JPH0264372A - 冷媒加熱型空気調和機 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は暖房運転時に冷媒を加熱する冷媒加熱型空気
調和機に係り、特に暖房サイクルへの冷媒回収を有効的
に行なう冷媒加熱型空気調和機に関する。

（従来の技術） 室内を冷暖房・除湿等の空気調和を行なう空気調和機の
中には、暖房運転時に冷媒加熱器で冷媒を積極的に加熱
する冷媒加熱型空気調和機が開発されている。

従来の冷媒加熱型空気調和機は、第５図に示すように、
コンプレッサ１、四方弁２、室外側熱交換器３、膨脹機
構４、室内側熱交換器５等を順次接続して冷凍サイクル
６を構成し、この冷凍サイクル６の膨脹機構４と室内側
熱交換器５との間から冷媒加熱回路７が分岐される。冷
媒加熱回路７には回収弁としての電磁弁８ａＪ５よび冷
奴加熱器８ｂが順次設けられて冷凍サイクルのサクショ
ンライン６ａに接続される。サクションライン６ａはコ
ンプレッサ１の吸込側に接続される一方、その途中にア
キュムレータ９が設けＩうれている。

この冷凍サイクル６において、実線矢印Ａは冷房運転を
、破線矢印Ｂは暖房運転（冷媒加熱運転）をそれぞれ示
している。

この冷媒加熱型空気調和機で暖房運転を行なう場合には
、冷媒加熱回路７に室内側熱交換器５からの冷媒が案内
され、案内された冷媒は冷媒加熱器８ｂにて積極的に加
熱され、蒸発してコンプレッサ１に還流される。このよ
うに、室内側熱交換器５で室内を暖房した冷奴は室外側
熱交換器３をバイパスしてコンプレッサ１に戻される。

このため、従来の冷媒加熱型空気調和機で直ちに暖の運
転に入ると、室外側熱交換器３に残留する冷媒によって
暖房サイクル（冷媒加熱−ナイクル）内を循環する冷媒
量が不足する。この冷媒不足を解消するため、暖房運転
に先立って冷媒回収運転が一定時間行なわれる。冷媒回
収運転は、四方弁２を暖房側にセットし、電磁弁８ａを
閉じてコンプレッサ１を起動さぼることにより行なわれ
、室外側熱交換器３に残留している冷媒をＩＩＪ！房サ
イクサイクル側するものである。

（発明が解決しようとする課題） 従来の冷媒加熱型空気調和機は、暖房運転に先立って冷
媒回収運転が一定ＦＲ間行なわれるが、この冷媒回収運
転時間は、一定時間に定められている。このため、空気
調和機の室外機が低温状態の場合、室外側熱交換器３等
に溜っている冷媒が暖房サイクルに全部回収されず、暖
房サイクルは冷媒不足の状態になりがちで不安定であっ
た。

一方、室外機が＾ａ状態の場合、室外熱交ＩＩＩ！器側
から暖房サイクルへの冷媒回収が所定時間の半分程度で
湾む場合もあるが、冷媒回収運転が一定時間行なわれる
ため、冷媒回収運転の後半は、真空運転となり、コンプ
レッサの耐久性を損う原因となっていた。

この発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、
暖房サイクルへの冷媒回収運転を効率的に行なって冷媒
不足運転を防止し、暖房サイクルを安定化させるととも
に、コンプレッサの真空運転を未然に防止してその耐久
性を向上させた冷媒加熱型空気調和機を提供するにある
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明に係る冷媒加熱型空気調和機は、コンプレッサ
、四方弁、室外側熱交換器、膨Ｆ＆機構、室内側熱交換
器等を順次接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サ
イクルに暖房運転時に冷媒を加熱する冷媒加熱回路を設
けた冷媒加熱型空気調和機において、分配冷凍サイクル
にサクションライン温度センサを設け、この温度センサ
からの検出）−度に応じて冷房サイクルから暖房サイク
ルに冷媒を回収する冷媒回収運転時間を調節制御する運
転側６１１装置を設けたものである。

（作用） この冷媒加熱型空気調和機は暖ｍ運転に先立って行なわ
れる暖房サイクルへの冷媒回収運転の運転時間を運転制
御装置によりサクションライ２４度センサ検出温度に応
じて調節制御したから、冷媒回収運転を室外機側の検出
温度に応じて効率的に行ない、暖房サイクルの冷媒不足
を防止してサイクルの安定化を図ることができる。

また、冷奴回収運転時に、コンプレッサの真空運転を有
効的に防止できるのでコンプレッサの耐久性を向上させ
ることができる。

（実施例） 以下、この発明に係る冷媒加熱型空気調和機の一実施例
について添付図面を参照して説明する。

第１図はこの発明に係る冷媒加熱型空気調和機の一例を
示すもので、この空気調和機はコンプレッサ１０、四方
弁１１、室外側熱交換器１２、冷房用キャピラリチュー
ブあるいは膨張弁を有する膨脹機ｔ１８１３、室内側熱
交換器１４等を順次接続し、四方弁１１からサクション
ライン１５を経てコンプレッサ１０へと戻る冷凍サイク
ル１６が構成される。サクションライン１５には途中に
アキュムレータ１７が設けられる。なお、符号１８゜１
９４、Ｌ逆止弁である。

一方、冷凍サイクル１６の膨脹機構１３と室内側熱交換
器１４との間から冷媒加熱回路２０が分岐されている。

この冷媒加熱回路２０はその途中に回収弁としての電磁
弁２１および冷媒加熱器２１を順次備えて、冷凍サイク
ル１６のサクションライン１５にアキュムレータ１７の
上流側で接続される。この冷媒加熱回路２ｏは］ンプレ
ツサ１０、四方弁１１および室内側熱交換器１４ととも
に暖房サイクル（冷媒加熱サイクル）を構成しており、
暖房運転時には冷媒加熱回路２０内に室内側熱交換器１
４からの凝縮冷媒を案内し、この冷媒を冷媒加熱器２２
にて加熱蒸発せしめている。

また、冷凍サイクル１６のサクションライン１５に設け
られたアキュムレータ１７には１ナクシｊンライン温度
センサ２５が設置され、この温度センサ２５にてアキュ
ムレータ１７の温度（冷媒温度でちよい。）を検出して
いる。温度センサ２５からの検出信号は室外側ユニット
に組み込まれる運転１Ｉ１１１ｔｉｌｌ装置２６に入力
される。具体的には、運転制御Ｘｌ装置２６の△／Ｄ変
換器２７を介してマイコン等からなるＣＰＵ２８に入力
され、このＣＰＬＪ２８に組み込まれた信号処理回路（
図示せず）にて信号処理され、回収タイマ回路２９のタ
イマ時間を設定している。回収タイマ回路２９からの出
力信号はリレードライバ３０から回収弁用リレー３１を
介して回収弁としての電磁弁２１の開閉制御を行なうよ
うになっている。電磁弁２１は例えば常閉弁で、回収弁
用リレー３１のリレー操作により開かれるようになって
いる。

次に、冷媒加熱サイクルｇＪＦｆ！１の作用を説明する
。

この空気調和機を冷房運転にセットすると、四方弁１１
は室外側ユニットのＣＰＵ２８を経て冷房側にセットさ
れる。

この状態にてコンプレッサ１０を起動させると、コンプ
レッサ１０から吐出された高温・高圧冷媒は四方弁１１
を経て室外側熱交換器１２に吐出され、ここで凝縮され
る。凝縮された液冷媒は膨脹礪構１３により減圧膨張せ
しめられて室内側熱交換器１４に送られ、この室内側熱
交換器１４にて室内を冷房し、自ら蒸発せしめられる。

蒸発した冷ｔＡ！は四方弁１１、アキュムレータ１７を
経てコンプレッサ１０１．：還流され、次の冷房サイク
ルに備えられる。

また、暖房運転時には、四方弁１１はＣＰｔＪ　２８を
介して暖房側に切り換えられるとともに、回収弁として
の１ｍ弁２１が間かれる。しかして、コンプレッサ１０
・を駆動させると、コンプレッサ１０からの吐出冷媒は
四方弁１１を経て室内側熱交換器１４に案内され、この
室内側熱交換器１１′ｌにて放熱して室内を暖房する。

室内の暖房により凝縮された液冷媒は、電磁弁２１を経
て冷媒加熱回路２０に案内され、その冷媒加熱回路２０
に設けられた冷媒加熱器２２により加熱・蒸発せしめら
れる。冷媒加熱器２２にて加熱・蒸発せしめられた冷媒
はアキュムレータ１７を経てコンプレッサ１０に戻され
、次の暖房サイクル（冷媒加熱暖房サイクル）に備えら
れる。

ところで、この冷媒加熱型空気調和機は、暖房運転に先
立って冷房サイクルから暖房サイクル側に冷媒を回収す
る冷媒回収運転が行なわれる。暖房運転は冷房運転に較
べ冷凍サイクルの角筒が大きく、必要とする冷媒間が多
い。冷媒回収運転は、暖房サイクルの冷媒不足を防止し
て充分な冷ＩＲ吊を確保するためである。

冷媒回収運転は、ＣＰＵ２８を介して四方弁１１を暖房
側にセットするとともに、回収弁としてのＹｕ磁弁２１
を閉じておく。この状態でコンプレッサ１０を駆動させ
ると、室外側熱交換器１２に残留している冷媒は四方弁
１１がらアキュムレータ１７を通ってコンプレッサ１０
に吸い込まれ、続いてコンプレッサ１０から室内側熱交
換器１４に放出される。

冷媒回収運転の運転時間は、サクションライン温度セン
サ２５の検出する７キユムレータ１７の温ＩＪ条件に応
じて運転ｉ、ＩＪ　ｔｉｌｌ装置２６により例えば数段
階にまたは連続的に制御される。具体的には、サクショ
ンライン温度センサ２５が検出する温度下、に応じて、
冷媒回収運転時間が設定され、例えば横用温度Ｔ、が、 ＋）Ｔ、＜−１０℃のとき、冷媒回収時間１分３０秒 ｉ　）　−１０℃≦Ｔ、≦２０℃のとき、冷媒回収時間
１分 １）２０℃〈Ｔ、のとき、冷媒回収時間３０秒となるよ
うに３段階に設定し、検出温度Ｔ８が低くなるに従って
冷媒回収時間を長く設定する。冷媒回収運転終了優に、
？！磁弁２１が開かれ、暖房運転に入ることができる。

その際、必要に応じてガスバランスが行なわれる。

このように、冷凍サイクル１６のナクションライン１５
に設けられたアキュムレータ１７の温度をサクションラ
イン温度センサ２５により検出し、この検出温度に応じ
て運転制御装置２６により冷媒回収時間を制御したので
、冷房サイクル側に残留した冷媒を最適時間で暖房サイ
クル側に有効的に回収でき、暖房サイクルに冷媒不足が
生じるのを防止している。

また、高外気温時や一旦停止後の再運転時における冷媒
回収運転では、室外側熱交換器側から暖房サイクルへ冷
媒を回収する必要な冷媒回収時間が短いので、無駄な真
空状態での冷媒回収がなくなり、コンプレッサの耐久性
を低下させたり、損うことがない。

なお、第１図には、サクションライン温度センサをアキ
ュムレータに設番フたれ例を示したが、この−度センサ
はアキュムレータだけでなく、室外側熱交換器やコンプ
レッサ、室外機等に設けてもよい。

次に、冷媒加熱型空気調和機の変形例を第３図を参照し
て説明する。

この空気調和機に示された冷凍サイクル１６は、室外側
熱交換器１２をバイパスする冷媒回収バイパス回路３０
を設けるとともに、冷媒加熱回路２０の冷媒加熱器２２
に温度センサ３１を設け、この温度センサ３１からの検
出温度を運転制御装置としての制御ボックス３２に入力
し、この制御ボックス３２によりバーナ３３の燃焼を制
御し、冷媒加熱器２２の予熱運転を調節するようにした
ものである。冷媒回収バイパス回路３０には逆止弁３ビ
が設けられている。空気調和機の他の構成は、第１図に
示された冷媒加熱型空気調和機と基本的に異ならないの
で同一符号を付して説明を省略する。

第３図の冷媒加熱型空気調和機は、暖房運転時における
暖房立上りを改善したものである。この空気調和機にお
いて、冷房運転、暖房運転または冷媒回収運転時には、
実線矢印Ａ、ｒＩＩＪＩ矢印Ｂまたはｗ４線矢印Ｃで示
すように冷媒が流れ、特に暖房運転開始時には、外気に
晒される室外側熱交換器１２に冷媒が残留していると、
暖房サイクル（冷媒加熱サイクル）内を流れる冷媒が不
足するので冷媒回収運転が行なわれる。この冷媒回収運
転にＪ：り室外側熱交換器１２に残留している冷奴を暖
房サイクル（冷媒加熱暖房サイクル）側に回収し、冷媒
不足を解消している。

冷媒回収運転後に、−旦運転を停止さＶて暖房サイクル
内を高低圧バランスさせ、その後、冷媒加熱暖房運転に
入るようになっている。

従来の空気調和機では、第６図に示すように冷媒回収運
転やガスバランス時間を経過してからバーブ３３に点火
して冷媒加熱暖房運転に入るが、このとき、冷媒加熱器
２２が冷えているため、冷媒は直ちに加熱されず、冷媒
加熱ｔＩｌ房運転開始時の暖房立上がりが良好でなかっ
た。

この暖房運転時の暖房立上りを改善するため、第４図に
示すように、冷媒回収運転時やガスバランス時間中に、
バーナ３３を予め点火して冷媒加熱器２２を予熱する。

冷媒過熱器２２が予熱により充分暖まり、過熱しそうな
時は、温度センサ３１が冷媒過熱器２２の温度を検出し
て制御ボックス３２により燃焼を停止させる。この結果
、冷媒加熱器２２が予熱された状態でｌ’！房運転に入
るため、暖房立上がりを改善することができる。

この冷媒回収運転時やガスバランス時間中の冷媒過熱器
の予熱は、タイマによりバーナ３３を一定時間燃焼させ
ることにより行なっても、あるいは暖房運転に入る一定
時間前にバーナ３３を点火させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたようにこの発明に係る冷媒加熱型空気調和
機においては、冷凍サイクルにサクシ３ンライン温度セ
ンサを設け、この温度センサから検出温度に応じて冷媒
回収運転時間を運転制御装置により調節制御したから、
暖房運転に先立つ冷媒回収運転により冷房サイクル側に
残留する冷媒を暖房サイクル側に有効的に回収でき、暖
房サイクルの冷媒不足を解消して、サイクルの安定化を
図ることができる。

また、冷媒回収運転時間が運転制御装置により適宜調節
されるので、無駄な真空状態での冷媒回収を未然にかつ
有効的に防止できるので、コンプレッサの耐久性を損う
ことがなく、その信頼性を向上させることができる。

１０・・・コンプレッサ、１１・・・四方弁、１２・・
・室外側熱交換器、１３・・・・彫版機構、１４・・・
室内側熱交換器、１５・・・サクションライン、１６・
・・冷凍サイクル、１７・・・アキュムレータ、２０・
・・冷奴加熱回路、２１・・・電磁弁（回収弁）、２２
・・・冷媒加熱器、２５・・・サクションライン温度セ
ンサ、２６・・・運転ｔｉＩＩＩｌｌ装ｄ、２８・・・
ＣＰＵ　（マイコン）、３０・・・冷媒回収バイパス回
路、３１・・・温度センサ、３２・・・制御ボックス、
３３・・・バーナ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る冷媒加熱型空気調和機の一実施
例を示す冷凍サイクル図、第２図は上記空気調和機にお
ｔノる冷奴回収運転時の制御系統を示すブロック図、第
３図は冷媒加熱型空気調和機の変形例を示す冷凍サイク
ル図、第４図は第３図に示す空気調和機の運転動作例を
示す図、第５図は従来の冷媒加熱型空気調和機の冷凍サ
イクルを示す図、第６図は従来の空気調和機の運転動作
例な示す図である。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　宇　　冶　　　　　弘第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンプレッサ、四方弁、室外側熱交換器、膨脹機構、室
   内側熱交換器等を順次接続して冷凍サイクルを構成し、
   この冷凍サイクルに暖房運転時に冷媒を加熱する冷媒加
   熱回路を設けた冷媒加熱型空気調和機において、前記冷
   凍サイクルにサクションライン温度センサを設け、この
   温度センサからの検出温度に応じて冷房サイクルから暖
   房サイクルに冷媒を回収する冷媒回収運転時間を調節制
   御する運転制御装置を設けたことを特徴とする冷媒加熱
   型空気調和機。