JPH0480560A - 冷媒加熱式空気調和機およびその起動方法 - 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、室外熱交換側に燃焼バーナを有する冷媒加熱
器を備えた冷媒加熱式空気調和機に関するものである。

従来の技術 従来より提案されている冷媒加熱式空気調和機（たとえ
ば特公昭５９−３３８１７号公報）は第５図に示すよう
な構成を有している。第５図において、８１Ｆｉ圧縮機
、８２は四方弁、８３は室内熱交換器、８４Ｆｉ減圧機
構、８５は室外熱交換器で、これらが環状に連結されて
冷凍サイクルが構成されている。８６は第１の電磁弁８
７を介して冷凍サイクＩＶＶｃ並設された冷媒加熱器で
、この冷媒加熱器８６は冷媒を加熱するバーナー等の加
熱源８６ａを備えている。８８は減圧機構８４ｔ−制御
する第２の電磁弁である。８９は圧縮機８１の吐出管と
吸入管との連通を制御する第３の電磁弁である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来よシ提案されている冷媒加熱式空気
調和機には以下のような問題があった。

すなわち、第５図の構成では冷媒加熱運転を行う場合、
冷媒は圧縮機８１、四方弁８２、室内熱交換器８３、第
１の電磁弁８７を通り、冷媒加熱器８６へ流入して圧縮
機８１へ戻るサイクルと、圧縮機８１から第３の電磁弁
８９を通電圧縮機８１へ戻るサイクルの２つのサイクル
を構成する。このとき、第２の電磁弁８８は閉じられて
いるため、冷媒は室外熱交換器８５を通らない。つまシ
、冷媒加熱器８６を用いた冷媒加熱運転時は、第１の電
磁弁８７を開、第２の電磁弁８８を閉、第３の電磁弁８
９を開とし、室外熱交換器８５に冷媒が流入しないよう
な冷凍サイクルを形成する。ここで、冷媒加熱器８６を
用いた冷媒加熱運転を始動する場合、冷媒加熱運転の起
動と同時に第１の電磁弁８７を開、第２の電磁弁８８を
閉、第３の電磁弁８９を開とすると、室外熱交換器８５
やその近傍の配管中に溜っている冷媒はそのまま閉じ込
められてしまい、その結果、冷媒加熱運転を行っている
冷凍サイクル中の冷媒量が不足し、所定の冷媒加熱運転
を得ることができないばかシか暖房能力の低下や一部の
冷媒の急激な温度上昇を生じさせる。したがって冷媒加
熱運転を起動する場合は、起動と同時に電磁弁８７．８
８．８９を全て一定時間閉じ、室外熱交換器８５やその
近傍の配管中に溜シ込んだ冷媒を冷媒加熱運転を行う冷
凍サイクル中に回収する冷媒回収運転が必要となる。こ
のため暖房立上シ時間が長いという問題があった、さら
に、冷媒加熱運転中、暖房の熱源はバーナー等の加熱源
によシ供給され、圧縮層８１は冷媒を循環さぜる仕事の
みを行っている。しかしながら圧縮機８１は低負荷で運
転しても電気入力が高いという問題があった。

また暖房起動時、冷媒ポンプを使用したとき、冷媒ポン
プ周辺に多量の冷媒ガスが存在するような場合、冷媒ポ
ンプの排除容積は小さいので、冷媒ポンプ単独で冷媒を
すみやかに循環させ始めることが難しいという問題があ
った。また、始動時に冷媒ポンプがいつも冷媒ガスを吸
い込むと、摺動部が摩耗してしまうという問題も生じて
いた。

本発明は上記問題に鑑み、よシ良好な立上シ特性を有し
、電気入力を低減できる冷媒加熱式空気調和機を提供す
ることを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の冷媒加熱式空気調
和機は、少なくとも圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減
圧機構、室内熱交換器、冷媒ポンプ、冷媒加熱器を備え
、前記冷媒ポンプと前記冷媒加熱器と前記四方弁と前記
室内熱交換器と前記室外熱交換器を順次環状に配管接続
し、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器をつなぐ配管
の一部に前記室内熱交換器から前記室外熱交換器への方
向にのみ冷媒の流通を可能にする第１の逆止弁を設け、
前記室外熱交換器と前記冷媒ポンプの間に第１の電磁弁
を設け、前記冷媒加熱器と前記四方弁をつなぐ配管の一
部に前記冷媒加熱器から前記四方弁への方向にのみ冷媒
の流通を可能にする第２の逆止弁を設け、前記第２の逆
止弁の入口側と出口側をそれぞれ第２、第３の電磁弁を
介して前記圧縮機の吸入側と吐出側に接続し、さらに前
記圧縮機の吸入側を第４の電磁弁および前記四方弁を順
次経由し、前記室外熱交換器と前記第１の電磁弁とを結
ぶ配管に接続して冷房用回路を構成し。

前記第１の逆止弁と逆向きの第３の逆止弁およびこの第
３の逆止弁と直列に接続した減圧機構を前記第１の逆止
弁に並列に接続したものである。

さらに、本発明は、上記構成において、第１の逆止弁と
室外熱交換器を結ぶ配管の途中に気液分離器を設け、前
記気液分離器のガス側出口と室外熱交換器、第１の電磁
弁を順次接続し、さらに前記気液分離器の液側出口を第
５の電磁弁を途中に備えた配管で前記室外熱交換器と前
記第１の電磁弁とを結ぶ配管に接続したものである。

さらに、本発明は上記それぞれの構成において、冷媒ポ
ンプと並列に室外熱交換器から冷媒加熱器への方向にの
み冷媒の流通を可能にする第４の逆止弁を設けたもので
ある。

さらに、本発明の起動方法は、上記それぞれの冷媒加熱
式空気調和機において、冷媒加熱運転起動時に先ず圧縮
機を用いて起動し、冷凍サイクルが安定した時点で冷媒
ポンプを起動し、両者を並行して運転する過程を経た後
、圧縮機の吸入側の第２の電磁弁を閉じ、圧縮機内部の
冷媒を排出させた後に、吐出側の第３の電磁弁を閉じ、
圧縮機を停止して冷媒ポンプ単独の運転に切シ換えるも
のである。

作用 本発明は上記の構成によシ、冷媒加熱運転中も室外熱交
換器をサブクーラーとして常時利用し、熱搬送運転起動
時の冷媒回収運転を不要として暖房立上シ特性を改善で
きる。また、気液分離器を使用することによシ、液冷媒
の冷媒ポンプへの回収を良好に維持できて、少ない冷媒
容量で十分にまかなえるとともに、液冷媒が全部室外熱
交換器を流れることによる圧力損もなくすことができ、
また、冷媒ポンプに逆止弁を介装することによシ、始動
時に冷媒ポンプがいつも冷媒ガスを吸い込み。

摺動部が摩耗してしまうという問題も解消できる。

また、冷媒の搬送を起動時のみ圧縮機で行い安定した起
動を計シ、安定後は低電気入力の冷媒ポンプにより運転
を行うので、安価で快適な暖房性能が得られる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す冷媒加熱式空気調
和機の冷媒回路図である。第１図において、ｌは圧縮機
、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は減圧機構、５＃
ｉ室外熱交換器、６Ｆｉ冷媒加熱器、７は冷媒ポンプ、
８．９．１０Ｆｉそれぞれ第１、第２、第３の逆止弁、
１１．１２．１３．１４はそれぞれ第１、第２、第３．
第４の電磁弁であシ、冷媒ポンプ７と冷媒加熱器６と四
方弁２と室内熱交換器３と室外熱交換器５を順次環状に
配管接続し、さらに、室内熱交換器３と室外熱交換器５
をつなぐ配管の一部に室内熱交換器３から室外熱交換器
５への方向にのみ冷媒の流通を可能にする第１の逆止弁
８を設け、さらに、室外熱交換器５と冷媒ポンプ７の間
に第１の電磁弁１１を設け、さらに、冷媒加熱器６と四
方弁２をつなぐ配管の一部に冷媒加熱器６から四方弁２
への方向にのみ冷媒の流通を可能にする第２の逆止弁９
を設け、さらに、第２の逆止弁９の入口側と出口側をそ
れぞれ第２．第３の電磁弁１２．１３１−介して圧縮機
１の吸入側と吐出側に接続し、さらに圧縮機１の吸入側
を第４の電磁弁１４および四方弁２を順次経由し、室外
熱交換器５と第１の電磁弁１１とを結ぶ配管に接続して
冷房用回路を構成し、第１の逆止弁Ｂと逆向きの第３の
逆止弁１０およびこの第３の逆止弁と直列に接続した減
圧機構４を第１の逆止弁８に並列に接続した構成となっ
ている。

次にこの構成による冷媒加熱式空気調和機の動作につい
て説明する。冷媒加熱暖房開始時、第１の電磁弁１１は
開、第２の電磁弁１２は開、第３の電磁弁１３は開、第
４の電磁弁１４は閉、となっている。

この状態で圧縮機ｌを起動すると、圧縮機ｌよシ吐出さ
れた冷媒は第３の電磁弁１３．四方弁２、室内熱交換器
３、第１の逆止弁８、室外熱交換器５、第１の電磁弁１
１．冷媒ポンプ７、冷媒加熱器６、第２の電磁弁１２を
経て圧縮機１へもどる回路を循環する。このとき、冷媒
ポンプ７はその内部を冷媒が通過できる構成である。バ
ーナー等によシ冷媒加熱器６内で加熱された冷媒は室内
熱交換器３で室内空気と熱交換（暖房）し、大部分が凝
縮する。凝縮しきれなかった冷媒が室外熱交換器５で凝
縮し、冷媒加熱器６に本どってくる。起動後数分でサイ
クルが安定したら、先ず冷媒ポンプ７を起動し、冷媒ポ
ンプ７の回転数を調整し、圧縮機ｌとの併用運転を行い
、次に圧縮機ｌの停止操作を行う。つまり、圧縮機ｌの
吸入側にある第２の電磁弁１２を閉じる。すると圧縮機
１は運転を継続しているため圧縮機内部の冷媒を吐出す
る。その後圧縮機ｌの吐出側にある第３の電磁弁１３ｔ
−閉じ同時に圧縮機ｌも停止する。すると冷媒は冷媒ポ
ンプ７から冷媒加熱器６、第２の逆止弁９、四方弁２、
室内熱交換器３．第１９逆止弁８、室外熱交換器５、第
１の電磁弁１１１に順次循環するようになる。これによ
シ、冷媒回収運転の必要がなくなシ、また、低電気入力
の冷媒加熱暖房回路が実現される。

冷房運転については第１の電磁弁１１を閉、第２の電磁
弁１２を開、第３の電磁弁１３を開、第４の電磁弁１４
を開にし、四方弁２を切り換えるだけで通常の回路構成
と同様であるので説明を省略する。

第２図は本発明の第２の実施例を示す冷媒加熱式空気調
和機の冷媒回路図である。第２図において、２１は圧縮
機、２２ｔｉ四方弁、２３は室内熱交換器、２４は減圧
機構、２５は室外熱交換器、２６＃ｉ冷媒加熱器、２７
は冷媒ポンプ、２８．２９．３０．３１はそれぞれ第１
、第２、第３、第４の逆止弁、３２．３３．３４．３５
はそれぞれ第１、第２、第３、第４の電磁弁であり。

冷媒ポンプ２７と冷媒加熱器２６と四方弁２２と室内熱
交換器２３と室外熱交換器２５を順次環状に配管接続し
、さらに、室内熱交換器２３と室外熱交換器２５をつな
ぐ配管の一部に室内熱交換器２３から室外熱交換器２５
への方向にのみ冷媒の流通を可能にする第１の逆止弁２
８を設け、さらに、室外熱交換器２５と冷媒ポンプ２７
０間に第１の電磁弁３２を設け、さらに、冷媒加熱器２
６と四方弁２２′ｔ−つなぐ配管の一部に冷媒加熱器２
６から四方弁２２への方向にのみ冷媒の流通を可能にす
る第２の逆止弁２９を設け、さらに、第２の逆止弁ｆ２
９の入口側出口側をそれぞれ第２、第３の電磁弁３３．
３４を介して圧縮機２１の吸入側と吐出側に接続し、さ
らに圧縮機２１の吸入側を第４の電磁弁３５および四方
弁２２を順次経由し。

室外熱交換器２５と第１の電磁弁３２とを結ぶ配管に接
続して冷房用回路を構成し、第１の逆上弁２８と逆向き
の第３の逆止弁３０およびこの第３の逆止弁と直列に接
続した減圧機構２４を第１の逆止弁２８に並列に接続し
、さらに、室外熱交換器２５から冷媒加熱器２６への方
向にのみ冷媒の流通を回部にする第４の逆止弁３１を冷
媒ポンプ／′２７に並列に設けた構成となっている。動
ｆ￥については、冷媒ポンプ２７が冷媒ガスを吸い込ま
ないこと以外は上記第１の実施例と同様であるので説明
を省略する。

第３図は本発明の第３の実施例を示す冷媒加熱式空気調
和機の冷媒回路図である。第３図において、４１Ｆｉ圧
縮機、４２は四方弁、４３は室内熱交換器、４４は減圧
機構、４５は室外熱交換器、４６は冷媒加熱器、４７は
冷媒ポンプ、４８は気液分離器、４９．５０．５１はそ
れぞれ第１、第２．第３の逆止弁、５３．５４．５５．
５６．５７はそれぞれ第１．第２．第３、第４．第５の
電磁弁であり、冷媒ポンプ４７と冷媒加熱器４６と四方
弁４２と室内熱交換器４３と気液分離器４８と第５の電
磁弁５７を順次環状に配管接続し、さらに、気液分離器
４８のガス側出口を途中に室外熱交換器４５を備えた配
管で第５の電磁弁５７と冷媒ポンプ４７をつなぐ配管に
接続し、さらに、室内熱交換器４３と気液分離器４８を
つなぐ配管の一部に室内熱交換器４３から気液分離器４
８への方向にのみ冷媒の流通を可能にする第１の逆止弁
４９を設け、さらに、室外熱交換器４５と第５の電磁弁
５７の交点と冷媒ポンプ４７０間に第１の電磁弁５３を
設け、さらに、冷媒加熱器４６と四方弁４２をつなぐ配
管の一部に冷媒加熱器４６から四方弁４２への方向にの
み冷媒の流通を可能にする第２の逆止弁５０を設け、さ
らに、第２の逆止弁５０の入口側と出口側をそれぞれ第
２、第３の電磁弁５４．５５を介して圧縮機４１の吸入
側と吐出側に接続し、さらに圧縮機４１の吸入側を第４
の電磁弁５６および四方弁４２を順次経由し、室外熱交
換器４５と第５の電磁弁５７の交点と第１の電磁弁５３
とを結ぶ配管に接続して冷房用回路を槙成し、第１の逆
止弁４９と逆向きの第３の逆止弁５１およびこの第３の
逆止弁と直列に接続し九減圧機構４４１に第１の逆止弁
４９に並列に接続した構成となっている。

次にこの構成による冷媒加熱式空気調和機の動作につい
て説明する。冷媒加熱暖房開始時、第１の電磁弁５３は
開、第２０電磁弁５４は開、第３の電磁弁５５は開、第
４の電磁弁５６は閉、第５の電磁弁５７は開となってい
る。この状態で圧縮機４１を起動すると、圧縮機４１よ
シ吐出された冷媒は第３の電磁弁５５、四方弁４２、室
内熱交換器４３、第１の逆止弁４９、気液分離器４８、
第５の電磁弁５７および室外熱交換器４５、第１（２）
［磁弁５３、冷媒ポンプ４７、冷媒加熱器４６、第２の
電磁弁５４．を経て圧縮機４１へもどる回路を循環する
。このとき冷媒ポンプ４７はその内部を冷媒が通過でき
る構成である。バーナー等によシ冷媒加熱器４６内で加
熱された冷媒は室内熱交換器４３で室内空気と熱交換（
暖房）し、大部分が＃縮する。気体と液体が混合した状
態の冷媒が気液分離器４８に入り、その内部で気体液体
が分離され、気体の冷媒は気液分離器４８上部のガス管
から、また液体の冷媒は気液分離器４８下部の液管から
出る。ガス冷媒は室外熱交換器４５において凝縮し、気
液分離器４８の液管から第５の電磁弁５７をへて来た液
冷媒と合流し、冷媒ポンプ４７を経白して冷媒加熱器４
６にもどってくる、起動後数分でサイクルが安定したら
、先ず冷媒ポンプ４７を起動し、冷媒ポンプ４７の回転
数を調整し、圧縮機４１との併用運転を行い、次に圧縮
機４１の停止操作を行う。

つまり、圧縮′１Ｍ４１の吸入側にある第２の電磁弁５
４を閉じる。すると圧縮機４１は運転を継続しているた
め圧縮機内部の冷媒を吐出する。その後圧縮機４１の吐
出側にある第３の電磁弁５５を閉じ同時に圧縮機４１も
停止する。すると冷媒は冷媒ポンプ４７から冷媒加熱器
４６、第２の逆止弁５０．四方弁４２．室内熱交換器４
３、第１の逆止弁４９、気液分離器４８、室外熱交換器
４５および第５の電磁弁５７、第１の電磁弁５３よシな
る回路を循環するようになる。これによシ、冷媒回収運
転の必要がなくなシ、また低電気入力の冷媒加熱暖房回
路が実現される。また、気液分離器４８により、液冷媒
の冷媒ポンプ４７への回収を良好に維持でき、少ない冷
媒容量で十分にまかなえるとともに、液冷媒が全部室外
熱交換器４５を流れることによる圧力損も解消できる。

冷房運転については第１の電磁弁５３を閉、第２の電磁
弁５４を開、第３の電磁弁５５を開、第４の電磁弁５６
を開、第５の電磁弁５７を閉にし、四方弁４２を切り換
えるだけで通常の回路構成と同様であるので説明を省略
する。

第４図は本発明の第４の実施例を示す冷媒加熱式空気調
和機の冷媒回路図である。第４図において、６１は圧縮
機、６２は四方弁、６３は室内熱交換器、６４は減圧機
構、６５は室外熱交換器、６６は冷媒加熱器、６７は冷
媒ポンプ、６８は気液分離器、　６９．７０゜７１．７
２はそれぞれ第１．第２、第３、第４の逆止弁、７３．
７４．７５．７６．７７はそれぞれ第１、第２．第３、
第４、第５の電磁弁であり、冷媒ポンプ６７と冷媒加熱
器６６と四方弁６２と室内熱交換器６３と気液分離器６
８と第５の電磁弁７７を順次環状に配管接続し、さらに
、気液分離器６８のガス側出口を途中に室外熱交換器６
５を備えた配管で第５の電磁弁７７ど冷媒ポンプ６７を
つなぐ配管に接続し、さらに、室内熱交換器６３と気液
分離器６８をつなぐ配管の一部に室内熱交換器６３から
気液分離器６８への方向にのみ冷媒の流通を可能にする
第１の逆止弁６９を設け、さらに、室外熱交換器６５と
第５の電磁弁７７の交点と冷媒ポンプ６７の間に第１の
電磁弁７３を設け、さらに、冷媒加熱器６６と四方弁６
２をつなぐ配管の一部に冷媒加熱器６６から四方弁６２
への方向にのみ冷媒の流通を可能にする第２の逆止弁７
０を設け、さらに、第２の逆止弁７０の入口側と出口側
をそれぞれ第２、第３の電磁弁７４．７５を介して圧縮
機６１の吸入側と吐出側に接続し、さらに圧縮機６１の
吸入側を第４の電磁弁７６および四方弁６２を順次経由
し。

室外熱交換器６５と第５の電磁弁７７の交点と第１の電
磁弁７３とを結ぶ配管に接続して冷房用回路を構成し、
第１の逆止弁６９と逆向きの第３０逆止弁７１およびこ
の第３の逆止弁と直列に接続した減圧機構６４を第１の
逆止弁７１′６９に並列に接続し、さらに、第１の電磁
弁７３から冷媒加熱器６６の方向へのみ冷媒を流通させ
る第４の逆止弁７２を冷媒ポンプ６７と並列に設けた構
成となっている。動ｒＦ：については上記第３の実施例
と同様であるので説明を省略する。

発明の効果 以上のように１本発明によれば、熱搬送運転起動時の冷
媒回収運転を不要とし暖房立上シ特性を改善し、また、
冷媒の搬送を起動時のみ圧縮機で行い安定し九起動を計
シ、安定後は低電気入力の冷媒ポンプによシ安価で快適
な暖房性能を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明の第
１、第２．第３、第４の実施例を示す冷媒加熱式空気調
和機の冷媒回路図、第５図は従来例を示す冷媒加熱式空
気調和機の冷媒回路図である、 １．２１．４１．６ｌ−ＥＥａｌｌ、２．２２．４２．
６２−［１！Ｈ方弁、３．２３．４３．６３・・・室内
熱交換器、　４．２４．４４．６４・・・減圧機構、５
，２５．４５．６５・・・室外熱交換器、　６．２６．
４６．６６・・・冷媒加熱器、７．２７．４７．６７・
・・冷媒ポンプ、４８．６８・・・気液分離器。 代理人　　　　森　　　本　　　義　　　弘第 図 第 図 第 図 Ｉ 式痰ネ雌厖、 ＄、、ｔ４％石村 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧機
   構、室内熱交換器、冷媒ポンプ、冷媒加熱器を備え、前
   記冷媒ポンプと前記冷媒加熱器と前記四方弁と前記室内
   熱交換器と前記室外熱交換器を順次環状に配管接続し、
   前記室内熱交換器と前記室外熱交換器をつなぐ配管の一
   部に前記室内熱交換器から前記室外熱交換器への方向に
   のみ冷媒の流通を可能にする第１の逆止弁を設け、前記
   室外熱交換器と前記冷媒ポンプの間に第１の電磁弁を設
   け、前記冷媒加熱器と前記四方弁をつなぐ配管の一部に
   前記冷媒加熱器から前記四方弁への方向にのみ冷媒の流
   通を可能にする第２の逆止弁を設け、前記第２の逆止弁
   の入口側と出口側をそれぞれ第２、第３の電磁弁を介し
   て前記圧縮機の吸入側と吐出側に接続し、さらに前記圧
   縮機の吸入側を第４の電磁弁および前記四方弁を順次経
   由し、前記室外熱交換器と前記第１の電磁弁とを結ぶ配
   管に接続して冷房用回路を構成し、前記第１の逆止弁と
   逆向きの第３の逆止弁およびこの第３の逆止弁と直列に
   接続した減圧機構を前記第１の逆止弁に並列に接続した
   冷媒加熱式空気調和機。 ２、第１の逆止弁と室外熱交換器を結ぶ配管の途中に気
   液分離器を設け、前記気液分離器のガス側出口と室外熱
   交換器、第１の電磁弁を順次接続し、さらに前記気液分
   離器の液側出口を第５の電磁弁を途中に備えた配管で前
   記室外熱交換器と前記第１の電磁弁とを結ぶ配管に接続
   した請求項１記載の冷媒加熱式空気調和機。 ３、冷媒ポンプと並列に室外熱交換器から冷媒加熱器へ
   の方向にのみ冷媒の流通を可能にする第４の逆止弁を設
   けた請求項１または２記載の冷媒加熱式空気調和機。 ４、請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の冷媒
   加熱式空気調和機において、その冷媒加熱運転起動時に
   先ず圧縮機を用いて起動し、冷凍サイクルが安定した時
   点で冷媒ポンプを起動し、両者を並行して運転する過程
   を経た後、圧縮機の吸入側の第２の電磁弁を閉じ、圧縮
   機内部の冷媒を排出させた後に、吐出側の第３の電磁弁
   を閉じ、圧縮機を停止して冷媒ポンプ単独の運転に切り
   換える冷媒加熱式空気調和機の起動方法。