JPH0446344B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷媒加熱型給湯暖冷房機に関するもの
である。

従来の技術 従来のヒートポンプ給湯暖冷房機は、第６図に
示すように、圧縮機１、四方弁２、三方弁３、室
内機４、第１キヤピラリーチユーブ５、第２キヤ
ピラリーチユーブ６、水冷媒熱交換器７を順次連
結して成る冷房給湯サイクル装置と、前記圧縮機
１、前記四方弁２、室外機８、第３キヤピラリチ
ユーブ９、第１電磁弁１０、前記水冷媒熱交換器
７、前記三方弁３を順次連結して成る空気集熱型
給湯サイクル装置と、前記圧縮機１、前記四方弁
２、前記室外機８，第２電磁弁１１、第１キヤピ
ラリーチユーブ５、前記室内機４、前記三方弁３
を順次連結してサイクル構成した大気放熱型冷房
サイクル装置と、前記圧縮機１、前記四方弁２、
前記室外機８、前記第３キヤピラリーチユーブ
９、第３電磁弁１２、前記室内機４、前記三方弁
３を順次連結してサイクル構成した大気集熱型暖
房サイクル装置と、前記水冷媒熱交換器７、水循
環ポンプ１３、貯湯槽１４を連結して成る水加熱
給湯装置とから構成されており、大気熱を集熱し
て、給湯用の加熱、あるいは室内機を通じての暖
房加熱等を行うようになつていた。（例えば特開
昭59−157459号公報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、一般的に
外気温が下がれば、給湯加熱能力や、暖房能力が
低下する傾向にあり、寒冷地等、外気温が低い季
節では利用できないという問題があつた。一方高
圧冷媒か、あるいは低圧冷媒をガスバーナ、ある
いは石油バーナ等で加熱し、圧縮機を冷媒ポンプ
として利用して熱搬送システムを形成し、暖房、
あるいは給湯能力を高める冷媒加熱型冷暖房シス
テムがある。このシステムの場合、圧縮機を冷媒
ポンプとして利用するため、熱搬送用電力が必要
である。また、低外気温時の大気熱集熱サイクル
を停止して冷媒加熱の熱量のみを利用することに
なり、この結果バーナ部等の大能力が必要となり
大形化になるという問題があつた。また、この種
の冷媒加熱方式は、冷媒が洩れ、これが加熱され
た場合有毒性に変化するという問題があり、バー
ナ部の冷媒通路系の耐腐食性、耐久性が重要な課
題となつていた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の冷媒加熱
型給湯暖冷房機は、給湯機能を有するボイラ給湯
装置と、室内外の大気熱に対し集熱放熱を行うヒ
ートポンプ冷凍サイクル機能と室内外の大気熱を
集熱し前記ボイラ給湯装置内の水を加熱するヒー
トポンプ水加熱機能を有するヒートポンプ冷凍サ
イクル装置と、前記ボイラ給湯装置の温水で冷媒
を加熱し、これより加熱された冷媒が無電力で熱
搬送し、前記ヒートポンプ冷凍サイクル装置の高
圧冷媒と重畳して室内機へ導かれ、こゝで放熱さ
れて凝縮して戻る機能を有する熱駆動型熱搬送装
置とからなる冷媒加熱型給湯暖冷房機を構成した
ものである。

作 用 本発明は上記の構成によつて、第１の作用は、
前記ボイラ給湯装置内の温水で冷媒を加熱し、こ
の熱量を無電力で熱搬送し、これを室外の大気熱
を集熱し、熱ポンプで送られた熱量と重畳して室
内機へ導き暖房用として用いるものであり、この
ため、従来例のようにバーナによる直接冷媒加熱
方式ではないため、冷媒加熱部の熱交換器の腐食
が無く、仮りに冷媒が洩れた場合でもバーナ加熱
によつて毒性のガスが発生するという問題はな
い。また前記のように、温水で加熱された冷媒の
熱量を無電力で熱搬送し、熱利用するため省エネ
ルギー効果が高いシステムであると言える。ま
た、この搬送熱量と、ヒートポンプによつて大気
熱から集熱した熱量とが重畳されて利用されるた
め、省エネルギー型で大能力の熱量を利用するこ
とができる。第２の作用は、室内外のいずれかの
空気熱をヒートポンプによつて集熱し、ボイラ給
湯装置内の水を加熱する作用を持つている。この
ため特に水温の低い場合はヒートポンプの効率が
高い状態で動作することになり、ボイラで水加熱
することよりも省エネルギー効果が大きい。ま
た、前記第２の作用に加えてボイラによる水加熱
作用を同時に発揮させることによつて、水温の立
上りが極めて高く、使い勝手が良い。第３の作用
は、室内の熱量を室内機を介してヒートポンピ作
用によつて集熱し、室外機を通じて放熱される冷
房効果も得れる。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。第１図において、圧縮機１５、四方弁
１６、送風装置１７を有する室内側熱交換器１
８、第１逆止弁１９と第１膨張器２０の並列回路
の並列回路に構成された第１膨張装置、第１二方
弁２１第２二方弁２２、第２逆止弁２３と第２膨
張器２４の並列回路に構成された第２膨張装置、
送風装置２５を有する室外側熱交換器２６を順次
連結したヒートポンプ冷凍サイクル装置と、ボイ
ラ型水加熱装置２８、貯湯槽２９、給水回路３０
給湯回路３１とからなるボイラ型給湯装置と、前
記ボイラ型給湯装置内の温水を水循環ポンプ３２
によつて循環させ、その温水の熱量によつて冷媒
を加熱する冷媒加熱器３３と、前記冷媒加熱器３
３、熱搬送用第１逆止弁３４、冷媒制御装置３
５、熱搬送用第２逆止弁３６、熱搬送閉止用電磁
弁３７、前記第１二方弁２１と前記第２二方弁２
２の間の冷媒配管を順次連結し、かつ、前記圧縮
機１５の吐出部と前記冷媒加熱器３３を連結し構
成した熱駆動型熱搬送装置と、前記熱搬送用第１
逆止弁３４と熱搬送閉止用電磁弁３７の間の熱搬
送回路をバイパスするバイパス電磁弁回路３９
と、前記冷媒制御装置３５と前記圧縮機１５の吐
出部の間を連結し、間欠あるいは連続的に開閉す
る圧力調整用電磁弁３８とから構成されている。

上記構成において、運転モードの１つに冷媒加
熱型給湯暖房モードを説明すると、第２図の矢印
で循環方向を示すように室内機１８で凝縮され、
第１膨張装置から流れ出た液冷媒は、一部は開放
された熱搬送閉止用電磁弁３７、熱搬送用第２逆
止弁３６を経て冷媒制御装置３５に流れ込み液溜
めされ、その一部の冷媒が圧力調整用電磁弁３８
の間欠、あるいは連続的な開放と共に、前記冷媒
制御装置３５と、前記冷媒加熱器３３のヘツド差
および内圧のバランス程度によつて冷媒加熱器３
３へ落し込まれ、前記圧力調整用電磁弁３８の閉
止と同時に、加熱され、冷媒加熱蒸気に状態変化
する。この冷媒蒸気が圧縮機１から吐出された冷
媒加熱蒸気と重畳され、室内側熱交換器１８へ熱
搬送される。この室内側熱交換器１８からの同様
の冷媒循環がくり返えされ、暖房機能が発揮され
ることになる。また前記室内側熱交換器１８で放
熱によつて凝縮されて生じた液冷媒のうち、一部
は前記で説明したように冷媒加熱器２６へ固い、
残り冷媒は第２二方弁２２、第２膨張器２４を経
て室外側熱交換器２６内で蒸発し、大気熱を吸熱
して圧縮機１５へ向い、再び高圧圧縮ポンプによ
つて吐出され、ヒートポンプサイクルの機能を発
揮する作用を担つている。このように大気熱を室
外側熱交換器２６から集熱した熱量と、前記冷媒
加熱器によつて得られた熱量とが重畳されるた
め、低外気温時で大気集熱量が減つても、ボイラ
型加熱装置で加熱熱量を増やすか、あるいは、水
循環ポンプ３２を容量制御型あるいは可変速型の
ポンプを用いることによつて温水循環量を増やす
か、あるいは、それらを同時に作動させて、冷媒
加熱器からの熱量を増やすことによつて暖房能力
を下げることなく、快適な暖房能力が得られると
いう効果がある。このような働きに加えて、ボイ
ラ型加熱装置１４によつて貯湯槽２９内の水を直
接加熱し、給湯として用いることができるため特
に寒冷地用の給湯暖房器として有効に作用するも
のである。また第３図に示すように水循環ポンプ
を運転停止し、熱搬送閉止用電磁弁３７を閉止し
て、かつ四方弁２を点線のように切替え、冷凍サ
イクルを冷房モードに切替えることによつて通常
の冷房効果も得られるものである。

また、第４図に示すように第２二方弁８、熱搬
送閉止用電磁弁２３、圧力調整用電磁弁２４を閉
止し、かつボイラ型加熱装置の運転を停止して、
矢印のように冷媒および水を循環させ、ヒートポ
ンプ給湯加熱冷房モードに切替えて利用すること
によつて室内を冷房しつゝ、その吸熱量で貯湯槽
内の水を加熱し給湯として利用でき、いわゆる夏
季において廃ガスを出すことなく、クリーンな給
湯冷房効果が得られる。又、第５図に示すよう
に、第１二方弁７、熱搬送閉止用電磁弁３７、圧
力調整用電磁弁３６を閉止し、ボイラ型加熱装置
の運転を停止して、矢印のように冷媒、および水
を循環させ、ヒートポンプ給湯加熱モードに切替
えることによつて、大気熱を吸熱し、この熱量で
貯湯槽内の水を加熱し給湯熱量として利用するこ
とができ効果をもつている。上記の如く、各種運
転モードを説明した作用と効果に加えて、さらに
効果を高めるには水循環ポンプを可変速型か、あ
るいは、容量制御型で、かつ可逆型の方向のある
ポンプを用い、運転モードと熱量の利用程度に応
じて変化させることが適切と言える。

発明の効果 以上のように本発明の冷媒加熱型給湯暖冷房機
によれば次のような効果が得られる。

(1) ボイラ型加熱装置、この熱量による冷媒加熱
器、熱搬送装置、この加熱駆動型熱搬送装置と
熱量的に重畳させた空気集熱型のヒートポンプ
とによつてハイブリツドサイクルに構成されて
いるので、大気集熱量の変動によつて、暖房熱
量が不足する場合、ボイラ型加熱装置の加熱量
を増やし、熱駆動型熱搬送装置の熱搬送量を増
やし補うことができる効果があり、いわゆる冷
媒加熱型給湯暖房効果が得られる。

(2) 熱駆動型熱搬送装置はヒートポンプサイクル
と同一冷媒を利用しているため熱交換器や、搬
送回路等が簡略化されるため低コスト化になる
という効果がある。

(3) サイクルを切替えることによつて、ボイラ型
加熱装置の運転を停止した状態で冷房機能と、
その吸熱量を給湯用に用いる給湯機能を利用で
きるいわゆる冷房給湯加熱モード構成にするこ
とができるので夏季における機器利用の省エネ
ルギ効果が高く、かつ廃ガスを大気中に出すこ
となく利用できる効果がある。

(4) 大気熱をヒートポンプによつて吸熱して、こ
の熱量を給湯用に用いる。いわゆるヒートポン
プ給湯加熱モード構成にできるので、中間期の
季節では比較的高熱量の大気熱をヒートポンプ
によつてくみあげるため、高い省エネルギ効果
が得られる。

(5) 室内の熱量を吸熱して、大気へ放熱する、い
わゆる従来のエアコンのような冷房モードで運
転できる構成に切替えることができるので、夏
季における使い勝手が向上でき効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１の実施例における冷媒加熱
型給湯暖冷房機の構成図、第２図、第３図、第４
図、第５図は同機の給湯暖房モード、冷房モー
ド、給湯冷房モード、給湯加熱モードのそれぞれ
運転モードを示す構成図、第６図は従来のヒート
ポンプ暖冷房給機の構成図である。 １５……圧縮機、１６……四方弁、１７……室
内側熱交換器、１９……第１逆止弁、２０……第
１膨張器、２１……第１二方弁、２２……第２二
方弁、２３……第２逆止弁、２４……第２膨張
器、２６……室内側熱交換器、２７……アキユム
レータ、２８……ボイラ型加熱器、２９……貯湯
槽、３３……冷媒加熱器、３４……熱搬送用第１
逆止弁、３５……冷媒制御装置、３６……熱搬送
用第２逆止弁、３７……熱搬送閉止用電磁弁、３
８……圧力調整用電磁弁、３９……バイパス電磁
弁回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、第１逆止
   弁と第１膨張器を並列回路に構成した第１膨張装
   置、第１二方弁、第２二方弁、第２逆止弁と第２
   膨張器を並列回路に構成した第２膨張装置、室外
   側熱交換器を順次連結したヒートポンプ冷凍サイ
   クル装置と、ボイラ型水加熱装置、貯湯槽、給水
   回路、給湯回路からなるボイラ型給湯装置と、前
   記ボイラ給湯装置内の温水による冷媒加熱器、前
   記冷媒加熱器、熱搬送用第１逆止弁、冷媒制御装
   置、熱搬送用第２逆止弁、熱搬送閉止用電磁弁、
   前記第１二方弁と前記第２二方弁間の冷媒配管と
   を順次連結し、かつ前記圧縮機の吐出部と前記冷
   媒加熱器を連結した熱駆動型熱搬送装置と、前記
   熱搬送用第１逆止弁と熱搬送閉止用電磁弁間の熱
   搬送回路をバイパスするバイパス電磁弁回路と、
   前記冷媒制御装置と圧縮機の吐出部の間を連結し
   て間欠、あるいは連続的に開閉する圧力調整用電
   磁弁とからなる冷媒加熱型給湯暖冷房機。 ２ ボイラ給湯装置と冷媒加熱回路間を連結して
   前記ボイラ給湯装置内の温水を循環させる水循環
   ポンプとから構成された特許請求の範囲第１項記
   載の冷媒加熱型給湯暖房冷房機。 ３ 水循環ポンプは回転数制御型水循環ポンプ、
   または、容量制御水循環ポンプから構成された特
   許請求の範囲第２項記載の冷媒加熱型給湯暖冷房
   機。 ４ 水循環ポンプは、循環方向の可逆型循環ポン
   プから構成された特許請求の範囲第２項または第
   ３項記載の冷媒加熱型給湯暖冷房機。