JPH07294052A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房運転を効率よく行うことができる空気調
和装置を提供する。 【構成】 圧縮機１、室外熱交換器５、加熱器３０、室
内熱交換器１４ａ，１４ｂ、前記室外熱交換器５をバイ
パスするバイパス通路２１、及びこのバイパス通路２１
の流路を開閉するバイパス開閉弁９とを備え、外気温度
検知器３３と、この外気温度検知器３３の検知温度が所
定温度より低い場合に前記バイパス開閉弁９を開ら流路
切換え装置２０とを備えている。暖房運転時には、外気
温度検知器３３が検知した外気温度が所定温度以下の場
合に、バイパス開閉弁９を開いて、室外熱交換器５をバ
イパスするバイパス通路２１に冷媒を流す構成であるか
ら、室外熱交換器における熱損失がなく、効率のよい暖
房運転をおこなうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置に関し、
特に、冷媒加熱器を備えたヒートポンプ方式の暖冷房除
湿機能を有する空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ方式の空気調和装置は、例
えば、特公平２ー４３０１４号公報及び特公平１ー４５
５３２号公報に開示されているように、室外熱交換器、
圧縮機、流量制御弁、室内熱交換器とから構成される冷
媒回路を備えており、冷房時にはかかる冷媒回路に冷媒
を循環させて、室内熱交換器において外部から潜熱を奪
って室内熱交換器を冷却するとともに、室内熱交換器に
室内空気を送風して、室内に冷風を供給している。

【０００３】また、暖房時には冷媒回路において冷房時
とは逆方向に冷媒を循環させて、室外熱交換器において
外気から熱を汲み上げ、室内熱交換器において放熱させ
ている。

【０００４】しかし、外気温度が低い場合には、室外熱
交換器において暖房運転時の汲み上げ能力が低下してし
まい効果的な暖房ができないため、このような場合には
冷媒加熱器で冷媒を再加熱して熱を補充する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、暖房運
転においては、加熱器で加熱した冷媒が室外熱交換器を
通過すると、加熱器でせっかく加熱した冷媒が室外熱交
換器で放熱してしまい、熱損失が生じて効率の良い暖房
が得られないという問題点がある。

【０００６】従って、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、暖房運転を効率よく行うことが
できる空気調和装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機、室外
熱交換器、加熱器、室内熱交換器、前記室外熱交換器を
バイパスするバイパス通路、及びこのバイパス通路の流
路を開閉するバイパス開閉弁とを備えた空気調和装置で
あって、外気温度検知器と、この外気温度検知器の検知
温度が所定温度より低い場合に前記バイパス開閉弁を開
く流路切換え装置とを備えることを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、圧縮機、室外熱交換器、
室内熱交換器、前記室外熱交換器をバイパスするバイパ
ス通路、及びこのバイパス通路の流量を制御するバイパ
ス流量制御弁を備えた空気調和装置であって、外気温度
検知器と、この外気温度検知器の検知温度が所定温度よ
り低い場合に、その温度に応じて前記流量制御弁の開度
を制御する流路切換え装置とを備えることを特徴とす
る。

【０００９】さらに、本発明は圧縮機、室外熱交換器、
加熱器、蒸発器と再熱器からなる室内熱交換器、前記室
外熱交換器をバイパスするバイパス通路及びこのバイパ
ス通路の流量を制御するバイパス流量制御弁とを備えた
空気調和装置であって、外気温度検知器と、この外気温
度検知器の検知温度が所定温度より低い場合にその検知
温度に応じて前記流量制御弁の開度を制御する流路切換
え装置とを備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、外気温度が所定温度より高い
場合の暖房運転時には、加熱器は加熱せずに、加熱器、
室外熱交換器、圧縮機、室内熱交換器の順序で冷媒を循
環させ、室外熱交換器で汲み上げた熱を室内熱交換器で
放熱する。

【００１１】外気温度が所定温度より低い暖房運転時に
は、加熱器を加熱させるとともにバイパス開閉弁を開い
て、冷媒が熱交換器を通らないようにし、加熱器、バイ
パス通路、圧縮機、室内熱交換器の順序で循環させ、加
熱器で加熱した冷媒の熱を室外熱交換器で放熱しない。
従って、室外熱交換器での熱損失がなく、暖房運転を効
率良くおこなうことができる。

【００１２】バイパス通路のバイパス開閉弁に換えてバ
イパス流量制御弁を備える構成により、室外熱交換器を
バイパスさせる流量の調節が容易にでき、これにより室
内熱交換器によりおこなう暖房温度の調節が容易に且つ
安定してできる。

【００１３】室内熱交換器として、蒸発器と再熱器とを
有する構成にすれば、バイパス通路に流れる流量の制御
をも併せて行うことにより、室外熱交換器により熱交換
する冷媒の流量を制御できるので、除湿運転、冷房気味
除湿、暖房気味除湿から暖房運転まで、きめ細かい運転
制御を広い温度範囲に亘って効率良くおこなうことがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図１に基づ
いて詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の空気調和装置としての分
離型除湿空気調和装置の概略的構成を示している。

【００１６】図１において、分離型除湿空気調和装置
は、室外ユニット（室外機）１５と、室内ユニット（室
内機）１６を有している。

【００１７】まず、分離型除湿空気調和装置の室外ユニ
ット１５について説明する。

【００１８】圧縮機１は、四方弁２とアキュムレータ２
ａに接続されており、この四方弁２は、管路２ｂを介し
て並列に配置された二方弁３と逆止弁４に接続されてい
る。この逆止弁４は室内熱交換器５から四方弁２への流
れのみを許可している。

【００１９】これらの二方弁３と逆止弁４は、室外熱交
換器（凝縮器）５を介して、並列に配置された二方弁７
と逆止弁８に接続されており、逆止弁８は、室外熱交換
器５から加熱器３０への流入を許可するものである。

【００２０】室外熱交換器５には、室外熱交換器用の送
風機６が配置されて、送風空気により冷媒を冷却するよ
うになっている。二方弁７と逆止弁８は、加熱器３０を
介して流量調整弁ともいう流量制御弁１０と、マフラー
１２を経て、配管１８に接続されている。

【００２１】管路２ｂと配管１８との間には、室外熱交
換器５をバイパスするバイパス通路２１が設けられてお
り、このバイパス通路２１はバイパス開閉弁９により開
閉される。バイパス開閉弁９は運転制御装置としての流
路切換え装置２０に接続されており、流路切換え装置２
０からの切換え信号によりその開閉が制御されている。

【００２２】二方弁７及び逆止弁８と流量制御弁１０と
の間には、加熱器３０が設けられており、暖房運転時に
必要に冷媒を加熱して、必要な熱量を冷媒に付与するよ
うになっている。この加熱器３０には燃焼装置３１が設
けられており、ガス等の燃焼により冷媒を加熱するもの
である。この燃焼装置３１も上述のバイパス開閉弁９と
同様に流路切換え装置２０に接続されており、外気温度
に応じて燃焼が制御されている。

【００２３】即ち、室外ユニット１５では、圧縮機１と
室外熱交換器５と、加熱器３０と流量制御弁１０をこの
順で直列に配置して、かつ室外熱交換器５と加熱器３０
の直列回路に対して、並列にバイパス通路２１を接続し
ている。

【００２４】ここで、流路切換え装置２０について説明
する。室外には外気温度を検知する温度検知器３３が設
けられており、この温度検知器３３は流路切換え装置２
０に接続されており、温度検知器３３は流路切換え装置
２０に温度検知信号を発すると、流路切換え装置２０は
この検知温度にもとづいてバイパス開閉弁９を開閉す
る。即ち、検知温度が所定温度（７℃）以下の温度であ
る場合には、燃焼装置３１を作動させて加熱器３０を加
熱し、同時にバイパス開閉弁９を開いて、室外熱交換器
５をバイパスさせるのである。

【００２５】尚、この流路切換え装置２０は、制御装置
として空気調和装置の各部を制御するものであり、例え
ば、四方弁２にも接続されて、冷媒流路の切換えをもお
こなうものである。

【００２６】次に、分離型除湿空気調和装置の室内ユニ
ット１６について説明する。

【００２７】室内熱交換器は再熱器１４ａと蒸発器１４
ｂを備えている。再熱器１４ａと蒸発器１４ｂの間に
は、マフラー１３と流量制御弁１１が配置されている。
すなわち、配管１８から、順に再熱器１４ａ、膨張弁と
もいう流量制御弁１１、蒸発器１４ｂが直列に配置され
ており、蒸発器１４ｂは配管１７に接続されている。

【００２８】室内ユニット１６に配置されている送風機
１９は、蒸発器１４ｂと再熱器１４ａに室内空気を矢印
Ｗ方向に送風するためのものである。

【００２９】次に、本実施例の作用を説明する。

【００３０】まず、通常の冷房運転と、除湿を伴う冷房
運転と、暖房運転時の冷媒の流れについて、説明する。

【００３１】通常の冷房運転では、バイパス開閉弁９を
閉じ、流量制御弁１０を少し絞っておく。

【００３２】冷房運転においては、図１の破線の矢印で
示す方向に冷媒が流れる。圧縮機１からの冷媒は、四方
弁２、二方弁３、室外熱交換器５、逆止弁８、流量制御
弁１０を通り、冷媒はこの流量制御弁１０で絞られて、
再熱器１４ａで一部の冷媒が潜熱を奪って蒸発した後、
流量制御弁１１により残りの冷媒が蒸発器１４ｂで潜熱
を奪って蒸発する。従って、蒸発器１４ｂ及び再熱器１
４ａの両方で風を冷却後、室内に向けて送風され、室内
が冷房される。

【００３３】除湿運転では、流量制御弁１０を全開に
し、流量制御弁１１を絞る。これにより、上述した純粋
の冷房運転と同様にして冷媒は循環するが、再熱器１４
ａで凝縮放熱し、蒸発器１４ｂで潜熱を奪い蒸発する。

【００３４】即ち、この除湿運転時は、蒸発器１４ｂの
蒸発熱量に対して圧縮機１において冷媒に投入される熱
量を加えた熱量を、室外ユニット１５の室外熱交換器５
で放熱し、残りの熱量は室内ユニット１６の再熱器１４
ａに移る。従って、室内ユニット１６の蒸発器１４ｂで
除湿冷却された空気は、再熱器１４ｂにおいてこの残り
の熱量で加熱され、室内に吹き出され、除湿される。

【００３５】この時、室外ユニット１５の室外熱交換器
５で放熱する熱量は、流量制御弁１０、１１の開度を調
整することにより、再熱器１４ａに流れ込む冷媒循環量
を調整することにより、きめ細かな湿度と温度との制御
が可能となる。

【００３６】次に、暖房気味除湿運転の場合について説
明する。この場合の冷媒の流れは図１に破線で示すよう
に冷房運転時と同じ流れであるが、バイパス開閉弁９を
開き、冷媒をバイパス通路２１に流し、室外熱交換器５
による放熱量を少なくし、再熱器１４ａによる再加熱に
利用される熱量を多くする。したがって、室内空気吹き
出し温度は高くなり、暖房気味除湿となる。

【００３７】つまり、室内温度が設定温度より低い時に
は、バイパス開閉弁９を開いてバイパス通路２１に冷媒
を流し、再熱器１４ａによる室内での再加熱量を多くし
て、暖房気味除湿運転をする。

【００３８】このようにして、除湿しながら、室温を設
定温度に調整することができる。

【００３９】次に、通常の暖房運転について説明する。

【００４０】通常の暖房運転では、図１の実線で示すよ
うに、冷媒の流れは冷房時と逆の冷媒の流れである。つ
まり、冷媒は、圧縮機１から、再熱器１４ａ、流量制御
弁１０、加熱器３０、室外熱交換器５を通って、四方弁
２を介して圧縮機１に戻る。

【００４１】かかる暖房運転の場合には、室外温度を温
度検知器３３が検知し、この検知信号に基づいて流路切
換え装置２０がバイパス開閉弁９の開閉制御と加熱器３
０の燃焼装置３１の運転を制御する。

【００４２】外気温度が所定温度（例えば、７℃）より
高い場合には、流路切換え装置２０は、バイパス開閉弁
９を閉じる。これにより、冷媒は、蒸発器１４ｂ、再熱
器１４ａ、流量制御弁１０、加熱器３０、室外熱交換器
５を通って、四方弁２を介して圧縮機１に戻り、室外熱
交換器５で汲み上げた外気温度を蒸発器１４ｂ及び再熱
器１４ａで放熱し、室内を暖房する。

【００４３】外気温度が所定温度より低い場合には、流
路切換え装置２０は、バイパス開閉弁９を開き、更に、
燃焼装置３１を運転し加熱器３０を加熱する。これによ
り、冷媒は、蒸発器１４ｂ、再熱器１４ａ、流量制御弁
１０、加熱器３０、バイパス通路２１を通って、四方弁
２を介して圧縮機１に戻る。従って、冷媒は室外熱交換
器５を通らない。

【００４４】この場合、加熱器３０で加熱された冷媒は
室外熱交換器５を通らないから、加熱された冷媒は室外
熱交換器５で放熱されず、蒸発器１４ｂ及び再熱器１４
ａで放熱されるので、熱の損失を防止できる。従って、
暖房運転を効率よく行うことができる。

【００４５】以上のように、本実施例によれば暖房運転
時に、外気温度が低くヒートポンプサイクルによる暖房
が十分にできないときに加熱器３０により冷媒加熱をお
こなうとともに、加熱した冷媒の熱が室外熱交換器５に
より放熱してしまうことを防止できる。従って、熱の損
失がなく、効率的に暖房運転をおこなうことができる。

【００４６】更に、室内熱交換器として蒸発器１４ｂと
再熱器１４ａとを有する構成であるから、冷房から、冷
房気味除湿、暖房気味除湿、暖房強力除湿運転まで、連
続的な運転が可能であり、更に、冷房気味除湿から暖房
除湿運転まで広い温度範囲に亘って除湿運転ができる。

【００４７】本発明は上述した実施例に限定されるもの
でなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変
形可能である。

【００４８】例えば、図２に示すように、バイパス通路
２１の開閉をおこなうバイパス開閉弁９に変えて、その
開度を変えてバイパス通路２１に流れる流量を制御する
流量制御弁９ａを設ける構成であってもよい。この場合
には、上述した実施例の効果の他、冷房運転時に、圧縮
機からの冷媒の一部を室外熱交換器５をバイパスさせる
ことにより再熱器１４ａでの放熱量の調整ができる。更
に、冷房運転時においては、室外熱交換器５を流れる冷
媒循環量と、室外熱交換器５をバイパスして放熱しない
でバイパス流量制御弁９ａを介して室内ユニット１６の
再熱器１４ａに流れ込む冷媒循環量を調整することによ
り、きめ細かな湿度と温度との制御が可能となる。例え
ば、バイパス流量制御弁９ａの開度を小さくして、冷媒
のバイパス流量を少なくすることにより（室外熱交換器
５を流れる冷媒流量を多くすることにより）、室外放熱
量を大きくし、再熱器１４ａによる室内再加熱に利用さ
れる熱量が少なくなる。従って、室内空気吹き出し温度
は低くなり、冷房気味除湿となる。また、バイパス流量
制御弁９ａを開き、冷媒のバイパス流量を多くすること
により（室外熱交換器５を流れる冷媒流量を少なくする
ことにより）、室外放熱量を小さくし、再熱器１４ａに
よる室内再加熱に利用される熱量が多くなる。従って、
室内空気吹き出し温度は高くなり、暖房気味除湿とでき
る。

【００４９】また、室内熱交換器は蒸発器１４ｂ及び再
熱器１４ａとの２つの熱交換器を有する構成とすること
に限らず、一つの熱交換器のみを有する構成であっても
よい。この場合には、除湿暖房はできない。

【００５０】更に、流路切換え装置２０は、外気温度の
みに限らず、外気温度と室内温度との温度差から負荷を
計算し、この負荷が所定値より大きいか否かを判断する
ことによりバイパス流量制御弁９ａを制御してバイパス
通路２１の切換えをおこなうものであっても同様な効果
を得ることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、暖
房運転時には、外気温度検知器が検知した外気温度が所
定温度以下の場合には、室外熱交換器をバイパスするバ
イパス通路に冷媒を流す構成であるから、室外熱交換器
における熱損失がなく、効率のよい暖房運転をおこなう
ことができる。

【００５２】バイパス開閉弁に換えて流量制御弁を設け
る構成にあっては、上述した効果の他暖房時の温度をき
め細かに制御できる。

【００５３】室内熱交換器として蒸発器及び再熱器とを
有し、且つバイパス開閉弁に換えて流量制御弁を設ける
構成にあっては、広い温度の除湿冷房及び除湿暖房をき
め細かにおこなうことができる。

【００５４】また、室内ユニットに室外熱交換器と再熱
器とを有する構成においては、除湿量が少なく且つ再熱
量を多くして室内への吹き出し温度を上げる場合、例え
ば暖房除湿運転をする場合に、熱交換器を通過して放熱
する量を少なくできるので、運転効率が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和装置の冷媒サイクルを示す回
路図である。

【図２】他の実施例による冷媒サイクルの回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ５ 室外熱交換器（凝縮器） ９ バイパス開閉弁 ９ａ バイパス流量制御弁 １４ａ 再熱器（室内熱交換器） １４ｂ 蒸発器（室内熱交換器） ２０ 流量切換え装置 ３０ 加熱器 ３１ 燃焼装置 ３３ 温度検知器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、加熱器、室内熱
   交換器、前記室外熱交換器をバイパスするバイパス通
   路、及びこのバイパス通路の流路を開閉するバイパス開
   閉弁とを備えた空気調和装置であって、 外気温度検知器と、この外気温度検知器の検知温度が所
   定温度より低い場合に前記バイパス開閉弁を開く流路切
   換え装置とを備えることを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、
   前記室外熱交換器をバイパスするバイパス通路、及びこ
   のバイパス通路の流量を制御するバイパス流量制御弁を
   備えた空気調和装置であって、 外気温度検知器と、この外気温度検知器の検知温度が所
   定温度より低い場合に、その温度に応じて前記流量制御
   弁の開度を制御する流路切換え装置とを備えることを特
   徴とする空気調和装置。
3. 【請求項３】 圧縮機、室外熱交換器、加熱器、蒸発器
   と再熱器からなる室内熱交換器、前記室外熱交換器をバ
   イパスするバイパス通路及びこのバイパス通路の流量を
   制御するバイパス流量制御弁とを備えた空気調和装置で
   あって、 外気温度検知器と、この外気温度検知器の検知温度が所
   定温度より低い場合にその検知温度に応じて前記流量制
   御弁の開度を制御する流路切換え装置とを備えることを
   特徴とする空気調和装置。