JPH083889Y2 - 冷房給湯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、冷房と同時に給湯を行う冷房給湯装置に関
し、特に、圧縮機から吐出された冷媒の熱エネルギーを
利用して水を加熱するようにしたものに関する。

（従来の技術） 従来より、このように冷房と同時に給湯を行い得るよ
うにした冷房給湯システムとして、実開昭55-3263号公
報に示されるように、空気調和機の圧縮機に接続される
吐出配管の途中に吐出冷媒ガスにより水を加熱する水用
熱交換器を配設し、この熱交換器の水通路を循環配管を
配して貯湯槽に接続することにより、圧縮機から吐出さ
れた冷媒熱により水用熱交換器内で水を加熱昇温させて
湯とし、この湯を貯湯槽に供給するとともに、貯湯槽内
の低温の水を湯水ポンプにより熱交換器に戻して加熱す
るようにしたものがある。

（考案が解決しようとする課題） しかし、このものでは、圧縮機からの吐出冷媒熱を有
効に利用して水を加熱できるものの、熱交換器と貯湯槽
との間で水を循環させるために温水ポンプを要し、この
温水ポンプの駆動力が必要な分だけ省エネルギーの点で
不利である。

一方、これとは別に、実開昭54-27562号公報に示され
るように、空気調和機の冷媒サイクルにおける蒸発器の
空気流下流側に再熱器を配設するとともに、この再熱器
の下方位置に圧縮機から凝縮器に至る吐出配管を配置
し、その吐出配管の途中に吐出冷媒熱により冷媒を加熱
する熱交換器からなる熱回収器を配設し、この熱回収器
と再熱器とを循環配管によって冷媒循環可能に閉回路に
接続することにより、熱回収器で加熱されて蒸発したガ
ス冷媒を再熱器に上昇させて、このガス冷媒を蒸発器か
らの空気により冷却して液冷媒とするとともに、この液
冷媒を再び熱回収器に流下させるようにしたものがあ
る。

そこで、本考案の主たる目的は、上記後者の従来例の
考え方を利用することにより、給湯ユニットの水を加熱
するための冷媒を熱交換器間で自然循環させるように
し、よって冷房給湯装置の省エネルギー化を図ることに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、請求項（１）に係る考
案の解決手段は、基本的には、冷房装置の圧縮機吐出管
に、吐出冷媒熱により冷媒を加熱する熱交換器を配設す
るとともに、その熱交換器よりも高い位置に給湯ユニッ
トを配設し、この給湯ユニット内の熱交換器を上記熱交
換器と閉回路に接続して、両熱交換器間で冷媒を自然循
環させながら給湯ユニット内の水を加熱するようにして
いる。

具体的には、この考案は、第１図に示すように、空気
調和機として、圧縮器（３）、蒸発器（４）、及び、室
内の室内の熱を吸収して液冷媒を蒸発させてガス化する
熱回収器（５）を有する室内ユニット（２）と、該室内
ユニット（２）の上方に設置され、凝縮器（８）、及
び、放熱によりガス冷媒を凝縮させて液化する再熱器
（９）を有する室外ユニット（７）と、上記室内ユニッ
ト（２）の圧縮機（３）で圧縮されたガス冷媒を室外ユ
ニット（７）の凝縮器（８）に供給するガス連絡配管
（11）と、凝縮器（８）からの液冷媒を蒸発器（４）に
供給する液連絡配管（12）と、上記室内ユニット（２）
の熱回収器（５）で蒸発したガス冷媒を自然上昇により
上記室外ユニット（７）の再熱器（９）に供給する空調
側ガス循環配管（13）と、上記再熱器（９）で凝縮した
液冷媒を自重により熱回収器（５）に自然流下させる空
調側液循環配管（14）とを備えていて、常時は室内ユニ
ット（２）の熱回収器（５）と室外ユニット（７）の再
熱器（９）との間で冷媒を循環させる一方、冷房負荷の
増大に伴って圧縮機（３）を作動させ、冷媒を室内ユニ
ット（２）の蒸発器（４）と室外ユニット（７）の凝縮
器（８）との間で循環させるようにした構成とする。

一方、給湯機（15）として、給湯ユニット（16）と、
該給湯ユニット（16）内に配設され、ガス冷媒の放熱凝
縮により水を加熱する第１熱交換器（22）と、該第１熱
交換器（22）よりも低い位置に設置され、かつ上記ガス
連絡配管（11）の途中に配設され、圧縮機（３）からの
吐出冷媒熱により冷媒を蒸発させる第２熱交換器（23）
と、上記第２熱交換器（23）で蒸発したガス冷媒を自然
上昇により第１熱交換器（22）に供給する給湯側ガス循
環配管（24）と、第１熱交換器（22）で凝縮した液冷媒
を自重により第２熱交換器（23）に自然流下させる給湯
側液循環配管（25）とを備えた構成とする。

請求項（２）に係る考案では、第２図に示す如く、上
記室外ユニット（７）及び給湯ユニット（16）はいずれ
も室外に配置されるものであり、そのときの両者の設置
スペースを小さくするために、両ユニット（７），（1
6）を上方からの投影形状が同じとして上下に重合状態
に設置する。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る考案では、空
気調和機（１）の冷房負荷が小さいときには、室内ユニ
ット（２）の熱回収器（５）と室外ユニット（７）の再
熱器（９）との間で冷媒が循環される。つまり、熱回収
器（５）で室内の熱を吸収して液冷媒が蒸発してガス冷
媒となり、このガス冷媒は自然上昇により熱回収器
（５）から空調側ガス循環配管（13）を経て室外ユニッ
ト（７）の再熱器（９）に供給される。この再熱器
（９）でガス冷媒は放熱により凝縮液化して再度液冷媒
となり、この液冷媒は自重により再熱器（９）から空調
側液循環配管（14）を経て自然流下して元の室内ユニッ
ト（２）の熱回収器（５）に戻る。

そして、冷房負荷が大きくなると、空気調和機（１）
における室内ユニット（２）の圧縮機（３）が作動し、
冷媒が室内ユニット（２）の蒸発器（４）と室外ユニッ
ト（７）の凝縮器（８）との間で循環する。すなわち、
圧縮機（３）から吐出されたガス冷媒はガス連絡配管
（11）を介して室外ユニット（７）の凝縮器（８）に供
給され、該凝縮器（８）で凝縮されて液冷媒になる。こ
の液冷媒は液連絡配管（12）を介して室内ユニット
（２）の蒸発器（４）に流れ、該蒸発器（４）で蒸発し
て再度ガス冷媒になり、このガス冷媒は圧縮機（３）に
吸入されて圧縮される。

これに対し、給湯機（15）においては、上記ガス連絡
配管（11）の途中の第２熱交換器（23）で液冷媒が上記
圧縮機（３）から吐出されたガス冷媒と熱交換され、該
液冷媒は吐出ガス冷媒熱を受けて蒸発しガス冷媒とな
る。このガス冷媒は給湯側ガス循環配管（24）を自然上
昇して給湯ユニット（16）内の第１熱交換器（22）に流
れ、その熱交換器（22）で放熱して給湯ユニット（16）
内の水を加熱し湯にする。この熱交換によりガス冷媒は
逆に凝縮して液冷媒になり、この液冷媒は自重により給
湯側液循環配管（25）を自然流下して再び第２熱交換器
（23）に戻る。

したがって、この場合、上記第１及び第２熱交換器
（22），（23）間の冷媒循環サイクルは自然循環サイク
ルであるので、給湯ユニット（16）内の水を加熱するた
めの循環サイクルの動力源は全く不要であり、冷房のた
めに圧縮機（３）を運転している状態では、常に給湯ユ
ニット（16）内の水が加熱される。よって省エネルギー
化を図ることができる。

しかも、空気調和機（１）側では、その冷房負荷が小
さいときには、室内ユニット（２）の熱回収器（５）と
室外ユニット（７）の再熱器（９）との間の冷媒の自然
循環のみで冷房し、冷房負荷の増大に伴い初めて圧縮機
（３）を運転して、冷媒を室内ユニット（２）の蒸発器
（４）と室外ユニット（７）の凝縮器（８）との間で循
環させるので、冷房時の圧縮機（３）の運転頻度が全体
として少なくなり、省エネルギー化をさらに進めること
ができる。

また、請求項（２）に係る考案では、室外ユニット
（７）及び給湯ユニット（16）はいずれも上方からの投
影形状が同じとされていて上下に重合状態に設置されて
いるので、両ユニット（７），（16）を室外に配置する
ときの配置スペースを小さくすることができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案の第１実施例の全体構成を示し、
（１）はビル等の建造物（Ｂ）に設置された冷房専用の
空気調和機であって、この空気調和機（１）は室内ユニ
ット（２）及び室外ユニット（７）からなる。上記室内
ユニット（２）は建造物（Ｂ）の室内に配設されてお
り、この室内ユニット（２）には、ガス冷媒を圧縮する
圧縮機（３）と、液冷媒を膨張させる減圧機構（30）
と、該減圧機構（30）で膨張した液冷媒を蒸発させてガ
ス冷媒にする蒸発器（４）と、該蒸発器（４）の上方に
重合状態で配置され、熱交換器からなる熱回収器（５）
と、上記蒸発器（４）及び熱回収器（５）に送風する室
内ファン（６）とが具備されている。

一方、上記室外ユニット（７）は上記室内ユニット
（２）の上方で建造物（Ｂ）の屋上に設置されている。
この室外ユニット（７）には、ガス冷媒を凝縮して液冷
媒にする凝縮器（８）と、該凝縮器（８）の上方に重合
配置され、熱交換器からなる再熱器（９）と、上記凝縮
器（８）及び再熱器（８）に送風する室外ファン（10）
とが内蔵されている。

そして、上記室内ユニット（２）の圧縮機（３）と室
外ユニット（７）の凝縮器（８）とは圧縮機（３）で圧
縮されたガス冷媒を蒸発器（４）に供給するガス連絡配
管（11）によって接続されている。また、室内ユニット
（２）の減圧機構（30）と室外ユニット（７）の凝縮器
（８）とは凝縮器（８）からの液冷媒を蒸発器（４）に
供給する液連絡配管（12）によって接続されており、室
内ユニット（２）の圧縮機（３）で圧縮されたガス冷媒
をガス連絡配管（11）を介して室外ユニット（７）の凝
縮器（８）に供給して凝縮液化し、この液冷媒を液連絡
配管（12）を介して室内ユニット（２）の減圧機構（3
0）に供給して膨張させた後、蒸発器（４）で蒸発させ
てガス冷媒にし、このガス冷媒を圧縮機（３）に吸入さ
せるようにした冷媒サイクルが形成されている。

また、上記室内ユニット（２）の熱回収器（５）と室
外ユニット（７）の再熱器（９）とは空調側のガス循環
配管（13）及び液循環配管（14）により冷媒循環可能に
閉回路に接続されており、熱回収器（５）で室内の熱の
吸収により冷媒を蒸発させ、この蒸発によるガス冷媒を
ガス循環配管（13）を介して再熱器（９）に供給し、こ
の再熱器（９）では放熱によりガス冷媒を凝縮させて液
化し、この液冷媒を液循環配管（14）を介して再び熱回
収器（５）に還流させるようにした自然循環冷媒サイク
ルが形成されている。

尚、この自然循環冷媒サイクルは常時作動状態にある
が、圧縮機（３）の運転による冷媒サイクルは空気調和
機（１）の冷房負荷が大きくなったときに初めて行われ
る。

（15）は給湯機で、この給湯機（15）は建造物（Ｂ）
の屋上に設置された給湯ユニット（16）を備えている。
この給湯ユニット（16）は水（湯）を貯溜する給湯槽
（17）を有し、この給湯槽（17）の内部上方には開閉バ
ルブ（18）を介設した給水管（19）が連通され、この給
水管（19）の下流端にはフロート弁（20）が配設されて
おり、給湯槽（17）内の水位が所定以下に低下したと
き、そのことをフロート弁（20）により検知して自動的
に給水管（19）により給湯槽（17）内に水を供給するよ
うにしている。また、給湯槽（17）の内部下方には給湯
管（21）の上流端が開口しており、後述の再熱器（22）
の加熱により生じた湯を給湯管（21）により建造物
（Ｂ）内の各室に供給するようにしている。そして、上
記給湯槽（17）の内部には第１熱交換器としての再熱器
（22）が配設されている。この再熱器（22）は、その熱
交換部が給湯槽（17）内に水と熱交換可能に突出してお
り、内部を流れるガス冷媒の放熱により水を加熱するも
のである。

また、上記室内ユニット（２）と室外ユニット（７）
とを接続するガス連絡配管（11）の途中には第２熱交換
器としての給湯用熱交換器（23）が配設されている。こ
の熱交換器（23）は円筒タンク（23a）内に螺旋状コイ
ル（23b）を配設したもので、円筒タンク（23a）内の空
間を上記圧縮機（３）から凝縮器（８）に至るガス冷媒
が流れる１次流路とする一方、コイル（23b）内を２次
流路としており、このコイル（23b）内の液冷媒とタン
ク（23a）内のガス冷媒との間で熱交換させて、圧縮機
（３）から吐出されたガス冷媒の熱エネルギーによりコ
イル（23b）内の液冷媒を蒸発させるようにしている。

そして、上記給湯用熱交換器（23）と給湯ユニット
（16）内の再熱器（22）とは給湯側のガス循環配管（2
4）及び液循環配管（25）により冷媒循環可能に閉回路
に接続されており、給湯用熱交換器（23）で圧縮機
（３）からの吐出ガス冷媒の熱エネルギーの吸収により
液冷媒を蒸発させ、この蒸発によるガス冷媒をガス循環
配管（24）を介して給湯槽（17）内の再熱器（22）に自
然上昇により供給し、この再熱器（22）では放熱により
水を加熱するとともに、ガス冷媒自体を冷却して凝縮液
化させ、この液冷媒を自重により液循環配管（25）を介
して再び給湯用熱交換器（23）に還流させるようにした
自然循環冷媒サイクルが形成されている。

尚、図中、（26）は液循環配管（25）の途中に配設さ
れた受液器、（27）は該受液器（26）よりも下流側に配
設された電磁弁で、この電磁弁（27）は、給湯槽（17）
内の湯温を検出する湯温センサ（28）の信号を受けた制
御ユニット（29）により開閉制御されるようになってお
り、湯温が過度に上昇したときに制御ユニット（29）に
より電磁弁（27）を閉弁さることにより、再熱器（22）
と給湯用熱交換器（23）との間の冷媒循環を停止させ
て、給湯槽（17）内での水の加熱を止めるようにしてい
る。

次に、上記実施例の作用について説明する。

空気調和機（１）による通常冷房時、自然循環冷媒サ
イクルにより室内が冷房される。すなわち、室内ユニッ
ト（２）における熱回収器（５）の液冷媒が室内の熱を
吸収して蒸発し、この蒸発により生じたガス冷媒はガス
連絡配管（11）を通って上昇して室外ユニット（７）の
再熱器（９）に供給され、この再熱器（９）ではガズ冷
媒が放熱されて凝縮液化する。この液冷媒は液循環配管
（14）を通って下降して再び熱回収器（５）に戻る。そ
して、上記熱回収器（５）での液冷媒の蒸発熱により空
気が冷却され、この空気は室内ファン（６）により室内
に送風される。

また、冷房負荷が増大したときには、室内ユニット
（２）の圧縮機（３）が運転される。この圧縮機（３）
の運転に伴ってガス冷媒が圧縮され、該圧縮機（３）か
ら吐出されたガス冷媒はガス連絡配管（11）を介して室
外ユニット（７）の凝縮機（８）に供給され、該凝縮器
（８）で凝縮されて液冷媒になる。この液冷媒は液連絡
配管（12）を介して室内ユニット（２）の減圧機構（3
0）に流れて該減圧機構（30）で膨張した後、蒸発器
（４）で蒸発して再度ガス冷媒になり、このガス冷媒は
圧縮機（３）に吸入されて圧縮される。そして、上記蒸
発器（４）での液冷媒の蒸発熱により室内空気が冷却さ
れる。

このような圧縮機（３）の運転中、上記ガス運転配管
（11）の途中の給湯用熱交換器（23）において、圧縮機
（３）から吐出されたガス冷媒とコイル（23b）内の液
冷媒とが熱交換され、該コイル（23b）内の液冷媒が吐
出ガス冷媒熱を奪って蒸発しガス冷媒となる。このガス
冷媒はガス循環配管（24）を通って上昇して給湯ユニッ
ト（16）内の再熱器（22）に流れ、その再熱器（22）で
放熱する。この放熱により給湯槽（17）内の水が加熱さ
れて湯になる。また、この放熱によりガス冷媒は逆に凝
縮して液冷媒になり、この液冷媒は自重により液循環配
管（25）を流下して再び熱交換器（23）に戻る。

したがって、この実施例の場合、上記給湯用熱交換器
（23）と再熱器（22）との間の冷媒循環サイクルは自然
循環サイクルであるので、給湯ユニット（16）内の水を
加熱するための循環サイクルの動力源は全く不要であ
り、よって省エネルギー化を図ることができる。

しかも、冷房のために圧縮機（３）を運転している状
態では、常に給湯ユニット（16）内の水が加熱されるの
で、給湯槽（17）の水の加熱のための制御が不要で、構
造を簡略化することができるとともに、空気調和機
（１）自体の機能に悪影響を及ぼすことがない。

また、上記のように、空気調和機（１）の冷房負荷が
小さいときには、室内ユニット（２）の熱回収器（５）
と室外ユニット（７）の再熱器（９）との間の冷媒の自
然循環のみで冷房し、冷房負荷の増大に伴い初めて圧縮
機（３）を運転して、冷媒を室内ユニット（２）の蒸発
器（４）と室外ユニット（７）の凝縮器（８）との間で
循環させるので、冷房時の圧縮器（３）の運転頻度を全
体として少なくでき、よって、より一層の省エネルギー
化を図ることができる。

第２図は本考案の第２実施例を示す。尚、第１図と同
じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省
略する。この実施例では、室外ユニット（７′）及び給
湯ユニット（16′）は上方からの投影形状が同じとされ
ており、給湯ユニット（16′）の上に室外ユニット
（７′）が重ねられて設置されている。

したがって、この実施例では、上記第１実施例と同様
の作用効果を奏することができることに加え、室外ユニ
ット（７′）及び給湯ユニット（16′）は上方からの投
影形状が同じとされていて上下に重合状態に設置されて
いるので、両ユニット（７′），（16′）を屋上に配置
するときの設置スペースを小さくすることができて有利
である。尚、この室外ユニット（７′）と給湯ユニット
（16′）との上下位置を逆転させてもよい。

（考案の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る考案によれ
ば、室内ユニットに圧縮機、蒸発器及び熱回収器を、室
外ユニットに凝縮器及び再熱器をそれぞれ有し、圧縮
機、蒸発器及び凝縮器が、また熱回収器及び再熱器がそ
れぞれ独立した閉じサイクルとされ、冷房負荷の小さい
ときには熱回収器及び再熱器の自然循環冷媒サイクルに
より、また冷房負荷の増大に伴い圧縮機を運転させて圧
縮機、蒸発器及び熱回収器の循環冷媒サイクルによりそ
れぞれ冷房するようにした空気調和機に対し、室内ユニ
ットの圧縮機吐出側に接続されるガス冷媒配管の途中に
熱交換器を配設し、この熱交換器よりも高い位置に給湯
ユニットを設置して、その内部に熱交換器を配設し、２
つの熱交換器を冷媒配管によって閉回路に接続したこと
により、両熱交換器間の冷媒サイクルを自然循環サイク
ルとして、その循環サイクルの動力源を全く不要とでき
るとともに、冷房時の圧縮機の運転頻度を下げることが
でき、これらにより有効な省エネルギー化を図ることが
できる。

また、請求項（２）に係る考案によると、上記室外ユ
ニット及び給湯ユニットをいずれも上方からの投影形状
が同じとして上下に重合状態に設置したことにより、両
ユニットを室外に設置するときの設置スペースを小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の全体構成を示す冷媒回路
図である。第２図は同第２実施例の要部を示す冷媒回路
図である。 （１）……空気調和機 （２）……室内ユニット （３）……圧縮機 （４）……蒸発器 （５）……熱回収器 （７），（７′）……室外ユニット （８）……凝縮器 （９）……再熱器 （11）……ガス連絡配管 （12）……液連絡配管 （13）……空調側ガス循環配管 （14）……空調側液循環配管 （15）……給湯機 （16），（16′）……給湯ユニット （22）……再熱器（第１熱交換器） （23）……給湯用熱交換器（第２熱交換器） （24）……給湯側ガス循環配管 （25）……給湯側液循環配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−65868（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−153972（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−45256（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（３）、蒸発器（４）、及び、室内
   の熱を吸収して液冷媒を蒸発させてガス化する熱回収器
   （５）を有する室内ユニット（２）と、該室内ユニット
   （２）の上方に設置され、凝縮器（８）、及び、放熱に
   よりガス冷媒を凝縮させて液化する再熱器（９）を有す
   る室外ユニット（７）と、上記室内ユニット（２）の圧
   縮機（３）で圧縮されたガス冷媒を室外ユニット（７）
   の凝縮器（８）に供給するガス連絡配管（11）と、凝縮
   器（８）からの液冷媒を蒸発器（４）に供給する液連絡
   配管（12）と、上記室内ユニット（２）の熱回収器
   （５）で蒸発したガス冷媒を自然上昇により上記室外ユ
   ニット（７）の再熱器（９）に供給する空調側ガス循環
   配管（13）と、上記再熱器（９）で凝縮した液冷媒を自
   重により熱回収器（５）に自然流下させる空調側液循環
   配管（14）とを備え、常時は室内ユニット（２）の熱回
   収器（５）と室外ユニット（７）の再熱器（９）との間
   で冷媒を循環させる一方、冷房負荷の増大に伴って圧縮
   機（３）を作動させ、冷媒を室内ユニット（２）の蒸発
   器（４）と室外ユニット（７）の凝縮器（８）との間で
   循環させるようにした空調調和機（１）と、 給湯ユニット（16）と、該給湯ユニット（16）内に配設
   され、ガス冷媒の放熱凝縮により水を加熱する第１熱交
   換器（22）と、該第１熱交換器（22）よりも低い位置に
   設置され、かつ上記ガス連絡配管（11）の途中に配設さ
   れ、圧縮機（３）からの吐出冷媒熱により冷媒を蒸発さ
   せる第２熱交換器（23）と、上記第２熱交換器（23）で
   蒸発したガス冷媒を自然上昇により第１熱交換器（22）
   に供給する給湯側ガス循環配管（24）と、第１熱交換器
   （22）で凝縮した液冷媒を自重により第２熱交換器（2
   3）に自然流下させる給湯側液循環配管（25）とを備え
   た給湯機（15）とからなることを特徴とする給湯冷房装
   置。
2. 【請求項２】室外ユニット（７）及び給湯ユニット（1
   6）は上方からの投影形状が同じとされていて、上下に
   重合状態に設置されている請求項（１）記載の給湯冷房
   装置。