JPH04190052A - 空気調和機及びその運転方法 - 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、空気調和機等に使用されるヒートポンプサイ
クルに係り、快適性及び省エネルギを図るために異なる
温度レベルに制御できる複数の利用側熱交換器を設けた
ヒートポンプサイクルとその運転方法に関するものであ
る。

【従来の技術】

最近の冷凍サイクルを用いた空気調和装置としては、冷
房運転及び暖房運転が可能で年間空調機として使用でき
るヒートポンプ式が主流となっている。またこれまで冷
凍サイクルは空調や給湯等に使用されているが、これら
の利用側熱交換器の適切な温度レベルは空調方式（気流
方式、輻射方式等）や利用形態によって異なる。 ここで、比較的簡単な構成で、異なる温度レベルを作る
ことができる複数の利用側熱交換器を設けた従来の冷凍
サイクルとして以下のようなものが知られている。 ■　特開昭５２−１２４２５３号公報 この公報では、圧縮機、上流側熱交換器、下流側熱交換
器、絞り装置、蒸発器をこの順に接続したサイクル構成
とし、さらに上流側熱交換器と下流側熱交換器にそれぞ
れ独立した流体回路を設けて異なる温度レベルの被加熱
流体をとりだし、例えばそれぞれを給湯用と暖房用に使
うようにしている。 ■　特開昭６２−２７６３７１号公報 この公報では、圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、減圧
装置、室内側熱交換器を順次冷媒配管で接続すると共に
、四方弁と室内側熱交換器の間に輻射パネルを設けたサ
イクル構成が開示されている。このサイクル構成におい
て、暖房運転時には、圧縮機を出た高温冷媒を輻射パネ
ルから室内側熱交換器に流して輻射パネルを室内側熱交
換器に比べてより高温にし、暖房時の快適性を向上する
ようにしている。 ■　特開平２−２０３１７０号公報 この公報では、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、第１
減圧装置、輻射冷房用熱交換器、第２減圧装置、負荷側
熱交換器を順次配管接続すると共に、前記輻射冷房用熱
交換器をバイパスする配管に電磁弁を配置したものであ
る。その目的とする所は、冷媒を用いた輻射冷媒装置と
潜熱を除去するための空気式冷媒装置を有機的に結合す
るばかりでなく、合わせて暖房運転をも可能にした輻射
冷暖房装置を提供することにある。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、最近の空気調和機では、快適性の向上に対す
る要求が非常に強くなっているが、これは省エネルギと
両立する形で満足させる必要が有る。 しかし上記した二つの温度レベルの得られる利用側熱交
換器を設けた従来の冷凍サイクルには、次のような問題
点が有る。 ■の特許公報に開示されたれ冷凍サイクルは、廃熱サイ
ドを有嗜に利用するためのサイクル構成で、例えば冷房
運転と暖房運転の両方を行なう方式となっておらず年間
空気調和機としては使用できない。また二温度化におい
ても、上流側熱交換器は主に高温ガス域を利用し、凝縮
域を利用する下流側熱交換器よりも高温になるように設
定されているが、省エネルギについては特に考慮されて
いない。 ■の特許公報に開示された冷凍サイクルは、冷房運転及
び暖房運転を行なうサイクル構成にしてあるが、四方弁
と室内側熱交換器の間に設けた輻射パネルは、■の特許
公報と同様に、暖房運転時には高温ガス域を利用して、
凝縮域を利用する室内側熱交換器より高温になるように
設定されている。 また冷房運転時、輻射パネルには、低温側冷媒が流れる
が、特に有効には利用されていない。 ■の公報には、輻射冷房用熱交換器が二つの減圧装

【の間に挟まれた構造が開示されているが、該減圧装置が全開及び両方向流れの絞り制御ができるものとはなっていない。これは、暖房、冷房及び除湿の切り換え運転において、快適性と省エネルギを両方実現する事については考慮されていないからである。 ここで空調方式には、前述のように、気流方式、輻射方式等の種々の方式が有り、さらに各空調方式に適した温度レベルが有る。この結果、異なる温度レベルを持つ複数の空調方式を適当に複合することにより、快適性と省エネルギを同時に実現することが可能になる。 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決して、比較的簡単なサイクル構成により、異なる温度レベルを持つ複数の空調方式を複合して、冷房運転及び暖房運転とも、快適性の向上と省エネルギを同時に実現できる空気調和機及びその運転方法を提供することである。 【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本発明にかかるヒートポン
プサイクルでは、圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、第
一絞り装置、第一利用側熱交換器を順次冷媒配管で接続
した従来のヒートポンプサイクルにおいて、室外側熱交
換器と第一絞り装置との間にさらに第二絞り装置と第二
利用側熱交換器をこの順に設け、暖房運転時には第二利
用側熱交換器が第一利用側熱交換器の下流側になり冷房
及び除湿運転時には第二利用側熱交換器が第一利用側熱
交換器の上流側になるようなサイクル構成とする。また
さらには第一絞り装置と第二絞り装置の間に冷媒−第二
媒体（例えば水）とで熱交換器を行う中間熱交換器を設
けると共にこの第二媒体を第二利用側熱交換器に流すよ
うなサイクル構成にしたものである。 すなわち本発明は、縮機、利用側熱交換器、絞り装置、
室外側熱交換器及びこれらを流路切り換え弁を介して接
続する配管を備えたヒートポンプ式の空気調和機におい
て、主に室内側に設ける二系統の第一及び第二の利用側
熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制御をできる二
つの第一及び第二の絞り装置とを設け、これら第一利用
側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱交換器、第二
絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換器が二つの絞
り装置の間になるサイクル構成にしたことを特徴とする
空気調和機である。 また本発明は、前記空気調和機において、前記第二利用
側熱交換器と前記第二絞り装置との間に気液分離器を設
けると共に、該気液分離器と前記圧縮機の吸込側とをバ
ルブ及び絞り装置を介して接続したサイクル構成にした
ことを特徴とするものである。 また本発明は、前記空気調和機において、前記第一利用
側熱交換器と前記第一絞り装置との間に気液分離機を設
けると共に、該気液分離機と圧縮機の吸込側とをバルブ
及び絞り装置を介して接続したサイクル構成にしたこと
を特徴とするものである。 また本発明は、前記空気調和機において、前記第一絞り
装置と前記第二絞り装置の間に冷媒と第二媒体との熱交
換を行う中間熱交換器を設けると共に、前記第二利用側
熱交換器に該第二媒体を循環させるサイクル構成にした
ことを特徴とするものである。 また本発明は、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室
外側熱交換器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続
する配管を備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び
第二の利用側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制
御をできる二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、こ
れら第一利用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱
交換器、第二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換
器が二つの絞り装置の間になるサイクル構成にした空気
調和機の運転方法において、暖房運転の場合に、前記第
一絞り装置を全開、前記第二絞り装置を適当に絞ること
により、前記第一利用側熱交換器に比べて前記第二利用
側熱交換器の温度が低くなるように制御して運転するこ
とを特徴とする空気調和機の運転方法である。 また本発明は、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室
外側熱交換器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続
する配管を備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び
第二の利用側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制
御をできる二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、こ
れら第一利用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱
交換器、第二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換
器が二つの絞り装置の間になるサイクル構成にした空気
調和機の運転方法において、暖房運転の場合に、前記第
一絞り装置及び前記第二絞り装置をそれぞれ適当に絞る
ことにより、前記第一利用側熱交換器が高温側放熱器、
前記第二利用側熱交換器が低温側放熱器となるように制
御して運転することを特徴とする空気調和機の運転方法
である。 また本発明は、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室
外側熱交換器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続
する配管を備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び
第二の利用側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制
御をできる二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、こ
れら第一利用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱
交換器、第二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換
器が二つの絞り装置の間になるサイクル構成にした空気
調和機の運転方法において、冷房運転の場合に、前記第
二絞り装置及び前記第一絞り装置をそれぞれ適当に絞る
ことにより、前記第二利用側熱交換器が高温側吸熱器、
前記第一利用側熱交換器が低温側吸熱器となるように制
御して運転することを特徴とする空気調和機の運転方法
である。 また本発明は、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室
外側熱交換器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続
する配管を備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び
第二の利用側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制
御をできる二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、こ
れら第一利用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱
交換器、第二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換
器が二つの絞り装置の間になるサイクル構成にした空気
調和機の運転方法において、冷房運転の場合に、前記第
二絞り装置を全開、前記第一絞り装置を適当に絞ること
により、前記第二利用側熱交換器が放熱器、前記第一利
用側熱交換器が吸熱器となるように制御して運転するこ
とを特徴とする空気調和機の運転方法である。 また本発明は、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室
外側熱交換器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続
する配管を備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び
第二の利用側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制
御をできる二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、こ
れら第一利用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱
交換器、第二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換
器が二つの絞り装置の間になるサイクル構成にした空気
調和機の運転方法において、除湿運転の場合に、前記第
二絞り装置を全開、前記第一絞り装置を適当に絞ること
により、前記第二利用側熱交換器が放熱器、前記第一利
用側熱交換器が吸熱器となるように制御して運転するこ
とを特徴とする空気調和機の運転方法である。 また本発明は、前記空気調和機のいずれかにおいて、前
記第一利用側熱交換器を気流空調ユニット、前記第二利
用側熱交換器を輻射空調ユニットとしたことを特徴とす
る空気調和器である。 また本発明は、前記空気調和機のいずれかにおいて、前
記第一絞り装置及び第二絞り装置を、全開及び両方向流
れの絞り制御が可能な多機能膨張弁としたことを特徴と
する空気調和器である。 また本発明は、前記空気調和機のいずれかにおいて、前
記第一絞り装置及び前記第二絞り装置を、キャピラリチ
ューブとバルブを並列で対になるように設けた構成にし
たことを特徴とする空気調和器である。 また本発明は、前記空気調和機のいずれかにおいて、前
記第一絞り装置及び前記第二絞り装置を、膨張弁とバル
ブを並列で対になるように設けた構成にしたことを特徴
とする空気調和機である。 また本発明は、室内側に設けてそれぞれ異なる空調方式
に用いる二系統の第一及び第二の利用側熱交換器を、全
開及び両方向流れの絞り状態を切り換えて前記各熱交換
器の温度それぞれの空調方式に適した温度レベルに制御
できる二つの第一及び第二の絞り装置により、これら二
つの空調方式を複合使用することにより、暖房、冷房及
び除湿の各運転において、快適性と省エネルギを同時に
実現するようにしたことを特徴とする空気調和機の運転
方法である。

【作用】

以上述べた二つの絞り装置と二つの利用側熱交換器を用
いたヒートポンプサイクルにおいて、第一絞り装置と第
二絞り装置を協調して適切に絞ることにより、第一利用
側熱交換器と第二利用側熱交換器を、快適性及び省エネ
ルギの点から、それぞれに対して採用する空調方式に適
した温度レベルに制御する。　ここで例えば第一利用側
熱交換器を気流空調ユニット、第二利用側熱交換器を輻
射空調ユニットとして使用する場合を考える。暖房運転
時には、第一絞り装置を全開にし第二絞り装置を適当に
絞ることにより、輻射空調ユニットは主に過冷却域を有
効に利用することになると同時に気流空調ユニットに比
べて温度が低くなる。 また冷房運転時には、第二絞り装置を絞るか全開にし第
一絞り装置を適当に絞ることにより、輻射空調ユニット
は高温側蒸発器あるいは過冷却器となり、気流空調ユニ
ットに比べて温度が高くなる。 さらに除湿運転時には、第二絞り装置全開とし第一絞り
装置を十分絞ると共に気流空調ユニットの風量を減らす
ことにより、気流空調ユニットで湿気をとり輻射空調ユ
ニットで気温低下を防止する。 この結果、本サイクル構成及び本制御方法により快適性
及び省エネルギが同時に達成される。

【実施例】 以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。 第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示すもので
、このうち第１図は二つの利用側熱交換器を設けたヒー
トポンプサイクルの構成図、第２図は、第１図のサイク
ル構成における、暖房運転時のモリエル線図、第３図は
冷房運転時のモリエル線図、第４図は除湿運転時のモリ
エル線図である。 第１図において、１は圧縮機、２は冷房と暖房の運転状
態を切り替える四方弁、３は第一利用側熱交換器、４は
両方向流九の絞り制御及び全開状態が可能な多機能の第
一絞り装置、５は第二利用側熱交換器、６は両方向流れ
の絞り制御及び全開状態が可能な多機能の第二絞り装置
、７は室外側熱交換器、８は圧縮機への液戻りを防止す
るためのアキュムレータであり、これらが順次冷媒配管
によって接続されると共に第二利用側熱交換器５が第一
絞り装置４と第二絞り装置Ｉ６との間に設けられたサイ
クル構成になっている。 以上のサイクル構成により、四方弁２の切り換え及び第
一絞り装ｗ４と第二絞り装Ｍ６の絞り制御により、各熱
交換器の温度レベルを適当に切り換えて、暖房、冷房、
除湿の各運転を行なうことができる。以下、第２図〜第
４図の各モリエル線図を参照しながら各運転状態を説明
する。 まず暖房運転時には、第１図において四方弁の切り換え
により、冷媒を、圧縮機１→四方弁２→第一利用側熱交
換器３→第一絞り装置４→第二利用側熱交換器５→第二
絞り装置６→室外側熱交換器７→四方弁２→アキユムレ
一タ８→圧縮機１の順に循環させるにの場合、第一絞り
装ｆｆｉ！４を全開、第二絞り装置６を適当に絞ること
により、第一利用側熱交換器３が凝縮器、第二利用側熱
交換器５が過冷却器、室外側熱交換器７が蒸発器となる
ように運転する。すなわち第２図のモリエル線図におい
て、冷媒は、圧縮器１によりＡ点→Ｂ点のように高温高
圧ガスに圧縮されたあと、四方弁２を経て第一利用側熱
交換器３に入り、Ｃ点→Ｄ□点のように過熱域から飽和
域にかけて放熱して凝縮し、第二利用側熱交換器５に入
る。第二利用側熱交換器５では、Ｄ１点→ＥＩ点→Ｆ１
点のように状態変化して、飽和域から過冷却域にかけて
放熱する。この場合、過冷却域は温度一定の飽和域から
徐々に温度が下がる領域であるため、第二利用側熱交換
器５の平均温度は第一利用側熱交換器３の温度より低く
なる。次に第二利用側熱交換器５をでた冷媒は、第二絞
り装ｗ６でＦ工点→Ｇ点のように減圧・膨張した後、蒸
発器となる室外側熱交換器７に入ってＧ点→Ｈ点のよう
に吸熱蒸発し、さらに四方弁２、アキュムレータ８を通
ってＡ点の状態になって圧縮機１に吸い込まれる。以上
より、第一利用側熱交換器３を高温側の暖房源、第二利
用側熱交換器５を低温側の暖房源として利用することが
できる。 ところで、代表的な暖房方式としては温風暖房と輻射暖
房が有り、さらに輻射暖房の代表例として床暖房が有る
。ここで快適な温度レベルを考えると、温風暖房では約
４０℃以上の吹き出し温度、床暖房では約２０℃〜３０
℃の床面温度が必要であり、それぞれ異なった温度レベ
ルとなる。また温風暖房は通常の暖房時以外で、例えば
寒い室外から帰って急速に暖房したいような場合にも有
効であり、床暖房は頭寒足熱のような快適な暖房状態を
作るのに有効である。 従って本実施例では、第１図のサイクル構成と上述の制
御方法により、第一利用側熱交換器３を温風暖房方式、
第二利用側熱交換器５を床暖房方式として使用し、さら
には両者を複合使用することにより快適性を向上できる
空気調和機を実現できる。 また第２図において、暖房運転におけるサイクルのエネ
ルギ効率を表わす暖房成績係数は次の式％式％ この場合、Ｅ□−Ｆ２点間の過冷却域を長くして、例え
ば床暖房等の比較的低温レベルの暖房に有効に使うこと
により、成績係数を向上し省エネルギを実現することが
できる。 なお以上の説明において輻射暖房として床暖房を考えた
が、これに限らず、輻射面として壁、天井、パネル等積
々の面を考えることができ、床の場合と同様に、それぞ
れに適した温度レベルに設定することにより快適性や省
エネルギを実現することが可能になる。 従って以上述べた本実施例においては、暖房運転時に快
適性の向上と省エネルギを同時に実現することができる
。この場合、第一絞り装置４を多少絞って第２図のモリ
エル線図上でＤ１点→Ｄ２点に減圧・膨張した後、第二
利用側熱交換器５でＤ２→Ｅ２→Ｆ、のように放熱させ
てやると、二相域のり、→Ｅ２点間が長くなり液域のＥ
−Ｆ点間が短くなるため、冷媒封入量を減らすことがで
きる従って以上述べた第１図及び第２図の実施例におい
ては、暖房運転時に快適性の向上と省エネルギを同時に
実現することが可能となる。 次に冷房運転時には、第１図において四方弁２を切り換
えて、冷媒を、圧縮機１→四方弁２→室外側熱交換器７
→第２絞り装置６→第二利用側熱交換器５→第一絞り装
置４→第一利用側熱交換器３→四方弁２→アキユムレ一
タ８→圧縮機ｌの順に循環させる。この場合、第二絞り
装置６及び第一絞り装置４を適当に絞って、室外側熱交
換器７が凝縮器、第二利用側熱交換器５が高温側蒸発機
、第一利用側熱交換器３が低温側蒸発機となるように運
転する。すなわち第３図のモリエル線図において、冷媒
は、圧縮機１により工点→Ｊ点のように高温高圧ガスに
圧縮された後、四方弁２を経て室外側熱交換器７に入っ
てに点→Ｍ１点のように飽和域から過冷却域まで冷却さ
れる。次に第二絞り装置６によりＭ工点→Ｎ点のように
多少減圧・膨張されたのち高温側蒸発器となる第二利用
側熱交換器５に入りＮ点→Ｏ点まで蒸発する。この後、
第一絞り装置４に入って０点→Ｐ８点のようにさらに減
圧されてから低温側蒸発器となる第一利用側熱交換器３
に入って、Ｐ工点→Ｑ点のように蒸発し、更に四方弁２
、アキュムレータ８を通り、１点の状態となって圧縮器
１に吸い込まれる。なおこの場合の冷房運転におけるサ
イクルのエネルギ効率を表わす冷房成績係数は次式とな
る。 ところで代表的な冷房方式としては冷風冷房及び天井冷
却・壁面冷却・輻射パネル等の輻射冷房があるが、それ
らの適切な冷媒の蒸発温度レベルは、それぞれ５〜１５
℃位の間、１５〜３０℃位の間であり、異なっている。 また輻射冷房では、水処理の点から冷却面に結露しない
ようにする必要がある。 したがって、第１図において、第一利用側熱交換器３を
冷風方式の低温側蒸発器、第二利用側熱交換器５を輻射
方式の高温側蒸発器として利用することにより、上述の
各方式に適した温度レベルを実現することができる。ま
た冷風方式の第一利用側熱交換器３で除湿して湿度を下
げることができ、さらに第二利用側熱交換器の温度は第
一利用側熱交換器の温度より高いため、輻射方式の第二
利用側熱交換器表面への結露を防止することができる。 以上より、第１図および第３図の実施例では冷房運転に
おいても冷風と輻射の複合により不快な冷風を体に当て
ずに冷房・除湿を行なって快適な冷房状態を作ることが
できる。またさらには暑い室外から帰って急速に涼みた
い場合等では冷風を体に当てて涼むことができることか
ら、通常時及び過渡時を含めて快適冷房を実現できる空
気調和機とすることができる。 さらにまた冷房運転において、第二絞り装置６を全一と
し、第一絞り装置４を十分絞ることにより、室外側熱交
換器７を凝縮器、第二利用側熱交換器５を過冷却器、第
一利用側熱交換器３を蒸発器となるようにする。すなわ
ち第３図のモリエル線図上の各熱交換器において、冷媒
は、室外側熱交換器７でに点→Ｌ点まで冷却されたあと
第二利用側熱交換器５に入ってＬ点→Ｍ３点まで冷却さ
れて十分過冷却された状態になる。次に第一絞り装置４
に入ってＭ２点→Ｐ２点まで減圧・膨張されたあと第一
利用側熱交換器３に入りＰ２点→Ｑ点まで吸熱・蒸発す
る。 この場合の冷房成績係数は、次式で表わされる。 ここで（３）式の冷房成績係数を上述の（２）式と比べ
ると、（３）式のほうが、第３図のモリエル線図におい
てＭｌ−Ｍ、点間のエンタルピー差に相当する分だけ冷
房成績係数が増大し省エネルギーとなる。 この第二利用側熱交換器５を過冷却器とする絞り制御方
法は、例えば第二利用側熱交換器５を床面に組み込んで
使用する場合等では、冷廊快適性の向上にも効果がある
。 すなわち冷房状態において、立っている人や椅子に座っ
ている人にとっての適切な床面温度は、１９〜２８℃位
であるが、座ったり寝転んだ場合には適切な温度は更に
高くなる。このうち低い温度範囲は例えば前述の第二絞
り装置６を絞る制御方法によって実現でき、温度の高い
方は、第１図において、第二絞り装置６を全開にして第
二利用側熱交換器５を過冷却器として使うことにより実
現できる。この場合には、第二利用側熱交換器５での冷
媒は、温度一定の飽和域から温度が徐々に低下する過冷
却域まで変化し、その平均温度は温度一定の飽和域にあ
る室外側熱交換器７より低く３０℃前後にでき、さらに
第二利用側熱交換器５からの熱は室内と床下に放熱され
る（各放熱割合は床の構造によって調整できる）。 ここで気流空調だけの場合には一般に冷気が下方に移動
して床付近が冷えすぎるという問題がある。これに対し
、本実施例のように蒸発器とした第一利用側熱交換器３
を室内上方に取り付けて冷風ユニットとして使用し、過
冷却器とした第二利用側熱交換器５を床暖房ユニットと
して使うことにより、床付近の冷えすぎの無い快適な冷
房状態に実現でき、ひいては昼寝をするときなどにも床
面を快適な（温度）状態にできる。またさらには第二絞
り装置６を適当に絞ったりあるいは全開にして第二利用
側熱交換器５を蒸発器としたり過冷却器とすることによ
り床面付近を人間の活動状態にあわせて快適な（温度）
状態にできる。 従って、以上述べたように、冷房運転の場合にも気流ユ
ニットと輻射ユニットを複合して使用することにより真
に快適な状態を実現できる空気調和機とすることができ
る。 さらに除湿運転の場合には、四方弁により冷媒の流れ方
向を冷房運転と同じにした状態で、第二絞り装置６を全
開とし、第一絞り装置４を十分に絞ることにより、第一
利用側熱交換器３を除湿するのに十分低温の蒸発器、第
二利用側熱交換器５を過冷却器として作用させる。また
第一利用側熱交換器３は、一般的に気流ユニットとして
使用しその風量を大幅に絞る。 この場合のモリエル線図は第４図のようになり、冷媒は
、圧縮器１によりＳ点→Ｔ点のように高温高圧ガスに圧
縮された後、四方弁２をへて室外側熱交換器７に入り、
Ｕ点→Ｖ点のように凝縮する。 つづいて全開の第二絞り装Ｍ６を経て第二利用側熱交換
器５に入り、Ｖ点→Ｗ点のように冷却されると同時にこ
の時の放熱量は室内の加熱に使われる０次に第一絞り装
置４でＷ点→Ｘ点のように十分減圧・膨張した後、第一
利用側熱交換器３でＸ点→Ｙ点のように十分低温で蒸発
し、室内の除湿シ行う。 以上の結果、第一利用側熱交換器３により十分な除湿を
行うと同時に冷えすぎを第二利用側熱交換器５で温める
ことにより、冷えすぎの無い快適な除湿運転を行うこと
ができる。 次に第５図は、本発明の第２の実施例を示すサイクル構
成図であり、第１図の実施例においてさらに第二利用側
熱交換器５と第二絞り装置６の間に気液分離器９を設け
ると共に、バルブ１０、キャピラリチューブ等よりなる
微少絞り装！１１を介して気液分離器９とアキュムレー
タ８を接続したサイクル構成にしたものである。また第
１図と同一番号をつけたものは同一部分を示す。 第５図における暖房、冷房、除湿の各運転において、四
方弁２や第一絞り装置４、第二絞り装置６の制御方法は
第一図の実施例と同一であり、また冷媒の凝縮域や蒸発
域の使用状態や温度レベルも基本的には第１図と同等で
ある。 以下、各運転での動作や効果について説明する。 まず暖房運転では、バルブ１０を閉じる。この結果、サ
イクル状態さらには効果が、第一図の実施例と同様にな
る。 冷房運転で、第二絞り装置６及び第一絞り装置４を適当
に絞って、第二利用側熱交換器５を高温側蒸発器、第一
利用側熱交換器３を低温側蒸発器として使用する場合に
は、バルブ１０を開いて運転する。この場合、絞られて
二相状態になった冷媒が気液分離器９に入ると、ここで
冷凍能力に寄与しないガス冷媒と冷凍能力に寄与する液
冷媒とに分離される。このうちガス冷媒は、さらにバル
ブ１０から絞り装置１１を通って圧縮器吸込圧力まで絞
られた後、アキュムレータ８で第一利用側熱交換器３か
ら四方弁２を通ってきたメインのガス冷媒と混合して圧
縮器１に吸い込まれる。また液冷媒は、第二利用側熱交
換器５に入って吸熱・蒸発し、さらに第一絞り装！！４
に入り減圧・膨張した後、第１図の実施例と同様に、第
一利用側熱交換器３、四方弁２を通り、アキュムレータ
８で微少絞り装置１１を通ってきたガス冷媒と混合して
圧縮器１に吸い込まれる。この結果、第１図の実施例に
比べて、第二利用側熱交換器５や第一利用側熱交換器を
通る側の冷媒流量が気液分離！Ｉ９で分離された冷凍能
力に寄与しないガス冷媒の分だけ減少し、気液分Ｉ器９
以降での圧力損失が減り、省エネルギ（省電力）となる
。 また冷房運転で第二絞り装Ｗ６を全開、第一絞り装置を
４適当に絞って、第二利用側熱交換器５を過冷却器、第
一利用側熱交換器を蒸発器として使う場合には、バルブ
１０を閉じて運転する。この場合には、サイクル状態さ
らには効果が第１図の場合と同様になる。 さらに除湿運転時には、バルブ１０を閉じる。 この結果、サイクル状態やさらには効果が、第１図の実
施例と同様になる。冷媒の流れ状態やモリエル線図上で
の状態変化さらには効果が、第１図の実施例と同様にな
る。 第６図は本発明の第３の実施例を示すサイクル欅成図で
あり、第５図に比べて気液分離器１２の位置をを第一利
用側熱交換器３と第一絞り装［４との間に変えた場合で
あり、その他の構成は第５図と同一である。 第６図において、暖房運転時には、バルブ１０を閉じる
。この結果、動作や効果は第５図あるいは第１図の実施
例と同一になる。 冷房運転時には、バルブ１０を開いて運転する。 この場合には、第５図のように第二絞り装置６を絞った
場合だけでなく、第二絞り装置を全開とした場合にも効
果がある。前者の第二絞り装置６を絞った場合、第二絞
り装置６、第二利用側熱交換器５及び第一絞り装置４で
発生した冷凍能力に寄与しないガス冷媒の合計が気液分
離器１２で分離されて、バルブ１０、絞り装置１１等を
通って圧縮機１に吸い込まれ、液成分のみが第一利用側
熱交換器３へ流れる。この結果、第一利用側熱交換器３
以降での圧力損失が減り、その相当分だけ省エネルギと
なる。また後者の第二絞り装置６を全開とした場合、第
一絞り装置４を通過した後の冷媒は減圧・膨張して二相
状態となっており、ガス成分は気液分離器１２によって
分離されてた後、バルブ１０、絞り装置１１等を通って
圧縮器１に吸い込まれ、液成分のみが第一利用側熱交換
器３の方へ流れる。この結果、第一利用側熱交換器３以
降での圧力損失が減り、その分だけ省エネルギとなる。 さらに除湿運転時には、バルブ１０を閉しても開いても
よい。バルブ１０を閉じた場合には、第５図あるいは第
１図と同様の動作及び効果となる。 バルブ１ｏを開いた場合には、冷房運転の場合と同様に
、第一絞り装置４で絞られて二相状態になった冷媒のガ
ス成分は気液分離器１２で分離されて液成分のみが第一
利用側熱交換器３の方へ流れ。 圧力損失の低減により、省エネルギとなる。 次に第７図は本発明の第４の実施例であるサイクル構成
の一部分を示す図で、第１図、第５図、第６図における
二点鎖線で囲まれた部分の他の実施例を示す部分図であ
り、他の部分はこれらの図と同一である。第７図におい
て、１３は冷媒側熱交換部１４と水等の第二媒体側熱交
換部１５からなる中間熱交換器、１６は第二媒体を循環
させるためのポンプ、１７は第二媒体を循環させて熱交
換を行う構造の第二利用側熱交換器であり、さらに第一
図と同一番号を付けたものは同一部分を示す、また破線
で示した気液分離器９は第６図の実施例に対応する場合
であり、第１図及び第６図の実施例に対応する場合では
気液分離器９は無い。 以上の構成により、第７図の実施例では、暖房・冷房・
除湿の各運転において、冷媒サイクル側では四方弁２、
第一絞り装置４、第二絞り装置６、バルブ１０（以上図
示省略）を第１図の実施例さらには第５図、第６図の実
施例と同様に制御する。 この結果、暖房・冷房・除湿の各運転において、第７図
における第一利用側熱交換器３、室外側熱交換器７（以
上図示省略）のサイクル状態は、第１図あるいは第５図
、第６図の実施例と同様になり、さらに中間熱交換器１
３の冷媒側熱交換部１４のサイクル状態は第１図あるい
は第５図、第６図の第二利用側熱交換器５と同様になる
。こうした運転状態において、ポンプ１６を運転して第
二媒体を第二利用側熱交換器１７に循環させることによ
り、第７図の第二利用側熱交換器１７に第１図あるいは
第５図、第６図の第二利用側熱交換器５と同様の作用を
行わせることができる。 以上の結果、第７図の実施例も快適性や省エネルギの点
で第１図、第５図、第６図と同等の効果を得ることがで
きる。 さらに第７図の実施例において、中間熱交換器１３を室
外に置いてポンプ１６の運転を止める場合を考える。こ
の状態は利用側熱交換器が一個の場合に相当し、暖房運
転時には、第二絞り装置６を全開にし第一絞り装置４を
適当に絞ることにより、中間熱交換器１３の冷媒側熱交
換部１４を室外蒸発器として利用でき、外気からの吸熱
性能の向上により暖房能力の増大あるいは省エネルギを
図ることができる。また冷房運転時にも第二絞り装置６
を全開にし第一絞り装Ｎ４を適当に絞ることにより、冷
媒側熱交換部１４を室外側凝縮器として利用でき、外気
への放熱性能の向上により冷房能力の増大あるいは省エ
ネルギを図ることができる。 さらに第８図は、本発明の第５の実施例であるサイクル
構成の一部分を示す図で、第７図における一点鎖線で囲
まれた部分において第二利用側熱交換器を複数にした場
合に対応する、本発明による第５の実施例の部分図であ
り、他の部分は第７図あるいは第１図、第５図、第６図
と同一である。 第８図において、１８は冷媒側熱交換部分１９、第二媒
体熱交換部分２０．２３からなる中間熱交換器である。 ２１．２４は第二媒体循環用のポンプ、２２．２５はそ
れぞれ１番目、２番目の第二利用側熱交換器であり、２
０．２１．２２と２３．２４．２５の各組でそれぞれ独
立した１番目、２番目の第二利用側空調ユニットを形成
している。 以上の構成においては、１番目、２番目の各第二利用側
空調ユニットを、それぞれを独立して第７図における第
二媒体側熱交換部１５、ポンプ１６、第二利用側熱交換
器１７からなる一組の空調ユニットと同様に動作させる
ことができる。 また、第８図（あるいは第７図）のように、中間熱交換
器を設は第二媒体を介して第二利用側熱交換器を接続す
る方式にすることにより、第二利用側熱交換器２２．２
５の数を増やしても冷媒側熱交換部１９の大きさはそれ
ほど大きくする必要が無いため必要冷媒量もそれ程増え
ない。従って第８図（あるいは第７図）の実施例は、第
一利用側熱交換器及び第二利用側熱交換器の使用を含め
て、複数の利用側空調ユニットを設けたいわゆる多温度
のマルチタイプ空気調和機を比較的に容易に構築するこ
とができる。さらに第８図の実施例でも、快適性や省エ
ネルギの点で、第１図、第５図、第６図及び第７図と同
様の効果が得られることはいうまでもない。 なお第８図においては、第二利用側熱交換器を２個設け
る構成としたが、これに限らず３個以上設けることも可
能で、この場合にも同様の効果が得られることは勿論で
ある。 ところで、これまでに述べた第１図、第５図、第６図、
第７図、第８図の実施例では、第一絞り装置及び第二絞
り装置として全開状態及び両方向流れの絞り制御が可能
な多機能膨張弁を想定して説明してきたが、これに限ら
ず構造の簡単なキャピラリチューブを用いても同様の効
果を得ることができる。 第９図は、第１図において絞り装置に構造の簡単なキャ
ピラリチューブを用いた場合に相当する本発明の第６の
実施例を示すサイクル構成図である。この図において、
２６は第一キャピラリチューブ、２７は第一バルブ、２
８は第二キャピラリチューブ、２９は第二バルブであり
、また第１図と同一番号を付したものは同一部分を示す
。 以上の構成により、第一キャピラリチューブ２６と第一
バルブ２７、第二キャピラリチューブ２８と第二バルブ
２９がそれぞれ対になって絞り装置を構成しており、キ
ャピラリチューブに絞り作用を行なわせる時には対で並
列に設けたバルブを閉じ、また全開状態にするにはバル
ブを開くことにより、キャピラリチューブとバルブから
なる各対に、（第１図の場合はど微調整はきかないが）
それぞれ第１図の第一絞り装置、第二絞り装置とほぼ同
等の作用を行なわせることができる。この結果、暖房、
冷房、除湿の各運転において、第１図とほぼ同等の効果
を得ることができ、比較的簡単な絞り構造及び絞り制御
により、快適性や省エネルギを実現することができる。 さらに第９図の実施例は、第５図、第６図、第７図、第
８図の実施例にも適用でき、これらの図において絞り装
置４．６として多機能膨張弁の代わりにキャピラリチュ
ーブとバルブを並列で対にした絞り装置を設けることに
より、第９図の場合と同様に比較的簡単な絞り構造及び
絞り制御により快適性の向上や省エネルギを図ることが
できることは明らかである。 なお第９図の実施例では、絞り装置としてそれぞれバル
ブ２７．２９と対にしたキャピラリチューブ２６．２８
を用いたが、これに限らず通常の膨張弁をバルブと対に
して用いることも可能で、この場合には、キャピラリチ
ューブの場合に比べて１、構造は多少複軸になるが微調
整の絞り制御ができ、これまでの実施例と同様に快適性
や省エネルギを実現することができる。また通常の膨張
弁を用いたこの構成の絞り装置は、第５図、第６図、第
７図、第８図の実施例にも適用でき、同様の効果が得ら
れることは明らかである。

【発明の効果】

以上詳細に説明したように、本発明によれば、主に空調
時の暖房運転、冷房運転さらには除湿運転を行うヒート
ポンプサイクルにおいて、室内側に第一及び第二の二つ
の利用側熱交換器を設けると共にこのうちの第二利用側
熱交換器の両側に第一及び第二の二つの絞り装置を設け
たサイクル構成とし、二つの絞り装置を協調して適切に
制御することにより、暖房、冷房、除湿の各運転におい
て、二つの利用側熱交換器を例えば気流方式や輻射方式
等の空調方式に対して適切な異なる温度レベルに制御す
る事ができる。この結果、人の種々の活動状態に応じて
快適状態を実現できると共に省エネルギを図る事ができ
る。 また第二利用側熱交換器に対しては、二つの絞り装置の
間に冷媒−第二媒体中間熱交換器を設け、第二媒体を第
二利用側熱交換器に循環させるサイクル構成にすること
により、冷媒封入量を増やすことなく複数の第二利用側
熱交換器を設けることが可能で、多温度マルチヒートポ
ンプ等のシステムを構築する上で優れたサイクル構成を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による二つの利用側熱交換器を設けこれ
らの温度レベルを二つの膨張弁により適切に制御する二
温度ヒートポンプサイクルの第１の実施例を示す構成図
である。 第２図、第３図及び第４図はそれぞれ第１図の二温度ヒ
ートポンプサイクルにおける暖房運転、冷房運転及び除
湿運転に相当するモリエル線図である。 第５図及び第６図はそれぞれ第１図の実施例をさらに改
善した本発明による第２及び第３の実施例を示す構成図
である。 第７図は第二媒体を介して第二利用側熱交換器を接続し
た構成の本発明による第４の実施例を示す構成図で第１
図、第５図および第６図における第二利用側熱交換器に
関係する所の部分図である。 第８図は第７図において第二利用側熱交換器を複数にし
た場合の本発明による第５の実施例を示す部分図である
。 第９図は絞り装置にキャピラリチューブを用いた場合の
本発明による第６の実施例を示す図である。 １・・・圧縮機　　２・・・四方弁 ３・・・第一利用側熱交換器　４・・・第一絞り装置５
．１７，２２，２５・・・第二利用側熱交換器６・・・
第二絞り装置　　７・・・室外側熱交換器９．１２・・
・気液分離機 １０．２７，２９・・・バルブ　　１１・・・絞り装置
１３．１８・・・中間熱交換器 １４．１９・・・冷媒側熱交換部 １５．２０．２３・・・第二媒体側熱交換部１６．２１
，２４・・・ポンプ ２６．２８・・・キャピラリチューブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室外側熱交換
   器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続する配管を
   備えたヒートポンプ式の空気調和機において、主に室内
   側に設ける二系統の第一及び第二の利用側熱交換器と、
   全開及び両方向流れの絞り制御をできる二つの第一及び
   第二の絞り装置とを設け、これら第一利用側熱交換器、
   第一絞り装置、第二利用側熱交換器、第二絞り装置を順
   次接続して第二利用側熱交換器が二つの絞り装置の間に
   なるサイクル構成にしたことを特徴とする空気調和機。 ２、請求項１において、前記第二利用側熱交換器と前記
   第二絞り装置との間に気液分離器を設けると共に、該気
   液分離器と前記圧縮機の吸込側とをバルブ及び絞り装置
   を介して接続したサイクル構成にしたことを特徴とする
   空気調和機。 ３、請求項１において、前記第一利用側熱交換器と前記
   第一絞り装置との間に気液分離機を設けると共に、該気
   液分離機と圧縮機の吸込側とをバルブ及び絞り装置を介
   して接続したサイクル構成にしたことを特徴とする空気
   調和機。 ４、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記第一絞り装
   置と前記第二絞り装置の間に冷媒と第二媒体との熱交換
   を行う中間熱交換器を設けると共に、前記第二利用側熱
   交換器に該第二媒体を循環させるサイクル構成にしたこ
   とを特徴とする空気調和機。 ５、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室外側熱交換
   器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続する配管を
   備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び第二の利用
   側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制御をできる
   二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、これら第一利
   用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱交換器、第
   二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換器が二つの
   絞り装置の間になるサイクル構成にした空気調和機の運
   転方法において、暖房運転の場合に、前記第一絞り装置
   を全開、前記第二絞り装置を適当に絞ることにより、前
   記第一利用側熱交換器に比べて前記第二利用側熱交換器
   の温度が低くなるように制御して運転することを特徴と
   する空気調和機の運転方法。 ６、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室外側熱交換
   器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続する配管を
   備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び第二の利用
   側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制御をできる
   二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、これら第一利
   用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱交換器、第
   二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換器が二つの
   絞り装置の間になるサイクル構成にした空気調和機の運
   転方法において、暖房運転の場合に、前記第一絞り装置
   及び前記第二絞り装置をそれぞれ適当に絞ることにより
   、前記第一利用側熱交換器が高温側放熱器、前記第二利
   用側熱交換器が低温側放熱器となるように制御して運転
   することを特徴とする空気調和機の運転方法。 ７、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室外側熱交換
   器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続する配管を
   備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び第二の利用
   側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制御をできる
   二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、これら第一利
   用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱交換器、第
   二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換器が二つの
   絞り装置の間になるサイクル構成にした空気調和機の運
   転方法において、冷房運転の場合に、前記第二絞り装置
   及び前記第一絞り装置をそれぞれ適当に絞ることにより
   、前記第二利用側熱交換器が高温側吸熱器、前記第一利
   用側熱交換器が低温側吸熱器となるように制御して運転
   することを特徴とする空気調和機の運転方法。 ８、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室外側熱交換
   器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続する配管を
   備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び第二の利用
   側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制御をできる
   二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、これら第一利
   用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱交換器、第
   二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換器が二つの
   絞り装置の間になるサイクル構成にした空気調和機の運
   転方法において、冷房運転の場合に、前記第二絞り装置
   を全開、前記第一絞り装置を適当に絞ることにより、前
   記第二利用側熱交換器が放熱器、前記第一利用側熱交換
   器が吸熱器となるように制御して運転することを特徴と
   する空気調和機の運転方法。 ９、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、室外側熱交換
   器及びこれらを流路切り換え弁を介して接続する配管を
   備え、主に室内側に設ける二系統の第一及び第二の利用
   側熱交換器と、全開及び両方向流れの絞り制御をできる
   二つの第一及び第二の絞り装置とを設け、これら第一利
   用側熱交換器、第一絞り装置、第二利用側熱交換器、第
   二絞り装置を順次接続して第二利用側熱交換器が二つの
   絞り装置の間になるサイクル構成にした空気調和機の運
   転方法において、除湿運転の場合に、前記第二絞り装置
   を全開、前記第一絞り装置を適当に絞ることにより、前
   記第二利用側熱交換器が放熱器、前記第一利用側熱交換
   器が吸熱器となるように制御して運転することを特徴と
   する空気調和機の運転方法。 １０、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記第一利用
   側熱交換器を気流空調ユニット、前記第二利用側熱交換
   器を輻射空調ユニットとしたことを特徴とする空気調和
   器。 １１、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記第一絞り
   装置及び第二絞り装置を、全開及び両方向流れの絞り制
   御が可能な多機能膨張弁としたことを特徴とする空気調
   和器。 １２、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記第一絞り
   装置及び前記第二絞り装置を、キャピラリチューブとバ
   ルブを並列で対になるように設けた構成にしたことを特
   徴とする空気調和器。 １３、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記第一絞り
   装置及び前記第二絞り装置を、膨張弁とバルブを並列で
   対になるように設けた構成にしたことを特徴とする空気
   調和機。 １４、室内側に設けてそれぞれ異なる空調方式に用いる
   二系統の第一及び第二の利用側熱交換器を、全開及び両
   方向流れの絞り状態を切り換えて前記各熱交換器の温度
   それぞれの空調方式に適した温度レベルに制御できる二
   つの第一及び第二の絞り装置により、これら二つの空調
   方式を複合使用することにより、暖房、冷房及び除湿の
   各運転において、快適性と省エネルギを同時に実現する
   ようにしたことを特徴とする空気調和機の運転方法。