专利名称：空调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及供暖运行时具备加热制冷剂的制冷剂加热器的空调器。
近年来市场已出现大量节能且供暖能力强的热泵式空调器。
为达到节能，通常在提高压缩机、送风机、热交换器等性能、缩小蒸发温度与冷凝温度的温度差以及降低冷冻循环输入方面下功夫。
在提高供暖能力方面，则采用利用蓄热、液体射流以提高压缩机输入效率、达到即使在环境温度较低场合也能发挥高供暖能力。
此外，在冬季环境温度十分低的寒冷地区，用燃烧石油或燃气等作为热源加热制冷剂、使其蒸发而进行供暖运行的加热制冷剂式空调器也进入市场。
然而，热泵式乃是利用抽吸空气热源原理，因而制冷剂蒸发温度不能不在环境温度以下，在环境温度低的场合，就有因结霜或制冷剂循环量减少而使供暖能力降低等的问题。
此外，加热制冷剂式的空调器一般为利用压缩机使已加热蒸发的制冷剂循环的装置，由于作为气泵的压缩机输入较高，尽管能产生高供暖能力但维护运行费用必然较高，尤其是在用燃烧燃气加热制冷剂方式中，除了燃气费用价贵还要加上电费。因此，以石油代替燃气作为燃料的加热制冷剂方式能使维持运行费用较低。
反之，在环境温度高的条件下，与燃气或石油燃料的加热制冷剂方式相比、热泵式空调器能发挥充分的供暖能力，同时供暖费用较低。
本发明目的在于提供能发挥热泵式与燃烧热源加热制冷剂式的各自特征、供暖运行时、从经济性与舒适性考虑进行空气热源的热泵运行与燃烧热源的加热制冷剂运行的转换、达到降低供暖运行费用与提高舒适性的空调器。
为解决上述课题，本发明空调器包括用燃烧热源加热制冷剂的制冷剂加热器，进行制冷剂与室外空气间热交换的室外热交换器，进行制冷剂与室内空气间热交换的室内热交换器，使制冷剂循环的压缩机，可将制冷剂的循环管路向上述室外热交换器或上述制冷剂加热器中的任一个上转换的转换阀、检测环境温度的环境温度传感器，以及按照来自该环境温度传感器的环境温度信号转换控制上述转换阀、进行热泵运行与加热制冷剂运行转换的运行转换控制机构。
根据以上结构，由于按照环境温度信号进行热泵运行与制冷剂加热运行转换，能在环境温度低时达到高供暖能力和降低供暖时的运行费用。
对附图的简单说明。
图1为表示本发明第1实施例空调器的结构图，图2为表示相对环境温度的供暖运行费用一例的图，图3为表示在环境温度上升与下降时的运行转换温度的图，图4为表示本发明第2实施例空调器的结构图，图5为说明本发明第3实施例空调器作用的图，图6为说明在供暖能力上升与下降时进行运行转换的图，图7为表示本发明第4实施例空调器的结构图，图8为表示与传统丙烷气制冷剂加热运行相比较、混合运行供暖费用与CO2减低率的说明图，图9为说明环境温度上升与下降时的运行转换温度的图，图10为表示本发明第4实施例变形例的结构图，图11为表示本发明第5实施例的结构图。
以下、参照附图详细说明本发明实施例。
图1为表示本发明第1实施例空调器的结构图。图中的实线连线表示制冷剂流，虚线连线表示控制信号流。来自压缩机1的制冷剂配管经四通阀2与室内热交换器3相连。来自室内热交换器3的制冷剂配管经电子膨胀阀4后向两方向分支，其中的一方向为经两通阀5(第1开关阀)与制冷剂石油加热器7相连，另一方向经两通阀6(第2开关阀)与室外热交换器相连。来自制冷剂石油加热器7的制冷剂配管经四通阀2与单向阀9，返回至压缩机1。此外，在两通阀6与压缩机1间连接有毛细管12与两通阀13。运行控制部10按照来自环境温度传感器11的信号进行运行控制。
现说明运行控制部10的运行控制动作。装置起动后，当制冷剂石油加热器7的燃烧用气化器温度因加热器预热一旦达到设定温度，即开始制冷剂回收运行，为使制冷剂回收时的制冷剂沿实线箭头方向流经制冷剂配管，设定四通阀2，关闭两通阀5、6，使压缩机1运行，将滞留在制冷剂石油加热器7与室外热交换器8内的制冷剂回收在室内热交换器3与配管中。当制冷剂回收结束后，打开两通阀5，进行燃料油灯点火，开始用石油加热制冷剂的供暖运行。用传感器检测制冷剂石油加热器7的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)，用电子膨胀阀4控制制冷剂的流动，使在制冷剂石油加热器7蒸发的制冷剂的过热度成为一定。
图2为表示在某寒冷地区单独使用传统灯油加热制冷剂的运行与单独使用热泵运行相对环境温度的供暖运行费用一例的图。在此场合，年均总供暖费用可通过分别对每环境温度1°的供暖费用累加求出，单独使用石油加热制冷剂运行时约为50,000日元，单独使用热泵时约为54,000日元。
由于年均供暖费用取决于寒冷地区的环境温度及其持续时间、建筑物负荷、热泵与制冷剂加热器性能等，为了进一步提高供暖费用计算精度，有必要算出考虑了预先设置场所、设备性能的供暖运行费用。作为供暖运行费用的计算方法，例如可以是基于日本标准JISC9612的方法，或者也可以是考虑了公认空调负荷的计算方法，然而，为了提高考虑设备性能的精度，可认为采用改变环境温度的供暖试验结果的方法为好。
在图2例的场合，由于热泵运行时的供暖能力取决于环境温度，故在环境温度为1℃以上时热泵运行、在不到1℃时加热制冷剂运行方式的供暖费用会降低。因此，为了使运行维持费用最小化，若在1℃时进行热泵运行与加热制冷剂运行转换的混合运行(hybrid operation)，能降低运行费用。但是，由于在热泵运行中，在环境温度为5℃的附近、在室外热交换器上开始结霜而需进行除霜运行，故在考虑供暖舒适性时，希能尽量避免在进行除霜运行期间的供暖运行中止。因此，在混合运行中，考虑到供暖舒适性而使转换温度不设定在1℃而稍稍提高从而不中止供暖运行，并能一定程度减低运行费用。
因此，在此第1实施例中，考虑在热泵运行中的实际结霜温度约5℃，如图3所示，在运行开始时环境温度低时、进行加热制冷剂运行，其后，当环境温度上升为7℃转换成热泵运行。在环境温度为7℃以上时继续进行热泵运行，当环境温度在5℃以下时，即转换成加热制冷剂运行。通过在环境温度上升与下降时改变运行转换温度，能提高控制稳定性与舒适性。
在图1所示本发明第1实施例空调器中，在供暖运行启动时，优先使与环境温度无关的加热制冷剂运行开始。此时，在环境温度传感器11所示的环境温度为7℃以下时，仍旧继续加热制冷剂运行。另外，在已开始供暖运行、环境温度已超过7℃时，在从启动起的一定时间后从加热制冷剂运行向热泵运行转换。此运行转换在压缩机1仍旧继续运行、制冷剂石油加热器7的燃烧停止后，关闭两通阀5，打开两通阀6，将制冷剂流转换成朝向室外热交换器8侧。用传感器检测室外热交换器8的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)，用电子膨胀阀4控制制冷剂流量，使在室外热交换器8蒸发的制冷剂过热度成为一定。
在热泵运行时用结霜检测器(未图示)检测室外热交换器8结霜后，打开两通阀13，使从压缩机排出的高温气返回至室外热交换8的入口，进行除霜。
在环境温度下降至5℃以下时，进行从热泵运行向加热制冷剂运行的转换。此运行转换和启动时的控制大致相同。就是在压缩机1的运行中，关闭两通阀5、6，将滞留在制冷剂石油加热器7与室外热交换器8内的制冷剂回收在室内热交换器3与配管中。对制冷剂石油加热器7的燃烧用气化器，考虑预热时间，在与开始制冷剂回收的同时或在其以前，用加热器开始预热。
当制冷剂回收结束，打开两通阀5。制冷剂回收结束后，当制冷剂石油加热器7的燃烧用气化器温度一旦达到了设定温度，即进行作为燃料的灯油点火，开始进行用石油加热制冷剂的供暖运行。用传感器检测制冷剂石油加热器7的入口与出口温度，用电子膨胀阀4控制制冷剂流量，以使在制冷剂石油加热器7蒸发的制冷剂过度成为一定。
从热泵运行向加热制冷剂运行的转换与启动时的加热制冷剂运行相比，其不同点在于，前者在制冷剂回收时室内机的送风机仍按室内热交换器温度进行旋转，继续进行供暖运行。
在此第1实施中，在供暖启动时进行加热制冷剂运行，然而，在石油残留量检测器(未图示)检测出石油残留量成为很少时，进行热泵运行。此外，在制冷剂石油加热器7内发生故障、难以进行加热制冷剂运行时，作为紧急排除故障运行而强制进行热泵运行。可通过遥控或操作室内机上具备的开关进行强制运行指示。在环境温度低、湿度高时，室外热交换器8上结露时的除霜，打开两通阀13而使从压缩机排出的高温气体返回至室外热交换器8的入口进行除霜运行。
此外，此除霜运行也可以改变成使四通阀反向压缩机的高温排气向室外热交换器8返回的结构。在此场合，由于能省去图1所示毛细管12、两通阀13及相互间的连接配管，故可达到简化循环组成和降低成本的目的。
图4为表示本发明第2实施例空调器的结构图。在此，实线连线表示制冷剂流向，虚线连线表示控制信号流。来自压缩机1的制冷剂配管经四通阀2与室内热交换器3相连。来自室内热交换器3的制冷剂配管经电子膨胀阀4后与三通阀14相连，使从三通阀14分支的制冷剂配管中的一根配管与制冷剂石油加热器7相连，另一根与室外热交换器8相连。来自制冷剂石油加热器7的制冷剂配管与三通阀15相连而使从三通阀15分支的制冷剂配管中的一根配管与压缩机1相连，另一根与来自三通阀14的配管一起与室外热交换器8相连。来自室外热交换器8的制冷剂配管经四通阀2与单向阀9返回至压缩机1。运行控制部10按照来自环境温度传感器1的环境温度信号进行运行控制。
下面说明运行控制部10的运行控制动作。装置启动后，首先设定四通阀2以使制冷剂经制冷剂配管沿实线箭头方向流动，设定三通阀14，使制冷剂从电子膨胀阀4向制冷剂石油加热器7流动，设定三通阀15使制冷剂从制冷剂石油加热器7向室外热交换器8流动。然后，用加热器开始预热制冷剂石油加热器7燃烧用气化器。当制冷剂石油加热器7燃烧用气化器温度一旦达到了设定温度时，使压缩机1运行，对作为燃料的灯油点火，开始用石油加热制冷剂进行供暖运行。用传感器检测制冷剂石油加热器7的入口与出口温度，用电子膨胀阀4控制制冷剂流动，使在制冷剂石油加热器7蒸发的制冷剂过热度成为一定。在开始过热度控制一定时间后，转换三通阀15，将制冷剂流动变成从制冷剂石油加热器7流向压缩机1，再将室外热交换8侧关闭。这样，在第2实施例中，无需进行启动时的制冷剂回收运行。
在该第2实施例空调器的供暖运行启动时，优先使与环境温度无关的制冷剂加热运行开始。此时，在环境温度传感器11所示环境温度在7℃以下时仍旧继续加热制冷剂运行。另外，在已开始供暖运行、环境温度已超过7℃时，自启动起一定时间后从加热制冷剂运行转换到热泵运行。该运行转换是在仍旧使压缩机1的运行继续、制冷剂石油加热器7的燃烧停止后，通过转换三通阀14将制冷剂石油加热器7侧关闭，使制冷剂从电子膨胀阀4向室外热交换器8侧流动。用传感器检测室外热交换器8的入口与出口温度，用电子膨胀阀4控制制冷剂流量，使在室外热交换器8蒸发的制冷剂过热度成为一定。
在热泵运行时用结霜检测器(未图示)检测室外热交换器8上结露后，转换三通阀14，使制冷剂从电子膨胀阀4流向制冷剂石油加热器7侧，进行石油燃烧。同时，设定三通阀15，使制冷剂从制冷剂石油加热器7流向室外热交换器8。使在制冷剂石油加热器7被加热蒸发的高温制冷剂通过已结霜的室外热交换器8，一面进行除霜一面被吸入压缩机1内。用传感器检测制冷剂石油加热器7的入口与出口温度，控制电子膨胀阀4，使在制冷剂石油加热器7蒸发的制冷剂过热度变成为一定，然而，为尽量减少在压缩机1的入口的制冷剂返回量，使过热度设定温度与通常的加热制冷剂运行场合相比较大。此除霜运行的特点在于能一面进行除霜运行一面连续进行供暖运行。在除霜运行结束后，进行三通阀14与15的转换，返回至通常的热泵运行。
在环境温度下降成为5℃以下场合，进行从热泵运行向加热制冷剂运行的转换。该运行转换与启动时的控制大致相同。就是转换三通阀14，使制冷剂从电子膨胀阀4流向制冷剂石油加热器7侧，转换三通阀15，使制冷剂从制冷剂石油加热器7流向室外热交换器8侧。
为能在进行从热泵运行向加热制冷剂运行转换前结束制冷剂石油加热器7的燃烧用气化器的预热，用加热器开始预热。制冷剂回路转换结束后，制冷剂石油加热器7的燃烧用气化器温度达到设定温度、进行作为燃料的灯油点火，开始进行用石油加热制冷剂的供暖运行。用传感器检测制冷剂石油加热器7的入口与出口温度，用电子膨胀阀4控制制冷剂流动，使在制冷剂石油加热器7蒸发的制冷剂过热度成为一定。在开始过热度控制一定时间后，转换三通阀15，改变制冷剂从制冷剂石油加热器7向压缩机1的流动，关闭室外热交换器8。这样，在本实施例中，无需进行运行置换时的制冷剂回收运行。因此，能使供暖能力下降很小而使舒适性提高。
在此第2实施例中，在供暖启动时进行加热制冷剂运行，然而，在石油剩余量检测器(未图示)检测石油剩余量少时，进行热泵运行。此外，在制冷剂石油加热器7内发生故障、难以进行加热制冷剂运行的场合，作为应急免灾运行可强制进行热泵运行。在此场合，转换三通阀14，共闭制冷剂石油加热器7，使制冷剂从电子膨胀阀4向室外热交换器8流动。同时，转换三通阀15，将制冷剂石油加热器7与室外热交换器8间关闭。用传感器检测室外热交换器8的入口与出口温度，用电子膨胀阀4控制制冷剂流量，使已在室外交换器8蒸发的制冷剂过热度成为一定。
可通过遥控或操作室内机上具备的开关进行强制运行指示。在环境温度低、湿度高时，室外热交换器8上已结霜场合的除霜，可通过使四通阀2反转、让压缩机排出的高温气体返回至室外热交换器8的入口处进行除霜运行。
以下、说明本发明第3实施例。
该第3实施例的特征不仅按照环境温度、而且还要按照空调必需的供暖能力、从热泵运行或加热制冷剂运行中任选一种的运行控制。此外，由于此第3实施例的循环组成与图1所示相同，因而省略对其组成的说明，用图5说明其作用。
图5为表示按照环境温度与供暖能力任意选择热泵运行或加热制冷剂运行进行运行控制的说明图，图中横轴表示环境温度(℃)，纵轴表示空调所需供暖能力(KW)。
在该第3实施例的空调器的供暖运行启动时，优先开始与环境温度无关的加热制冷剂运行。此时，例如在环境温度为4℃、已判断空调所需供暖能力为最大Qmax时，如图5所示，由于供暖能力比Q1还大，进行具有供暖能力Qmax的加热制冷剂运行。空调必需的供暖能力可基于从房间内检测和室温与设定温度的差求出。就是在室温与设定温度的差较大的场合，将空调所需供暖能力设定成较高。在此，通过控制石油燃烧量可获得最大供暖能力Qmax。
在环境温度保持为4℃、继续加热制冷剂运行后，房间的温度上升，所需的供暖能力逐步减少、在从Q1下降时，转换成热泵运行。此时，热泵运行的供暖能力通过用与压缩机1相连的变频电源(未图示)的控制频率、控制压缩机1的转速进行。并且，在使热泵运行继续过程中，进行如下的运行控制，就是因房间门被打开等使房间温度急剧下降，当空调所需供暖能力超过Q2时，再次转换成加热制冷剂运行。
此外，在供暖运行启动时，以加热制冷剂运行开始时、在环境温度为4℃的场合，从房间内检测的温度接近于设定温度，空调所需供暖能力低、所需供暖能力比Q1还小，在此场合，进行在一定时间后转换成热泵运行的控制。
另外，在供暖运行时、在环境温度从4℃下降至-1℃场合，如图5所示，进行转换成加热制冷剂运行的控制，同时，在环境温度上升超过3℃时，进行再次转换成热泵运行的控制。
这里按照所需供暖能力进行热泵运行与加热制冷剂的转换，在热泵运行中具有0.7-6.0KW的可变范围，在加热制冷剂运行中，具有2.5-6.6KW的可变范围，热泵运行时的供暖能力的可变范围宽，尤其是在低供暖能力区域，选择可变范围宽的热泵运行就能使运行效率提高，还能提高供暖舒适性。
然而，在此第3实施例中，如图6所示，在空调所需供暖(以下称要求能力)低、低于Q1的场合，进行热泵运行。其后，要求能力上升，在超过Q2时进行从热泵运行向加热制冷剂运行的转换。进入此加热制冷剂运行后，至要求能力下降低于Q1时进入热泵运行。因此，由于在要求能力上升与下降时进行运行转换、改变能力，故能提高控制稳定性与舒适性。
这样，由于不仅按照环境温度、还按照空调所需的供暖能力进行热泵运行与加热制冷剂运行转换的运行控制，能同时降低供暖运行成本和提高舒适性。
此外，在此第3实施例中，如图5所示，由于将环境温度或供暖能力的转换点分别设定在3处，尤其是在室外热交换器上易结霜且对热泵运行效率极不利的环境温度低的地区，设定提高加热制冷剂运行的比率，能进行更细的室温控制，大幅度提高供暖的舒适性。
图7为表示本发明第4实施例空调器的结构图。图中，实线连线表示制冷剂流，虚线连线表示成为后述运行控制机构的运行控制部的控制信号流。来自压缩机1的制冷剂配管经四通阀2与室内热交换3相连。来自室内热交换器3的制冷剂配管经电子式膨胀阀4后向两方向分支，其一方经两通阀5(第1开关阀)与制冷剂气体加热器17相连，另一方经两通阀6(第2开关阀)与室外热交换器8相连。来自制冷剂气体加热器17的制冷剂配管与压缩机1相连，来自室外热交换器8的制冷剂配管经四通阀2与单向阀9返回至压缩机1。此外，在两通阀6的上游侧与压缩机1的排出侧间连接毛细管12与两通阀13。构成运行控制机构的运行控制部10按照来自环境温度传感器11与来自供暖能力要求模式开关S1的信号进行运行控制。
以下，说明运行控制部10的运行控制动作。作为供暖运行模式，在选择进行热泵运行与制冷剂加热运行的混合运行场合，装置启动后，开始制冷剂回收运行。制冷剂回收就是设定四通阀2，关闭两通阀5、6，使压缩机1运行，从而使制冷剂在制冷剂配管内沿实线箭头方向流动，把滞留在制冷剂气体加热器17和室外热交换器8内的制冷剂回收在室内热交换器3与配管中。当制冷剂回收结束，打开两通阀5，进行作为燃料的燃气点火，开始制冷剂燃气加热的供暖运行。用传感器(未图示)检测制冷剂气体加热器17的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)，用电子膨胀阀4控制制冷剂流动，以使在制冷剂燃气加热器17蒸发的制冷剂过热度成为一定。
下面对此第4实施例的按照环境温度与供暖能力选择热泵运行或加热制冷剂运行的运行控制进行说明。基本的运行选择是在环境温度高、要求能力低的场合进行热泵运行，在环境温度低、要求能力高的场合进行加热制冷剂运行。就是进行按照供暖能力与环境温度自动选择热泵运行或加热制冷剂运行。
基于此运行控制规格，把例如使用气体燃料丙烷运行场合的供暖费用及CO2减低率与传统使用丙烷单独运行场合相比较结果如图8所示。计算方法可应用空调负荷计算码LESCOM80，通过设想本公司供暖额定能力6KW级的空调器与设置地点计算求出。分别表示计算对象地点为东京和札幌，住宅规格用热损失系数表示、在已设定寝室12榻榻咪的室温20-27℃场合的供暖费用及CO2排放量的各降低率。如图8所示，在进行使利用室外空气热源的热泵运行与丙烷气体加热制冷剂运行相组合的混合运行中，与传统单独使用丙烷气体加热制冷剂运行相比，供暖费用减少30-65％,CO2排放量减少31-59％。这样，由于混合运行的供暖费用降低、CO2的排放量减少，从而也有利于抑制地球变暖化趋势与保护环境。
此外，如图9所示，作为对供暖运行控制规格的简化，也可仅按环境温度进行热泵运行与燃气加热制冷剂运行的转换运行。图9中，考虑热泵运行中的实际结霜温度为5℃，在开始供暖运行之际，当环境温度变低时进行燃气加热制冷剂运行，其后，当环境温度上升达7℃时转换成热泵运行。在环境温度在7℃以上时继续进行热泵运行，当环境温度下降成为5℃以下时转换成气体加热制冷剂运行。通过在环境温度上升与下降时改变运行转换温度就能提高控制稳定性与舒适性。
无论是以图5所示环境温度与供暖能力的两变量进行热泵运行与燃气加热制冷剂运行的转换方法、还是如图9所示仅以环境温度进行热泵运行与燃气加热制冷剂运行的转换方法，当气体燃料种类不同，相对于如图8所示的燃气单独加热制冷剂运行的混合运行供暖费用的减低率，CO2排放量的减低率也不同。因此，尽管气体种类未予图示，但通过室内遥控或对室内机的控制板部或输入室外机的选择控制，能设定成使这些减低率成较大。
在图7所示第4实施例的空调器中，在供暖运行中选择混合运行的运行启动时，优先开始进行与环境温度无关的燃气加热制冷剂运行。此时，在环境温度传感器11所示环境温度为7℃以下场合，是继续气体加热制冷剂运行。另外，在开始供暖运行、环境温度已超过7℃的场合，从启动至一定时间后，从加热制冷剂运行转换成热泵运行。该运行转换是使压缩机1的运行仍旧继续制冷剂气体加热器17停止燃烧，关闭两通阀5，打开两通阀6，使制冷剂流动转换成朝向室外热交换器8侧。用传感器(未图示)检测室外热交换器8的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)，用电子膨胀阀4控制制冷剂的节流量，以使在室外热交换器8蒸发的制冷剂过热度成为一定。
在热泵运行时用结霜检测器(未图示)检测室外热交换器8结露后，打开两通阀13，使压缩机的高温排气返回至室外热交换器8的入口进行除霜。
在环境温度下降至5℃以下的场合，将热泵运行转换成气体加热制冷剂运行。此运行转换与启动时大致相同。就是，在压缩机1的运行中，关闭两通阀5、6，压缩机1仍旧运行，将滞留在制冷剂气体加热器17与室外热交换器8内的制冷剂回收在室内热交换器3与配管中。当一制冷剂回收结束，打开两通阀5，在完成制冷剂回收后，进行作为燃料的气体点火，开始制冷剂气体加热的供暖运行。用传感器检测制冷剂气体加热器17的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)用电子膨胀阀4控制制冷剂流量，使在制冷剂燃气加热器17蒸发的制冷剂过热度为一定。
由此，与启动时的燃气加热制冷剂运行相比，从热泵运行向气体加热制冷剂运行转换的不同点在于，前者在制冷剂回收时室内机送风机16也按室内热交换器温度旋转，继续进行供暖运行。但是，在上述室内热交换器温度下降直至一定温度以下的场合，室内机送风机不运转。
在此第4实施例中，在作为供暖运行模式选择混合运行的场合，在供暖启动时进行燃气加热制冷剂运行，然而，在燃气剩余量检测器(未图示、包含火焰检测器)检测时气体燃料很少或全无时，进行热泵运行。此外，在燃料不足或制冷剂燃气加热器17发生故障、难以进行加热制冷剂运行的场合，能够选择热泵运行。进而，在室外热交换器8上结霜、附着冰、雪等、难以进行热泵运行或在热泵运行中未能得到足够温暖感的场合，能选择燃气加热制冷剂运行。就是，作为供暖运行选择模式，有混合运行、热泵运行与燃气加热制冷剂运行3种运行模式，用户能通过室内遥控或室内机控制板设定或室外机设定的其中之一进行各供暖运行的选择操作。
此外，在混合运行中，用上述3种设定中的任一个设定操作输入燃气种类，能够选择在更适当环境温度、供暖能力的转换点上变化的运行控制规格。
此外，在环境温度低、湿度高、室外热交换器8上已结霜场合的除霜，系通过打开两通阀13使压缩机的高温排出气体返回至室外热交换器8的入口进行。
此外，也可将此除霜运行改成如图10所示冷冻循环那样、使四通阀2反转、压缩机的高温排气向室外热交换器8返回的结构。在此场合，由于可省去图7所示的毛细管12、两通阀13及其连接配管，达到循环结构简化及降低成本。
图11为表示本发明第5实施例空调器的结构图。在此，实线连线表示制冷剂流，虚线连线表示用运行控制部10的控制信号流。来自压缩机1的制冷剂配管经四通阀与室内热交换3相连。来自室内热交换器3的制冷剂配管经电子膨胀阀4后与三通阀14相连，从此三通阀14分支的制冷剂配管，其一与制冷剂燃气加热器17相连，另一与室外热交换器8相连。来自制冷剂气体加热器17的制冷剂配管与三通阀15相连，从该三通阀15分支的制冷剂配管，其一与压缩机1相连，另一与从三通阀14分支的配管一起与室外热交换器8相连。来自室外热交换器8的制冷剂配管经四通阀2及单向阀9返回至压缩机1。运行控制部10按照来自环境温度传感器11与供暖能力要求模式开关S1的环境温度信号进行控制。此外，也可以使三通阀14与三通阀15分别由产生与其相同作用的各两个共四个两通阀来代替。
下面说明运行控制部10的运行控制动作。装置启动后，首先设定四通阀2，使制冷剂在制冷剂配管沿实线箭头方向流动，设定三通阀14，使制冷剂从电子膨胀阀4向制冷剂气体加热器17流动，设定三通阀15，使制冷剂从制冷剂气体加热器17流向室外热交换器8。通过图外的室内遥控器选择作为供暖运行选择模式的混合运行，当发出运行指令，压缩机1运行开始，进行燃料气体点火，开始燃气加热制冷剂供暖运行。用传感器检测制冷剂燃气加热器17的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)，用电子膨胀阀4控制制冷剂流量，使在制冷剂燃气加热器17蒸发的制冷剂过热度为一定。在过热度控制开始一定时间后，转换三通阀15，使从制冷剂燃气加热器17流向压缩机1，将室外热交换器8侧关闭。这样，在此第5实施例中，无需进行启动时的制冷剂回收。
在此第5实施例的空调器中供暖运行启动时、优先开始与环境温度无关的加热制冷剂运行。此时，如图9所示，在环境温度传感器11所示环境温度为7℃以下时，仍旧继续加热制冷剂运行。另外，在供暖运行开始、环境温度已超过7℃的场合，从启动一定时间后，从过热度为一定加热运行转换成热泵运行。该运行转换，是使压缩机1仍旧继续运行，在停止制冷剂燃气加热器17的燃烧后，转换三通阀14、将制冷剂燃气加热器17关闭，使制冷剂从电子膨胀阀4流向室外热交换器8侧。用传感器检测室外热交换器8的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)，用电子膨胀阀4控制制冷剂节流量，以使在室外热交换器8蒸发的制冷剂的过热度为一定。
在热泵运行时，用结霜检测器(未图示)检测出室外热交换器8结霜后，转换三通阀14，使制冷剂从电子膨胀阀4流向制冷剂气体加热器17侧进行气体燃烧。同时转换三通阀15的流路，设定使制冷剂从制冷剂燃气加热器17流向室外热交换器8侧。使用制冷剂燃气加热器加热、蒸发的高温制冷剂通过已结霜的室外热交换器8、一面进行除霜、一面被压缩机1吸入。电子膨胀阀4，用传感器检测控制制冷剂燃气加热器17的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)、使在制冷剂燃气加热器17蒸发的制冷剂过热度为一定。然而，为使在压缩机1的入口的制冷剂返回量尽可能小，使过热度设定温度比通常制冷剂加热运行场合还大。此除霜运行特征是能一面进行除霜运行，一面连续进行供暖运行。除霜结束后转换三通阀14与15，再返回到通常的热泵运行。
在环境温度下降至5℃以下的场合，从热泵运行转换成加热制冷剂运行。该运行转换与启动时的控制大致相同。就是转换三通阀14，使制冷剂从电子膨胀阀4流向制冷剂燃气加热器17侧，转换三通阀15，使制冷剂从制冷剂气体加热器17流向室外热交换器8侧。
当制冷剂回路转换结束、进行作为燃料气体的点火时，就开始燃气加热制冷剂的供暖运行。用电子膨胀阀4控制制冷剂的流动，以使在制冷剂气体加热器17蒸发的制冷剂过热度为一定。在开始过热度控制一定时间后，转换三通阀15，把制冷剂的流动从制冷剂燃气加热器17改向压缩机1，将室外热交换器8侧关闭。这样，在第5实施例中无需进行运行转换时的制冷剂回收运行。因此，能使供暖能力下降非常少，能提高舒适性。
在第5实施例中，在选择混合运行作为供暖运行模式的场合，供暖启动时，进行加热制冷剂运行，然而，在气体剩余检测器(未图示，包含火焰检测器)检测到气体燃料少或全无时，进行热泵运行。在此场合，将制冷剂燃气加热器17侧关闭，使制冷剂从电子膨胀阀4流向室外热交换器8侧。同时转换三通阀15，将制冷剂燃气加热器17与室外热交换器8间关闭。用传感器检测室外热交换器8的入口与出口温度(或压缩机1的吸入温度)，用电子膨胀阀4控制制冷剂节流量，使在室外热交换器8蒸发的制冷剂的过热度为一定。
此外，在燃料不足或在制冷剂燃气加热器17内发生故障、难以进行加热制冷剂运行的场合，能够选择热泵运行。在环境温度低、湿度高、在室外热交换器8上已结霜场合的除霜，通过转换四通阀2，使压缩机的高温排气返回室外热交换8的入口，进行除霜运行。
此外，在室外热交换器8上附着霜、雪、冰等，难以进行热泵运行的场合，或者在热泵运行场合得不到足够温暖感时，可选择加热制冷剂运行。就是作为供暖运行模式有混合运行热泵运行与加热制冷剂运行3种运行模式，用户可从未图示的室内遥控设定或室内机控制板设定或室外机设定中任选一种进行各供暖运行选择操作。此外，在混合运行中，用上述3种设定操作中的一种输入气体的种类，能够选择进行在更适当环境温度或供暖能力转换点上变更的运行规格控制。
综上所述，本发明由于按照来自环境温度传感器的环境温度信号进行热泵运行与加热制冷剂运行的转换，能实现低环境温度时的高供暖能力并降低供暖时的运行费用，且能提高其舒适性。
权利要求
1．一种空调器，包括用燃烧热源加热制冷剂的制冷剂加热器，进行制冷剂与室外空气间热交换的室外热交换器，进行制冷剂与室内空气热交换的室内热交换器，使制冷剂循环的压缩机，可将制冷剂循环路线向上述室外热交换器与上述制冷剂加热器中的任一个一转换的转换阀，检测环境温度的环境温度传感器，以及按照来自上述环境温度传感器的环境温度信号进行上述转换阀的转换控制、进行热泵运行与加热制冷剂运行转换的运行控制机构，其特征在于使从热泵运行向加热制冷剂运行转换的环境温度比从加热制冷剂运行向热泵运行转换的环境温度低。
2．根据权利要求1所述空调器，其特征在于上述加热制冷剂的燃烧热源为石油。
3．根据权利要求1所述空调器，其特征在于所述加热制冷剂的燃烧热源为燃气。
4．根据权利要求1所述空调器，其特征在于将上述室外热交换器与制冷剂燃气加热器并列连接，在热泵运行时用上述转换阀将制冷剂流路转换朝向上述室外热交换器，在制冷剂加热运行时用上述转换阀将制冷剂流路转换朝向上述制冷剂加热器。
5．根据权利要求4所述空调器，其特征在于上述转换阀由进行上述制冷剂加热器上游侧开闭的第1开关阀与进行上述室外热交换器上游侧开闭的第2开关阀组成，在从热泵运行向加热制冷剂运行转换时，在将上述第1、第2开关阀关闭、将制冷剂回收至室内热交换器后，将上述第1开关阀打开。
6．根据权利要求4所述空调器，其特征在于上述转换阀由进行上述制冷剂加热器上游侧开闭的第1开关阀与进行上述室外热交换器上游侧开闭的第2开关阀组成，在从上述制冷剂运行向热泵运行转换时，在上述制冷剂加热器的燃烧停止后，在关闭上述第1开关阀的同时将上述第2开关阀打开。
7．根据权利要求1所述空调器，其特征在于在供暖运行启动时优先进行与环境温度无关的制冷剂加热运行。
8．根据权利要求2所述空调器，其特征在于具备检测石油剩余量的石油剩余量检测器，在此石油剩余量检测器检测石油剩余量太少时或制冷剂加热器发生故障时，进行热泵运行。
9．根据权利要求3所述空调器，其特征在于具备检测石油剩余量检测器、在此石油剩余量检测器检测石油剩余量变少时或制冷剂加热器发生故障时，进行热泵运行。
10．根据权利要求1所述空调器，其特征在于具备检测上述室外热交换器上结霜的结霜检测器，按照来自此结霜检测器的检测信号进行除霜运行。
11．根据权利要求10所述空调器，其特征在于将上述室外热交换器与制冷剂加热器连接成可进行并列或串列转换，在热泵运行时用结霜检测器检测上述室外热交换器结霜时，将上述室外热交换器与制冷剂加热器按串列连接，进行除霜运行。
12．根据权利要求11所述空调器，其特征在于在从热泵运行向制冷剂加热运行转换时，制冷剂从上述制冷剂加热器流向上述室外热交换器，在制冷剂加热运行后，制冷剂从上述制冷剂加热器流直接流向压缩机。
13．根据权利要求11所述空调器，其特征在于在从制冷剂加热运行向热泵运行转换时，在上述制冷剂加热器燃烧停止后，将制冷剂流从上述制冷剂加热器转换成朝向上述室外热交换器侧。
14．一种空调器具备含有空气热源与燃烧热源的冷冻循环，其特征在于具备在供暖运行循环时可按空调所需的供暖能力进行从用空气热源的热泵运行与用燃烧热源的制冷剂加热运行中任选一种的运行控制机构。
15．根据权利要求14所述空调器，其特征在于用于所述制冷剂加热运行的燃烧热源为石油。
16．根据权利要求14所述空调器，其特征在于用于所述制冷剂加热运行的燃烧热源为燃气。
17．根据权利要求14所述空调器，其特征在于空调所需的供暖能力由基于来自房间检测的室温与设定温度的温差控制压缩机的转速决定。
18．根据权利要求16所述空调器，其特征在于空调所需的供暖能力由基于来自房间检测的室温与设定温度的温差分别主要控制热泵运行时压缩机的转速、制冷剂燃气加热运行时的燃气消耗量决定。
19．根据权利要求14所述空调器，其特征在于所述制冷剂燃气加热运行的燃气包含城市管道煤气、丙烷、罐装燃气等各种燃料，根据此燃料种类按照环境温度或要求的供暖能力的两变量值改变热泵运行与制冷剂燃气加热运行的转换点。
20．一种空调器、具备含有空气热源和燃烧热源的冷冻循环，其特征在于具备在供暖运行时在检测室外热交换器已结霜、在发出停止运行命令前进行加热制冷剂运行的运行控制机构。
21．根据权利要求20所述空调器，其特征在于所述燃烧热源为石油。
22．根据权利要求20所述空调器，其特征在于所述燃烧热源为燃气。
23．一种空调器，其特征在于具备在供暖运行时可由用户从利用空气热源的热泵运行和利用燃气加热制冷剂运行以及组合热泵运行与燃气加热制冷剂运行的混合运行中任选一种的选择控制运行机构。
24．根据权利要求23所述空调器，其特征在于所述选择控制运行机构为设于室内机上的室内遥中器。
25．根据权利要求23所述空调器，其特征在于所述选择控制运行机构为设于室内机的控制板部。
26．根据权利要求23所述空调器，其特征在于所述行选择控制运行机构设于室外机上。
全文摘要
本发明涉及具备含有空气热源与燃烧热源的冷冻循环的本发明空调器，使来自压缩机的制冷剂配管经四通阀与内室热交换器相连；来自室内热交换器的制冷剂配管经电子膨胀阀后经两通阀分支、一分支经一两通阀与制冷剂石油加热器相连，另一分支经另一两通阀与室外热交换器相连；来自制冷剂石油加热器的制冷剂配管与压缩机相连，来自室外热交换器的制冷剂配管经四通阀与单向阀返回至压缩机，运行控制部按照来自环境温度传感器的温度信号进行热泵运行与加热制冷剂运行的控制，具有供暖运行费用低、供暖舒适等优点。
文档编号F24F11/02GK1227906SQ9910136
公开日1999年9月8日 申请日期1999年1月22日 优先权日1998年1月22日
发明者新井康弘, 柴田和则, 平泽房男, 二村元规 申请人:东芝株式会社