JPS5913870A - ヒ−トポンプ式冷暖房湯沸かし装置 - 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】 本発明はヒートポンプ式冷暖房装置に関し１％に外気熱
、冷房運転時の排熱を有効に利用できるようにしたヒー
トポンプ式冷暖房装置に関する。

近年、一般家庭においても冷房と暖房とを同一機器で行
なうことの可能な冷暖房装置が普及しつつある。この装
置には、夏は冷房装置のみを使用し、冬には別場所に各
種暖房器具、特にガスや石油燃焼器を設置して使用する
という煩しさから解放されるという利点だけでなく、ガ
スや石油機器に比して爆発、火災のおそれが無いという
最大の利点がある。しかしながら、このような普及によ
ってもなお一般家庭においては風呂あるいは台所の給湯
のだめにガスあるいは石油機器の使用が必要であり、爆
発、火災、更にはガス中毒のおそれが完全に解消される
とは言えないのが現状である。

特にア・ヤ−１・やリースマンションの経営者にとって
は、上記した危険防止のだめの物心両面にわたる管理負
担が少なくない。

本発明は、ヒート２７１式冷暖房装置の経済性。

安全性に着目し、冷房運転時の排熱、外気熱を風呂の湯
沸かしに利用できるようなヒートポンプ式冷暖房湯沸か
し装置を提供することにより、上述した問題点の解消に
寄与しようとするものである。

以下９図面を参照して説明する。

第１図は従来のヒートポンプ式冷暖房装置の概略構成図
である。

冷媒圧縮機１に対し、差圧を利用する・ぐイロット式四
方切換え弁２を介して室内空気との熱交換器３と冷媒の
絞り抵抗部としてのキャピラリ４と室夕）空気との熱交
換器５とを接続している。６は気液分離器、７は室内空
気を取シ入れて室内熱交換器３を通し、室内に吹き出す
室内送風機、８は外気を室外熱交換器５を通し室外にＵ
１出する室外送風機である。

この装置υ゛、四方切換え弁２によシ冷房運転と暖房運
転とが切シ換えられる。すなわち図中実線で示すように
、冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒を四方切換え弁２に
より熱交換器５を通して室外に放熱させて液化してから
キャピラリ４で絞って熱交換器３で蒸発させることにょ
シ、室内空気を冷却する冷房運転が行なわれる。また破
線で示すように、冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒を四
方切換え弁２により熱交換器３を通して室内に放熱させ
て液化してからキャピラリ４で絞って熱交換器５で室外
空気と熱交換させ、外気熱を吸収することによシ、室内
空気を温める暖房運転が行なわれる。

以上の説明で明らかなように、冷房運転時には熱交換器
５全通して熱エネルギ〜を室外に排出していることにな
る。

本発明はこの排熱及び外気熱を風呂湯沸かしに利用でき
るようにすると共に、風呂の残り湯を暖房に利用できる
ようにしたものであり２本発明者により提案（本願と同
日出願）された別発明の概略構成フである第２図を参照
して原理を説明する。

図中、第１図と同部分については同番号を付している。

この装置は、四方切換え弁２と室内熱交換器３及び室外
熱交換器５との間に、浴槽に配設した風呂熱交換器９と
四方切換え弁１０とを挿入接続したものである。１１は
バイパス用の電磁弁、１２は逆止弁である。

この装置は、四方切換え弁２，１０と電磁弁１１の開閉
切換え動作により、■冷房モード、■冷房と風呂湯沸か
しモード、■暖房モード、■暖房と風呂湯沸かしモード
、■風呂湯沸かしモード、更には■風呂残り湯利用暖房
モードの６つの動作モードが実現できる。

以下に各動作モードについて説明する。

０）冷房モード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い実線）／−”
風呂熱交換器９−一） →　　　　　　゛て−　　　→四方切換え弁１０（図中
太い実線）→室外熱交換器５→キャピラリ４→室内熱交
換器３→四方切換え弁１０（図中細い実線）→四方切換
え弁２（図下細い実線）→気液分離器６→冷媒圧縮機１
という冷媒循還回路が形成される。この場合、電磁弁１
１’Ｗ冷媒挿入接続すれば、風呂熱交換器９のバイパス
を完全にすることができるが、２つの電磁弁が短時間で
も同時閉になることがあると、冷媒圧縮機及び冷媒配管
を損傷することがあるのでむしろ無いほうがよい。

■冷房と風呂湯沸かしモード 冷媒圧縮機ｌ→四方切換え弁２（図中太い実線）→風呂
熱交換器９→四方切換え・弁１０（ｌ￥ｌ中太い実線）
→室外熱交換器５→キャピラリ４→室内熱交換器３→四
方切換え弁１０（図中細い実線）→四方９ノ換え弁２（
図中細い実線）→気液分離器６→冷媒圧縮機１という冷
媒循還回路が形成される。

″１／ζ電磁弁１１は閉、室外送風機８は停止される。

このことにより、冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒は風
呂熱交換器９で浴槽に満たされた水との間で熱交換して
風呂湯沸かしを行なう。このように風呂熱交換器９で十
分な放熱が行なわれるので。

室外熱交換器５であえて室外送風機８を運転して無駄な
放熱を行なう必要は無い。すなわちこのモードでは、冷
房による排熱の有効利用と室外送風機８の停止による消
費電力の低減化を図れる。勿論、室内熱交換器３におい
ては、室内送風機７が駆動されキャピラリ４を通して送
られてくる冷却液化された冷媒の蒸発により室内空気の
冷却が行なわれ、冷房運転が行なわれる。

Ｇ）暖房モード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い破線）→電磁
弁１１→逆止弁１２→四方切換え弁１０（図中太い破線
）→室内熱交換器３→キャピラリ４→室外熱交換器５→
四方切換え弁１０（図中細い破線）→四方切換え弁２（
図中細い破線）→気液分離器６榊冷媒圧縮機１という冷
媒循還回路が形成される。すなわち電磁弁１１開のため
冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒は風呂熱交換器９をほ
とんどパイ・ぐスする。このため室内送風機７運転によ
る室内熱交換器３による室内への放熱を行ない、室外送
風機８も駆動されて第１図で示しだ暖房運転と同じ動作
モードとなる。

■暖房と風呂湯沸かしモード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い破線）→風呂
熱交換器９→四方切換え弁１０（図中太い破線）→室内
熱交換器３→キャピラリ４→室外熱交換器５→四方切換
え弁１０（図中細い破線）→四方切換え弁２（図中細い
破線）→気液分離器６→冷媒圧縮機１という冷媒循還回
路が形成される。

勿論、電磁弁１１は閉である。このモードでは。

冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒は、風呂熱交換器９で
浴槽に満たされた水との間で熱交換して風呂湯θ１）か
じを行ない、更に室内送風機７運転により室内熱交換器
３で室内への放熱を行なって暖房運転・が行なわれる。

室内熱交換器３を出だ液化冷媒はキャピラリ４で絞られ
、室外送風機８運転に」：る室外熱交換器５で蒸発して
室外空気との間で熱交換して冷媒圧縮機１へ戻る。

■風呂湯沸かしモード 冷媒循還回路は上記した暖房と風呂湯沸かしモード■の
場合と同じであるが、送風機７を停止する。すなわち、
冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒を風呂熱交換器９でほ
とんど熱交換させるようにして、風呂湯沸かしのみに利
用するように運転さノしる。このようなモードは２冷房
あるいは暖房を必要としない春季、秋季に最適である。

■風呂残り湯利用暖房モード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い一点鎖線）→
四方切換え弁１０（図中太い一点鎖線）→室内熱交換器
３→キャピラリ４→室外熱交換器５→四力ＬＩＩＪ換え
弁１０（図中細い一点鎖線）→風呂熱交換器９→四方切
換え弁２（図中細い一点鎖線）→気液分離器６→冷媒圧
縮機】という冷媒循還回路が形成される。なお逆止弁１
２は、電磁弁１１による逆流阻止の信頼性を向」ニさせ
るだめに設けられている。

このモードでは、冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒は室
内送風機７運転によシ室内へ放熱して暖房運転が行なわ
れる。そして冷却液化された冷媒はキャピラリ４で絞ら
れて室外送風機８運転に」：る熱交換器５で外気熱を吸
収し、更に浴槽使用後に残っている浴槽中の湯から熱を
吸収してＪｌｒｌ　％の暖房時よりも高い温度で冷媒圧
縮機Ｊへ戻る。このことによって冷媒圧縮機１は更に高
温の冷媒を室内熱交換器３へ送シ、暖房効率が向１−す
る。す力わち浴槽内に残っている湯のもつ熱量を暖房エ
ネルギーとして利用することができる。

以」二のように、外気熱及び冷房運転時の排熱を風呂湯
沸かしの熱源として利用するととができる他、暖房運転
時にも風呂湯沸かしを行なうことができる。寸だ風呂の
残シ湯を暖房に利用するとともできる。しかも冷房ある
いｄ［暖房を心安としない春季、秋季には風呂湯沸かし
単独の運転も打力うことができる。

ところで上記風呂残シ湯利用暖房モードでは。

それ以外のモードと異なり、四方切換え弁１０内の冷媒
の流れ方向が逆になる。このため四方切換え弁として安
価で小形であるという利点をもつ差圧利用のノＲイロッ
ト式のものを使用することができない。すなわぢ・Ｐイ
Ｏｙト式四方切換え弁は。

高圧側と低圧側とがあらかじめ定まっておシこれらを逆
にするような使用は不可能である。

これを解消する方法として例えば、電磁弁を４個組み合
わせて四方切換え弁と同じ機能を持たせる。あるいは第
２図に破線で示すように、四方切換え弁１０の代わりに
・ぐイロット式四方切換え弁を用いたうえで、四方切換
え弁２と室内熱交換器３、風呂熱交換器９と室外熱交換
器５とをそれぞれ電磁弁を介して接続することが考えら
れる。しかしながら電磁弁は高価であるうえこれを制御
する回路が必要で切換え制御が複雑になってしまう。

まだ電磁弁は一方向の流れを制御するには都合が良いが
、逆方向の流れを阻止することが十分でなく、゛このた
め上記の如き回路を構成する場合には必ず逆止弁と組み
合わせて用いなければならないという欠点がある。

本発明はこのような問題点をも解消しようとするもので
あシ、パイロット式四方切換え弁と数個の逆止弁との組
み合わせにより、安価で切換え制御も簡単で済む切換え
部を備えだ冷暖房湯沸かし装置を提供するものである。

以下にその実施例を説明する。

第３図は本発明の一実施例の概略構成図であり。

第２図の四方切換え弁１００代わシにパイロット式四方
Ｗ換え弁２′を用い、これを逆止弁１：３ａ〜１３、　
ｅと組み合わせたものである。

すなわち、第３図を参照して、四方切換え弁２′側の風
呂熱交換器９と室外熱交換器５とを風呂熱交換器９側を
出口とする逆止弁１３ａを介して接続すると共に、四方
切換え弁２と室内熱交換器３とを室内熱交換器３側を出
口とする逆止弁］　３　ｂを介して接続している。まだ
風呂熱交換器９．Ｊ：四方切換え弁２′の高圧入口との
間に四方切換え弁２′側７を出口とする逆止弁１３ｃを
挿入接続すると共に、四方切換え弁２パの低圧出口と逆
止弁１３ｂの入口側との間に逆止弁１３ｂ側を出口とす
る逆止弁１３ｄを挿入接続している。更に逆止弁１３ｄ
の出■］側と逆止弁１３ｃの出口側とを四方切換え弁２
′側を出口とする逆止弁１３ｅを介して接続している。

このように接続構成することにより、風呂残り湯利用暖
房モード以外の各モードにおいては第２図と同じ冷媒循
還回路が切換え形成される。風呂残り湯利用暖房モード
においては、四方切換え弁キャピラリ４→室外熱交換器
５→逆止弁１３ａ→風呂熱交換器９→四方切換え弁２（
図中細い一点鎖線）という冷媒循還回路が形成される。

このように四方切換え弁２からの高圧冷媒を。

四方切換え弁２′を通る回路と逆止弁１３ｂを通る回路
とに分流することには２次のような特徴がある。ジなわ
ちノクイロット式四方切換え弁は、常に高圧入口側は高
圧に、低圧出口側は低圧にしておくことが好ましい。こ
のようにしないと高圧入口側と低圧出口側との差圧の関
係で四方切換え弁の動作が不安定となシ、更に弁内の切
換え部が中立位置にきた場合に、弁内に高圧冷媒の密封
（一般に液封と呼ばれている）部ができることがあシ。

この密封冷媒が蒸発すると弁を損傷する危険性がある。

これに対し本実施例は、逆止弁１３ｄの出口側すなわち
、四方切換え弁２の切換え出口と逆止弁１３ｃの出口側
すなわち、四方切換え弁２′の高圧入口とを逆止弁１３
ｅを介して接続している。

このことによシ、風呂残シ湯利用暖房モードにおいても
四方切換え弁２′の高圧入口側を高圧状態にすることが
できて、上記の如き問題点を解消できる。なおこのよう
な問題点を考慮しないのであれば逆止弁１３ｅは省略し
ても良い。

なお四方切換え弁２′において図中太い破線（すなわち
太い一点鎖ｍ）で示す流路が形成されている時は１図中
細い破線で示す流路も形成されている。しかし逆止弁１
３ｂを通る回路中に高圧の冷媒が流れているので、室外
熱交換器５において蒸発した低圧冷媒が逆止弁１３ｄを
流れることは無い。

以上のように、パイロット弐四方切換え弁と数個の逆止
弁との組み合わせにより、切換え制御が簡Ｉｌ′ｌで且
つ第２図の四方切換え弁１０に比して安価な切換え部と
することができる。々お風呂残り湯利用暖房モードは、
浴槽内に市水を入れておくだけでもこの市水温度と風呂
熱交換器に入る冷媒温度との差によって決オる熱量を暖
房エネルギーに利用することができる。これは外気温低
下による暖房能力低下時のバックアップ手段として有効
である。

本発明のヒートポンプ式冷暖房装置かし装置によれば１
次のような効果が得られる。

■　外気熱及び冷房運転時の排熱を利用した風呂湯沸か
しの他、暖房運転時にも風呂湯沸かしを行なうことがで
き、加えて風呂の残υ湯を利用した暖房もできるので年
間を通してのエネルギーコストを大幅に低減化できる。

■　各動作モード切シ換えのだめの冷媒循還回路の切シ
換えを、パイロット式四方切換え弁と逆止弁の組み合わ
せによシ実現できるので、安価で信頼性の高い切換え部
を備えた冷暖房湯沸かし装置を提供できる。

■　従来のヒート２７７０式冷暖房装置の持つ安全性を
兼ね備えているので、ガスあるいは石油機器の設置箇所
を減らして各種の危険性の解消化に寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートポンプ式冷暖房装置の概略構成図
、第２図は本発明の詳細な説明するだめの図、第３図は
本発明の一実施例の概略構成図。 図中、■は冷媒圧縮機、　２　、２’はパイロット式四
方切換え弁、３は室内熱交換器、４はギヤピラリ、５は
室外熱交換器、６は気液分離器、９は風呂熱交換器、１
０は四方切換え弁、１１は電磁弁。 Ｊ　２　、　Ｉ　３　ａ　−１３ｅは逆止弁。 代理人（７１２７）弁理士後藤洋介

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　冷媒圧縮機、２個のパイロット式四方切換え弁、冷
   媒の絞り抵抗部、浴槽に設置されるべき第１の熱交換手
   段、室内空気と熱交換する第２の熱交換手段、室外空気
   と熱交換する第３の熱交換手段を含み、前記四方切換え
   弁の切シ換えにより。 冷媒圧縮機→第１の四方切換え弁→第１の熱交換手段→
   第２の四方切換え弁→第２の熱交換手段→絞り抵抗部→
   第３の熱交換手段→第２の四方切換え弁→第１の四方切
   換え弁→冷媒圧縮機という第１の回路と、冷媒圧縮機→
   第１の四方切換え弁→第１の熱交換手段→第２の四方切
   換え弁→第３の熱交換手段→絞シ抵抗部→第２の熱交換
   手段→第２の四方切換え弁→第１の四方切換え弁→冷媒
   圧縮機という第２の回路とを形成できるようになし。 更に」二記第２の四方切換え弁の周辺回路に逆止弁を組
   み合わせることにより、冷媒圧縮機→第１の四方切換え
   弁→第２の四方切換え弁→第２の熱交換器→絞り抵抗部
   →第３の熱交換手段→第１の熱交換手段→第１の四方切
   換え弁→冷媒圧縮機という第３の回路を形成できるよう
   にしたことを特徴とするヒートポンプ式冷暖房湯沸かし
   装置。 ２　前記第１の熱交換手段をバイパスする回路を形成で
   きるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のヒートポンプ式冷暖房湯沸かし装置。