JPS59134468A - 空気調和装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、冷媒ヒートポンプサイクルにより冷暖房と給
湯加熱を行う多機能空気調和装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来この錘の空気調和装置は第２図に示すように、ノー
ニア縮ｊ５．ｐ、　１、四方方２、室内熱交換器３、膨
張弁４、室外熱交換オにＳ、アキュームレータ６の順に
冷媒循環して暖房運転し、逆に循環して冷房運転する通
常の構成以外に、冷媒剤水熱交換器７を設け、貯湯槽８
の水を循環ポンプ９により上記熱交換器７に送り、暖房
の立上り時には、冷媒サイクルを破線矢印方向に循環さ
せて上記冷媒苅水熱交換器７を蒸発にとして作用させ、
貯湯槽より熱を奪い、室内熱交換器３で高温度に凝縮し
て放熱する。この場合は室外熱交換器５はバイパスされ
る。除霜時は一点鎖線矢印の如く逆サイクルにより行う
。一方冷房の排熱を貯湯槽８に貯える時は実線矢印の方
向に冷媒サイクルを構成して、室外熱交換器５をバイパ
スし、冷媒対水熱交換器７を凝縮Ｈｇとして作用させ、
貯湯槽８の水を加熱する。

しかしながら、このように循環ポンプ９で強制循環させ
て熱交換する場合、暖房時は水を冷却し、冷房時は水を
加熱するため、例えば暖房時に貯湯槽８下部から水を吸
引して冷媒対水熱交換器７で水を冷却し、貯湯１１！ｉ
８上部より戻した場合、貯湯槽８上部の高温域は冷水が
混って温度が下り温度成層は破壊されることになる。同
様に冷房時、貯湯槽８上部より吸引して水を加熱し下部
に戻した場合、上部の水と下部の水が混合し高温域の温
度は低下する。従って加熱と冷却では水の流れを切換る
必要があり第２図の三方弁１０　、１０’の如く暖房時
と冷房時の水の循環方向を変えるため複数の弁装置と複
雑な配管により暖房時は破線矢印の方向に、冷房時は実
線矢印の方向に水が流れるように水回路を構成していた
。しかしながら、水用の弁装置は、水道水に含むゴミや
スケール等で故障が多く、又ポンプにより貯湯槽内の水
をかき乱す難点があった。第３図は置設型の自然対流熱
交換器を冷媒対水熱交換器に用いた従来例を示す。

熱交換器が貯湯槽下部のみであると冷房時の水加熱には
効果的であるが、暖房時は貯湯槽下部は冬には５℃前後
の水道水が流入する低温域であり、立上り時に充分な効
果が期待できなかった。また除霜に貯湯槽内の熱を利用
するとすれば、新たな給水がなければ貯湯槽下部の温度
かどんどんと下り凍結に至る危険性がある。凍結に至ら
なくても立上り、除霜特性において充分な効果は期待し
えない。従って実公昭５５−７７７６号公報のように最
下部にヒーターを入れるか、第３図のよう（（上下２段
に熱交換器７’、７’が必要となり、それに伴い冷媒回
路切換のための弁装置１１．１１’が必要となり大［Ｉ
Ｊなコストアップを招く欠点があった。

尚、第２図、第３図において、１２，１３゜１４　、１
４’は共に冷媒の流れを制御する弁装置であり、４，４
′は共に膨張弁である。１６は貯湯槽８に接続した給湯
管、１７は水道管に接続した減圧逆上弁である。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解決し、簡単な構成で貯湯
槽を効果的に活用した多機能な空電調和装置を提供する
ことを目的とする。

発明の陽酸 これを達成するため、本発明は貯湯槽の外部側近に縦方
向に冷媒対水熱交換器を臨ませ、熱交換器の上部接続口
と下部接続口をそれぞれ貯湯槽の上部と下部に連通し水
の密度変化によって対流する自然対流循環路を構成し、
冷房の排熱利用又は給湯加熱時は熱交換器を凝縮器とし
て作用させ熱交換器内の水を貯湯槽下部から上部の方向
に対流させ、また暖房時の立上り時又は除霜時には熱交
換器を蒸発器として作用させ熱交換器内の水を貯湯槽上
部から下部の方向に対流させるようにしたものであり、
との構成により、各サイクルにおける貯湯槽の熱利用に
おいて常に水の加熱時は貯湯槽上部より高温礒に、水の
冷却時は貯湯槽下部より低温域に流入するため湿度成層
が破壊されることなく効果的な熱交換が可能となる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。第１
図において１は圧縮器であり、２は四方弁、３は室内熱
交換器、４は膨張弁、５は室外熱交換器であり、これら
を順に結合してピー１−ポンプの暖房サイクルを形成し
、四方弁２の切換により逆方向に循環して冷房サイクル
を形成する通常の回路以外に冷媒対水熱交換器１８と膨
張弁４′を有した冷媒回路を設け、又冷媒対水熱交換器
１８は、別に設けた貯湯槽８の外部側近に縦方向に臨−
ませて、冷媒対水熱交換器の上部接続口１８′と下部接
続口１８“をそれぞれ上把貯湯槽８の上部と下部に連通
して水の密度変化によって対流する自然対流循環路Ａを
構成している。とこで冷媒回路の四方Ｊ１゛２及びブ１
゛装置１２，１３，１４．１６の切換により、各熱交換
器バイパス流路１９．２０２１への流れを変えて暖房運
転時の立」ニリ特性改善と除霜、又冷房運転時の排熱利
用給湯、ヒートポンプ給湯を行う。

まず暖房の立上し時は、破線矢印の方向に冷媒が循環す
る。即ち、圧縮器１よりの高圧冷媒ガスは室内熱交換器
３で磨縮し、弁装置１４（電磁弁）を経て弁装置１３（
三方弁）より室内弘（交換器５をバイパスして膨張弁４
′で断熱膨張し冷媒対水熱交換器１８で貯湯槽８内のρ
きを奪って蒸発し、弁装置１２　（三方弁）を経てアキ
ュームレータ６から圧縮器１に戻る。このとき貯湯槽８
の上部は外気温に比べて高い温度になっているから、蒸
発温度も高くなり、従って室内熱交換器の放熱能力も高
く、暖房の立上りが速くなる。一方、貯湯槽８内の水は
上部から流出して冷媒対水熱交換器１８により冷却きれ
下部より流入する。

また暖房の除霜時は、一点鎖線矢印方向に冷媒が循環す
る。この場合は、室内熱交換器３をバイパスしてノ「装
置１３から室外ρ）交換器５に至り、凝縮器として働か
せるもので他は立上り時と同じ運転になる。この場合も
蒸発温度が高いため、高速で除霜可能になる。

冷房時に排熱利用する場合は、実線矢印方向に冷媒循環
きせる。即ち圧縮器１より弁装置１２を経て冷媒対水熱
交換器１８に至９放熱凝縮して膨張弁４′で断熱膨張し
、室外熱交換器５をバイパスして弁装置１３、弁装置１
４を経て、室内熱交換器３で蒸発し冷房を行う。このと
き貯湯イ漕８の下部より水は流出して冷媒対水熱交換器
１８で加熱され自然対流で上部に流入する温度成層型の
蓄熱を行う。

また四季を通して圧縮器１よシ弁装置１２から冷媒対水
熱交換器１８に至り放熱凝縮して膨張弁・４′で断熱膨
張し室外熱交換器５で吸熱蒸発し室内熱交換器３をバイ
パスして元に戻るサイクルによりヒートポンプ給湯加熱
が可能でるる。この場合も、貯湯槽８下部より流出し、
加熱された水は」二部の高温域に流入する温度成層型の
蓄熱となる。

尚、１６は給湯管であり、１７は水道管に取（＝１けた
減圧逆止ブｆである。また、第２図、第３図と共通の部
利には同一の番号を付した。

発明の効果 以上のように本発明の空気調和装置によれば次のような
効果がある。

（１）冷媒対水熱交換器を貯湯槽の外部側近に臨ませて
縦方向に設置し、熱交換器の上部接続口とＦ部接続口全
それぞれ貯湯槽上部、下部に連通して自然対流循環路を
構成したことにより、貯湯槽全方ρ）する作用のときは
貯湯槽上部より高温域に流入し、冷却する作用のときは
貯湯槽下部より低温域に流入するため、冷凍サイクルの
貯湯槽の熱を利用した各運転モードにおいて常に温度成
層は保たれ、しかも貯湯槽全体の勿）が有効利用できる
。

（２）冷媒対水熱交換器に付随する冷媒及び水の流を切
換るための弁装置及び配管が不要で、水用循環ポンプを
必要としないため、低コストで、しかも年間を通して消
費電力も少ない。

（３）冷媒対水熱交換器への冷媒流ｇを水を加熱する作
珀の場合は下部より、水を冷却する作用のときは上部よ
り流入させるようにしているため熱交換器水入口近くで
最大の熱流束でもって水を加熱し浮力をつけるため自然
循環力が人になり高い熱交換性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す空気調和装置のシステ
ム図、第２図及び第３図は従来例を示す空電調和装置の
システム図である。 １・・・・・・圧縮器、３・・・・・・室内熱交換器、
５・・・・・・室外熱交換器、８　・・・貯湯槽、１８
・・・・・・冷媒対水熱交換器、１９，２０，２１・・
・・・・熱交換器バイパス流路。 代理人の氏名　九理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１ヒートポンプ°１１）凍ザイクルの冷媒回路に冷
   媒Ａ！’　ＩＫρＩ夕〕換器を設け、前記熱交換器ｔま
   別に設けた貯湯槽の外部側近に縦方向に臨ませて前記熱
   交換器のに１部接続１」と下部接続「１をそれぞれ前記
   貯湯槽の十部と−１・部に連通し、水の密度変、化によ
   って対流する自然ｌ］流１ノＩＩｉ環路を１′１ｌＩＩ
   Ｄスジ、冷房時又は給湯加熱時は前記熱交換Ｈｇを凝縮
   器として作用させ熱交換に＋’ｉ内の水を貯湯槽の上部
   から−１一部の方向に対流させ、また暖房時の立」＝り
   時又は除霜時には前記熱交換器を蒸発器として作用させ
   、熱交換器内の水を貯湯槽−に部から１・部の方向に対
   流させてなる空気調和装置。 （２）　　ヒートポンプ冷凍サイクルの室外熱交換器、
   室内熱交換器、冷媒剤水熱交換器のそｔぞれにバイパス
   冷媒配管と流路切換用弁装置を設け、冷房のυ１熱利用
   、給湯加熱、暖房立上り、暖房時の除霜の各サイクル切
   換可能とし、水を加熱する作用のサイクルでは冷媒対水
   熱交換器の下部から冷媒が供給され、水を冷却する作用
   のサイクルでは冷媒対水熱交換イ；）の上部より冷媒を
   供給する如く冷媒流れ方向を規制した特許請求の範囲第
   １項記載の空電調和装置。