を可能ならしめる冷暖房機に関する。

この冷暖房機においては、アキュムレータと冷媒加熱コ
イルとの配置関係ならびに冷房運転時にアキュムレータ
が気液分離機能を持つ構造とするために伺うして暖房運
転停止時に一部に液冷媒が停溜するトラップ部できるこ
とは避けられないものである。

このようにトラップ部ができると、自然循環暖房サイク
ルによる暖房運転の起動の際に、トラップ部にに溜って
いる液冷媒が冷媒流通に対し抵抗となり、冷媒加熱コイ
ル側で発生した気化冷媒が室内コイル側に円滑に流れ難
くなり、その結果、正常な起動が行えることが屡々起っ
て好ましくなかった。

本考案はか）る実状に鑑みて、この種冷暖房機の起動特
性を改善し、もって実用機として頗る好適な装置を提供
しようとして威されたものであって、特にアキュムレー
タのの出・入口間に電磁弁が介設され、かつ液溜め部分
が全く存しない配置となしたバイパス管を設けて、前記
電磁弁を暖房始動後若千の時間経過して閉止せしめる如
く威した構成を特徴とする。

以下、本考案の内容について添付図面の１例を参照しつ
つ説明する。

第１図は本考案の１例に係る分離形冷暖房機の配管系統
を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９、加熱装置８、冷媒加熱コイル７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と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の室外ユニット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７は伝熱管の
両管端間に上下レベル差が存して、高位置側管端部７ａ
と低位置側管端部７ｂ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７内冷媒
とが熱交換し得るようになっている。

なお、図示例は温水ボイラを用いたのであって、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７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
のの両管端間に上下レベル差が存して、高位置側管端部
１０ａと低位置側管端部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７と圧縮機３の吸入側とを接続する配管中
に電磁弁１７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１８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１７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１８、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１７を開放せしめ
て、冷媒加熱コイル７、該コイル７の高位置側管端部７
ａ。

電磁弁１７、前記アキュムレータ６ｂ、冷媒配管１１、
室内コイル１０の高位置側管端部１０ａ、室内コイル１
０、該コイル１０の低位置側管端部１０ｂ、冷媒配管１
２、冷媒加熱コイル７の低位置側管端部７ｂ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）を運転腰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、縦長丸胴形の密封容器を外気
に接し得る配置となして、仕切駒１９により２室６ａ、
６ｂに区分腰かつ両室６ａ、６ｂ間での熱交換が仕切駒
１９を介して行われるようにしためのであって、室６ａ
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２３に連通し得る如く分岐管２４により分岐接続し、
アキュムレータ６ｂが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２０．２１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２０には器内の下層部分に連通ずる暖房時の液流
入用小孔を、また連絡管２１には器内の下層部分に連通
ずる冷房時の油戻し用小孔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。

また、この冷媒量調節器６は液溜め容器６ａとアキュム
レータ６ｂとが仕切駒１９を介して接しているので両器
６ａ、６ｂ内に夫々溜っている冷媒間で熱交換を行い得
るようになっている。

なお、２５．２６は開閉弁である。

成上の構造を有する冷暖房機において、室外ユニット１
には、電磁弁１３と、高圧制御弁１４とを自然循環暖房
サイクルにおける運転制御用として設けているが、電磁
弁１３は冷媒加熱コイル７の暖房運転時に入口側となる
低位置側管端部９ｂに接続される液管中に介設していて
、冷房運転時には閉止、暖房運転時には開放に制、御さ
れる。

この電磁弁１３は暖房運転時の起動を円滑に行わせるた
めに設けたものであって、冷媒加熱コイル７の暖房運転
時に出口側となる高位置側管端部７ａ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（何れも図示せ
ず）の指令によって冷媒温度又は圧力が所定値例えば３
０℃又はフロン−２２の場合１１に９／ＣＦ＋！ゲージ
に達した時点で開放制御されるようになっている。

電磁弁１３の開放制御手段としては、上述の温度、圧力
によるものの他、加熱装置８の加熱運転開始に連動的に
作動するタイマーの指令によって若干時間例えば２〜３
分程度遅らせ開放せしめるようにしても勿論差支えない
。

一方、前記高圧制御弁１４は弁に連結したベローズによ
って仕切られる２つの室内の一方を大気圧力下に、他方
を系統内に用いた冷媒と同様の冷媒圧力下に置かれるよ
うにしたものであって、例えば冷媒にフロン−２２を用
いた場合には弁の入口が２３．５ｋａ ／ｃｒｆｔゲー
ジになった状態で全開、弁の入口が２３．０に９／ｃＴ
ｆｔゲージになった状態で全閉作動するように設定され
るものであり、弁本体内の圧力が大気化に比し所定圧以
上になるとその圧力差に比例して弁開度が変化する如き
自動圧力調節弁を形成している。

この高圧制御弁１４はアキュムレータ６ｂと、前記電磁
弁１３の出口と冷媒加熱コイル７の入口側との間を接続
する液管とを連絡する配管中に介設せしめる。

さらに、室外ユニット１には、前記冷媒量調節器６に付
設して、電磁弁１６を有するバイパス管１５を備えしめ
ているが、該バイパス管１５はアキュムレータ６ｂの出
入口となる連絡管２０，２１は相互間に側路内に設けた
ものであって、配管に際しては略々水平状あるいは逆Ｕ
字状となるなど暖房運転停止時にこの部分に液冷媒の溜
り部分が全然存しないような形態をとらせて配管する。

一方、電磁弁１６は冷房運転時に閉止し、かつ暖房運転
時の起動直後から若干時間経過した後において閉止せし
めるものであって、例えば前記電磁弁１３を制御するた
めの前記測温体または圧力スイッチあるいはタイマーを
共用として、暖房運転時には電磁弁１３の開閉とは反対
の作動で連続的に開閉させるようにすればよく、要する
に暖房始動後起動が完了するまでの若干の時間に限らせ
て開放せしめ、その他の運転の場合には閉止せしめるよ
うにすればよい。

次に上記暖房機の運転作動を暖房、冷房毎に以下順次説
明する。

（イ）暖房運転 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１７を開放操作する。

加熱装置８の起動時には、冷媒加熱コイル７内の冷媒は
十分加熱されるに至らず、従って圧力・温度ともに低い
ので、電磁弁１６は開放、電磁弁１３は閉止の状態とな
っており、自然循環サイクル系はアキュムレータ６ｂが
短絡される一方、電磁弁１３の部分によってしゃ断され
ている。

冷媒加熱コイル７内で気化した冷媒は低位置側管端部７
ｂに接続する液管が電磁弁１３によりしゃ断されている
ので、必然的に高位置側管端部７ａに接続するガス管の
側に始動し始める。

従って、暖房運転起動の際の冷媒対流はガス管側に流動
する所定の方向に規制されることは言う迄もない。

同時にトラップ部分が存しないように配設したバイパス
管１５が電磁弁１６の開放によって、連絡管２０．２１
の下部に液冷媒が溜って流通抵抗が大きくなっているア
キュムレータ６ｂを短絡しているために気化冷媒はガス
管側に円滑に流れて、前記電磁弁１３と協動して冷媒の
自然循環流通を所定方向に規制する。

一方、サイクル系における液溜め容器６ａ内および連絡
配管１２内の液冷媒は漸次電磁弁１３の入口側に連絡す
る配管中に流動し、はじめて、この配管部分は液封状態
となる。

この後、時間経過によって冷媒加熱コイル７の出口にお
ける温度、圧力が上昇してきた時間になると、電磁弁１
３が開放するので、冷媒加熱コイル７内に液冷媒が衝撃
的な一気に流れ込み従って蒸発気化した冷媒は高位置側
管端部７ａに向ってのみ流れることとなり、正常な起動
はここに完了する。

なお、電磁弁１３の開放と同時に、電磁弁１６は閉止し
、アキュムレータ６ｂはガス管路中に介設されて本来の
冷媒量調節機能を発揮するようになる。

かくして、高温ガス冷媒は高位置側管端部７ａから電磁
弁１７、アキュムレータ６ｂ、冷媒配管１１を順に流通
して高位置側管端部１０ａから室内コイル１０に流れ込
み、室内ファンにより送り込まれる室内空気と顕熱、凝
縮潜熱を熱交換して室内を暖房するとともに、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、低位置側管端部１０ｂ１冷媒配管１２を経て、低
位置側管端部７ｂから冷媒加熱コイル７内に流れ込み、
加熱装置８で再加熱され蒸発気化する。

このように、気・液相変化を伴う冷媒の自然循環が図中
の実線矢印の如く行われて室内の暖房が効率良く行われ
る。

アキュムレータ６ｂ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１９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１９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。

この結果、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。

例えば自然循環系内の冷媒が過多の場合には冷媒の過熱
度が減少し、液溜め容器６ａに対する蒸発力が低下して
該容器６ａに溜る量が増える。

そして自然循環系内の冷媒が減少するとガスの過熱度が
増加して、液溜め容器６ａ内に溜まる冷媒量が減少しよ
うとする。

その結果、最終的に適当な溜まり量で均衡することとな
り、このようにして自然循環系内の冷媒は適正量に保持
される。

この暖房運転時に室内温度が上昇した場合などにおいて
、循環冷媒量が多くして冷媒加熱コイル７の出口の冷媒
温度、圧力が異常に上昇することがあり系内圧力が上昇
すると、高圧制御弁１４がこの圧力によって開き、液冷
媒をアキュムレータ６ｂ内に送り込み、系統内の冷媒量
を減じせしめて、圧力を設定以上に上昇しないよう調節
する。

アキュムレータ６ｂ内に溜ま−った冷媒は連絡管２０に
設けた小孔から流れ出るので、流入量を流出量とかアキ
ュムレータ６ｂ内の液面高さを成る値となってところで
均衡味かくして系統内圧力の調節が安定的に威される。

系統内の圧力が逆に低下すると、アキュムレータ６ｂ内
の冷媒液は前記小孔を通って系統内に流れ出し圧力の低
下を防ぐことは言う迄もない。

この高圧調節弁１４の圧力調節機能から明らかなように
、アキュムレータ６ｂ内での暖房時の冷媒量調節は、暖
房過負荷時に行われるものであり、一方、暖房時の液溜
め容器６ａでの冷媒量調節機能は定常的な運転状況の下
で冷媒加熱コイル７における冷媒の過熱度に見合って行
われるものであることは以上の説明により十分に理解さ
れるところであろう。

（ロ）冷房運転 加熱装置８を停止し、電磁弁１７を閉止操作した状態で
、圧縮機３、室外ファン、室内ファンを運転すると、圧
縮機３から吐出された高圧高温の冷媒ガス凝縮器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１
８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。

このとき冷媒流れは図中破線矢印の通りであり、圧縮冷
凍サイクルによる冷房運転が威される。

アキュムレータ６ｂ内は低圧の過熱ガス領域であるので
、液溜め容器６ａは仕切駒１９を介し冷却される。

また該容器６ａは周壁を介し外気により加熱されて暖房
運転時と逆になる。

室温の上昇による高冷房負荷時には室内コイル１０での
熱交換量が大きいので吸入ガスの過熱度が大となり、従
って減圧器５の出口部と略々同じ状態に存する液溜め容
器６ａ内に低圧冷媒液が溜っていると、この冷媒は加熱
蒸発されるので、容器６ａ内にはガス冷媒のみが存在し
て液となって溜ることなく、高負荷に適応した所要量の
冷媒が冷媒回路内を循環する。

一方、室温低下による低冷房負荷時には、室内コイル１
０での熱交換量が少くて吸入ガスの過熱度が小さくなる
と、減圧器５の後流側における配管による圧力損失のた
め、減圧器５出口の冷媒温度に比し吸入ガス温度がむし
ろ低くなる結果、液溜め容器６ａ内では、仕切駒１９に
よる冷却と周壁による加熱との差に応じた量を冷媒液が
溜められることとなり、かくして低冷房負荷に適応した
所要量の冷媒が系統内を循環する。

以上述べたように暖房、冷房共に液溜め容器６ａ、所要
冷媒量に対応した余剰冷媒の調節を行なお、電磁弁１６
を備えたバイパス管１５を前記アキュムレータ６ｂの出
入口間に接続するに際しては、このバイパス管１５中に
液冷媒の貯溜部が存しないように配設することが必要で
あって、アキュムレータ６ｂにおける連絡’１２０．２
１の取出し部が第１図の例のように水平配置となってい
る場合には同図に示すようにバイパス管１５をブリッジ
状に接続すれば良い。

この他の連絡管２０．２１の形態および取出し部がアキ
ュムレータ６ｂの配置状態によって種々変形するとかあ
るが、何れの場合も第２図イ〜ハの各側に示す如く、前
記バイパス管１５を、連絡管２１に分岐接続する分岐点
Ｐが最下位のレベルとなるように配設すれば、液冷媒の
貯溜部がバイパス管１５中に存在しなくなり、所期の目
的を達威し得るものである。

本考案は以上述べ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
７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。

また、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。

特に本考案は、アキュムレータ６ｂの出・入口間に、暖
房運転時の起動直後若干の時間に限らせてバイパス機能
を発揮するバイパス管１５を設けて、該バイパス管１５
を液冷媒の貯溜部が存しないように冷媒に対する流通抵
抗を可及的に小さくさせたので、暖房起動時にガス管側
の抵抗増の要因となるアキュムレータ６ｂを前記バイパ
ス管１５で短絡することによって気化冷媒に対する抵抗
は非常に小さくなり、円滑に起動させることができ、か
くして起動時間の短絡と十分な能力を保持した暖房運転
とを果し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案冷暖房機の１例に係る装置回路図、第２
図イ〜ハは本考案の各側に係るアキュムレータ部の略示
構造図である。 １・・・・・・室外ユニット、２・・・・・・室内ユニ
ット、３・・・・・・圧縮機、５・・・減圧器、６ａ・
・・・・・アキュムレータ、７・・・・・・冷媒加熱コ
イル、８・・・・・・加熱装置、１０・・・・・・室内
コイル、１１，１２・・・・・・冷媒配管、１５・・・
・・・バイパス管、１６・・・・・・電磁弁、１９・・
・・・・仕切駒。

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、加熱装置８、該加熱装
   置８と熱交換可能に設けた冷媒加熱コイル７を有する室
   外ユニット１、該室外ユニット１に比し高所に配設した
   室内コイル１０を有する室内ユニット２、それ等両ユニ
   ット１，２の冷媒回路相互を接続する２本の冷媒配管１
   １．１２からなり、圧縮機３を運転して室外ユニット１
   と室内ユニット２との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７と室内コ
   イル１０との間に加熱装置８で加熱した冷媒を自然循環
   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、冷房運転時に低圧ガス冷媒が、暖房
   運転時に気化冷媒が夫々流通するアキュムレータ６ｂを
   室外ユニット１に設けて、該アキュムレータ６ｂの出入
   口間に電磁弁１６を有するバイパス管１５を接続し、こ
   のバイパス管１５を液冷媒の貯溜部が存しないように配
   設する一方、前記電磁弁１６を冷房運転中を通じ、また
   、暖房時の始動後若干の時間を経過して閉止せしめる如
   くしたことを特徴とする冷暖房機。