JPH09138024A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH09138024A
JPH09138024A JP7296816A JP29681695A JPH09138024A JP H09138024 A JPH09138024 A JP H09138024A JP 7296816 A JP7296816 A JP 7296816A JP 29681695 A JP29681695 A JP 29681695A JP H09138024 A JPH09138024 A JP H09138024A
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JP
Japan
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compressor
flow rate
refrigerant
air conditioner
capacity
Prior art date
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Pending
Application number
JP7296816A
Other languages
English (en)
Inventor
Takaharu Miya
隆治 宮
Kazutoyo Kagami
一豊 鏡
Junichi Saito
順一 斉藤
Takao Shiina
孝夫 椎名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 要求負荷が小さい場合であっても、その要求
負荷に応じた制御が確実にでき且つ成績係数の優れる空
気調和機を提供する。 【解決手段】 能力可変型の圧縮機1と、熱媒体を用い
て冷媒を加熱する冷媒加熱器5とを有する空気調和機に
おいて、要求負荷に応じて、圧縮機1の能力を制御し又
は加熱器5の熱媒体流量を制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、暖房時に外部熱源
として加熱器を利用する空気調和機に関し、特に暖房運
転と冷房運転とができるヒートポンプ式の空気調和機に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ヒートポンプ式空気調和機の冷
凍サイクルは、圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、室外熱
交換器、四方弁から構成され、この四方弁を用いて暖房
時には、室内熱交換器が凝縮器として作用し、冷房時に
は、室内熱交換器が蒸発器として作用するように冷媒の
流れを切り換えられるようになっている。
【0003】この種のヒートポンプ式の空気調和機で
は、特に寒冷地で使用する場合、実公平1ー23090
号公報に示されるように、暖房時に蒸発器として作用す
る室外熱交換器の着霜を除去する目的の他、暖房運転に
おける出力を補うため、外部熱源から熱媒体を介して冷
媒を加熱する加熱器を設けている。
【0004】かかる空気調和機において、空調するべき
室内温度の変動や複数の室内機のうちの運転台数の変動
によって、要求される負荷が変動する場合があるが、こ
の負荷変動に対処するため、従来は圧縮機の能力を変化
させたり、冷媒流量や室内機の送風ファンの速度調整を
行っている。例えば、暖房運転過負荷の場合には、圧縮
機の吐出容量を制御したり、冷媒流量調整弁等で冷媒循
環量を減らしたり、室内機の送風ファン速度を落として
熱交換量を減らして蒸発能力を押さえている。また、実
公昭61ー23228号公報には、加熱器の熱媒体温度
によって室内に吹き出す空気の風向を変更する構成が開
示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような負荷変動対処法では、成績係数(COP)を向
上させることができないという問題がある。また、暖房
負荷要求が小さい場合には、インバータ圧縮機(能力可
変型圧縮機)であっても上限はともかくとしてその下限
での運転では有効な運転ができず、例えば、図4に示す
ように、最大5馬力の能力を有する圧縮機において、2
馬力運転以下の範囲では、有効な運転制御を行なうこと
ができないという問題がある。
【0006】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解決し、要求負荷が小さい場合であっても、そ
の要求負荷に応じた制御が確実にでき且つ成績係数の優
れる空気調和機を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、能力可変型の圧縮機
と、熱媒体を用いて冷媒を加熱する冷媒加熱器とを有す
る空気調和機において、要求負荷に応じて、前記圧縮機
の能力を制御し又は前記加熱器の熱媒体流量を制御する
ことを特徴とするものである。
【0008】請求項2に記載の発明は、能力可変型の圧
縮機と、熱媒体を用いて冷媒を加熱する冷媒加熱器とを
有する空気調和機において、前記熱媒体を循環させる管
路には流量の絞り手段を設け、暖房負荷に対して圧縮機
の能力を絞り切れない時に、前記絞り手段により熱媒体
の流量を絞ることを特徴とするものである。
【0009】請求項3に記載の発明は、能力可変型の圧
縮機と、熱源水を用いて冷媒を加熱する冷媒加熱器とを
有する空気調和機において、前記冷媒加熱器には汎用ボ
イラを用いて熱源水を供給するとともに、この熱源水を
供給する管路には流量の絞り手段を設け、暖房負荷に対
して圧縮機の能力を絞り切れない時に、前記絞り手段に
より熱源水の流量を絞ることを特徴とするものである。
【0010】請求項4に記載の発明は、請求項2又は3
に記載のものにおいて、前記絞り手段は前記冷媒加熱器
をバイパスして熱媒体を流すバイパス管とこのバイパス
管につながる制御弁とからなり、前記絞り手段により流
量を絞る時には、前記制御弁の切り換えにより、バイパ
ス管に熱媒体を流すことにより流量制御することを特徴
とするものである。
【0011】請求項1乃至4に記載の発明によれば、要
求される負荷に応じて、圧縮機の出力を制御し又は加熱
器の熱媒体流量を制御するものである。例えば、要求負
荷が大きい場合には、加熱器に流れる熱媒体の流量を最
高流量に保持しておいて、圧縮機の運転能力を制御す
る。これによれば、圧縮機の低圧が高くなるので、成績
係数を向上させることができる。
【0012】要求負荷が小さい場合には、圧縮機の能力
を一定に保持しつつ、加熱器の熱媒体流量を変化させて
必要な負荷に対応する。このように、必要に応じて圧縮
機または加熱器の熱媒体流量を制御することによって、
要求される負荷に応じて成績係数の点から最適な制御を
図ることができる。例えば、要求負荷が小さい範囲で
は、加熱器の熱媒体流量のみを変化させて、圧縮機の能
力変化をさせないから運転効率を高めることができ、成
績係数の点においても優れる。特に、能力の小さい範囲
での圧縮機の制御を回避できるので、有効な範囲で圧縮
機の能力を制御でき、圧縮機の発停回数を減少できるも
のである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に
よる空気調和機の冷凍サイクルを示す図であり、矢印は
暖房運転時の冷媒ガスの流れを示している。
【0014】この図1に示すように、冷凍サイクルに
は、圧縮機1、複数の室内熱交換器2、室外熱交換器
3、四方弁4が設けられている。圧縮機1の吐出側は、
四方弁4を介して室内熱交換器2の暖房時における入り
口側に接続されている。更に、室内熱交換器2の出口側
は、膨張弁としても用いられる第3開閉弁7、第2開閉
弁9を介して室外熱交換器3の暖房時における入り口側
と接続されている。この室外熱交換器3の出口側は、四
方弁4に接続されて、更に、四方弁4は、流入遮断弁と
しての逆止弁6を介して圧縮機1の吸込み側(加熱器5
の出口側でもある)と接続されて、冷凍サイクルが形成
されている。
【0015】この加熱器5は室外熱交換器3に対して並
列に接続されるが、この場合、加熱器5の入り口側に
は、加熱器5への冷媒の流入を許可する第1開閉弁8が
設けられ、その出口側は、前述した逆止弁6の下流側に
も接続されている。これにより、暖房運転時において、
加熱器5を通過した冷媒は逆止弁6で遮断されて、室外
熱交換器3に冷媒が寝込むのを防止している。
【0016】この圧縮機1には、吐出能力が可変のいわ
ゆるインバータ圧縮機が用いられており、制御装置10
からの制御指令に応じて吐出能力を変化できるようにな
っている。尚、この圧縮機1は、インバータ圧縮機に限
らず、その吐出能力が制御できるものであれば、いわゆ
るパワーセーブにより能力を変化させる圧縮機であって
も同様な効果を得ることができる。また、室内熱交換器
2が配置された室内には、室内温度を検知する室内温度
検出器14が配置されており、検出した室内温度信号を
制御装置10に送るようになっている。
【0017】加熱器5は、図2に示すように、冷媒を流
す管路101と、熱媒体(熱源水)を流す管路102と
を備え、この管路102には図示を省略した汎用ボイラ
から温水(熱源水)が供給されて、この温水により管路
101を流れる冷媒が加熱される。また、管路102に
は絞り手段103が設けられ、この絞り手段103は、
加熱器5をバイパスして温水を流すバイパス管104
と、このバイパス管104につながる三方弁(制御弁)
105とで構成される。管路102を流れる流量を絞る
時には、三方弁105を切り換えることにより、バイパ
ス管104に矢印Aで示すように温水を流し、これによ
り流量を絞ればよい。
【0018】この実施の形態によれば、第1開閉弁8、
第2開閉弁9を切り換えることにより、空気熱源を利用
した室外熱交換器3、或いは冷媒の加熱器5(寒冷期に
好適である。)のいずれかを利用した暖房運転を行うこ
とができる。
【0019】加熱器5を利用した暖房運転時には、図1
に示すように、第3開閉弁7、第1開閉弁8は開いた状
態で、第2開閉弁9が閉じられる。冷媒の流れは矢印で
示すように、圧縮機1から吐出された冷媒は、四方弁4
を通って室内熱交換器2で熱を放出した後、第3開閉弁
7、第1開閉弁8、加熱器5を通過して加熱された後、
四方弁4を流れて圧縮機1の吸込み側に戻る。
【0020】この実施の形態によれば、制御装置10で
は、要求される負荷に応じて、圧縮機1の能力を制御
し、又は加熱器5の熱媒体の流量を制御するが、その具
体的な制御方法をつぎに説明する。
【0021】図3を参照して、まず、スタート後ステッ
プS1で負荷を検出する。負荷の検出は、室内温度検出
器14で検出した温度及びリモコン(リモートコントロ
ール装置)で設定された設定温度との温度差等により演
算して検出する。ステップS2では、演算により検出し
た負荷が圧縮機1の所定の能力範囲か否かを判断し、そ
の能力範囲内ならばステップS3に移行して圧縮機1の
能力制御を行い、能力範囲外ならばステップS4に移行
して、絞り手段(三方弁)103による温水の流量制御
を行う。圧縮機1の具体的能力範囲は特に限定されるも
のではないが、例えば、図4に示すグラフの横軸に示す
ように、負荷(要求される能力)に対して所定の値Kよ
りも大きいか否かを判断し、Kよりも大きい場合には圧
縮機制御を行い、K以下の場合には流量制御をおこなう
ものである。
【0022】尚、図4のグラフは、要求負荷と能力との
関係を示すもので、横軸に負荷、縦軸に能力(温度又は
馬力)をとったものである。
【0023】この実施の形態によれば、この値Kは、イ
ンバータ圧縮機では約30乃至50%の範囲が好まし
く、例えば、5馬力の圧縮機1では2馬力程度である。
このようにKを基準とするのは、これよりも小さい負荷
に対しては、圧縮機1の能力上その運転制御が実質的に
困難であるともに、圧縮機1の発停止が頻繁になり成績
係数的にも好ましくないからである。
【0024】ステップS3の圧縮機制御では、図4に示
すように、加熱器5への温水流量を最高流量、即ち、絞
り手段103を働かせない状態にして流した流量に保持
し、要求負荷に応じて2乃至5馬力の範囲で負荷を変化
させる。この実施の形態では、ボイラには汎用ボイラが
使用されるので、この汎用ボイラからの温水供給量は常
に一定である。かかる範囲では制御が確実且つ容易にで
き、図4のグラフに示す如く比例的な圧縮機能力制御が
可能となる。
【0025】圧縮機制御後には、ステップS5で、能力
=負荷(目標能力)に達したか否かが判断され、目標値
に達していない場合には、ステップS1の負荷検知に戻
り、上記のステップを繰り返し、目標値に達した場合に
は終了する。
【0026】ステップS4の流量制御は、図4のグラフ
において値Kよりも左側に示しており、値Kより要求負
荷の小さい場合に、圧縮機1の吐出能力を一定とし、加
熱器5に流れる流量を、絞り手段103を通じて、適宜
調節することによって負荷に対応した制御をおこなう。
この流量制御の場合には、圧縮機1は最低能力で且つ一
定の能力で駆動する。この低負荷要求に対しては熱容量
の大きい水等により冷媒を間接加熱しているので、安定
した運転を図ることができる。
【0027】以上のような制御をおこなうことによっ
て、例えば、要求負荷が大きい場合には、加熱器5への
熱媒体流量を最高流量に保持しつつ、圧縮機1の運転能
力を制御する。これによれば、圧縮機1の低圧が高くな
るので、成績係数を向上させることができる。要求負荷
が小さい場合には、圧縮機1の能力を一定に保持しつ
つ、加熱器5の熱媒体流量を変化させて必要な負荷に対
応する。このように、必要に応じて圧縮機1または加熱
器5の熱媒体流量を制御することによって、要求される
能力や経済性に応じて最適な制御を図ることができる。
例えば、要求負荷が小さい範囲では、加熱器の熱媒体流
量を変化させて、圧縮機の能力を変化させないから運転
効率を高めることができ、成績係数の点においても優れ
る。特に、能力の小さい範囲で、圧縮機1の制御をおこ
なうものでないから、有効な範囲で圧縮機1の吐出能力
を制御でき、圧縮機1の発停回数も減少できる。
【0028】尚、除霜運転時には、第3開閉弁7が閉じ
られ、第1開閉弁8、第2開閉弁9がそれぞれ開かれ
て、加熱器5で加熱した冷媒は、圧縮機1、着霜した室
外熱交換器3に直接送られる。この場合、室内熱交換器
2では、第3開閉弁7が閉じられているため冷媒が送ら
れて蒸発による放熱がほとんどなくなるため、除霜終了
後に、暖房運転を再開したときの立ち上がりが良好とな
る。
【0029】また、通常の空気熱源による暖房運転時に
は、第3開閉弁7、第2開閉弁9は開いた状態で、第1
開閉弁8が閉じられ、圧縮機1から吐出された冷媒は、
四方弁4、室内熱交換器2、第3開閉弁7、室外熱交換
器3、四方弁4、逆止弁6を流れて、圧縮機1の吸込み
側に戻る。
【0030】図5は、別の実施の形態を示している。こ
れによれば、絞り手段103は、加熱器5をバイパスし
て温水を流すバイパス管104と、このバイパス管10
4につながる二方弁107とで構成される。管路102
を流れる流量を絞る時には二方弁107を切り換えるこ
とによりバイパス管104に矢印Bで示すように温水を
流し、これにより流量を絞ればよい。これによっても、
流量を絞ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、これら
の発明によれば、要求される負荷に応じて、圧縮機の能
力を制御し又は加熱器の熱媒体流量を制御するから、要
求負荷に対する確実な制御と、成績係数の向上とを図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気調和機の冷凍サイクルを示す
回路図である。
【図2】絞り手段の一実施の形態を示す回路図である。
【図3】本発明による空気調和機の一実施の形態を示す
フローチャートである。
【図4】負荷と能力制御の関係を示すグラフ図である。
【図5】絞り手段の別の実施の形態を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 室内熱交換器 3 室外熱交換器 4 四方弁 5 加熱器 10 制御装置 103 絞り手段 104 バイパス管 105 制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椎名 孝夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 能力可変型の圧縮機と、熱媒体を用いて
    冷媒を加熱する冷媒加熱器とを有する空気調和機におい
    て、要求負荷に応じて、前記圧縮機の能力を制御し又は
    前記加熱器の熱媒体流量を制御することを特徴とする空
    気調和機。
  2. 【請求項2】 能力可変型の圧縮機と、熱媒体を用いて
    冷媒を加熱する冷媒加熱器とを有する空気調和機におい
    て、前記熱媒体を循環させる管路には流量の絞り手段を
    設け、暖房負荷に対して圧縮機の能力を絞り切れない時
    に、前記絞り手段により熱媒体の流量を絞ることを特徴
    とする空気調和機。
  3. 【請求項3】 能力可変型の圧縮機と、熱源水を用いて
    冷媒を加熱する冷媒加熱器とを有する空気調和機におい
    て、前記冷媒加熱器には汎用ボイラを用いて熱源水を供
    給するとともに、この熱源水を供給する管路には流量の
    絞り手段を設け、暖房負荷に対して圧縮機の能力を絞り
    切れない時に、前記絞り手段により熱源水の流量を絞る
    ことを特徴とする空気調和機。
  4. 【請求項4】 前記絞り手段は前記冷媒加熱器をバイパ
    スして熱媒体を流すバイパス管とこのバイパス管につな
    がる制御弁とからなり、前記絞り手段により流量を絞る
    時には、制御弁の切り換えにより、バイパス管に熱媒体
    を流すことにより流量制御することを特徴とする請求項
    2又は3に記載の空気調和機。
JP7296816A 1995-11-15 1995-11-15 空気調和機 Pending JPH09138024A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001280749A (ja) * 2000-03-31 2001-10-10 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
US6634182B2 (en) * 1999-09-17 2003-10-21 Hitachi, Ltd. Ammonia refrigerator
CN100388145C (zh) * 2004-09-30 2008-05-14 泰豪科技股份有限公司 水源热泵井水流量节能自控装置
KR20100025033A (ko) * 2008-08-27 2010-03-09 엘지전자 주식회사 공기조화시스템
KR101532781B1 (ko) * 2008-08-27 2015-07-01 엘지전자 주식회사 공기조화시스템

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