JP2010139202A - 給湯・空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転中の凝縮器から放熱される熱を利用して給湯を行なえるようにした給湯・空気調和機であって、給湯が停止された状態においても冷房運転を継続することができるようにする。
【解決手段】給湯・空気調和機において、コンプレッサ２と凝縮器３と膨張装置４と蒸発器５とを有し、冷媒がこれらのコンプレッサ２と凝縮器３と膨張装置４と蒸発器５とを循環する冷凍サイクル装置６と、水供給部から水が供給され、供給された水が凝縮器３において熱交換されて温度が上昇した後に還流される貯湯タンク７と、貯湯タンク７内の水温を検出する水温検出部１６と、貯湯タンク７内の水温が目標温度より上昇した場合に、凝縮器３において熱交換されて温度が上昇した水を貯湯タンク７以外へ排水する排水機構１７と、を備え、蒸発器５と熱交換した空気を室内に供給して室内を冷房する。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯・空気調和機に関し、特に、冷房運転中の空気調和機の凝縮器から放熱される熱を利用して給湯を行なうようにした給湯・空気調和機に関する。

下記特許文献１に記載されているように、冷房運転中の空気調和機の凝縮器から放熱される熱を利用して給湯を行なうようにした冷房兼給湯装置が知られている。

特許文献１に記載された冷房兼給湯装置においては、コンデンサ（凝縮器）が給湯槽内に配置され、冷房運転中にコンデンサから放熱される熱により給湯槽内の水が加熱され、温水が生成される。そして、この温水を、各種の給湯設備において使用することができる。これにより、冷房運転中にコンデンサから放熱される熱を給湯用に有効に利用することができ、熱エネルギーの無駄が防止されている。
特開平６−２６７３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された冷房兼給湯装置おいては、以下の点について考慮されていない。

給湯槽内の温水の利用が停止されると、給湯槽内の水温が次第に上昇する。そして、給湯槽内の水温が冷媒の凝縮温度に達すると、コンデンサからの放熱が行なえなくなり、蒸発器での吸熱も行なえなくなり、結局、冷房運転を行えなくなる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷房運転中の凝縮器から放熱される熱を利用して給湯を行なえるようにした給湯・空気調和機であって、しかも、給湯が停止された状態においても冷房運転を継続することができる給湯・空気調和機を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、給湯・空気調和機において、コンプレッサと凝縮器と膨張装置と蒸発器とを有し、冷媒がこれらのコンプレッサと凝縮器と膨張装置と蒸発器とを循環する冷凍サイクル装置と、水供給部から水が供給され、供給された水が前記凝縮器において熱交換されて温度が上昇した後に還流される貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水温を検出する水温検出部と、前記貯湯タンク内の水温が目標温度より上昇した場合に、前記凝縮器において熱交換されて温度が上昇した水を前記貯湯タンク以外へ排水する排水機構と、を備え、前記蒸発器と熱交換した空気を室内に供給して室内を冷房することである。

本発明によれば、冷房運転中の凝縮器から放熱される熱を利用して給湯を行なうことができ、しかも、給湯が停止された状態においても冷房運転を継続することができる給湯・空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態の給湯・空気調和機の構成を示すブロック図であり、この給湯・空気調和機１は、コンプレッサ２と凝縮器３と膨張装置４と蒸発器５とを有する冷凍サイクル装置６を備え、冷媒がこれらのコンプレッサ２と凝縮器３と膨張装置４と蒸発器５とを循環している。

コンプレッサ２では、気体冷媒が圧縮され、高温・高圧の気体冷媒となる。

凝縮器３では、高温・高圧の気体冷媒から熱が放熱され、高圧の液体冷媒となる。この凝縮器３は、後述するように冷媒と水とが熱交換する冷媒−水熱交換器となっている。 膨張装置４では、高圧の液体冷媒が細い管内を通ることにより圧力が下げられ、低温・低圧の液体冷媒となる。

蒸発器５は、空気と冷媒が熱交換する一般的なフィンドチューブ熱交換器からなり、内部の低温・低圧の液体冷媒が気化され、低圧の気体冷媒となる。液体冷媒が気体冷媒に気化する場合に、周囲の空気から気化熱を奪うことにより周囲が冷却され、図示しない送風ファンが駆動されることにより冷房用の冷風が生成され、この冷風が室内に吹き出し、室内を冷房する。蒸発器５を通過した低圧の気体冷媒は、コンプレッサ２内に吸込まれ、圧縮される。

また、この給湯・空気調和機１は、給湯用の貯湯タンク７を備えている。この貯湯タンク７には、第１パイプ８と、第２パイプ９と、第３パイプ１０と、第４パイプ１１との一端が接続されている。第１パイプ８と第２パイプ９とは、貯湯タンク７の下部に連通し、第３パイプ１０と第４パイプ１１とは貯湯タンク７の上部に連通している。

第１パイプ８の他端は、水供給部である水道設備（図示せず）に接続されており、水道水が第１パイプ８を通って貯湯タンク７内に供給される。

第２パイプ９の他端は、凝縮器３に接続されており、第２パイプ９の途中にはポンプ１２が設けられている。ポンプ１２が駆動されることにより、貯湯タンク７内の水が凝縮器３に供給される。凝縮器３に供給された水は、凝縮器３から放熱される熱により加熱されるとともに、凝縮器３を流れる冷媒の放熱を促進させる。

第３パイプ１０の他端は、凝縮器３に接続されており、凝縮器３で加熱された水（温水）が第３パイプ１０を通って貯湯タンク７内に還流される。なお、第３パイプ１０の途中には切換弁１３が設けられており、この切換弁１３は、凝縮器３で加熱された水（温水）を第３パイプ１０を通して貯湯タンク７内に還流させる第１切換位置と、第３パイプ１０の途中から分岐された排水パイプ１４を通して貯湯タンク７以外へ排水する第２切換位置とに切換可能に設けられている。

第４パイプ１１の他端は、湯を使用する給湯設備（図示せず）に接続されている。

さらに、この給湯・空気調和機１は、給湯・空気調和機１を運転するための制御回路１５を備えている。この制御回路１５には、コンプレッサ２と、ポンプ１２と、切換弁１３と、貯湯タンク７内の水温を検出する水温検出部である水温センサ１６とが接続されている。

なお、切換弁１３と排水パイプ１４と制御回路１５とにより、貯湯タンク７内の水温“Ｔｕ”が目標温度“Ｔｓ”より上昇した場合に、凝縮器３において熱交換されて加熱された水を排水パイプ１４を通して貯湯タンク７外へ排水する排水機構１７が構成されている。目標温度“Ｔｓ”は、冷媒の凝縮温度より低い温度に設定されている。

図２は、給湯・空気調和機１の運転時の動作について説明するフローチャートである。

まず、設定された運転状態が給湯・空気調和機１が冷房運転であるか否かが判断される（Ｓ１）。冷房運転でないと判断された場合は（Ｓ１のＮＯ）、冷房以外の他の運転制御が行われる（Ｓ２）。

設定された運転状態が冷房運転であると判断された場合は（Ｓ１のＹＥＳ）、ポンプ１２とコンプレッサ３とがオンされる（Ｓ３）。ポンプ１２がオンされることにより、貯湯タンク７内の水が第２パイプ９を通って凝縮器３に供給されて加熱され、凝縮器３で加熱された水は第３パイプ１０を通って貯湯タンク７内に還流され、又は、排水パイプ１４を通って貯湯タンク７以外へ排水される。一方、蒸発器５で冷房用の冷風が生成され、この冷風が室内に吹き出し、室内を冷房する。

ポンプ１２とコンプレッサ３とがオンされた後、貯湯タンク７内の水温“Ｔｕ”が、目標温度“Ｔｓ”より高いか否かが判断される（Ｓ４）。目標温度“Ｔｓ”は、上述したように、冷媒の凝縮温度より低い温度に設定されている。

貯湯タンク７内の水温“Ｔｕ”が、目標温度“Ｔｓ”より低い場合は（Ｓ４のＮＯ）、切換弁１３が第１切換位置に切換えられる（Ｓ５）。切換弁１３が第１切換位置に切換えられることにより、貯湯タンク７内から供給されて凝縮器３で加熱された水は第３パイプ１０を通って貯湯タンク７内に還流される。

一方、貯湯タンク７内の水温“Ｔｕ”が、目標温度“Ｔｓ”より上昇した場合は（Ｓ４のＹＥＳ）、切換弁１３が第２切換位置に切換えられる（Ｓ６）。

切換弁１３が第２切換位置に切換えられることにより、貯湯タンク７内から供給されて凝縮器３で加熱された水は、第３パイプ１０の一部と排水パイプ１４とを通って貯湯タンク７以外へ排水される。

なお、貯湯タンク７内から供給された水が貯湯タンク７以外へ排水されることにより、貯湯タンク７内の水量が減少するので、その減少した水量が水道設備から第１パイプ８を通って貯留タンク７に供給される。水道設備からの水が貯湯タンク７に供給されることにより、貯湯タンク７内の水温が下がるとともに、その水温が目標温度“Ｔｓ”を下回ると、切換弁１３が第１切換位置に切換えられる。

このような構成において、給湯・空気調和機１を冷房運転している場合には、凝縮器３から放熱される熱で貯湯タンク７内の水が加熱されて温水が生成され、生成された温水を給湯設備に供給することにより、熱エネルギーの無駄を無くして熱エネルギーの有効利用を図ることができる。

貯湯タンク７内の温水の消費が停止されると、貯湯タンク７内の水温が次第に上昇する。貯湯タンク７内の水温が上昇すると、それに伴なって凝縮器３での熱交換性能が低下し、給湯タンク７内の水温が冷媒の凝縮温度に達すると、凝縮器３からの放熱が行なえなくなり、蒸発器５での吸熱も行なえなくなり、結局、冷房運転を行えなくなる。

そこで、この給湯・空気調和機１では、貯湯タンク７内の水温を水温センサ１６で検出し、貯湯タンク７内の水温が目標温度“Ｔｓ”より上昇した場合には、切換弁１３が第２切換位置に切換えられ、凝縮器３において加熱された水が排水パイプ１４を通して貯湯タンク７以外へ排水される。これにより、貯湯タンク７内の水温がそれ以上上昇することを防止することができる。

なお、目標温度“Ｔｓ”は、冷媒の凝縮温度より低く設定されているので、貯湯タンク７内の水温が目標温度“Ｔｓ”に達しても、凝縮器３での熱交換、及び、蒸発器５での吸熱を継続することができ、冷房運転を継続することができる。

また、排水パイプ１４からの排水が開始されると、排水により減少した水量が水道設備から第１パイプ８を通って貯留タンク７に供給されるので、貯湯タンク７内の水温が下がる。これにより、凝縮器３での熱交換性能、及び、蒸発器５での吸熱性能を高めることができ、冷房運転性能を高めることができる。

さらに、水の貯湯タンク７への流入口となる第１パイプ８と貯湯タンク７から凝縮器への第２パイプ９とは、貯湯タンク７の下部に連通させてあるため、貯湯タンク７内のできるだけ低温の水が凝縮器３に供給されることになり、熱交換効率が向上する。

本発明の一実施の形態の給湯・空気調和機の構成を示すブロック図である。 給湯・空気調和機の運転時の動作について説明するフローチャートである。

符号の説明

１…給湯・空気調和機、２…コンプレッサ、３…凝縮器、４…膨張装置、５…蒸発器、６…冷凍サイクル装置、７…給湯タンク、１６…水温センサ（水温検出部）、１７…排水機構

Claims (2)

1. コンプレッサと凝縮器と膨張装置と蒸発器とを有し、冷媒がこれらのコンプレッサと凝縮器と膨張装置と蒸発器とを循環する冷凍サイクル装置と、
   水供給部から水が供給され、供給された水が前記凝縮器において熱交換されて温度が上昇した後に還流される貯湯タンクと、
   前記貯湯タンク内の水温を検出する水温検出部と、
   前記貯湯タンク内の水温が目標温度より上昇した場合に、前記凝縮器において熱交換されて温度が上昇した水を前記貯湯タンク外へ排水する排水機構と、を備え、前記蒸発器と熱交換した空気を室内に供給して室内を冷房することを特徴とする給湯・空気調和機。
2. 前記目標温度は、前記冷媒の凝縮温度より低い温度に設定されていることを特徴とする請求項１記載の給湯・空気調和機。

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