JPH0438989B2 - - Google Patents

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、フアン、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問題点 しかしながら、かかる装置に使用される冷媒
は、従来、R22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つた。

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
か得られなかつたり、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、逆に冷暖房時は能力が大きく低下するもの
であつた。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つてはいなかつ
た。また蒸気圧の低い冷媒を使用して高い給湯温
度を確保し、冷暖房時の能力不足に関しては回転
数可変形の圧縮機を高回転数で使用して補うこと
も考えられるが、この場合にも次の様な問題点が
ある。

すなわち回転数可変形の圧縮機は、高回転数に
なる程、内部の吐出損失等のメカ損失が過大とな
り、能力はある程度確保できても効率的に低い運
転を許容しなければならないものであつた。

本考案はかかる従来例の欠点を解消して、高い
給湯温度を実現し、冷暖房の能力も充分確保しな
がら高率的な装置を提供することを目的とする。

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
器と負荷側熱交換器を連結して冷凍サイクルを構
成し、前記圧縮機の吐出配管に一端を有し、他端
を前記負荷側熱交換器と熱源側熱交換器の間に有
する第１のバイパス回路に給湯利用時に開放する
第１の電磁弁と給湯用熱交換器と絞り装置と分離
器下部を接続し、分離器上部には冷却器と貯留器
を設け、前記圧縮機の吸入配管に一端を有し、他
端を前記第１のバイパス回路に有する第２のバイ
パス回路に給湯利用時に閉鎖する第２の電磁弁を
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つて、
給湯用熱交換器に冷媒を流すことによつて給湯を
利用する運転モードにおいては、分離器内部の精
留作用により、貯留器中に非共沸混合冷媒のうち
低沸点冷媒を貯留し、主回路中を高沸点冷媒が多
く流れる様にして高い給湯温度を実現することが
できる。また冷暖房のみを利用する運転モードに
おいては、貯留器中に溜つた低沸点冷媒を電磁弁
を開放して吸入ラインに戻すことにより、主回路
中に充填した非共沸混合冷媒の組成（給湯利用モ
ードに比べ低沸点冷媒の多い組成）を流すことが
可能となり、充分な冷暖房の能力を確保すること
ができる。

実施例 本発明による冷暖房給湯装置の一実施例を、第
１図をもつて説明する。第１図において、圧縮機
１、四方弁２、熱源側熱交換器３、負荷側熱交換
器４、アキユームレータ５を連結して冷凍回路を
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、電磁弁７、給湯
用熱交換器６を有する。８は給湯用熱交換器６か
らアキユームレータ５の吸入ラインに到る第２の
バイパス回路に設けた電磁弁、９は給湯用熱交換
器６を熱源側熱交換器３又は負荷側熱交換器４と
接続する配管中に設けた逆止弁、１０，１１，１
２はそれぞれ熱源側熱交換器３、負荷側熱交換器
４、給湯用熱交換器６からの合流点に到る配管中
に設けた絞り装置である。

また１３，１４は給湯用熱交換器を有する第１
のバイパス回路の下流側に付設した絞り装置１２
と並列に設けた絞り装置、１５は内部に充填材を
詰めた分離器、１６は冷却器、１７は貯留器であ
り、冷却器１６の冷却熱源（図示せず）は四方弁
２からアキユームレータ５に到る吸入ラインを用
いて構成してもよいし、他の冷却熱源を用いても
よい。さらに１８は熱源側フアン、１９は負荷側
フアン、２０は給湯用ポンプであり、このような
冷凍サイクル中には、R22／R12やR22／R114等
の非共沸混合冷媒が封入されており、この場合
R22が低沸点冷媒、R12やR114が高沸点冷媒とな
る。

かかる構成をもつた冷暖房給湯装置について、
以下に主な作用を説明する。まず外気熱源を用い
て給湯のみを利用する運転モードを第２図をもつ
て説明すると、四方弁２を図示の如く暖房モー
ド、電磁弁７を開、電磁弁８を閉、負荷側フアン
１９を停止、熱源側フアン１８及び給湯用ポンプ
２０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、負荷側フアン１９を停止し
ているため負荷側熱交換器４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→
電磁弁７→給湯用熱交換器６と流れ、給湯用ポン
プ２０の運転により凝縮器として作用する給湯用
熱交換器６が給湯の用に供せられる。その後主た
る冷媒は絞り装置１２→逆止弁９→絞り装置１０
→熱源側熱交換器３→四方弁２→アキユームレー
タ５→圧縮機１に戻り、熱源側熱交換器３は外気
から吸熱して蒸発器として作用する。ここで給湯
用熱交換器６出口から分岐される一部冷媒は、絞
り装置１３を経て分離器１５下部に流入するが、
このとき絞り装置１３により減圧されるため気化
したガス成分が分離器１５内部を上昇し、分離器
１５上部に設けた冷却器１６により液化され、貯
留器１７に貯留されて、再び分離器１５内部を流
下し、絞り装置１４を経て、絞り装置１２からの
冷媒と合流する。

ここで分離器１５内部においては、上昇するガ
ス成分と流下する液成分が熱と物質の同時移動を
行い、いわゆる精留作用により、上昇するガス成
分は低沸点冷媒が、流下する液成分は高沸点冷媒
が濃縮される。従つて一定時間経過後において
は、貯留器１７中には低沸点冷媒が濃縮して貯留
されることになり、冷凍サイクル中には高沸点冷
媒が濃縮して循環する。すなわち高沸点冷媒は蒸
気圧が低いため、絞り装置１２や１３を絞り目に
設定したり、膨脹弁（図示せず）を用いて制御し
たりすることにより、凝縮器として作用する給湯
用熱交換器６からは高い給湯温度を実現すること
が可能となる。

次に冷暖房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を冷房モ
ード、電磁弁７を閉、電磁弁８を開、熱源側フア
ン１８及び負荷側フアン１９を運転、給湯用ポン
プ２０を停止する。この際貯留器１７にたとえ低
沸点冷媒が貯留されていても、給湯用熱交換器
６、分離器１５、冷却器１６、貯留器１７等は電
磁弁８を開放しているため、吸入ラインに接続さ
れ、貯留された冷媒は冷凍サイクル中に戻り、圧
縮機１から吐出される冷媒は、封入した非共沸混
合冷媒の組成（給湯を利用する場合に比べ低沸点
冷媒の多い組成）が循環する。従つて冷媒は実線
矢印の如く、圧縮機１→四方弁２→熱源側熱交換
器３→絞り装置１０→絞り装置１１→負荷側熱交
換器４→四方弁２→アキユームレータ５→圧縮機
１と循環し、通常の冷房運転が行われる。このと
き低沸点冷媒の組成が多い程、圧縮機１から吐出
される循環量は多くなり、充分な能力を確保す
る。また暖房のみを利用するモードにおいては、
第４図に示す如く四方弁２を切換えるだけで、冷
房と同様の動作により、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。

さらに給湯と冷房を同時に利用する運転モード
を、第５図をもつて説明する。このときは四方弁
２を冷房モード、電磁弁７を開、電磁弁８を閉、
熱源側フアン１８を停止、負荷側フアン１９及び
給湯用ポンプ２０を運転する。この際には冷媒は
実線矢印の如く流れ、基本的には給湯のみを利用
する際の動作と同様に働き、給湯用熱交換器６が
凝縮器、負荷側熱交換器４が蒸発器として作用し
て、冷凍サイクル中を高沸点冷媒が濃縮されて循
環し、高い給湯温度を確保しながら、冷房運転も
同時に行うことが可能となる。なおこの際冷房能
力の不足に関しては、圧縮機１を回転数可変形を
採用することが奨められるものであり、夏場に必
ずしも高い給湯温度を必要としない場合には、冷
却器１６の冷却熱源を停止すると分離器１５内部
での精留作用も停止して、循環する組成は封入し
た非共沸混合冷媒の組成のままとなり、能力を確
保することも可能となる。

さらに圧縮機１として回転数可変形圧縮機も採
用すると、第６図に示す如く給湯と暖房を同時に
実験する運転モードを実現することも可能とな
る。このときには第２図に示した給湯のみを利用
する場合にさらに負荷側フアン１９を同時に運転
する。この際には圧縮機１から吐出される冷媒
は、電磁弁７を経由して給湯用熱交換器６を経由
する回路と、四方弁２を経由して負荷側熱交換器
４を経由する回路に分岐され、これらは再び合流
して絞り装置１０を経由して熱源側熱交換器３に
流入する。ここで給湯用熱交換器６及び負荷側熱
交換器４は共に凝縮器として作用し、両方の加熱
能力が必要となるばかりでなく、分離器１５の精
留作用により循環する冷媒は高沸点冷媒の多い組
成となるが、回転数可変形の圧縮機１により冷媒
循環量を増大させることにより両方の加熱に対応
させることが可能となる。なお本実施例では、給
湯用熱交換器６を圧縮機１から四方弁４に到る吐
出配管からの第１のバイパス回路に第１の電磁弁
７を介して設けたが、これらの四方弁４や電磁弁
７は他の弁により冷媒流路を切り換えるごとく構
成してもよいことはもちろんのことである。

発明の効果 以上説明したように本発明による冷暖房給湯装
置は、給湯用熱交換器と絞り装置と分離器下部を
接続し、分離器上部には冷却器と貯留器を設けた
から、給湯を利用する運転モードの場合は、冷凍
サイクル中に、高沸点冷媒を多く循環せしめて高
い給湯温度を実現することが可能となると共に、
貯留器や給湯用熱交換器と吸入ラインを結ぶバイ
パス回路を電磁弁を介して設けたから、冷暖房を
利用する運転モードの場合には、冷凍サイクル中
に低沸点冷媒を多く循環せしめて充分な能力を確
保することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷暖房給湯装置の一実施
例を示す冷凍サイクル図であり、第２図〜第６図
は、第１図に示した冷暖房給湯装置のそれぞれ、
給湯のみ、冷房のみ、暖房のみ、冷房給湯、暖房
給湯の各運転モードにおける冷媒の流れを説明す
る冷凍サイクル図である。 １……圧縮機、２……四方弁、３……熱源側熱
交換器、４……負荷側熱交換器、６……給湯用熱
交換器、７，８……電磁弁、９……逆止弁、１５
……分離器、１６……冷却器、１７……貯留器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非共沸混合冷媒を用い、圧縮機と四方弁と熱
   源側熱交換器と負荷側熱交換器を連結して冷凍サ
   イクルを構成し、前記圧縮機の吐出配管に一端を
   有し、他端を前記負荷側熱交換器と熱源側熱交換
   器の間に有する第１のバイパス回路に給湯利用時
   に開放する第１の電磁弁と給湯用熱交換器と絞り
   装置と分離器下部を接続し、分離器上部には冷却
   器と貯留器を設け、前記圧縮機の吸入配管に一端
   を有し、他端を前記第１のバイパス回路に有する
   第２のバイパス回路に給湯利用時に閉鎖する第２
   の電磁弁を設けた冷暖房給湯装置。