JP2515568Y2 - ヒートポンプ式暖房給湯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、室外、屋根裏、。給湯及び室内空調用の各
熱交換器を備えたヒートポンプ式暖房給湯装置に関す
る。

（従来の技術） 従来におけるこの種のヒートポンプ式暖房給湯装置と
しては、実開昭62−149766号公報に開示されたものが知
られている。この装置は、冷媒を圧縮及び循環させる圧
縮機、冷媒の流れを切替える四方弁、複数の室内熱交換
器、室外熱交換器、給湯熱交換器、屋根裏熱交換器、複
数の膨張弁及び電磁弁から構成され、ヒートポンプ側の
排熱を給湯熱交換器を介して給湯側に伝えることにより
温水が加熱形成されるようになっている。

また、従来、この種のヒートポンプ式暖房給湯装置と
して、特開昭60−140071号公報に開示されたものが知ら
れている。この装置は、圧縮機、複数の三方弁、室内熱
交換器、水熱交換器、室外熱交換器、複数の減圧装置等
から構成されており、暖房運転を行うときは室外熱交換
器て外気から吸熱し、これを室内側熱交換器で室内に放
出している。また、この暖房運転において暖房不足を生
じているときは、この水熱交換器から熱を吸熱し、この
熱も室内熱交換器を通じて放熱している。

他方、給湯運転を行うときは、室外熱交換器で外気か
ら吸熱し、これを水熱交換器に放熱して給湯用の水を加
熱している。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、前者の暖房給湯装置では、室外熱交換
器と屋根裏熱交換器が並列に接続され、室内熱交換器と
給湯熱交換器も１つの回路に並列に接続されているの
で、暖房給湯運転の際、室内熱交換器と室外熱交換器に
流される冷媒量がアンバランスになったり、給湯熱交換
器と屋根裏熱交換器に流れる冷媒量がアンバランスにな
ることがあり、例えば、室内熱交換器の暖房負荷と給湯
熱交換器の給湯負荷の差が大きくなると、冷媒が負荷の
大きい側に多く流れて負荷の小さい側が能力不足になる
難点がある。

また、後者の暖房給湯装置では、暖房運転時の補助手
段として前述の如く水熱交換器の水から吸熱している
が、冬期の暖房運転においては水の温度が非常に低くな
っており、補助暖房として不十分なものとなっていた。
また、給湯運転において室外熱交換器で外気から吸熱し
ているが、冬期は外気の温度が非常に低下しており、所
望温度の給湯を得ることができないという問題点を有し
ていた。

本考案の目的は前記従来の問題点に鑑み、外気温度が
低いときでも所望温度の暖房及び高温の給湯が可能で、
また、暖房と給湯を同時に行うときに暖房負荷と給湯負
荷の差が大きくても、一方で冷媒不足を起こすことがな
いヒートポンプ式暖房給湯装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は前記問題点を解決するため、本考案に係るヒ
ートポンプ式暖房給湯装置は、圧縮機から吐出した冷媒
を四方弁、室内熱交換器、第１の減圧装置を介して室外
熱交換器または第２の減圧装置を介して屋根裏熱交換器
の少なくとも一方に順次流すとともに、該室外熱交換器
に流れた冷媒は該四方弁を介して該圧縮機に還流し、該
屋根裏熱交換器に流れた冷媒は直接に該圧縮機に還流す
る暖房回路と、前記圧縮機から吐出した冷媒を給湯熱交
換器、前記第１の減圧装置を介して前記室外熱交換器ま
たは前記第２の減圧装置を介して前記屋根裏熱交換器の
少なくとも一方に順次流すとともに、該室外熱交換器に
流れた冷媒は該四方弁を介して該圧縮機に還流し、該屋
根裏熱交換器に流れた冷媒はする直接に該圧縮機に還流
する給湯回路とを備え、前記暖房回路の前記室内熱交換
器と前記給湯回路の給湯熱交換器とを並列に設けるとと
もに、前記室外側熱交換器の入口側に設置された前記第
１の減圧装置と前記給湯熱交換器との間の回路に設置さ
れた第１の電磁弁と、前記屋根裏熱交換器の入口側の回
路に設置された第２の電磁弁と、前記室内熱交換器と前
記室外熱交換器及び前記屋根裏熱交換器とを結ぶ回路間
で、前記第１の電磁弁の出口と前記第２の電磁弁の入口
とを結ぶ回路間に設置された第３の電磁弁とを有する。

（作用） 本考案によれば、厳寒期の如く外気温度が低く、外気
から十分に吸熱できないときは、その暖房運転におい
て、第１の電磁弁を閉、第２の電磁弁及び第３の電磁弁
を開とする。これにより、室外熱交換器及び屋根裏熱交
換器から吸熱され、この吸熱された熱が室内熱交換器を
通じて室内に放熱される。

また、このような厳寒期に給湯運転を行うときは、第
１の電磁弁及び第２の電磁弁を開、第３の電磁弁を閉と
する。これにより、室外熱交換器及び屋根裏熱交換器か
ら吸熱され、この吸熱された熱が給湯熱交換器で放熱さ
れる。

（実施例） 添付図面には、本考案が適用されたヒートポンプ式暖
房給湯装置の回路図が示されており、この装置は、暖房
回路及び給湯回路の他にこの暖房回路と共用している冷
房回路を有し、以下この暖房回路及び冷房回路の両者を
冷暖房回路と称して説明する。

冷暖房回路は、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器3
a,3b,3c、室外熱交換器４、膨張弁7a,7b,7c,8から成
り、暖房負荷及び給湯負荷の増大時には屋根裏熱交換器
６と膨張弁９も暖房側に入る。ここで、各膨張弁7a,7b,
7c,8,9は冷媒の圧力を低下させる減圧装置であり、この
各膨張弁7a,7b,7c,8,9の中で、膨張弁８を第１の膨張弁
８と、膨張弁９を第２の膨張弁９という。

給湯回路は、圧縮機１、電磁弁14、給湯熱交換器５、
逆止弁20、電磁弁12（以下、第１の電磁弁12という）、
第１の膨張弁８、室外熱交換器４、電磁弁15（以下、第
２の電磁弁15という）、第２の膨張弁９及び屋根裏熱交
換器６から構成されている。ここで、この第２の膨張弁
９は屋根裏熱交換器６の入口側よりに設置され、また、
この第２の電磁弁15はこの第２の膨張弁９側の回路に設
置されている。

圧縮機１は、冷暖房回路と給湯回路の双方に共通して
接続され、冷媒の圧縮と循環作用を行なう。四方弁２
は、冷媒の流れを暖房時には実線矢印方向、冷房時には
点線矢印方向に切替える。

室内熱交換器3a,3b,3cは、各室内に設置されて暖房時
には放熱、冷房時には吸熱を行なう。室内熱交換器3a,3
b,3cの各端部には、冷媒導入用の電磁弁10a,10b,10c,11
a,11b,11cと、冷媒を減圧膨張させる膨張弁7a,7b,7cが
設けられている。また、各膨張弁7a,7b,7cと並列に逆止
弁18a,18b,18cが設けられて、冷媒が一方向（図中下
方）のみに流れるようになっている。

室外熱交換器４は、建物の外部に設置されて暖房時に
はこの室外熱交換器４の入口側に位置する第１の膨張弁
８で気化膨張した冷媒により外気から吸熱し、冷房時に
は冷媒が逆方向に流れて放熱を行なう。室外熱交換器４
の一端には、冷媒導入用の電磁弁12が設置されるととも
に、第１の電磁弁12は給湯熱交換器５と第１の膨張弁８
との間の回路に位置している。また、室外熱交換器４の
他端にはこれまた冷媒導入用の電磁弁13が設置されてい
る。なお、第１の膨張弁８と並列に逆止弁19が設置され
ている。第１の電磁弁12と第１の膨張弁８との間から圧
縮機１の上流側には、絞り17が接続され、この絞り17は
圧縮機１の作動時に冷媒の回収作用を行なう。また、室
内熱交換器3a,3b,3cと室外熱交換器４及び屋根裏熱交換
器６とを結ぶ回路間で、第１の電磁弁12の出口と第２の
電磁弁15の入口とを結ぶ回路間には第３の電磁弁16が設
置されている。

給湯熱交換器５は、冷媒の入口側が電磁弁14を介して
直接に圧縮機１に接続され、冷媒の出口側は逆止弁20を
介して屋根裏熱交換器６へと接続されている。また、図
示してないが給湯熱交換器５には温水パイプが接続され
ており、ヒートポンプからの熱で給湯用の水が加熱され
るようになっている。

屋根裏熱交換器６は、冷媒の入口側に第２の電磁弁15
及び第２の膨張弁９が設置され、冷媒の出口側が圧縮機
１に直接に接続されている。この屋根裏熱交換器６は、
外気よりも温度の高い屋根裏空気から熱を吸収してこの
熱を給湯熱交換器５に送ると共に、暖房負荷が増大した
際には室内熱交換器3a,3b,3cにも高温冷媒を送る。

以上のように構成された本実施例のヒートポンプ式暖
房給湯装置は、暖房給湯、暖房、給湯、冷房、冷房給湯
の５種類のモードで運転され、次に各運転モードの作動
順序について説明する。

まず、暖房給湯モード、即ちこの装置が暖房と給湯を
同時に行なう場合は、室外熱交換器４が暖房熱源とな
り、屋根裏熱交換器６が給湯熱源となる。具体的には、
圧縮機１を出た冷媒の一方が、実線矢印で示すように四
方弁2,電磁弁10a,10b,10c、室内熱交換器3a,3b,3c、逆
止弁18a,18b,18c、第１の膨張弁８、室外熱交換器４、
電磁弁13、四方弁２を通って圧縮機１に戻り、室外熱交
換器４で外気から吸収された熱が各室内熱交換器3a,3b,
3cで放出される。

また、圧縮機１を出た冷媒の他方は、一点鎖線の矢印
で示すように電磁弁14,給湯熱交換器５、逆止弁20、第
２の電磁弁15、第２の膨張弁9,屋根裏熱交換器６を通っ
て圧縮機１に戻る。

この間、第１の電磁弁12及び第３の電磁弁16は閉鎖さ
れているので、冷媒は暖房回路と給湯回路を別々に流れ
ることになる。このため、暖房負荷と給湯負荷に大きな
差が生じても、負荷の大きい方に高温冷媒が多量に流れ
ることはなくなる。図示してないが各部分の空気や温水
の温度は、温度センサによって検出され、これらの検出
温度に応じてコントローラが圧縮機１、四方弁２及び各
電磁弁10〜16を制御するようになっている。

次に暖房モードの場合は、電磁弁14が閉鎖されて給湯
回路に冷媒が流れず、圧縮機１を出た冷媒は、四方弁２
を通って室内熱交換器3a,3b,3cへと向かい、逆止弁18a,
18b,18c、第１の膨張弁８、室外熱交換器４、電磁弁1
3、四方弁２を経て圧縮機１に戻る。また、暖房負荷が
増大した場合には、第２の電磁弁15及び第３の電磁弁16
が開いて第１の電磁弁12が閉じているため、各室内熱交
換器3a,3b,3cを出た冷媒が、室外熱交換器４と屋根裏熱
交換器６の双方に流れる。このため、室外熱交換器４と
屋根裏熱交換器６の双方で吸収された多量の熱が、室内
熱交換器3a,3b,3cを通じて各室内に放出されることにな
る。

次に給湯モードの場合は、給湯負荷が小さい間は室外
熱交換器４のみが給湯熱源となり、給湯負荷が大きくな
ると屋根裏熱交換器６も給湯熱源として動作する。

具体的には、圧縮機１を出た冷媒が、電磁弁14、給湯
熱交換器５、逆止弁20、第１の電磁弁12、第１の膨張弁
８、室外熱交換器４、電磁弁13、四方弁２を経て圧縮機
１に戻り、室外熱交換器４で吸熱、給湯熱交換器５で放
熱が行なわれる。これで給湯熱量が不足する場合は、第
２の電磁弁15も開いて逆止弁20を出た冷媒の一部が、第
２の電磁弁15、第２の膨張弁９、屋根裏熱交換器６を通
った後、室外熱交換器４からの冷媒と合流して圧縮機１
に入る。従って、室外熱交換器４と屋根裏熱交換器６の
双方で得られた熱が、給湯熱交換器５を介して温水の加
熱に使用される。

次に冷房モードの場合は、四方弁２が切替えられて冷
媒が点線矢印方向へと流れ、給湯回路側に通じる各電磁
弁12,14,15,16は閉鎖される。従って、圧縮機１を出た
冷媒は、四方弁２、電磁弁13、室外熱交換器４、逆止弁
19、各電磁弁11a,11b,11c、膨張弁7a,7b,7c、室内熱交
換器3a,3b,3c、電磁弁10a,10b,10c、四方弁２を経て圧
縮機１に戻り、この間に室内熱交換器3a,3b,3cで吸熱、
即ち冷房が行なわれ、室外熱交換器４でこの熱が外部に
放出される。

次に冷房給湯モードの場合は、第１の電磁弁12及び電
磁弁14が開放、電磁弁13、第２の電磁弁15及び第３の電
磁弁16が閉鎖され、圧縮機１を出た冷媒が、電磁弁14、
給湯熱交換器５、逆止弁20、第１の電磁弁12,各電磁弁1
1a,11b,11c、膨張弁7a,7b,7c、室内熱交換器3a,3b,3c、
電磁弁10a,10b、10c、四方弁２を経て圧縮機１に戻る。
従って、冷房時に室内熱交換器3a,3b,3cで吸収された熱
が給湯熱交換器５へと搬送されて温水加熱に用いられ
る。

尚、この実施例では暖房給湯時における暖房熱源に室
外熱交換器４を、給湯熱源に屋根裏熱交換器６を用いて
いるが、両熱交換器4,5を入れ替えても同様の効果が得
られる。

（考案の効果） 以上詳述したように、本考案によれば、厳寒期の如く
外気温度が低く、外気から十分に吸熱できないときは、
その暖房運転において、室外熱交換器とともに冬期でも
熱が滞留した屋根裏の屋根裏熱交換器から吸熱できるた
め、暖房不足を起こすことなく、常に最適な暖房空調を
実現できる。

また、このような厳寒期に給湯運転を行うときに、室
外熱交換器及び屋根裏熱交換器から吸熱し、給湯熱交換
器内の水を加熱できるため、これまた、常に最適な給湯
を実現できる。

更に、暖房と給湯を同時に行う場合に、暖房用の熱源
として室外熱交換器側を使用し、また、給湯用の熱源と
して屋根裏熱交換器を使用することにより、暖房の快適
性を損なうことなく給湯が可能であるし、暖房と給湯で
負荷に大きな差が出ても、負荷の小さな方で冷媒不足を
生ずることがない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本考案が適用されたヒートポンプ式暖房給
湯装置の回路図である。 １……圧縮機、２……四方弁、3a,3b,3c……室内熱交換
器、４……室外熱交換器、５……給湯熱交換器、６……
屋根裏熱交換器、7a,7b,7c,8……第１の膨張弁、９……
第２の膨張弁、12……第１の電磁弁、15……第２の電磁
弁、16……第３の電磁弁。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機から吐出した冷媒を四方弁、室内熱
   交換器、第１の減圧装置を介して室外熱交換器または第
   ２の減圧装置を介して屋根裏熱交換器の少なくとも一方
   に順次流すとともに、該室外熱交換器に流れた冷媒は該
   四方弁を介して該圧縮機に還流し、該屋根裏熱交換器に
   流れた冷媒は直接に該圧縮機に還流する暖房回路と、 前記圧縮機から吐出した冷媒を給湯熱交換器、前記第１
   の減圧装置を介して前記室外熱交換器または前記第２の
   減圧装置を介して前記屋根裏熱交換器の少なくとも一方
   に順次流すとともに、該室外熱交換器に流れた冷媒は該
   四方弁を介して該圧縮機に還流し、該屋根裏熱交換器に
   流れた冷媒はする直接に該圧縮機に還流する給湯回路と
   を備え、 前記暖房回路の前記室内熱交換器と前記給湯回路の給湯
   熱交換器とを並列に設けるとともに、 前記室外側熱交換器の入口側に設置された前記第１の減
   圧装置と前記給湯熱交換器との間の回路に設置された第
   １の電磁弁と、 前記屋根裏熱交換器の入口側の回路に設置された第２の
   電磁弁と、 前記室内熱交換器と前記室外熱交換器及び前記屋根裏熱
   交換器とを結ぶ回路間で、前記第１の電磁弁の出口と前
   記第２の電磁弁の入口とを結ぶ回路間に設置された第３
   の電磁弁とを有する ことを特徴とするヒートポンプ式暖房給湯装置。