JP3133647B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP3133647B2 JP07176484A JP17648495A JP3133647B2 JP 3133647 B2 JP3133647 B2 JP 3133647B2 JP 07176484 A JP07176484 A JP 07176484A JP 17648495 A JP17648495 A JP 17648495A JP 3133647 B2 JP3133647 B2 JP 3133647B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、暖房運転時に熱源
として室外熱交換器に代えてボイラ等の外部熱源を利用
する寒冷地に好適なヒートポンプ式空気調和機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、ヒートポンプ式の空気調和機の
冷凍サイクルは、圧縮機、室内熱交換器、膨脹弁、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
房地には、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
の流れを切り替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、暖房時に蒸発器として
作用する室外熱交換器に着霜が生じることがあり、室外
熱交換器に着霜が生じると、暖房運転の効率を低下させ
る原因になるので、適宜、除霜をする必要がある。
【0004】従来は、除霜する場合には、運転モードを
冷房運転に切り替え、室内空気を熱源として、室外熱交
換器を凝縮器として作用させることにより、その凝縮潜
熱を利用して除霜を行っている。
【0005】そこで、ヒートポンプ式の空気調和機の中
には、実公昭53−21798号公報に開示されている
ように、特に、寒冷地での暖房用にも対応できるよう
に、暖房運転時には、室外熱交換器に代えてボイラ熱源
などを利用して冷媒を加熱するようにしたものが提案さ
れている。
【0006】このように、ヒートポンプ式の空気調和機
では、除霜運転時には、いわゆる冷房運転モードに切り
替わり、室内空気を熱源として霜を解かすので、除霜に
時間がかかる。しかも、室内熱交換器が冷却されてしま
い、除霜を終了した後での暖房の立ち上がりが鈍いとい
う問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記ボイラ熱源を使用
した空気調和機において、室外熱交換器をボイラ等の外
部熱源とを自動的に切り替えて、適切な暖房能力を得る
ことが望まれている。
【0008】また、室外熱交換器と外部熱源とを自動的
に切り替えるように構成すると、試運転時やサービス時
に、サービスマンの希望とは異なる熱源が運転状態にな
ることがある。例えば、サービスマンが外部熱源の動作
を確認したい場合に、外気温度が高いと熱源として室外
熱交換器に自動的に切り替えられ、外部熱源の動作を確
認することができず、この結果、空気調和機の試運転や
サービスを円滑に行うことができない。
【0009】本発明の目的は、室外熱交換器と外部熱源
とを適切に切り替えて外部熱源の利用により暖房能力の
向上を図るとともに、空気調和機の設置時における試運
転を円滑に行い得る空気調和機を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、室外
熱交換器とボイラ等の外部熱源とが冷媒回路内に組み込
まれた空気調和機において、周囲の外気温度を検出する
外気温度センサと、強制切り替え信号を出力する強制ス
イッチと、前記外気温度センサで検出した外気温度に応
じて使用熱源を室外熱交換器か外部熱源かのいずれかに
自動的に切り替えるが、前記強制スイッチからの強制切
り替え信号が入力された場合には外気温度にかかわらず
使用熱源を外部熱源に強制的に切り替える制御手段と、
を備えて構成される。
【0011】この発明によれば、外気温度センサで検出
した温度に応じて使用熱源を室外熱交換器か外部熱源か
のいずれかに自動的に切り替えるようにした空気調和機
において、強制スイッチから強制切り替え信号が入力さ
れた場合には外気温度にかかわらず使用熱源を外部熱源
に強制的に切り替えるようにして外部熱源の動作を確認
できる。つまり、自動切り替えにした場合、試運転に際
してサービスマンの希望する対象熱源(外部熱源)以外
の熱源(室外熱交換器)自動切り替えされることがあり
得るので外部熱源の検査ができないことになるが、この
発明では、強制スイッチからの強制切り替え信号により
外部熱源に強制的に切り替えて該外部熱源を検査でき
る。
【0012】請求項2の発明は、室外熱交換器とボイラ
等の外部熱源とが冷媒回路内に組み込まれた空気調和機
において、試運転命令信号を出力する試運転スイッチ
と、前記試運転スイッチからの試運転命令信号が入力さ
れた場合に使用熱源として室外熱交換器か外部熱源かの
いずれか一方の熱源を優先的に選択して運転を行い、所
定時間経過後に自動的に他方の熱源に切り替えて運転の
制御を行う制御手段と、を備えて構成される。
【0013】この発明によれば、試運転スイッチからの
試運転命令信号が入力された場合に使用熱源として室外
熱交換器かボイラ熱源かのいずれか一方の熱源が優先的
に選択され、所定時間経過後に自動的に他方の熱源に切
り替えて運転されるので、試運転を自動化し、室外熱交
換器および外部熱源を容易かつ確実に検査できる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
【0015】図1に、本発明による空気調和機の冷凍サ
イクルを示す。同図中、矢印で暖房運転時の冷媒ガスの
流れを示す。
【0016】図1に示すように、冷凍サイクルには、圧
縮機1、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。
【0017】さらに、室内熱交換器2の出口側は、膨脹
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。この逆止弁6は、室外熱交換器3から冷媒が戻る方
向のみ冷媒を通過させることができ、逆方向には流れな
いように構成されるものである。従って、逆止弁6は、
これに限らず、二方向の流れをいずれの方向の流れに対
しても確実に遮断するいわゆる二方向弁を用いてもよ
い。
【0018】このように冷媒回路において、ボイラを外
部熱源とする加熱器5が前記室外熱交換器3と並列的に
接続されているが、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、その出口側には、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、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には流れな
いようになっている。なお、符号5aは加熱器5用のバ
ーナを示す。
【0019】なお、第3開閉弁7、第1開閉弁8及び第
2開閉弁9はそれぞれの弁につながる室内熱交換器2、
加熱器5、室外熱交換器3の使用時に開放され、不使用
時に閉じられる弁が用いられるが、室内熱交換器2の下
流にもうけられる第3開閉弁7は、流量を絞る膨脹弁と
しても機能する弁を用いることによって、全体の構成を
簡易にできる。
【0020】次に、符号10は制御回路を示し、該制御
回路10は、第1開閉弁8、第2開閉弁9を開閉して熱
源として加熱器5あるいは室外熱交換器3のうちいずれ
かを選択するものである。この制御回路10には、外気
温度センサ(サーミスタ)11、強制スイッチ12、及
び試運転スイッチ13からの外気温度、強制切り替え信
号、及び試運転命令信号がそれぞれ供給され、これらの
入力信号に基づいて、強制回路10は、第1開閉弁8、
第2開閉弁9を開閉して加熱器5あるいは室外熱交換器
3のうちいずれかを選択するものであるが、この点につ
いては後述する。
【0021】次に以上の構成からなる空気調和機の運転
動作ついて説明する。
【0022】通常の空気熱源による暖房運転時には、図
1に示すように、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が閉じられる。冷媒ガスの流れは
図1に矢印で示すように、圧縮機1から吐出された冷媒
ガスは、四方弁4を通って凝縮器として作用する室内熱
交換器2で凝縮液化する際に熱を放出した後、膨脹弁と
して機能する第3開閉弁7で絞られて減圧されてから、
室外熱交換器3で蒸発ガス化して外気との間で熱を取り
込んだ後、四方弁4、逆止弁6を流れて圧縮機1の吸込
側に戻るようになっている。
【0023】ボイラ熱源を利用した暖房運転をする場合
には、図2において、第2開閉弁9が閉じられ、第1開
閉弁8が開かれる。この状態では、冷媒加熱用の加熱器
5で強制的にボイラ熱により加熱された冷媒ガスが圧縮
機1に供給されるので、室内熱交換器2では、より多量
の熱が放出されて十分な暖房を行うことができる。
【0024】また、逆止弁6は、加熱器5で加熱された
冷媒ガスが室外熱交換器3に流入するのを阻止する。従
って、冷媒ガスでの冷媒循環量が減少するいわゆる寝込
み現象を確実に防止できるので、ボイラ熱を利用して熱
効率のよい暖房を行える。
【0025】なお、図3は、除霜運転時の冷媒ガスの流
れを示す図である。この除霜運転をする場合には、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
れぞれ開かれる。加熱器5でボイラ熱を蒸発潜熱として
取り込んだ冷媒ガスは、逆止弁6の閉鎖によって室内熱
交換器2へ流れ込むことなく、確実に圧縮機1へ吸込ま
れる。その後圧縮機1から吐出されて、着霜した霜が迅
速に除去される。凝縮した冷媒ガスは、第2開閉弁9及
び第1開閉弁8を介して加熱器5に導入されてガス化す
る。一方、室内熱交換器2では、,第3開閉弁7が閉じ
こめられているため冷媒ガス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。
【0026】なお、上記の例では、室内熱交換器2が1
つのシングル型の空気調和機が示されているが、室内熱
交換器2と第3開閉弁7とを複数個並列につないで、マ
ルチ型の空気調和機とし、冷房、,暖房運転時、必要に
応じて(負荷に応じて)開度調整をするようにしてもよ
い。.次に、外部温度センサ11、強制スイッチ12、
及び試運転スイッチ13からの外気温度、強制切り替え
信号、及び試運転命令信号に基づき、制御回路10が第
1開閉弁8、第2開閉弁9を開閉して加熱器5あるいは
室外熱交換器3のうちいずれかを選択する各種のモード
(第1モード、第2モード、及び第3モード)について
説明する。
【0027】第1モード 通常運転時には、制御回路10は、外気温度センサ11
からの外気温度に基づき、第1開閉弁8、第2開閉弁9
を開閉する。すなわち、外気温度が設定温度より高い場
合には、第1開閉弁8を閉じ且つ第2開閉弁9を開いて
室外熱交換器3を選択し、一方、外気温度が設定温度以
下である場合には、第1開閉弁8を開き且つ第2開閉弁
9を閉じて加熱器5を選択する。
【0028】第2モード 制御回路10が外気温センサ11からの外気温度に基づ
き上記第1モードを強制スイッチ12から強制切り替え
信号が制御回路10に供給されると、外気温度にかかわ
らず、制御回路10は加熱器5を選択する。すなわち、
制御回路10は、第1開閉弁8を開き且つ第2開閉弁9
を閉じて加熱器5を選択し、これにより、サービス時
に、バーナ5a及び加熱器(ボイラ熱交換器)5の運転
状態を容易に確認することができる。
【0029】ここで、図4には、第2モードのフローチ
ャートが示されている。
【0030】図4において、ステップ100でスタート
し、ステップ102で強制運転か否かが判定される。ス
テップ102で強制運転でない場合には、通常運転を行
い、,ステップ104に進み、外気温度センサ11から
外気温(T)を検出し、ステップ106で外気温(T)
を設定温度(K)と比較する。ステップ106において
外気温(T)が設定温度(K)よりも高い場合には、ス
テップ108に進み、空気熱源(室外熱交換器3)を利
用し、一方、外気温(T)が設定温度(K)以下である
場合には、ステップ110に進み、ボイラ熱源(加熱器
5)を利用する。
【0031】前記ステップ102で強制運転である場合
には、ステップ112でボイラ熱源(加熱器5)を利用
し、ステップ114で強制運転が終了しているか否かが
判定される。ステップ114において、強制運転が終了
していない場合には、ステップ112に戻り、一方、強
制運転が終了している場合には、ステップ104に進
み、通常運転になる。
【0032】ここで、図5には、第3モードのフローチ
ャートが示されている。
【0033】図5において、ステップ200でスタート
し、ステップ202で試運転か否かが判定される。ステ
ップ202で試運転でない場合には、通常運転を行い、
ステップ204に進み、外気温度センサ11から外気温
(T)を検出し、ステップ206で外気温(T)を設定
温度(K)と比較する。ステップ206において、外気
温(T)が設定温度(K)よりも高い場合には、ステッ
プ208に進み、空気熱源(室外熱交換器3)を利用
し、一方、外気温(T)が設定温度(K)以下である場
合には、ステップ210に進み、ボイラ熱源(加熱器
5)を利用する。
【0034】ステップ202で試運転である場合には、
ステップ212で、ボイラ熱源(加熱器5)あるいは空
気熱源(室外熱交換器3)のうちいずれか一方を利用
し、ステップ214で所定時間が経過しているか否かが
判定される。ステップ214において、所定時間が経過
していない場合には、ステップ214に戻り、一方所定
時間が経過している場合には、ステップ216に進み、
ボイラ熱源あるいは空気熱源のうちいずれか他方を利用
し、その後、ステップ204に進み、通常運転になる。
【0035】
【発明の効果】以上の通り、請求項1〜2に記載の発明
によれば、外気温度センサからの外気温度に基づいて室
外熱交換器と外部熱源とを適切に切り替え、外部熱源の
利用により暖房能力を向上させることができる。また、
強制スイッチからの強制切り替え信号あるいは試運転ス
イッチからの試運転命令信号に基づいて室外熱交換器と
外部熱源とを強制的あるいは優先的に切り替え、空気調
和機の設置時における試運転を円滑に行うことができ
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
回路図であり、空気熱源による暖房運転時の冷媒ガスの
流れを示す図である。
【図2】本発明による空気調和機の冷凍サイクルを示す
回路図であり、外部熱源による暖房運転時の冷媒ガスの
流れを示す図である。
【図3】本発明による空気調和機の冷凍サイクルを示す
回路図であり、除霜運転時の冷媒ガスの流れを示す図で
ある。
【図4】図1に示した空気調和機の運転モードのフロー
チャートである。
【図5】図4とは異なる運転モードのフローチャートで
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 5a バーナ 6 逆止弁(流入遮断弁) 7 第3開閉弁 8 第1開閉弁 9 第2開閉弁 10 制御回路 11 外部温度センサ 12 強制スイッチ 13 試運転スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 順一 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 (56)参考文献 実開 昭57−118261(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】室外熱交換器とボイラ等の外部熱源とが冷
    媒回路内に組み込まれた空気調和機において、周囲の外
    気温度を検出する外気温度センサと、強制切り替え信号
    を出力する強制スイッチと、前記外気温度センサで検出
    した外気温度に応じて使用熱源を室外熱交換器か外部熱
    源かのいずれかに自動的に切り替えるが、前記強制スイ
    ッチからの強制切り替え信号が入力された場合には外気
    温度にかかわらず使用熱源を外部熱源に強制的に切り替
    える制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調和
    機。
  2. 【請求項2】室外熱交換器とボイラ等の外部熱源とが冷
    媒回路内に組み込まれた空気調和機において、試運転命
    令信号を出力する試運転スイッチと、前記試運転スイッ
    チからの試運転命令信号が入力された場合に使用熱源と
    して室外熱交換器か外部熱源かのいずれか一方の熱源を
    優先的に選択して運転を行い、所定時間経過後に自動的
    に他方の熱源に切り替えて運転の制御を行う制御手段
    と、を備えたことを特徴とする空気調和機。
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