JPH06331229A - 温水冷媒加熱型空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は空気調和機に関し、特に寒期に十分な
暖房能力を有し、信頼性が高く、利便性に優れた空気調
和機を提供するものである。 【構成】冷媒を温水で加熱すると共に、温水冷媒熱交換
器を使用しない時は、温水冷媒熱交換器に冷媒が流れ込
まないように冷凍サイクルを構成する。 【効果】熱源が温水のため外気温度に暖房能力が影響さ
れず、又冷媒が異常加熱されることもないので高信頼性
が得られる。更に温水冷媒熱交換器内の水の凍結による
装置の破損を防ぎ、また不必要な熱交換による損失を制
御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和機に関し特に寒
期の運転に好適で且つ質の高い空気調和が可能な空気調
和機の提供を目的とするものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の空気調和機としては冷媒を加熱
して暖房を行うものがある。従来の冷媒加熱型空気調和
機としては特公昭６３−５６５４、実公昭６２−１６５
９６のごとき物があり、これらは燃焼熱を利用してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術ではマル
チ形空気調和機についてはなんら触れておらず昨今の都
市部での住宅事情から来る室外機設置スペ−スの減少に
対処出来ない状態にある。また暖房についていえば、従
来技術では、燃焼熱で直接冷媒を加熱するため燃焼装置
が個々の室外機に存在するため燃焼に必然的に伴う爆発
防止、過熱防止、火災防止などの配慮が室外機の据付
上、保守上及び室外機自体の構造上に必要となり据付場
所の制約や構造の複雑化となり、引いては信頼性の低下
を招いている。

【０００４】また冷媒の循環手段と冷媒の加熱手段の動
作の開始のタイミングを誤ると冷媒の加熱器に十分冷媒
が流れていない状態で冷媒の加熱が始まり、冷媒が加熱
器内で異常過熱され加熱器内の最初の部分で気化し、気
化に伴い熱交換が悪くなって局部過熱され熱分解してし
まう。また冷媒の熱分解まで至らない場合でも加熱器内
部で冷媒と一緒に冷凍サイクル内を循環している冷凍機
油の炭化が起きる。

【０００５】更に冷媒が加熱され続けると加熱器自体の
温度が上昇し溶解する恐れがある。こうなると冷媒が熱
分解して生じる塩化水素、ホスゲンなどが洩れだして人
体に有害である。更にこうはならないまでも燃焼温度が
高い為運転開始時も冷媒が急速に加熱され、それがまだ
温まっていないシリンダ−に吸入されシリンダ−内で凝
縮し液圧縮を起こして異常な高圧となり冷媒循環系を破
壊し冷媒が漏れたりするなどの異常な状態になる。

【０００６】また冷凍サイクルの運転開始の時は圧縮機
の吐出側では凝縮が起きるため圧縮機の吸い込み側すな
はち加熱器側には冷媒の供給の少ない状態が起き、この
時にも冷媒の異常加熱が起きやすくなる。更にまたこれ
らの異常加熱を防止する制御の為圧力センサ−、温度セ
ンサ−など多重の保護回路を必要とし部品点数の増加と
成っている。更に圧縮機の入力低減の為、吐出バイパス
が必要と成り、これの為に更に冷凍サイクルの主流（室
内ユニット、加熱器を通る流れ）とバイパス流れの流量
調整、及び運転開始時に一時的に生ずる流量アンバラン
スの解消法など困難な命題が多く開発期間が長くなる。

【０００７】また個別ガス燃焼の為、燃焼部が分散した
小規模燃焼となる為、燃焼性能の向上がはかりがたくな
る。また保守上注意が必要でかつ据付上制約が多い燃焼
部が分散するため設置の場所が限定が多くなる。本発明
は掛る不具合を解消するために為されたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の目的は、
加熱方法を特定することにより加熱温度の上限を物理的
に制限し過剰加熱や冷凍機油の炭化を防止すること、熱
暴走を回避しこれのための安全確保に要する部品を省略
して信頼性を高めること、急加熱を防止しシリンダ内で
の凝縮を未然に防ぐこと、加熱量制御のための冷媒圧力
センサ−を不要とすることおよび少ない熱源機で多数の
室外ユニットに対応することにより、据付上、保守上の
制約が少なくすることにある。

【０００９】このため本発明では冷媒を加熱するのに温
水を使用している。つまり近年温水暖房の普及は目覚ま
しく大容量の熱源機が安価に入手できるようになってお
り、これを使用して冷媒を加熱する場合、温水の温度に
限度があるため（例えば最高８０℃）冷媒はそれ以上加
熱されず過剰加熱の心配は無く、従って冷凍機油の炭化
を防止することが出来る。

【００１０】また温水と冷媒の温度差が少ないので急加
熱とは成らずシリンダ内での凝縮を未然に防ぐことがで
きる。またこれに伴い熱暴走は起きないので過剰加熱防
止のための圧力センサ−等多重の加熱量制御手段が不要
となり部品数の低減引いては信頼性の向上をはかれる。
またこの大容量の熱源機に依り多数台の室外機の冷媒加
熱を行うことが出来るので燃焼部の集中化を図れ、据付
上の制約を少なくでき、また保守上も有利となる。

【００１１】本発明の第二の目的は、このような加熱装
置を使用していない状態において、加熱装置内における
不必要な熱交換による損失を防止すると共に、加熱装置
内の水の凍結による加熱装置の破損を防止することにあ
る。このため本発明では、冷房運転時には温水熱交換器
内に冷媒が流れ込むことを防止することのできる冷凍サ
イクルを構成している

【００１２】

【作用】冷媒加熱用として温水冷媒熱交換器、水路制御
弁、室外熱交換器、室内熱交換器、冷房用冷媒制御弁、
バイパス、バイパス開閉弁、暖房用冷媒制御弁、四方切
換弁を図１のごとく接続することにより本発明の目的を
達成できる。

【００１３】すなわち冷媒加熱の熱源として温水を用い
ることにより上述の第一の目的を達成できる。温水の温
度は特に加圧しない限り、９０℃位が実用上の上限であ
り、冷媒の加熱される上限もこの値になり、この温度で
は冷凍機油の炭化は防止され、熱暴走が起きてもこの温
度では部品の破壊は起こらずこれを回避するための安全
確保に要する部品を省略して信頼性を高めることが出
来、また冷媒と温水の温度差が小さいため冷媒の急加熱
は防止されシリンダ内での冷媒の凝縮が低減され信頼性
が向上すると共に、加熱器内での冷媒不足が起きても冷
媒の異常過熱が起きることも無い。

【００１４】更に異常過熱されることが無いので異常過
熱防止の為の冷媒圧力センサ−を不要とすることが出来
る。さらに、少ない熱源機で多数の室外ユニットに温水
を供給できるので燃焼部分を少なくでき据付上、保守上
の制約が少なくすることが出来る。

【００１５】また、四方切換弁を切換ることにより、第
二の目的を達成できる。すなわち、暖房時には冷媒が温
水熱交換器内を通って熱交換を行ない、一方冷房時には
冷媒は温水熱交換器には流れ込まず、これによって不必
要な熱交換を行なうことはなく、また温水熱交換器内の
水の凍結による装置の破損を防止することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。図１は本発明の第一の実施例にかかる冷凍サイ
クルの構成図である。１はマルチ形室外機であり２−
Ａ，２−Ｂ，２−Ｃは室内機である。マルチ形室外機１
は次の各部分を有している。３は圧縮機、５−Ａ〜５−
Ｃは逆止弁、６は室外熱交換器、７−Ａ〜７−Ｃは全開
及び全閉ポジションを有する冷房用冷媒制御弁、１５は
全開及び全閉ポジションを有する暖房用冷媒制御弁、１
６は温水冷媒熱交換器、１４−Ａ〜１４−Ｃはバイパス
開閉弁、１７は水路制御弁、室内機８−Ａ〜８−Ｃは室
内熱交換器、１２は逆止弁、これらを図１のごとく接続
して運転する。

【００１７】まず本発明の空気調和機を冷房運転すると
きは各弁類を表１の冷房の欄のごとくに設定する。圧縮
機３を運転し冷媒を圧縮機３、四方切換弁４、室外熱交
換器６、冷房用冷媒制御弁７、室内熱交換器８、暖房用
冷媒制御弁１５、圧縮機３の順に循環させる。この時、
圧縮機３から吐出された中高温冷媒は室外熱交換器６で
室外送風機（図示せず）により送風される風により凝縮
する。

【００１８】凝縮した冷媒は冷房用冷媒制御弁７で減圧
され低温となって室内機２の室内熱交換器８を通り室内
送風機（図示せず）により送られて来る室内空気と熱交
換し室内を冷房する。室内機２を出た冷媒は室外機１に
戻り逆止弁５を通るが暖房用冷媒制御弁１５は全閉であ
るので冷媒は温水冷媒熱交換器１６を通過せず、逆止弁
１２を通って圧縮機３に戻る。

【００１９】

【表１】

【００２０】次に本発明の空気調和機を暖房運転すると
きは各弁類を表１の暖房の欄のごとくに設定する。圧縮
機３を運転し冷媒を圧縮機３、バイパス開閉弁１４、室
内熱交換器８、暖房用冷媒制御弁１５、温水冷媒熱交換
器１６の順に循環させる。この時、圧縮機３から吐出さ
れた中高温冷媒はバイパス開閉弁１４を通って室内機２
の室内熱交換器８に入り室内送風機によって循環される
風で冷却されて凝縮する。これにより室内は暖房運転と
なる。

【００２１】室内機２で凝縮した冷媒は室外機１に戻り
暖房用冷媒制御弁１５を通るが暖房用冷媒制御弁１５は
全開であるので冷媒はそのまま通過するだけである。暖
房用冷媒制御弁１５をでた冷媒は温水冷媒熱交換器１６
にはいり水路制御弁１７で制御された温水により中高温
に加熱され圧縮機３に戻る。この冷媒回路では冷媒制御
部として働くところはないので圧縮機３の吐出側の冷媒
圧力と吸込側の冷媒圧力の差は冷媒の流路抵抗だけのわ
ずかなものになり圧縮機の仕事量は少なくてすむ。

【００２２】上記の如く構成することにより冷媒の異常
過熱を防止でき信頼性に優れ寒冷期にも十分な暖房能力
を有する冷媒加熱式のマルチ形空気調和機を得ることが
出来る。本実施例では３室形のマルチについて説明した
が本発明が３室形のマルチに限定されないことは言うま
でもない。

【００２３】図２は本発明の第二の実施例であり一台の
室外機に対して一台の室内機を接続する形態の空気調和
機（以下シングル形空気調和機と言う）に対し、本発明
の第一、第二の目的を達成できるものである。図２にお
いて９は冷房用冷媒制御弁、１０、１１は逆止弁であり
他の記号の表すところは図１と同様である。この空気調
和機を冷房、暖房運転をするときには各弁類を表２の各
欄の如くに設定することにより各々の目的を達成するこ
とができる。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば冷媒を温水で加熱するこ
とにより、温水の温度は特に加圧しない限り、９０℃位
が実用上の上限であり、冷媒の加熱される上限もこの値
になり、冷媒の異常加熱を防止すると共に、この温度で
は冷凍機油の炭化は防止され、熱暴走が起きてもこの温
度では部品の破壊は起こらず、温水熱交換器の破損を防
ぎ、これを回避するための安全確保に要する部品を省略
して信頼性を高めることが出来、実用上大きな効果が得
られる。

【００２６】更に異常過熱されることが無いので異常過
熱防止の為の冷媒圧力センサ−を不要とすることが出来
る。さらに、少ない熱源機で多数の室外ユニットに温水
を供給できるので燃焼部分を少なくでき据付上、保守上
の制約が少なくすることが出来る。

【００２７】また、暖房時には冷媒が温水熱交換器内を
通って熱交換を行ない、一方冷房時には冷媒は温水熱交
換器には流れ込まず、これによって不必要な熱交換を行
なうことはなく、また温水熱交換器内の水の凍結による
装置の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例によるマルチ形空気調和
機の冷凍サイクル系統図

【図２】本発明の第二の実施例によるシングル形空気調
和機の冷凍サイクル系統図

【符号の説明】

１…室外機、２…室内機、３…圧縮機、４…四方切換
弁、５…逆止弁、６…室外熱交換器、７…冷房用冷媒制
御弁、８…室内熱交換器、９…冷房用冷媒制御弁、１
０，１１，１２，１３…逆止弁、１４…バイパス開閉
弁、１５…暖房用冷媒制御弁、１６…温水冷媒熱交換
器、１７…水路制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨士 清司 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所リビング機器事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機の吐出側につらなる室外熱交換器と
   冷房用冷媒制御装置を有し、かつこの室外熱交換器と冷
   房用冷媒制御装置の機能の大半を無効化する手段と室外
   熱交換器と冷房用冷媒制御装置の有効化、無効化の選択
   手段を持ち、圧縮機の吸込側に温水による冷媒の加熱手
   段と温水の流路制御装置を持つと共に、この温水による
   冷媒の加熱装置を無効化する手段と温水による冷媒の加
   熱装置の有効化、無効化の選択手段を有することを特徴
   とする空気調和機。