JPH0432666A

JPH0432666A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH0432666A
Application number: JP14019490A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Araya; 荒谷　裕幸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1992-02-04

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、冷媒加熱器を備えた空気調和機に関する。

（従来の技術）空気調和機においては、ヒートポンプ式冷凍サイクルお
よび冷媒加熱器を備え、ヒートポンプ式冷凍サイクルの
熱汲上げ作用と冷媒加熱器の冷媒加熱作用とを組み合わ
せて室内の暖房を行なうものがある。−例を第４図に示
す。

能力可変圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、逆止弁
４、減圧器たとえば膨張弁５、室内熱交換器６、上記四
方弁２、および逆止弁７を順次連通し、ヒートポンプ式
冷凍サイクルを構成している。

逆止弁４と膨張弁５との連通部から圧縮機１の吸込口に
かけて、電磁式の三方弁８および冷媒加熱器９を順次連
通している。

冷媒加熱器９は、ガスバーナ１０を付属して備エテおり
、そのガスバーナ１０を比例弁１１を介して燃料供給源
（図示しない）に接続している。

なお、室外熱交換器３の近傍に室外ファン１２を設け、
室内熱交換器６の近傍に室内ファン１３を設けている。

こうして、少なくとも、上記圧縮機１、四方弁２、室外
熱交換器３、逆止弁４、膨張弁５、逆止弁７、二方弁８
、冷媒加熱器９、および室外ファン１２により、室外ユ
ニットＡを構成している。

少なくとも、室内熱交換器６および室内ファン１３によ
り、室内ユニットＢを構成している。

すなわち、室内を冷房する場合、二方弁８を閉成した状
態で圧縮機１を起動し、図示実線矢印の方向に冷媒を流
して室外熱交換器３を凝縮器、室内熱交換器６を蒸発器
として働かせ、冷房運転を実行する。

室内を暖房する場合、電磁開閉弁８を開放した状態で圧
縮機１を起動するとともに、四方弁２を作動し、さらに
冷媒加熱器９を運転（ガスバーナ１０を燃焼）し、図示
破線矢印の方向に冷媒を流して室内熱交換器６を凝縮器
、冷媒加熱器９を蒸発器として働かせ、暖房運転を実行
する。

室内を除湿する場合、上記冷房運転と同様のサイクルを
形成し、その状態で室内ファン１３の運転をオン、オフ
したり、あるいは室内ファン１３の回転速度を変化させ
ることにより、室内温度の低下を防ぎながらの除湿運転
を実行する。

また、冷媒加熱器を備えた空気調和機として、第５図に
示すものがある。

能力可変圧縮機２１、室外熱交換器２２、減圧器たとえ
ばキャピラリチューブ２３、室内熱交換器２４を順次連
通し、冷房専用の冷凍サイクルを構成している。

能力可変圧縮機３１、室内熱交換器３２、冷媒加熱器３
３を順次連通し、暖房専用の冷凍サイクルを構成してい
る。

室内熱交換器３２は、上記室内熱交換器２４の近傍に設
けている。

冷媒加熱器３３は、ガスバーナ３４を付属して備えてお
り、そのガスバーナ３４を比例弁３５を介して燃料供給
源（図示しない）に接続している。

なお、室外熱交換器２２の近傍に室外ファン２５を設け
、室内熱交換器２４．３２の近傍に室内ファン２６を設
けている。

こうして少なくとも、圧縮機２１、室外熱交換器２２、
キャピラリチューブ２３、圧縮機３１、冷媒加熱器３３
、および室外ファン２５により、室外ユニットＡを構成
している。

少なくとも、室内熱交換器２４．３２および室内ファン
２６により、室内ユニットＢを構成している。

すなわち、室内を冷房する場合、圧縮機２１を起動し、
図示実線矢印の方向に冷媒を流すことにより、室外熱交
換器２２を凝縮器、室内熱交換器２４を蒸発器として働
かせ、冷房運転を実行する。

室内を暖房する場合、圧縮機３１を起動するとともに、
冷媒加熱器３３を運転（ガスバーナ３４を燃焼）し、図
示破線矢印の方向に冷媒を流すことにより、室内熱交換
器３２を凝縮器、冷媒加熱器３３を蒸発器として働かせ
、暖房運転を実行する。

室内を除湿する場合、上記の冷房運転と暖房運転を同時
に行なうことにより、室内熱交換器２４の蒸発器、室内
熱交換器３２を再熱器として働かせ、除湿運転を実行す
る。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記した第４図の空気調和機では、除湿運転
時に室内温度が下がった場合、その低下を補うべく室内
ファン１３の運転をオフしたり回転速度を遅くする制御
を行なうが、その制御の最中は十分な除湿作用が得られ
ない。このため、室内の湿度か最適な状態に至るまでに
長い時間かかかる等の不具合がある。

これに対し、第５図の空気調和機では、除湿運転時、冷
房能力および暖房能力をそれぞれ調節することにより、
所望の室内温度を確保しながら十分な除湿作用が得られ
るという利点かある。

しかしながら、この空気調和機の場合は２つの冷凍サイ
クルが必要であるため、大形化やコスト上昇を招くとい
うという欠点がある。しかも、冷房と暖房という正反対
のエネルギ消費が同時に存在し、通常よりも大きなエネ
ルギを要するという欠点がある。

この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とす
るところは、大形化やコスト上昇を招くことなく、また
エネルギ消費の増大を生じることもなく、十分な除湿作
用をとぎれることなく確保しながら室内温度を最適な状
態に維持することができる快適性にすぐれた空気調和機
を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁。

室外熱交換器、第１減圧器、第１室内熱交換器。

第２減圧器と二方弁の並列体７および第２室内熱交換器
を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイクルと、上記室
外熱交換器と第１減圧器の連通部から上記圧縮機の吸込
口にかけて連通して設けた冷媒加熱器と、上記圧縮機か
ら吐出される冷媒を四方弁、室外熱交換器、第１減圧器
、第１室内熱交換器、二方弁、第２室内熱交換器の順に
流して温度下降除湿運転を実行する第１除湿運転手段と
、上記圧縮機から吐出される冷媒を四方弁、第２室内熱
交換器、第２減圧器、第１室内熱交換器、冷媒加熱器の
順に流し且つ冷媒加熱器の運転を停止して定温度除湿運
転を実行する第２除湿運転手段と、上記圧縮機から吐出
される冷媒を四方弁、第２室内熱交換器、第２減圧器、
第１室内熱交換器。

第１減圧器、冷媒加熱器の順に流し且つ冷媒加熱器を運
転して温度上昇除湿運転を実行する第３除湿運転手段と
を備える。

（作用）室内温度を下降しながら除湿を行なう第１除湿運転、室
内温度を一定に保ちながら除湿を行なう第２除湿運転、
および室内温度を上昇させながら除湿を行なう第３除湿
運転の実施かそれぞれ可能。

（実施例）以下、この発明の第１実施例について図面を参照して説
明する。なお、図面において第４図と同一部分には同一
符号を付す。

第１図に示すように、能力可変圧縮機１、四方弁２、室
外熱交換器３、逆止弁４、第１減圧器たとえば電動式膨
張弁５、第１室内熱交換器４１、第２減圧器たとえば電
動式膨張弁４２、第２室内熱交換器４４、上記四方弁２
、および逆止弁７を順次連通し、ヒートポンプ式冷凍サ
イクルを構成する。

上記室内熱交換器４１．４４は、一体形に接している。

電動式膨張弁４２に対し、電磁式の二方弁４３を並列に
接続する。

冷媒加熱器９は、ガスバーナ１０を付属して備えており
、そのガスバーナ１０を比例弁１１を介して燃料供給源
（図示しない）に接続している。

なお、室外熱交換器３の近傍に室外ファン１２を設け、
室内熱交換器４１．４４の近傍に室内ファン１３を設け
ている。

こうして少なくとも、上記圧縮機１、四方弁２、室外熱
交換器３、逆止弁４、膨張弁５、逆止弁７、二方弁８、
冷媒加熱器９、および室外ファン１２により、室外ユニ
ットＡを構成している。

少なくとも、室内熱交換器４１，４４、電動式膨張弁４
２、三方弁４３、および室内ファン１３により、室内ユ
ニッｈＢを構成している。

制御回路を第２図に示す。

室内ユニットＢに、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなる室内制御部５０を設ける。

この室内制御部５０に、リモートコントロール装置５１
、室内温度センサ５２、室内湿度センサ５３、室外ファ
ンモータ１３Ｍ、電動式膨張弁４２、および二方弁４３
を接続する。

ここで、リモートコントロール装置５１は、運転条件の
設定操作や運転の開始、終了操作を行なうだめのもので
ある。

また、室外ユニットＡに、マイクロコンピュータおよび
その周辺回路からなる室外制御部６０を設ける。

この室外制御部６０に、インバータ回路６１、四方弁２
、電動式膨張弁５、二方弁８、冷媒加熱器９、および室
外ファンモータ１２Ｍを接続する。

ここで、インバータ回路６１は、商用交流電源の電圧を
整流し、それをスイッチングによって所定周波数（およ
び電圧）の交流に変換し、圧縮機１へ駆動電力として供
給するものである。

そして、室内制御部５０と室外制御部６０とをシリアル
信号ライン等で接続し、その室内制御部５０および室外
制御部６０において次の機能手段を構成している。

■圧縮ａｌｌの運転、四方弁２の非作動、電動式膨張弁
５の適正な絞り、二方弁８の閉成、冷媒加熱器９の停止
（ガスバーナ１０の消火）、電動式膨張弁４２の全開、
および二方弁４３の開放を設定し、圧縮機１から吐出さ
れる冷媒を四方弁２゜室外熱交換器３．逆上弁４．電動
式膨張弁５．室内熱交換器４１．二方弁４３．室内熱交
換器４４゜四方弁２．逆止弁７の順に流して冷房運転を
実行する冷房運転手段。

■圧縮機１の運転、四方弁２の作動、電動式膨張弁５の
適正な絞り、二方弁８の開放、冷媒加熱器９の運転（ガ
スバーナ１０の燃焼）、電動式膨張弁４２の全開、およ
び二方弁４３の開放を設定し、圧縮機１から吐出される
冷媒を四方弁２．室内熱交換器４４．二方弁４３．室内
熱交換器４１゜電動式膨張弁５．二方弁８．冷媒加熱器
９の順に流して暖房運転を実行する暖房運転手段。

■圧縮機１の冷房運転の定格能力よりも低い能力の運転
、四方弁２の非作動、電動式膨張弁５の所定の絞り、二
方弁８の開成、冷媒加熱器９の停止、電動式膨張弁４２
の全開、および二方弁４３の開放を設定し、圧縮機１か
ら吐出される冷媒を四方弁２．室外熱交換器３．逆止弁
４．電動式膨張弁５．室内熱交換器４１．二方弁４３．
室内熱交換器４４．四方弁２．逆止弁７の順に流して温
度下降除湿運転を実行する第１除湿運転手段。

■圧縮機１の運転、四方弁２の作動、電動式膨張弁５の
全開、二方弁８の開放、冷媒加熱器９の停止、電動式膨
張弁４２の所定の絞り、および二方弁４３の開成を設定
し、圧縮機１から吐出される冷媒を四方弁２．室内熱交
換器４４．電動式膨張弁４２．室内熱交換器４１．電動
式膨張弁５゜二方弁８．冷媒加熱器９の順に流して定温
度除湿運転を実行する第２除湿運転手段。

■圧縮機１の運転、四方弁２の作動、電動式膨張弁５の
全開、二方弁８の開放、冷媒加熱器９の運転、電動式膨
張弁４２の所定の絞り、および二方弁４３の閉成を設定
し、圧縮８１１から吐出される冷媒を四方弁２．室内熱
交換器４４．二方弁４３、室内熱交換器４１．電動式膨
張弁５．二方弁８．冷媒加熱器９の順に流して温度上昇
除湿運転を実行する第３除湿運転手段。

なお、これら機能手段を達成するための各種機器の動作
を下記表にまとめて示しておく。

つぎに、上記の構成において第３図を参照しながら作用
を説明する。

リモートコントロール装置５１て冷房運転モトを設定し
、かつ望みの室内温度を設定する。そして、運転開始操
作を行なう。

すると、室内制御部５０．６０は、圧縮機１の運転、四
方弁２の非作動、電動式膨張弁５の適正な絞り、二方弁
８の閉成、冷媒加熱器９の停止、電動式膨張弁４２の全
開、および二方弁４３の開放を設定する。

つまり、第１図の実線矢印の方向に冷媒を流して冷房サ
イクルを形成し、室外熱交換器３を凝縮器、室内熱交換
器４１．４４を蒸発器として働かせる。

そして、室内温度センサ５２で検知される室内温度Ｔａ
と上記設定室内温度との差に応じて圧縮機１の能力（イ
ンバータ回路６１の出力周波数）を制御する。

リモートコントロール装置５１で暖房運転モードを設定
し、かつ望みの室内温度を設定する。そして、運転開始
操作を行なう。

すると、室内制御部５０．６０は、圧縮機１の運転、四
方弁２の作動、電動式膨張弁５の適正な絞り、三方弁８
の開成、冷媒加熱器９の運転（ガスバーナ］Ｏの燃焼）
、電動式膨張弁４２の全開、および二方弁４３の開放を
設定する。

つまり、第１図の破線矢印の方向に冷媒を流して暖房サ
イクルを形成し、室内熱交換器４１゜４４を凝縮器、冷
媒加熱器９を蒸発器として働がせる。

リモートコントロール装置５１で除湿運転モードを設定
し、かつ望みの室内温度Ｔｓｌおよび室内湿度Ｈｓを設
定する。そして、運転開始操作を行なう。

すると、室内制御部５０．６０は、室内温度センサ５２
で検知される室内温度Ｔａと上記設定室内温度Ｔｓｌと
を比較し、室内温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓｌより高け
れば、第１除湿運転モードを実行する。

この第１除湿運転モードでは、圧縮機１の運転、四方弁
２の非作動、電動式膨張弁５の所定の絞り、三方弁８の
閉成、冷媒加熱器９の停止、電動式膨張弁４２の全開、
および三方弁４３の開放を設定する。

つまり、冷房運転モードと同様、第１図の実線矢印の方
向に冷媒を流して冷房サイクルを形成し、室外熱交換器
３を凝縮器、室内熱交換器４１゜４４を蒸発器として働
かせる。

この室内熱交換器４１．４４での冷媒の気化により、室
内空気の冷房および除湿を行なう。

そして、室内温度センサ５２で検知される室内温度Ｔａ
と上記設定室内温度Ｔｓｌとの差に応じて、圧縮機１の
能力（インバータ回路６１の出力周波数）を制御する。

ただし２、この場合、冷房運転時よりも一段低い能力を
設定する。

また、室内湿度センサ５３で検知される室内湿度Ｈと上
記設定室内湿度Ｈｓとの差に応じて、圧縮機１の運転を
オン、オフ制御する。

こうして、第３図にＡ期間で示すように、室内湿度Ｈか
設定室内湿度Ｈｓに向かって下降し、しかも室内温度Ｔ
ａが設定室内温度Ｔｓｌに向かって下降する。いわゆる
温度下降除湿運転の実行となる。

その後、室内温度Ｔａが設定室内温度Ｔｓｌに達すると
、上記の第１除湿運転モードから第２除湿運転モードに
移行する。

この第２除湿運転モードでは、圧縮機１の一定能力の運
転、四方弁２の作動、電動式膨張弁５の全開、二方弁８
の開放、冷媒加熱器９の停止、電動式膨張弁４２の所定
の絞り、および三方弁４３の開成を設定する。

つまり、第１図の破線矢印の方向に冷媒を流し、室内熱
交換器４４を凝縮器、室内熱交換器４１を蒸発器として
働かせる。

この場合、室内熱交換器４１の蒸発作用によって室内空
気の冷房および除湿を行ない、その冷やされた室内空気
を室内熱交換器４４の凝縮作用によって暖め（再熱）、
通常温度の除湿空気として室内に放出する。

そして、室内湿度センサ５３で検知される室内湿度Ｈと
上記設定室内湿度Ｈｓとの差に応じて、圧縮機１の運転
をオン、オフ制御する。

こうして、第３図にＢ期間で示すように、室内湿度Ｈが
設定室内湿度Ｈｓで安定化し、しかも室内温度Ｔａが設
定室内温度Ｔｓｌで安定化する。

いわゆる定温度除湿運転の実行となる。

ここで、上記設定室内温度Ｔｓｌよりも高い新たな室内
温度Ｔｓｈを設定したとする。

このとき、室内制御部５０．６０は、室内温度センサ５
２で検知される室内温度Ｔａと上記設定室内温度Ｔｓｈ
とを比較し、室内温度Ｔａか設定室内温度Ｔｓｈより低
ければ、第３除湿運転モードを実行する。

この第３除湿運転モードでは、圧縮機１の運転、四方弁
２の作動、電動式膨張弁５の全開、二方弁８の開放、冷
媒加熱器９の運転（ガスバーナ１０の燃焼）、電動式膨
張弁４２の所定の絞り、および二方弁４３の開成を設定
する。

つまり、第１図の破線矢印の方向に冷媒を流し、室内熱
交換器４４を凝縮器、室内熱交換器４１および冷媒加熱
器９を蒸発器として働かせる。

この場合、室内熱交換器４１の蒸発作用によって室内空
気の冷房および除湿を行ない、その冷やされた室内空気
を室内熱交換器４４および冷媒加熱器９の凝縮作用によ
って暖め、通常温度よりも高い温度の除湿空気として室
内に放出する。

そして、室内温度センサ５２で検知される室内温度Ｔａ
と上記設定室内温度Ｔｓｈとの差に応じて、圧縮ａｌｌ
の能力（インバータ回路６１の出力周波数）を制御する
。ただし、この場合、暖房運転時よりも一段低い能力を
設定する。

また、室内湿度センサ５３で検知される室内湿度Ｈと設
定室内湿度ＵＳとの差に応じて、圧縮機１の運転をオン
、オフ制御する。

こうして、第３図にＣ期間で示すように、室内湿度Ｈが
設定室内湿度Ｈｓで安定化し、しかも室内温度Ｔａか設
定室内温度Ｔｓｈに向かって上昇する。いわゆる温度上
昇除湿運転の実行となる。

このように、温度下降除湿運転、定温度除湿運転、およ
び温度上昇除湿運転という３つの機能を備えたので、十
分な除湿作用をとぎれることなく確保しながら室内温度
を最適な状態に維持することができ、快適性の向上が図
れる。

しかも、２つの室内熱交換器４１．４４を設け、これら
室内熱交換器の働きを切換えるだけの簡単な構成である
から、従来例として示した第５図の空気調和機のように
大形化やコスト上昇を招くことな（、またエネルギ消費
の増大を生じることもない。

なお、上記実施例では、室内熱交換器４１゜４４を一体
形に接する構成としたが、別々に分離する構成としても
よい。

その他、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果コ以上述べたようにこの発明によれば、圧縮機四方弁、室
外熱交換器、第１減圧器、第１室内熱交換器、第２減圧
器と二方弁の並列体、および第２室内熱交換器を連通し
てなるヒートポンプ式冷凍サイクルと、上記室外熱交換
器と第１減圧器の連通部から上記圧縮機の吸込口にかけ
て連通して設けた冷媒加熱器と、上記圧縮機から吐出さ
れる冷媒を四方弁２室外熱交換器、第１減圧器、第１室
内熱交換器、二方弁、第２室内熱交換器の順に流して温
度下降除湿運転を実行する第１除湿運転手段と、上記圧
縮機から吐出される冷媒を四方弁。

第２室内熱交換器、第２減圧器、Ｍｌ室内熱交換器、冷
媒加熱器の順に流し且つ冷媒加熱器の運転を停止して定
温度除湿運転を実行する第２除湿運転手段と、上記圧縮
機から吐出される冷媒を四方弁、第２室内熱交換器、第
２減圧器、第１室内熱交換器、第１減圧器、冷媒加熱器
の順に流し且つ冷媒加熱器を運転して温度上昇除湿運転
を実行する第３除湿運転手段とを備えたので、大形化や
コスト上昇を招くことなく、またエネルギ消費の増大を
生じることもなく、十分な除湿作用をとぎれることなく
確保しながら室内温度を最適な状態に維持することかで
きる快適性にすぐれた空気調和機を提供できる

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図、第２図は同実施例の制御回路の構成を示すブロッ
ク図、第３図は同実施例の作用を説明するためのタイム
チャート、第４図および第５図はそれぞれ従来の空気調
和機の冷凍サイクルの構成を示す図である。１・・・能力可変圧縮機、２・・・四方弁、３・・・室
外熱交換器、５・・・電動式膨張弁（減圧器）、８・・
・二方弁、９・・・冷媒加熱器、５０・・・室内制御部
、６０・・・室外制御部、４１・・・第１室内熱交換器
、４２・・・電動式膨張弁（減圧器）、４３・・・二方
弁、４４・・・第２室内熱交換器。

Claims

【特許請求の範囲】

圧縮機，四方弁，室外熱交換器，第１減圧器，第１室内
熱交換器，第２減圧器と二方弁の並列体，および第２室
内熱交換器を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイクル
と、上記室外熱交換器と第１減圧器の連通部から上記圧
縮機の吸込口にかけて連通して設けた冷媒加熱器と、上
記圧縮機から吐出される冷媒を四方弁，室外熱交換器，
第１減圧器，第１室内熱交換器，二方弁，第２室内熱交
換器の順に流して温度下降除湿運転を実行する第１除湿
運転手段と、上記圧縮機から吐出される冷媒を四方弁，
第２室内熱交換器，第２減圧器，第１室内熱交換器，冷
媒加熱器の順に流し且つ冷媒加熱器の運転を停止して定
温度除湿運転を実行する第２除湿運転手段と、上記圧縮
機から吐出される冷媒を四方弁，第２室内熱交換器，第
２減圧器，第１室内熱交換器，第１減圧器，冷媒加熱器
の順に流し且つ冷媒加熱器を運転して温度上昇除湿運転
を実行する第３除湿運転手段とを具備したことを特徴と
する空気調和機。