JPH0926220A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房能力を冷媒を加熱して得る空気調和装置
において、その冷媒加熱を床暖房装置や給湯設備等の熱
媒体を利用した熱交換作用で行うように成し、ガスバー
ナー等の燃焼機に代替できる簡易な構成の冷媒加熱手段
を開発し、節資源およびコスト低減を図れるようにした
冷媒加熱式の空気調和装置を提供する。 【解決手段】 冷凍サイクルの室内側熱交換器１７から
圧縮機１に戻る冷媒が流れる冷媒管２５と別に室外ユニ
ット１６内に熱媒管２７を配設し、この熱媒管２７に床
暖房装置３１等から導いた熱媒が冷媒と熱交換するよう
に、熱媒管２７に設けた加熱管路部２８と冷媒管２５に
設けた受熱管路部２６とで熱交換器２９を形成して、冷
媒の加熱を行えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルを循
環する冷媒を、暖房時には加熱して室内側熱交換器に流
すことで暖房能力を得るようにするために冷媒加熱機を
具備した構成の空気調和装置に関し、特にこの冷媒加熱
機の加熱手段として、ガスバーナー等の燃焼機に代替で
きる加熱機構を付与した空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷凍サイクルの可逆式運転で冷房
と暖房を可能とする謂るヒートポンプ式の空気調和装置
の他に、暖房時には冷媒を加熱して運転することで暖房
能力を得るようにした冷媒加熱式の空気調和装置が提案
されている。すなわち、この方式の空気調和装置は、例
えば実公平２−１８４６０号公報に示されるように、冷
媒を加熱するための冷媒加熱機が冷凍サイクルの室内側
熱交換器とアキュームレータとの間に配備され、暖房時
にバイパス回路の電磁弁が開いて、圧縮機からの吐出冷
媒が冷房時流れていた室外側熱交換器及び減圧装置をバ
イパスして直接室内側熱交換器に流れ、ここで放熱し暖
房作用を行なった後の液となった冷媒は冷媒加熱機に入
る。

【０００３】ここで、冷媒加熱機は一般に加熱手段であ
るガスバーナーや石油バーナー等の燃焼機と、この燃焼
機からの燃焼気を通路内面の多数のフィンにより、その
燃焼熱を通路外面に蛇行状に取着した冷媒管に伝達する
熱交換部材である熱交換器とより成っている。従って、
冷媒管内を流れる被加熱物熱媒体である冷媒は、冷媒加
熱機のガスバーナー等の燃焼機で蒸発されて圧縮機に戻
り、この蒸発冷媒が再び圧縮機で室内側熱交換器に供給
されるように運転が行なわれて暖房作用を得るようにな
っている。

【０００４】さて、図３は、上述の電磁弁を設けたバイ
パス回路の代りに、４方切換弁にて冷媒流通方向を変え
るようにした同種の冷媒加熱式の空気調和装置の冷凍サ
イクルを示し、同図で１は圧縮機、２は圧縮機の吸込側
に接続したアキュームレータ、３は４方切換弁で、冷房
サイクル時に形成する点線側通路と暖房サイクル時に形
成する実線側通路に切り換わる。４は前記４方切換弁３
の点線側通路の出口につながる室外側熱交換器で、室外
側冷却用ファン４Ａを有している。また前記４方切換弁
３の点線側通路の他方の出口には、逆止弁６が接続され
ている。７はキャピラリーチューブ、９は逆止弁であ
り、１０は電磁開閉弁である。

【０００５】そしてこの電磁開閉弁１０と前記アキュー
ムレータ２との間に冷媒加熱機１１が介設されている。
１２は冷媒加熱機１１の熱交換器１３内を流れる冷媒を
加熱するためのガスバーナーや石油バーナー等の燃焼機
である。これら各構成部品は冷媒管路１５で連結される
と共に、室外に設置される室外ユニット１６の中に全て
収められる。

【０００６】一方、１７は室内側熱交換器にして、前記
室外ユニット１６と配管１８で連結され、室内ユニット
１９を形成するものとなっている。２１、２１及び２
２、２２２は、前記配管１８を接続するために、それぞ
れ室内ユニット１９側と室外ユニット１６側に設けた接
続口である。

【０００７】上記冷凍サイクルにおいては、冷房時、圧
縮機１→４方切換弁３→室外側熱交換器４→キャピラリ
ーチューブ７、逆止弁９→室内側熱交換器１７→４方切
換弁３→逆止弁６→アキュームレータ２→圧縮機１の破
線矢印の順路で冷媒が循環し、一方暖房時には、４方切
換弁３の切換により、圧縮機１→室内側熱交換器１７→
電磁開閉弁１０→冷媒加熱機１１→アキュームレータ２
→圧縮機１の実線矢印の順路で冷媒が循環する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような冷媒加熱機
を備えた空気調和装置の場合、従来は冷媒を加熱する加
熱手段に、ガスバーナーや石油バーナー等の燃焼機を用
いるものが殆どであった。

【０００９】しかし、これらの燃焼機は、有資源のガス
や石油を使用し節エネルギーに応えるられない問題点
や、また環境汚染の問題を含むと共に、単体の装置とし
ても高価な燃焼機を室外ユニットに組み込むため、更に
コスト高となり構造的にも複雑な空気調和装置となって
しまう等の問題があった。

【００１０】本発明は、上記の問題に鑑み成されたもの
で、住宅、ビルに付帯する給湯設備、あるいは床暖房な
ど既設の暖房装置、更に廃熱などの適宜な外部熱源を利
用して、燃焼機に代替させることのできる簡易な構成の
冷媒加熱手段を開発し、節資源およびコスト低減を図れ
るようにした冷媒加熱式の空気調和装置を提供すること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の空気調和装置は、冷房時
に、圧縮機、室外側熱交換器、膨張装置、室内側熱交換
器の順路で循環する冷媒を暖房時、前記室外側熱交換器
と膨張装置をバイパスさせて室内側熱交換器に流すと共
に、室内側熱交換器を吐出した冷媒を加熱して圧縮機に
送り込まれるように室内側熱交換器と圧縮機との間に冷
媒加熱機を介設している空気調和装置において、前記冷
媒加熱機を、前記室内側熱交換器と圧縮機とを接続する
冷媒管の一部に形成した受熱管路部と、前記冷媒管とは
別に配設された熱媒管と、この熱媒管の一部に前記受熱
管路部と熱交換器を形成するように設けられた加熱管路
部とから構成し、前記熱媒管には外部熱源装置で加熱さ
れた熱媒を流通するようにしたものである。

【００１２】また、請求項２記載の空気調和装置は、冷
媒を加熱する熱源として、床暖房装置を循環している熱
媒体や給湯設備の湯を利用するようにしたものである。

【００１３】本発明の請求項１記載の構成によれば、暖
房能力を冷凍サイクルに配している冷媒加熱機で冷媒を
加熱することで得るようにした空気調和装置において、
その冷媒の加熱を外部に設置した別の熱源から熱媒管に
て導いた熱媒との熱交換で行うようにしたので、冷媒加
熱機は、従来のようにガスバーナーや石油バーナー等の
燃焼機は具備しない構造のものとなり、簡易な構成、小
型軽量化並びにコスト低減等が図れると共に、節資源に
貢献できる空気調和装置となる。

【００１４】また、本発明の請求項２記載の構成によれ
ば、冷媒を熱交換によって加熱するための熱媒は、床暖
房装置に循環している熱媒体あるいは給湯設備の湯を利
用するものなので、既設の熱源装置を活用し、それに熱
媒管の布設を施すという程度の小幅な変更で、冷媒加熱
式の空気調和装置を構築することが容易に汎用性高くし
て行えるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。なお図３に示す従来装置と同一または
同等の構成部については、同一番号を付している。

【００１６】冷媒が冷凍サイクルを破線矢印の向きに流
れる暖房時、室内側熱交換器１７から吐出した冷媒は、
室外ユニット１６内の電磁開閉弁１０とアキュームレー
ター２を連結する冷媒管２５の一部を構成する受熱管路
部２６を通過して圧縮機１に戻る。

【００１７】２７は、室外ユニット１６内に冷凍サイク
ルの冷媒管路１５とは別に配管された熱媒管である。そ
して、この熱媒管２７の一部には前記受熱管路部２６と
熱交換が良好に行われるように管形状、及び位置関係を
定めた加熱管路部２８が設けられている。すなわち、例
えば加熱管路部２８内に受熱管路部２６を通すような２
重管構造にし、加熱管路部２８内を通流する熱媒と受熱
管路部２６内を通流する冷媒とが熱交換される熱交換器
２９を形成するようにしている。即ち、この熱交換器２
９が実質的な冷媒加熱機となっている。

【００１８】３０はこの熱媒管２７に設けられて、暖房
運転時に熱媒を流すように制御する開閉弁で、冷凍サイ
クルに設けている電磁開閉弁１０と連動して開閉制御さ
れるようになっている。

【００１９】さて、冷媒を加熱するために必要となる前
記熱媒管２７を流れる熱媒には、外部の熱源部例えば住
宅、ビル等に既に設置されている床暖房装置に循環して
いる熱媒あるいは給湯設備の湯を利用するようにする。

【００２０】実施例では床暖房装置を熱源として利用す
る場合を示している。床暖房装置３１は、ボイラー３２
で加熱した熱媒が、配管路３３により各部屋の床に敷設
した床暖房用熱交換器３４Ａ、３４Ｂに導びかれ暖房が
行なわれもので、また各部屋の暖房、停止は流量調節も
可能な熱媒流通制御用の開閉弁３５ａ、３５ｂで制御可
能にされている。３６は熱媒を一定方向に流す逆止弁で
ある。なお、循環する熱媒は、冬季の凍結を防ぐために
比熱の高い不凍液の熱媒を用いている。

【００２１】そして、この床暖房装置３１を循環する熱
媒の一部を前記熱媒管２７に導き流すように、床暖房装
置３１の配管路３３と前記熱媒管２７とは接続配管３７
で接続されている。３８及び３９は前記接続配管を接続
するためにそれぞれ床暖房装置側と室外ユニット側に設
けた接続口である。

【００２２】次に上記構成となっている空気調和装置に
おいて、その冷房運転および暖房運転につき説明する。
冷房時、冷凍サイクルの電磁開閉弁１０は閉じ、また熱
媒管２７の開閉弁３０も閉じている。そして、４方切換
弁３は破線通路側に切り換わっていて、圧縮機１から吐
出した冷媒は実線矢印の向きに流れ、室外側熱交換器４
で凝縮し、室内側熱交換器１７で蒸発して室内を冷却す
る。

【００２３】一方、暖房時は４方切換弁３は実線通路側
に切り換り、また冷凍サイクルの電磁開閉弁１０が開放
すると共に、これと連動して熱媒管２７の開閉弁３０も
開く。この結果、圧縮機１から吐出した冷媒は室外側熱
交換器４、キャピラリーチューブ７等に流れず、実線矢
印の向きに流れて直接室内側熱交換器１７に流れて放熱
し室内を暖房し、放熱後の冷媒は受熱管路部２６を流れ
て圧縮機１に戻る。

【００２４】この暖房が行なわれる時、熱媒２７管には
床暖房装置３１を流れている熱媒の一部が接続配管３７
により分配されて流れる。そして熱媒が加熱管路部２８
を流れる時に、受熱管路部２６に流れる冷媒との間で熱
交換が行われので、冷媒は加熱されて蒸発ガス化して圧
縮機１に流入する。

【００２５】このように冷媒加熱機を、冷凍サイクルの
受熱管路部２６と熱媒管２７の加熱管路部２８とで熱交
換器２９を形成する構造のものとし、そして熱媒管２７
の加熱管路部２８には、床暖房装置３１に使っている熱
媒の一部を利用するように導き、冷媒を加熱するように
したので、従来のようにガスバーナー等の燃焼装置を必
要としなくなると共に、その組み込み作業等も不要とな
るので、簡易な構成で小型な冷媒加熱機とすることがで
きる。

【００２６】ここで、冷媒を加熱する熱源として、実施
例では床暖房装置３１を利用する場合に付いて説明した
が、住居に付帯している給湯設備を冷媒の加熱源とし、
その湯を利用するようものであってもよい。すなわち、
図２に示すように、ボイラー３２Ｂで沸かした湯を風呂
４２や台所の蛇口４３等に供給する給湯設備４０におい
て、その給湯配管４１の一部から分岐させて前述の熱媒
管２７への配管接続をすることで、暖房時に湯を加熱管
路部２８に流し、冷凍サイクルを流れる冷媒を加熱でき
るようになる。

【００２７】更に、工場やゴミ焼却の廃熱を利用するよ
うなシステムを構築して成すことも可能であり、要する
に、ガスや石油などの資源エネルギーの新たなる使用、
消費でなく、適当な外部熱源を利用するものとする。こ
れにより、省資源、省コスト化をより押し進めた冷暖房
運転可能な空気調和装置を提供できるようになる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１の記載に
よれば、暖房能力を冷凍サイクルに配している冷媒加熱
機で冷媒を加熱することで得るようにした空気調和装置
において、その冷媒の加熱を外部に設置した別の熱源か
ら熱媒管にて導いた熱媒との熱交換で行うようにしたの
で、冷媒加熱機は、従来のようにガスバーナーや石油バ
ーナー等の燃焼機は具備しない構造のものとなり、燃焼
機の組込やその収納スペースを省けて、簡易な構成、小
型軽量化およびコスト低減等が図れると共に、節資源に
貢献できる空気調和装置となる。

【００２９】また、本発明の請求項２記載によれば、冷
媒を熱交換によって加熱するための熱媒は、床暖房装置
に循環している熱媒体あるいは給湯設備の湯を利用する
ものなので、既設の熱源装置を活用し、それに熱媒管の
布設を施すという程度の小幅な変更で、冷媒加熱式の空
気調和装置を構築することが容易に汎用性高くして行え
るようになる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒を他の熱源（床暖房装置）からの熱媒との
熱交換で加熱する方式で暖房能力を得るようにした本発
明の空気調和装置の冷凍サイクル図。

【図２】冷媒を加熱する熱源として給湯設備の湯を利用
するようにした場合の本発明の他の実施例に係る空気調
和装置の要部構成図。

【図３】従来のガスバーナー等の燃焼機を装備した冷媒
加熱機で冷媒加熱を行っている空気調和装置の冷凍サイ
クル図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ アキュームレータ １７ 室外側熱交換器 ２５ 冷媒管 ２６ 受熱管路部 ２７ 熱媒管 ２８ 加熱管路部 ２９ 熱交換器 ３１ 床暖房装置 ４０ 給湯設備

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷房時に、圧縮機、室外側熱交換器、膨
   張装置、室内側熱交換器の順路で循環する冷媒を暖房
   時、前記室外側熱交換器と膨張装置をバイパスさせて室
   内側熱交換器に流すと共に、室内側熱交換器を吐出した
   冷媒を加熱して圧縮機に送り込まれるように室内側熱交
   換器と圧縮機との間に冷媒加熱機を介設している空気調
   和装置において、 前記冷媒加熱機を、前記室内側熱交換器と圧縮機とを接
   続する冷媒管の一部に形成した受熱管路部と、前記冷媒
   管とは別に配設された熱媒管と、この熱媒管の一部に前
   記受熱管路部と熱交換器を形成するように設けられた加
   熱管路部とから構成し、前記熱媒管には外部熱源装置で
   加熱された熱媒を流通するようにしたことを特徴とする
   空気調和装置。
2. 【請求項２】外部熱源装置としては、住宅等に既設され
   ている床暖房装置あるいは給湯設備等を利用するように
   し、この床暖房装置を循環している熱媒体あるいは給湯
   設備の湯を前記熱媒管に流すようにしたことを特徴とす
   る前記請求項１記載の空気調和装置。