JP2016166714A - 熱生成ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】給湯用圧縮機の振動により給湯用熱交換器が振動してしまうことを防止することができ、熱媒体ポンプとの接続部における隙間の発生を防止して、熱媒体配管表面や熱媒体ポンプに錆や腐食が生じる原因となる熱媒体の漏れを防ぎ、熱生成ユニットの耐久性を向上させることのできる熱生成ユニットを提供する。【解決手段】給湯用冷媒を圧縮する給湯用圧縮機４１と、給湯用冷媒と熱媒体ポンプ４６により送られる給湯用熱媒体とが熱交換する給湯用熱交換器４２と、給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器４４と、をケーシング５０に収容してなる熱生成ユニットにおいて、給湯用圧縮機４１をケーシング５０の底板部材５１に設置するとともに、給湯用熱交換器４２または熱媒体ポンプ４６の少なくとも一方が、ケーシング５０の側板部材５２に設置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、熱生成ユニットに係り、特に、冷房、暖房、給湯に必要な温冷熱を同時に供給できる空調給湯システムに用いられ、給湯用の温水を生成する冷凍サイクルを搭載した熱生成ユニットに関するものである。

従来から、冷房、暖房、給湯に必要な温冷熱を同時に供給できる空調給湯システムが多く用いられている。このような空調給湯システムにおいては、給湯用の温水を生成する冷凍サイクルを搭載した熱生成ユニットを備えている。
熱生成ユニットは、給湯用熱交換器、カスケード熱交換器、熱媒体ポンプを備えている。

このような熱生成ユニットにおいて、給湯用熱交換器、カスケード熱交換器を設置するための技術として、例えば、給湯用熱交換器とカスケード熱交換器とを、互いを接続する配管の接合部形成部を向い合せとなるように底板部材に設置することで、製作上の配管施工が簡素化し、熱生成ユニットの小型化を可能とした技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。

ＷＯ２０１０／１０９６２０

しかしながら、前記従来の技術においては、給湯用熱交換器とカスケード熱交換器は共に重量物であるため、給湯用熱交換器とカスケード熱交換器は、底板部材上に、給湯用圧縮機と並べて配置するようにしている。
そして、給湯用熱交換器には熱伝導性の良い銅材が使われ、熱媒体配管との接続口は銅材であるのに対し、熱媒体ポンプの接続口には銅材は使用されず、加工性のよい樹脂であることが多い。熱生成ユニット内部の熱媒体配管では、このように異なる部材同士を、シール材を使って、熱媒体の漏れが無いように接続している。

給湯用熱交換器は、給湯用圧縮機とともに底板部材に直接設置されているため、給湯用圧縮機の運転時の振動は、底板部材を通じて給湯用熱交換器と熱媒体配管に伝わることになる。そのため、シール材による接続部のゆるみを誘発し、接続部から水を主成分とする熱媒体の漏れが発生するおそれがある。この熱媒体漏れは、定常運転時よりも、大きな振動が発生する起動、停止時のほうが発生する危険性が高い。漏れた熱媒体は、熱媒体配管表面を伝って、給湯用熱交換器や熱媒体ポンプなどを浸水させてしまう。
このように給湯用圧縮機の振動により、底板部材を伝って給湯用熱交換器が振動することで、給湯用熱交換器と熱媒体ポンプとの接続部に生じる隙間から漏れた熱媒体は、熱媒体配管表面や熱媒体ポンプを浸し、錆や腐食の原因となり、熱生成ユニットの耐久性に影響を及ぼすという問題を有している。
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、給湯用圧縮機の振動により給湯用熱交換器が振動してしまうことを防止することができ、熱媒体ポンプとの接続部における隙間の発生を防止して、熱媒体配管表面や熱媒体ポンプに錆や腐食が生じる原因となる熱媒体の漏れを防ぎ、熱生成ユニットの耐久性を向上させることのできる熱生成ユニットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の熱生成ユニットは、給湯用冷媒を圧縮する給湯用圧縮機と、前記給湯用冷媒と熱媒体ポンプにより送られる給湯用熱媒体とが熱交換する給湯用熱交換器と、前記給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器と、をケーシングに収容してなる熱生成ユニットにおいて、前記給湯用圧縮機を前記ケーシングの底板部材に設置するとともに、前記給湯用熱交換器または前記熱媒体ポンプの少なくとも一方が、前記ケーシングの側板部材に設置されていることを特徴とする。

この構成によれば、給湯用圧縮機の振動が底板部材を介して給湯用熱交換器や熱媒体ポンプに伝わってしまうことを防止することができ、給湯用熱交換器と熱媒体ポンプとの接続部に隙間が生じることを防止することができる。

また、前記構成において、前記給湯用熱交換器が前記ケーシングの側板部材に固定され、前記給湯用熱交換器と前記ケーシングの底板部材との間に防振材が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、給湯用熱交換器に影響を及ぼす振動が熱生成ユニット全体に対して生じるような場合においても、給湯用熱交換器が振動することを大幅に軽減することができ、給湯用熱交換器と熱媒体ポンプとの接続部に隙間が生じない。

本発明によれば、給湯用圧縮機を運転する際の振動が直接的に伝わる底板部材と接触しない側板部材に給湯用熱交換器または熱媒体ポンプの少なくとも一方を設置するようにしているので、給湯用圧縮機を運転する際の振動が底板部材を伝って給湯用熱交換器を振動させることを防止することができ、給湯用圧縮機の振動が給湯用熱交換器と熱媒体ポンプとの接続部に伝わらず、接続部に隙間が生じることを防止することができる。その結果、熱媒体配管表面や熱媒体ポンプに錆や腐食が生じる原因となる熱媒体の漏れを防ぎ、熱生成ユニットの耐久性を向上させることができる。

本発明の熱生成ユニットを適用した空調給湯システムの実施形態を示す冷凍サイクル図である。 本実施形態の熱生成ユニットの内部構造を示す平面図である。 本実施形態の熱生成ユニットの内部構造を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって、本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の熱生成ユニットを適用した空調給湯システムの実施形態を示す冷凍サイクル図である。
図１に示す空調給湯システムは、室外ユニット１０と、室内機３０と、熱生成ユニット４０とを備えている。本実施形態においては、１台の室外ユニット１０に対して、２台の室内機３０、１台の熱生成ユニット４０がそれぞれ接続された構成となっている。なお、冷凍サイクル構成に関しては、図１に示したものに限定されない。例えば、室外ユニット１０は２台以上、室内機３０も１台もしくは３台以上、熱生成ユニット４０も２台以上、並列に接続可能である。

室外ユニット１０と室内機３０、熱生成ユニット４０とは、空調用冷媒が流通する配管で連結されている。
室外ユニット１０と室内機３０とは、高温高圧のガス化した空調用冷媒が流れるガス管２５と、低圧の空調用冷媒が流れる吸入管２６と、高圧の液化した空調用冷媒が流れる液管２７とで接続されている。室内機３０が、図１に示すように２台存在するときは、室内機３０は３本の配管に対して並列に接続される。一方、室外ユニット１０と熱生成ユニット４０とは、室内機３０と同じく配管に対し並列に接続されるが、ガス管２５と液管２７とで接続されている。

なお、空調用冷媒には、一般的に家庭用空調機やビル用空調機に使われる冷媒、例えば、Ｒ２２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２などを用いる。

室外ユニット１０は、空調用冷媒を圧縮する空調用圧縮機１１を備えている。空調用圧縮機１１の吸入側には、空調用圧縮機１１にガス冷媒を供給するアキュムレータ１２が接続されている。空調用圧縮機１１の吐出側には、吐出するガス状態の空調用冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器１３が接続されている。油分離器１３で分離された冷凍機油は、油戻し管１４により空調用圧縮機１１に戻される。油戻し管１４の連通は、油戻し管開閉弁１５の開閉により制御される。

また、室外ユニット１０は、室外空気熱交換器１６を備えており、室外空気熱交換器１６の近傍には、室外空気熱交換器１６に室外ユニット１０の周囲の空気を供給する室外送風ファン１７が設けられている。そして、室外空気熱交換器１６は、室外送風ファン１７により送られる空気と、空調用冷媒とが熱交換するよう構成されており、一般的には、フィン・チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が適用される。
室外ユニット１０は、室外空気熱交換器１６に供給する空調用冷媒の流量を調整する室外冷媒流量調整弁１８と、ガス管２５における空調用冷媒の流量を制御する室外ガス管開閉弁１９と、吸入管２６における空調用冷媒の流量を制御する室外吸入管開閉弁２０とをそれぞれ備えている。

室内機３０は、室内空気熱交換器３１と、室内空気熱交換器３１に室内機３０の周囲の空気を供給する室内送風ファン３２と、室内空気熱交換器３１に供給する空調用冷媒の流量を調整する室内冷媒流量調整弁３３とを備えている。室内空気熱交換器３１は、室内送風ファン３２で送られる空気と、空調用冷媒とが熱交換するよう構成されており、一般的には、フィン・チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が適用される。

また、室内機３０は、ガス管２５との空調用冷媒の流通の有無を制御する室内ガス管開閉弁３４と、吸入管２６との空調用冷媒の流通の有無を制御する室内吸入管開閉弁３５とを備えている。

熱生成ユニット４０は、給湯用冷媒を圧縮する給湯用圧縮機４１と、給湯用冷媒と水を主成分とする熱媒体と熱交換する給湯用熱交換器４２と、給湯用冷媒の流量を調整する給湯用冷媒流量調整弁４３とを備えている。
また、熱生成ユニット４０は、ガス管２５から供給される空調用冷媒と給湯用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器４４と、カスケード熱交換器４４に供給する空調用冷媒の流量を調整する熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５と、給湯用熱交換器４２に熱媒体を供給する熱媒体ポンプ４６とを備えている。

なお、給湯用冷媒には、例えば、Ｒ１３４ａ、ＣＯ２、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅなどが用いられる。また、熱媒体には水道水を用いることが一般的であるが、寒冷地の場合はエチレングリコールやアルコールを所定量水に溶解させた不凍液を用いてもよい。
給湯用熱交換器４２で７０〜９０℃にまで沸き上げられた熱媒体は貯湯タンク（図示せず）に蓄えられる。熱媒体が飲料水の場合は直接給湯に使われる。一方、熱媒体が不凍液など飲料水でない場合は、室内に設置されたラジエータなどに供給されて暖房用途に、あるいは貯湯タンクで熱を飲料水に受け渡して給湯用途に利用される。

次に、本実施形態における熱生成ユニット４０の内部構造について説明する。
図２は、本実施形態における熱生成ユニット４０の内部構造を示す平面図、図３は、熱生成ユニット４０の内部構造を示す正面図である。
熱生成ユニット４０には、給湯用圧縮機４１と給湯用熱交換器４２と給湯用冷媒流量調整弁４３とカスケード熱交換器４４とで形成される冷凍サイクルと、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５と熱媒体ポンプ４６とがケーシング５０に格納されている。

本実施形態においては、給湯用熱交換器４２には、例えば、二重管式熱交換器が用いられている。二重管式熱交換器は、略円形断面の管（外管）の中に、１本以上の管（内管）が挿入されて形成した熱交換器である。内管が複数本ある場合は、内管同士をらせん状によじって外管に挿入される。給湯用冷媒にＣＯ２を用いる場合は、給湯用熱交換器４２の内管にＣＯ２、外管と内管の間に熱媒体を流す。給湯用冷媒にＲ１３４ａを用いる場合は、給湯用熱交換器４２の内管に熱媒体、外管と内管の間にＲ１３４ａを流す。

なお、二重管式熱交換器の材料には、熱伝導性能の高い銅管を用いることが多い。
二重管式熱交換器の熱交換能力は、二重管の長さに比例する。したがって、二重管式熱交換器は、限られた設置容積の中で最大限の熱交換能力を確保するために、二重管を巻いて成型されている。二重管式熱交換器を設置するときは、二重管内の熱媒体が通る部分に空気が滞留し、熱交換性能が著しく低下することを防ぐために、二重管ができるだけ水平になるようにする。
一方、カスケード熱交換器４４にはプレート式熱交換器を用いる。

図２および図３に示すように、給湯用圧縮機４１は、ゴムなどの防振部材６０を挟み込んだ上で、固定部材６７によりケーシング５０の底板部材５１に固定されている。
また、給湯用熱交換器４２は、ケーシング５０の側板部材５２に固定されている。また、給湯用熱交換器４２の下面と底板部材５１との間には、防振材６１が設けられている。

また、カスケード熱交換器４４は、給湯用熱交換器４２の上面に固定されている。
給湯用熱交換器４２とカスケード熱交換器４４は、ともに発泡スチロールや厚手のフェルトなどの断熱材（図示せず）と、さらにこの断熱材を囲う構成部材（図示せず）を含む。特に、給湯用熱交換器４２については、上部に設置されるカスケード熱交換器４４の重量による断熱材の変形が想定されるため、強度の高い鉄板で囲い、断熱材表面を保護している。
なお、カスケード熱交換器４４は、かならずしも給湯用熱交換器４２を囲う構成部材と接する必要はない。この場合、カスケード熱交換器４４とその周りの断熱材は、それらの重量を支えるだけの十分な強度を持つ構成部材で囲った上で、熱生成ユニット４０の側面部材５２に固定される。

また、熱媒体ポンプ４６は、図２に示すように、ケーシング５０の背面側の側板部材５３に固定されており、熱媒体ポンプ４６の下端面は、カスケード熱交換器４４の下端面より低い位置となるように設置されている。

さらに、図２および図３に示すように、底板部材５１には、鉛直上から見て給湯用熱交換器４２と熱媒体ポンプ４６とが底板部材５１に投影する領域内に、排水口６２が設けられている。底板部材５１の上面には、水が速やかに排水口６２から熱生成ユニット４０の外部に排出できるように、排水口６２に向けて適切な傾斜がつけられている。

熱媒体配管６３、６４、６５内の熱媒体の流れは、熱媒体ポンプ４６の駆動により生じる。熱生成ユニット４０内に流入した熱媒体は、熱媒体配管６３を経由して熱媒体ポンプ４６に流入し、熱媒体配管６４に送出される。さらに熱媒体は給湯用熱交換器４２に入って、給湯用冷媒により加熱されて７０〜９０℃の高温となった後、熱媒体配管６５を経由して、熱生成ユニット４０外に送出される。

熱媒体配管６３、６４、６５の大部分は、加工性の良い銅管が用いられることが多いが、樹脂材料も用いられる。一方、熱媒体ポンプ４６の熱媒体吸入部、吐出部には樹脂材料を用いられることが多い。また、二重管式熱交換器である給湯用熱交換器４２には、前述したとおり、銅を用いることが多く、接続口も銅管となっている。
このように、熱媒体が流れる経路（熱媒体配管６３→熱媒体ポンプ４６→熱媒体配管６４→給湯用熱交換器４２→熱媒体配管６５）には、樹脂材料と銅が混在し、異なる材料同士の接続部分が存在する。この熱媒体ポンプ接続部６６には、シール材（図示せず）を挟み込んで固定し、熱媒体の漏れが無いようにしている。

次に、室外ユニット１０、室内機３０、熱生成ユニット４０の動作について、図１の冷凍サイクル図を参照しながら説明する。

冷房単独運転時は、室外ユニット１０において、室外ガス管開閉弁１９を開、室外吸入管開閉弁２０を閉に設定し、室内機３０において、室内ガス管開閉弁３４を閉、室内吸入管開閉弁３５を開に設定し、熱生成ユニット４０において、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を全閉に設定する。

空調用圧縮機１１で圧縮された高温高圧の空調用冷媒は、室外ガス管開閉弁１９を経由して室外空気熱交換器１６に入り、室外ユニット１０周囲の空気により冷却され液状態になる。液状態の空調用冷媒は、全開状態の室外冷媒流量調整弁１８を経由して液管２７に流入し、室内機３０に到達する。

室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内冷媒流量調整弁３３で減圧されて低温低圧の気液二相状態になった後、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気から熱を奪って冷房を行う。この過程で空調用冷媒は蒸発し、室内吸入管開閉弁３５を経由して吸入管２６に入り、室外ユニット１０に戻る。室外ユニット１０に戻った空調用冷媒はアキュムレータ１２を経由して、空調用圧縮機１１に戻る。

また、暖房単独運転時は、室外ユニット１０において、室外ガス管開閉弁１９を閉、室外吸入管開閉弁２０を開に設定し、室内機３０において、室内ガス管開閉弁３４を開、室内吸入管開閉弁３５を閉に設定し、熱生成ユニット４０において、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を全閉に設定する。

空調用圧縮機１１で圧縮された高温高圧の空調用冷媒はガス管２５に流入し、室内機３０に到達する。室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内ガス管開閉弁３４を経由して、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気に放熱し暖房を行う。この過程で空調用冷媒は凝縮して液化し、全開状態の室内冷媒流量調整弁３３を経由して液管２７に流入し、室外ユニット１０に戻る。

室外ユニット１０に戻った空調用冷媒は、室外冷媒流量調整弁１８で減圧されて低温低圧の気液二相状態になった後、室外空気熱交換器１６に入り、室外ユニット１０周囲の空気により加熱されて蒸発する。蒸発し気化した空調用冷媒は、室外吸入管開閉弁２０、アキュムレータ１２を経由して空調用圧縮機１１に戻る。

給湯単独運転時は、室外ユニット１０において、室外ガス管開閉弁１９を閉、室外吸入管開閉弁２０を開に設定し、室内機３０において、室内ガス管開閉弁３４と室内吸入管開閉弁３５をともに閉に設定し、熱生成ユニット４０において、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を開く。

空調用圧縮機１１で圧縮された高温高圧の空調用冷媒はガス管２５に流入し、熱生成ユニット４０に到達する。一方で、熱生成ユニット４０内では、給湯用圧縮機４１が稼動し、給湯用冷媒が、給湯用圧縮機４１、給湯用熱交換器４２、給湯用冷媒流量調整弁４３、カスケード熱交換器４４の順で循環する。
熱生成ユニット４０に到達した空調用冷媒は、カスケード熱交換器４４にて給湯用冷媒を加熱し、自身は冷却されて液化した後、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を経由して、液管２７に流入し、室外ユニット１０に戻る。
室外ユニット１０に戻った空調用冷媒は、室外冷媒流量調整弁１８で減圧されて低温低圧の気液二相状態になった後、室外空気熱交換器１６に入り、室外ユニット１０周囲の空気により加熱されて蒸発する。蒸発し気化した空調用冷媒は、室外吸入管開閉弁２０、アキュムレータ１２を経由して空調用圧縮機１１に戻る。

一方、カスケード熱交換器４４で空調用冷媒により加熱された給湯用冷媒は気化し、給湯用圧縮機４１に入る。給湯用圧縮機４１で高温高圧に圧縮された給湯用冷媒は、給湯用熱交換器４２に入り、熱媒体を７０〜９０℃にまで加熱する。この過程で給湯用冷媒は冷却されて液化し、給湯用冷媒流量調整弁４３で減圧された後、再びカスケード熱交換器４４に戻る。

冷房と暖房の同時運転時において、冷房負荷と暖房負荷がほぼ等しい場合は、室外ユニット１０において、室外ガス管開閉弁１９と室外吸入管開閉弁２０はともに閉に設定する。冷房を行う室内機３０では、室内ガス管開閉弁３４を閉、室内吸入管開閉弁３５を開に設定し、暖房を行う室内機３０では、室内ガス管開閉弁３４を開、室内吸入管開閉弁３５を閉に設定する。また、熱生成ユニット４０において、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を全閉に設定する。

空調用圧縮機１１で圧縮された高温高圧の空調用冷媒はガス管２５に流入し、暖房を行う室内機３０に到達する。暖房を行う室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内ガス管開閉弁３４を経由して、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気に放熱し暖房を行う。この過程で空調用冷媒は凝縮して液化し、全開状態の室内冷媒流量調整弁３３を経由して液管２７に流入する。

液管２７に流入した液状態の空調用冷媒は、冷房を行う室内機３０に到達する。冷房を行う室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内冷媒流量調整弁３３で減圧されて低温低圧の気液二相状態になった後、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気から熱を奪って冷房を行う。この過程で空調用冷媒は蒸発し、室内吸入管開閉弁３５を経由して吸入管２６に入り、室外ユニット１０に戻る。室外ユニット１０に戻った空調用冷媒はアキュムレータ１２を経由して、空調用圧縮機１１に戻る。

なお、冷房負荷の方が暖房負荷より大きい場合は、暖房を行う室内機３０から、冷房を行う室内機３０に供給する液冷媒が足りないため、その一部を室外ユニット１０の室外空気熱交換器１６で生成する。すなわち、室外吸入管開閉弁２０を閉としたままで室外ガス管開閉弁１９を開として、空調用圧縮機１１が吐出した冷媒の一部を、室外空気熱交換器１６に供給して液化し、室外冷媒流量調整弁１８と液管２７を経由して、冷房を行う室内機３０に供給する。

逆に、暖房負荷の方が冷房負荷より大きい場合は、暖房を行う室内機３０から供給される液冷媒を、冷房を行う室内機３０では全て蒸発させることができないため、液冷媒の一部を室外ユニット１０の室外空気熱交換器１６で蒸発させる。すなわち、室外ガス管開閉弁１９を閉としたままで室外吸入管開閉弁２０を開として、暖房を行う室内機３０から流出した液冷媒を、液管２７経由で室外ユニット１０に戻す。
室外ユニット１０に戻った液冷媒は、室外冷媒流量調整弁１８で減圧した後、室外空気熱交換器１６にて蒸発する。気化した空調用冷媒は室外吸入管開閉弁２０を経由して、アキュムレータ１２、空調用圧縮機１１に戻る。

冷房と給湯の同時運転時において、冷房負荷と給湯負荷がほぼ等しい場合は、室外ユニット１０において、室外ガス管開閉弁１９と室外吸入管開閉弁２０はともに閉に設定する。冷房を行う室内機３０では、室内ガス管開閉弁３４を閉、室内吸入管開閉弁３５を開に設定し、熱生成ユニット４０において、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を開く。

空調用圧縮機１１で圧縮された高温高圧の空調用冷媒はガス管２５に流入し、熱生成ユニット４０に到達する。一方で、熱生成ユニット４０内では、給湯用圧縮機４１が稼動し、給湯用冷媒が、給湯用圧縮機４１、給湯用熱交換器４２、給湯用冷媒流量調整弁４３、カスケード熱交換器４４の順で循環する。
熱生成ユニット４０に到達した空調用冷媒は、カスケード熱交換器４４にて給湯用冷媒を加熱し、自身は冷却されて液化した後、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を経由して、液管２７に流入する。

液管２７に流入した液状態の空調用冷媒は、冷房を行う室内機３０に到達する。冷房を行う室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内冷媒流量調整弁３３で減圧されて低温低圧の気液二相状態になった後、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気から熱を奪って冷房を行う。この過程で空調用冷媒は蒸発し、室内吸入管開閉弁３５を経由して吸入管２６に入り、室外ユニット１０に戻る。室外ユニット１０に戻った空調用冷媒はアキュムレータ１２を経由して、空調用圧縮機１１に戻る。

一方、カスケード熱交換器４４で空調用冷媒により加熱された給湯用冷媒は気化し、給湯用圧縮機４１に入る。給湯用圧縮機４１で高温高圧に圧縮された給湯用冷媒は、給湯用熱交換器４２に入り、熱媒体を７０〜９０℃にまで加熱する。この過程で給湯用冷媒は冷却されて液化し、給湯用冷媒流量調整弁４３で減圧された後、再びカスケード熱交換器４４に戻る。

なお、冷房負荷が給湯負荷よりも大きい場合は、熱生成ユニット４０から冷房を行う室内機３０に供給する液冷媒が足りないため、その一部を室外ユニット１０の室外空気熱交換器１６で生成する。すなわち、室外吸入管開閉弁２０を閉としたままで室外ガス管開閉弁１９を開として、空調用圧縮機１１が吐出した冷媒の一部を、室外空気熱交換器１６に供給して液化し、室外冷媒流量調整弁１８と液管２７を経由して、冷房を行う室内機３０に供給する。

一方、給湯負荷の方が冷房負荷より大きい場合は、熱生成ユニット４０から供給される液冷媒を、冷房を行う室内機３０では全て蒸発させることができないため、液冷媒の一部を室外ユニット１０の室外空気熱交換器１６で蒸発させる。すなわち、室外ガス管開閉弁１９を閉としたままで室外吸入管開閉弁２０を開として、暖房を行う室内機３０から流出した液冷媒の一部を、液管２７経由で室外ユニット１０に戻す。
室外ユニット１０に戻った液冷媒は、室外冷媒流量調整弁１８で減圧した後、室外空気熱交換器１６にて蒸発する。気化した空調用冷媒は室外吸入管開閉弁２０を経由して、アキュムレータ１２、空調用圧縮機１１に戻る。

暖房と給湯の同時運転時は、室外ユニット１０において、室外ガス管開閉弁１９を閉、室外吸入管開閉弁２０を開に設定し、室内機３０において、室内ガス管開閉弁３４を開、室内吸入管開閉弁３５を閉に設定し、熱生成ユニット４０において、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を開く。

空調用圧縮機１１で圧縮された高温高圧の空調用冷媒はガス管２５に流入し、室内機３０と熱生成ユニット４０に到達する。室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内ガス管開閉弁３４を経由して、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気に放熱し暖房を行う。この過程で空調用冷媒は凝縮して液化し、全開状態の室内冷媒流量調整弁３３を経由して液管２７に流入する。

熱生成ユニット４０に到達した空調用冷媒は、カスケード熱交換器４４にて給湯用冷媒を加熱し、自身は冷却されて液化した後、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を経由して、液管２７に流入する。この液冷媒は、暖房を行う室内機３０から流出した液冷媒と合流し、室外ユニット１０に戻る。室外ユニットに戻った液冷媒は、室外冷媒流量調整弁１８で減圧した後、室外空気熱交換器１６にて蒸発させる。気化した空調用冷媒は室外吸入管開閉弁２０を経由して、アキュムレータ１２、空調用圧縮機１１に戻る。

一方、カスケード熱交換器４４で空調用冷媒により加熱された給湯用冷媒は気化し、給湯用圧縮機４１に入る。給湯用圧縮機４１で高温高圧に圧縮された給湯用冷媒は、給湯用熱交換器４２に入り、熱媒体を７０〜９０℃にまで加熱する。この過程で給湯用冷媒は冷却されて液化し、給湯用冷媒流量調整弁４３で減圧された後、再びカスケード熱交換器４４に戻る。

冷房と暖房と給湯の同時運転時は、冷房負荷と、暖房負荷と給湯負荷との和がほぼ等しい場合は、室外ユニット１０において、室外ガス管開閉弁１９と室外吸入管開閉弁２０はともに閉に設定する。冷房を行う室内機３０では、室内ガス管開閉弁３４を閉、室内吸入管開閉弁３５を開に設定し、暖房を行う室内機３０では、室内ガス管開閉弁３４を開、室内吸入管開閉弁３５を閉に設定する。また、熱生成ユニット４０において、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を開く。

空調用圧縮機１１で圧縮された高温高圧の空調用冷媒はガス管２５に流入し、暖房を行う室内機３０と熱生成ユニット４０に到達する。一方で、熱生成ユニット４０内では、給湯用圧縮機４１が稼動し、給湯用冷媒が、給湯用圧縮機４１、給湯用熱交換器４２、給湯用冷媒流量調整弁４３、カスケード熱交換器４４の順で循環する。

暖房を行う室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内ガス管開閉弁３４を経由して、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気に放熱し暖房を行う。この過程で空調用冷媒は凝縮して液化し、全開状態の室内冷媒流量調整弁３３を経由して液管２７に流入する。
熱生成ユニット４０に到達した空調用冷媒は、カスケード熱交換器４４にて給湯用冷媒を加熱し、自身は冷却されて液化した後、熱生成ユニット冷媒流量調整弁４５を経由して、液管２７に流入する。

暖房を行う室内機３０と熱生成ユニット４０から液管２７に流入した液化した空調用冷媒は合流し、冷房を行う室内機３０に到達する。冷房を行う室内機３０に到達した空調用冷媒は、室内冷媒流量調整弁３３で減圧されて低温低圧の気液二相状態になった後、室内空気熱交換器３１に流入して、室内空気から熱を奪って冷房を行う。この過程で空調用冷媒は蒸発し、室内吸入管開閉弁３５を経由して吸入管２６に入り、室外ユニット１０に戻る。室外ユニット１０に戻った空調用冷媒はアキュムレータ１２を経由して、空調用圧縮機１１に戻る。

一方、カスケード熱交換器４４で空調用冷媒により加熱された給湯用冷媒は気化し、給湯用圧縮機４１に入る。給湯用圧縮機４１で高温高圧に圧縮された給湯用冷媒は、給湯用熱交換器４２に入り、熱媒体を７０〜９０℃にまで加熱する。この過程で給湯用冷媒は冷却されて液化し、給湯用冷媒流量調整弁４３で減圧された後、再びカスケード熱交換器４４に戻る。

なお、冷房負荷が、暖房負荷と給湯負荷の和よりも大きい場合は、暖房を行う室内機３０と熱生成ユニット４０から冷房を行う室内機３０に供給する液冷媒が足りないため、その一部を室外ユニット１０の室外空気熱交換器１６で生成する。すなわち、室外吸入管開閉弁２０を閉としたままで室外ガス管開閉弁１９を開として、空調用圧縮機１１が吐出した冷媒の一部を、室外空気熱交換器１６に供給して液化し、室外冷媒流量調整弁１８と液管２７を経由して、冷房を行う室内機３０に供給する。

一方、暖房負荷と給湯負荷の和が冷房負荷より大きい場合は、暖房を行う室内機３０と熱生成ユニット４０から供給される液冷媒を、冷房を行う室内機３０では全て蒸発させることができないため、液冷媒の一部を室外ユニット１０の室外空気熱交換器１６で蒸発させる。すなわち、室外ガス管開閉弁１９を閉としたままで室外吸入管開閉弁２０を開として、暖房を行う室内機３０と熱生成ユニット４０から流出した液冷媒の一部を、液管２７経由で室外ユニット１０に戻す。

室外ユニット１０に戻った液冷媒は、室外冷媒流量調整弁１８で減圧した後、室外空気熱交換器１６にて蒸発する。気化した空調用冷媒は室外吸入管開閉弁２０を経由して、アキュムレータ１２、空調用圧縮機１１に戻る。

次に、熱生成ユニット４０における熱媒体の動作について、図２および図３を参照しながら説明する。

給湯単独運転時、冷房と給湯の同時運転時、暖房と給湯の同時運転時、冷房と暖房と給湯の同時運転時に、給湯用圧縮機４１と熱媒体ポンプ４６は稼動する。熱媒体ポンプが稼働中、熱媒体は、上水道などの熱生成ユニット４０外から熱生成ユニット４０内に流入し、熱媒体配管６３を通って熱媒体ポンプ４６に入る。
熱媒体ポンプ４６に流入した熱媒体は、吐出口から熱媒体配管６４に流入し、給湯用熱交換器４２に入る。熱媒体は、二重管式熱交換器である給湯用熱交換器４２にて、給湯用圧縮機４１が吐出した高温の給湯用冷媒と熱交換し、７０〜９０℃まで加熱された後、熱媒体配管６５を経由して、熱生成ユニット４０外に送出される。
前述したように、熱媒体が流れる経路（熱媒体配管６３→熱媒体ポンプ４６→熱媒体配管６４→給湯用熱交換器４２→熱媒体配管６５）には、樹脂材料と銅が混在し、異なる材料同士の接続部分が存在する。

本実施形態においては、給湯用熱交換器４２は、給湯用圧縮機４１が固定されている底板部材５１とは接触しておらず、側板部材５２に固定されて設置されているため、給湯用圧縮機４１の運転時の振動は、底板部材５１を通じて直接給湯用熱交換器４２に伝わることはない。

以上述べたように、本実施形態においては、給湯用熱交換器４２を側板部材５２に固定し、給湯用圧縮機４１が固定されている底板部材５１と直接接触しないようにしているので、給湯用圧縮機４１の運転時の振動が底板部材５１を通じて直接給湯用熱交換器４２に伝わることを防止することができる。そして、給湯用熱交換器４２の振動を防止することができるので、熱媒体ポンプ接続部６６が給湯用圧縮機４１の影響で隙間が生じることを防止することができる。その結果、熱媒体配管６３の表面や熱媒体ポンプ４６を浸しそれらの錆や腐食の原因となる熱媒体ポンプ接続部６６からの熱媒体の漏れを防ぐので、熱生成ユニット４０の耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態においては、熱媒体ポンプ４６を側板部材５３に固定するようにしているので、給湯用熱交換器４２に加えて熱媒体ポンプ４６においても給湯用圧縮機４１の運転時の振動は、底板部材５１を通じて直接熱媒体ポンプ４６に伝わることはない。よって、熱媒体ポンプ接続部６６が給湯用圧縮機４１の影響で隙間が生じることがないため、熱媒体配管６３の表面や熱媒体ポンプ４６を浸しそれらの錆や腐食の原因となる熱媒体ポンプ接続部６６からの熱媒体の漏れを防ぐので、熱生成ユニット４０の耐久性を改善することができる。

また、給湯用熱交換器４２と底板部材５１との間に防振材６１を介して設置するようにしているので、熱生成ユニット全体に振動が加わるような場合においても、給湯用熱交換器４２が振動するのを抑制でき、熱媒体ポンプ接続部６６が熱生成ユニット全体に加えられた振動の影響で隙間が生じることを防止することができる。その結果、熱媒体配管６３の表面や熱媒体ポンプ４６を浸しそれらの錆や腐食の原因となる熱媒体ポンプ接続部６６からの熱媒体の漏れを防ぐので、熱生成ユニット４０の耐久性を向上させることができる。

本発明は、冷房、暖房、給湯に必要な温冷熱を同時に供給できる空調給湯システムにおいて、耐久性の高い熱生成ユニットとして好適に利用することができる。

１０ 室外ユニット
１１ 空調用圧縮機
１６ 室外空気熱交換器
３０ 室内機
３１ 室内空気熱交換器
４０ 熱生成ユニット
４１ 給湯用圧縮機
４２ 給湯用熱交換器
４３ 給湯用冷媒流量調整弁
４４ カスケード熱交換器
４５ 熱生成ユニット冷媒流量調整弁
４６ 熱媒体ポンプ
５０ ケーシング
５１ 底板部材
５２，５３ 側板部材
６１ 防振材
６３，６４，６５ 熱媒体配管
６６ 熱媒体ポンプ接続部

Claims (2)

1. 給湯用冷媒を圧縮する給湯用圧縮機と、前記給湯用冷媒と熱媒体ポンプにより送られる給湯用熱媒体とが熱交換する給湯用熱交換器と、前記給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器と、をケーシングに収容してなる熱生成ユニットにおいて、
   前記給湯用圧縮機を前記ケーシングの底板部材に設置するとともに、前記給湯用熱交換器または前記熱媒体ポンプの少なくとも一方が、前記ケーシングの側板部材に設置されていることを特徴とする熱生成ユニット。
2. 前記給湯用熱交換器が前記ケーシングの側板部材に固定され、前記給湯用熱交換器と前記ケーシングの底板部材との間に防振材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱生成ユニット。

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