JPH0223791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱動機関駆動による冷暖房と給湯を行
なうことができる冷暖房給湯装置に関する。

従来の空気調和装置には、例えば特開昭56―
960号公報に記載されているように、エンジンで
駆動される圧縮機、室内側熱交換器、室外側熱交
換器、膨張器、および四方弁より構成され、四方
弁により冷房時は室内側熱交換器を蒸発器、室外
側熱交換器を凝縮器として使用し、暖房時は室内
側熱交換器を凝縮器、室外側熱交換器を蒸発器と
して使用し、エンジンを冷却した温水が流れる原
動機冷却系統の補助熱交換器を室内側熱交換器と
室外側熱交換器のうち少なくとも一方側の近くに
設置したものがあり、また冷暖房給湯装置には、
特開昭56―30567号公報に記載されているように、
エンジンで駆動される圧縮機を備えた冷暖房装置
と、前記エンジンの排熱を給湯熱源および前記冷
暖房装置の暖房補助熱源にする排熱利用熱交換器
とを具備したものがあつた。

しかしながら前者装置はエンジンの排熱を暖
房、除霜、除湿時の補助熱源として利用するにと
どまつており、後者装置はエンジンの排熱のみを
給湯熱源として利用するにとどまつており、いず
れも有効な利用とは言い難かつた。また、両者装
置はいずれも冷暖房切換えに四方弁を用いている
ので、この切換え時高低圧冷媒圧力差により冷媒
音が発生する欠点を有していた。

本発明の目的は、エンジンの排熱を暖房、除
霜、除湿、給湯の補助熱源として利用するととも
にヒートポンプ式冷凍機を給湯熱源として利用し
て給湯取り出しを両熱源による強力な加熱で瞬時
に行なうことにより給湯取り出し用の熱交換器を
コンパクトにし、且つ給湯蓄熱を外部貯湯槽で行
なうことによりエンジンとヒートポンプ式冷凍機
を収納したユニツトの小型、薄型化を図り、併せ
てヒートポンプ式冷凍機の冷媒切換えを三方弁等
の切換弁で行なうことにより圧縮機の連続運転を
可能とした冷暖房給湯装置を提供することにあ
る。

その目的を達成するために、本発明による冷暖
房給湯装置は、熱動機関によつて駆動される冷媒
圧縮機と、該圧縮機の吐出冷媒を冷房給湯サイク
ルと暖房サイクルとに切換える冷媒用切換弁と、
冷暖房サイクル時にそれぞれ一方が凝縮器、他方
が蒸発器として作用する室内用および室外用熱交
換器と、給湯サイクル時に凝縮器として作用する
給湯用熱交換器とを有するヒートポンプ式冷媒回
路と、前記熱動機関と、該機関からの高温排水を
室内用加熱器と給湯用加熱器に切換導入する水用
切換弁と、前記高温排水の熱を室外に排棄する室
外用放熱器とを有する排熱水回路と、前記給湯用
熱交換器および給湯用加熱器と熱交換関係に配設
され市水が加熱流通される吸熱器と、該吸熱器の
市水出口側に配設される外部貯湯槽とを有する給
湯回路とからなり、室外用熱交換器および室外用
放熱器をそれぞれ独立のフアンによつて外気で個
別に冷却するようにしたものである。

以下本発明による冷暖房給湯装置の実施例につ
いて図面を参照して説明する。

まずヒートポンプ式冷媒回路の構成について説
明する。後述するエンジン等の熱動機関１で駆動
される圧縮機２によつて圧縮された冷媒は三方弁
等の冷媒用切換弁３に至り、その切換弁３によつ
て、室内用熱交換器４に向う回路５と給湯用熱交
換器６に向う回路７とに分岐される。室内用熱交
換器４に向つた回路５は逆止弁８を経て後述する
膨張弁９を通らない膨張弁バイパス回路１０を通
り、室内用熱交換器４を経て三方弁１１に至り、
その三方弁１１によつてアキユムレータ１２を経
て圧縮機２に戻る回路１３と、逆止弁１４、膨張
弁１５を経て室外用熱交換器１６に向う回路１７
とに分岐される。

給湯用熱交換器６に向つた回路７は、その給湯
用熱交換器６を通つたのち三方弁１８に至り、そ
の三方弁１８によつて、直接室外用熱交換器１６
に向う回路１９と、逆止弁２０、膨張弁１５を通
つたのち室外用熱交換器１６に向う回路２１とに
分岐される。室外用熱交換器１６に向つた回路１
９，２１はその熱交換器を通つたのち、電磁弁２
２、アキユムレータ１２を経て圧縮機２に戻る回
路２３と、逆止弁２４に向う回路２５とに分岐さ
れ、逆止弁２４に向つた回路２５は、その逆止弁
を通つたのち三方弁２６に至り、その三方弁によ
つて直接室内用熱交換器４に向う膨張弁バイパス
回路１０と、膨張弁９を通つたのち室内用熱交換
器４に向う回路２７とに分岐される。室内用熱交
換器４に向つた回路１０，２７は前述の三方弁１
１に至る回路に接続されている。室内用熱交換器
４および室外用熱交換器１６にはフアン２８，２
９が取付けられている。

つぎに熱動機関１の排熱水回路の構成について
説明する。循環ポンプ３０から送出され熱動機関
１を冷却して高温となつた循環水はサーモバルブ
３１を経て三方弁等の水用切換弁３２に至り、そ
の切換弁３２により室内用加熱器３３に向う回路
３４と、給湯用加熱器３５に向う回路３６とに分
岐される。室内用加熱器３３に向つた回路３４
は、その熱交換器を通つたのち循環ポンプ３０に
戻る回路に接続され、給湯用加熱器３５に向つた
回路３６は、その給湯用加熱器を通つたのち室外
用放熱器３７を経て循環ポンプ３０に戻る回路に
接続されている。室内用加熱器３３はフアン２８
で室内空気と、室外用放熱器３７はフアン３８で
外気と熱交換される。

つぎに給湯回路は、市水給水配管３９からソレ
ノイド弁４０、吸熱器４１を通り、この吸熱器の
出口側配管温度により比例的に制御される電動弁
４２を経て外部貯湯槽４３に至るように構成され
ており、内側に配設した吸熱器４１と外側に配設
した給湯用熱交換器６および給湯用加熱器３５と
で二重管式熱交換器４４を形成している。４５は
給湯取り出し用の蛇口である。

つぎに冷房、暖房、給湯、貯湯、除湿、除霜の
それぞれの運転時におけるヒートポンプ式冷媒回
路と、排熱水回路の作動を説明する。

(1) 冷房運転時における冷媒回路の説明 熱動機関１により圧縮機２が駆動され冷媒が圧
縮器より吐出される。冷媒は三方弁等の切換弁３
を通つて二重管式熱交換器４４内の給湯用熱交換
器６（この時給湯水が流れていないので凝縮され
ない）、三方弁１８を通つて室外用熱交換器１６
に入り凝縮され逆止弁２４へと流れる。逆止弁を
出た冷媒は三方弁２６に入り膨張弁９へと向う。
膨張弁を通過した冷媒は室内用熱交換器４で蒸発
され低圧ガス冷媒となり三方弁１１を通つてアキ
ユムレータ１２に入り圧縮機２へと流れ吸い込ま
れる。なお、吸熱器４１に市水が流れているとき
は給湯用熱交換器６で冷媒は一次凝縮、室外用熱
交換器１６で二次凝縮され、冷房と同時に給湯運
転が行なわれる。

(2) 暖房運転時における冷媒回路の説明 圧縮機２より吐出された冷媒は切換弁３を通つ
て逆止弁８へと入る。逆止弁を通過した冷媒は膨
張弁バイパス回路１０へと流れ室内用熱交換器４
へと入る。室内用熱交換器で凝縮された冷媒は三
方弁１１に入り逆止弁１４方向へと流れる。逆止
弁を出た冷媒は膨張弁１５で膨張され室外用熱交
換器１６へ入り、ここで蒸発し電磁弁２２へ流れ
アキユムレータ１２へ入る。アキユムレータに入
つた冷媒は圧縮機２に吸い込まれる。

(3) 給湯、貯湯運転時における冷媒回路の説明 圧縮機より吐出された冷媒は切換弁３を通つて
二重管式熱交換器４４内の給湯用熱交換器６に入
り凝縮される。この時給湯回路を通る水は吸熱器
４１で加温される。凝縮された冷媒は三方弁１８
より逆止弁２０を通過し膨張弁１５で膨張され室
外用熱交換器１６へ流れる。熱交換器内で蒸発さ
れ低圧ガス冷媒となつた冷媒は電磁弁２２よりア
キユムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれ
る。

(4) 給湯、貯湯運転時における排熱水回路の説明 熱動機関１を冷却して高温になつた循環水はサ
ーモバルブ３１を経て三方弁等の切換弁３２に入
り二重管式熱交換器４内の給湯用加熱器３５に流
れる。この給湯回路を通る水は吸熱器４１で加温
される。二重管式熱交換器４４で熱交換された循
環水は室外用放熱器３７を通り（この時フアン３
８は放熱防止のため止めておく）、循環ポンプ３
０に戻る。

(5) 暖房運転時における排熱水回路の説明 熱動機関１を冷却し高温となつた循環水はサー
モバルブ３１より切換弁３２を介して室内用加熱
器３３へ流れ、熱を放出して循環ポンプ３０に戻
る。

(6) 除湿運転時における冷媒回路および排熱水回
路の説明 冷媒回路は前述の(1)の冷房運転時と同回路と
し、排熱水回路は前述の(5)の暖房運転時と同回路
とする。この時室内用熱交換器４で冷却除湿され
た空気は室内用加熱器３３で再加熱されて通過時
に常温の乾燥空気となつて放出される。

(7) 除霜運転時における冷媒回路および排熱水回
路の説明 暖房運転時において外気温の低下とともに室外
用熱交換器１６に霜の氷着現象が現われてくる。
この時暖房運転より冷房運転に切換弁３で切換
え、室外用熱交換器１６を凝縮器として作用させ
除霜する。また室内用熱交換器は冷風が放出され
るため室内用加熱器３３に切換弁３２より温水を
循環させて加温する。

本発明による冷暖房給湯装置は、 (1) 二重管式熱交換器が用いられているので、給
湯運転および冷房運転時における貯湯は既設の
外部貯湯槽があればよく、機器のコストが低減
され、また貯湯槽を内蔵しなくてもよいので機
器を小型化することができてコストが低減して
メンテナンスが容易となり、また貯湯量が無段
階で選べ温度の変更もサーモバルブの設定を変
えることによつて容易にできる、 (2) 電動弁によつて水道水の流量が一定に制御さ
れるため給湯時の冷凍負荷が一定している、 (3) 冷房、暖房、給湯とどの回路をとつても冷媒
回路の配管長があまり変化しない、 (4) 給湯を行なわない時は室外用熱交換器および
室外用放熱器によつて凝縮熱および熱動機関排
熱水の熱が放出される、 以上(1)〜(4)の特徴があり、従来の特開昭56―
960号公報および特開昭56―30567号公報の装置と
比較して下記の利点がある。

(1) 熱動機関の排熱と冷媒凝縮熱とによる強力熱
源で瞬時に給湯加熱できるのでコンパクトな二
重管式熱交換器でよく、ヒートポンプ式冷凍機
と熱動機関を収納したユニツトの小型、薄型化
を図ることができる。

(2) 室外用放熱器と室外用熱交換器を別系統に
し、フアンも別にしているため、冷房運転時に
熱動機関の排熱が室外用熱交換器（凝縮器）に
熱伝導されないので凝縮放熱を妨げることもな
く、また暖房時に室外用熱交換器（蒸発器）を
通過した低温空気が室外用放熱器を通過しない
ので（この時、排熱水は室内側を流れ、室外側
は滞溜している）、水が凍結しない。

(3) ヒートポンプ式冷媒回路に四方弁の代りに、
三方弁等の切換弁（但し二方弁２個を代用して
もよい）を使つているので、切換時冷媒音が発
生しない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による冷暖房給湯装置のヒートポ
ンプ式冷媒回路、熱動機関排熱水回路および給湯
回路の構成を示す系統図である。 １…熱動機関、２…圧縮機、３…冷媒用切換
弁、４…室内用熱交換器、６…給湯用熱交換器、
１６…室外用熱交換器、３２…水用切換弁、３３
…室内用加熱器、３５…給湯用加熱器、３７…室
外用放熱器、４１…吸熱器、４３…外部貯湯槽、
４４…二重管式熱交換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱動機関によつて駆動される冷媒圧縮機と、
   該圧縮機の吐出冷媒を冷房給湯サイクルと暖房サ
   イクルとに切換える冷媒用切換弁と、冷暖房サイ
   クル時にそれぞれ一方が凝縮器、他方が蒸発器と
   して作用する室内用および室外用熱交換器と、給
   湯サイクル時に凝縮器として作用する給湯用熱交
   換器とを有するヒートポンプ式冷媒回路と、前記
   熱動機関と、該機関からの高温排水を室内用加熱
   器と給湯用加熱器に切換導入する水用切換弁と、
   前記高温排水の熱を室外に排棄する室外用放熱器
   とを有する排熱水回路と、前記給湯用熱交換器お
   よび給湯用加熱器と熱交換関係に配設され市水が
   加熱流通される吸熱器と、該吸熱器の市水出口側
   に配設される外部貯湯槽とを有する給湯回路とか
   らなり、室外用熱交換器および室外用放熱器をそ
   れぞれ独立のフアンによつて外気で個別に冷却す
   るようにした冷暖房給湯装置。 ２ 給湯用熱交換器および給湯用加熱器と吸熱器
   とをそれぞれ二重管式熱交換器とした特許請求の
   範囲第１項記載の冷暖房給湯装置。