JPH02136656A - 冷暖房給湯装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧縮機を用い非共沸混合冷媒を利用した冷暖
房給湯装置に関する。

従来の技術 従来圧縮機を用いた冷暖房給湯装置として、実公昭５９
−２２４３７号公報に示す装置が提案されている。

この装置は、１台の圧縮機でありながら、熱源側熱交換
器、負荷側熱交換器、給湯用熱交換器という３つの熱交
換器をもつものである。しかして弁、ファン、ポンプ等
の制御により、冷房給湯。

冷房のみ、給湯のみ、暖房のみ等の運転モードを実現で
き、省エネルギで低コストな装置を実現できるものであ
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる装置に使用される冷媒は、従来Ｒ
２２やＲ１２と呼ばれる単一冷媒が用いられているため
、冷媒の蒸気圧に関する性質から次の様な問題点があっ
た。

たとえば、Ｒ２２を用いる場合には、蒸気圧が高い（低
沸点）ため給湯を利用するには低い湯温しか得られなか
ったり、Ｒ１２を用いる場合には、蒸気圧が低い（高沸
点）ため高い湯温は得られるものの、逆に冷暖房時は冷
媒循環量が減少するため能力が大きく低下するものであ
った。これらに対する対策の一つとして、２種類の冷媒
を混合して使用する試みも行われているが、給湯温度と
能力が中間的なものに設定できるものの、根本的な解決
にはなっていなかった。

さらなる対策として、混合された冷媒の内、給湯時は低
沸点冷媒を貯留して蒸気圧を低くし、高い湯温を得ると
共に、冷暖房時は元の組成に混合して能力を確保する方
法が考えられるが、冷暖房時に低沸点冷媒の多い組成と
するためには、給湯時に多量の低沸点冷媒を貯留する必
要があわ、封入する冷媒亀が多くなったり装置が過大と
なる等の不具合点をもつものであった。

本発明はかかる従来例の欠点を解消するために、混合さ
れた冷媒の内、給湯時は高沸点冷媒を含んだ元の組成で
高い湯温を得ると共に、冷暖房時は高沸点冷媒を貯留し
て低沸点冷媒の多い組成として冷暖房の能力を充分確保
した冷暖房給湯装置及びその運転方法を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機と四方弁と熱
源側熱交換器と絞り装置と負荷側熱交換器を連結して主
冷凍回路を構成し、前記圧縮機の吐出配管に一端を有し
、他端を前記熱源側熱交換器と前記負荷側熱交換器との
間に有する第１のバイパス回路に冷媒流路切換弁と給湯
用熱交換器とを設け、前記絞り装置と並列な第２のバイ
パス回路に分離器と塔底貯留器と加熱器とを設けたもの
である。

作用 本発明は、上記手段を採用することによって、給湯を利
用する運転モードにおいては、第１バイパス回路側に冷
媒流路切換弁を開放すると、給湯用熱交換器が凝縮器と
して作用し、高沸点冷媒を含む混合冷媒の封入組成のま
まで運転されるため、高圧を上昇せしめて高い給湯温度
を実現することができる。また冷暖房を利用する運転モ
ードにおいては、第１バイパス回路の流媒流路切換弁を
閉止し、分離器下部の加熱器を機能させると、分離器内
部の精留作用により塔底貯留器中に高沸点冷媒が濃縮貯
留され、主回路は給湯利用モードに比べ低沸点冷媒の多
い組成で運転されるため、充分な冷暖房能力を確保する
ことができる。

実施例 本発明の第１実施例における冷暖房給湯装置を第１図〜
第５図をもって説明する。第１図において、圧縮機１．
四方弁２．熱源側熱交換器３．絞り装置４，６．負荷側
熱交換器６．＃記四方弁２゜アキュームレータ７を連結
して主冷凍回路を構成する。圧縮機１から四方弁２に到
る吐出配管からの第１のバイパス回路には、冷媒流路を
切換える第１の電磁弁８．給湯用熱交換器９．絞り装置
１０を接続し、その他端は熱源側熱交換器３と負荷側熱
交換２ｇ６との間の絞り装置４，６の中間に接続されて
いる。また１１．１２は本実施例では絞り装置５と並列
な第２のバイパス回路に付設した絞り装置であり、これ
ら絞り装置１ｆｆ　、１２の一端は内部に充填材１３を
詰めた分離器１４の１頁部と接続されている。さらに分
離器１４の底部には加熱器１６をもった塔底貯留器１６
を接続し、塔底貯留器１６と絞り装置１２の他端を結ぶ
配管中には第２の電磁弁１７を設けている。なお１８は
熱源側ファン、１９は負荷側ファン、２０は給湯用ポン
プであり、加熱器１６の加熱熱源（図示せず）はヒータ
のオン−オフや、冷媒吐出配管又は給湯用水の開放と停
止によりその機能を制御することができ、第２電磁弁１
７は運転される冷媒組成を元の封入組成にすみやかに房
すために設けるものである。このような冷凍サイクル中
には、たとえば冷暖房に好適な低沸点冷媒となる過半以
上のＲ２２と、Ｒ２２より高沸点冷媒となるＲ１１４゜
Ｒｆｆ４２ｔ）、Ｒ１５２ａ等のいずれかを混合した非
共沸混合冷媒が封入されている。

かかる構成をもった冷暖房給湯装置について、以下に主
な作用を説明する。まず給湯と冷房を同時に利用する運
転モードを第２図をもって説明すると、四方弁２を図示
の如く冷房モード、第１及び第２電磁弁８，１７を開、
熱源側ファン１８を停止、負荷側ファン１９及び給湯用
ポンプ２ｏを運転する。このとき圧縮機１から吐出され
る非共沸混合冷媒は、熱源側ファン１８を停止している
ため熱源側熱交換器３にはほとんど流れず、実線矢印の
如く流れる。すなわち圧縮機１→第１電磁弁８→給湯用
熱交換器９→絞り装置１０→絞り装置５→負荷側熱交換
器６→四方弁２→アキユ一ムレータ７→圧縮機１と流れ
る。また絞り装置６と並列な絞り装置１１から分離器１
４．塔底貯留器１６にも一部の冷媒が流入するが、第２
電磁弁１７が開放されているためそのまま流出し、たと
え加熱器１６が機能していても分離器１４内部では精留
作用は起らず、循環する冷媒組成は高沸点冷媒を含んだ
元の封入組成のままである。従って絞り装置１０，５を
絞る方向に制御することにより、嗅縮器として作用する
給湯用熱交換器６の圧力が上昇し、高い給湯温度を実現
することができると共に、蒸発器として作用する負荷側
熱交換器６では冷房の用に供せられる。

次に外気熱源を用いて給湯のみを利用する運転モードを
第３図を用いて説明する。このときは四方弁２を暖房モ
ード、第１及び第２電磁弁８．１７を開、負荷側ファン
１９を停止、熱源側ファン１８及び給湯用ポンプ２ｏを
運転する。この際には冷媒は実線矢印の如く流れ、分離
器１４内部では精留作用は起らず、塔底貯留器１６は単
なる余剰冷媒の液溜めとなる。しかして給湯と冷房を同
時に利用する運転モードと同様に、高沸点冷媒を含んだ
封入組成が循環し、擬縮器として作用する給湯用熱交換
器９から高温の湯温を得ることができる。

次に冷房のみを利用する運転モードを第４図を用いて説
明する。このときは四方弁２を冷房モード、第１及び第
２電磁弁８，１７を閉、熱源側ファン１８及び負荷側フ
ァン１９を運転、給湯用ポンプ２０を停止する。このと
き圧縮機１から吐出される非共沸混合冷媒は、四方弁２
．熱源側熱交換器４を経由して、大部分は絞り装置５側
に流れるが、一部冷媒は絞り装置１１を経て分離器１４
に流入する。ここで分離器１４内部においては、流下す
る液成分と、塔底貯留器１６から加熱器１５により発生
上昇するガス成分が、充填材１３を介して熱と物質の同
時移動を行い、いわゆる精留作用によシ、上昇するガス
成分低沸点冷媒が流下する液成分は高沸点冷媒が濃縮さ
れる。従って一定時間経過後においては、塔底貯留器１
６にはＲ１１４゜Ｒ１４２ｂ　、Ｒ１５２１Ｌ等の高沸
点冷媒が濃縮して貯留されることになり、絞り装置１２
を経て主冷凍回路中を循環する冷媒はほとんどＲ２２の
低沸点冷媒のみとなり、蒸発器として作用する負荷側熱
交換器６では冷媒循環量が多くなり充分な冷房能力を確
保することが可能となる。なお、第２図の冷房給湯の運
転モードにおいても、冷房能力の確保を優先するときに
は同様の操作で冷媒を分離させることも可能である。

また暖房のみを利用する運転モードにおいては、第６図
に示す如く四方弁５を切換えるだけで、冷房と同様の動
作により、負荷側熱交換器６では充分な能力を確保しな
がら暖房運転を行うことができる。なお暖房モードにお
いて第２電磁弁１７を開放して、絞り装置５，４を絞る
方向で制御すれば、負荷側熱交換器６からの冷媒の一部
は第２電磁弁１７．塔底貯留器１６を経て分離器１４内
部を上昇するため、精留作用が停止されると共に循環す
る冷媒組成は元の封入組成となり、負荷側熱交換器６で
は高温風の暖房運転が可能となる。

さらに本実施例において、圧縮＠１として回転数可変形
圧縮機が採用されるならば、高温風暖房モードで第１電
磁弁８を開放し給湯用ポンプ２゜を運転すると、圧縮機
１から吐出される冷媒は給湯用熱交換器９側と負荷側熱
交換器６側の両方に分岐され、高回転数で冷媒循環量を
確保することにより高温給湯と高温風暖房の両方を実現
することも可能となるものである。

次に本発明の第２実施例を、第６図をもって説明する。

本実施例の特徴とする所の一つは、給湯用熱交換器９を
貯湯槽２１内に付設すると共に、絞り装置１ｏと絞り装
置４．６の中間とを結ボ配管中に逆上弁２２を配置し、
絞り装置１０と逆止弁２２との中間からアキュームレー
タ７に到るバイパス配管中に別の電磁弁２３を配置した
ものである。かかる構成においては給湯を利用しない冷
暖房のみの運転モードにおいては、電磁弁２３を開放す
ることにより給湯用熱交換器９での熱交換及び冷媒の溜
り込みが防止され、第１実施例の給湯用ポンプ２０を不
要とすることができる。

さらに本実施例の別の特徴とする所は、分離器１４に接
続された絞り装置１１．１２の両端を、熱源側熱交換器
３と絞夛装置４との間、及び負荷側熱交換器６と絞り装
置５との間に接続すると共に、絞り装置１１．１２と並
列に逆止弁２４　、２６を付設したことである。かかる
構成においても、各運転モードは第１実施例と同様に実
現できるばかりでなく、逆止弁２４．２５を付設したか
ら、塔底貯留器１６をより高圧の状態に保持して液冷媒
の貯留を安定化ならしめることができる。

また本実施例では、第１実施例の第２電磁弁１７を廃止
して、精留作用のあり、なしを加熱器１６の機能制御で
実現せしめている。本実施例のその曲の構成は第１実施
例と同様なので図に符号を付して示し、説明は省略する
。

さらに本発明の第３実施例を、第７図をもって説明する
。第７図において１〜７及び９．１１〜２０は、第１図
と同一の構成要素であり、冷媒の流れを給湯冷房の運転
モードで示している。本実施例の特徴とする所は、第１
実施例の冷媒切換用の第１電磁弁８の代りに別の四方弁
２６を用いると共に、第１実施例の絞り装置１ｏを省略
したものである。かかる構成においても第１実施例の各
運転モードは同様に実現することが可能である。

発明の詳細 な説明したように本発明による冷暖房給湯装置は給湯を
利用する運転モードの場合は冷媒流路切換弁を開放する
と、高沸点冷媒を含んでいるため高圧を上昇せしめて給
湯用熱交換器で高い給湯温度を実現でき、冷暖房を利用
する運転モードの場合には加熱器を機能せしめて塔底貯
留器に高沸へ冷媒を濃縮貯留し、主冷凍回路に低沸点冷
媒を多く循環せしめて充分な能力を確保することが可能
となるものである。さらにかかる冷暖房給湯装置におい
て、過半以上の低沸点冷媒を含んだ非共沸混合冷媒を用
いることによって、冷暖房を利用する運転モードておい
て分離貯留する冷媒量が減少し、封入する冷媒量も減少
せしめて装置をコンパクトに構成できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における冷暖房給湯装置を
示す冷凍サイクル図、第２図〜第５図は同装置のそれぞ
れ冷房給湯、給湯のみ、冷房のみ。 暖房のみの各運転モードにおける冷媒の流れを説明する
冷凍サイクル図、第６図は本発明の第２実施例における
冷暖房給湯装置の冷房給湯運転モードにおける冷媒の流
れを説明する冷凍サイク／Ｖ図、第７図は本発明の第３
実施例における冷暖房給湯装置の冷房給湯運転モードに
おける冷媒の流れを説明する冷凍サイクル図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方弁、３・・
・・・・熱源側熱交換器、５・・・・・・絞り装置、６
・・・・・・負荷側熱交換器、８・・・・・・電磁弁、
９・・・・・・給湯用熱交換器、１４・・・・・・分離
器、１５・・・・・・加熱器、１６・・・・・・塔底貯
留器、２６・・・・・・四方弁。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名！ ３　°− −ｍ− ８−・ ／６−−− 圧　１ａ　　算 四方弁 Ｉｈｉ！ｆｆｑ！亭５を子４−七；１ 皐ン　　リ　　傅　　Ｉ ＋１１蒔ｖｒ　ｐ９樗外 電磁弁 絽濡用屈交換６ 分離５ 加勲巳 Ｎ底貯≦３

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、四方弁、熱源側
   熱交換器、絞り装置、負荷側熱交換器を連結して主冷凍
   回路を構成し、前記圧縮機の吐出配管に一端を有し、他
   端を前記熱源側熱交換器と前記負荷側熱交換器との間に
   有する第１のバイパス回路に冷媒流路切換弁と給湯用熱
   交換器とを設け、前記絞り装置と並列な第２のバイパス
   回路に分離器と塔底貯留器と加熱器とを設けたことを特
   徴とする冷暖房給湯装置。
2. （２）過半以上の低沸点冷媒を含んだ非共沸混合冷媒を
   用いたことを特徴とする請求項１記載の冷暖房給湯装置
   。
3. （３）給湯を利用する運転モードの場合は冷媒流路切換
   弁を開放し、冷暖房を利用する運転モードの場合は加熱
   器を機能せしめて塔底貯留器に非共沸混合冷媒中の高沸
   点冷媒を濃縮貯留せしめることを特徴とする請求項１記
   載の冷暖房給湯装置の運転方法。