JPH028662A - ヒートポンプ式冷暖房装置 - 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〕 冷暖房・給湯ヒートポンプ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図は例えば特開昭６１−２２３４６３号公報に示さ
れた従来の冷暖房・給湯ヒートポンプ装置の構成図であ
り、同図において、（１）は圧縮機、Ｃ２１け冷暖房切
換用の四方弁、　　（ｓａ）、（ｓｂ）は室外熱交換器
。

（４）は膨張機構、（５）は室外熱交換器であり、また
（６ａ）、　（６ｈ）は上記室内熱交換器（５ａ）、　
（３ｂ）の四方弁（２１連結側に設けた電研弁、（７）
は貯湯槽であり、その内部には貯湯槽加熱コイル（８１
が設けられ、この加熱コイル（８）は電研弁（６ｂ）を
介して室内熱交換器（３ａ）と市磁弁（６ａ）との直列
回路に並列に接続されている。＋９１は貯湯槽（６）の
市水取入口、　Ｑ［Ｉは貯湯槽される高温高圧冷媒の流
路切り換えを行なう三方弁で。

その流入ボー）　ｆａｔは圧縮機ｉｆ）の吐出側に接交
換器８には、近接してそれぞれ、室外ｎ１送風機９．室
内側送風機１ｏが設置されている〇このような多室式空
気調和機において、複数の、例えば、３台の室内機６ａ
、６ｂ、６ａはそれぞれ個別に運転が可能であシ、室内
機６ａのみ運転の場合は、他の室内機６ｂ、６ａは室内
側膨張弁７ｂ、ｙｃを全開にすると共に、室内側送風機
１０ｂ、１０Ｃも停止している。この時、圧縮機２はイ
ンバータ等で能力制御を行い、室内機の運転台数に応じ
た能力で運転することが可能である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述の従来例では、室内機６の運転モー
ドについては３室とも同じに設定されてしまい、たとえ
ば、冬期においても２室は暖房運転を行い、１室は冷房
運転を行いたいという、暖房と冷房の同時運転のニーズ
に対応できないという課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、多室式空気調和機において各
室内機毎に冷暖房運転を自在に行える。

即ち室内機によっては冷房運転と暖房運転と異なった運
転が同時に行えるという多室式空気調和機を提供するも
のである。

課題を解決するための手段 本発明は、室外機と複数の室内機とを冷媒分岐ユニット
で接続し、前記冷媒分岐ユニットは、室内機の台数以上
の複数の第１膨張弁、第２膨張弁。

第に方弁、第２二方弁、とバイパス用二方弁を有し、室
外側膨張弁とそれぞれの第に方弁との間にバイパス用二
方弁を介しそれぞれの第１．第２膨張弁を接続し、四方
弁とそれぞれの第２二方弁とを接続し、並列にそれぞれ
第１膨張弁、第に方弁を又並列にそれぞれ第２膨張弁、
第２二方弁を室内側熱交換器に接続したという構成を備
えたものである。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

まず、各室内機の冷房、及び、暖房運転の容量の比較を
行い、室外機の運転モードを決定する。

すなわち、（室内機の総冷房容量）≧（室内機の総暖房
容量）の場合室外機は冷ｍ運転モードに、（室内機の総
冷ｍ容量）〈（室内機の総暖房容ｆｉ）の場合室外機は
暖房運転モードに設定する。そして、室外機のそれぞれ
の運転モードの場合について以下説明していく。

く室外機：冷房運転モードの場合〉 暖房モードの室内機に接続された冷媒分岐ユニットのｖ
Ｊに方ＩＰ：開、第２二方弁：閉、第１膨張弁：全閉、
第２膨張弁：全開とし、冷房モードの室内機に接続され
た第に方弁：閉、第２二方弁：開、第１膨張弁：所定、
第２膨張弁：全閉とし、さらに、バイパス用二方弁：閉
とする。この時、室外熱交換器から送られる高温高圧の
冷媒は暖房モードの室内機に接続された第に方弁を通り
、室内熱交換器に流入し、室内へ放熱する（暖房運転）
。その後、第２膨張弁を通シ、冷房モードの室内機に接
続された第１膨張弁で減圧されて液゛あるいは二相状態
となった冷媒は、室内熱交換器で室内から吸熱した（冷
房運転）後、第２二方弁を介して室外機へ戻る。

但し、室内機が全室：冷房モードの場合は、バイパス回
路の二方弁：開として、高温高圧冷媒を室内機に接続さ
れた第１膨張弁で減圧されて液あるいは二相状ｌ１Ｍと
なった冷媒は、室内熱交換器で室内から吸熱したく冷１
７１運転）後、酢２二方弁を介して室外機へ戻る。

く室外機：暖房ｉＩＫ伝モードの場合〉暖房モードの室
内機に接続された冷媒分岐ユニットの第に方、＊：閉、
第２二方弁：開、第１膨張弁：所定、ｍ２Ｄ張１’Ｐ：
全閉とし、冷房モードの室内機に接続された第に方弁：
　ｕＦＪ、第２二方弁：閉、第１膨張弁：全閉、第２膨
張弁：所定とし、さらに、バイパス用二方弁：閉とする
。この時、室外熱交換器から送られる高温高圧の冷媒は
暖房モードの室内機に接続された第２二方弁を通り、室
内熱交換器に流入し、室内へ放熱する（暖房運転）。そ
の後、第１膨張弁を通り、冷房モードの室内機に接続さ
れた第２膨張弁で減圧されて液あるいは二相状態となっ
た冷媒は、室内熱交換器で室内から吸熱した（冷房運転
）後、第に方弁を介して室外機へ戻る。

媒側熱交換器を有する冷媒回路。

前記冷媒側執交換器と熱交換する水側熱交換器により加
執された水をポンプで貯湯槽に送る水回路。

前記貯湯槽の残湯量を検出する残湯量検出手段。

前記冷凍サイクルによる暖房運転の積算時間と前記貯湯
槽の残湯量により暖房運転と給湯運転のＩｙ先順位を決
定すると共に優先されたそれぞれの運転時間を所定時間
内に制限する制御を行う制御手段を備えたものである。

〔作用〕

この発明におけるヒートポンプ式冷暖房装置は。

冷凍サイクルによる暖房運転の積算時間と前記貯湯槽の
残湯量により暖房運転と給湯運転の優先順位を決定する
と共に優先されたそれぞれの運転時間を所定時間内に制
限する制御を行う。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す冷暖房・給湯ヒート
ポンプ装置の全体構成図で、同図において第７図と同一
符号は同−又は相当部分を示す。

同図において０１１は冷暖房運転の指令を出力するリモ
コン、■は室内に調和空気を吹き出す空気調和用室内機
、０け室外空気と熱交換を行なう室外機、ＣＩＪｉｊ温
水交換ユニット、■は貯湯槽（７１の温水利用の一実例
である浴槽、■〜Ｇυは冷媒配管、ｃ（３〜（ハ）は水
配管、（４）〜（至）は制御用信号線である。

そして第２図〜第４図は第１図のこの発明の一実施例の
冷媒回路及びｉ！ｉｌ制御回路図であり、第２図は冷房
運転、第３図は暖房運転、第４図は給湯運転に対応し各
図の実線矢印は冷媒の汗れを示す、図において第１図、
第７図と同一符号は同−又は相当部分を示し、（４Ｇは
制御回路でリモコン２＋１内で発生する冷暖房運転信号
と貯湯槽（７）に取シ付けられた湯温検出用温度センサ
ー顛〜ωの信号によシ冷房、暖房、給湯のうちいずれか
の運転モードとなる。（１）は冷媒を圧縮して高温高圧
の冷媒ガスを吐出する圧縮機、（２）はこの圧縮機＋１
１から吐出された冷媒ガスの流れを制御回路１４［１の
指令に基づいて室外熱交換器＋５１又は室内熱交換器（
３ａ）のいずれか一方に流れるように、且つ、それらの
他方から圧縮機Ｔ＋１へ冷媒が戻るように切換える四方
切換弁。

（６ａ）は制御回路＋４（ｌの指令により室外熱交換器
（３ａ）への冷媒の加れを開閉する電磁弁、　　（６ｂ
）は同じく給湯用冷媒側熱交換器（４１１への冷媒のａ
ｈを開閉する電磁弁、４４は室内熱交換器（３ａ）用の
室内側送風機、（４Ｓは室外熱交換器（５）用の室外側
送風機、（４）は膨張機構、嘔は水回路のポンプ、ｕｚ
Ｆｉ給湯用水側熱交換器である。

冷房運転時は四方切換弁（２）をオフし、電磁弁（６ａ
）を開、電磁弁（６ｂ）を閉、室内側送風機Ｉ、室外側
送風機卿をオンさせることにより、第２図の実線矢印の
ように冷媒は流れる。

また暖ｙ＋ｈ転時は四方切換弁１２）をオンし、第３１
％ｌの実線矢印のように冷房運転と逆の冷媒循環経路に
より運転する。

さらにまた給湯運転時は四方切換弁（２）をオン。

電磁弁（６ａ）を閉、　１ｆｓ弁（６ｂ）を開、室外送
風機（ハ）をオンし、第４図の実線矢印のように冷媒を
循環させ、ポンプ器を運転することにより、給湯用冷媒
側熱交換器Ｉ４１１と給湯用水１１１１・熱交換器ｉ４
２の熱交換により貯湯ｔ１！１（７１内の水を沸き上げ
る給湯運転を行なう。

第５図はこの発明の一実施例の制御回路（４Ｇにワンチ
ップマイクロコンピュータ（６ｏ）を利用した場合のブ
ロック図である。

ワンチップマイクロコンピュータ（６ｏ）内部は外部及
び内部で発生した割込み動作を制御する動込みコントロ
ーラ（６１）、外部発振器（６２）の信号を分周して時
間を制御するタイマ（ｂｓ）、　　システムのプログラ
ムが格納されているＲＯＭ　（６４）から命令を取出し
て解読実行する命令デコーダ（６５）とＡＬＵ　（算術
論理ユニット、演算部）（６６）、データを格納したり
一時退避させるＲＡＭ　（６７）　、外部とのデジタル
信号を入出力する入出カポ−）　（６Ｂ）　、　　外部
のアナログ電圧入力用のＡ／Ｄ変換ポート（６９）等の
通常の基本機能を有した構成が備えられている。

父、この例では貯湯槽を６等分した位置に上部よりそれ
ぞれ残湯量検出手段である湯温検出用サーミスタ（４６
）〜（５０）を取り付けている。各サーミスタは電圧変
換回路（７１）を経て、ワンチップマイコン（６０）の
Ａ／Ｄ変換ボー）　（ｂｑ）に入力されている。

リモコン＋２１１からの冷暖房運転指令はワンチップマ
イコン（６０）の入出カポ−）　（６８）に入力され、
各運転モードによるアクチュエータ、圧縮機Ｃ１）、四
方弁（２）、ポンプ＋４３．電磁弁（６ａ）、（６ｂ）
　　のオン・オフは、入出力ボート（６Ｂ）の出力ボー
トよシトライバー回路（７０）を経て出力され作動され
る。

以上の構成によるワンチップマイコン（６０）のＲＯＭ
　（６４）内に、運転モード決定プログラムを入れた実
施例を第６図のフローチャートで説明する。

このプログラムは、冷暖房給湯装置に於ける暖房・給湯
運転の運転モード決定サブルーチンであシ冷房と給湯運
転との優先順位は決定しない。このサブルーチンでは暖
房・給湯の各運転モードに対応する運転モードフラグの
セット、リセットを実行するのみでありメインルーチン
で必要に応じて使用する。メインルーチンではこれらの
運転モードフラグの状態に基づきアクチュエータ作動を
中心とする冷房・暖房・給湯運転を実行するよう制御さ
れている。又、リモコンＩ２１からの冷・暖房運転指令
は別のサブルーチンによシ処理され暖房要求フラグのセ
ット／リセットとして出力されている。サーミスタ１４
１ｉ−ψの電圧値は温度変換サブルーチンにて温度値に
変換されている。

この例では、貯湯槽の容量を３００１とし、ある水温以
上を湯として貯湯槽のセンサー位置によシ。

５０／、　１００／、　１５０７．２００／、　２５Ｍ
　　の残湯量として判断している。

まずこのサプルーチ／が呼び出されると、残湯量が２５
０１以上かどうか判断する（８０）。　これは貯湯槽内
が沸き上げられているかどうかを調べることで、沸き上
げられている場合には、給湯関係のフラグをリセットし
く８１）リモコンからの暖房要求フラグがあるか調べる
（８２）。暖房要求フラグがあれば暖房フラグをセット
しメインに対し暖房運転を要求しく８５）、ない場合に
は暖房フラグをリセットする（８４）。

貯湯槽（７）が全て沸き上げられていない場合には。

給湯運転時間制限用の給湯ストップフラグがセットされ
ているか調べる（８５）。給湯ストップフラグがセット
きれていない場合は、引き続きメインに対する給湯運転
要求である給湯フラグがセットされているかどうか調べ
る（８６）。給湯フラグがセットされていない場合は、
今後の給湯運転時間を貯湯槽（７）内の残湯量によりセ
ットし、給湯運転の運転制限をする。残湯量がそれぞれ
２００／、　１５０／。

１００／、　５０／以上かどうか判断しく８７）、　（
８Ｂ）、　（８９）。

（９０）各々に対応した給湯運転時間用タイマをスター
トさせる（９１）、　　（９２）、　　（９５）、　　
（９４）、　（９５）。　この例では　’ｈ　＞Ｔ２　
＞Ｔ３　＞Ｔ４　＞’ｒ５　　で残湯量の少ない程給湯
運転時間を長くしている。給湯運転タイマーをスタート
すると同時に、給湯フラグをセット、暖房フラグをリセ
ットし時間制限付きの給湯運転が決定される（９６）。

〔発明の効果〕

この発明によれは冷媒圧縮機により冷暖房を行う冷凍サ
イクルと、この冷凍サイクルに接続されたヒートポンプ
式給湯用冷媒側熱交換器を有する冷媒回路。

前記冷媒側熱交換器と熱交換する水側熱交換器により加
熱された水をポンプで貯湯槽に送る水回路。

前記貯湯槽の残湯量を検出する残湯量検出手段。

前記冷凍サイクルによる暖房運転の積算時間と前記貯湯
槽の残湯量により暖房運転と給湯運転の優先順位を決定
すると共に優先されたそれぞれの運転時間を所定時間内
に制限する制御を行う制御手段を備えた構成にしたので
、暖房運転の積算時間と残湯量により暖房運転と給・湯
運転の優先順位が可変にできるので、湯切れ状態になる
ことがなく、且つ暖房された室内の温度低下を最小限に
抑えることができる。

給湯フラグがセットされている場合は、給湯運転の時間
を監視するための制御で、給湯時間タイマがタイムオー
バーかどうか調べる（９７）。　タイムオーバーしてい
ない場合は給湯運転の継続で。

フラグ操作は伺もしない。タイムオーバーすると暖房要
求フラグがあるかどうか調べ（９８）、給湯運転を中断
して暖ＭＡＮ転に切り換えるかどうか判断する。暖房要
求フラグがセットされている場合には、暖房フラグをセ
ット、暖房時間制限用タイマをスタート、給湯ストップ
フラグをセットして（９９）、給湯フラグをリセットす
る（１００）。これは給湯運転の中断で、給湯運転要求
中に時間制約の暖房運転を実施することである。又この
状態では暖房運転時間の監視をする為、暖房時間タイマ
がタイマオーバーしたかどうか調べ（１０１）、　　タ
イマオーバーした時には、給湯ストップフラグと暖房フ
ラグをリセットしく１０２）給湯運転可能状態とする。

以上の様に暖房運転と給湯運転の運転モードは決定され
時間制限付きの暖房・給湯縁シ返し運転が実現される。

又この例では暖房運転時間制限を固定値として扱かった
が、残湯量により可変できることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成図。 第２図は同冷房時の冷房時の冷媒・制御回路図。 第３図は同暖房時の冷媒・制御回路図、第４図は同給湯
時の冷媒・制御回路図、第５図は同制御回路のブロック
図、第６図は暖房・給湯優先順位決定サブルーチンのフ
ローチャー）、　第７図は従来の冷暖房・給湯ヒートポ
ンプ装置の冷媒・制御回路図である。 図において（１）は圧縮機、（７１は貯湯槽、（４Ｇは
制御回路、（４Ｄは給湯用冷媒側熱交換器、　ｉ４ｚは
給湯用水側熱交換器、　ＵＳ−ψは温度センサーである
。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 冷媒圧縮機により冷暖房を行う冷凍サイクルと、この冷
   凍サイクルに接続されたヒートポンプ式給湯用冷媒側熱
   交換器を有する冷媒回路、 前記冷媒側熱交換器と熱交換する水側熱交換器により加
   熱された水をポンプで貯湯槽に送る水回路、 前記貯湯槽の残湯量を検出する残湯量検出手段、前記冷
   凍サイクルによる暖房運転の積算時間と前記貯湯槽の残
   湯量により暖房運転と給湯運転の優先順位を決定すると
   共に優先されたそれぞれの運転時間を所定時間内に制限
   する制御を行う制御手段を備えたヒートポンプ式冷暖房
   装置。