JP4287677B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル装置に係り、特に冷房・暖房等の空調運転に加えて給湯の運転が可能な冷凍サイクル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
冷房、暖房の運転に加えて給湯運転が可能なサイクル構成とした冷暖房給湯装置として、例えば特開2001−263857号公報(特許文献1)がある。この特許文献1では、四方弁を用いて冷房運転と暖房運転を切換える従来周知のサイクル構成において、圧縮機と四方弁を結ぶ部分に給湯用熱交換器を設けることにより、冷房や暖房運転に加えて給湯運転を可能にしている。即ち、冷媒の流れる冷凍サイクルを、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張機構部、空調用熱交換器(室内熱交換器)を環状に接続して構成し、さらに給湯用温水回路を、圧縮機と四方弁を結ぶ部分で熱交換する給湯用熱交換器により温水を作り、この温水を給湯用ポンプにより循環させるように構成している。さらには、給湯用熱交換器をバイパスする配管を設けることにより、冷房、暖房運転時には、冷媒をこのバイパス配管に流すようにして、圧縮機と四方弁を結ぶ部分での圧力損失を低減し、冷凍サイクルの効率低下を防ぐサイクル構成にしている。
【0003】
また、冷房、暖房の運転を行う冷凍サイクルにおいて、性能向上を図るために、特開平10−325622号公報(特許文献2)にあるような、ガスインジェクションサイクルを用いたものがある。このガスインジェクションサイクルは、絞り装置を二個用い、その間に気液分離器を設け、ここで分離した吸熱能力の無い中間圧力のガス冷媒を圧縮機のシリンダ内に注入するサイクル構成としたもので、冷房及び暖房の運転においてCOPを向上することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−263857号公報
【特許文献2】
特開平10−325622公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冷房・暖房運転に加えて給湯運転を行えるようにした冷凍サイクル装置においては、給湯運転における給湯温度の上昇や加熱時間の短縮に対するニーズが大きい。
【0006】
これに対し、特許文献1の給湯運転は、冷凍サイクル側では冷媒が室外熱交換器及び室内用熱交換器を流れるため、給湯用の加熱能力が低下する。即ち、冷媒が冷房運転と同じ方向に流れる場合には、室外熱交換器から外気に放熱するため、その分給湯用の加熱能力が低下する。また、冷媒が暖房運転と同じ方向に流れる場合には、室内用熱交換器から室内に放熱し、その分給湯用の加熱能力が低下する。さらには、冷凍サイクル側で、室外熱交換器及び空調用熱交換器の両方を通ることによる冷媒流の圧力損失により、圧縮仕事が増え、性能が低下する。従って、給湯運転における給湯温度や昇温速度の向上といった点に対して十分には考慮されていない。
【0007】
一方、特許文献2は、冷房及び暖房の運転において、ガスインジェクションサイクルを適用して性能(COP)向上を狙ったものであり、給湯を行えるサイクル構成となっていない。
【0008】
本発明の目的は、冷房、暖房及び給湯の運転を可能としつつ、給湯運転における給湯温度や加熱時間の短縮を図れると共に、各運転を高効率に行える冷凍サイクル装置を提供することにある。
【0009】
なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷暖房運転用の絞り装置及び室内熱交換器を環状に接続すると共に給湯装置及び給湯用絞り装置を順に接続して冷房、暖房及び給湯運転が可能な冷凍サイクルを備え、前記圧縮機を出た冷媒流路を第一の流路切換装置を介して二つの冷媒流路に分け、一方の冷媒流路を、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記冷暖房用絞り装置及び前記室内熱交換器の順に接続した冷媒回路に接続し、他方の冷媒流路を、前記給湯装置及び前記給湯用絞り装置の順に接続した冷媒回路に接続し、それから更に第二の流路切換装置を介して二方向に分けて前記冷暖房用絞り装置の両側に接続したものである。
【0011】
なお、前記目的以外の目的を達成するための本発明の手段は以下の記述から明らかにされる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複数の実施例を、図を用いて説明する。なお、各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
〔実施例1〕
まず、本発明による第一の実施例を図1及び図2を用いて説明する。本実施例の冷凍サイクル装置は、冷房運転、暖房運転、サイクル加熱除湿運転、及び給湯運転を行えるようにした冷凍サイクルを備えている。
【0013】
冷凍サイクル装置は、圧縮機1、第一の流路切換装置、四方弁6、室外熱交換器7、第1冷暖房用絞り装置8、第2冷暖房用絞り装置10、気液分離器9、インジェクション用弁11、除湿用絞り装置14、室内熱交換器12、給湯装置17、給湯用絞り装置18、第二の流路切換え装置からなる冷凍サイクルを有している。
【0014】
この冷凍サイクルは、圧縮機1、四方弁6、室外熱交換器7、第1冷暖房用絞り装置8、気液分離器9、第2冷暖房用絞り装置10、及び室内熱交換器12を環状に接続すると共に、給湯装置17及び給湯用絞り装置18を順に接続して構成されている。
【0015】
また、冷凍サイクル装置は、室外ファン30、室内ファン31、温水温度センサー32、外気温度センサー33、及び制御装置70を備えている。
【0016】
各構成要素を具体的に説明する。圧縮機1は、低段側圧縮部2と高段側圧縮部3から構成された二段圧縮機で構成されている。第一の流路切換装置は、圧縮機1からの吐出ガス冷媒を二方向に切換えるために二方弁あるいは流量調整弁からなる第1流路切換弁4と第2流路切換弁5とから構成されている。四方弁6は第1流路切換弁4に接続され、図1の実線に示す暖房側流路と破線に示す冷房側流路とに切換えが可能である。室外熱交換器7は外気と熱交換するように設置されている。第1冷暖房用絞り装置8及び第2冷暖房用絞り装置10は冷暖房用絞り装置を構成するものである。
【0017】
気液分離器9は、圧力容器21、圧力容器21内の底面近くまで挿入された第1挿入管22と第2挿入管23、圧力容器21内の底面部に設けた突起板24を備えて構成されている。第1挿入管22は第1冷暖房用絞り装置8に接続され、第2挿入管23は第2冷暖房用絞り装置10に接続されている。インジェクション管25は、圧力容器21内で分離されたガス冷媒を圧縮機1に注入するように構成されている。インジェクション管25の一側は圧力容器の上部と連通され、他側は低段側圧縮部2と高段側圧縮部3の間に連通されている。インジェクション用弁11は、インジェクション管25に設けられ、圧縮機1へのインジェクション量を制御する。
【0018】
室内熱交換器12は、第1室内熱交換器13と第2室内熱交換器15に分割されている。除湿用絞り装置14は、分割された第1室内熱交換器13と第2室内熱交換器15との間に設けられ、除湿運転時に絞り作用を行うように制御される。
【0019】
給湯装置17は、一側が第2流路切換弁5に接続され、他側が給湯用絞り装置18に接続された給湯用熱交換器と、この給湯用熱交換器により加熱される給湯用の温水部を内蔵している。第二の流路切換え装置は、給湯用絞り装置18側から室外熱交換器7と第1冷暖房用絞り装置8との間の配管へ冷媒を流す(逆方向は止める)第1逆止弁19、及び給湯用絞り装置18側から第2冷暖房用絞り装置10と第1室内熱交換器13を結ぶ配管へ冷媒を流す(逆方向は止める)第2逆止弁20を備えている。
【0020】
室外ファン30は、外気と室外熱交換器7とを熱交換させるために、室外熱交換器7に送風するように設けられている。室内ファン31は、室内空気と室内熱交換器12との熱交換のために、室内熱交換器12に送風するように設けられている。温水温度センサー32は給湯装置17の温水温度を測るように設置されている。外気温度センサー33は外気温度を測るように設置されている。
【0021】
制御装置70は、図2に示すように、リモコン71、温水温度センサー32、外気温度センサー33などから信号が入力され、これらの入力信号に基づいて、圧縮機1、第1流路切換弁4、第2流路切換弁5、四方弁6、第1冷暖房用絞り装置8、第2冷暖房用絞り装置10、インジェクション用弁11、除湿用絞り装置14、給湯用絞り装置18、室内ファン31、室外ファン30の動作を制御する。
【0022】
冷凍サイクル装置では、制御装置70により各弁や各絞り装置などを操作することにより、以下のような異なる複数の運転を行うことができる。
(冷房単独運転)
冷房単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を開、第2流路切換弁5を閉とし、四方弁6を冷房側流路に切換え、第1、第2の冷暖房用絞り装置8、10を両方あわせて凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開く。これにより、冷媒は、図1の破線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第1流路切換弁4、四方弁6、凝縮側となる室外熱交換器7、第1冷暖房用絞り装置8、気液分離器9、第2冷暖房用絞り装置10、蒸発側となる室内熱交換器12、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。この際、室内熱交換器12で吸熱し、室外熱交換器7で放熱することによって、冷房運転が行われる。ここで、第2流路切換弁5が閉じられていることから、給湯装置17には冷媒は流れず、給湯装置17は作用しない。
【0023】
また、第1冷暖房用絞り装置8と第2冷暖房用絞り装置10を気液分離器9内の圧力が二段圧縮機1の吸込圧力と吐出圧力の中間圧力になるように絞り、さらにインジェクション用弁11を開く。これにより、気液分離器9で発生したガス冷媒を二段圧縮機1の低段側圧縮部2と高段側圧縮部3の間に注入するガスインジェクションサイクルが構成される。これによって、冷凍サイクル装置のCOPを向上することができる。
【0024】
更に、図1のC点での高圧の冷媒流は第1逆止弁19で止められることから、給湯用絞り装置18を開くことにより、給湯装置17内が低圧側に連通され、給湯装置17内へ液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(暖房単独運転)
暖房単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を開、第2流路切換弁5を閉とし、四方弁を暖房側流路に切換え、第2、第1の冷暖房用絞り装置10、8を両方あわせて凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開く。これにより、冷媒は、図1の実線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第1流路切換弁4、四方弁6、凝縮側となる室内熱交換器12、第2冷暖房用絞り装置10、気液分離器9、第1冷暖房用絞り装置8、蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。この際、室外熱交換器7で吸熱し、室内熱交換器12で放熱することによって、暖房運転が行なわれる。ここで、第2流路切換弁5を閉じていることから、給湯装置17には冷媒が流れず、給湯装置17は作用しない。
【0025】
また、第2冷暖房用絞り装置10と第1冷暖房用絞り装置8を気液分離器9内の圧力が二段圧縮機1の吸込圧力と吐出圧力の中間圧力となるように適正に絞り、さらにインジェクション用弁11を開く。これにより、気液分離器9で発生したガス冷媒を二段圧縮機1の低段側圧縮部2と高段側圧縮部3の間に注入するガスインジェクションサイクルが構成される。これによって、冷凍サイクル装置のCOPを向上することができる。
【0026】
更に、図1のD点での高圧の冷媒流が第2逆止弁20で止められることから、給湯用絞り装置18を開くことにより、給湯装置17内が低圧側に連通され、給湯装置17内へ液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(サイクル加熱除湿単独運転)
サイクル加熱除湿単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を開、第2流路切換弁5を閉とし、四方弁を冷房側流路に切換え、第1、第2の冷暖房用絞り装置8、10を開き、除湿用絞り装置14を絞る。これにより、冷媒は、図1に示す冷房と同じ破線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第1流路切換弁4、四方弁6、凝縮側となる室外熱交換器7、第1冷暖房用絞り装置8、気液分離器9、第2冷暖房用絞り装置10、凝縮側となる第1室内熱交換器13、除湿用絞り装置14、蒸発側となる第2室内熱交換器15、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。この際、室内側では第2室内熱交換器15で室内空気を冷却・除湿すると共に第1室内熱交換器13で加熱し、室内空気に対し室温の低下を抑えて湿度を下げるサイクル加熱除湿運転を行うことができる。ここで、室外ファン30の送風量や圧縮機1の能力を制御することにより、室内ユニットからの吹出空気の温度や湿度を調節することができる。
【0027】
また、第2流路切換弁5を閉じていることから、給湯装置17には冷媒が流れず、給湯装置17は作用しない。更にこのサイクル加熱除湿運転では、気液分離器9内が高圧側となるため、液冷媒が圧縮機1に入らないようにインジェクション用弁11は閉じて運転する。
【0028】
なお、第2流路切換弁5として流量調整弁を用い、これを多少開くと共に給湯用絞り装置18を開き、給湯装置17へも多少冷媒を流すことにより、給湯装置17へ液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(給湯単独運転)
給湯単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を閉、第2流路切換弁5を開とし、四方弁を暖房側流路に切換え、給湯用絞り装置18を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞る。これにより、冷媒は、図1の一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第2流路切換弁5、凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室外熱交換器7で吸熱した熱を給湯装置17で放熱する運転が行なわれる。
【0029】
この場合、冷媒は、圧縮機1を介して放熱側の給湯装置17と吸熱側の室外熱交換器7の間を循環するだけで、室内熱交換器12を循環しないため、室外熱交換器で吸熱した全熱量を給湯装置17での水の加熱に利用でき、効率良く温水を作ることができる。さらに圧縮機として二段圧縮機を使用していることから、温水の高温化及び加熱時間の短縮を図ることができる。特に外気温が高い時には、蒸発側となる室外熱交換器7からの吸熱能力が大幅に向上し、より一層の温水の高温化及び加熱時間の短縮を図ることが可能になる。
【0030】
なお、この給湯単独運転の場合には、圧縮機からの冷媒の逆流を防ぐために、インジェクション用弁11は閉じて運転する。また、第1冷暖房用絞り装置8、第2冷暖房用絞り装置、及び除湿用絞り装置14を開くことにより、室内熱交換器12及び気液分離器9を低圧にすることができ、これらへ液冷媒がたまるのを抑制することができる。
【0031】
次に併用運転について説明する。
(冷房・給湯併用運転−1)
冷房・給湯併用運転−1を行う場合には、第1流路切換弁4及び第2流路切換弁5とも開とし、四方弁を冷房側流路に切換え、第1、第2の冷暖房用絞り装置8、10を両方合わせて凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開とし、給湯用絞り装置18を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞る。これにより、冷媒は、図1の破線矢印及び一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から、第1流路切換弁4を通って四方弁6、凝縮側となる室外熱交換器7、第1冷暖用絞り装置8、気液分離器9、第2冷暖用絞り装置10に流れる流れと、第2流路切換弁5を通って凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、第2逆止弁20に流れる(B点が低圧、C点が高圧のため第1逆止弁19には冷媒が流れない)流れに分けられ、その後、図1のD点で合流されて、さらに蒸発側となる室内熱交換器12、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室内熱交換器12で吸熱し、室外熱交換器7及び給湯装置17で放熱する冷房・給湯併用運転−1が行われる。
【0032】
また、第1冷暖房用絞り装置8と第2冷暖房用絞り装置10を、気液分離器9内の圧力が二段圧縮機1の吸込圧力と吐出圧力の中間圧力になるように適正に絞り、さらにインジェクション用弁11を開くことにより、気液分離器9で発生したガス冷媒を二段圧縮機1の低段側圧縮部2と高段側圧縮部3の間に注入するガスインジェクションサイクルを構成でき、冷凍サイクル装置のCOPを向上することができる。
(冷房・給湯併用運転−2)
冷房・給湯併用運転−2を行う場合には、冷房運転と給湯運転を併用する運転形態としてはもう一つある。すなわち、第1流路切換弁4を閉、第2流路切換弁5を開とし、四方弁6を冷房側流路に切換え、給湯用絞り装置18を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開く。これにより、冷媒は、図1の一点鎖線矢印から破線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から、第2流路切換弁5、凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、第2逆止弁20、蒸発側となる室内熱交換器12、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室内熱交換器12で吸熱し、給湯装置17で放熱する冷房・給湯併用運転が行なわれる。さらに第1冷暖房用絞り装置8および第2冷暖房用絞り装置10を開くことにより、室外熱交換器7及び気液分離器9を低圧にすることができ、これらへ液冷媒がたまるのを抑制することができる。また、気液分離器9内が低圧側となるため、インジェクション用弁11を閉じ、圧縮機1から気液分離器9に冷媒が逆流しないようにする。
【0033】
ところで、この冷房・給湯併用運転−2は、室外熱交換器7から外気に放熱しないため、最初の給湯装置17の温水温度が低い場合には先に述べた冷房・給湯併用運転−1に比べて給湯装置17における加熱能力が大きいが、運転の経過に伴い給湯装置17内の温水温度が外気温以上になると、冷房・給湯併用運転−1に比べて入力が増加する。従って、図1のように、温水温度センサー32、外気温度センサー33を取りつけると共に、冷房性能優先の運転、あるいは給湯温度優先の運転を行えるようにする。それぞれの運転に対して所定の温度T1、T2(T1<T2)を設定し、冷房性能優先の運転の場合には温水温度がT1以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換え、給湯温度優先の運転の場合には温水温度がT2以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換えるように運転する。
(暖房・給湯併用運転)
暖房・給湯併用運転を行う場合には、第1流路切換弁4及び第2流路切換弁5とも開き、四方弁を暖房側流路に切換え、第2、第1の冷暖房用絞り装置10、8を両方合わせて凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開き、給湯用絞り装置18を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞る。これにより、冷媒は、図1の実線矢印及び一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から、第1流路切換弁4を通って四方弁6、凝縮側となる室内熱交換器12、第2冷暖用絞り装置10、気液分離器9、第1冷暖用絞り装置8に流れる流れと、第2流路切換弁5を通って凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、第1逆止弁19に流れる(B点が低圧、D点が高圧のため第2逆止弁20には冷媒が流れない)流れに分けられる。その後、図1のC点で合流されて、さらに蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室外熱交換器7で吸熱し、室内熱交換器12及び給湯装置17で放熱をする暖房・給湯併用運転を行う。
【0034】
また、第2冷暖房用絞り装置10と第1冷暖房用絞り装置8を気液分離器9内の圧力が二段圧縮機1の吸込圧力と吐出圧力の中間圧力となるように適正に絞り、さらにインジェクション用弁11を開とする。これにより、気液分離器9で発生するガス冷媒を二段圧縮機1の低段側圧縮部2と高段側圧縮部3の間に注入するガスインジェクションサイクルを構成でき、冷凍サイクル装置のCOPを向上することができる。
【0035】
なお、図1の実施例においては圧縮機を二段圧縮機としたが、この代わりに単段圧縮機を用いて一つの圧縮室の中にインジェクションするようにしても良い(図示省略)。このようにしても、これまでの図1の実施例で述べた種々の運転が可能であり、同様な効果を得ることができる。この場合には、入力の低減や給湯温度の向上の点で多少劣るが低コスト化が可能である。
〔実施例2〕
次に、本発明の第二の実施例を、図1及び図3を用いて説明する。
【0036】
この実施例は、第一の実施例に対して、さらに給湯運転の時にもガスインジェクションをできるようにしたものである。また、図3は、図1における二点鎖線で囲んだ部分40に相当するもので、図1において、第1逆止弁19を第1二方弁51に変え、第2逆止弁20の流出側をE点で気液分離器9の第2挿入管23に接続するようにしたものである。
【0037】
図3の実施例における各種運転を、図1も参照しながら、以下に説明する。
(給湯単独運転)
給湯単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を閉、第2流路切換弁5を開、第1二方弁51を閉とし、四方弁を暖房側流路に切換え、給湯用絞り装置18と第1冷暖房用絞り装置8を気液分離器9が圧縮機1の吐出圧力と吸込圧力の中間圧力となるように絞る。これにより、冷媒は、図1及び図3の一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第2流路切換弁5、凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、気液分離器9、第1冷暖房用絞り装置8、蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室外熱交換器7で吸熱した熱を給湯装置17で放熱する給湯単独運転が行われる。この場合、冷媒は、圧縮機1を介して放熱側の給湯装置17と吸熱側の室外熱交換器7の間を循環するだけで、室内熱交換器12を循環しないため、室外熱交換器で吸熱した全熱量を給湯装置17で水の加熱に利用できることになり、効率よく温水を作ることができる。
【0038】
さらに図3では、気液分離器9内が中間圧力となることから、インジェクション用弁11を開くことにより、気液分離器9で発生したガス冷媒を二段圧縮機1の低段側圧縮部2と高段側圧縮部3の間に注入するガスインジェクションサイクルを構成でき、冷凍サイクル装置のCOPを向上することができる。
【0039】
また、第2冷暖房用絞り装置10及び除湿用絞り装置14を開くことにより、室内熱交換器12を気液分離器内と同じ中間圧力にして、室内熱交換器12に液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(冷房・給湯併用運転−1)
冷房・給湯併用運転−1を行う場合には、第1二方弁51を閉じ、給湯用絞り装置18を、中間圧力である第1冷暖房用絞り装置8後の気液分離器9内の圧力になるように絞って運転するものである。他の操作は第一の実施例と同様にする。この結果、給湯装置17を通ってきた冷媒流は中間圧力となって、第2挿入管23から第2冷暖房用絞り装置10でさらに絞られ、室内熱交換器12へ流れる。また、室外熱交換器7を通ってきた冷媒流は、第一の実施例と同じように、第1、第2の冷暖房用絞り装置8、10によって絞られ、中間圧になって気液分離器9に入り、ここで分離されたガス冷媒が圧縮機にインジェクションされる。この結果、COPを向上でき、第一の実施例の冷房・給湯併用運転−1と同様の運転を行うことができる。
(冷房・給湯併用運転−2)
冷房・給湯併用運転−2を行う場合には、第1流路切換弁4を閉じ、第2流路切換弁5を開き、四方弁6を冷房側流路に切換え、除湿用絞り装置14を開き、第1及び第2冷暖房用絞り装置8、10を開き、更に給湯用絞り装置18を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞って運転する。この結果、給湯装置17で放熱し、室内熱交換器12で吸熱する冷房・給湯併用運転となる。なお第1及び第2冷暖房用絞り装置8、10を開いていることから、室外熱交換器7を低圧に引くことができ、室外熱交換器7へ液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
【0040】
また、この冷房・給湯併用運転−2の場合も、室外熱交換器7から外気に放熱しないため、最初の給湯装置17の温水温度が低い場合には冷房・給湯併用運転−1に比べて給湯装置17における加熱能力が大きいが、運転の経過に伴い給湯装置17の温水温度が外気温以上になると冷房・給湯併用運転−1に比べて入力が増加する。従って、第一の実施例と同様に、温水温度センサー32、外気温度センサー33を取りつけると共に、冷房性能優先の運転の場合には温水温度がT1以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換え、給湯温度優先の運転の場合には温水温度がT2(T1<T2)以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換えるように運転する。
(その他の運転)
なお第二の実施例においては、上記以外の運転である冷房単独運転、暖房単独運転、サイクル加熱除湿単独運転、暖房・給湯併用運転に対して、各弁や各絞り装置を、冷媒の流れが第一の実施例と同様になるように動作させることにより、第一の実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
〔実施例3〕
次に、本発明による第三の実施例を図1及び図4を用いて説明する。この第三の実施例は、第一の実施例に対して、さらに給湯運転の時にもガスインジェクションをできるようにした他の実施例である。また、図4は、図1における二点鎖線で囲んだ部分40に相当するものである。図1において、第一逆止弁19を第1二方弁51に変え、気液分離器41を、圧力容器42、圧力容器42内の底面に設けられた二つの突起板43、44、先端が二つの突起板43、44の間にくるように圧力容器42内に設けられた第3挿入管45から構成し、更に第二逆止弁20の流出側の配管を第3挿入管45に接続したものである。他の部分は図1と同一である。図4の気液分離器41では、第3挿入管から圧力容器42内に入った気液二相冷媒は、二つの突起板43、44の間に噴射されて、第1挿入管22及び第2挿入管23の下端に大きな影響を与えることなくガス冷媒と液冷媒に分離される。
【0041】
図4の実施例における各種運転を、図1も参照しながら、以下に説明する。
(給湯単独運転)
給湯単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を閉、第2流路切換弁5を開とし、四方弁を暖房側流路に切換え、給湯用絞り装置18及び第1冷暖房用絞り装置8を両方合わせて凝縮圧力から蒸発圧力まで絞る。これにより、冷媒は、図1及び図4の一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第2流路切換弁5、凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、気液分離器41、第1冷暖房用絞り装置8、蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流し、室外熱交換器7で吸熱した熱を給湯装置17で放熱する運転となる。この場合、冷媒は、圧縮機1を介して放熱側の給湯装置17と吸熱側の室外熱交換器7の間を循環するだけで、室内熱交換器12を循環しないため、室外熱交換器で吸熱した全熱量すべてを給湯装置17で水の加熱に利用できることになり、効率よく温水を作ることができる。
【0042】
更に、図4の実施例では、気液分離器41内が中間圧力となることから、インジェクション用弁11を開とすることにより、気液分離器41で発生したガス冷媒を二段圧縮機1の低段側圧縮部2と高段側圧縮部3の間に注入するガスインジェクションサイクルを構成でき、冷凍サイクル装置のCOPを向上することができる。
【0043】
また、第2冷暖房用絞り装置10及び除湿用絞り装置14を開くことにより、室内熱交換器12を気液分離器41内と同じ中間圧力にして、室内熱交換器12に液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(冷房・給湯併用運転−1)
冷房・給湯併用運転−1を行う場合には、第1二方弁51を閉じ、給湯用絞り装置18の絞り量を、中間圧力である第1冷暖房用絞り装置8後の気液分離器41内の圧力になるように絞るようにしたものであり、他の操作は第一の実施例と同様である。この結果、給湯装置17を通ってきた冷媒流は中間圧力となって第3挿入管45を通って気液分離器41内に入り、ここで液冷媒とガス冷媒に分離されてガス冷媒がインジェクションされる。また、室外熱交換器7を通ってきた冷媒流は、第一の実施例と同じように、第1、第2の冷暖房用絞り装置8によって中間圧力まで絞られ、気液分離器41に入り、ここで分離されたガス冷媒が圧縮機1にインジェクションされる。
【0044】
以上より、この第三の実施例は、第一の実施例に比べて、給湯装置17を通ってきた冷媒流からのインジェクション量が増えることになり、よりいっそうのCOPを向上した冷房・給湯併用運転−1となる。
(冷房・給湯併用運転−2)
冷房・給湯併用運転−2を行う場合には、第1二方弁51を閉じ、第1冷暖房用絞り装置8と第2冷暖房用絞り装置10を気液分離器41内が中間圧力となるように適正に絞り、さらに給湯用絞り装置18の出口圧力を気液分離器41の内の圧力になるように絞るようにしたものであり、他の操作は図1の実施例と同様である。この結果、給湯装置17を通ってきた冷媒流は中間圧力となって第3挿入管を通って気液分離器41の中に入り、ここでガス冷媒が分離されて圧縮機1にインジェクションされることから、第一の実施例に比べてさらに冷凍サイクル装置のCOPを向上できる。
【0045】
また、この冷房・給湯併用運転−2の場合も、室外熱交換器7から外気に放熱しないため、最初の給湯装置17の温水温度が低い場合には冷房・給湯併用運転−1に比べて給湯装置17における加熱能力が大きいが、運転の経過に伴い給湯装置17の温水温度が外気温以上になると冷房・給湯併用運転−1に比べて入力が増加する。従って、第一の実施例と同様に、温水温度センサー32、外気温度センサー33を取りつけ、冷房性能優先の運転の場合には温水温度がT1以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換え、給湯温度優先の運転の場合には温水温度がT2(T1<T2)以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換えるように運転する。
(その他の運転)
なお、この第三の実施例においては、上記以外の運転である冷房単独運転、暖房単独運転、サイクル加熱除湿単独運転、暖房・給湯併用運転に対して、各弁や各絞り装置を冷媒の流れが第一の実施例と同様になるように動作させることにより、第一の実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
〔実施例4〕
次に、本発明の第四の実施例を、図1及び図5を用いて説明する。
【0046】
この第四の実施例は、第一の実施例においてガスインジェクションを行わないようにしたものであり、図1において、気液分離器9、インジェクション管25、インジェクション用弁11を取り除き、さらに冷暖房用絞り装置を1個にしたサイクル構成にしたもので、53は冷暖房用絞り装置であり、さらに第2逆止弁20の流出側は冷暖房用絞り装置53と第1室内熱交換器13を結ぶ配管とF点で接続されている。
【0047】
第四の実施例における各種運転を、図1も参照しながら、以下に説明する。
(冷房単独運転)
冷房単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を開、第2流路切換弁5を閉とし、四方弁6を冷房側流路に切換え、冷暖房用絞り装置53を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開く。これにより、冷媒は、破線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第1流路切換弁4、四方弁6、凝縮側となる室外熱交換器7、冷暖房用絞り装置53、蒸発側となる室内熱交換器12、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室内熱交換器12で吸熱し、室外熱交換器7で放熱する冷房運転が行われる。この場合、第2流路切換弁5を閉じていることから、給湯装置17には冷媒は流れず、給湯装置17は作用しない。また、給湯用絞り装置18を開くことにより、給湯装置17が第2逆止弁20を通して低圧の圧縮機吸込側に引かれ、給湯装置17の中に液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(暖房単独運転)
暖房単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を開、第2流路切換弁5を閉とし、四方弁を暖房側流路に切換え、冷暖房用絞り装置53を絞り、除湿用絞り装置14を開く。これにより、冷媒は、実線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第1流路切換弁4、四方弁6、凝縮側となる室内熱交換器12、冷暖房用絞り装置53、蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室外熱交換器7で吸熱し、室内熱交換器12で放熱する暖房運転が行われる。この場合、第2流路切換弁5を閉じていることから、給湯装置17には冷媒が流れず、給湯装置17は作用しない。また、給湯用絞り装置18を開くことにより、給湯装置17が第1逆止弁19を通して低圧の圧縮機吸込側に引かれ、給湯装置17の中に液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(サイクル加熱除湿単独運転)
サイクル加熱除湿単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を開、第2流路切換弁5を閉とし、四方弁を冷房側流路に切換え、冷暖房用絞り装置53を開とし、除湿用絞り装置14を絞る。これにより、冷媒は、冷房と同じ破線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第1流路切換弁4、四方弁6、凝縮側となる室外熱交換器7、冷暖房用絞り装置53、凝縮側となる第1室内熱交換器13、除湿用絞り装置14、蒸発側となる第2室内熱交換器15、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、第一の実施例と同様に、室内側では第2室内熱交換器15で室内空気を冷却・除湿すると共に第1室内熱交換器13で加熱し、室内空気に対し室温の低下を抑えて湿度だけを下げるサイクル加熱除湿運転が行われる。さらに室内ユニットからの吹出空気に対し、室外ファン30の送風量や圧縮機1の能力を制御することにより、温度や湿度を調節することができる。また、第2流路切換弁5を閉じていることから、給湯装置17には冷媒が流れず、給湯装置17は作用しない。
【0048】
なお、この場合、第2流路切換弁5として流量調整弁を用い、これを多少開くと共に給湯用絞り装置18を開くことにより給湯装置17へ液冷媒が溜まるのを抑制することができる。
(給湯単独運転)
給湯単独運転を行う場合には、第1流路切換弁4を閉、第2流路切換弁5を開とし、四方弁を暖房側流路に切換え、給湯用絞り装置18を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞る。これにより、冷媒は、一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から第2流路切換弁5、凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室外熱交換器7で吸熱した熱を給湯装置17で放熱する運転となる。この場合、冷媒は、圧縮機1を介して放熱側の給湯装置17と吸熱側の室外熱交換器7の間を循環するだけで、室内熱交換器12を循環しないため、室外熱交換器で吸熱した全熱量を給湯装置17で水の加熱に利用できることになり、効率よく温水を作ることができる。
【0049】
更に冷暖房用絞り装置53及び除湿用絞り装置14を開くことにより、室内熱交換器12内を低圧に引くことができ、室内熱交換器12へ液冷媒が溜まりを抑制できる。
(冷房・給湯併用運転−1)
冷房・給湯併用運転−1を行う場合には、第1流路切換弁4及び第2流路切換弁5とも開き、四方弁6を冷房側流路に切換え、冷暖房用絞り装置53及び給湯用絞り装置18を両方合わせて凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開とする。これにより、冷媒は、破線矢印及び一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から、第1流路切換弁4を通って四方弁6、凝縮側となる室外熱交換器7、冷暖用絞り装置53に流れる流れと、第2流路切換弁5を通って凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、第2逆止弁20に流れる(B点が低圧、C点が高圧のため第1逆止弁19には冷媒が流れない)流れに分けられる。その後、F点で合流されて、さらに蒸発側となる室内熱交換器12、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室内熱交換器12で吸熱し、室外熱交換器7及び給湯装置17で放熱をする冷房・給湯併用運転−1が行われる。
(冷房・給湯併用運転−2)
冷房・給湯併用運転−2を行う場合には、もう一つの冷房運転と給湯運転を併用する運転形態、すなわち、第1流路切換弁4を閉、第2流路切換弁5を開とし、四方弁6を冷房側流路に切換え、給湯用絞り装置18を凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開とする。これにより、冷媒は、一点鎖線矢印から破線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から、第2流路切換弁5、凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、第2逆止弁20、蒸発側となる室内熱交換器12、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室内熱交換器12で吸熱し、給湯装置17で放熱する冷房・給湯併用運転−2が行われる。この場合には、冷暖房用絞り装置53を開とすることにより、室外熱交換器7が低圧になり、ここに液冷媒が溜まるのを抑制することが出来る。
【0050】
また、この冷房・給湯併用運転−2の場合も、室外熱交換器7から外気に放熱しないため、最初の給湯装置17の温水温度が低い場合には冷房・給湯併用運転−1に比べて給湯装置17における加熱能力が大きいが、運転の経過に伴い給湯装置17の温水温度が外気温以上になると冷房・給湯併用運転−1に比べて入力が増加する。従って、第一の実施例と同様に、温水温度センサー32、外気温度センサー33を取りつけると共に、冷房性能優先の運転の場合には温水温度がT1以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換え、給湯温度優先の運転の場合には温水温度T2(T1<T2)以上になったら冷房・給湯併用運転−2から冷房・給湯併用運転―1に切換えるように運転する。
(暖房・給湯併用運転)
暖房・給湯併用運転を行う場合には、第1流路切換弁4及び第2流路切換弁5とも開とし、四方弁6を暖房側流路に切換え、冷暖房用絞り装置53及び給湯用絞り装置18とも凝縮圧力から蒸発圧力まで絞り、除湿用絞り装置14を開とする。これにより、冷媒は、実線矢印及び一点鎖線矢印のように、二段圧縮機1の高段側圧縮部3から、第1流路切換弁4を通って四方弁6、凝縮側となる室内熱交換器12、冷暖用絞り装置53に流れる流れと、第2流路切換弁5を通って凝縮側となる給湯装置17、給湯用絞り装置18、第1逆止弁19に流れる(B点が低圧、F点が高圧のため、第2逆止弁20には冷媒が流れない)流れに分けられる。その後、C点で合流され、さらに蒸発側となる室外熱交換器7、四方弁6、二段圧縮機1の低段側圧縮部2の順に流れる。これによって、室外熱交換器7で吸熱し、室内熱交換器12及び給湯装置17で放熱をする暖房・給湯併用運転が行われる。
【0051】
なお、図5の実施例においては二段圧縮機としたが、この代わりに単段圧縮機を用いてもよい(図示省略)。このようにしても、図5の実施例で述べた種々の運転が可能であり、同様な効果を得ることができる。この場合には、入力の低減や給湯温度の向上の点で多少劣るが、低コストが可能である。
〔その他の実施例〕
図6は、図1から図5における二点鎖線部分50の他の実施例であり、第1逆止弁19、第2逆止弁20の代わりに、それぞれ第1二方弁54、第2二方弁55を設けたものである。この実施例の場合にも、二方弁54、55の開閉を、図1から図5における第1逆止弁19や第2逆止弁20の冷媒流方向と同じになるように切換えたり、あるいは第1二方弁54を図3及び図4における第1二方弁51と同様に操作したりすることにより、第一から第四の実施例と同じ種々の運転を行い、同様の効果を得ることができる。さらに、第1逆止弁19、第2逆止弁20をそれぞれ第1二方弁54、第2二方弁55に変えたことにより、冷媒流路の切換え操作を、いっそう確実に行うことができる。
【0052】
図7は、図1から図5における二点鎖線部分50のさらに他の実施例であり、第1逆止弁19あるいは第1二方弁51、及び第2逆止弁20の代わりに、三方弁56を設けたものである。この実施例の場合にも、三方弁56の流路切換えにより、冷媒流路を、第一から第四の実施冷における第1逆止弁19あるいは第1二方弁51及び第2逆止弁20による冷媒流方向と同じになるように切換えることができ、第一から第四の実施例と同じ種々の運転を行い、同様の効果を得ることができる。また、三方弁56により、冷媒流路の切換え動作を確実に行うことができる。
【0053】
また、図8は、図1及び図5における二点鎖線部分60の他の実施例であり、第一の流路切換え装置として第1流路切換弁4及び第2流路切換弁5の代わりに三方弁61を設けたものである。この実施例の場合には、三方弁61により圧縮機からの冷媒流を四方弁6側あるいは給湯装置17側に切換えることにより、冷房・給湯併用運転及び暖房・給湯併用運転はできないが、図1から図5の実施例と同様に、冷房、暖房、サイクル加熱除湿、給湯の各単独運転を行うことができ、同様の効果を得ることができる。
【0054】
さらにまた、第一から第四の実施例において、給湯装置17の制御はそれほど高精度に制御する必要が無いため、給湯用絞り装置装置18としてキャピラリーチューブ(図示省略)を使用しても良く、この場合には第二及び第三の実施例において給湯用絞り装置を開いたり、給湯用絞り装置18の出口を中間圧力まで絞る制御の運転はできないが、それ以外では同様の運転を行うことができ、同様の効果を得ることができる。
【0055】
さらにまた、図1及び図5において、室内熱交換器12を除湿用絞り装置14を挟んで、第1室内熱交換器13と第2室内熱交換器15に分けず、一つの熱交換器としても良く、この場合にはサイクル加熱除湿運転はできないが、図1から図8における各弁や各絞り装置の同様な操作により、冷房単独、暖房単独、給湯単独、冷房・給湯併用、暖房・給湯併用の運転を行うことができ、同様の効果を得ることができる。
【0056】
ところで、これまでの説明における給湯の用途としては種々の用途が考えられ、例えばお湯を風呂や台所への給湯、及び床暖房に使うことができる。こうした種々のお湯の用途に対して、各弁や各絞り装置の操作は図1から図8と同様に行い、同様の効果となる。さらに床暖房の場合には、風呂や台所への給湯に比べてお湯の温度が低くてよい場合が多く、加熱能力が少なくて良い。さらには、冷房・床暖房の併用運転を行う場合には、冷房運転で冷却・除湿された空気を床暖房により加熱することができ、特に足元が冷えすぎない快適な(除湿)運転を行うことができる。従ってこの冷房・床暖房併用運転の場合には、図1及び図5において、室内熱交換器12を除湿用絞り装置14を除いて、一つの熱交換器として、冷えすぎのない快適な(除湿)運転を行うことができる。
【0057】
さらに図1から図8で説明してきた冷凍サイクルは、種々の単一冷媒や混合冷媒を使用した冷凍サイクルに適用でき、同様の効果を得ることができる。
【0058】
以上説明したように、上述した実施例によれば、圧縮機をでた冷媒を、第一の流路切換装置を介して空調を行うサイクルと給湯を行うサイクルに分け、さらに給湯を行うサイクルの一端を第二の流路切替え装置を介して空調を行うサイクルに接続した冷凍サイクルとしたことにより、冷房、暖房、給湯の単独運転及び冷房・給湯、暖房・給湯の併用運転等、種々の運転を行うことができ、一つの比較的簡単な冷凍サイクル構成により、種々の要求にこたえることができる。また、このうち特に給湯単独運転においては、室内熱交換器を通さずに、室外熱交換器で汲み上げた全熱量を給湯装置での加熱に使うことができ、高温給湯あるいは加熱時間の短縮が可能となる。
【0059】
また、圧縮機として二段圧縮機を使うことにより、冷房・暖房運転における高効率化や給湯運転におけるよりいっそうの高温化・加熱時間短縮を図ることができる。
【0060】
更にまた、空調サイクル側の絞り装置を二つ設けその間に気液分離器を設けたサイクル構成とし、この気液分離器からガス冷媒を単暖圧縮機あるいは二段圧縮機にインジェクションするようなサイクル構成にしたことにより、更なる冷房、暖房運転における高効率化や、給湯運転における高温化・加熱時間短縮を図ることができる。
【0061】
更にまた、室内熱交換器を除湿用絞り装置を介して二つの室内熱交換器に分割することにより、室内空気を冷却・除湿すると同時に加熱し、冷え過ぎの無い快適な除湿運転を行うことができる。
【0062】
【発明の効果】
上述した実施例の説明から明らかなように、本発明によれば、冷房、暖房及び給湯の運転を可能としつつ、給湯運転における給湯温度や加熱時間の短縮を図れると共に、各運転を高効率に行える冷凍サイクル装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第一の実施例の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図2】図1の冷凍サイクル装置の制御装置の構成図である。
【図3】本発明による第二の実施例の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図4】本発明による第三の実施例の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図5】本発明による第四の実施例の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図6】本発明による他の異なる実施例の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図7】本発明による他の異なる実施例の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図8】本発明による他の異なる実施例の冷凍サイクル装置の構成図である。
【符号の説明】
1…二段圧縮機、2…低段側圧縮部、3…高段側圧縮部、4…第1流路切換弁、5…第2流路切換弁、6…四方弁、7…室外熱交換器、8…第1冷暖房用絞り装置、9、41…気液分離器、10…第2冷暖房用絞り装置、11…インジェクション用弁、12…室内熱交換器、13…第1室内熱交換器、14…除湿用絞り装置、15…第2室内熱交換器、17…給湯装置、18…給湯用絞り装置、19…第1逆止弁、20…第2逆止弁、21、42…圧力容器、22…第1挿入管、23…第2挿入管、24、43、44…突起板、25…インジェクション管、30…室外ファン、31…室内ファン、32…温水温度センサー、33…外気温度センサー、51、54…第1二方弁、53…冷暖房用絞り装置、55…第2二方弁、56、61…三方弁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a refrigeration cycle apparatus capable of hot water supply operation in addition to air conditioning operations such as cooling and heating.
[0002]
[Prior art]
As a cooling / heating hot water supply apparatus having a cycle configuration capable of performing a hot water supply operation in addition to cooling and heating operations, there is, for example, JP-A-2001-263857 (Patent Document 1). In
[0003]
Moreover, in the refrigerating cycle which performs the operation | movement of air_conditioning | cooling and heating, in order to aim at a performance improvement, there exist some which used the gas injection cycle which exists in Unexamined-Japanese-Patent No. 10-325622 (patent document 2). This gas injection cycle has a cycle configuration in which two throttle devices are provided, a gas-liquid separator is provided between them, and a gas refrigerant having an intermediate pressure without heat absorption capability separated here is injected into the cylinder of the compressor. COP can be improved in cooling and heating operations.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-263857 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-325622
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a refrigeration cycle apparatus that can perform a hot water supply operation in addition to a cooling / heating operation, there is a great need for an increase in hot water temperature and a reduction in heating time in the hot water operation.
[0006]
On the other hand, in the hot water supply operation of
[0007]
On the other hand,
[0008]
An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of shortening the hot water supply temperature and heating time in the hot water supply operation and enabling each operation with high efficiency while enabling the operation of cooling, heating and hot water supply.
[0009]
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention connects a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion device for cooling and heating operation, and an indoor heat exchanger in an annular manner, and sequentially connects a hot water supply device and a hot water supply expansion device. A refrigerant flow path that is connected to perform cooling, heating, and hot water supply operation and that divides the refrigerant flow path exiting the compressor into two refrigerant flow paths via a first flow path switching device, and one refrigerant flow path Is connected to a refrigerant circuit that is connected in the order of the four-way valve, the outdoor heat exchanger, the cooling / heating expansion device, and the indoor heat exchanger, and the other refrigerant flow path is connected to the hot water supply device and the hot water supply expansion device. It connects to the refrigerant circuit connected in order, and is further divided into two directions via the 2nd flow-path switching apparatus, and is connected to the both sides of the said expansion apparatus for air conditioning.
[0011]
The means of the present invention for achieving an object other than the above objects will become apparent from the following description.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol in the figure of each Example shows the same thing or an equivalent.
[Example 1]
First, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The refrigeration cycle apparatus of this embodiment includes a refrigeration cycle that can perform a cooling operation, a heating operation, a cycle heating dehumidification operation, and a hot water supply operation.
[0013]
The refrigeration cycle apparatus includes a
[0014]
In this refrigeration cycle, the
[0015]
Further, the refrigeration cycle apparatus includes an
[0016]
Each component will be specifically described. The
[0017]
The gas-
[0018]
The
[0019]
The hot
[0020]
The
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
In the refrigeration cycle apparatus, a plurality of different operations as described below can be performed by operating each valve, each throttle device, and the like by the
(Cooling only operation)
When performing the cooling only operation, the first flow
[0023]
Further, the first
[0024]
Further, since the high-pressure refrigerant flow at the point C in FIG. 1 is stopped by the
(Heating only operation)
When performing heating independent operation, the first flow
[0025]
Further, the second
[0026]
Further, since the high-pressure refrigerant flow at the point D in FIG. 1 is stopped by the
(Cycle heating dehumidification single operation)
When the cycle heating and dehumidification single operation is performed, the first flow
[0027]
Moreover, since the 2nd flow-
[0028]
The flow rate adjusting valve is used as the second flow
(Hot water supply single operation)
When the hot water supply single operation is performed, the first flow
[0029]
In this case, since the refrigerant only circulates between the heat-dissipation-side hot
[0030]
In the case of this hot water supply single operation, the
[0031]
Next, the combined operation will be described.
(Cooling and hot water supply combined operation-1)
When the cooling / hot-water supply combined operation-1 is performed, both the first flow
[0032]
Further, the first
(Cooling and hot water supply combined operation-2)
In the case of performing the cooling / hot water supply combined operation-2, there is another operation mode in which the cooling operation and the hot water supply operation are used in combination. That is, the first flow
[0033]
By the way, this cooling / hot-water supply combined operation-2 does not radiate heat from the outdoor heat exchanger 7 to the outside air, so when the warm water temperature of the first hot
(Heating / hot water combined operation)
When the heating / hot water supply combined operation is performed, both the first flow
[0034]
Further, the second
[0035]
In the embodiment of FIG. 1, the compressor is a two-stage compressor, but instead of this, a single-stage compressor may be used to inject into one compression chamber (not shown). Even in this case, various operations described in the embodiment of FIG. 1 can be performed, and similar effects can be obtained. In this case, although it is somewhat inferior in terms of reduction of input and improvement of hot water supply temperature, cost can be reduced.
[Example 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0036]
In this embodiment, gas injection can be performed even during a hot water supply operation as compared with the first embodiment. 3 corresponds to a
[0037]
Various operations in the embodiment of FIG. 3 will be described below with reference to FIG.
(Hot water supply single operation)
When the hot water supply single operation is performed, the first flow
[0038]
Further, in FIG. 3, since the gas-
[0039]
In addition, by opening the second air-conditioning and
(Cooling and hot water supply combined operation-1)
When the cooling / hot-water supply combined operation-1 is performed, the first two-
(Cooling and hot water supply combined operation-2)
When performing the cooling and hot water supply combined operation-2, the first flow
[0040]
Also, in the case of this combined cooling and hot water supply operation-2, since heat is not radiated from the outdoor heat exchanger 7 to the outside air, hot water supply compared to the combined cooling and hot water supply operation-1 when the hot water temperature of the first hot
(Other driving)
In the second embodiment, for each of the valves and the throttling devices, the cooling flow is different from the cooling operation, the heating single operation, the cycle heating dehumidification single operation, and the heating / hot water combined operation other than the above. By operating in the same manner as in the first embodiment, the same actions and effects as in the first embodiment can be obtained.
Example 3
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment is another embodiment in which gas injection can be performed during the hot water supply operation as compared with the first embodiment. 4 corresponds to a
[0041]
Various operations in the embodiment of FIG. 4 will be described below with reference to FIG.
(Hot water supply single operation)
When the hot water supply single operation is performed, the first flow
[0042]
Further, in the embodiment of FIG. 4, since the gas-
[0043]
In addition, by opening the second air-conditioning and
(Cooling and hot water supply combined operation-1)
When the cooling / hot water supply combined operation-1 is performed, the first two-
[0044]
As described above, in the third embodiment, compared to the first embodiment, the amount of injection from the refrigerant flow that has passed through the hot
(Cooling and hot water supply combined operation-2)
When the cooling / hot-water supply combined operation-2 is performed, the first two-
[0045]
Also, in the case of this combined cooling and hot water supply operation-2, since heat is not radiated from the outdoor heat exchanger 7 to the outside air, hot water supply compared to the combined cooling and hot water supply operation-1 when the hot water temperature of the first hot
(Other driving)
In the third embodiment, the refrigerant flows through the valves and the throttle devices for cooling only operation, heating single operation, cycle heating dehumidification single operation, and heating / hot water supply combined operation other than those described above. By operating in the same manner as in the first embodiment, the same actions and effects as in the first embodiment can be obtained.
Example 4
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0046]
In the fourth embodiment, gas injection is not performed in the first embodiment. In FIG. 1, the gas-
[0047]
Various operations in the fourth embodiment will be described below with reference to FIG.
(Cooling only operation)
When performing the cooling only operation, the first flow
(Heating only operation)
When performing heating alone operation, the first flow
(Cycle heating dehumidification single operation)
When the cycle heating and dehumidification single operation is performed, the first flow
[0048]
In this case, it is possible to prevent liquid refrigerant from accumulating in the hot
(Hot water supply single operation)
When the hot water supply single operation is performed, the first flow
[0049]
Furthermore, by opening the expansion /
(Cooling and hot water supply combined operation-1)
When the cooling / hot-water supply combined operation-1 is performed, both the first flow
(Cooling and hot water supply combined operation-2)
When performing the cooling / hot water supply combined operation-2, another operation mode in which the cooling operation and the hot water supply operation are used together, that is, the first flow
[0050]
Also, in the case of this combined cooling and hot water supply operation-2, since heat is not radiated from the outdoor heat exchanger 7 to the outside air, hot water supply compared to the combined cooling and hot water supply operation-1 when the hot water temperature of the first hot
(Heating / hot water combined operation)
When the heating / hot water supply combined operation is performed, both the first flow
[0051]
Although the two-stage compressor is used in the embodiment of FIG. 5, a single-stage compressor may be used instead (not shown). Even in this case, various operations described in the embodiment of FIG. 5 are possible, and similar effects can be obtained. In this case, although it is somewhat inferior in terms of reduction in input and improvement in hot water supply temperature, low cost is possible.
[Other Examples]
FIG. 6 is another embodiment of the two-dot
[0052]
FIG. 7 shows still another embodiment of the two-dot
[0053]
FIG. 8 shows another embodiment of the two-dot
[0054]
Furthermore, in the first to fourth embodiments, since it is not necessary to control the hot
[0055]
Furthermore, in FIG. 1 and FIG. 5, the
[0056]
By the way, various uses can be considered as the use of hot water in the description so far, for example, hot water can be used for hot water supply to a bath or a kitchen, and floor heating. For these various types of hot water, the operation of each valve and each throttle device is performed in the same manner as in FIGS. Furthermore, in the case of floor heating, the temperature of the hot water may be lower than that of the hot water supplied to the bath or kitchen, and the heating capacity may be small. Furthermore, when performing a combined cooling / floor heating operation, the air cooled and dehumidified by the cooling operation can be heated by the floor heating, and especially comfortable (dehumidification) operation where the feet are not too cold is performed. Can do. Accordingly, in the case of this cooling / floor heating combined operation, in FIG. 1 and FIG. 5, the
[0057]
Furthermore, the refrigeration cycle described in FIGS. 1 to 8 can be applied to refrigeration cycles using various single refrigerants or mixed refrigerants, and the same effects can be obtained.
[0058]
As described above, according to the above-described embodiment, the refrigerant discharged from the compressor is divided into the cycle for performing air conditioning and the cycle for supplying hot water via the first flow path switching device, and the cycle for further supplying hot water. By adopting a refrigeration cycle with one end connected to a cycle that performs air conditioning via the second flow path switching device, various operations such as cooling, heating, hot water supply independent operation, and cooling / hot water, heating / hot water combined operation, etc. With a relatively simple refrigeration cycle configuration, various requirements can be met. Of these, especially in hot water supply operation alone, the total amount of heat pumped up by the outdoor heat exchanger can be used for heating in the hot water supply device without passing through the indoor heat exchanger, enabling high-temperature hot water supply or shortening of the heating time. It becomes.
[0059]
In addition, by using a two-stage compressor as the compressor, it is possible to achieve higher efficiency in cooling / heating operation and higher temperature and shorter heating time in hot water supply operation.
[0060]
Furthermore, a cycle configuration in which two throttle devices on the air conditioning cycle side are provided and a gas-liquid separator is provided between them, and a gas refrigerant is injected from the gas-liquid separator into a single warm compressor or a two-stage compressor. By adopting the configuration, it is possible to further increase the efficiency in cooling and heating operations, and to increase the temperature and shorten the heating time in hot water supply operations.
[0061]
Furthermore, by dividing the indoor heat exchanger into two indoor heat exchangers through the dehumidifying squeezing device, the indoor air can be cooled and dehumidified and simultaneously heated to perform a comfortable dehumidifying operation without overcooling. it can.
[0062]
【The invention's effect】
As is apparent from the description of the embodiments described above, according to the present invention, it is possible to reduce the hot water supply temperature and the heating time in the hot water supply operation while enabling the operation of cooling, heating and hot water supply, and each operation with high efficiency. A refrigeration cycle apparatus capable of performing can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a control device of the refrigeration cycle apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus of another different embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記圧縮機を出た冷媒流路を第一の流路切換装置を介して二つの冷媒流路に分け、
一方の冷媒流路を、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記第1冷暖房運転用絞り装置、前記気液分離器、前記第2冷暖房運転用絞り装置及び前記室内熱交換器の順に接続した冷媒回路に接続し、
他方の冷媒流路を、前記給湯装置及び前記給湯用絞り装置の順に接続した冷媒回路に接続し、それから更に第二の流路切換装置を介して二方向に分けて前記第1冷暖房用絞り装置の室外熱交換器側と前記第2冷暖房用絞り装置器の室内熱交換器側とに接続し、
前記気液分離器から前記圧縮機にガス冷媒をインジェクションする冷媒流路を設けた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。A compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, a first air-conditioning operation expansion device, a gas-liquid separator, a second air-conditioning operation expansion device, and an indoor heat exchanger, and a hot water supply device and a hot water supply expansion device. It is equipped with a refrigeration cycle that can be connected in order to allow cooling, heating and hot water supply operation.
The refrigerant flow path exiting the compressor is divided into two refrigerant flow paths via the first flow path switching device,
One refrigerant flow path was connected in the order of the four-way valve, the outdoor heat exchanger, the first air-conditioning operation expansion device, the gas-liquid separator, the second air-conditioning operation expansion device, and the indoor heat exchanger. Connected to the refrigerant circuit,
The other refrigerant flow path is connected to a refrigerant circuit that is connected in the order of the hot water supply apparatus and the hot water supply expansion apparatus, and then divided into two directions via a second flow path switching apparatus, and the first cooling and heating expansion apparatus. Connected to the outdoor heat exchanger side and the indoor heat exchanger side of the second air conditioning unit.
A refrigeration cycle apparatus comprising a refrigerant flow path for injecting a gas refrigerant from the gas-liquid separator to the compressor.
前記圧縮機を出た冷媒流路を第一の流路切換装置を介して二つの冷媒流路に分け、
一方の冷媒流路を、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記第1冷暖房運転用絞り装置、前記気液分離器、前記第2冷暖房運転用絞り装置及び前記室内熱交換器の順に接続した冷媒回路に接続し、
他方の冷媒流路を、前記給湯装置及び前記給湯用絞り装置の順に接続した冷媒回路に接続し、それから更に第二の流路切換装置を介して二方向に分け、その一方を室外熱交換器と第1冷暖房用絞り装置を結ぶ配管に接続し、その他方を気液分離器と第2冷暖房用絞り装置を結ぶ配管に接続し、
前記気液分離器から前記圧縮機にガス冷媒をインジェクションする冷媒流路を設けた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。A compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, a first air-conditioning operation expansion device, a gas-liquid separator, a second air-conditioning operation expansion device, and an indoor heat exchanger, and a hot water supply device and a hot water supply expansion device. It is equipped with a refrigeration cycle that can be connected in order to allow cooling, heating and hot water supply operation.
The refrigerant flow path exiting the compressor is divided into two refrigerant flow paths via the first flow path switching device,
One refrigerant flow path was connected in the order of the four-way valve, the outdoor heat exchanger, the first air-conditioning operation expansion device, the gas-liquid separator, the second air-conditioning operation expansion device, and the indoor heat exchanger. Connected to the refrigerant circuit,
The other refrigerant flow path is connected to a refrigerant circuit connected in the order of the hot water supply device and the hot water supply throttling device, and then further divided into two directions via a second flow path switching device, one of which is an outdoor heat exchanger And the other connecting to the pipe connecting the first air conditioning unit, and the other to the piping connecting the gas-liquid separator and the second air conditioning unit,
A refrigeration cycle apparatus comprising a refrigerant flow path for injecting a gas refrigerant from the gas-liquid separator to the compressor.
前記圧縮機を出た冷媒流路を第一の流路切換装置を介して二つの冷媒流路に分け、
一方の冷媒流路を、前記四方弁、前記室外熱交換器、前記第1冷暖房運転用絞り装置、前記気液分離器、前記第2冷暖房運転用絞り装置及び前記室内熱交換器の順に接続した冷媒回路に接続し、
他方の冷媒流路を、前記給湯装置及び前記給湯用絞り装置の順に接続した冷媒回路に接続し、それから更に第二の流路切換装置を介して二方向に分け、その一方を室外熱交換器と第1冷暖房用絞り装置を結ぶ配管に接続し、その他方を気液分離器内への挿入管に接続し、
前記気液分離器から前記圧縮機にガス冷媒をインジェクションする冷媒流路を設けた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。A compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, a first air-conditioning operation expansion device, a gas-liquid separator, a second air-conditioning operation expansion device, and an indoor heat exchanger, and a hot water supply device and a hot water supply expansion device. It is equipped with a refrigeration cycle that can be connected in order to allow cooling, heating and hot water supply operation.
The refrigerant flow path exiting the compressor is divided into two refrigerant flow paths via the first flow path switching device,
One refrigerant flow path was connected in the order of the four-way valve, the outdoor heat exchanger, the first air-conditioning operation expansion device, the gas-liquid separator, the second air-conditioning operation expansion device, and the indoor heat exchanger. Connected to the refrigerant circuit,
The other refrigerant flow path is connected to a refrigerant circuit connected in the order of the hot water supply device and the hot water supply throttling device, and then further divided into two directions via a second flow path switching device, one of which is an outdoor heat exchanger Is connected to the pipe connecting the first air conditioning unit, and the other is connected to the insertion pipe into the gas-liquid separator.
A refrigeration cycle apparatus comprising a refrigerant flow path for injecting a gas refrigerant from the gas-liquid separator to the compressor.
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