JPH0252792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、冷暖房と貯水槽の水の加熱とがで
きるようにした冷暖房・給湯用ヒートポンプ装置
に関するものである。

〔従来技術〕

従来、冷暖房用ヒートポンプ装置として第１図
に示すものがあり、また冷暖房・給湯用ヒートポ
ンプ装置として第２図に示すものがあつた。第１
図、第２図に示すヒートポンプ装置の冷媒回路に
は、圧縮機１、冷暖房切換用の四方弁２、室内熱
交換器３、膨張機構４および室外熱交換器５が設
けられている。第１図のヒートポンプ装置では、
冷媒回路の膨張機構４と四方弁２の間に設けられ
た室内熱交換器３が電磁弁１３を介して四方弁２
に接続されている。また、第２図において、６は
貯水槽、８は貯水槽６内の水を加熱する貯湯槽加
熱コイル、１４は貯湯槽６への市水取入口、１５
は給湯用の蛇口であり、第２図のヒートポンプ装
置では、冷媒回路の膨張機構４と四方弁２の間に
室内熱交換器３と上記加熱コイル８が並列に設け
られ、これらがそれぞれ電磁弁１３を介して四方
弁２に接続されている。

次に、第１図、第２図のヒートポンプ装置の動
作について説明する。

第１図のヒートポンプ装置は、部屋の冷暖房を
行なうものである。冷房時には、圧縮機１から吐
出した高温高圧の冷媒ガスが図の実線矢印のよう
に流れて四方弁２、室外熱交換器５に至り、ここ
で冷却されて凝縮する。凝縮した高圧の冷媒液は
膨張機構４の一方の膨張弁４ａを通つて減圧さ
れ、室内熱交換器３に冷媒を流す。膨張弁４ａで
減圧された低圧冷媒液が室内熱交換器３で蒸発し
て室内から熱を奪いガス化する。この低圧の冷媒
ガスは四方弁２を通り圧縮機１に吸い込まれ、以
下同様なサイクルが繰り返される。暖房時には、
圧縮機１から吐出した高温高圧の冷媒ガスが図の
破線矢印のように流れて四方弁２、室内熱交換器
３に至り、ここで放熱して凝縮することによつて
暖房を行なう。凝縮した高圧の冷媒液は膨張機構
４の他方の膨張弁４ｂを通つて減圧される。減圧
された冷媒液は室外熱交換器５に至り、ここで外
気により加熱されて蒸発する。この低圧の冷媒ガ
スは四方弁２を通り、圧縮器１に吸い込まれて圧
縮され、以下同様なサイクルを繰り返す。

第２図のヒートポンプ装置は、室内熱交換器の
一部を貯湯槽加熱コイル８に変更し、給湯加熱時
には室内熱交換器３側の電磁弁１３を開き、四方
弁２を暖房側にし、また、暖房時および冷房時に
は室内熱交換器３側の電磁弁１３を開き、加熱コ
イル８側の電磁弁１３を閉じる。なお、第２図の
ヒートポンプ装置の上述した以外の動作は第１図
のヒートポンプ装置と同様である。

しかし、第２図に示すような従来のヒートポン
プ装置で、貯湯槽６内の水を加熱するには、室内
熱交換器３と並列に設けた加熱コイル８を貯湯槽
６に挿入し、貯湯槽６内の水を加熱するような運
転を行なつているので、冷房時の廃熱を回収して
貯水槽６内の水を加熱する運転ができないという
問題があつた。

〔発明の概要〕

この発明は、上述したような従来のものの問題
を解決しようとするものであり、圧縮機の吐出側
を三方弁のような第１の切換弁を介して分岐さ
せ、一方の分岐を四方弁に接続させ、他方の分岐
から高温高圧の冷媒を貯湯槽加熱コイルに導いて
貯湯槽内の水を加熱し、この加熱で凝縮した冷媒
を第２の切換弁を介して各々室内および室外熱交
換器の四方弁側の配管に合流接続させ、冷暖房・
給湯の各運転モードに従つて冷媒を選択的に流す
ようにすることで、冷暖房と給湯を同時に行なう
ことができると共に、冷房時の廃熱を回収して貯
湯槽内の水を加熱することができ、経済的な冷暖
房・給湯用ヒートポンプ装置を提供しようとする
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第３図によつて説
明する。

第３図において、１は圧縮器１、２は冷暖房切
換用の四方弁、３は室内熱交換器、４は膨張機
構、５は室外熱交換器であり、これらは第１図に
示す従来のものと同様に冷媒回路に設けられてい
る。６は貯水槽、７は冷媒切換用の第１の三方弁
である。第１の三方弁７は冷媒回路の圧縮機１吐
出側に入口7aが設けられ、一方の分岐７ｂが四
方弁２に接続され、他方の分岐７ｃが配管１０に
よつて貯湯槽６に挿入した貯湯槽加熱コイル８に
接続されている。この加熱コイル８の出口側の配
管１１が冷媒切換用の第２の三方弁９の入口９ａ
に接続され、第２の三方弁９は一方の分岐９ｂが
四方弁２と室内熱交換器３の間で冷媒回路に接続
され、他方の分岐９ｃが四方弁２と室外熱交換器
５の間で冷媒回路に接続されている。１２は冷媒
回路の圧縮機１の容量制御を行なうためのインバ
ータ、１４は貯湯槽６の下端部と連通する市水取
入口、１５は貯湯槽６の上端部と連通する出湯配
管に設けた蛇口、１６は第１、第２の三方弁７，
９、および四方弁２を制御するための制御装置で
ある。

次に、この実施例のヒートポンプ装置の動作に
ついて説明する。

暖房時には、冷媒回路の圧縮機１から吐出した
冷媒ガスは、第１の三方弁７の入口７ａが分岐７
ｂと接続されているため、分岐７ｂから四方弁２
の破線を経由し、第３図の破線矢印のように流れ
て室内熱交換器３に至り、ここで凝縮して冷媒液
となり、膨張機構４を通り室外熱交換器５で蒸発
し、四方弁２の破線を経由して圧縮器１に戻る。

暖房給湯時には、圧縮機１から吐出した冷媒ガ
スは、第１の三方弁７の切換えによつて一部が上
述した暖房時と同様に流れると共に、冷媒ガスの
他の一部は第１の三方弁７の入口７ａが分岐７ｃ
とも接続されていることによつて、分岐７ｃから
配管１０を通り、加熱コイル８で貯湯槽６内の水
を加熱し、一部は凝縮して冷媒液となるが、他の
一部は凝縮しないでガス状になつている場合もあ
り、このような冷媒が配管１１を通り、第２の三
方弁９の入口９ａが分岐９ｂと接続されているの
で、室内熱交換器３を経て来た冷媒回路の冷媒液
と合流し、以後は暖房時と同様に流れる。

また、暖房給湯時には、第１の三方弁７を暖房
時と同様に入口７ａと分岐７ｂの接続にしてお
き、サーモスタツトのような室内温度検出器（図
示してない）で室温が設定値以上に上昇した時
に、第１の三方弁７を切換えて入口７ａと分岐７
ｃの接続にし、暖房を休止させる共に、加熱コイ
ル８によつて貯湯槽６内の水を加熱し、室温が設
定値末満になると、貯湯槽６内の水の加熱を止め
て暖房に戻す、暖房と給湯加熱の選択運転を行な
う。さらに、第１の三方弁７をタイマなどで短時
間ごとに入口７ａと分岐７ｂの接続および入口７
ａと分岐７ｃの接続に切換え、暖房と給湯に時分
割して冷媒を振り分けてもよい。

冷房時には、圧縮機１から吐出した冷媒ガス
は、第１の三方弁７の入口７ａと分岐７ｂが接続
されているため、四方弁２の実線を経由し、第３
図の実線矢印のように流れて室外熱交換器５に至
り、ここで凝縮して冷媒液となり、膨張機構４を
通つて室内熱交換器３に至り、ここで蒸発して冷
媒ガスとなり、四方弁２の実線を経由して圧縮機
１に戻る。

冷房給湯時には、圧縮機１から吐出した冷媒ガ
スは、第１の三方弁７の入口７ａと分岐７ｃが接
続されているため、加熱コイル８に導かれ、ここ
で貯湯槽６内の水を加熱して一部または全部が凝
縮し、配管１１から第２の三方弁９の入口９ａと
他方の分岐９ｃを通り、室外熱交換器５で全部の
冷媒が液化され、膨張機構４を経て室内熱交換器
３に至り、ここで蒸発して冷媒ガスとなり、四方
弁２の実線を経由して圧縮機１に戻る。この場合
に、室外熱交換器５の送風機は流入する冷媒の液
化状態に応じて停止または回転数を変えるなどし
て熱交換能力を調整すればより効果的な運転が可
能となる。このようにして、従来冷房時には室外
熱交換器５からすべての冷媒凝縮熱が廃熱されて
いたが、上述のような冷媒の流れを形成すること
によつて、冷房時の廃熱が貯湯槽内の水の加熱源
として有効に回収される。

給湯加熱時には、冷媒ガスは、第１の三方弁７
が入口７ａと分岐７ｃが接続されているため、加
熱コイル８を通り、ここで貯湯槽６内の水を加熱
して一部または全部が凝縮し、その後、冷媒の凝
縮状態および外気温状態に応じて、第２の三方弁
９の接続経路を選択することができ、外気温が低
い場合には暖房・給湯時の経路、外気温が高い場
合には冷房・給湯時の経路をたどるようにするこ
とができる。例えば、外気温の低い時には、第２
の三方弁９の一方の分岐９ｂから室内熱交換器３
を経て膨張機構４を通つて室外熱交換器５に至
り、ここで蒸発して冷媒ガスとなり、四方弁２の
破線を経由して圧縮機１に戻る。

上述した実施例において、暖房、暖房給湯、冷
房、冷房給湯、および給湯加熱の運転は、制御装
置１６により、第１の三方弁７、第２の三方弁９
四方弁２を制御することで行なわれる。また、圧
縮機１は、インバータ１２で圧縮機１の駆動電源
の周波数を変えることにより、容量制御を行な
う。

なお、上述した実施例では、室内熱交換器３を
１台としたが、この発明は室内熱交換器を２台以
上としてもよい。実施例では第１の切換弁を第１
の三方弁７としたが、この発明は、第１の切換弁
として２個の二方弁で同じ動作をさせてもよく、
また第１の三方弁のような第１の切換弁は流量調
整可能な電動弁としてもよい。この発明におい
て、膨張機構４は、冷媒流量に応じて開度の調整
ができ、冷媒流入方向も第３図中で左、右いずれ
の場合でもよい可逆形の電気駆動の膨張弁を使用
すると、さらに効果的な運転が可能となる。上述
した実施例では、室内、室外熱交換器を空気式と
しているが、この発明は、水式の室内，室外熱交
換器にも適用できる。実施例では圧縮機の容量制
御をインバータによつて行なつているが、この発
明は、圧縮機を複数台に分割し、必要台数のみを
制御装置によつて運転し、容量制御を行なうよう
にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したようにこの発明は、冷暖房・給
湯用ヒートポンプ装置において、冷媒回路の圧縮
機吐出側を第１の切換弁で２つに分岐させ、その
一方を冷暖房切換用の四方弁に、他方を貯湯槽加
熱コイルに接続し、さらにこの加熱コイルの出口
側を第２の切換弁で２つに分岐させ、その一方を
冷暖房切換用の四方弁との間の配管に、また他方
を四方弁と室外熱交換器との間の配管に接続する
とともに、第１の切換弁として、圧縮機からの冷
媒を四方弁または加熱コイルのいずれか一方のみ
に向ける２つの位置の他に、この両方に同時に向
ける第３の位置を有している切換弁を使用したこ
とを特徴とする。このため冷房、冷房、給湯、暖
房および暖房・給湯の各運転状態において、圧縮
機からの冷媒を、運転状態に応じて室内熱交換
器、室外熱交換器または加熱コイルに供給するこ
とが可能となり、きわめて高い運転効率を実現す
ることができる。さらに冷房・給湯運転状態で
は、冷房の廃熱を給湯のための熱源として利用で
きるので、さらに高い運転効率が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷暖房・給湯用ヒートポンプ装
置の一例を示す構成図、第２図は従来の冷暖房・
給湯用ヒートポンプ装置の他例を示す構成図、第
３図はこの発明による冷暖房・給湯用ヒートポン
プ装置の一実施例を示す構成図である。 １……圧縮機、２……四方弁、３……室内熱交
換器、４……膨張機構、５……室外熱交換器、６
……貯湯槽、７……第１の三方弁（第１の切換
弁）、８……加熱コイル、９……第２の三方弁
（第２の切換弁）、１２……インバータ、１５……
蛇口、１６……制御装置。なお、図中同一部分ま
たは相当部分は同一符号により示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、冷暖房切換用の四方弁、室内熱交換
   器、冷媒可逆流式の膨張機構、および室外熱交換
   器を備えた冷暖房・給湯用ヒートポンプ装置にお
   いて、上記冷媒回路の圧縮機吐出側を第１の切換
   弁を介して２つに分岐させ、一方の分岐を冷暖房
   切換用の四方弁に接続し、他方の分岐を貯湯槽加
   熱コイルに接続し、さらに上記加熱コイルの出口
   側を第２の切換弁で２つに分岐させ、一方の分岐
   を上記室内熱交換器と上記四方弁を結ぶ配管に接
   続し、他方の分岐を上記四方弁と上記室外熱交換
   器を結ぶ配管に接続し、上記第１の切換弁は、圧
   縮機からの冷媒を上記四方弁のみに供給する第１
   の位置、上記加熱コイルのみに供給する第２の位
   置、および上記四方弁と上記加熱コイルの両方に
   同時に向ける第３の位置とを有している冷暖房・
   給湯用ヒートポンプ装置。