JPS6249542B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷房と暖房との能力をそれぞれ効率よ
く発揮することができ、しかも簡易構造で低コス
トの装置となし得る分離形冷暖房機に関する。

ヒートポンプ式冷暖房機は、冬期の厳寒時には
外気と熱交換させるための空気側熱交換器の能力
が極端に低下して暖房能力の不足を来すことが欠
点として挙げられる。

そこで、冷凍サイクルによる冷房運転と、灯油
ガスなどの燃焼熱で得られた温水による暖房運転
との併用になる冷暖房機が最近になつて多く用い
られるようになつてきた。

ところが、この種の冷暖房機も次に掲げるよう
な欠点は依然として解決されないまゝであつた。

即ち、室内ユニツトには温水用コイルと蒸発器
との２つのコイルを設ける必要があるので、装置
が大形化すること、室内・外ユニツト間の連絡配
管が４本となり、工事が面倒でありコスト増につ
ながること、温水を使用するので循環ポンプが必
要で矢張りコスト増をもたらすし、水洩れなどの
事故によつて室内汚染を生じる危険性があること
などの欠点である。

このように、従来の冷暖房機が種々の問題点を
有している事実に鑑みて、本発明は成されたもの
であつて、特に冷房は通常の冷房サイクルによつ
て行わせ、暖房は同じ冷媒を用いた自然循環式暖
房サイクルによつて行わせる如くした構成を特徴
とする。

本発明の具体的内容について、添付図面に示す
各例にもとづいて、以下詳細に説明する。

本発明は、各図に示すように室外ユニツト１と
室内ユニツト２とを独立に有する分離構造であつ
て、室外ユニツト１には、圧縮機３、室外熱交換
器４、減圧器５およびアキユムレータ１２を備え
ており、室内ユニツト２には、室内コイル６と図
示しない室内フアンとを備えている。

室外ユニツト１は戸外の地上または機械室の床
面に据置かれる一方、室内ユニツト２は室内の壁
面上部に取り付けられて、室内ユニツト２を室外
ユニツト１よりも高所に配設し、両ユニツト１，
２の冷媒回路相互間を連絡配管１３，１４により
接続する。

室外ユニツト１においては、アキユムレータ１
２、圧縮機３、室外熱交換器４のコイル７、減圧
器５を流入側接続口２２と流出側接続口２３との
間に直列に接続していて、圧縮機３、コイル７、
減圧器５、室内コイル６の直列循環冷凍回路を両
ユニツト１，２間に形成し得る如くなしている。

また、室外ユニツト１において、室外熱交換器
４は前記コイル７を冷却装置８と加熱装置９とに
対して選択的な熱交換可能に設けた構造であつ
て、さらに、コイル７を冷媒出口７ｂが冷媒入口
７ａに比し高位置となる如く例えば、上向き蛇行
路の縦形に配置した形態となしている。

前記室外熱交換器４の具体的構造が第１図，第
３図および第４図に例示されているが、第１図々
示のものは水が充填された密封形の容器１０内に
前記コイル７を縦形に収納するとともに、この容
器１０と放熱器１１とを水が循環流通可能な如く
連結してなり、灯油、ガス、電気あるいは太陽熱
を熱源とする加熱装置９によつて、容器１０内の
水を設定温度に維持しながら加熱し得る如くなす
と共に、フアンなどの冷却装置８によつて放熱器
１１内の温水を冷却し得る如く成している。

一方、第３図々示のものは、放熱器１１を２重
管式熱交換器に形成して内管を前記コイル７に、
外管を水が充填される水用コイルとなした構造で
ある点が第１図々示のものと異り、第４図々示の
ものは容器１０と放熱器１１とを二重管式熱交換
器に一体化して内管をコイル７に、外管を水が充
填される容器となした構造である点が同じく異る
ところであつて冷却器と加熱器とに共用し得る構
造である点は３例とも同じである。

なお、２４は圧力調整弁であり、２５は冷房運
転時に開放させる電磁弁である。

一方、室内ユニツト２において室内コイル６
は、冷媒入口６ａを冷媒出口６ｂに比し高位置と
なる如く例えば下向き蛇行路の縦形に配置した対
空気熱交換器に形成させていて連絡配管１３，１
４を介して室外ユニツト１の前記両接続口２２，
２３に連絡させるが、この場合に、両連絡配管１
３，１４を、好ましくは、配管中において室内ユ
ニツト２までの長さの長い方が短い方に比し高位
置となる如き上り勾配を存しないように、下り勾
配部分と水平部分とからなる配管構成にさせて、
室外ユニツト１に連絡せしめる。

かくして、室内コイル６の冷媒入口６ａおよび
冷媒出口６ｂは、それぞれコイル７の冷媒出口７
ｂおよび冷媒入口６ａに連通するようになること
は当然である。

上述の構成になる冷暖房機は、さらに直列循環
冷凍回路と自然循環冷媒回路との間での切換えを
行わせるための回路切換装置を室外ユニツト１の
冷媒回路中に設けているが、この回路切換装置
は、圧縮機３の吐出ラインおよび吸入ラインを断
路させ、かつ、室内コイル６の冷媒出口６ｂに接
続した連絡配管１４を前記コイル７の冷媒入口７
ａに直結せしめる装置と、減圧器５の入口・出口
間を必要に応じて短絡せしめる装置との両者から
なつている。

上記回路切換装置の具体的構造例を、第１図，
第３図および第４図によつて説明すると、前者の
装置は逆止弁１７、電磁弁１８、電磁弁１９を介
して有するバイパス管２０を要素となし、逆止弁
１７は圧縮機３の吐出ラインに介設し、電磁弁１
８は圧縮機３の吸入ラインに介設し、さらに、前
記バイパス管２０を、電磁弁１８、アキユムレー
タ１２、圧縮機３、逆止弁１７の直列回路に並列
に接続せしめている。

一方、後者の装置は電磁弁１５を介して有する
パイパス管１６を減圧器５、例えば、キヤピラリ
ーチユーブに並列に接続せしめている。

次に第２図に概要示したものは前者の装置の変
型例であつて、四路切換弁２１１個で同機能を持
たせるようにしており、第１流入ポート２１ａを
圧縮機３の吐出管端に、第２流入ポート２１ｂを
配管を介して流入側接続口２２に夫々接続すると
ともに、第１流入ポート２１ａ、第２流入ポート
２１ｂに交互に切換つて連通される切換ポートの
うち第１切換ポート２１ｃを配管を介して前記コ
イル７の冷媒入口７ａに接続する一方、第２切換
ポート２１ｄを圧縮機３の吸入管端に接続せしめ
ている。

そして、暖房運転時は弁を実線示の如く操作
し、冷房運転時は破線示の如く操作せしめるもの
である。

上述の構成になる冷暖房装置を、第１図々示の
ものについて作動態様を説明する。

まず、冷房運転の場合は、圧縮機３、冷却装置
８および室内フアンを運転し、電磁弁１８を開放
する一方、電磁弁１５，１９を閉止し、加熱装置
９は停止しておくと、圧縮機３の運転により、冷
媒は実線矢視の如く流通して通常の圧縮冷凍サイ
クルによる冷房サイクルが形成され、室外熱交換
器４では、コイル７内の冷媒が容器１０中の水を
介して冷却装置８により冷却されるので凝縮液化
し、従つて室外熱交換器４が凝縮器として作用す
る。一方、室内コイル６は低圧冷媒が室内空気か
ら蒸発潜熱を奪取して蒸発器として作用するので
冷房運転が円滑に行われる。

なお、圧縮機３および冷却装置８の発停は室内
ユニツト２に設けた温度調節器の指令により自動
的に行わせる。

次に、暖房運転の場合は、加熱装置９、室内フ
アンを運転し、電磁弁１５，１９を開放する一
方、圧縮機３、冷却装置８を停止し、電磁弁１８
を閉止しておくと、コイル７で加熱され蒸発気化
した高温冷媒ガスは冷媒出口７ｂ、バイパス管１
６、連絡配管１３を経て室内コイル６の冷媒入口
６ａに至り、室内コイル６を流通する間に室内空
気に凝縮熱を放出して凝縮液化し、室内を暖房す
る。

この液化冷媒は、冷媒出口６ｂ、連絡配管１４
を自重により流下し、さらにバイパス管２０を経
てコイル７の冷媒入口７ａに至つてコイル７で再
び加熱される。

このとき冷媒流れは破線矢示方向となり、冷媒
は気・液相変化を伴つて、しかも比重差による自
然循環流通を繰り返すので動力を一切使わない自
然循環式暖房サイクルによる暖房運転が行われる
こととなる。

この暖房運転において、アキユムレータ１２と
圧縮機３との直列回路は、電磁弁１８と逆止弁１
７とによつて両管端が断路されているので冷媒が
滞溜する如き問題は全く生じない。

また、暖房運転の制御は室内ユニツト２に設け
た温度調節器の指令によつて加熱装置９を発停さ
せるとともに、コイル７の冷媒出口７ｂにおける
冷媒温度が常に一定に維持されるよう、加熱装置
９の能力制御を行うことによつて可能である。

以上の運転態様は、室内ユニツト２が１基であ
る場合について説明したものであるが、室内ユニ
ツトを２基以上並列接続して冷暖房運転すること
も勿論可能であつて、かゝる多接続形態の場合
は、室外ユニツト１において流入側接続口２２、
流出側接続口２３を夫々室内ユニツトの数に対応
した数の分岐接続口に改変して、流入側あるいは
流出側の分岐接続口に電磁弁を介設し、各室内ユ
ニツトの単独発停は、当該ユニツトの温度調節器
により、対応する前記電磁弁を開閉させるように
すれば良い。

なお、冷房運転の場合には圧縮機３を、暖房運
転の場合には加熱装置９を、室内ユニツトが１基
でも運転している限り運転させるように制御すれ
ばよい。

本発明は、以上詳述した構成ならびに作用を有
するものであつて、冷房運転は圧縮機の運転によ
る通常の冷房サイクルによつて行い、一方、暖房
運転は室外熱交換器４と室内コイル６の間での自
然循環式暖房サイクルによつて行わせているの
で、室内ユニツト側では室内コイル６１基だけ
で、室外ユニツト側でも室外熱交換器４１基だけ
で、夫々凝縮器と蒸発器とに共用することが可能
となり、従つて、室内ユニツトでは蒸発器と温水
コイルとを、室外ユニツトでは凝縮器と温水発生
器とを夫々要していた従来のものに比べて簡単な
構造にまとめることができるし、コンパクトに形
成し得る利点がある。

さらに、本発明は、温水循環ポンプ、温水配管
が全く不要となり、システムが頗る単純化される
し、工事も容易であり、また、両ユニツト１，２
間の連絡配管も従来の可逆ヒートポンプ機と同様
２本で済むし、水配管が不要なので、水洩れ、凍
結のおそれが無くて取扱いが簡単となる。

本発明はまた、室外ユニツト１において、凝縮
器（冷房時）と蒸発器（暖房時）とに共用してな
るコイル７に対して、冷却装置８と加熱装置９と
を直接的な熱交換によらず水を熱媒体とした間接
的な熱交換によつて熱授受を行わせているので、
冷媒流通が上下の順重力方向になるよう縦形に配
置したコイル７の全伝熱面に対して、均等に冷
却，加熱が行えて熱効率の向上を期し得ると共
に、温度管理も容易かつ確実に成される利点があ
る。

特に本発明は分離形構造であるので、室内コイ
ル６と室外熱交換器４とのヘツド差を十分とるこ
とが可能となり、自然循環方式による暖房能力を
負荷に見合わせて大きくすることができ余力のあ
る暖房が省エネルギーの下で行えるなどすぐれた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図，第３図および第４図は本発明冷暖房機
の各例に係る装置回路図、第２図は同じく本発明
冷暖房機の例の概要回路図である。 １…室外ユニツト、２…室内ユニツト、３…圧
縮機、４…室外熱交換器、５…減圧器、６…室内
コイル、６ａ…冷媒入口、６ｂ…冷媒出口、７…
…コイル、７ａ…冷媒入口、７ｂ…冷媒出口、８
…冷却装置、８…加熱装置、１２…アキユムレー
タ、１３，１４連絡配管、１５…電磁弁、１６…
バイパス管、１７…逆止弁、１８，１９…電磁
弁、２０…バイパス管、２１…四路切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷媒出口が冷媒入口に比し高位置となる如く
   配置したコイル７に対し、冷却装置８と加熱装置
   ９とを水を熱媒体として選択的な熱交換可能に設
   けた室外熱交換器４、圧縮機３及び減圧器５を有
   する室外ユニツト１と、冷媒入口を冷媒出口に比
   し高位置となる如く配置した室内コイル６を有す
   る室内ユニツト２とからなり、該室内ユニツト２
   を室外ユニツト１よりも高所に配設すると共に、
   両ユニツト１，２相互を２本の連絡配管１３，１
   ４により接続して、圧縮機３、前記コイル７、減
   圧器５、室内コイル６の直列循環冷凍回路を構成
   する一方、圧縮機３の吐出ラインおよび吸入ライ
   ンを断路させ、かつ室内コイル６の冷媒出口に接
   続した連絡配管１４を前記コイル７の冷媒入口に
   直結するとともに、減圧器５の入口・出口間を短
   絡して自然循環冷媒回路に切換え得る回路切換装
   置を室外ユニツト１に設けて、冷却装置８の作動
   下で前記直列循環冷凍回路からなる冷房サイクル
   による冷房運転と、加熱装置９の作動下で前記コ
   イル７と室内コイル６とからなる自然循環方式暖
   房サイクルによる暖房運転とを行わせる如くした
   ことを特徴とする分離形冷暖房機。