JPH0754208B2 - 空調機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は空調機に関し、より詳細には、暖房時に冷媒
を加熱するバーナを備えた冷媒加熱式の空調機に関する
ものである。

＜従来の技術と発明が解決しようとする課題＞ 従来、冬季暖房、夏季冷房を同一機器で行うための空調
機としては、室内外に配置された一対の熱交換器と、両
熱交換器間に冷媒を循環させるための圧縮機と、両熱交
換器間の冷媒の流れを逆転させるための四方弁とを備
え、この四方弁の切換えによって、暖房時には室内側の
熱交換器を冷媒の凝縮器、室外側の熱交換器を蒸発器と
して使用し、冷房時には室内側の熱交換器を冷媒の蒸発
器、室外側の熱交換器を凝縮器として使用する、いわゆ
るヒートポンプ形のものが用いられている。

しかし、このヒートポンプ形の空調機では、冷媒の種類
や圧縮機の容量にもよるが、一般に、暖房機能の効率が
悪く、特に、室外気温がある程度の温度範囲（７℃前
後）よりも低くなると、室外側の熱交換器における冷媒
の気化が不十分になって、暖房能力が不足するという問
題がある。

そこで、冬季暖房時に、冷媒を強制的に加熱、気化させ
るバーナを備えた空調機が種々開発されている。

例えば、第２図（ａ）に示す空調機は、室内ユニット
（U3）に配置された室内熱交換器（R3）と、室外ユニッ
ト（U4）に配置された四方弁（V4）、アキュムレータ
（A2）、圧縮機（P3）、室外熱交換器（R4）およびキャ
ピラリ（C2）とからなるヒートポンプ冷媒回路（S3）の
途中に、冷媒加熱用のバーナ（B2）、アキュムレータ
（A3）および小型の圧縮機（P4）を備えた分岐回路（S
4）を有する冷媒加熱ユニット（U5）を挿入したもの
で、通常の、ヒートポンプ式の冷暖房機能と、冷媒加熱
による暖房機能とを併せ持っている。

また、第２図（ｂ）に示す空調機は、室内ユニット（U
3）に配置された室内熱交換器（R3）と、室外ユニット
（U4）に配置された四方弁（V4）、アキュムレータ（A
2）、圧縮機（P3）、室外熱交換器（R4）およびキャピ
ラリ（C2）とからなるヒートポンプ冷媒回路（S5）のう
ち、室外ユニット（U4）側の部分に、キャピラリ（C2）
の下流側から、冷媒加熱用のバーナ（B2）を介してアキ
ュムレータ（A2）の上流側に至る分岐回路（S6）を設け
たもので、ヒートポンプ式冷暖房と、冷媒加熱式暖房の
両方に、同じアキュムレータ（A2）および圧縮機（P3）
を共用させて、機構を単純化している。

そして、第２図（ｃ）に示す空調機は、室内ユニット
（U3）に配置された第１の室内熱交換器（R3′）と、室
外ユニット（U4）に配置された圧縮機（P3）、室外熱交
換器（R4）およびキャピラリ（C2）とからなるヒートポ
ンプ式冷房専用回路（S7）、並びに、室内ユニット（U
3）に配置された第２の室内熱交換器（R3″）と、冷媒
加熱ユニット（U5）に配置されたキャピラリ（C3）、冷
媒加熱用のバーナ（B2）、アキュムレータ（A3）および
小型の圧縮機（P4）とからなる冷媒加熱式暖房専用回路
（S8）の２つの専用回路を備えている。

ところが、上記第２図（ａ）の空調機では、暖房効率の
良い冷媒加熱式の暖房機能を備えているにも拘らず、暖
房効率が悪くランニングコストの高いヒートポンプ式の
暖房機能を有しているので、機構にムダが多い。

第２図（ｂ）の空調機では、同じく、冷媒加熱による効
率の良い暖房機能を有するにも拘らず、ヒートポンプ式
の暖房機能を有するというムダがある上、さほど大きな
圧縮能力を必要としない冷媒加熱時にも、容量の大きな
ヒートポンプ式冷暖房用の圧縮機（P3）を使用せねばな
らず、さらにランニングコストが高くつくという問題が
ある。

また、第２図（ｃ）の空調機は、ヒートポンプ式の暖房
機能が省略されていて、機構にムダがなく、しかも、冷
媒加熱時には、容量の小さな圧縮機（P4）を運転すれば
良いのでランニングコストは低くなるが、２台の室内熱
交換器（R3′）（R3″）が必要となるなど、全体にイニ
シャルコストが高くつくという問題がある。

この発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであっ
て、構造が簡単で機構にムダがなく、しかも、効率の良
い冷暖房を行うことのできる空調機を提供することを目
的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決するための、この発明の空調機は、室内
熱交換器の一端側から、少なくともアキュムレータ、圧
縮機、室外熱交換器およびキャピラリを介して、上記室
内熱交換器の他端側に至る冷房用の冷媒回路と、室内熱
交換器の他端側から、少なくとも冷媒加熱用のバーナを
介してアキュムレータの上流側に接続された第１の分岐
回路と、アキュムレータの下流側から、小型の閉止形圧
縮機を介して室内熱交換器の一端側に接続された第２の
分岐回路とを備え、上記第１の分岐回路とアキュムレー
タと第２の分岐回路とにより、室内熱交換器の他端側か
ら一端側に至る暖房用の冷媒回路が構成されていること
を特徴としている。

＜作用＞ 上記構成からなる、この発明の空調機においては、冷房
時には、従来同様の構成からなる冷房用の冷媒回路を用
いて通常のヒートポンプ式冷房が行われ、暖房時には、
上記冷房用の冷媒回路と室内熱交換器およびアキュムレ
ータを共用する、小型の閉止形圧縮機を備えた暖房用の
冷媒回路を用いて、効率の良い冷媒加熱式暖房が行われ
る。

＜実施例＞ 以下、実施例を示す第１図に基づいて、この発明を説明
する。

この実施例の空調機は、同図中に白矢印で示すように、
室内ユニット（U1）に設けられた室内熱交換器（R1）の
一端側から、往回路（S1a）と、室外ユニット（U2）に
設けられた室外熱交換器（R2）と、復回路（S1b）とを
経由して、室内熱交換器（R1）の他端側に至る冷房用の
冷媒回路（S1）と、図中黒矢印で示すように、室内熱交
換器（R1）の他端側から出て、第１の分岐回路（S2a）
と、往回路（S1a）に設けられたアキュムレータ（A1）
と、第２の分岐回路（S2b）とを経由して、室内熱交換
器（R1）の一端側に至る暖房用の冷媒回路（S2）とを備
えている。

冷房用の冷媒回路（S1）のうち、往回路（S1a）には、
室内熱交換器（R1）の一端側から順に、止め弁（K1）、
電磁弁（V1）、アキュムレータ（A1）、レシーバタンク
（T1）および冷媒圧縮用の圧縮機（P1）が配置されてお
り、復回路（S1b）には、室外熱交換器（R2）の出口側
から順に、キャピラリ（C1）、電磁弁（V2）および止め
弁（K2）が配置されている。

また、暖房用の冷媒回路（S2）のうち、第１の分岐回路
（S2a）は、上記復路（S1b）の止め弁（K2）と電磁弁
（V2）との間から分岐し、電磁弁（V3）および冷媒加熱
用のバーナ（B1）を経由して、往路（S1a）のアキュム
レータ（A1）の上流側に接続されており、第２の分岐回
路（S2b）は、往路（S1a）のアキュムレータ（A1）の下
流側の位置から分岐し、小型の閉止形圧縮機（P2）を経
由して、電磁弁（V1）と止め弁（K1）との間に接続され
ている。

電磁弁（V1）〜（V3）のうち、電磁弁（V1）は、冷房運
転時に開状態となり、室内熱交換器（R1）とアキュムレ
ータ（A1）とを直結して、室内熱交換器（R1）で気化し
た冷媒をアキュムレータ（A1）に導くと共に、暖房運転
時には閉状態となって、バーナ（B1）で気化した冷媒が
直接に室内熱交換器（R1）に供給されることを防止する
ために用いられる。また、電磁弁（V2）（V3）は、一方
が開状態の時は他方が閉状態となるように制御されるこ
とで、室内熱交換器（R1）の他端側を、冷媒回路（S1）
（S2）のうちの何れか一方と接続するために用いられ
る。

アキュムレータ（A1）は、空調機の運転時に適宜量の冷
媒を蓄積して、圧縮機（P1）（P2）からの冷媒の吐出量
を一定にしたり、或いは、外部からの制御によって、内
部に蓄積した冷媒を吐出することで、圧縮機（P1）（P
2）の容量以上の吐出を行ったりするために用いられ
る。また、レシーバタンク（T1）は、液化した冷媒を貯
蔵するために用いられる。

圧縮機（P1）としては、通常のヒートポンプ式の冷房に
使用し得るよう、比較的大きめの容量の圧縮機が用いら
れ、一方、閉止形圧縮機（P2）としては、冷媒加熱式暖
房を効率良く行うため、冷媒加熱式暖房に最少限必要
な、比較的小さめの容量の閉止形圧縮機が用いられる。

なお、冷媒加熱式暖房に用いられる圧縮機が閉止形に限
定されるのは、ヒートポンプ式冷房の際、室内熱交換器
（R1）で気化した冷媒が、圧縮機を逆流して、アキュム
レータ（A1）を経由せずにレシーバタンク（T1）に供給
されるのを防止するためである。

なお、冷媒の逆流防止のためには、閉止形でない圧縮機
に逆止弁を連結した組み合わせを用いることも考えられ
るが、この組み合わせでは、逆止弁の絞りで冷媒の流れ
が妨げられるため、小型の圧縮機を用いた場合に十分な
圧縮能力が得られない虞があり、圧縮機を大型化する必
要が生じて、冷媒加熱式暖房の効率を向上できなくな
る。このため、閉止形でない圧縮機と逆止弁との組み合
わせは、本発明には好ましくない。

室外熱交換器（R2）で液化された高温高圧の冷媒を低温
低圧化するためのキャピラリ（C1）としては、使用され
る冷媒の種類や圧縮機（P1）の容量等に応じて、適宜の
内径およ長さを有するものが使用される。

また、バーナ（B1）としては、種々の燃焼方式のものが
使用でき、加熱温度も、使用する溶媒の種類に応じて適
宜の温度範囲に設定することができる。

止め弁（K1）（K2）は、空調機の運搬時や据付時等、室
内熱交換器（R1）を冷媒回路（S1）（S2）から切り離し
て、室内ユニット（U1）と室外ユニット（U2）とを分離
する必要のある場合に、両回路（S1）（S2）を密閉し
て、冷媒の損失を防止するために設けられている。

上記各部からなる、この実施例の空調機は、以下のよう
にして冷暖房に使用される。

まず、冷房時には、電磁弁（V1）（V2）が開かれ、電磁
弁（V3）が閉じられた状態で、圧縮機（P1）が作動され
る。そして、冷媒は、前記白矢印で示すように、圧縮機
（P1）から高温高圧の気体として吐出され、室外熱交換
器（R2）で凝縮熱を放出して高温高圧の液体となった
後、キャピラリ（C1）を通過して低温低圧化され、次い
で、電磁弁（V2）、止め弁（K2）を経由して室内熱交換
器（R1）に供給される。室内熱交換器（R1）に供給され
た低温低圧の液体冷媒は、気化熱を奪って低温低圧の気
体となり、その際に室内を冷房する。また、気化された
低温低圧の冷媒は、止め弁（K1）、電磁弁（V1）、アキ
ュムレータ（A1）およびレシーバタンク（T1）を経由し
て再び圧縮機（P1）に供給され、再度、上記サイクルに
使用される。

一方、暖房時には、電磁弁（V1）（V2）が閉じられ、電
磁弁（V3）が開かれた状態で、小型の閉止形圧縮機（P
2）が作動される。そして、冷媒は、前記黒矢印で示す
ように、閉止形圧縮機（P1）から気体として吐出され、
止め弁（K1）を経由して室内熱交換器（R1）に供給さ
れ、室内熱交換器（R1）内で凝縮熱を放出して液体とな
り、その際に室内を暖房する。液化された冷媒は、止め
弁（K2）、電磁弁（V3）を経由してバーナ（B1）に供給
され、バーナ（B1）内で加熱されて気体となり、アキュ
ムレータ（A1）を介して再び閉止形圧縮機（P2）に供給
され、再度、上記サイクルに使用される。

なお、これまでは、この発明の空調機について、上記実
施例に基づいてのみ説明してきたが、この発明の空調機
は、上記実施例に限定されるものではない。

例えば、上記実施例では、冷房用の冷媒回路（S1）と第
１の分岐回路（S2a）との分岐部分における冷媒の切換
えに、２つの電磁弁（V2）（V3）を用いていたが、１つ
の三方弁を使用しても良い。

その他の部分についても、上記実施例には限定されず、
この発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施
すことができる。

＜効果＞ この発明の空調機は、以上のように構成されており、ヒ
ートポンプ式の暖房機能を有さないので構成にムダがな
く、また、冷房用の冷媒回路と暖房用の冷媒回路とが、
室内熱交換器およびアキュムレータを共用しているの
で、構成が簡単である。しかも、冷房時には、従来同様
の構成からなる上記冷房用の冷媒回路を用いて、通常の
ヒートポンプ式冷房を行い、暖房時には、小型の閉止形
圧縮機を備えた上記暖房用の冷媒回路を用いて、効率の
良い冷媒加熱式暖房を行うことができる。

したがって、この発明の空調機は、構造が簡単で機構に
ムダがなく、しかも、効率の良い冷暖房を行えるものと
なっている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の空調機の一実施例を示す配管図、第
２図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、従来の空調機の配管
を示す配管図である。 （A1）……アキュムレータ、（B1）……バーナ、 （C1）……キャピラリ、 （P1）……圧縮機、（P2）……閉止形圧縮機、 （R1）……室内熱交換器、（R2）……室外熱交換器、 （S1）……冷房用の冷媒回路、 （S2）……暖房用の冷媒回路、 （S2a）……第１の分岐回路、 （S2b）……第２の分岐回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内熱交換器の一端側から、少なくともア
   キュムレータ、圧縮機、室外熱交換器およびキャピラリ
   を介して、上記室内熱交換器の他端側に至る冷房用の冷
   媒回路と、室内熱交換器の他端側から、少なくとも冷媒
   加熱用のバーナを介してアキュムレータの上流側に接続
   された第１の分岐回路と、アキュムレータの下流側か
   ら、小型の閉止形圧縮機を介して室内熱交換器の一端側
   に接続された第２の分岐回路とを備え、上記第１の分岐
   回路とアキュムレータと第２の分岐回路とにより、室内
   熱交換器の他端側から一端側に至る暖房用の冷媒回路が
   構成されていることを特徴とする空調機。