JPH02306066A - 冷媒加熱型暖冷房機 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は暖冷房空調の分野において、電動圧縮機で冷房
を行い、燃焼熱によって暖房を行う冷媒加熱型暖冷房機
に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の冷房加熱型暖冷房機は、第１０図に示す
様に、四方弁ｌの高圧接続部に圧縮機２の吐出管３を接
続し、四方弁１の低圧接続部に第１逆弁４ａを介して圧
縮機２の吸入管５を接続し、吐出管３と吸入管５との間
に第２逆止弁４ｂを設けた第１バイパス管６ａと第１開
閉弁７ａを設けた第２バイパス管６ｂを接続するととも
に、一方を非通電時には四方弁ｌの吸入管５に連通ずる
様にガス管８が接続されるとともに他の一方を液管９に
接続される室内熱交換器１０を設けている。さらに、液
管９は第２開閉弁７ｂを介して冷媒加熱器１１に接続す
るとともに冷媒加熱器１１のガス出口管１２を吸入管５
に分岐接続し、一方を冷房ガス管１３により四方弁１に
接続するとともに他の一方を第３逆止弁４ｃとし、絞り
手段１４ａを介して冷房液管１５により第２開閉弁７ｂ
と室内熱交換器１０との間の液管９に分岐接続する凝縮
器１６を冷房加熱器！１の下方に設けていた。さらに１
７は圧縮機２に付属して設けられるアキュムレータであ
り、１８は冷媒を加熱するためのバーナである。

冷房運転は第１開閉弁７ａおよび第２開閉弁７ｂを閉塞
し、四方弁ｌを非通電状態で吐出管３を凝縮器１６に連
通させる状態で圧縮器２を運転する。

暖房運転は第１開閉弁７ａおよび第２開閉弁７ｂをとも
に開放し、四方弁１に通電し吐出管３と室内熱交換器１
０が連通ずる状態で、バーナ１８を用い、石油またはガ
スの燃焼熱により冷媒加熱器１１で冷媒を加熱蒸発させ
るとともに、吐出ガスの一部が第２バイパス管６ｂを通
って吸入側にバイパスする状態で圧縮機１を運転し、冷
媒を循環させている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、冷媒加熱器１１の
ガス出口管１２が圧縮機２の吸入管５に連通しているた
め、運転停止時には冷媒加熱器ＩＩ内の冷媒が圧縮機２
およびアキュムレータ１７に溜り込みやすく、再運転時
に圧縮機２が冷媒液を圧縮し破損する等の事故が生じる
ととも−に、非燃焼時での圧縮機２の運転中は、冷媒加
熱器１１は低圧となるので、冷媒加熱器１１内にあった
冷媒が蒸発し冷媒加熱器１１の温度を極端に低下させる
ため結露が生じ、腐蝕等を引・き起こす原因となってい
た。さらに暖房運転時においても冷媒を循環させるため
には圧縮機２を運転しなければならずランニングコスト
が高くなるとともに耐久時間の長い圧縮機を必要として
いた。また、冷媒充填量に対する冷房能力の特性は第４
図ａに示す様に凸状になり高能力を実現できるのは極め
てせまい範囲に限られていた。

さらに、冷媒加熱器１１を凝縮機１６および圧縮機２に
より上方に配設していたため、運転停止時は重力作用に
より・凝縮器１６に冷媒が溜り込みやすく暖房運転開始
時には溜り込んだ冷媒を冷媒加熱器１１に汲み上げるの
に時間がかかり暖房運転を開始するまでに長い時間を要
していた。一方、暖房運転中に突然停電等が生じ装置が
急停止した場合は予熱で高温高圧が発生し圧縮機の片側
のみに高圧がかかり圧縮機を破損させる。この高圧を回
避するために第２逆止弁４ｂを設けた第１バイパス管を
設けなければならなかった。また、圧縮機２の停止後吸
入と吐出の圧力がバランスする迄に時間が長くかかり圧
縮機の再起動時間が長くかかり使用しにくいという欠点
を有していた。

また、暖房停止後に凝縮器１６内に溜り込んだ冷媒を汲
み上げても冷媒加熱器１１と凝縮器１６が圧縮機２を介
して連通しているためすぐに凝縮器１６に冷媒が移動し
、暖房運転再開時に再び凝縮器１６内の冷媒を汲み上げ
なければならなかった。さらに、圧縮機２内の潤滑用の
オイルが圧縮機２がら外に飛びだした場合も冷媒加熱器
１１および凝縮器１６に滞留し圧縮機２に戻りにくく冷
媒加熱器１１が過熱したり、圧縮８１２内のオイルが不
足し焼き付けを起こす等の不具合が生じていた。一方、
暖房能力を制御するためには冷媒加熱器１１の加熱量す
なわち燃焼■を調整すると同時に冷媒循環量を調整する
ために圧縮機２の回転数を制御するか、吸入と吐出のバ
イパス量を制御しなければならずインバータ回路または
バイパス用の開閉弁を追加する必要があり大幅なコスト
アップとなっていた。

そこで、本発明は圧縮機および凝縮器に冷媒が溜り込み
にくくする事により暖房の起動時間を短（するとともに
冷媒加熱器に結露を生じにくくさせ腐蝕等の問題が生じ
ない様にする事を第１の目的としている。

第２の目的は暖房運転中の消費電力を低減しランニング
コストを低減する事にある。

また第３の目的は冷媒充填量の広い範囲にわたって高い
冷房能力を保証するとともに暖房と冷房に要する冷媒量
のバランスを容易に調整する事にある。

第４の目的は上記冷媒量のバランスをとるとともに設置
工事時の配管内のエアパージ用の冷媒を確保することに
ある。

第５の目的は冷媒加熱器側に冷媒が溜りやすい構成とし
、暖房起動時間を短くするとともに冷媒加熱器の空焼き
を防止する事にある。

第６の目的は停電時においても圧縮機の片側のみに高圧
がかかるのを防止するとともに圧縮機の運転時に吐出と
吸入の圧力を短時間にバランスさせ圧縮機の再起動迄の
時間を短くすることにある。

第７の目的は冷媒加熱器内に冷媒を保証し暖房運転の起
動時間を短くすることと、冷媒加熱器の空焼きを防止す
るとともに、圧縮機の外に出た潤滑用オイルを短時間に
確実に圧縮機に回収することにある。

第８の目的は暖房能力の制御を安価に確実に行うことに
ある。

第９の目的は暖房能力制御のための冷媒の温度変化また
は圧力変化を安価に確実に検知することにある。

課題を解決するための手段 そして上記第１の目的を達成するために本発明は、四方
弁と四方弁の高圧接続部に第１逆止弁を設けた吐出管を
接続するとともに低圧接続部に吸入管を接続する圧縮機
と、四方弁と第１逆止弁との間の吐出管に第２逆止弁を
介してガス出口管を接続する冷媒加熱器と、一方を四方
弁に接続されるガス管に接続するとともに他の一方を液
管に接続する室内熱交換器と、一方を第３逆止弁を介し
て液管を接続するとともに他の一方を第４逆止弁を介し
て液戻り管により冷媒加熱器に接続する熱搬送機と、一
方を冷房ガス管により四方弁へ接続するとともに他の一
方を冷房液管により第１開閉弁を介して冷媒加熱器に接
続する凝縮器と、一方を第３逆止弁と室内熱交換器とを
接続する液管に接続するとともに他の一方を凝縮器と第
２逆止弁と第３逆止弁とで区切られる冷媒回路に接続す
る第１バイパス管に第２開閉弁とともに設けられた第１
絞り手段とを設けたものである。

また第２の目的を達成するために、本発明は冷媒加熱器
を燃焼熱により冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器上方
に設けた往管と復管とにより蒸発器とループ状に配管接
続した気液セパレータとで構成し、さらに、熱搬送機を
第３逆止弁と第４逆止弁の間に設けられかつ気液セパレ
ータの上方に均圧管で接続される受液器と均圧管に設け
られた第３開閉弁とから構成するとともに、冷房液管と
均圧管とを第２バイパス管で接続したものである。

さらに第３の目的を達成するために、本発明は凝縮器と
冷媒加熱器とを接続する冷房液管と第２バイパス管の一
方または両方に第２絞り手段を設けたものである。

つぎに第４の目的を達成するために、本発明は液管に第
１絞り手段側の接続管を内部で立ち上げた液溜を設けた
ものである。

つぎに第５の目的を達成するために、本発明は蒸発器の
上方に凝縮器を配設したものである。

つぎに第６の目的を達成するために、本発明は四方弁に
通電されない時は圧縮機の吐出管が室内熱交換器に連通
し、吸入管が凝縮器に連通ずると同時に、通電時には吐
出管が凝縮器に連通し、吸入管が室内熱交換器に連通ず
る様に四方弁を配管接続し、さらに圧縮機が運転する前
に四方弁に所定時間通電し冷媒回路を切り換えた後、圧
縮機を再運転するものである。

つぎに第７の目的を達成するために、本発明は冷房運転
以外に暖房進展中に蒸発器の温度が所定の値以上になっ
た時と、暖房運転開始時と、暖房運転終了時に圧縮機を
運転するとともに、圧縮機の運転中に所定の時間第１開
閉弁を開放した後、再び閉塞するものである。

つぎに第８の目的を達成するために、本発明は蒸発器内
の冷媒を加熱し暖房運転を行う時に、第１開閉弁及び第
２開閉弁を閉塞した状態で第３開閉弁をあらかじめ定め
られた周期で開閉するとともに、冷媒の蒸発温度または
圧力の経過時間に対する変位量と増減の方向に応じ、第
３開閉弁の開放時間と閉塞時間の現在値を補正するもの
である。

つぎに第９の目的を達成するために、本発明は冷媒の蒸
発温度の経過時間に対する変位量と増減の方向の検知手
段として、蒸発器と往管と気液セパレータとガス出口管
と吐出管とガス管と室内熱交換器とからなる冷媒ガス通
路の一部に温度検知手段または圧力検知手段を設けると
ともに経過時間を計測するタイマーを設けたものである
。

作用 本発明の冷媒加熱型暖冷房機は、上記構成により暖房運
転中および停止時とも凝縮器および圧縮機と暖回路中に
ある冷媒加熱器とは四方弁と第１開閉弁とで仕切られて
いるため、凝縮器および圧縮機への冷媒の漏れ込みは少
なく、さらに冷媒加熱器のガス出口管は圧縮機の吐出管
、すなわち高圧側に接続しているため、圧縮機の運転中
においても冷媒加熱器内が低圧にはならず、冷媒の蒸発
に伴う低温のための結露が生じる事もない。

さらに暖房運転は、第３開閉弁を閉塞した時に、蒸発器
で蒸発した冷媒が気液セパレータからガス出口管および
ガス管を通って室内熱交換器に流れ込み、凝縮する事に
より暖房を行う、室内熱交換器で凝縮液化され、過冷却
を取った冷媒は受液器に流れ込み、過冷却液の冷却減圧
効果により受液器は低圧になりさらに冷媒を吸引する。

受液器に所定量の冷媒が溜り込んだ状態で第３の開閉弁
を開放すると、均圧管を通して蒸発器と受液器とは同圧
になり、重力作用によって、受液器内の冷媒が蒸発器と
気液セパレータに落とし込まれ再び蒸発器で加熱される
。従って冷媒の圧力差と重力作用によって第３開閉弁の
開閉動作だけで冷媒が循環し、暖房運転が行われる。

また冷房運転においては、圧縮機で高圧化された冷媒ガ
スがａ検器で液化され第１絞り手段で減圧された後室内
熱交換器で蒸発される事により冷房を行い、再び圧縮機
に冷媒ガスとし吸入される。

この時、冷媒加熱器が液で満たされないと凝縮器では過
冷却がとれず冷媒の循環量も少なくなり冷房能力も出な
い、従って冷媒加熱器が液で満たされるまで冷媒を充填
しなければならないが、凝縮器と冷媒加熱器の間に第２
絞り手段を設ける事により冷媒加熱器内は気液２相状態
で満たされるため、凝縮器で過冷却がとられ冷媒循環量
も多くなり冷房能力も上がる。さらに冷媒の圧力状態に
より第２絞り手段の気液２相の状態も変化し、すなわち
冷媒充填量が少ない時は冷媒加熱器内のボイド率が高く
なり、冷媒充填量が多（なるとボイド率が低（なるため
冷媒充填量が変化しても一定の冷房能力を保証すること
ができる。

次に、暖冷房機として用いる場合は一般には室内機と室
外機とを分離し、配管で接続して用い、設置工事の際に
は室内機と配管内の空気を室外機に充填した冷媒によっ
てパージするが、第３逆止弁と第２開閉弁により液管が
仕切られパージのための冷媒液が不足する。従って液管
に液溜を設ける事によりパージ用の冷媒を確保できる。

ざらに液溜内の第１絞り手段側の接続管を内部で立ち上
げる事により、冷房運転時は気液２相状態で液溜に冷媒
が流れ込むため液溜内でガスと液が分離し液溜上部には
ガスが溜り下部から冷媒の液が流出し、一方暖房運転中
ば液溜内は全て液で満たされる。従って、液溜の容積を
適当に選択することにより冷房運転と暖房運転との冷媒
充填量を調整する事ができる。

次に冷媒加熱器の蒸発器の上方に凝縮器を配設している
事によ、暖房運転中に第１開閉弁および四方弁を通して
凝縮器へ漏れ込んだ冷媒および冷房運転中に凝縮器に溜
まった冷媒を、運転停止中に重力作用により蒸発器に落
とし込むことができ、蒸発器の空焼きを防止できるとと
もに暖房運転開始時に凝縮器の冷媒を汲み上げる時間を
短縮することができる。

次に四方弁に通電しない時は冷媒加熱器のガス出口管が
接続される吐出管を室内熱交換器と連通させていること
により、暖房運転中に突然停電になっても、冷媒加熱器
の予熱は室内熱交換器側に搬送され、四方弁と第１逆止
弁により、圧縮機へは高圧がかからず、圧縮機を破損さ
せることもない、また圧縮機の吐出側と吸入側の圧力差
が小さい程圧縮機は起動しやすいが、圧縮機を一度運転
し停止した直後等は吐出側と吸入側の圧力差は著しく大
きくなり、停止後すぐに再起動させるのは困難であるが
、圧縮機を運転させる前に四方弁に通電し冷媒回路を切
り換え、吸入側に高圧を導き圧縮機の吸入側と吐出側の
圧力を等しくする事により、圧縮機を起動させることが
できる。

次に、圧縮機を運転し第１開閉弁を開放すると、冷媒加
熱機内の冷媒は凝縮器からアキュームレータに導かれ室
内熱交換器を通して再び冷媒加熱器に導かれるが途中で
第１開閉弁を閉塞すると凝縮器内の冷媒は圧縮機によっ
て、室内熱交換器と冷媒加熱器側に汲み上げられ、凝縮
器内に冷媒が滞留する事がなくなる。一方、圧縮機内に
あったオイルが冷媒に混入して圧縮機の外に出ると暖房
運転中は蒸発器で冷媒のみが蒸発するため蒸発器内にオ
イルが溜り込み、熱伝達が悪（なり蒸発器の温度が急激
に上昇する。従って蒸発器の温度が所定の値以上になっ
た時、圧縮機を運転するとともに第１開閉弁を開放する
と蒸発器内にあったオイルは冷媒とともに圧縮機に吸入
され戻される。また熱搬送機や液管および冷媒加熱器内
に冷媒ガスが大量に溜り込んだ場合は、冷媒が循環しに
くくなり、著しい場合は冷媒加熱器が過熱状態になるが
、暖房運転開始時に圧縮機を運転させるとともに第１開
閉弁を所定時間開放する事により冷媒がす吸収する事が
でき、確実に暖房運転を行う事ができる。さらに暖房運
転中に第１開閉弁および四方弁を通して凝縮器に漏れ込
んだ冷媒を暖房運転終了時に圧縮機を運転させるととも
に第１開閉弁を所定時間開放させることによりオイル回
収と同時に汲み上げる事により、次回の暖房運転を確実
にしかも短時間に起動させることができる。

次に、上記構成により第３開閉弁の開閉動作で冷媒を循
環させる事が可能であるが冷媒の循環量に応じ、開閉周
期を適切に選択しなければならず、一方冷媒循環量は室
内の温度を始めとする室内の暖房条件や外気温等による
放熱あるいは冷媒の加熱条件等により、冷媒の蒸発温度
または圧力により一義的に定まらない状態である。しか
しながら冷媒の循環量に対して第３開閉弁の周期が長す
ぎる場合は冷媒の蒸発温度および圧力は時間とともに単
調に上昇するが、一方周期が短すぎる場合は冷媒の蒸発
温度および圧力は時間とともに一定の周期で上昇と下降
をくり返す。従って、冷媒の蒸発温度または圧力の時間
変化すなわち変位量と増減の方向と増減の周期を検知し
て、第３開閉弁の開閉周期を適正な方向に修正する事が
できるとともに、あらぬる使用条件に対しても適正な開
閉周期で暖房運転する事が可能である。

次に、蒸発器と往管と気液セパレータとガス出口管と吐
出管と室内熱交換器とからなる冷媒ガス通路に温度検知
手段または圧力検知手段を設ける事により、冷媒の蒸発
温度または圧力を検知する事ができ、さらにタイマーを
設ける事により経過時間に対する冷媒の蒸発温度または
圧力の時間変化すなわち変位量と増減の方向および増減
の周期を検知することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図において、四方弁１の高圧接続部には圧縮機２の
吐出管３が第１逆止弁４ａを介して接続されるとともに
低圧接続部にはアキュムレータ１７から吸入管５が接続
され、四方弁ｌと第１逆止弁４ａとの間の吐出管３には
、冷媒加熱器１１のガス出口管１２が第２逆止弁４ｂを
介して接続されている。一方、四方弁１に接続されるガ
ス管８の他の一方には室内熱交換器ＩＯが接続されると
ともに、室内熱交換器１０からは液管９が第３逆止弁４
Ｃを介して熱搬送機１９に接続され、熱搬送機１９とバ
ーナ１８によって加熱される冷媒加熱器１１の間には第
４逆止弁４ｄを介して液戻り管２０が接続されている。

さらに四方弁】に接続される冷房ガス管１３には凝縮器
１６が接続されるとともに、凝縮器１６から第１開閉弁
７ａを介して冷媒加熱器１１に冷房液管１５が接続され
ている。また、冷媒加熱器１１と第３逆止弁４ｃと室内
熱交換器ｌＯとを接続する液管９との間には、第２開閉
弁７ｂと第１絞り手段１４ａとを介して第１バイパス管
６ａが設けられている。

次に、この一実施例の構成における作用を説明する。

冷房運転は、吐出管３と冷房ガス管１３が連通し、吸入
管５とガス管８が連通ずるように四方弁ｌを切換え、第
１開閉弁７ａと第２開閉弁７ｂを開放した状態で圧縮機
２を運転させる。この時、圧縮機２で高圧化された冷媒
ガスは冷房ガス管１３を通り、凝縮器１６で凝縮し、液
化した冷媒は冷房液管１５を通り、さらに冷媒加熱器１
１を通って第１バイパス管６ａを通過するときに第１絞
り手段１４ａで減圧され液管９に流れ込む、液管９を通
った冷媒液は室内熱交換器１０で蒸発し、室内の熱を吸
熱し冷房を行った後、ガス管８を通り、四方弁１から吸
入管５を通過して再び圧縮機２に導かれる。従って冷房
運転時においても冷媒加熱器１１を冷媒液が流れるので
圧縮機２を出たオイルが冷媒加熱器１１に溜り込まない
。

暖房運転は四方弁ｌにより吐出管３とガス管８を連通さ
せるとともに第１開閉弁７ａと第２開閉弁７ｂをともに
閉塞した状態で冷媒加熱器ｌｌ内の冷媒をバーナ１８で
加熱する。冷媒加熱器１１で蒸発した冷媒ガスはガス出
口管１２から吐出管３と四方弁１を通りガス管８を経て
室内熱交換器ＩＯに導かれる。室内熱交換器１０に入っ
た冷媒ガスは凝縮し放熱する事により室内を暖房した後
、冷媒液となって液管９を通して熱搬送機１９によって
液戻り管２０から再び冷媒加熱器１１に送り込まれる。

従って暖房運転時は圧縮機２を動かさないので消費電力
も少なく、さらに暖房運転のためのバイパス管および開
閉弁を必要としない。

運転停止時は第１開閉弁７ａを閉塞することにより、暖
房回路中の冷媒加熱器１１と凝縮器１６とは第１開閉弁
７ａと四方弁１で仕切られているため、さらに圧縮機２
とは第１逆止弁４ａと四方弁ｌによって仕切られている
ため、圧縮機２への冷媒の溜り込みも極めて、少ない、
さらに冷媒加熱器１１のガス出口管１２は吐出管３に接
続されているためＪ圧縮機２の運転中も冷媒加熱器１１
内の圧力は低くならず結露が生じる温度にはならない。

第２図の実施例では、冷媒加熱器が蒸発器２１と蒸発器
２１の上方に設けられた気液セパレータ２２と往管２３
と復路２４とが、ループ状に接続される事により構成さ
れるとともに、熱搬送機は気液セパレータ２２の上方で
第３逆止弁４ｃと第４逆止弁４ｄとの間に設けられた受
液器２５と、気液セパレータ２２と受液器２５とを接続
する均圧管２６と、均圧管２６に設けられた第３開閉弁
７ｃとから構成されている。さらに冷房液管１５と均圧
管２６は第２バイパス管６ｂで接続されている。この構
成において、暖房運転時は四方弁１により吐出管３とガ
ス管８とを連通させ、バーナ１８で蒸発器２１内の冷媒
を加熱蒸発させる。蒸発器２１内で蒸発した冷媒は往管
２３を通り気液セパレータ２２へ入るが、冷媒ガスに混
入した液は復管２４を通り再び蒸発器２１に戻るが冷媒
ガスは、ガス出口管１２から、吐出管３、四方弁１、ガ
ス管８の順に通過して室内熱交換器１０に圧送される。

室内熱交換器１０で凝縮し放熱して暖房を行った後、過
冷却をとった冷媒液は液管９を通り、第３開閉弁７Ｃを
閉塞した時に受液器２５に入る。この時、受液器２５内
の圧力は戻ってきた冷媒液によって冷却されるため急速
に減圧し、さらに室内熱交換器１０内の冷媒を吸引する
事となる。次に第３開閉弁７ｃを開放すると気液セパレ
ータ２２内の蒸気が均圧管２６を通って受液器２５に導
入され、蒸発３２１と、気圧セパレータ２２と受液器２
５内の圧力がほぼ等しい値になる。従って、受液器２５
内に溜まった冷媒液は重力作用により液戻り管２０を通
って蒸発器２１および気液セパレータ２２に戻る。再び
、第３開閉弁７Ｃを閉塞すると、室内熱交換器ｌＯ内の
冷媒液が受液器２５に流れ込む、従って、暖房運転時は
圧縮機２を運転する事なく、第３開閉弁７ｃを開閉する
事により冷媒を循環させる事ができるので、消費電力も
少ない。

第３図の実施例では、凝縮器１６と冷媒加熱器１１を接
続する冷房液管１５に第２絞り手段１４ｂを設けたもの
である。この構成において冷房運転を行った場合、圧縮
機２で圧縮された冷媒ガスは凝縮器１６でａ縮し液化し
たあと第２絞り手段１４ｂで気液２相状態迄減圧しさら
に第１絞り手段１４ａで所定の値まで減圧する。従って
、冷媒加熱器１１を通過するときは気液２相状態である
ので、幅広い充填量に対して均一な性能を保証する事が
できる。すなわち、第２絞り手段１４ｂの無い第１図の
実施例では凝縮器１６から第１絞り手段１４ａまでの経
路の空間が冷媒液で満たされなければ、凝縮器１６で必
要な過冷却を取ることができず、さらに冷媒を充填しす
ぎた場合は凝縮器１６に液が溜り込み能力が下がる。従
って冷房能力は第４図のａに示す様に凸状のせまい範囲
でしか高能力を得られない、一方第３図に示す実施例に
おいては第２絞り手段１４ａと第１絞り手段１４ａの間
を気液２相で満たす事ができるので凝縮器１６での過冷
却を容易に得られる。また、冷媒充填量が少ない場合は
気液２相のボイド率が上昇し、多い場合はボイド率が減
少するため第４図すに示す様に幅広い冷媒充填量に対し
て高い冷房能力を得ることができる。

第５図の実施例は第２図の実施例に第２絞り手段１４ｂ
を設けたものであり、蒸発器２１と気液セパレータ２２
が冷房運転時に気液２相で満たされるため第４図すに示
すような幅広い冷媒充填量に対して高い冷房能力を同様
に得ることができる。

第６図の実施例では、室外ユニット２７を構成する上に
おいて、第１絞り手段１４ａに接続される液管９の接続
管２日を内部で立ち上げた液溜２９を液管９に設けたも
のである。この構成において冷房運転を行った場合は第
１絞り手段１４ａで減圧され気液二相状態になった冷媒
は液管９を通り液溜２９に流れ込むがこの時、接続管２
８は内部で立ち上げられているため液溜２９の上部には
冷媒ガスが溜り冷媒液は下部より液管９に流れ込む、一
方暖房運転時は液溜２９は全て冷媒液で満たされるため
、冷房運転時の液溜２９内に生ずる空間部の大きさです
なわち液溜２９の容積で冷房と暖房の冷媒充填量の差を
調整する事ができる。また第１図の実施例では液管９は
第３逆止弁４Ｃと第２開閉弁７ｂで仕切られているため
室外ユニット２７を設置する際は室内ユニット３０内の
室内熱交換器とガス管８と液管９内のエアパージを行う
ための冷媒が不足するという事があったが、第６図の実
施例では液溜２９に充分冷媒を確保する事ができるので
エアパージを確実に行う事ができる。

第７図の実施例では、室外ユニット２７の構成において
凝縮器１６を蒸発器１１の上方に配設したものである。

蒸気構成において運転停止時は凝縮器１６にある冷媒は
重力作用により下方の蒸発器２１の方、へ移動しやすく
なるとともに、第１開閉弁７ａを開放した時は蒸発器２
１に冷媒が溜り込むので、暖房起動時においても、蒸発
器２１を空焼きさせることなく、速く立ち上げる事がで
きる。

さらに第１図〜第７図の実施例においては、四方弁１へ
の通電時は圧縮機２の吐出管３が凝縮器１６に連通し、
吸入管５が室内熱交換器１０に連通ずるとともに、非通
電時には吐出管３が室内熱交換器１０に連通し、吸入管
５が凝縮器１６に連通ずる様に四方弁１を配管接続した
ものであり、さらに圧縮機２を運転する時には四方弁１
に所定の時間通電し、回路を切り換えた後、圧縮機２を
運転するものとしたものである。

上記の構成において暖房運転中停電した場合においても
、ガス出口管１５に接続される吐出管３は四方弁１によ
り室内熱交換器１０に連通しているため、燃焼熱の余熱
は室内熱交換器１０へ搬送されるため異常な圧力上昇を
起こす事もなく、あらたに開閉弁等の部品を追加する事
なく停電時の冷媒加熱器１−１の加熱防止ならびに圧力
の異常上昇を防止する事ができる。さらに、圧縮機２を
運転し停止した後は、吐出管３の圧力は吸入管５の圧力
よりも高くなっているため、そのままの状態で圧縮機２
は起動する事ができず、また吐出管３と吸入管５の圧力
は圧縮機２の内部を通してバランスするため圧縮機を再
起動させる迄長い時間を要するので、圧縮機２を運転さ
せる前に四方弁ｌに通電する事により吸入管５が高圧に
保たれていた室内熱交換器１０と連通され吸入管５内の
圧力は吐出管３内とほぼ同じ値になり圧縮機２を起動さ
せる事ができる。吐出管３と吸入管５の圧力がバランス
するだけの充分な時間がある場合は回路を切り換える必
要がないので、所定の停止時間内でのみ四方弁１に通電
し、回路を切り換える事により同様の効果を得る事がで
きる。

また第１図〜第７図の実施例においては冷房運転以外に
、蒸発器２１の温度が所定の値以上になった時と暖房運
転開始時と、暖房運転終了時に圧縮機２が運転されると
同時に、圧縮機２の運転中に第１開閉弁７ａを所定の時
間開放した後、再び閉塞させるものである。圧縮機２の
起動時等においては圧縮機２内の潤滑用オイルは圧縮機
２の外に飛び出し一定時間運転した後、再び戻ってくる
が、短時間の間に停止した場合は冷媒回路中に残ったま
まである。冷媒回路中にオイルが分散した状態で暖房運
転を行うと冷媒中にオイルが溶は込んだ状態で循環する
が蒸発器２１内においては冷媒だけが蒸発しオイルが蒸
発器２１内に滞留し蓄積されるため、蒸発器２１の熱伝
達が著しく低下し蒸発器２１の温度がオイルの蓄積に伴
い著しく上昇する。従って、蒸発器２１の表面温度を検
知して、検知温度が所定の値以上になった時、圧縮機２
を運転し第１開閉弁７ａを所定の時間開放すると、蒸発
器２１内のオイルは冷媒とともに凝縮器１６を通って圧
縮機２へ戻ってくる。この時、凝縮器１６内には冷媒が
残るので、第１開閉弁７ａを再び閉塞する事により、凝
縮器１６内の冷媒を圧縮機２で室内熱交換器ｌＯを通し
て蒸発器２１へ回収する事ができ、蒸発器２１を加熱す
ることなく安定した暖房運転を行う事ができる。蒸発器
２１の程度は蒸発器２１の表面に温度検知手段を設ける
事により検知できる。さらに暖房運転開始時に機器内の
冷媒の分布は一様ではなく、凝縮器１６または圧縮機２
に大部分の冷媒が溜り込み蒸発器２１内には冷媒が存在
しない場合があり、また液管９内に冷媒ガスが溜まって
いる場もあるので、暖房運転開始時に圧縮機２を運転し
、圧縮機２を運転中に第１開閉弁７ａを一定時間開放す
る事により、凝縮器１６および圧縮機２内の冷媒を汲み
上げると同時に液管９内の冷媒ガスも凝縮器１６側に追
い出し蒸発器２１内に冷媒を確実に存在させ蒸発器２１
を加熱する事により蒸発器２１の空焼きを防止するとと
もに確実に暖房運転を起動させる事ができる。

さらに長時間暖房運転を継続すると第１開閉弁７ａと第
１逆止弁４ａとの四方弁１を通してわずかづつ冷媒が凝
縮器１６および圧縮機２へ漏れ込み蓄積されるが、暖房
運転終了時に、圧縮機２を運転し、第１開閉弁を開放す
ることにより蒸発器２１内に溜り込んだオイルとともに
凝縮器１６内の冷媒を汲み上げさらに圧縮機２内に溜り
込んだ冷媒とともに室内熱交換器ｌＯを通して蒸発器２
１へ回収することができ、次回の暖房運転を確実に起動
させるとともに空焼きを防止することができる。

次に第２図〜第７図の実施例においては暖房運転におけ
る第３開閉弁７ｃの開閉周期の設定に対して、冷媒の蒸
発温度の経過時間に対する変位量と増減の方向と変化の
周期を検知し上記値の変化に応じ、第３開閉弁７ｃの開
放時間と閉塞時間の現在値を補正するものである。第３
開閉弁７ｃの開放時間は重力作用により受液器２５内の
冷媒液を蒸発器２１と気液セパレータ２２に落とし込む
ための時間であり、受液器２５の容積が一定の場合には
冷媒の液体重量すなわち液の温度で決まるため、わずか
な補正でよいが、閉塞時間は受液器２５内に冷媒の液を
満たすための時間であり、冷媒の液温、過冷却、圧力、
機器の設置状態等の多くの要因があり一義的には定まら
ない。しかし必要な冷媒循環量に対して第３開閉弁７Ｃ
の閉塞時間が長すぎる場合は第８図ａに示す様に冷媒の
蒸発温度は時間経過ともに増加していく。

一方、閉塞時間が短すぎる場合は第８図すに示す様に冷
媒の蒸発温度は一定の周期で上昇と下降をくり返す、も
ちろん適切な閉塞時間が設定された場合は第８図Ｃに示
す様に一定の値を示す、従って、あらかじめ任意の条件
における蒸発温度に対する第３開閉弁７ｃの開閉時間を
初期値として設定しておき、冷媒の蒸発温度と経過時間
とを検知して、経過時間に対して検知温度が増加してい
く場合は単位時間の増加量に応じ第３開閉弁７ｃの閉塞
時間を短くするとともに増加量が多い程補正する値を多
くする。一方、一定時間内に検知温度が増加と減少をく
り返す場合は変化の周期に応じ第３開閉弁７ｃの閉塞時
間を長（し、周期が短い程補正する値を多くするもので
ある。上記の補正をくり返す事により一定時間において
、検知温度の変化が所定の値以内になった時、適正な閉
塞時間の設定ができたものとして補正を行わないものと
する。従って、加熱量および放熱量の変化等、種々の運
転条件に対しても、第３開閉弁７ｃの周期設定により必
要な冷媒を循環する事ができる。

上記蒸発温度の代りに圧力を検知し、経過時間に対する
変化を検知して補正を行っても同様の効果を得る事がで
きる。

第９図の実施例においては、冷媒の蒸発温度の検知方法
として、冷媒ガス通路の一部である往管２３の表面に温
度検知手段としてサーミスタ３１を固定し、経過時間の
検知手段としてタイマー３２を設けたものであり、タイ
マー３２が検知する一定時間内でのサーミスタ３１の温
度の変化量と増減方向と変化の周期を検知し、制御器３
３を介して第３開閉弁７ｃの開閉時間の現在値を補正す
るものである。

従って冷媒ガス通路上の往管２３の表面温度を検知する
事により確実に冷媒の蒸発温度を検知できるとともに、
上記温度検知手段であるサーミスタ３１と経過時間の検
知手段であるタイマー３２とを連動させることにより冷
媒の蒸発温度の経過時間に対する変化量と増減の方向と
変化の周期を確実に検知する事ができる。また、上記サ
ーミスタ３１のがわりに圧力計を冷媒ガス通路に設け、
冷媒の蒸発圧力を直接検知しても同様の効果を得ること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明は、圧縮機の吐出管に設けた逆止弁
と四方弁とを接続する吐出管に冷媒加熱器のガス出口管
を接続し、冷媒加熱器と圧縮機および凝縮機とを四方弁
と第１逆止弁と第１開閉弁で仕切る構成としているため
、暖房停止時および暖房運転時とも冷媒加熱器の冷媒が
凝縮器および圧縮機に移動しにくい構成となっており、
冷媒加熱器内に常に冷媒が存在しているため、冷媒加熱
器の空焼きが生じ、にくいと同時に暖房運転の起動時間
も短く、暖房長時間運転も可能である。また冷媒加熱器
のガス出口管は圧縮機の吐出管すなわち高圧側に接続さ
れているため、冷媒加熱器は常に高圧に保たれ、冷媒の
蒸発による低温化での結露が発生する事もなく、信顛性
の高い暖冷房機を実現する事ができる。

また本発明は暖房運転時は圧縮機を運転しないので消費
電力も少なくランニングコストが安く経済的であるとと
もに、圧ｖＭｍの運転は冷房運転が主になるので圧縮機
の稼動時間が少なくて済み、耐久性の優れた装置を実現
できる。

さらに本発明は、冷媒加熱器の前後に第１絞り手段と第
２絞り手段を設ける２段絞り構成とし上記２つの絞り手
段の間は気液２相流で満たされるため、大きな容積の部
品を用いても充填する冷媒量が少なくできるとともに幅
広い冷媒充填量に対して高い冷房能力を出す事ができる
。すなわち、配管長の変化に対応しやすく、冷媒の充填
量精度も比較的低くても可能な安価で製造しやすい装置
を実現できる。

つぎに本発明は、室外ユニットを構成する上で、液管に
液溜を設けているため、装置を設置した時に接続配管お
よび室内ユニット内のエアーをパージするための冷媒を
充分に確保する事ができ確実に設置工事を行う事ができ
るとともに、液溜の容積を適切に設定する事により、冷
房運転と暖房運転時に必要な冷媒量のバランスを容易に
整合させることができる。

つぎに本発明は、室外ユニットの構成において、冷媒加
熱器の蒸発器の上方に′ａ縮検器配設する構成としてい
るので、凝縮器内の冷媒は重力作用により、蒸発器に落
とし込まれるので、蒸発器内には常に冷媒が存在する状
態となり蒸発器の空焼きが防止できるとともに暖房運転
開始時には凝縮器内の冷媒を汲み上げる時間が短くなる
ので暖房運転の立ち上がりの速い装置を実現できる。

つぎに本発明は、冷媒加熱器のガス出口管を圧縮機の吐
出管に接続し、四方弁の非通電時に吐出管が室内熱交換
器側に連通ずる様に四方弁と吐出管とを接続する構成と
しているため、暖房運転中に突然停電が生じた場合にお
いても、燃焼機等の余熱によって生じる高圧は直接に圧
縮機へはかからず、圧縮機を破損することなく室内熱交
換器側で減圧される。一方、圧縮機を起動させる前に四
方弁に通電し回路を切り換える為、圧縮機の吐出管と吸
入管内の圧力は等しくなりどの様な条件においても確実
に圧縮機を起動させる事ができ、安全で信韻性の高い暖
房運転を実現できる。

つぎに、本発明は暖房運転中に蒸発器の温度が所定の値
以上になった時と暖房運転の開始時と終了時に、圧縮機
を運転するとともに所定の時間第１開閉弁を開放した後
、再び閉塞する事により、配管中にとびでた圧縮機内の
オイルを確実に圧縮機へ戻す事ができ蒸発器の加熱を防
止し、安定した暖房運転を行う事ができるとともに、凝
縮器および圧縮機に溜り込んだ冷媒を室内熱交換器およ
び冷媒加熱器に汲み上げる事ができるので、蒸発器の空
焼きを防止し、確実に速く暖房運転を開始する事ができ
る。

つぎに本発明は、冷媒の蒸発温度または圧力の経過時間
に対する変化量と増減の方向と変化の周期に応じ第３開
閉弁の開放時間と閉塞時間の現在値を補正して運転する
ため、種々の運転条件および変化に対して、さらに機器
の設置条件に対しても常に最適な開閉時間を設定し、適
切な冷媒量を循環させる事ができ、さらに暖房の能力制
御を安価に容易に行う事ができる。

つぎに本発明は冷媒ガス通路に温度検知手段または圧力
検知手段を設けるとともにタイマーを設けているため、
温度検知手段と圧力検知手段とを組み合わせる事により
、冷媒の蒸発温度または圧力の時間経過に対する変化量
と増減の方向および変化の周期を確実に検知する事がで
き、安価な方法で、第３開閉弁の開閉周期を最適に設定
でき、種々の暖房運転条件に対して確実な運転を行うと
ともに暖房能力の制御を行う事により快適な暖房運転を
行う事ができる。

【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媒加熱型暖冷房機
の構成図７、第２図は同冷媒加熱器と熱搬送機の構成を
示す構成図、第３図は同第２絞り手段を設けた構成図、
第４図は冷媒充填量に対する冷房能力の特性図、第５図
は他の実施例を示す構成図、第６図は同液溜を設けた構
成図、第７図は同室外ユニットの断面図、第８図は同経
過時間に対する蒸発温度の特性図、第９図は同制御装置
の構成図、第１θ図は従来の冷媒加熱型暖冷房機の構成
図である。 ｌ・・・・・・四方弁、２・・・・・・圧縮機、４ａ、
４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・・・・逆止弁、７ａ、７ｂ・・
・・・・開閉弁、１０・・・・・・室内熱交換器、１１
・・・・・・冷媒加熱器、１４ａ、１４ｂ・・・・・・
絞り手段、１６・・・・・・凝縮器、２２・・・・・・
気圧セパレータ、２５・・・・・・受液器、２６・・・
・・・均圧管、２７・・・・・・室外ユニット、２８・
・・・・・接続管、２９・・・・・・液溜、３０・・・
・・・室内ユニット、３１・・・・・・サーミスタ、３
２・・・・・・タイマー、３３・・・・・・制御器。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名１−−−■
方弁 ２−・−庄纏懺 伍＃、４ｃ、４ｔ／−・−藺止弁 翫ｋ・−開閉弁 １０−一霊内熱女倹５ １１−−オ蝉ｔ＋ｏ無貴 ＋４−一絞す＋役 ｔｂ　−−−、ｗ橿５ 第１図 ｔ　・・−ＬＩ！Ｉ′Ｓ　　キ ２・・−圧ｗｉ＠ 伍４＆４ｃ匂−疏止弁 翫′＃、７ｃｍ・−開閉弁 １０・・・室内熱交換６ Ｉ４・−綾り手段 １６−；ＩＩ　ＩＩ　　！ η−気清セパレータ ご−費憧口 昂−句氏萱 Ｍ２図 ／−一一■方弁 ２−−一圧總儲 ４ａ、旬、４ｃ、＆　−逆止弁 ７ａ、７６−　　開閉弁 ｌｏ−１−宝内熱交漫塁 １１−−−；９暉加熱ハ ｌ４ｔＬ、Ｉ４４−・−絞り手段 Ｉ６−；ｉｔ　＄＠　　Ｂ 第３図 Ｍ　４　区 一９＊ｘ充瑣量（Ｋう） ｔ−・−四方弁 ２−−−　ＥＥ　ｍ奪 杭橘火、ｑ−逆止弁 ７ａ、７４−−一閤閘弁 ｔｏ−１１１内熟墾層６ １１・・−々暉ｒＩａ熱敦 岬−絞り手段 １６−・−Ｍｎ２巴 ｄ−・−１１ｆｆ 刃−霊内ユニット Ｉ６−−−　１穐　島 ２１−−一　藁発益 第７図 第　８　図 経ａｎｔ＠　　　　（分） ３１−　　サーミスタ ｎ−・−タイマー ｇ−・−ｐＪ　ｗ　６ 嘉　９　図 ！ 第１０図 ａ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）四方弁と、前記四方弁の高圧接続部に第１逆止弁
   を設けた吐出管を接続するとともに前記四方弁の低圧接
   続部に吸入管を接続する圧縮機と、前記四方弁と前記第
   １逆止弁との間の前記吐出管に第２逆止弁を介してガス
   出口管を接続する冷媒加熱器と、一方を前記四方弁に接
   続されるガス管に接続するとともに他の一方を液管に接
   続する室内熱交換器と、一方を第３逆止弁を介して前記
   波管を接続するとともに他の一方を第４逆止弁を介して
   液戻り管により前記冷媒加熱器に接続する熱搬送機と、
   一方を冷房ガス管により前記四方弁へ接続するとともに
   他の一方を冷房液管により第１開閉弁を介して冷媒加熱
   器に接続する凝縮器と、一方を前記第３逆止弁と前記室
   内熱交換器との間の前記液管に接続するとともに他の一
   方を前記凝縮器と前記第２逆止弁と前記第３逆止弁とで
   区切られる冷媒回路に接続する第１バイパス管に第２開
   閉弁とともに設けられた第１絞り手段とからなる冷媒加
   熱型暖冷房機。
2. （２）冷媒加熱器が冷媒を加熱し蒸発させる蒸発器と前
   記蒸発器上方に設けられた往管と復管とによって前記蒸
   発器とループ状に配管接続された気液セパレータとから
   構成されるとともに、熱搬送機が前記第３逆止弁と前記
   第４逆止弁の間に設けられかつ前記気液セパレータの上
   方に均圧管で接続された受液器と前記均圧管に設けられ
   た第３開閉弁とから構成され、前記冷房液管と前記均圧
   管が第２バイパス管で接続された請求項１記載の冷媒加
   熱型暖冷房機。
3. （３）凝縮器と冷媒加熱器を接続する冷房液管と第２バ
   イパス管の一方または両方に第２絞り手段を設けた請求
   項１記載の冷媒加熱型暖冷房機。
4. （４）液管に第１絞り手段側の接続管を内部で立ち上げ
   た液溜を設けた請求項１記載の冷媒加熱型暖冷房機。
5. （５）冷媒加熱器の蒸発器の上方に凝縮器を配設した請
   求項１記載の冷媒加熱型暖冷房機。
6. （６）四方弁に通電されない時は圧縮機の吐出管が室内
   熱交換器に連通し吸入管が凝縮器に連通すると同時に、
   通電時には前記吐出管が凝縮器に連通し吸入管が室内熱
   交換器に連通する様に四方弁が配管接続されるとともに
   、前記圧縮機が運転する前に前記四方弁に所定時間通電
   し冷媒回路を切り換えた後、前記圧縮機が再運転される
   請求項１記載の冷媒加熱型暖冷房機。
7. （７）冷房運転以外に暖房運転中に蒸発器の温度が所定
   の値以上になった時と暖房運転開始時と、暖房運転終了
   時に、圧縮機が運転されるとともに、前記圧縮機運転中
   に第１開閉弁が所定の時間開放された後再度閉塞される
   請求項１記載の冷媒加熱型暖冷房機。
8. （８）暖房運転時に、第１開閉弁および第２開閉弁を閉
   塞した状態で、あらかじめ定められた周期で第３開閉弁
   を開閉するとともに、冷媒の蒸発温度または圧力の経過
   時間に対する変化量と増減の方向と変化の周期に応じ前
   記第３開閉弁の開放時間と閉塞時間の現在値を補正する
   請求項２記載の冷媒加熱型暖冷房機。
9. （９）蒸発器と往管と気液セパレータとガス出口管と吐
   出管とガス管と室内熱交換器とからなる冷媒ガス通路に
   温度検知手段または圧力検知手段を設けるとともにタイ
   マーを設けた請求項８記載の冷媒加熱型暖冷房機。