JPH044512B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は冷暖房給湯機、詳しくは、室外側熱交
換器、室内側熱交換器及び給湯側熱交換器と圧縮
機とを切換機構を介して接続してなる冷媒回路
に、高沸点冷媒と低沸点冷媒との混合冷媒を封入
すると共に、循環冷媒の組成比を変更可能とする
手段を設けて、給湯運転時に、前記冷媒回路の循
環冷媒の組成比を変更し、該冷媒中の高沸点冷媒
の組成比を高くし（以下、高沸点冷媒リツチとい
う）給湯温度を高くできるようにした冷暖房給湯
機に関する。 （従来技術） 本出願人は、特願昭59−177189号において、こ
の種冷暖房給湯機（冷媒回路に関しては、本発明
に係る図面である第２図参照）を提案した。 しかして、第２図に示す冷暖房給湯機は、圧縮
機４への吸入冷媒の状態を、液管８に介装する電
動膨張弁９または１０により湿り状態と過熱状態
とに変更制御して、前記吸入冷媒を湿り状態に制
御することにより、該冷媒中に残存する高沸点冷
媒リツチの未蒸発液冷媒を前記圧縮機４の流入側
に設ける気液分離器１２に貯留し、また、逆に前
記吸入冷媒を過熱状態に制御することにより、前
記気液分離器１２に貯留された高沸点冷媒リツチ
の液冷媒を蒸発させて循環回路に戻してやること
により、前記循環冷媒における高沸点冷媒と低沸
点冷媒との組成比を変更するようにしている。 尚、１は室外側熱交換器、２は室内側熱変換
器、３は給湯側熱交換器、７は四路切換弁からな
る冷媒回路の切換機構であり、また、一点鎖線矢
印ハは給湯サイクルを示している。 そして、給湯運転時においては、高温給湯を可
能とするために、循環冷媒の組成比を高沸点冷媒
リツチ側に調節して、比較的低い高圧圧力で凝縮
温度を高く設定できるようにしている。 ところで、所定容量の前記給湯側熱交換器３に
おいて、単位時間に一定の熱量を放熱させるに
は、前記熱交換器３内の凝縮冷媒と被加熱対象で
ある貯湯水との間にある温度以上の温度差が必要
である。 従つて、一般に、設定給湯温度を高くすると、
それだけ凝縮温度、従つて、凝縮圧力が上昇する
ことになる。 そこで、従来、設定給湯温度の上限値は、過負
荷運転を防止の観点から前記圧縮機４に定められ
ている許容高圧圧力（許容凝縮温度）と、所定の
放熱量により定まる前記所要温度差とを考慮して
設定していたのである。 換言すると、設定給湯温度の上限値は、前記許
容凝縮温度より前記所要温度差分だけ低い温度に
制限されていたのである。 （発明が解決しようとする問題点） ところで、上記冷暖房給湯機において、冷媒回
路に、高沸点冷媒の組成比の高い混合冷媒を封入
してやれば、それだけ低い高圧圧力で高い給湯温
度から得られるのであるが、換言すると、前記設
定給湯温度の上限値を高くできるのであるが、か
くした場合にはその反面、冷房、暖房運転時の冷
凍能力が小さくなる欠点を生じるのである。 しかして、本発明は、所定容量の前記給湯側熱
交換器においても、単位時間に放熱させる放熱量
を少なくすれば、この放熱に必要な凝縮冷媒と貯
湯水との所要温度差もそれに応じて小さくなるこ
とに着目して発明したもので、その目的は、前記
設定給湯温度を高くする場合には、前記圧縮機の
能力を積極的に減少させて前記給湯熱交換器での
放熱量を少なくし、前記冷媒回路に殊更に高沸点
冷媒の組成比の高い混合冷媒を封入しなくても、
かつ、凝縮圧力を従来に比して高くすることな
く、給湯温度（設定給湯温度の上限値）を高くで
きるようにする点にある。 （問題点を解決するための手段） 本発明の構成を第１図及び第２図に基づいて説
明すると、室外側熱交換器１、室内側熱交換器２
及び給湯側熱交換器３と圧縮機４とを切換機構７
を介して接続して冷媒回路を形成し、この冷媒回
路に高沸点冷媒と低沸点冷媒との混合冷媒を封入
している。更に、液管８に介装する電動膨張弁
９，１０の弁開度制御の変更により循環冷媒の組
成比を変更可能とし、給湯運転時には循環冷媒の
組成比を変更して、該冷媒中の高沸点冷媒の組成
比を高くする如くしている。 更に、前記圧縮機４に、該圧縮機４の部分容量
運転を可能とする容量制御手段を設ける一方、給
湯運転における設定給湯温度を高低に切換える切
換手段１５、該切換手段１５が高温側の設定給湯
温度に切換えられた時に、前記容量制御手段をオ
ン動作して前記圧縮機４を部分容量運転させる制
御手段とを設けたのである。 （作用） 給湯運転時であつて、前記切換手段１５を高温
側の設定給湯温度側に切換えると、このことによ
つて、前記圧縮機４が部分容量運転させられるか
ら、冷凍能力が低下し、前記給湯側熱交換器での
放熱量が積極的に減少させられるのである。 このため、この減少した放熱量を放熱させるた
めに必要な凝縮冷媒と貯湯水との温度差も従来の
全容量運転時に比して減少するから、この所容温
度差の減少分だけ凝縮温度（高圧圧力）を上昇さ
せることなく、前記設定給湯温度の上限値を高く
設定できるのである。 （実施例） 第２図に示すものは、冷房、暖房、給湯及び冷
房給湯運転を可能とした冷暖房給湯機である。 即ち、室外側熱交換器１、室内側熱交換器２及
び給湯側熱交換器３と、圧縮機４とを、２個の第
１及び第２四路切換弁５，６から成る切換機構７
を介して接続して冷媒回路を形成している。 そして、この冷媒回路に高沸点冷媒Ｒ２２と低
沸点冷媒Ｒ１２とを混合してなる混合冷媒を封入
している。 更に、前記室外側熱交換器１と前記室内側熱交
換器２とを接続する被管８に、任意に弁開度制御
を行えるようにした第１及び第２電動膨張弁９，
１０を介装する一方、前記圧縮機４の吸入ガス管
１１に、吸入冷媒中の未蒸発液冷媒を分離して貯
留可能とした気液分離器１２を介装している。 尚、１３は受液器、１４はアキユムレータであ
る。 かくして、前記切換機構７を切換操作して、実
線矢印イで示すごとく冷凍サイクルをロのごとく
形成することにより暖房運転を、一点鎖線矢印ハ
に示すごとく形成することにより給湯運転を、更
に、二点鎖線矢印ニのごとく形成することにより
冷房給湯運転を行えるようにしている。これと同
時に、各運転に応じて前記第１及び第２電動膨張
弁９，１０のいずれか一方を第１表に示すごとく
通電して弁開度制御し、または非通電として開放
し、前記圧縮機４の吸入冷媒の過熱度を制御する
ごとくしている。 尚、前記切換機構７を各四路切換弁５，６は通
電により実線側に切換えられるもので、各運転時
における通電状態は前記第１表に示す通りであ
る。

【表】 更に、前記冷媒回路の循環混合冷媒の組成比を
後記するごとく変更可能として、冷暖房運転時に
おいては、循環冷媒中の高沸点冷媒の組成比を高
低に変更して、冷凍能力を大小に変更制御する一
方、給湯運転時には循環冷媒中の高沸点冷媒の組
成比を高くして、高圧圧力に対する凝縮温度を高
く、従つて、温度の高い給湯が行えるようにして
いる（尚、この場合冷凍能力は低下する）。 以下、冷房運転時における能力調整について説
明すると、冷凍能力を大きくする場合には、前記
第１電動膨張弁９の弁開度を前記吸入冷媒が湿り
状態となるように開きぎみに制御するのであつ
て、かくすると前記吸入ガス管１１を流通する吸
入冷媒に残存する高沸点冷媒リツチの未蒸発液冷
媒が前記気液分離器１２で分離されて該分離器１
２に貯留されていくのである。 このようにして高沸点冷媒リツチの液冷媒が前
記気液分離器１２に貯留されていくと、循環冷媒
中の高沸点冷媒の組成比が低下し、換言すると、
低沸点冷媒の組成比が上昇するので能力が増大す
るのである。 また、前記第１電動膨張弁９の弁開度を前記吸
入冷媒が過熱状態となるように制御すると、前記
気液分離１２に貯留されていた高沸点冷媒リツチ
の液冷媒が前記吸入冷媒に蒸発していき、前記気
液分離器１２から放出されるので、循環冷媒中の
高沸点冷媒の組成比が再び上昇して能力が低下す
るのである。 一方、給湯、または、冷房給湯運転時には、前
記第２または第１電動膨張弁１０，９を、前記吸
入冷媒が過熱状態となるように制御して、前記冷
房運転時における能力低下時と同様に循環冷媒中
の高沸点冷媒の組成比を高くするのである。かく
すると、冷凍能力は低下するが、高圧圧力に対す
る凝縮温度が高くなり、従つて、高温給湯が可能
となるのである。 以上のごとく構成する冷暖房給湯機において、
前記圧縮機４に容量を２段階に調節可能とした容
量制御手段を設けると共に、 前記設定給湯温度を高低に切換える切換手段１
５（第３図参照）と、 給湯または冷房給湯運転時に前記切換手段１５
の信号を入力して、前記容量制御手段を動作させ
て前記圧縮機１を部分容量運転させる制御手段と
を設けるのである。 前記圧縮機４はステーシヨナリーベーン形の回
転圧縮機で、前記容量制御手段を次のようにして
設けている。即ち、シリンダ（図示せず）に、吸
入側にバイパス通路４１を介して連通する中間吐
出孔４２を開口すると共に、該中間吐出孔４２を
開閉する中間吐出弁４３を設ける一方、この中間
吐出弁４３の背面側に高圧または低圧ガスを作用
させて、該弁４３を開閉動作させる３方電磁弁４
４を設けている。 かくして、前記３方電磁弁４４への通電を遮断
して、前記中間吐出弁４３の背面に高圧を作用さ
せることによつて、前記中間吐出孔４２を閉鎖し
て全容量運転し、また、前記３方電磁弁４４に通
電して、前記中間吐出弁４３の背面に低圧を作用
させると、該弁４３がリターンばね４５により開
動作して、部分容量運転が行えるようにしてい
る。 また、前記圧縮機４には、過負荷運転防止用の
高圧制御スイツチ（図示せず）を設けており、高
圧圧力が設定圧力に達すると前記圧縮機４を停止
するようにしている。従つて、凝縮温度の上限は
前記設定圧力に対応したい凝縮温度の上限は前記
設定圧力に対応した凝縮温度t_pに制限されてい
る。 また、前記切換手段は後記するマイクロコンピ
ユータの入力側に接続するスイツチ１５からなる
ものである。 更に、前記制御手段は前記マイクロコンピユー
タに組込むプログラムにより達成するものであ
る。 以下、電気回路につい概略説明すると、マイク
ロコンピユータＣの入力側に、運転モードを切換
える運転モード選択手段１６と、前記切換スイツ
チ１５とを接続する一方、 前記マイクロコンピユータＣの出力側には、前
記容量制御手段の前記３方電磁弁４４、前記各四
路切換弁５，６及び前記各電動膨張弁９，１０を
接続している。 尚、給湯運転時には前記したごとく設定給湯温
度を高低に切換えられるようにしているが、これ
ら高温側の設定給湯温度及び低温側の設定給湯温
度はいずれも前記マイクロコンピユータのROM
に予めインプツトされている。 尚、図示していないが、前記給湯側熱交換器３
側には貯湯水の温度を検出する検出手段を設けて
おり、該検出手段による検出温度と前記設定給湯
温度とを基に、前記マイクロコンピユータによ
り、前記圧縮機１を発停制御するようにしてい
る。 次に、上記冷暖房給湯機の給湯運転について説
明する。 前記運転モード選択手段１６により給湯運転を
選択すると、前記第１及び第２四路切換弁５，６
が切換えられて第２図に示す給湯サイクルが形成
されると同時に、前記第１電動膨張弁９が前記吸
入冷媒を過熱状態とするように制御される。この
結果、循環冷媒が高沸点冷媒リツチ（封入当初）
の組成比となり、低い高圧圧力で高い凝縮温度が
得られるのである。即ち、全体に高温の給湯水が
得られるのである。 しかして、前記切換スイツチ１５を低温側の設
定給湯温度ｔ１側に切換えると、前記３方電磁弁
４４の通電が遮断されて、前記中間吐出弁４３の
背面に高圧が作用して前記中間吐出孔４２が閉鎖
され、前記圧縮機４が全容量運転されるのであ
る。 この結果、第４図に示すように、前記給湯側熱
交換器３における放熱量が前記圧縮機４の全容量
運転に見合う大熱量Ｑ１となるのである。かくし
て、大きな放熱量で迅速に貯湯水を加熱できるの
であり、この貯湯水が前記低温側設定給湯温度ｔ
１に達すると、前記圧縮機１が停止されるのであ
る。 一方、前記切換スイツチ１５を高温側の設定給
湯温度ｔ２側に切換えると、前記３方電磁弁４４
が励磁されて、前記中間吐出弁４３が開放され、
前記圧縮機１が部分容量運転に切換えられるので
ある。 そうすると、前記圧縮機１の能力が低下するか
ら、それに応じて前記給湯側熱交換器３での放熱
量も減少するのである（熱量Ｑ２）。かくして、
この熱量Ｑ２を単位時間に放熱するために必要な
凝縮冷媒と前記貯湯水との温度差Δt２は、放熱
量がＱ１の場合の所要温度差Δt１よりも小さく
なるのである。 このよう前記所要温度差が小さくなるから、高
温側設定給湯温度ｔ２の設定上限温度を低温側設
定給湯温度ｔ１に対して、（ｔ１−ｔ２）だけ高
く設定できるのである。換言すると、高温側設定
給湯温度（ｔ１）を（ｔ１−ｔ２）だけ前記圧縮
機４の高圧制御に規定されて定まる上限の前記凝
縮温度ｔ０に近付けて高温側に設定することがで
きるのである。 かくして、給湯能力は低下するが、従来に比し
て更に高温の給湯が行えるのである。 尚、この場合も、貯湯水の温度が前記設定給湯
温度ｔ２に達すると、前記圧縮機４は停止され
る。 尚、上記実施例においては、前記制御手段をマ
イクロコンピユータを用いて構成したが、第５図
に示すように、サーモスタツトから成る前記切換
スイツチ１５の高温側切換接点ａに、高温側設定
給湯温度で動作するサーモスタツト３０と前記圧
縮機４駆動用の電磁開閉器３１との直列回路と、
前記３方電磁弁４４のとの並列回路を接続する一
方、 前記切換スイツチ１５の低温側切換接点ｂに、
低温側接点温度で動作するサーモスタツト３２と
前記電磁開閉器３１との直列回路に接続するごと
くして、シーケンス回路により構成してもよい。 また、循環冷媒の組成比を変更するための手段
は上記した実施例のものに限定されるものではな
い。 また、前記圧縮機４は回転圧縮機に限ることな
くあらゆるタイプの圧縮機を用いるこができる。
また、容量制御手段も前記した手段に限られるも
のではない。 （発明の効果） 以上のごとく、本発明においては、給湯運転時
に、高温給湯を行う場合には積極的に前記圧縮機
４の能力を低下させて、前記給湯側熱交換器での
放熱量を減少させるようにしたから、冷媒回路に
封入する混合冷媒に高沸点冷媒の組成比が殊更に
高いものを用いなくても、設定給湯温度をより高
く設定でき、従来に比してより温度の高い給湯が
行えるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例の説明図
で、第１図はクレーム対応図、第２図は冷媒回路
図、第３図は電気回路図、第４図は運転状態説明
図、第５図は他の実施例の電気回路図である。 １……室外側熱交換器、２……室内側熱交換
器、３……給湯側熱交換器、４……圧縮機、７…
…切換機構、１５……切換スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 室外側熱交換器１、室内側熱交換器２及び給
   湯側熱交換器３と圧縮機４とを切換機構７を介し
   て接続してなる冷媒回路に、高沸点冷媒と低沸点
   冷媒との混合冷媒を封入し、給湯運転時に、循環
   冷媒の組成比を変更して、該冷媒中の高沸点冷媒
   の組成比を高くする如くした冷暖房給湯機であつ
   て、前記圧縮機４に、該圧縮機４の部分容量運転
   を可能とする容量制御手段を設ける一方、給湯運
   転における設定給湯温度を高低に切換える切換手
   段１５と、該切換手段１５が高温側の設定給湯温
   度に切換えられた時に、前記容量制御手段をオン
   動作して前記圧縮機４を部分容量運転させる制御
   手段とを設けたことを特徴とする冷暖房給湯機。