JP2006226626A - 空調用ヒートポンプ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡略化され配管作業などが容易となり小型化できコストダウンを図れ制御も簡単になる空調用ヒートポンプ回路を得る。
【解決手段】熱源側熱交換器１及び複数の給気側熱交換器２…と、圧縮機３と、膨張弁４と、低圧液管Ａ及び高圧液管Ｂと、低圧ガス管Ｃと高圧ガス管Ｄと、を少なくとも備える。圧縮機３を高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに接続し、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方を高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに切換自在に接続し、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方を高圧液管Ｂと低圧液管Ａに切換自在に接続し、各々の給気側熱交換器２…の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに切換自在に接続し、各々の給気側熱交換器２…の冷媒出入口の他方を高圧液管Ｂと低圧液管Ａに切換自在に接続し、高圧液管Ｂと低圧液管Ａとを膨張弁４を介して接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は空調用ヒートポンプ回路に関するものである。

熱源側熱交換器と圧縮機と複数の給気側熱交換器を備え、例えば一方の給気側熱交換器で空気冷却（冷房）し、他方の給気側熱交換器で空気加熱（暖房）できる空調用ヒートポンプ回路として、特開昭６１−１１０８５９号公報のものがある。これは、圧縮機の冷媒出口を高圧ガス管に、冷媒入口を低圧ガス管に接続し、熱源側熱交換器の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管と低圧ガス管に切換自在に接続し、熱源側熱交換器の冷媒出入口の他方を膨張弁を介して液管に接続し、各給気側熱交換器の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管と低圧ガス管に切換自在に接続し、各給気側熱交換器の冷媒出入口の他方を、膨張弁を介して液管に接続し、構成している。

特開昭６１−１１０８５９号公報

このような構成では、熱交換器毎に膨張弁が必要となり回路が複雑で製作に手間がかかりコストアップとなる問題がある。また、電子膨張弁を用いた場合、個々の膨張弁制御が必要で制御が複雑となる。

本発明は上記課題を解決するため、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程を行う熱源側熱交換器及び複数の給気側熱交換器と、循環冷媒を圧縮する圧縮機と、循環冷媒を膨張させる膨張弁と、低圧液管及び高圧液管と、低圧ガス管と高圧ガス管と、を少なくとも備え、前記圧縮機の冷媒出口を前記高圧ガス管に接続すると共に前記圧縮機の冷媒入口を前記低圧ガス管に接続し、前記熱源側熱交換器の冷媒出入口の一方を、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管に切換自在に接続し、前記熱源側熱交換器の冷媒出入口の他方を、前記高圧液管と前記低圧液管に切換自在に接続し、前記各給気側熱交換器の冷媒出入口の一方を、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管に切換自在に接続し、前記各給気側熱交換器の冷媒出入口の他方を、前記高圧液管と前記低圧液管に切換自在に接続し、前記高圧液管と前記低圧液管とを前記膨張弁を介して接続したことを最も主要な特徴とする。

請求項１の発明によれば、高価な膨張弁が１つで済み、構造が簡略化されて配管作業などが容易となるので小型化でき、コストダウンを図れ、制御も簡単になる。
請求項２の発明によれば、各々の給気側熱交換器の冷媒出入口の他方と高圧液管と低圧液管との接続切換の制御と、熱源側熱交換器の冷媒出入口の他方と高圧液管と低圧液管との接続切換の制御と、が各々不要で、かつ高価な３方弁や電磁開閉弁を使わずに済み、コストダウンを図れる。

図１は、本発明の空調用ヒートポンプ回路の一実施例を示しており、この空調用ヒートポンプ回路は、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気や熱源水に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程を行う少なくとも１つの熱源側熱交換器１及び複数の給気側熱交換器２…と、循環冷媒を圧縮する圧縮機３と、循環冷媒を膨張させる温度自動膨張弁や電子膨張弁などの膨張弁４と、低圧液管Ａ及び高圧液管Ｂと、低圧ガス管Ｃと高圧ガス管Ｄと、を少なくとも備え、例えば図２のような空調機１０に、送風機１１と共に一体に内設され、給気側熱交換器２で熱交換された空気を送風機１１で空調ゾーンへ給気し、冷房運転のみ、暖房運転のみ、冷暖同時運転、を切換自在に行う。給気側熱交換器２は給気用空気で熱交換する空冷式とし、また、熱源側熱交換器１は、水熱源媒体にて熱交換する水冷式と、空気熱源媒体にて熱交換する空冷式のいずれであってもよいが、図は水冷式を例示している。

図１に示すように、圧縮機３の冷媒出口を高圧ガス管Ｄに接続すると共に圧縮機３の冷媒入口を低圧ガス管Ｃに接続し、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃとに開閉弁８ａ、８ｂを介して分岐接続して、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに切換自在に接続し、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方を、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに分岐接続すると共に、高圧液管側の第一分岐管には高圧液管方向へのみ冷媒を流す第一逆止弁５ａを設け、かつ低圧液管側の第二分岐管には熱源側熱交換器方向へのみ冷媒を流す第二逆止弁５ｂを設けて、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに切換自在に接続し、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方と第一・第二分岐管との間に開閉弁９を設ける。

さらに、各給気側熱交換器２の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃとに開閉弁８ａ、８ｂを介して分岐接続して、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに切換自在に接続し、各給気側熱交換器２の冷媒出入口の他方を、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに分岐接続すると共に、高圧液管側の第三分岐管には高圧液管方向へのみ冷媒を流す第三逆止弁６ａを設け、かつ低圧液管側の第四分岐管には給気側熱交換器方向へのみ冷媒を流す第四逆止弁６ｂを設けて、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに切換自在に接続し、各給気側熱交換器２の冷媒出入口の他方と前記第三・第四分岐管との間に開閉弁７を設け、高圧液管Ｂと低圧液管Ａとを膨張弁４を介して接続する。なお、図示省略するが、膨張弁４を電子膨張弁とした場合は、圧縮機３の冷媒温度と冷媒圧力により膨張弁操作を行い制御する。開閉弁７、８ａ、８ｂ、９は電磁弁などを用いる。

この空調用ヒートポンプ回路を設けた空調機１０で冷房運転する場合は、図３のように、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを開および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを閉にし、２つの給気側熱交換器２の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを閉および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを開にし、開閉弁７、９を開にする。これにより冷媒が、圧縮機３から高圧ガス状態で熱源側熱交換器１に流れ、凝縮して高圧液状態で膨張弁４に流れ、減圧して低圧液状態で一方の給気側熱交換器２と他方の給気側熱交換器２に分流し、各々蒸発して低圧ガス状態で合流して圧縮機３に戻り、このサイクルを繰返す。このようにして給気側熱交換器２にて給気用空気を冷却して冷房運転を行うが、一方の給気側熱交換器２のみ冷房運転する場合は、運転側の開閉弁７を開および停止側の開閉弁７を閉にする。なお、図例において、塗りつぶした開閉弁で閉状態を、塗りつぶしていない開閉弁で開状態を、実線の配管で冷媒流通状態を、点線の配管で冷媒停止状態を、各々示している。

次に、暖房運転する場合は、図４のように、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを閉および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを開にし、２つの給気側熱交換器２の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを開および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを閉にし、開閉弁７、９を開にする。これにより冷媒が、圧縮機３から高圧ガス状態で一方の給気側熱交換器２と他方の給気側熱交換器２に分流し、各々凝縮して高圧液状態で合流して膨張弁４に流れ、減圧して低圧液状態で熱源側熱交換器１に流れ、蒸発して低圧ガス状態で圧縮機３に戻り、このサイクルを繰返す。このようにして給気側熱交換器２にて給気用空気を加熱して暖房運転を行うが、一方の給気側熱交換器２のみ暖房運転する場合は、運転側の開閉弁７を開および停止側の開閉弁７を閉にする。

次に、暖房運転と冷房運転を同時にし暖房負荷と冷房負荷に差があり冷房負荷の方が大きい場合は、図５のように、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを開および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを閉にし、一方の給気側熱交換器２（図例では左側）の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを開および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを閉にし、他方の給気側熱交換器２（図例では右側）の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを閉および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを開にし、開閉弁７、９を開にする。これにより冷媒が、圧縮機３から高圧ガス状態で熱源側熱交換器１と一方の給気側熱交換器２に分流し、各々凝縮して高圧液状態で合流して膨張弁４に流れ、減圧して低圧液状態で他方の給気側熱交換器２に流れ、蒸発して低圧ガス状態で圧縮機３に戻り、このサイクルを繰返す。このようにして一方の給気側熱交換器２にて給気用空気を加熱して暖房運転を行い、他方の給気側熱交換器２にて給気用空気を冷却して冷房運転を行う。

次に、暖房運転と冷房運転を同時にし暖房負荷と冷房負荷に差があり暖房負荷の方が大きい場合は、図６のように、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを閉および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを開にし、一方の給気側熱交換器２（図例では左側）の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを開および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを閉にし、他方の給気側熱交換器２（図例では右側）の冷媒出入口の一方の高圧ガス管側の開閉弁８ａを閉および低圧ガス管側の開閉弁８ｂを開にし、開閉弁７、９を開にする。これにより冷媒が、圧縮機３から高圧ガス状態で一方の給気側熱交換器２に流れ、凝縮して高圧液状態で膨張弁４に流れ、減圧して低圧液状態で熱源側熱交換器１と他方の給気側熱交換器２に分流し、各々蒸発して低圧ガス状態で合流して圧縮機３に戻り、このサイクルを繰返す。このようにして一方の給気側熱交換器２にて給気用空気を加熱して暖房運転を行い、他方の給気側熱交換器２にて給気用空気を冷却して冷房運転を行う。

以下図示省略するが、前記図５と図６の運転において、暖房負荷と冷房負荷が釣り合う場合、開閉弁９を閉にすることにより、熱源側熱交換器１を使わずに冷暖房同時運転を行えて省エネとなる。また、熱源側熱交換器１を複数として、各熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃとに開閉弁８ａ、８ｂを介して分岐接続して、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに切換自在に接続し、各熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方を、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに分岐接続すると共に、高圧液管側の第一分岐管には高圧液管方向へのみ冷媒を流す第一逆止弁５ａを設け、かつ低圧液管側の第二分岐管には熱源側熱交換器方向へのみ冷媒を流す第二逆止弁５ｂを設けて、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに切換自在に接続し、各熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方と第一・第二分岐管との間に開閉弁９を設けてもよい。さらに、給気側熱交換器２と開閉弁７、８ａ、８ｂ、９と逆止弁６ａ、６ｂの数の増減や、開閉弁９を省略するも自由である。また、給気側熱交換器２の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃとに三方弁を介して分岐接続して、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに切換自在に接続したり、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方を、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃとに三方弁を介して分岐接続して、高圧ガス管Ｄと低圧ガス管Ｃに切換自在に接続してもよい。同様に、給気側熱交換器２の冷媒出入口の他方を、高圧液管Ｂと低圧液管Ａとに三方弁を介して分岐接続して、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに切換自在に接続したり、熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方を、高圧液管Ｂと低圧液管Ａとに三方弁を介して分岐接続して、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに切換自在に接続してもよい。

空調用ヒートポンプ回路の一実施例。 本発明を用いた空調機の説明図。 冷房運転の説明図。 暖房運転の説明図。 冷暖房同時運転の説明図。 他の冷暖房同時運転の説明図。

符号の説明

１ 熱源側熱交換器
２ 給気側熱交換器
３ 圧縮機
４ 膨張弁
５ａ 第一逆止弁
５ｂ 第二逆止弁
６ａ 第三逆止弁
６ｂ 第四逆止弁
Ａ 低圧液管
Ｂ 高圧液管
Ｃ 低圧ガス管
Ｄ 高圧ガス管

Claims (2)

1. 循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程を行う熱源側熱交換器１及び複数の給気側熱交換器２…と、循環冷媒を圧縮する圧縮機３と、循環冷媒を膨張させる膨張弁４と、低圧液管Ａ及び高圧液管Ｂと、低圧ガス管Ｃと高圧ガス管Ｄと、を少なくとも備え、前記圧縮機３の冷媒出口を前記高圧ガス管Ｄに接続すると共に前記圧縮機３の冷媒入口を前記低圧ガス管Ｃに接続し、前記熱源側熱交換器１の冷媒出入口の一方を、前記高圧ガス管Ｄと前記低圧ガス管Ｃに切換自在に接続し、前記熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方を、前記高圧液管Ｂと前記低圧液管Ａに切換自在に接続し、前記各給気側熱交換器２の冷媒出入口の一方を、前記高圧ガス管Ｄと前記低圧ガス管Ｃに切換自在に接続し、前記各給気側熱交換器２の冷媒出入口の他方を、前記高圧液管Ｂと前記低圧液管Ａに切換自在に接続し、前記高圧液管Ｂと前記低圧液管Ａとを前記膨張弁４を介して接続したことを特徴とする空調用ヒートポンプ回路。
2. 熱源側熱交換器１の冷媒出入口の他方を、高圧液管Ｂと低圧液管Ａに分岐接続すると共に、高圧液管側の第一分岐管には高圧液管方向へのみ冷媒を流す第一逆止弁５ａを設け、かつ低圧液管側の第二分岐管には熱源側熱交換器方向へのみ冷媒を流す第二逆止弁５ｂを設けて、前記高圧液管Ｂと前記低圧液管Ａに切換自在に接続し、前記各給気側熱交換器２の冷媒出入口の他方を、前記高圧液管Ｂと前記低圧液管Ａに分岐接続すると共に、高圧液管側の第三分岐管には高圧液管方向へのみ冷媒を流す第三逆止弁６ａを設け、かつ低圧液管側の第四分岐管には給気側熱交換器方向へのみ冷媒を流す第四逆止弁６ｂを設けて、前記高圧液管Ｂと前記低圧液管Ａに切換自在に接続した請求項１記載の空調用ヒートポンプ回路。

Images