JP2005257231A

JP2005257231A - ヒートポンプ給湯エアコン

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Publication number: JP2005257231A
Application number: JP2004072601A
Authority: JP
Inventors: Yuei Tsujikawa; 祐栄辻川; Kazuya Funada; 和也船田; Kumar Dotto Oshitto; クマールドットオシット
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: JP4556453B2

Abstract

【課題】通常時の給湯運転が行える一方、冬場等の低外気温時、あるいは寒冷地で給湯運転を行う際でも、高温の温水を供給することのできるヒートポンプ給湯エアコンを提供することを目的とする。
【解決手段】第一圧縮機１と、第一四方弁３及び第二四方弁４と、室外熱交換器５及び室内熱交換器６と、複数の電子膨張弁及び逆止弁とからなるメインサイクルを設けるとともに、第二圧縮機２と、給湯用熱交換器８と、補助熱交換器９と、複数の電子膨張弁とからなるサブサイクルとを設け、これらを異なる冷媒間で熱交換を行う前記カスケードコンデンサ７で連結することにより冷媒回路を構成し、サブサイクルにより通常の給湯運転が行える一方、低外気温時、あるいは寒冷地で給湯運転を行う際、メインサイクルを循環する冷媒と、サブサイクルを流れる冷媒とを前記カスケードコンデンサ７にて熱交換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯エアコンに関わり、より詳細には、冬場等の外気温時においても、あるいは寒冷地においても高温の温水を供給できる構成に関する。

従来のヒートポンプ給湯エアコンは、例えば図８（Ａ）で示すように、圧縮機４３と、流路切換弁として使用される四方弁４４と、給湯用熱交換器４５を備えた給湯装置５２と、二方弁４６と流量調節弁４７と室外熱交換器４８とを順次接続するとともに、前記流量調節弁４７及び前記室外熱交換器４８と並列に流量調節弁４９と室内熱交換器５０とを接続して冷媒回路４０を構成している（例えば特許文献１参照）。

通常冷房運転時、前記圧縮機４３の吐出側４３ａから吐出された高温高圧の冷媒は前記四方弁４４を介して前記室外熱交換器４８に流入し周囲に熱を放出し凝縮する。凝縮した冷媒は前記流量調節弁４９により絞られて低温低圧となり前記室内熱交換器５０に流入し周囲の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は再び前記四方弁４４を介して前記圧縮機４３の吸込側４３ｂに還流するようになっている。

給湯運転時、前記圧縮機４３から吐出側された高温高圧の冷媒は、前記四方弁４４を介して前記給湯装置５２の給湯用熱交換器４５に流入し、周囲の水を加熱して凝縮する。凝縮した冷媒は前記流量調節弁４７により絞られて低温低圧となり前記室外熱交換器４８に流入し周囲の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記四方弁４４を介して前記圧縮機４３に還流するようになっている。この際、前記流量調節弁４９を閉鎖して前記室内熱交換器５０に冷媒が流入しないようにしている。前記給湯装置５２で加熱された温水は風呂用あるいは他の用途として給湯管により供給されるようになっている。

冷房給湯運転時、前記流量調節弁４９は開放される。前記圧縮機４３から吐出された高温高圧の冷媒は、前記四方弁４４を介して前記給湯装置５２の給湯用熱交換器４５に流入し、周囲の水を加熱して凝縮する。凝縮した冷媒は前記流量調節弁４７により絞られて低温低圧となり前記室外熱交換器４８に流入し周囲の熱を吸収して蒸発し、前記四方弁４４を介して前記圧縮機４３に還流する。又、開放された前記流量調節弁４９を介して冷媒は前記室内熱交換器５０にも流入し、周囲を流れる空気の熱を吸収して蒸発し前記四方弁４４を介して前記圧縮機４３に還流するようになっている。前記室内熱交換器５０で冷却された空気は室内に吹出され、室内を冷房するようになっている。

しかしながら、冬場等の低外気温時、あるいは寒冷地において給湯運転を行うと、前記給湯用熱交換器４５での熱交換能力が不充分な場合、必要とされる温度の温水を得るのに長時間を要し、使い勝手が悪いという不具合点があった。

他の従来のヒートポンプ給湯エアコンの一例として、図８（Ｂ）で示すように、圧縮機６０と、給湯用熱交換器６１と、四方弁６２と、空気側熱交換器６３と、受液器６４と、冷温水用熱交換器６５とアキュームレータ６６と、膨張弁６７及び６８と、電磁開閉弁６９〜７２と、複数の逆止弁７４〜７７とを接続して冷媒回路を構成し、冷房運転、暖房運転、給湯運転、冷房給湯運転及び暖房給湯運転の５モード運転を行えるようにした例がある。前記給湯用熱交換器６１には給湯用ポンプ８０を備えた給湯用貯湯槽８１が接続され、前記冷温水用熱交換器６５には冷温水用ポンプ７８を備えた放熱器７９が接続されている（例えば特許文献２参照）。

冷房給湯運転時、前記圧縮機６０から吐出された高温高圧の冷媒は、前記給湯用熱交換器６１に流入し、同給湯用熱交換器６１に循環する温水と熱交換してこれを加熱する。加熱して凝縮した冷媒は、前記電磁開閉弁７３を通り前記受液器６４を介して前記冷温水用熱交換器６５に流入し、同冷温水用熱交換器６５に循環する冷水を冷却した後、前記四方弁６２と前記アキュームレータ６６とを介して前記圧縮機６０の吸込側に還流するようになっている。

暖房給湯運転時、前記圧縮機６０から吐出された高温高圧の冷媒は、前記給湯用熱交換器６１に流入し、同給湯用熱交換器６１に循環する温水と熱交換してこれを加熱するとともに、前記四方弁６２と前記電磁開閉弁７０とを介して前記冷温水用熱交換器６５に流入し、同冷温水用熱交換器６５に循環する温水と熱交換してこれを加熱する。加熱して凝縮した冷媒は、前記電磁開閉弁７３と前記受液器６４とを介して前記膨張弁６８により絞られ断熱膨張して低温低圧となる。低温低圧となった冷媒は前記空気側熱交換器６３に流入し、同空気側熱交換器６３で熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は前記四方弁６２と前記アキュームレータ６６とを介して前記圧縮機６０の吸込側に還流すえうようになっている。又、前記冷温水用熱交換器６５で加熱された温水は前記放熱器７９に循環し、同放熱器７９で、室内に送出される空気を加熱し、屋内の暖房を行うようになっている。

しかしながら、上記した冷媒回路の構成では、流路を切換えるための電磁開閉弁及び逆止弁が多数必要とされ、構成が複雑となり冷媒回路のコストを上昇させる要因となっていた。

特開２００１−２４８９３７号特開昭５７−１４２４６３号

本発明は、上記問題点に鑑み、冬場等の低外気温時の給湯運転、あるいは寒冷地での給湯運転においても、高温の温水が得られるようにするとともに、冷媒回路を簡素化してコストを低減できるヒートポンプ給湯エアコンを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、第一圧縮機、第一流路切換弁、室外熱交換器、第一膨張弁及び室内熱交換器を配管接続し、前記第一流路切換弁をカスケードコンデンサの一側に連結するとともに、同第一流路切換弁と、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器との間に第二流路切換弁を設け、同第二流路切換弁を第二膨張弁を介して前記室外熱交換器に接続するとともに、前記カスケードコンデンサと、前記室内熱交換器と、前記圧縮機の吸込側とに接続してメインサイクルを構成し、第二圧縮機と、給湯用熱交換器と、第三膨張弁と、補助熱交換器と、第四膨張弁と、前記カスケードコンデンサを順次接続してサブサイクルを構成してなる。又、通常の給湯運転時、前記第二圧縮機から吐出された冷媒は前記給湯用熱交換器で熱を放出して凝縮し、前記第三膨張弁で断熱膨張した後、前記補助熱交換器により蒸発して前記第二圧縮機に還流する構成となっている。又、低外気温での給湯運転時、前記第一圧縮機から吐出された冷媒は、前記カスケードコンデンサで熱を放出して凝縮し、前記第二流路切換弁と前記第二膨張弁とを経て前記室外熱交換器に流入して蒸発し前記第一圧縮機に還流する一方、前記第二圧縮機から吐出された冷媒は前記給湯用熱交換器で熱を放出して凝縮し、前記第三膨張弁で断熱膨張した後、前記カスケードコンデンサにより蒸発して前記第二圧縮機に還流する構成となっている。又、冷房運転時、前記第一圧縮機から吐出された冷媒は、前記第一流路切換弁及び前記第二流路切換弁を経て前記室外熱交換器に流入し凝縮した後、前記第一膨張弁により断熱膨張し前記室内熱交換器に流入して蒸発し前記第一圧縮機に還流する構成となっている。又、冷房給湯運転時、前記第一圧縮機から吐出された冷媒は前記第一流路切換弁を経て前記カスケードコンデンサに流入し熱を放出して凝縮し、続いて前記第二流路切換弁と前記室外熱交換器とを通過した後、前記第一膨張弁により断熱膨張して前記室内熱交換器に流入し、同室内熱交換器で蒸発し前記第一圧縮機に還流する構成となっている。

本発明によると、冷媒回路に、第一圧縮機と、第一四方弁及び第二四方弁と、室外熱交換器及び室内熱交換器と、複数の電子膨張弁及び逆止弁とからなるメインサイクルを設けるとともに、第二圧縮機と、給湯用熱交換器と、補助熱交換器と、複数の電子膨張弁とからなるサブサイクルとを設け、これらを異なる冷媒間で熱交換を行う前記カスケードコンデンサで連結して二元冷凍サイクルを形成することにより、サブサイクルに備えられた第二圧縮機により通常の給湯運転が行える一方、メインサイクルを循環する冷媒と、サブサイクルを流れる冷媒とを前記カスケードコンデンサにて熱交換し、前記第二圧縮機で更に高温高圧とすることにより、冬場等の低外気温時、あるいは寒冷地での給湯運転においても、高温の温水を短時間で供給することができ、又、冷媒回路を簡素化してコストを低減することのできるヒートポンプ給湯エアコンとすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明によるヒートポンプ給湯エアコンの冷媒回路図であり、図２は冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図、図３は暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図４は通常の給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図であり、図５は低外気温時の給湯運転の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図６は冷房給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図であり、図７は暖房給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。

本発明によるヒートポンプ給湯エアコンは、図１の冷媒回路図で示すように、第一圧縮機１及び第二圧縮機２と、流路切換弁として第一四方弁３及び第二四方弁４と、空冷式の室外熱交換器５及び室内熱交換器６と補助熱交換器９と、カスケードコンデンサ７と給湯用熱交換器８と、これらに接続された空冷式の補助熱交換器９とを設けている。カスケードコンデンサは異なる冷媒同士の熱交換を行う熱交換器であり、前記カスケードコンデンサ７はフロン等からなる二層流冷媒の熱交換を行なうようになっている。又、前記給湯用熱交換器８は、冷媒と水流との熱交換を行うようになっている。又、前記第一四方弁３及び第二四方弁４は図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、夫々第一ポートから第四ポートまでを有し、冷媒の流れにより接続するポートを切換えられるようになっている。

次に、冷媒回路の構成について説明する。図１（Ａ）で示すように、前記第一圧縮機１の吐出側は第一四方弁３の第二ポート３ｂに接続され、同第一四方弁３の第三ポート３ｃは配管１１により前記カスケードコンデンサ７の一側に接続されており、同カスケードコンデンサ７の他側は逆止弁１８ａを備えた配管１２により前記第一四方弁３の第一ポート３ａに接続されている。前記第二四方弁４の第二ポート４ｂは前記配管１２に接続され、第三ポート４ｃは、送風ファン６ａを備えた室内熱交換器６の一側に接続されており、同室内熱交換器６の他側は、第一電子膨張弁１７ａと電磁開閉弁１９とを介して前記第一圧縮機１の吸込側に接続されている。又、前記第二四方弁４の第一ポート４ａは第二電子膨張弁１７ｂを介して、送風ファン５ａを備えた室外熱交換器５の一側に接続され、同室外熱交換器５の他側は前記第一電子膨張弁１７ａと前記電磁開閉弁１９とを繋ぐ配管に接続されており、第二ポート４ｂは前記配管１２に接続されている。又、前記第一四方弁３の第四ポート３ｄは逆止弁１８ｂとキャピラリチューブ２０とを介して前記圧縮機１の吸込側配管に接続されている。

前記第二圧縮機２の吐出側は前記給湯用熱交換器８の一側に接続され、同給湯用熱交換器８の他側は、第三電子膨張弁１７ｃを介して送風ファン９ａを備えた前記補助熱交換器９の一側に接続されている。同補助熱交換器９の他側は第四電子膨張弁１７ｄを備えた配管１４により前記カスケードコンデンサ７の一側に接続され、同カスケードコンデンサ７の他側は配管１３により前記第二圧縮機２の吸込側に接続されている。

前記給湯タンク１０は給水ポンプ１２を備えた配管１５により、前記給湯用熱交換器８の一側に接続され、同給湯用熱交換器８の他側は温水を還流させる配管１６により再び前記給湯タンク１０に接続されている。又、同給湯タンク１０には電磁開閉弁２２ａを備えこれに冷水を流入させるた流入管２２が設けられ、又、電磁開閉弁２３ａを備え、貯留された温水を他の機器に供給するた供給管２３が設けられている。

上記した冷媒回路は、前記第一圧縮機１と、前記第一四方弁３と、前記第二四方弁４と、前記室外熱交換器５と、前記室内熱交換器６と、前記カスケードコンデンサ７とを結ぶ回路でメインサイクルを構成し、前記第二圧縮機２と、前記給湯用熱交換器８と、前記補助熱交換器９と、前記カスケードコンデンサ７とを結ぶ回路をサブサイクルとしている。

次に、動作について説明する。前記第一四方弁３は、第一ポート３ａと第二ポート３ｂとが連通され、第三ポート３ｃと第四ポート３ｄとが連通された状態を状態１とし、第二ポート３ｂと第三ポート３ｃとが連通され、第一ポート３ａと第四ポート３ｄとが連通された状態を状態２とする。同様に、前記第二四方弁４についても、第一ポート４ａと第二ポート４ｂとが連通され、第三ポート４ｃと第四ポート４ｄとが連通された状態を状態１とし、第二ポート４ｂと第三ポート４ｃとが連通され、第一ポート４ａと第四ポート４ｄとが連通された状態を状態２とする。

冷房運転を行う場合は、図２（Ｂ）で示すように、前記第一圧縮機１は運転されるが前記第二圧縮機２は停止状態となる。前記第一四方弁３と前記第二四方弁４とは共に状態１に設定され、前記電磁開閉弁９は閉鎖されるとともに、前記給水ポンプ２１は停止状態となる。又、前記第一電子膨張弁１７ａは絞り状態に設定される一方、前記第二電子膨張弁１７ｂは全開状態に設定され、前記第三電子膨張弁１７ｃと前記第四電子膨張弁１７ｄは閉鎖される。

前記第一圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図２（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁３と前記第二四方弁４と、全開状態となった前記第二電子膨張弁１７ｂとを介して前記室外熱交換器５に流入し、同室外熱交換器５にて熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は続いて前記第一電子膨張弁１７ａにより断熱膨張され低温低圧となって前記室内熱交換器６に流入し、周囲を流れる空気の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記第二四方弁４を介して前記第一圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記室内熱交換器６にて冷却された空気は送風ファンにより室内に送出され、冷房を行うようになっている。

暖房運転を行う場合は、図３（Ｂ）で示すように、前記第一圧縮機１は運転されるが前記第二圧縮機２は停止状態となる。前記第一四方弁３は状態１に設定されるが前記第二四方弁４は状態２に設定され、前記電磁開閉弁１９は閉鎖されるとともに、前記給水ポンプ２１は停止状態となる。又、前記第一電子膨張弁１７ａは絞り状態に設定される一方、前記第二電子膨張弁１７ｂは全開状態に設定され、前記第三電子膨張弁１７ｃと前記第四電子膨張弁１７ｄは閉鎖される。

前記第一圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図３（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁３と前記第二四方弁４とを介して前記室内熱交換器６に流入し、同室内熱交換器６にて熱を放出し周囲を流れる空気を加熱しながら凝縮する。凝縮した冷媒は続いて前記第一電子膨張弁１７ａにより断熱膨張され低温低圧となって前記室外熱交換器５に流入し、周囲の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は全開状態となった前記第二電子膨張弁１７ｂと前記第二四方弁４を介して前記第一圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記室内熱交換器６にて加熱された空気は送風ファン６ａにより室内に送出され、暖房を行うようになっている。

次に、夏場あるいは春秋等の比較的、外気温が高い場合の通常の給湯運転について説明する。この際、冷暖房運転は行われない。図４（Ｂ）で示すように、前記第一圧縮機１は停止状態となるが前記第二圧縮機２は運転状態となる。前記メインサイクルは休止状態となり、前記サブサイクル及び水を循環させる回路が駆動される。前記第三電子膨張弁１７ｄは絞り状態に、前記第四電子膨張弁１７ｄは全開状態に設定される。前記給水ポンプ２１は運転を開始する。

前記第二圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒は、図４（Ａ）の矢印で示すように、前記前記給湯用熱交換器８に流入し、同給湯用熱交換器８内で循環する冷水と熱交換し、これを加熱して凝縮する。凝縮した冷媒は続いて絞り状態となった前記第三電子膨張弁１７ｄより断熱膨張され低温低圧となって前記補助熱交換器９に流入し、周囲を流れる空気の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記カスケードコンデンサ７内を熱交換を行わずに通過し、前記第二圧縮機２の吸込側に還流するようになっている。又、前記給水ポンプ２１により前記給湯タンク１０から前記配管１５を介して前記給湯用熱交換器８に送出された冷水は、上記したように高温高圧の冷媒により加熱され、温水となって前記配管１６により前記給湯タンク１０に還流し、これに貯留されるようになっている。

次に、冬場等の低外気温時あるいは寒冷地での給湯運転について説明する。図５（Ｂ）で示すように、前記第一圧縮機１と前記第二圧縮機２とは共に運転状態となる。前記第一四方弁３は状態２に設定されるが前記第二四方弁４は状態１に設定され、前記電磁開閉弁１９は開放される一方、前記給水ポンプ２１は運転状態となる。又、前記第一電子膨張弁１７ａは閉鎖される一方、前記第二電子膨張弁１７ｂは絞り状態に設定され、前記第三電子膨張弁１７ｃは全開状態に、前記第四電子膨張弁１７ｄは絞り状態に設定される。前記補助熱交換器９に備えられた送風ファン９ａは間欠運転を行い、同補助熱交換器９での熱交換を制御して冷媒のスーパーヒートをコントロールするようになっている。

前記第一圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図５（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁３を介して前記カスケードコンデンサ７に流入し、前記サブサイクルにより同カスケードコンデンサ７に循環してくる冷媒と熱交換してこれを加熱する。加熱することにより凝縮した冷媒は続いて前記逆止弁１８ａと前記第二四方弁４とを通り前記第二電子膨張弁１７ｂにより断熱膨張され低温低圧となって前記室外熱交換器５に流入する。同室外熱交換器５に流入した冷媒は熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は前記電磁開閉弁１９を介して前記第一圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。

前記カスケードコンデンサ７により加熱されたサブサイクルの冷媒は前記配管１３により前記第二圧縮機２に流入し、同第二圧縮機２により圧縮されて更に高温高圧となる。高温高圧となった冷媒は前記給湯用熱交換器８に流入し、同給湯用熱交換器８に循環してくる冷水と熱交換を行いこれを加熱するようになっている。加熱して凝縮した冷媒は前記補助熱交換器９を通り絞り状態となった前記第四電子膨張弁１７ｄにより断熱膨張した後、再び前記カスケードコンデンサ７に流入し、熱を吸収して蒸発する。又、前記給水ポンプ２１により前記給湯タンク１０から前記給湯用熱交換器８に送出された冷水は、上記したように高温高圧の冷媒により加熱され、温水となって前記給湯タンク１０に還流し、これに貯留されるようになっている。

上記したように、前記カスケードコンデンサ７にて加熱された冷媒を更に前記第二圧縮機２により圧縮して更に高温高圧とし、前記給湯用熱交換器８にて冷水と熱交換させることにより、冬場等の低外気温時、あるいは寒冷地での給湯運転においても、短時間に高温の温水を供給することができるようになっている。

次に、冷房給湯運転について説明する。冷房給湯運転転を行う場合は、図６（Ｂ）で示すように、前記第一圧縮機１と前記第二圧縮機２とは共に運転状態となる。前記第一四方弁３は状態２に設定され、前記第二四方弁４は状態１に設定される。前記電磁開閉弁１９は閉鎖される一方、前記給水ポンプ２１は運転状態となる。又、前記第一電子膨張弁１７ａは絞り状態に設定される一方、前記第二電子膨張弁１７ｂは全開状態に設定され、前記第三電子膨張弁１７ｃは絞り状態に、前記第四電子膨張弁１７ｄは全開状態に設定される。

前記圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図６（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁３を介して前記カスケードコンデンサ７に流入し、同カスケードコンデンサ７に循環してくる低温低圧の冷媒と熱交換してこれを加熱する。加熱することにより凝縮した冷媒は続いて前記逆止弁１８ａと前記第二四方弁４とを通り、全開状態となった前記第二電子膨張弁１７ｂを介して前記室外熱交換器５を熱交換を行わずに通過する。この際、同室外熱交換器５に備えられた前記送風ファン５ａは停止されるようになっている。続いて冷媒は前記第一電子膨張弁１７ａにより断熱膨張され低温低圧となって前記室内熱交換器６に流入する。同室内熱交換器６に流入した冷媒は周囲を流れる空気の熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は前記電磁開閉弁１９を介して前記圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記室内熱交換器６により冷却された空気は前記送風ファン６ａにより室内に送出され、これを冷房するようになっている。

前記カスケードコンデンサ７により加熱されたサブサイクルの冷媒は前記配管１３により前記第二圧縮機２に流入し、同第二圧縮機２により圧縮されて更に高温高圧となる。高温高圧となった冷媒は前記給湯用熱交換器８に流入し、同給湯用熱交換器８に循環してくる冷水と熱交換を行いこれを加熱するようになっている。加熱して凝縮した冷媒は前記補助熱交換器９を通り再び前記カスケードコンデンサ７に流入し、熱を吸収して蒸発する。又、前記給水ポンプ２１により前記給湯タンク１０から前記給湯用熱交換器８に送出された冷水は、上記したように高温高圧の冷媒により加熱され、温水となって前記給湯タンク１０に還流し、これに貯留されるようになっている。

次に、暖房給湯運転について説明する。暖房給湯運転転を行う場合は、図７（Ｂ）で示すように、前記第一圧縮機１と前記第二圧縮機２とは運転状態となり、前記第一四方弁３と前記第二四方弁４とは共に状態２に設定される。前記電磁開閉弁１９は閉鎖される一方、前記給水ポンプ２１は運転状態となる。又、前記第一電子膨張弁１７ａは絞り状態に設定される一方、前記第二電子膨張弁１７ｂは全開状態に設定され、前記第三電子膨張弁１７ｃは絞り状態に、前記第四電子膨張弁１７ｄは全開状態に設定される。

前記第一圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図７（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁３を介して前記カスケードコンデンサ７に流入し、同カスケードコンデンサ７に循環してくる冷媒と熱交換してこれを加熱する。冷媒は続いて前記逆止弁１８ａと前記第二四方弁４とを通り、前記室内熱交換器６に流入する。同室内熱交換器６に流入した冷媒は更に凝縮して周囲を流れる空気の熱を加熱し、凝縮した冷媒は前記第一電子膨張弁１７ａにより断熱膨張され低温低圧となって前記室外熱交換器５に流入する。同室外熱交換器５に流入した冷媒は、周囲の熱を吸収して蒸発し、全開状態となった前記第二電子膨張弁１７ｂと前記第二四方弁４とを介して前記第一圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記室内熱交換器６により加熱された空気は、前記送風ファン６ａにより室内に送出され、これを暖房するようになっている。

上記したように、冷媒回路に、前記第一圧縮機１を備えたメインサイクルと、前記第二圧縮機２を備えたサブサイクルとを設けるとともに、これらを異なる冷媒間で熱交換を行う前記カスケードコンデンサ７で連結することにより、通常時は、サブサイクルに備えられた前記第二圧縮機２を駆動して給湯運転が行える一方、冬場等の低外気温時、あるいは寒冷地で給湯運転を行う際、メインサイクルで高温高圧となった冷媒と、サブサイクルで流れる冷媒とを前記カスケードコンデンサ７にて熱交換し、前記第二圧縮機２で更に高温高圧とすることにより、短時間で高温の温水を供給することのできるとともに、冷媒回路を簡素化してコストを低減できるヒートポンプ給湯エアコンとすることができる。

（Ａ）は本発明によるヒートポンプ給湯エアコンを示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、第一四方弁の詳細図である。（Ｃ）は、第二四方弁の詳細図である。（Ａ）は冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、各機器の設定状態を示す状態表である。（Ａ）は暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、各機器の設定状態を示す状態表である。（Ａ）は通常の給湯運転の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、各機器の設定状態を示す状態表である。（Ａ）は低外気温時での給湯房運転の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、各機器の設定状態を示す状態表である。（Ａ）は冷房給湯房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、各機器の設定状態を示す状態表である。（Ａ）は暖房給湯房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、各機器の設定状態を示す状態表である。（Ａ）は、従来のヒートポンプ給湯エアコンの一例を示す冷媒回路図である。（Ｂ）は、従来のヒートポンプ給湯エアコンの一例を示す冷媒回路図である。

符号の説明

１第一圧縮機
２第二圧縮機
３第一四方弁
３ａ第一ポート
３ｂ第二ポート
３ｃ第三ポート
３ｄ第四ポート
４第二四方弁
４ａ第一ポート
４ｂ第二ポート
４ｃ第三ポート
４ｄ第四ポート
５室外熱交換器
５ａ送風ファン
６室内熱交換器
６ａ送風ファン
７カスケードコンデンサ
８給湯用熱交換器
９補助熱交換器
９ａ送風ファン
１０給湯タンク
１１、１２、１３、１４、１５、１６配管
１７ａ第一電子膨張弁
１７ｂ第二電子膨張弁
１７ｃ第三電子膨張弁
１７ｄ第四電子膨張弁
１８ａ，１８ｂ逆止弁
１９電磁開閉弁
２０キャピラリチューブ
２１給水ポンプ
２２流入管
２２ａ電磁開閉弁
２３供給管
２３ａ電磁開閉弁

Claims

第一圧縮機、第一流路切換弁、室外熱交換器、第一膨張弁及び室内熱交換器を配管接続し、前記第一流路切換弁をカスケードコンデンサの一側に連結するとともに、同第一流路切換弁と、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器との間に第二流路切換弁を設け、同第二流路切換弁を第二膨張弁を介して前記室外熱交換器に接続するとともに、前記カスケードコンデンサと、前記室内熱交換器と、前記圧縮機の吸込側とに接続してメインサイクルを構成し、第二圧縮機と、給湯用熱交換器と、第三膨張弁と、補助熱交換器と、第四膨張弁と、前記カスケードコンデンサを順次接続してサブサイクルを構成してなることを特徴とするヒートポンプ給湯エアコン。
通常の給湯運転時、前記第二圧縮機から吐出された冷媒は前記給湯用熱交換器で熱を放出して凝縮し、前記第三膨張弁で断熱膨張した後、前記補助熱交換器により蒸発して前記第二圧縮機に還流してなることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯エアコン。
低外気温での給湯運転時、前記第一圧縮機から吐出された冷媒は、前記カスケードコンデンサで熱を放出して凝縮し、前記第二流路切換弁と前記第二膨張弁とを経て前記室外熱交換器に流入して蒸発し前記第一圧縮機に還流する一方、前記第二圧縮機から吐出された冷媒は前記給湯用熱交換器で熱を放出して凝縮し、前記第三膨張弁で断熱膨張した後、前記カスケードコンデンサにより蒸発して前記第二圧縮機に還流してなることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯エアコン。
冷房運転時、前記第一圧縮機から吐出された冷媒は、前記第一流路切換弁及び前記第二流路切換弁を経て前記室外熱交換器に流入し凝縮した後、前記第一膨張弁により断熱膨張し前記室内熱交換器に流入して蒸発し前記第一圧縮機に還流することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯エアコン。
冷房給湯運転時、前記第一圧縮機から吐出された冷媒は前記第一流路切換弁を経て前記カスケードコンデンサに流入し熱を放出して凝縮し、続いて前記第二流路切換弁と前記室外熱交換器とを通過した後、前記第一膨張弁により断熱膨張して前記室内熱交換器に流入し、同室内熱交換器で蒸発し前記第一圧縮機に還流することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯エアコン。