JPH0212346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は暖房運転を行う際に、冷凍サイクルを
循環する冷媒をその蒸発過程において加熱すると
共に、冷媒の一部が冷凍サイクルを循環せずに圧
縮機の吐出側から吸入側へバイパスすべくレリー
スされるヒートポンプ式の空気調和機に係り、特
に蒸発過程における冷媒の加熱量と、バイパスす
る冷媒のレリース量とのバランスを制御し、冷凍
サイクルの安定した運転状態を維持すると共に、
電力消費を抑制し、経済性を可及的に向上させる
ことのできる空気調和機に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来における冷凍サイクルは第１図に示す如く
構成されていた。

冷凍サイクル中の冷媒は熱の授受によつて相変
化しながらも圧縮機１の吐出側（高圧側）２と吸
入側（低圧側）３との圧力差により回路４内を循
環する。

暖房運転時にあつては、圧縮機１で圧縮された
冷媒ガスは四方弁５（図中、実線で示した流路を
形成している）を通過して被空調室（図示せず）
内側に設けられた室内熱交換器６へ導かれ、ここ
で凝縮することによつて潜熱を放出し、被空調室
（図示せず）が暖房されることになる。

室内熱交換器６で凝縮した冷媒は更に低圧側３
へと回路４内を流れ、第１の分岐点７に達する
が、一方の流路には第１の逆止弁８が設けられて
いるためにそれ以上先へ流れることができず、従
つて他方の流路へ流れて冷媒加熱用熱交換器９へ
導かれる。ここで冷媒は燃焼器１０により加熱さ
れ、蒸発してガス状に相変化することによつてそ
の熱を潜熱として蓄熱することになる。

ガス状の冷媒は更に低圧側３へと回路４内を流
れ、途中開成された二方弁１１を経て第２の分岐
点１２に達するが、これより四方弁５方向への流
路には第２の逆止弁１３が設けられているために
それ以上先へ流れることができず、更に低圧側３
へと流れて圧縮機１に戻ることになり、冷凍サイ
クルの暖房回路１４（図中、太実線で示す）が形
成される。

また、この空気調和機（図示せず）には圧縮過
程の途中から冷媒の一部が上記冷凍サイクルの暖
房回路１４を循環せずに圧縮機１の吐出側２から
レリースされ吸入側３へバイパスされるべくレリ
ース回路１５が形成されている。このレリース回
路１５にはその途中にレリース弁１６が介設され
ており、レリース弁１６の開閉によりレリース回
路１５が開閉されるが、暖房運転時には回路１５
は開成され、冷房運転時には閉成されることにな
る。

ところで、この空気調和機（図示せず）の暖房
能力は圧縮機１の圧縮による仕事量と、冷媒加熱
用熱交換器９での冷媒の加熱量、即ち燃焼器１０
の燃焼量との和によつて決定されるが、被空調室
（図示せず）での熱負荷（暖房負荷）の変動に対
して、上記暖房能力の調節は燃焼器１０の燃焼量
を調節することによつて行なわれている。具体的
には、燃焼器１０への燃料供給量が調節されてい
る。

一方、レリース回路１５を流れる冷媒量は、そ
のレリース回路１５の流路抵抗と圧縮機１の吐出
側と吸入側の圧力差によつて決められるが、上述
の流路抵抗は定格暖房能力あるいは定格燃焼量に
合せて設定されている。

ところで、一般に暖房負荷（熱負荷）が減少す
ると、暖房回路１４内の圧力は上昇し、圧縮機１
の吸入側圧力も上昇し、回路１４内の冷媒循環量
が増加する傾向にある。このとき、熱負荷に合せ
て燃焼器１０の燃焼量を減少させても冷媒循環量
が増大傾向にあり、冷凍サイクルが不安定となり
安定するまでかなりの時間を有する問題があつ
た。

また、冷凍サイクルの回路４内に封入されてい
る冷媒はその空気調和機（図示せず）の冷房能力
及び暖房能力等によつてその封入量が決められて
いる。ところで、燃焼器１０の燃焼量は前述の如
く、熱負荷の増減に応じて調節されているが、封
入された冷媒が何らかの原因により漏れた場合、
空気調和機（図示せず）の暖房能力は低下し、こ
れに気付かずに通常の暖房運転を行うと、熱負荷
は上記能力の不足分だけ次第に増加し、燃焼量は
適切な冷媒循環量が得られていないにも拘わらず
増加することになり、冷凍サイクルの定状運転が
阻害され、ひいては過熱により機器を損傷に至ら
しめる問題があつた。

尚、冷房運転については四方弁５を切り換え、
図中破線で示す如く流路を形成すれば冷凍サイク
ルによる通常の冷房運転がなされることになる。
図中、１７は冷房回路の凝縮器を形成する室外熱
交換器、１８はキヤピラリチユーブあるいは膨張
弁による絞り装置である。

〔発明の目的〕

本発明は、冷媒加熱用熱交換器とレリース回路
を備えた空気調和機で暖房運転するにおいて、被
空調室の熱負荷の減少に応じ暖房回路内の循環冷
媒量を適正に保つことができる空気調和機を提供
することを目的とする。

［発明の概要］ 上記の目的を達成すべく本発明は、圧縮機、室
外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を順次接続
して冷凍サイクルを形成し、その冷凍サイクル
に、暖房運転時室内熱交換器からの凝縮冷媒を冷
媒加熱用熱交換器に流し、そこで凝縮冷媒を加熱
蒸発させて圧縮機に戻す暖房回路を接続すると共
に、圧縮側吐出冷媒の一部を吸入側にバイパスさ
せるレリース回路を接続し、さらに上記冷媒加熱
用熱交換器に冷媒を加熱する燃焼器を設けた空気
調和機において、暖房運転時、被空調室内の熱負
荷を検出する手段と、上記熱負荷の変動に応じて
上記燃焼器の燃料供給量を可変させる燃料供給手
段と、その燃料供給手段の燃料供給量に応じて上
記レリース回路の冷媒レリース量を制御するレリ
ース制御手段とを備えたものであり、熱負荷の減
少に応じてレリース制御手段にて冷媒レリース量
を増加させることで暖房回路内の冷媒循環量を少
なくし、これにより燃焼器での燃焼量を少なくし
ても安定した運転が行える。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る空気調和機の好適一実施例
について添付図面に従つて説明する。

本発明に係る空気調和機にあつてはその冷凍サ
イクルを形成する冷暖房回路自体の構成は従来例
と同様である。

第２図に示す如く、燃焼器１０には、ガス等の
燃焼を供給する燃焼供給系１９が接続され、その
供給系に燃料の供給量を制御する燃料供給制御手
段２０が接続される。一方、レリース回路１５の
途中には燃料供給制御手段２０の制御と連通して
圧縮機１の冷媒レリース量を段階的あるいは連続
的に制御する電動弁などのレリース制御手段２１
が接続される。

さて、先ず燃料供給手段２０は、詳細は図示し
ていないが、制御装置で制御され、被空調室（図
示せず）内の熱負荷（暖房負荷）の変動に応じて
燃焼器１０への燃焼供給量を制御するようになつ
ている。すなわち被空調室側には例えば室温セン
サが設けられており、制御装置は、この室温セン
サで検出した室温と設定温度との差で熱負荷を決
定し、室温が設定温度に達するまでの熱負荷の減
少に合せて燃料供給制御手段２０での燃料供給量
を少なくするように制御し、同時に、その燃料供
給量の減少に応じて暖房回路１４内の冷媒循環量
を減少させるべく、レリース制御手段２１による
冷媒レリース量を段階的あるいは連続的に増大す
るよう制御するようになつている。

また、暖房回路１４中、圧縮機１の吸入側３に
は暖房運転中における回路１４内の圧力が一定値
以下になることを検知し信号を発する圧力検知装
置２２が設けられている。２３はこの信号を受け
て燃料供給制御手段２０の燃料供給を優先的に停
止させるための燃料遮断装置である。

次に本発明の作用について述べる。

暖房運転時において、被空調室（図示せず）内
での熱負荷が減少すると、暖房回路１４内の圧力
が上昇し回路１４内の冷媒循環量は増加しようと
する。このとき、暖房能力を減じて調節すべく、
燃焼器１０への燃料供給量を減少するように燃料
供給制御手段２０が作動する。この制御手段２０
からは、燃料供給量が減少したことを示す信号が
レリース制御手段２１へ発信され、この信号を受
けたレリース制御手段２１はレリース回路１５内
を循環する冷媒流量を増加すべく作動する。この
レリース回路１５内の冷媒循環量の増加分だけ、
暖房回路１４内の冷媒循環量が相殺されて減少
し、燃焼器１０での燃焼量につり合つた量の冷媒
循環量が得られることになる。

また、被空調室（図示せず）内の熱負荷が増加
したときには、燃焼量を増加すべく燃料供給制御
手段２０により燃料供給量が増加され、その信号
によりレリース制御手段２１が、レリース回路１
５内の冷媒循環量を減少させ、従つて暖房回路１
４内の冷媒循環量は増加し、燃焼量とつり合う。

この様に、被空調室（図示せず）の熱負荷の変
動に対し、空気調和機（図示せず）の暖房運転時
における冷凍サイクルは常に安定した運転状態側
へ制御され、従つて圧縮機１の仕事量もその負荷
に対応すべく変動し、その電力消費も負荷に対応
して効率的にすることができる。

また、冷凍サイクルの回路４内で冷媒が漏れた
場合、暖房回路１４内の全体の圧力は低下するこ
とになる。ある設定値以下にその圧力が低下した
とき圧力検知装置２２が作動し、燃料遮断装置２
３が作動するように信号がこれに送られる。信号
を受けた燃料遮断装置２３は燃料供給制御手段２
０へ燃料供給停止の信号を送り、この信号を受け
て燃料供給制御手段２０は燃焼器１０への燃料供
給を停止する。従つて冷凍サイクルを形成する機
器は過熱されるに至らず、その損傷を防止するこ
とができる。

尚、レリース制御手段２１の作動命令信号は、
燃焼器によつて加熱された冷媒の温度変化を検知
する手段を設け、その手段より発信しても上記実
施例と同様の効果が得られるのは勿論である。

また、圧力検知装置２２は暖房回路１４におい
て冷凍サイクルが定常運転に達した後に作動する
もので、起動時において回路１４内の圧力が上昇
する段階にあつては作動しない。

〔発明の効果〕

以上の説明より明らかなように、本発明によれ
ば次の如き優れた効果が発揮される。

(1) 燃焼器の燃焼量に応じて圧縮機の冷媒レリー
ス量を制御することができ、暖房運転時の冷凍
サイクルを常に適切な状態に維持することがで
きる。

(2) 圧縮機の無駄な仕事量を軽減し、その分の電
力消費も軽減して経済性を可及的に高めること
ができる。

(3) 冷媒が漏れたとき、燃焼器が空焚き状に燃焼
するのを防止することができると共に、機器の
損傷を防止することができる。

(4) 制御方法が簡単で容易に採用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の従来例における空気調和機の
冷凍サイクルの構成を示す回路図、第２図は本発
明の一実施例における空気調和機の冷凍サイクル
の構成を示す回路図である。 図中、１は圧縮機、１０は燃焼器、２０は燃料
供給制御手段、２１はレリース制御手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交
   換器を順次接続して冷凍サイクルを形成し、その
   冷凍サイクルに、暖房運転時室内熱交換器からの
   凝縮冷媒を冷媒加熱用熱交換器に流し、そこで凝
   縮冷媒を加熱蒸発させて圧縮機に戻す暖房回路を
   接続すると共に、圧縮側吐出冷媒の一部を吸入側
   にバイパスさせるレリース回路を接続し、さらに
   上記冷媒加熱用熱交換器に冷媒を加熱する燃焼器
   を設けた空気調和機において、暖房運転時、被空
   調室内の熱負荷を検出する手段と、上記熱負荷の
   変動に応じて上記燃焼器の燃料供給量を可変させ
   る燃料供給手段と、その燃料供給手段の燃料供給
   量に応じて上記レリース回路の冷媒レリース量を
   制御するレリース制御手段とを備えたことを特徴
   とする空気調和機。 ２ レリース制御手段は、冷媒加熱用熱交換器の
   冷媒出口温度を検出し、その温度に応じて冷媒レ
   リース量を制御する特許請求の範囲第１項記載の
   空気調和機。 ３ 圧縮機の吸入側に圧力検知装置が設けられ、
   その検知圧力が、設定値以下となつた時、冷媒加
   熱用熱交換器の燃焼器の燃焼を停止する特許請求
   の範囲第１項記載の空気調和機。