JP2537811B2 - 給湯冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ヒートポンプ式の給湯冷暖房装置の冷媒サ
イクルに関するものである。

従来の技術 従来のヒートポンプ式の給湯冷暖房装置の冷媒サイク
ルは、第２図に示す。図においては、１は圧縮機、２は
給湯用第１補助熱交換器、３は四方弁、４は熱源側熱交
換器、５は暖房用減圧装置、６は冷房時暖房用減圧装置
をバイパスする通路を形成する逆止弁、７は冷暖用減圧
装置、８は暖房時冷房用減圧装置７をバイパスする通路
を形成する逆止弁、９は冷暖房用利用側熱交換器、10は
アキュムレータ、11は前記給湯用第１補助熱交換器と一
体に形成し熱交換する給湯用第２補助熱交換器であり、
これらは、熱源側ユニットa,冷暖房用利用側ユニットｂ
に備えられ、接続配管12,12´によって連接し衆知の冷
媒サイクルを構成している。また、給湯用第２補助熱交
換器11には、給湯用配管13,13´が接続されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、熱源側ユニット
ａと冷暖房用利用側ユニットｂの距離や高低差の増大に
より、接続配管12,12´が長くなるので、接続配管12,12
´による冷媒の圧力損失が大きくなり、冷暖房能力が低
下（例えば50mで25％）するとともに、冷媒封入量の増
加による液圧縮や冷凍機油の回復不良による圧縮機１の
損傷が発生する問題を有している。従って、接続配管1
2,12´の長さや高低差に制限を設けており、それ以上の
長配管や高低差については、衆知のチラーシステムによ
って対処していた。しかし、このチラーシステムにおい
ては、熱搬送材として水を使用しているため、配管や腐
蝕や漏水の問題又ボンプ動力の増大等の問題点を有して
いた。

また、給湯用配管13,13´の長さや高低差が大きくな
ればポンプ動力や熱損失が増大するとともに、配管や腐
蝕や漏水の心配がある問題点があった。この給湯用配管
13,13´の問題を解決するために、給湯用熱交換器を分
離させる方法も考えられるが、冷媒封入量がさらに増大
し、この冷媒調整がむずかしく複雑となりコストも高く
ねるとともに、冷媒機油の回復不良による圧縮機１の損
傷の恐れが増大する問題点を有していた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の給湯冷暖房装置
は、圧縮機，熱源側熱交換器，減圧装置，冷暖房用第１
補助熱交換器および給湯用第１補助熱交換器を環状に連
接してなる熱源側冷媒サイクルと、この冷暖房用第１補
助熱交換器と一体に形成し熱交換する冷暖房用第２補助
熱交換器と冷暖房用冷媒搬送装置および冷暖房用利用側
熱交換器を環状に連接してなる冷暖房用利用側冷媒サイ
クルと、前記給湯用第１補助熱交換器と一体に形成し熱
交換する給湯用第２補助熱交換器と給湯用冷媒搬送装置
および給湯用利用側水熱交換と一体に形成し熱交換する
給湯用利用冷媒熱交換器を環状に直接してなる給湯用利
用側冷媒サイクルを備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、熱源側冷媒サイクル
の構成が変わらないため、熱源側熱交換器や圧縮機と冷
暖房用利用側熱交換器や給湯用利用側熱交換器との長さ
や高低差が大きくなっても、圧縮機の特性が低下せず、
また熱源側冷媒サイクルの冷媒封入量が増加することが
のいので、液圧縮や冷凍機油の回復不良による圧縮機の
損傷を防止できる。

実 施 例 以下本発明の一実施例の冷暖房装置について、図面を
参照しながら説明する。第１図は本発明の一実施例にお
ける給湯冷暖房装置の冷媒サイクルを示すものである。
第１図において、21は圧縮機、22は給湯用第１補助熱交
換器、23は四方弁、24は熱源側熱交換器、25は冷暖房減
圧装置、26は暖房用減圧装置、27は暖房時冷房用減圧装
置25を閉成する逆止弁、28は冷房時暖房用減圧装置26を
閉成する逆止弁、29は冷暖房用第１補助熱交換器でこれ
らを環状に連接し、熱源側冷媒サイクルを形成してい
る。30は冷暖房用第２補助熱交換器で冷暖房用第１補助
熱交換器29と熱交換するように一体に形成されている。
31は冷暖房用冷媒量調整タンクで冷房時と暖房時の冷媒
量を調整している。32は冷暖房冷媒搬送装置である。ま
た、33給湯用第２補助熱交換器で給湯用第１補助熱交換
器22と熱交換するように一体に形成されている。34は給
湯用冷媒量調整タンクで負荷変動時の冷媒量を調整して
おり、これらは熱源側ユニットｃに収納されている。36
は冷暖房用利用側熱交換器で、冷暖房用利用側ユニット
ｄに収納され接続配管37,37´で熱源側ユニットｄと接
続されている。つまり、前記冷暖房用第２補助熱交換器
30と冷暖房用冷媒量調整タンク31,冷暖房用冷媒搬送装
置32,冷暖房用利用側熱交換器36および冷暖房用接続配
管37,37´を環状に連接し冷暖房用利用側冷媒サイクル
を形成している。また、38は給湯用利用側冷媒熱交換器
で、給湯用接続配管39,39´により熱源側ユニットｃに
接続されており、前記給湯用第２補助熱交換器33,給湯
用冷媒量調整タンク34,給湯用冷媒搬送装置35とによっ
て給湯用利用側冷媒サイクルを形成している。40は前記
給湯用利用側冷媒熱交換器と一体に形成され熱交換する
給湯用利用側水熱交換器で、給湯用配管41,41´によっ
て給湯される。この給湯用利用側水熱交換器40と給湯用
利用側冷媒熱交換器38は給湯ユニットｅに収納されてい
る。

以上のように構成された給湯冷暖房装置について、そ
の動作を説明する。

冷房運転時は図中実線の冷媒サイクルとなり、熱源側
冷媒サイクルでは、圧縮機21からの高温高圧ガスは給湯
用第１補助熱交換器22,四方弁23を通り熱源側熱交換器2
4で放熱して凝縮液化し逆止弁27を通って冷房用減圧装
置25で減圧され冷暖房用第１補助熱交換器29で蒸発して
四方弁23を通り圧縮機21へ循環する。この時冷暖房用利
用冷媒サイクルの冷暖房用第２補助熱交換器30と前記冷
暖房用第１補助熱交換器29が熱交換し、冷暖房用利用側
冷媒サイクル内のガス冷媒が冷却されて液化し、冷暖房
用冷媒量調整タンク31を通って冷暖房用冷媒搬送装置32
に送られ、この冷暖房用冷媒搬送装置32によって冷暖房
用接続配管37´を通って冷暖房用利用側熱交換器36へ送
られて冷房して吸熱蒸発し、ガス化して冷暖房用接続配
管37通って冷暖房用第２補助熱交換器30に循環すること
になる。

また、暖房運転時において図中破線の冷媒サイクルと
なり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機21からの高温高
圧冷媒は給湯用第１補助熱交換器22,四方弁23から冷暖
房用第１補助熱交換器29に送られ、放熱して凝縮液化
し、逆止弁28から暖房用減圧装置26で減圧し、熱源側熱
交換器24で吸熱蒸発し、四方弁23を通って圧縮機21へ循
環する。この時冷暖房用利用側冷媒サイクルの冷暖房用
第２補助熱交換器30と前記冷暖房用第１補助熱交換器29
が熱交換し、冷暖房用利用側冷媒サイクル内の液冷媒が
加熱されてガス化し、冷暖房用接続配管37を通って冷暖
房用利用熱交換器36へ送られ、暖房して放熱液化し冷暖
房用接続配管37´を通って冷暖房用冷媒搬送装置32へ送
られ、冷暖房用冷媒量調整タンク31から冷暖房用第２補
助熱交換器30へ循環する。

一方、給湯用冷媒サイクル内では、圧縮機21からの高
温高圧ガスの流通する給湯用第１補助熱交換器22と熱交
換される給湯用第２補助熱交換器33で加熱された冷媒が
給湯用接続配管39を通って給湯用利用側冷媒熱交換器38
に送られ水を加温して凝縮液化し給湯用接続配管39´を
通って給湯用冷媒搬送装置35,給湯用冷媒量調整タンク3
4から給湯用第２補助熱交換器へと循環する。この時給
湯用配管41からの冷水が給湯用利用側冷媒熱交換器38と
一体に形成され熱交換する給湯用利用側水熱交換器40で
加温され、温水となってっ給湯用配管41´に流通し、給
湯する。

以上のように本実施例によれば、熱源側冷媒サイクル
と冷暖房用利用側冷媒サイクルおよび給湯用冷媒サイク
ルを分離したので、熱源側冷媒サイクルは熱源側ユニッ
トに収められて配管経路が変わらないため、常に安定し
た同じ性能が得られると共に、熱源側冷媒サイクルの配
管経路が短かく、この配管経路での圧力損失が大幅に減
少し性能が高くなることになる。また冷媒封入量も少な
くてすみ、圧縮機への冷媒寝込み量が少なくなり液圧縮
がなく、かつ圧縮機から吐出した冷凍機油が冷媒サイク
ル中に滞溜せず早く圧縮機にもどるため圧縮機の信頼性
が大幅に向上する。さらに熱源側冷媒サイクルの冷媒封
入量が少なく一定であるためアキュムレータの必要もな
くなる。

一方、冷暖房用利用側冷媒サイクルおよび給湯用利用
側冷媒サイクルにおいては、それぞれ冷媒搬送装置によ
って冷媒を循環させているので、熱源側ユニットと利用
側ユニットを接続する接続配管が長くなったり、高低差
が大きくなっても冷媒循環量が大きく低下しないので大
幅に制限を緩和できることになる。また熱源側ユニット
の性能は分離されているのでこの接続配管に影響される
ことがなく常に一定であるため、利用側ユニットの性能
を安定した高性能が得られることになる。

さらに、利用側冷媒サイクル中には冷凍機油の必要が
ないので、ガス側接続配管途中の油トラップが必要とな
り接続配管工事が簡単になる。また、給湯用配管が短か
くて済み、水配管による腐蝕や漏水の心配がなくなり、
ポンプ動力も大幅に減少させることができる。

なお、実施例では熱源側冷媒サイクルの冷房用減圧装
置と暖房用減圧装置を別にしているか、電動膨張弁等の
可逆減圧装置を使用してもよい。また、冷暖房用利用側
冷媒サイクルの冷媒搬送装置を可逆性を有するものとし
たが、一方向性の冷媒搬送装置を２台使用してもよい。
実施例では冷媒搬送装置を液側配管と設けているが、ガ
ス側配管でもよい。また、冷媒量調整タンクは冷媒サイ
クルの中のどこに設けても複数個設けてもよい。

なお、圧縮機の能力制御圧縮機とすることにより、冷
暖房能力と給湯能力をうまく制御することが可能とな
る。また、熱源側冷媒サイクルと冷暖房用利用側冷媒サ
イクルおよび給湯利用側冷媒サイクルの使用冷媒をそれ
ぞれ異なるようにすれば、冷暖房に有利な冷媒、給湯に
有利な冷媒あるいは、使用地域環境に有利な冷媒の使用
が可能となり、使用目的に応じ効率的なシステムにする
ことができる。さらに、冷暖房用第１補助熱交換器と冷
暖房用第２補助熱交換器、給湯用第１補助熱交換器と給
湯用第２補助熱交換器、給湯用利用側水熱交換器と給湯
用利用側冷媒熱交換器に積層式熱交換器を使用すること
により、大幅な小型化を可能にすることができるもので
ある。

発明の効果 以上のように本発明は、圧縮機，熱源側熱交換器，減
圧装置冷暖房用第１補助熱交換器および給湯用第１補助
熱交換器を環状に連接してなる熱源側冷媒サイクルとこ
の冷暖房用第１補助熱交換器と一体に形成し熱交換する
冷暖房用第２補助熱交換器と冷暖房冷媒搬送装置および
冷暖房用利用側熱交換器を環状に連接してなる冷暖房用
利用側冷媒サイクルと、また前記給湯用第１補助熱交換
器と一体に形成し熱交換する給湯用第２補助熱交換器と
給湯用冷媒搬送装置および給湯用利用側水熱交換器と一
体に形成し熱交換する給湯用利用側冷媒熱交換器を環状
に連接してなる給湯用冷媒サイクルを分離したので、熱
源側冷媒サイクルは配管経路が変らないため、常に安定
した同性能が得られるとともに、熱源側冷媒サイクルの
配管経路が短かいので配管経路での圧力損失が大幅に減
少し高性能が得られることになる。また冷媒封入量も少
なくなり、圧縮機への冷媒寝込み量が少ないために液圧
縮がなく、かつ圧縮機がら吐出した冷凍機油が冷媒サイ
クル中に滞溜せず早く圧縮機にもどるため圧縮機の信頼
性が大幅に向上する。一方、冷暖房用および給湯用の利
用側冷媒サイクルにおいては、冷媒搬送装置によって冷
媒を循環させているので、それぞれ第２補助熱交換器と
利用側熱交換器の距離が長くなったり、高低差が大きく
なっても冷媒循環量が大きく低下しないので大幅に適用
範囲の制限を緩和できる効果がある。また、熱源側冷媒
サイクルが分離されているので、性能は常に一定であ
り、従って利用側熱交換器の性能は安定した高性能が得
られる。さらに、給湯用配管が短かく済み、水配管によ
る腐蝕や漏水の心配がなくなり、ポンプ動力も大幅に減
少させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例における給湯冷暖房装置の冷
媒サイクル図、第２図は従来の給湯冷暖房装置の冷媒サ
イクル図である。 21……圧縮機、22……給湯用第１補助熱交換器、24……
熱源側熱交換器、29……冷暖房用第１補助熱交換器、30
……冷暖房用第２補助熱交換器、32……冷暖房用冷媒搬
送装置、33……給湯用第２補助熱交換器、35……給湯用
冷媒搬送装置、36……冷暖房用利用側熱交換器、38……
給湯用利用側冷媒熱交換器、40……給湯用利用側水熱交
換器。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機，熱源側熱交換器，減圧装置，冷暖
   房用第１補助熱交換器および給湯用第１補助熱交換器を
   環状に連接してなる熱源側冷媒サイクルと、この冷暖房
   用第１補助熱交換器と一体に形成し熱交換する冷暖房用
   第２補助熱交換器と、冷暖房用冷媒搬送装置および冷暖
   房用利用側熱交換器を環状に連接してなる冷暖房用利用
   側冷媒サイクルと、前記給湯用第１補助熱交換器と一体
   に形成し熱交換する給湯用第２補助熱交換器と給湯用冷
   媒搬送装置および給湯用利用側水熱交換器と一体に形成
   し熱交換する給湯用利用側冷媒熱交換器を環状に連接し
   てなる給湯用利用側冷媒サイクルを備えた給湯冷暖房装
   置。
2. 【請求項２】上記圧縮機に能力制御圧縮機を搭載した特
   許請求の範囲第１項記載の給湯冷暖房装置。
3. 【請求項３】上記熱源側冷媒サイクルと冷暖房用利用側
   冷媒サイクルおよび給湯用利用側冷媒サイクルの使用冷
   媒がそれぞれ異なることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の給湯冷暖房装置。
4. 【請求項４】上記冷暖房用第１補助熱交換器と冷暖房用
   第２補助熱交換器、上記給湯用第１補助熱交換器と給湯
   用第２補助熱交換器、上記給湯用利用側水熱交換器と給
   湯用利用側冷媒熱交換器に積層式熱交換器を使用した特
   許請求の範囲第１項記載の給湯冷暖房装置。