JPH05288428A

JPH05288428A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH05288428A
Application number: JP4083623A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Kawamura; 浩伸川村; Hiroo Nakamura; 啓夫中村; Hiroshi Kogure; 博志小暮; Mareo Sudo; 希雄須藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-11-02
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JP3598520B2

Abstract

(57)【要約】【目的】暖房運転、冷房運転及び除湿運転を行える空気
調和機に関し、各運転において快適性の向上あるいは省
エネルギを実現できる空気調和機の冷凍サイクルを提供
する。【構成】中間熱交換器５を介して冷媒が循環するサイク
ルと第二媒体が循環するサイクルを結合すると共に、流
量調節弁１０を設けたバイパス管９が第一利用側熱交換
器３をバイパスするように接続したサイクル構成とし、
暖房、冷房、除湿の各運転において、第一及び第二の二
つの利用側熱交換器を例えば気流方式や輻射方式の各空
調方式に適した異なる温度レベルに制御する。【効果】気流方式や輻射方式の異なる温度レベルの空調
方式を単独あるいは複合して使用でき、快適性の向上及
び省エネルギを図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプサイクル
を適用した空気調和機に係り、特に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を適用し
た空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の冷凍サイクルを用いた空気調和機
は、暖房運転及び冷房運転が可能で年間を通して空調機
として使用できるヒートポンプ式が主流であるが、快適
性向上等のために利用側熱交換器を複数にして、暖房運
転時において床暖房を可能にしたサイクル構成が提案さ
れている。

【０００３】例えば、特開昭６２−２７６３７１号公報
に記載の構成は、図８に示すように、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、四方弁と室内熱交換器の間に輻
射パネルを設けたサイクル構成となっている。このサイ
クル構成で暖房運転時には、圧縮機を出た高温冷媒を輻
射パネルから室内熱交換器に流して、室内熱交換器と輻
射パネルの両方を用いることにより、暖房時の快適性向
上を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空気調和機
における快適性は、暖房、冷房、除湿の各運転時を総合
的に考え、同時に省エネルギと両立する形で満足させる
必要があるが、上記した温度の異なる２つの利用側熱交
換器を設けた従来の冷凍サイクルは、次のような問題点
がある。

【０００５】図８に示す冷凍サイクルは、暖房運転及び
冷房運転を行うサイクル構成になっているが、四方弁と
室内熱交換器の間に設けた輻射パネルは、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
交換器より高温に設定されている。また、冷房運転時に
は、輻射パネルに低温冷媒が流れるが、有効に利用され
ていない。従って、省エネルギの点からは十分に配慮さ
れていないものであった。

【０００６】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
度レベルを持つ空調方式を複合して、主に暖房運転や除
湿運転において、快適性の向上あるいは省エネルギを実
現できるヒートポンプサイクルを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空気調和機は、室内に第一利用側熱交換
器、第二利用側熱交換器を有する空気調和機において、
圧縮機、第一利用側熱交換器、第一絞り装置、冷媒と第
二媒体を熱交換させるための中間熱交換器、第二絞り装
置、熱源側熱交換器を順次接続して冷媒を循環させるサ
イクルを構成するとともに、流量調節弁を設けた配管を
第一利用側熱交換器をバイパスするように接続し、前記
中間熱交換器を介して第二利用側熱交換器を接続して該
第二利用側熱交換器に第二媒体を循環させるように配管
したものである。

【０００８】又、室内に第一利用側熱交換器、第二利用
側熱交換器を有する空気調和機において、圧縮機、第一
利用側熱交換器、第一絞り装置、冷媒と第二媒体を熱交
換させるための中間熱交換器、第二絞り装置、熱源側熱
交換器を順次接続して冷媒を循環させるサイクルを構成
するとともに、両側に二方弁を備えた貯留器を前記第一
利用側熱交換器と第一絞り装置および中間熱交換器をバ
イパスするように接続し、前記中間熱交換器を介して第
二利用側熱交換器を接続して該第二利用側熱交換器に第
二媒体を循環させるように配管したものである。

【０００９】又、圧縮機、第一利用側熱交換器、冷媒と
第二媒体を熱交換させるための中間熱交換器へと絞り装
置への冷媒の流れる方向を一定にするための整流装置、
該整流装置を介して中間熱交換器と絞り装置、熱源側熱
交換器を順次接続して冷媒を循環させるサイクルを構成
するとともに、前記中間熱交換器を介して第二利用側熱
交換器を接続して該第二利用側熱交換器に第二媒体を循
環させるように配管したものである。

【００１０】又、圧縮機、第一利用側熱交換器、冷媒と
第二媒体を熱交換させるための中間熱交換器へと絞り装
置への冷媒の流れる方向を一定にする整流装置、該整流
装置を介して中間熱交換器と絞り装置、熱源側熱交換器
を順次接続して、冷媒を循環させるサイクルを構成する
とともに、流量調節弁を設けた配管を第一利用側熱交換
器をバイパスするように接続し、前記中間熱交換器を介
して第二利用側熱交換器を接続して該第二利用側熱交換
器に第二媒体を循環させるように配管したものである。

【００１１】又、圧縮機、第一利用側熱交換器、中間熱
交換器と絞り装置への冷媒の流れる方向を一定にする整
流装置、整流装置を介した中間熱交換器と絞り装置、熱
源側熱交換器を順次接続し、さらに、両側に二方弁を備
えた貯留器を、第一利用側熱交換器と中間熱交換器をバ
イパスするように接続して、冷媒を循環させるサイクル
を構成すると共に、冷媒と第二媒体が熱交換する中間熱
交換器を介して第二利用側熱交換器を接続して第二利用
側熱交換器に第二媒体を循環させるように配管したもの
である。

【００１２】又、前記流量調節弁を設けた配管、第一絞
り装置、中間熱交換器、第二利用側熱交換器が取外し、
取付可能に設定されているものである。

【００１３】又、前記両側に二方弁を備えた貯留器、第
一絞り装置、中間熱交換器、第二利用側熱交換器が取外
し、取付可能に設定されているものである。

【００１４】又、前記第一絞り装置の開度を変えること
により暖房運転時に前記中間熱交換器へ流入する冷媒状
態を気液混合の二相流から過熱ガスの範囲で可変にする
ものである。

【００１５】

【作用】上記のように構成しているので、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ことができる。暖
房運転時においては、一つあるいは二つの絞り装置を全
開の状態又は適当に絞った状態とし、第二利用側熱交換
器を使用する時には、中間熱交換器を介して第二利用側
熱交換器に第二媒体を循環させることができる（第二利
用側熱交換器を使用しない時は、第二媒体は循環させな
い。）。この時、途中に流量調節弁を設けたバイパス管
を接続した構成では、運転条件に合わせて流量調節弁の
開度を調節し、両側に二方弁を設けた貯留器を接続した
構成では、運転条件に合わせて二つの二方弁の開閉を行
う。これにより、気流単独あるいは気流輻射複合による
空調が可能になる。

【００１６】冷房運転時において、一つあるいは二つの
絞り装置を全開状態又は適当に絞った状態とし、第二利
用側熱交換器を使用する時には、中間熱交換器を介して
第二利用側熱交換器に第二媒体を循環させることができ
る。（第二利用側熱交換器を使用しない時は、第二媒体
を循環させない。）この時、途中に流量調節弁を設けた
バイパス管を接続した場合は、流量調節弁を全閉の状態
とし、また、両側に二方弁を設けた貯留器を接続した場
合にも、運転条件に合わせて二つの二方弁の開閉を行
う。これにより、気流単独あるいは気流輻射複合による
空調が可能になる。この時、第二利用側熱交換器は、室
内下方が冷え過ぎるような場合に、第二媒体を循環させ
室内に放熱を行い、室内が冷え過ぎることのない冷房運
転が可能になる。

【００１７】除湿運転時において、一つあるいは二つの
絞り装置を全開状態又は適当に絞った状態とし、気流空
調の風量を抑えて、中間熱交換器を介して第二利用側熱
交換器に第二媒体を循環させる。この時、途中に流量調
節弁を設けたバイパス管を接続した場合は、流量調節弁
を全閉の状態とし、また、両側に二方弁を設けた貯留器
を接続した場合にも、運転条件に合わせて二つの二方弁
の開閉を行うので、第二利用側熱交換器で、中間熱交換
器での熱交換量相当が放熱できるので、室内が冷え過ぎ
ることのない除湿運転が可能になる。

【００１８】上述のように、空調には気流による、輻射
による等の種々の空調方法があり、さらに各空調方法に
適した温度レベルがあるが、異なる温度レベルを持つ複
数の空調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。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１から図４は、本発明の第１の実施例を示すもの
で、図１はサイクル構成図、図２は図１のサイクル構成
における暖房運転時のモリエル線図、図３は図１のサイ
クル構成における冷房運転時のモリエル線図、図４は図
１のサイクル構成における除湿運転時のモリエル線図で
ある。

【００２０】図１において、１は圧縮機、２は四方弁、
３は第一利用側熱交換器、４は両方向流れの絞り制御及
び全開状態が可能な機能を有する第一絞り装置、５は冷
媒と第二媒体が熱交換する中間熱交換器、６は両方向流
れの絞り制御及び全開状態が可能な機能を有する第二絞
り装置、７は熱源側熱交換器、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、９は途中に全閉可能な
流量調節弁１０（二方弁として作用する。）が設けられ
第一利用側熱交換器３と第一絞り装置４をバイパスする
ように接続したバイパス管であり、これらを冷媒配管で
接続して冷媒を循環させるサイクルが構成されている。
また、１２は第二利用側熱交換器、１１はポンプであ
り、中間熱交換器５と配管で接続されており、第二媒体
を循環させるサイクルを構成している。すなわち、ヒ−
トポンプの冷媒と第二媒体のそれぞれが循環するサイク
ルを、中間熱交換器５を介して熱交換させるように組み
合わせたサイクル構成である。

【００２１】次に、以上のように構成された第１の実施
例における暖房運転時、冷房運転時および除湿運転での
動作について、図２から図４に示したモリエル線図を参
照しながら説明する。まず、暖房運転時においては、第
一絞り装置４は全開の状態に、第二絞り装置６を適当に
絞り、すなわち適当な開度の状態に、第二利用側熱交換
器１２を使用する時には、流量調節弁１０を運転条件に
合わせて開度を調節すると共に、ポンプ１１を起動させ
るように運転する。このように各機器を設定することに
より、冷媒は圧縮機１、四方弁２を通過後分岐し、一方
は第一利用側熱交換器３、第一絞り装置４の順に流れ、
他方はバイパス管９を流れて、中間熱交換器５の手前で
合流し気液混合の二相流になる。その後、この気液混合
の二相流は中間熱交換器５を流れ、第二絞り装置６、熱
源側熱交換器７、四方弁２、アキュムレータ８の順に流
れる。この時、第二媒体はポンプ１１により、中間熱交
換器５と第二利用側熱交換器１２の間を循環するが、中
間熱交換器５で冷媒と第二媒体が熱交換され、第二利用
熱交換器で熱交換された熱が利用される。

【００２２】すなわち、図２に示すモリエル線図におい
て、冷媒は、圧縮機１により低温低圧ガスのＡ₁点から
Ａ₂点で示すように高温高圧ガスに圧縮され、四方弁２
を通過後分岐し、一方は第一利用側熱交換器３で、Ａ₃
点からＡ₄点で示すように過熱域から飽和域さらに過冷
却域にかけて放熱して凝縮し、第一絞り装置４を通って
図１に示す合流点Ｘに達する。さらに合流点Ｘでは、他
方の高温高圧ガスと合流して、Ａ₅点で示す飽和状態の
冷媒になる。この合流後は、Ａ₅点からＡ₆点で示すよう
に中間熱交換器５で飽和域から過冷却域にかけて放熱し
て凝縮する。この場合、中間熱交換器５へ流入する冷媒
の状態が二相流となり、ここでの熱伝達率を向上させる
ことができる。その後冷媒は、第二絞り装置６でＡ₆点
からＡ₇点に示すように減圧、膨張した後、熱源側熱交
換器７に入りＡ₇点からＡ₈点で示すように吸熱、蒸発
し、四方弁２、アキュムレータ８を通ってＡ₁点で示す
低温低圧ガスの状態になって圧縮機１に吸い込まれる。
第二利用側熱交換器１２を使用しない時には、流量調節
弁１０を全閉にし、ポンプ１１を停止させることによ
り、冷媒がバイパス管９を流れず、第二媒体も中間熱交
換器５と第二利用側熱交換器１２の間を循環しないの
で、通常の暖房運転が行われる。

【００２３】図２において、第二利用側熱交換器を使用
した時の暖房運転におけるサイクルのエネルギ効率を表
す暖房動作係数は、バイパス量をαとした場合、数１に
示すように上記各点でのエンタルピｈの差で求められ
る。

【００２４】

【数１】

【００２５】この場合、第一利用側熱交換器３で得られ
る熱量は、Ａ₃点からＡ₄点のエンタルピ差に（１−α)
を掛けた値となり、バイパス量に比例して第一利用側熱
交換器３での放熱量が減少する。しかし、バイパス量が
増加していくとＡ₅点が飽和域に入り乾き度が大きくな
る。従って、熱伝達率の向上から中間熱交換器５を効率
良く過冷却域まで熱交換させることができるため、Ａ₅
点からＡ₆点のエンタルピ差を大きく取って、第一利用
側熱交換器３で減少した放熱量以上に、中間熱交換器５
での熱交換量を増大することができ、気流空調だけの通
常サイクルより暖房動作係数が向上して省エネルギを実
現することが可能になる。

【００２６】ここで、例えば、第一利用側熱交換器３を
室内空気と熱交換する気流暖房ユニット、第二利用側熱
交換器１２を床にパイプを設けた構成の床暖房ユニット
を例にとり考える。第二利用側熱交換器１２を使用しな
い場合は、第一利用側熱交換器３による気流暖房のみと
なるが、温度の立上り速度が速いことから、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有効であ
る。第二利用側熱交換器１２を使用する場合は、気流暖
房と床暖房の複合運転をすることができる。この時、第
一利用側熱交換器３の風量を、微風に抑えて温風が直接
人体に当たらないようにし、また、図１のサイクル構成
図に示す合流点Ｘを気液混合の二相流にした結果、中間
熱交換器５での熱伝達率が向上できることから、第二利
用側熱交換器１２での放熱量を十分確保することがで
き、これにより、床に接する面から十分に暖められ、頭
寒足熱のような快適な暖房状態を作ることが可能にな
る。

【００２７】また、さらに床暖房を行うため第二利用側
熱交換器１２からの放熱量を得るためには、気流暖房を
行う第一利用側熱交換器３の風量を無風や少量に抑えた
り、あるいはバイパス管９を流れる冷媒量を増加させ、
図１のサイクル構成図に示す合流点Ｘでの冷媒状態を、
過熱ガスとなる過熱域にすることにより、中間熱交換器
５で高温の過熱域から熱交換できるため、第二利用側熱
交換器１２での放熱量を増加させて運転することが可能
になる。

【００２８】以上述べたように、暖房運転時には、室内
の空調状態、使用者の作業状態に合わせて気流のみ、気
流床暖房複合、床暖房のみのそれぞれの空調方式が選択
でき、快適な暖房状態を作ることが可能になる。

【００２９】冷房運転時には、第二絞り装置６は全開の
状態に、第一絞り装置４を適当に絞ると共に、流量調節
弁１０を全閉の状態に設定し、ポンプ１１を停止させて
運転する。このように設定することにより、冷媒は圧縮
機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、第二絞り装置６、
中間熱交換器５、第一絞り装置４、第一利用側熱交換器
３、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れる。この
時、図３に示すモリエル線図において、冷媒は、圧縮機
１により低温低圧ガスのＢ₁点からＢ₂点で示す高温高圧
ガスに圧縮され、四方弁２、第二絞り装置６を通過後、
熱源側熱交換器７と中間熱交換器５で、Ｂ₃点からＢ₄点
で示すように過熱域から飽和域さらに過冷却域にかけて
放熱して凝縮する。そして、Ｂ₄点からＢ₅点で示すよう
に第一絞り装置４で減圧、膨張した後、第一利用側熱交
換器３に入り、Ｂ₅点からＢ₆点で示すように吸熱、蒸発
し、四方弁２、アキュムレータ８を通ってＢ₁点で示す
低圧低温のガスの状態になって圧縮機１に吸い込まれ
る。この結果、第一利用側熱交換器３を気流冷房ユニッ
トとして使用することにより、通常の冷房運転を行なう
ことができる。

【００３０】図３において、冷房運転におけるサイクル
のエネルギ効率を表す冷房動作係数は、数２に示すよう
に上記各点でのエンタルピｈ差で求められる。

【００３１】

【数２】

【００３２】また、上記冷房運転において、ポンプ１１
を起動させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２
の間を第二媒体で循環させることにより、第二利用側熱
交換器１２を過冷却器として使用して、サイクルを運転
することができる。この時、図３に示すモリエル線図に
おいて、冷媒は、熱源側熱交換器７でＢ₃点からＢ₄点ま
で放熱、冷却された後、第二絞り装置６を通り、さらに
Ｂ₄点からＢ₇点まで冷却される。次にＢ₇点からＢ₈点で
示すように第一絞り装置４で減圧、膨張した後、第一利
用側熱交換器３に入り、Ｂ₈点からＢ₆点で示すように吸
熱、蒸発する。この場合の冷房動作係数は、数３で求め
られる。

【００３３】

【数３】

【００３４】ここで、ｑは第二利用側熱交換器１２から
室内への冷媒の単位質量あたりの放熱量である。この場
合、数３と数２の冷房動作係数を比較すると、数３の方
が、図３に示すモリエル線図において、Ｂ₈点からＢ₅点
までのエンタルピ差からｑを差し引いた分だけ冷房動作
係数が増し、省エネルギとなる。

【００３５】ここで、例えば、第一利用側熱交換器３を
室内空気と熱交換する気流冷房ユニット、第二利用側熱
交換器１２を床にパイプを設けた床暖房ユニットを例に
とり考える。第二利用側熱交換器１２を使用しない場合
は、通常の気流のみによる冷房になり、場合によっては
冷気が下方に移動して床面温度が低くなりすぎる。これ
を補うために第二利用側熱交換器１２を使用すると、床
面から暖めることができるため、床面の冷え過ぎのない
快適な冷房運転が実現できる。

【００３６】次に、除湿運転時には、流量制御弁１０を
全閉の状態に、第二絞り装置６を全開の状態に、第一絞
り装置４を適当な開度に絞り、ポンプ１１を起動させ、
前述の冷房運転での第二利用側熱交換器１２を使用する
場合と同じ冷媒流路とする。この時、図４に示すモリエ
ル線図において、冷媒は、圧縮機１によりＣ₁点からＣ₂
点で示すように高温高圧ガスに圧縮され、四方弁２を通
過後、熱源側熱交換器７と中間熱交換器５で、Ｃ₃点か
らＣ₄点で示すように過熱域から飽和域さらに過冷却域
にかけて放熱して凝縮する。そして、Ｃ₄点からＣ₅点で
示すように第一絞り装置４で減圧、膨張した後、第一利
用側熱交換器３に入りＣ₅点からＣ₆点で示すように吸
熱、蒸発し、四方弁２、アキュムレータ８を通ってＣ₁
点で示す状態になって圧縮機１に吸い込まれる。

【００３７】ここで例えば、第一利用側熱交換器３を気
流空調ユニット、第二利用側熱交換器１２を床にパイプ
を設けた床暖房ユニットを例にとり考える。上記除湿運
転は、気流による除湿を行なうと共に床暖房による加熱
を行うことにより、室内の温度を下げることなく快適な
除湿を実現できる。

【００３８】また、中間熱交換器５を過冷却器として利
用することにより、前述の冷房運転時での第二利用側熱
交換器１２を使用する場合と同様に、中間熱交換器５で
の熱交換量分のエンタルピ差から、第二利用側熱交換器
１２から室内への放熱量を差し引いた分が増加して、除
湿運転における動作係数が増し、快適性と共に省エネル
ギも実現することができる。

【００３９】なお、図１に示すサイクル構成で、途中に
流量調節弁１０を設けたバイパス管９を破線で示すよう
に、第一利用側熱交換器３をバイパスするサイクル構成
にした場合においても、暖房、冷房、除湿の各運転を上
記説明したように同じ操作をすることにより、上記暖房
運転、冷房運転、除湿運転と同様の動作や効果を得る事
ができる。

【００４０】以上説明した図１に示すサイクル構成で、
第二利用側熱交換器１２を必要としなくなった場合に
は、一点鎖線で囲んだ、途中に流量調節弁１０を介した
バイパス管９、第一絞り装置４、中間熱交換器５、ポン
プ１１、第二利用側熱交換器１２を取外し、図１のサイ
クル構成図に示すＡ点とＢ点、Ｃ点とＤ点を接続して
も、第一利用側熱交換器３のみで室内の空調が可能なサ
イクル構成になっている。

【００４１】本発明の第２の実施例を図５に示す。ま
ず、図５中に破線で示すバイパス管９と流量調節弁１０
を除いたサイクル構成について説明する。このサイクル
構成は、図１に示すサイクル構成において、途中に流量
調節弁１０を設けたバイパス管９を取外し、絞り装置を
一つにして、中間熱交換器５と絞り装置１３への冷媒の
流れ方向を一定にするための整流装置１４を設けたもの
である。整流装置１４は、４個の逆止弁を組み合わせる
ことにより図５に示すように構成されており、第一利用
側熱交換器３の出口側および熱源側熱交換器７の入口側
はそれぞれその途中に接続され、中間熱交換器５の入口
側、出口側はそれぞれ上下部分で接続されている。冷媒
の流れる方向は、第一利用側熱交換器３から高圧の冷媒
が流れてきた場合に一方向のみ決まり、中間熱交換器５
へ流れ込む。絞り装置１３で低圧となった冷媒は、再度
整流装置１４へ流入する。次に流れる方向は二つある
が、一方は高圧であるために流れる方向が一つだけ決ま
り、熱源側熱交換器７へ流れ込む。熱源側熱交換器７か
ら高圧の冷媒が流れてきた場合も、上記と同様の動作を
することにより、冷媒の流れる方向が決まる。この結
果、中間熱交換器５と絞り装置１３には、常に同じ方向
から流し込むことができる。

【００４２】以下、暖房運転、冷房運転、除湿運転での
各運転時の動作について説明する。暖房運転時は、絞り
装置１３を適当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四
方弁２、第一利用側熱交換器３、整流装置１４、中間熱
交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、熱源側熱交換
器７、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れ、さら
に、第二利用側熱交換器１２を使用する時はポンプ１１
を起動させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２
の間に第二媒体を循環させる。また、第二利用側熱交換
器１２を使用しない時はポンプ１１を停止させ、中間熱
交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循
環させないように運転する。

【００４３】ここで例えば、第一利用側熱交換器３を気
流空調ユニット、第二利用側熱交換器１２を床にパイプ
を設けた床暖房ユニットとた場合を考える。第二利用側
熱交換器１２を使用する場合は、気流暖房と床暖房の複
合運転をすることができる。この時、第一利用側熱交換
器３の風量を、微風に抑えて温風が直接人体に当たらな
いようにし、第二利用側熱交換器１２からの放熱量を増
して、床での暖房能力を増大することにより、頭寒足熱
のような快適な暖房状態を作ることが可能になる。ま
た、第二利用側熱交換器１２を使用しない場合は、第一
利用側熱交換器３による気流暖房のみとなるが、温度の
立上り速度が速いことから、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る。

【００４４】冷房運転時は、絞り装置１３を適当に絞る
ことにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換
器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、
整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキ
ュムレータ８の順で流れ、さらに、第二利用側熱交換器
１２を使用する時はポンプ１１を起動させ、中間熱交換
器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環さ
せる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない時は
ポンプ１１を停止させ、中間熱交換器５と第二利用側熱
交換器１２の間に第二媒体を循環させないように運転す
る。

【００４５】除湿運転時は、絞り装置１３を適当に絞る
ことにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換
器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、
整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキ
ュムレータ８の順で流れ、ポンプ１１を起動させ、中間
熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を
循環させる。

【００４６】冷房及び除湿運転時には、上記操作をする
ことにより、図１の実施例で説明した冷房及び除湿運転
時と同様の動作、効果を得ることができる。

【００４７】なお、図５に示すサイクル構成で、破線で
示したように途中に流量調節弁１０を設けたバイパス管
９を設けて、第一利用側熱交換器３をバイパスするサイ
クルにした場合でも、暖房、冷房、除湿の各運転時にお
いて、上記説明した操作に、以下に説明する操作を加味
することにより、図１の実施例の各運転時と同様の動
作、効果を得る事ができる。すなわち、暖房運転時で、
第二利用側熱交換器１２を使用する時には、流量調節弁
１０を運転条件に合わせて開度を調節し、第二利用側熱
交換器１２を使用しない時には、流量調節弁１０を全閉
にする。又、冷房及び除湿運転時には、常時流量調節弁
１０を全閉にする。

【００４８】本発明の第３の実施例を第６図により説明
する。図６に示すサイクル構成は、図１に示すサイクル
構成において、途中に流量調節弁１０を設けたバイパス
管９を設ける替わりに、両側に二方弁１５、１７を備え
た貯留器１６を設け、第一利用側熱交換器３、第一絞り
装置４、中間熱交換器５、第二絞り装置６をバイパスす
るようにサイクルを構成したものである。

【００４９】以下、暖房運転、冷房運転、除湿運転での
各運転での動作について説明する。暖房運転時には、第
一絞り装置４は絞らず全開の状態、第二絞り装置６を適
当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、第一
利用側熱交換器３、第一絞り装置４、中間熱交換器５、
第二絞り装置６、熱源側熱交換器７、四方弁２、アキュ
ムレータ８の順で流れる。第二利用側熱交換器１２を使
用する時は、ポンプ１１を起動して、中間熱交換器５と
第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させると
共に、二方弁１７を閉じ、二方弁１５を開ける。この
時、貯留器１６の中は高圧側になるため冷媒が溜り、冷
媒量が決められた量に達したら二方弁１５を閉じる。こ
れにより、サイクルにおける冷媒量が不足状態になり、
第一利用側熱交換器３で過冷却度がとれなくなるため、
中間熱交換器５へ流入する冷媒の状態を二相流にするこ
とができる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しな
い時には、二方弁１５を閉じ、二方弁１７を開け、ポン
プ１１を停止させる。この時、貯留器１６の中は低圧側
になるため冷媒が減り、冷媒量が決められた量に達した
ら二方弁１７を閉じる。これにより、サイクルにおける
冷媒量を適正にすることができる。

【００５０】冷房運転時には、第二絞り装置６は全開、
第一絞り装置４は適当に絞り、冷媒を圧縮機１、四方弁
２、熱源側熱交換器７、第二絞り装置６、中間熱交換器
５、第一絞り装置４、第一利用側熱交換器３、四方弁
２、アキュムレータ８の順に流すと共に、二方弁１５を
閉じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適
正になったら二方弁１７を閉じる。次に第二利用側熱交
換器１２を使用する時にはポンプ１１を起動して、中間
熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を
循環させる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しな
い時はポンプ１１を停止し、第二媒体を循環させない。

【００５１】除湿運転時には、第二絞り装置６は全開、
第一絞り装置４は適当に絞り、冷媒を圧縮機１、四方弁
２、熱源側熱交換器７、第二絞り装置６、中間熱交換器
５、第一絞り装置４、第一利用側熱交換器３、四方弁
２、アキュムレータ８の順に流すと共に、二方弁１５を
閉じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適
正になったら二方弁１７を閉じる。さらに、ポンプ１１
を起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２
の間に第二媒体を循環させる。

【００５２】以上のように操作することにより、図１に
示すサイクル構成の各運転時と同様の効果を得ることが
できる。

【００５３】なお、破線で示すように両側に二方弁１
５、１７を備えた貯留器１６を第一利用側熱交換器３、
第一絞り装置４、中間熱交換器５をバイパスするように
設けた場合、サイクルの冷媒量を適正にする時だけ、第
二絞り装置６を全開、第一絞り装置４を適当に絞る。他
は、上記各運転時と同じ操作をすることにより、同様の
動作や効果を得ることができる。

【００５４】また、破線で示した上記サイクルにおいて
は、第二利用側熱交換器１２を必要としなくなった場合
には、一点鎖線で囲んだ、両側に二方弁１５、１７を備
えた貯留器１６、第一利用側熱交換器３、第一絞り装置
４、中間熱交換器５、ポンプ１１、第二利用側熱交換器
１２を取外し、図６に示すサイクル構成図に示すＥ点と
Ｆ点、Ｇ点とＨ点を接続しても、第一利用側熱交換器３
のみで室内の空調が可能なサイクル構成になっている。

【００５５】本発明の第４の実施例を第７図に示す。図
７に示すサイクル構成は、図６に示すサイクル構成にお
いて絞り装置を一つにし、中間熱交換器５と絞り装置１
３へ冷媒の流れ方向を一定にする整流装置１４を設けた
サイクル構成にしたものである。

【００５６】以下、暖房運転、冷房運転、除湿運転での
各運転での動作について説明する。暖房運転時は、絞り
装置１３を適当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四
方弁２、第一利用側熱交換器３、整流装置１４、中間熱
交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、熱源側熱交換
器７、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れる。第二
利用側熱交換器１２を使用する時は、ポンプ１１を起動
して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に
第二媒体を循環させると共に、二方弁１７を閉じ、二方
弁１５を開け、冷媒量が決められた量に達したら二方弁
１５を閉じる。これにより、サイクルにおける冷媒量が
不足状態になり、第一利用側熱交換器３で過冷却度がと
れなくなるため、中間熱交換器５へ流入する冷媒の状態
を二相流にすることができる。また、第二利用側熱交換
器１２を使用しない時には、二方弁１５を閉じ、二方弁
１７を開け、ポンプ１１を停止させ、サイクルにおける
冷媒量が適正になったら二方弁１７を閉じる。

【００５７】冷房運転時には、絞り装置１３を適当に絞
ることにより、冷媒を圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交
換器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１
３、整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、
アキュムレータ８の順で流すと共に、二方弁１５を閉
じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適正
になったら二方弁１７を閉じる。次に第二利用側熱交換
器１２を使用する時にはポンプ１１を起動して、中間熱
交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循
環させる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない
時はポンプ１１を停止し、第二媒体を循環させない。

【００５８】除湿運転時には、絞り装置１３を適当に絞
ることにより、冷媒を圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交
換器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１
３、整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、
アキュムレータ８の順で流すと共に、二方弁１５を閉
じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適正
になったら二方弁１７を閉じる。さらに、ポンプ１１を
起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の
間に第二媒体を循環させる。

【００５９】上記操作により、各運転時に図６に示すサ
イクルと同様の動作、効果を得ることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、暖房運転、冷房運転および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、この二つの利用側熱交換器を
例えば気流方式や輻射方式等にして、それぞれに適切な
異なる温度レベルに制御する。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、さらには省エネル
ギを図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すサイクル構成図で
ある。

【図２】図１のサイクル構成図における暖房運転時のモ
リエル線図である。

【図３】図１のサイクル構成図における冷房運転時のモ
リエル線図である。

【図４】図１のサイクル構成図における除湿運転時のモ
リエル線図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示すサイクル構成図で
ある。

【図６】本発明の第３の実施例を示すサイクル構成図で
ある。

【図７】本発明の第４の実施例を示すサイクル構成図で
ある。

【図８】従来の例を示すサイクル構成図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、３…第一利用側熱交換器、４…第一絞り装
置、５…中間熱交換器、６…第二絞り装置、７…熱源側
熱交換器、９…バイパス管、１１…ポンプ、１２…第二
利用側熱交換器、１３…絞り装置、１４…整流装置、１
５、１７…二方弁、１６…貯留器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須藤希雄栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱
交換器を有する空気調和機において、圧縮機、第一利用
側熱交換器、第一絞り装置、冷媒と第二媒体を熱交換さ
せるための中間熱交換器、第二絞り装置、熱源側熱交換
器を順次接続して冷媒を循環させるサイクルを構成する
とともに、流量調節弁を設けた配管を第一利用側熱交換
器をバイパスするように接続し、前記中間熱交換器を介
して第二利用側熱交換器を接続して該第二利用側熱交換
器に第二媒体を循環させるように配管したことを特徴と
する空気調和機。
【請求項２】室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱
交換器を有する空気調和機において、圧縮機、第一利用
側熱交換器、第一絞り装置、冷媒と第二媒体を熱交換さ
せるための中間熱交換器、第二絞り装置、熱源側熱交換
器を順次接続して冷媒を循環させるサイクルを構成する
とともに、両側に二方弁を備えた貯留器を前記第一利用
側熱交換器と第一絞り装置および中間熱交換器をバイパ
スするように接続し、前記中間熱交換器を介して第二利
用側熱交換器を接続して該第二利用側熱交換器に第二媒
体を循環させるように配管したことを特徴とする空気調
和機。
【請求項３】室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱
交換器を有する空気調和機において、圧縮機、第一利用
側熱交換器、冷媒と第二媒体を熱交換させるための中間
熱交換器へと絞り装置への冷媒の流れる方向を一定にす
るための整流装置、該整流装置を介して中間熱交換器と
絞り装置、熱源側熱交換器を順次接続して冷媒を循環さ
せるサイクルを構成するとともに、前記中間熱交換器を
介して第二利用側熱交換器を接続して該第二利用側熱交
換器に第二媒体を循環させるように配管したことを特徴
とする空気調和機。
【請求項４】室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱
交換器を有する空気調和機において、圧縮機、第一利用
側熱交換器、冷媒と第二媒体を熱交換させるための中間
熱交換器へと絞り装置への冷媒の流れる方向を一定にす
る整流装置、該整流装置を介して中間熱交換器と絞り装
置、熱源側熱交換器を順次接続して、冷媒を循環させる
サイクルを構成するとともに、流量調節弁を設けた配管
を第一利用側熱交換器をバイパスするように接続し、前
記中間熱交換器を介して第二利用側熱交換器を接続して
該第二利用側熱交換器に第二媒体を循環させるように配
管したことを特徴とする空気調和機。
【請求項５】室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱
交換器を有する空気調和機において、圧縮機、第一利用
側熱交換器、中間熱交換器と絞り装置への冷媒の流れる
方向を一定にする整流装置、整流装置を介した中間熱交
換器と絞り装置、熱源側熱交換器を順次接続し、さら
に、両側に二方弁を備えた貯留器を、第一利用側熱交換
器と中間熱交換器をバイパスするように接続して、冷媒
を循環させるサイクルを構成すると共に、冷媒と第二媒
体が熱交換する中間熱交換器を介して第二利用側熱交換
器を接続して第二利用側熱交換器に第二媒体を循環させ
るように配管したことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】前記流量調節弁を設けた配管、第一絞り装
置、中間熱交換器、第二利用側熱交換器が取外し、取付
可能に設定されている請求項１に記載の空気調和機。
【請求項７】前記両側に二方弁を備えた貯留器、第一絞
り装置、中間熱交換器、第二利用側熱交換器が取外し、
取付可能に設定されている請求項２に記載の空気調和
機。
【請求項８】前記第一絞り装置の開度を変えることによ
り暖房運転時に前記中間熱交換器へ流入する冷媒状態を
気液混合の二相流から過熱ガスの範囲で可変にする請求
項１から５のいずれかに記載の空気調和機。