JPH04263756A - ヒートポンプ式冷，暖房，給湯，冷房給湯装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電磁開閉弁を操作す
るだけで冷凍サイクルを切換え、冷房単独、暖房単独、
給湯単独あるいは冷房給湯併用の４通りの運転が行える
ヒートポンプ式冷，暖房，給湯，冷房給湯装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷房，給湯併用の運転が行える装
置としては、例えば実公昭４８−１７１０２号公報およ
び実公平１−２４５３０号公報などに開示されるものが
ある。この装置は図２に示すように系統中に冷房単独，
冷房給湯併用，給湯単独とに切換えるための四方切換弁
が必要であること、冷房単独のみの三路切換弁が必要で
あることと、絞り装置である膨張弁が２個必要であった
。

【０００３】上記装置においては冷房，給湯併用運転時
、圧縮機１からの高温冷媒ガスは三路切換弁２６を経て
給湯用熱交換器２で凝縮し四路切換弁５を通って室外熱
交換器３を通って膨張弁１９で減圧され、室内熱交換器
４で蒸発されて過熱ガスとなって四路切換弁５より再び
圧縮機１へ戻る。このとき、給湯用熱交換器２と室外熱
交換器３は冷凍サイクルが直列に接続されているため、
室外熱交換器３の周囲温度が低い外気条件で運転される
場合、室外熱交換器５で凝縮熱交換され給湯熱交換器２
への熱交換能力が室外熱交換器３側に移行して冷房，給
湯併用の運転効率が低下する。すなわち、冷房排熱回収
の給湯運転が完全に実施されないことになる。

【０００４】また、給湯温度の上昇、すなわち冷凍サイ
クルの凝縮温度を高く維持する高圧運転を継続させよう
としても室外熱交換器３の周囲温度が低い場合、冷媒ガ
スはここで凝縮し、相当飽和温度となって冷凍サイクル
の凝縮温度を高く、給湯温度を高くできない。

【０００５】さらに、冷房，給湯，冷房給湯併用の３通
りの運転を行わせるためには、系統中に冷房単独，冷房
給湯併用の両運転兼用の膨張弁１９と給湯単独専用の膨
張弁２０とが必要であって、膨張弁１９については冷媒
通流量が相互に異なる２通りの運転に共用させているた
め、これを単独にキャピラリーチューブ代替は不可能で
あり、高価な自動膨張弁を使用せざるを得ないためコス
トアップとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の装
置は、給湯用熱交換器と室外熱交換器が冷房給湯併用運
転時、室外熱交換器側で熱交換し、凝縮してしまい給湯
用熱交換器の能力が低下して給湯温度を高くできないな
どの問題点があった。また、冷房，暖房，冷房給湯併用
の運転を行うためには２つの自動膨張弁が必要となり、
従って高価であるなどの問題点もある。

【０００７】この発明は上記のような問題点を除去する
ためになされたもので、効率のよい安定した冷房給湯併
用運転ができるヒートポンプ式冷，暖房，給湯，冷房給
湯装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るヒートポ
ンプ式冷，暖房，給湯，冷房給湯装置は、圧縮機，非利
用空気側熱交換器，利用水側熱交換器，給湯用熱交換器
，四路切換弁，液溜，アキュムレータおよび減圧膨張機
構により冷凍サイクルが構成されるヒートポンプ式冷，
暖房，給湯，冷房給湯装置において、上記非利用空気側
熱交換器と減圧膨張機構間に接続される第１電磁開閉弁
と、上記利用水側熱交換器の出，入口に接続される第２
電磁開閉弁と、上記給湯用熱交換器の出，入口に接続さ
れる第３電磁開閉弁と、利用水側熱交換器と給湯用熱交
換器間に接続される第４電磁開閉弁と、利用水側熱交換
器と四路切換弁間に接続される第５電磁開閉弁を有し、
冷房，暖房，給湯，冷房給湯運転モードに応じて上記各
電磁開閉弁の制御を行い、熱交換を行う熱交換器のみ上
記電磁開閉弁を開放して冷凍サイクルを構成し、不使用
熱交換器へは上記電磁開閉弁を閉じて冷媒を通流させな
いようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明においては、各熱交換器の入口側と出
口側に電磁開閉弁を接続し、各熱交換器間にも電磁開閉
弁を接続して熱交換される熱交換器のみ冷凍サイクルの
冷媒を循環させるもので、例えば冷房運転は非利用空気
側熱交換器と利用水側熱交換器、暖房運転は利用水側熱
交換器と非利用空気側熱交換器、給湯運転は給湯用熱交
換器と非利用空気熱交換器、冷房給湯運転は給湯用熱交
換器と利用水側熱交換器がそれぞれ接続される。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１はこの発明によるヒートポンプ式冷，暖
房，給湯，冷房給湯装置の冷媒系統図を示し、圧縮機１
、四路切換弁５、圧縮機１からの吐出ガス冷媒と給湯用
水との間を熱交換する給湯用熱交換器２負荷側のファン
コイルユニット（図示せず）などの空調機との間を冷水
あるいは温水を介して熱交換する利用水側熱交換機４（
以下、水熱交換器という）、非利用空気側熱交換器３（
以下、空気熱交換器という）はファン１６によって強制
熱交換される。

【００１１】６は逆止弁７ａ〜７ｄと電磁弁９、電磁式
膨張弁１０、毛細管８ａ〜８ｃなどより構成される減圧
膨張装置であり、条件に応じてそれぞれ開閉し通流する
冷媒量を制御する。１１はドライヤ、１２はアキュムレ
ータである。

【００１２】１３ｃ，１３ｇは給湯用熱交換器２の両側
に接続され開閉する電磁開閉弁で、給湯および冷房給湯
併用運転時に開放される。１３ａ，１３ｂは上記水熱交
換器４の一方側に接続される電磁開閉弁で、一方の電磁
開閉弁１３ｂは四路切換弁５との間、他方の電磁開閉弁
１３ａは四路切換弁５と上記空気熱交換器３との間にそ
れぞれ接続される。

【００１３】１３ｄ，１３ｅは上記水熱交換器４の他方
側に接続される電磁開閉弁で、一方の電磁開閉弁１３ｄ
は給湯用熱交換器２の電磁開閉弁１３ｇとの間、他方の
電磁開閉弁１３ｅは空気熱交換器３の電磁開閉弁１３ｆ
との間にそれぞれ接続される。１４は液溜であり、冷凍
装置内の余剰冷媒を溜める。１８は逆止弁１８ａとキャ
ピラリーチューブ１８ｂからなるバイパス回路で、給湯
用熱交換器２内にとじ込められた冷媒を低圧圧力側に逃
がし溜まらないようにする。

【００１４】次にこの発明装置の各運転態様について説
明する。

【００１５】イ．冷房運転：圧縮機１から吐出される高
温，高圧のガス冷媒は四方切換弁５を通って空気熱交換
器３へ流入し、ここでファン１６と強制熱交換されガス
冷媒は凝縮されて高圧の液冷媒となる。この液冷媒は電
磁開閉弁１３ｆより減圧膨張装置６へ入り、逆止弁７ａ
，ドライヤ１１を経て膨張弁１０，毛細管８ｂで減圧さ
れ、電磁開閉弁１３ｄを通って水熱交換器４で蒸発し、
ここで熱交換されて冷水をつくり図示しない空調機へ供
給する。蒸発されたガス冷媒は電磁開閉弁１３ｂ，四方
切換弁５を介して圧縮機１へ戻り冷房運転がくり返され
る。なお、上記した冷房運転で開放される電磁開閉弁は
１３ｆ，１３ｄ，１３ｂであり、他の電磁開閉弁は１３
ａ，１３ｃ，１３ｇは閉じられている。また、給湯熱交
換器２は出，入口の電磁開閉弁１３ｇ，１３ｃにより閉
じられており、ここへ冷媒が寝込んで冷凍サイクルの運
転が不安定になることもない。

【００１６】ロ．暖房運転：冷房運転とは逆の冷凍サイ
クルで運転され、圧縮機１、四路切換弁５、電磁開閉弁
１３ｂ、水側熱交換器４、電磁開閉弁１３ｄ、液溜１４
、減圧膨張装置６、電磁開閉弁１３ｆ、空気熱交換器３
、アキュムレータ１２の順で構成される。すなわち、圧
縮機１から出た高圧ガス冷媒は、水側熱交換器４で熱交
換し、温水を供給する。凝縮された冷媒は液溜１４に溜
められ、ここで暖房運転における余剰冷媒を収容し、逆
止弁７ｂ、ドライヤ１１を通って膨張弁１０、加熱用毛
細管８ａで減圧される。なお、暖房運転で開放される電
磁開閉弁は１３ｂ，１３ｄ，１３ｆであり、他の電磁開
閉弁１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇは閉じられる。 また、給湯用熱交換器２は出，入口の電磁開閉弁１３ｃ
，１３ｇにより閉じられており、ここへ冷媒が寝込んで
冷凍サイクルの運転が不安定になることもない。

【００１７】ハ．給湯運転：暖房運転と同様の冷凍サイ
クルで運転され、圧縮機１１、四路切換弁５、電磁開閉
弁１３ｃ、給湯熱交換器２、電磁開閉弁１３ｇ、液溜１
４、減圧膨張装置６、電磁開閉弁１３ｆ、空気熱交換器
３、アキュムレータ１２の順で構成される。すなわち、
圧縮機１から出た高圧ガス冷媒は、給湯用熱交換器２で
熱交換され給湯用温水を供給する。凝縮された冷媒は液
溜１４に溜められここで給湯運転における余剰冷媒を収
容し、逆止弁７ｂ、ドライヤ１１を通って膨張弁１０、
毛細管８ａで減圧される。また、減圧膨張装置６は全て
ドライヤ１１を通って同一経路で減圧される。

【００１８】なお、給湯運転で開放される電磁開閉弁は
１３ｃ，１３ｇ，１３ｆであり、他の電磁開閉弁１３ａ
，１３ｂ，１３ｄ，１３ｅは閉じられる。また、水側熱
交換器４は出，入口の電磁開閉弁１３ａ，１３ｂ，１３
ｅにより閉じられており、ここへ冷媒が寝込んで冷凍サ
イクル運転が不安定となることもない。

【００１９】ニ．冷房給湯併用運転：運転サイクルは、
圧縮機１、四路切換弁５、電磁開閉弁１３ｃ、給湯用熱
交換器２、電磁開閉弁１３ｇ、液溜１４、減圧膨張装置
６、電磁開閉弁１３ｅ、水熱交換器４、電磁開閉弁１３
ａ、四路切換弁５、アキュムレータ１２の順で構成され
る。すなわち、圧縮機１から出た高圧ガス冷媒は、液溜
１４で余剰分が溜えられ逆止弁７ｂ、ドライヤ１１を通
って減圧膨張装置６へ入り、膨張弁１０、毛細管８ａで
減圧される。減圧された蒸発冷媒は水熱交換器４で熱交
換され、蒸発して冷水をつくり空調機へ冷水供給する。 減圧膨張装置６は全てドライヤ１１を通って同一経路で
減圧される。なお、減圧膨張装置６中の電磁弁９は冷凍
負荷が増大し冷媒循環量を多く必要とする際、開放され
る。

【００２０】このように必要冷凍負荷に応じて減圧膨張
装置６の構成部品は開閉制御がきめ細かく行われる。上
記冷房給湯併用運転で開放される電磁開閉弁は１３ｃ，
１３ｇ，１３ｅ，１３ａであり、他の電磁開閉弁１３ｂ
，１３ｄ，１３ｆは閉じられる。また、空気熱交換器３
は冷媒が循環しておらず、ここへ冷媒が溜ることもなく
、減圧装置６との間に電磁開閉弁１３ｆで閉じられる。 他端は四路切換弁５と接続され、ここは低圧回路側のた
めガス冷媒であり、冷媒を寝込まない。

【００２１】また、冷房給湯併用運転時は空気熱交換器
３は不要であり、ファン１６の運転も停止させ、従来例
による寝込みによる冷凍サイクルの不安定運転を解消で
きる。

【００２２】上記した各運転モードに対して全て同一の
減圧膨張装置６で冷媒流量制御し、各運転に対し毛細管
８ａ，電磁弁９，膨張弁１０と必要負荷に応じて冷媒流
量をきめ細かに制御できる。また、装置の簡素化を図り
ながら充分な能力を得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
給湯用熱交換器、水熱交換器、空気熱交換器の３つの熱
交換器と、各電磁開閉弁を各々の運転モードに応じて切
換えるようにして不使用な熱交換器へは冷媒を流さない
ようにしたので、冷房給湯併用運転時に空気熱交換器に
は高圧液冷媒が流れることもなく従って冷媒が凝縮して
寝込むこともなく、冷房用排熱を１００％給湯に回収で
き、給湯用加熱量が大きい。また、低外気時に空気熱交
換器と熱交換し、凝縮温度が低下することによる給湯温
水の低下もなく、給湯熱交換器の凝縮温度に相当した給
湯温水を得ることができる。さらに、構成簡単な電磁開
閉弁を使用しているので、従来例のような動作不良の生
じやすい三路切換弁を用いることもなく装置の信頼性が
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるヒートポンプ式冷，
暖房，給湯，冷房給湯装置の冷媒系統図である。

【図２】従来のヒートポンプ式冷房，給湯併用装置の冷
媒系統図である。

【符号の説明】

１　　圧縮機 ２　　給湯用熱交換器 ３　　空気熱交換器（非利用空気熱交換器）４　　水熱
交換器（利用水側熱交換器）５　　四路切換弁 ６　　減圧膨張装置 ７ａ，７ｂ　　逆止弁 ８ａ〜８ｃ　　毛細管 ９　　電磁弁 １０　　膨張弁 １１　　ドライヤ １２　　アキュムレータ １３ａ〜１３ｇ　　電磁開閉弁 １４　　液溜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機，非利用空気側熱交換器，利用
   水側熱交換器，給湯用熱交換器，四路切換弁，液溜，ア
   キュムレータおよび減圧膨張機構により冷凍サイクルが
   構成されるヒートポンプ式冷，暖房，給湯，冷房給湯装
   置において、上記非利用空気側熱交換器と減圧膨張機構
   間に接続される第１電磁開閉弁と、上記利用水側熱交換
   器の出，入口に接続される第２電磁開閉弁と、上記給湯
   用熱交換器の出，入口に接続される第３電磁開閉弁と、
   利用水側熱交換器と給湯用熱交換器間に接続される第４
   電磁開閉弁と、利用水側熱交換器と四路切換弁間に接続
   される第５電磁開閉弁を有し、冷房，暖房，給湯，冷房
   給湯運転モードに応じて上記各電磁開閉弁の制御を行い
   、熱交換を行う熱交換器のみ上記電磁開閉弁を開放して
   冷凍サイクルを構成し、不使用熱交換器へは上記電磁開
   閉弁を閉じて冷媒を通流させないようにしたことを特徴
   とするヒートポンプ式冷，暖房，給湯，冷房給湯装置。