JPS5997473A - 冷暖房給湯装置 - 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、圧縮機をエンジンにて駆動するようにした冷
暖房給湯装置に関するものである。

第）図は従来の上記冷暖房給湯装置を示すもので、ａは
エンジンｂにて駆動される圧縮機、Ｃは四方弁、ｄは冷
媒−空気熱交換器、ｅはファンコイルに接続した冷媒−
水熱交換器であり、さらにｆは排ガス熱交換器、ｇは放
熱器、ｈは貯湯槽、ｉは冷却水熱交換器である。

そしてこの冷暖房給湯装置において、冷房、給湯モード
（夏期）では、実線の矢印で示すように圧縮機ａより出
た加熱された冷媒は冷媒−空気熱交換器ｄにて熱交換さ
れてここで放熱し、さらに膨張弁ｋを通って冷却され、
冷媒−水熱交換器ｅを流れる水を冷却して四方弁Ｃを経
て圧縮機ａに戻る。冷媒−水熱交換器ｅを出た冷却水は
ファンコイルにて熱交換して冷房を行なう。

一方貯湯槽りからの冷水は冷却水熱交換器ｉ、エンジン
ｈ、排ガス熱交換器ｆを経て循環する間に加熱されて貯
湯槽りに戻り貯湯される。

次に暖房、給湯モード（冬期）では点線の矢印で示すよ
うに上記圧縮機ａからの冷媒の流れは逆になって、冷媒
−水熱交換器ｅで熱交換して水を温水とし、この温水に
てファンコイルにて暖房する。冷媒−水熱交換器ｅを出
た冷媒は膨張弁ｌを経て冷媒−空気熱交換器ｄにて冷却
されてから圧縮機ａに戻る。なお、給湯は上記夏期の場
合と同様である。

このような従来例にあっては、次のような問題点があっ
た。すなわち、（１）中間期で冷暖負荷がない場合の給
湯運転が困難であり、バーナ等の補助熱源が必要となり
、装置の年間利用効率の低下をきたす。（２）排ガス熱
交換器ｆからの湯が直接貯水槽りに入るため給湯水の水
質が良くない。（３）厳寒時の能力不足。（４）デフ０
スト（霜取り）中ファンコイル循環水の温度低下をきた
す。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、水熱源
にて高効率、高性能に運転できると共に、中間期の給湯
が可能で装置の年間利用率が向上でき、また良質の湯水
が得られ、さらにデフロスト中にあってもファンコイル
循環水の温度低下が生じることのないようにした冷暖房
給湯装置を提供しようとするものである。

以下本発明の実施例を第２図に基づいて説明する。

図中１はエンジン２にて駆動されるヒートポンプであり
、３は圧縮機、４は四方弁、５は冷媒−空気熱交換器、
６は冷媒−水熱交換器、７はレシーバ、８は貯湯槽、９
，１ｏは貯湯槽Ｓ内に設けた冷媒−水熱交換器と水−水
熱交換器、１１は圧縮機３の戻り側に介装した蓄圧器、
１２は４個、すなわち第１、第２、第３、第４電磁弁１
２ａ、　　１２ｂ、　　１２ｃ、　　１２ｄをブリッジ
状に接続したブリッジ弁装置である。そしてこのブリッ
ジ弁装置１２の第１、第２電磁弁１２ａ、＋２ｂ間に四
方弁４０１つのボートに接続し、また第１、第３電磁弁
１２ａ、１２ｃ間に冷媒−水熱交換器６を接続し、第３
、第４電磁弁１２ｃ、＋２ｄ間に四方弁と蓄圧器１１を
接続し、第２、第４電磁弁＋２ｂ、＋２ｄ間に貯湯槽８
の冷却−水熱交換器９を接続しである。

一方１３はエンジン２の冷却水の熱を熱交換する冷却水
熱交換器、１４はエンジン２の排ガスの熱を熱交換する
排ガス熱交換器、１５は上記ヒートポンプ１の冷媒−空
気熱交換器５に対向して設けた放熱器、１６はワックス
パルプである。

また１７は膨張弁、１８は逆止弁、１９ａはファンコイ
ル循環水ポンプ、＋９ｂは冷却水循環ポンプである。

上記構成における作用を第３図以下を参照−して以下に
述べる。各図において冷媒および水の流れを太線で示す
。

（ａ）　　冷房（水熱源）の場合（第３図）四方弁４を
、圧縮器３の出口とブリッジ弁装置１２とが接続するよ
うに切換える。

このときの冷媒は、圧縮機３より四方弁４を介してブリ
ッジ弁装置１２に至り、ここから第２電磁弁１２ｂを通
って貯水槽８の冷媒−水熱交換器９、レシーバ７、膨張
弁１７、冷媒−水熱交換器６、ブリッジ弁装置１２の第
３電磁弁１２Ｃ１蓄圧器１１を経て圧縮機３に戻る。

また冷水は、ファンコイルより７アンコイル循環水ポン
プ１９ａを経て冷媒−水熱交換器６を通り再びファンコ
イルに送られる。

しかして冷媒−水熱交換器６でファンコイル循環水が冷
却され、このファンコイル循環水にて冷房される。また
ファンコイル循環水にて加温された冷媒の熱は貯湯槽８
内の冷媒−水熱交換器９にて放熱してこの中の水を加温
する。

エンジン冷却水およプ排気ガスの熱は、冷却水熱交換器
１３および排ガス熱交換器１４により回収され、水−水
熱交換器ＩＯにより貯湯槽８内の水に貯えられる。また
冷却水温度が上昇した場合、ワックスパルプ１６により
水回路切換を行ない、放熱器１５により放熱、してヒー
トバランスをとる。

このときの温水は、冷却水循環ポンプ＋ｑｂ、冷却水熱
交換器１３、排ガス熱交換器１４、ワックスパルプ１６
、貯湯槽８内の水−水熱交換器１０、冷却水循環ポンプ
＋９ｂへと循環する。

また冷却水温度上昇時にはワックスパルプ１６より放熱
器１５を通ってから水−水熱交換器１０に至る。

（ｂ）　　冷房（空気熱源）の場合（第４図）上記（ａ
）の場合において、貯湯槽温度が設定温度まで上昇した
ときに、これを温度センサまたは冷媒圧力センサ等によ
り検知して四方弁４を切換え、水熱源から空気熱源に切
換える。

エンジン２により駆動されるヒートポンプ１において、
冷媒−水熱交換器６でファンコイル循環水を冷却し、冷
媒−空気熱交換器５により大気に放熱する。

このときの冷媒は、圧縮機３、四方弁４、冷媒−空気熱
交換器５、逆止弁１ε、レシーバ７、冷媒−水熱交換器
６、ブリッジ弁装置Ｉ２、蓄圧器１１、圧縮機３へと流
れる。

冷水を温水の流れは上記（ａ）と同様である。

（Ｃ）　　暖房（水熱源）の場合。

冷媒−水熱交換器９により貯湯槽８の温水より吸熱し、
冷媒−水熱交換器６でファンコイル循環水を加熱すもこ
のとき水熱源であるから立上り時および寒冷時の加熱能
力が高い。

エンジン冷却水および排気ガスの熱は冷却水熱交換器１
３および排ガス熱交換器１４により回収し、水−水熱交
換器１０により貯湯槽８内の水に放熱する。この熱はヒ
ートバランス１の熱源となる。

このときの冷媒は、圧縮機３、四方弁４、第１電磁弁１
２ａ、冷媒−水熱交換器６、レシーバ７、貯湯槽８内の
冷媒−水熱交換器９、第４電磁弁１２ｄ、蓄圧器１１、
圧縮機３へと流れる。

またファンコイル循環温水は、ファンコイル循環水ポン
プ１９ａ、冷媒−水熱交換器６を通ってコイルへ流れる
。さらにこのときの冷却水系温水は、冷却水循環ポンプ
＋９ｂ、冷却水熱交換器１３、排ガス熱交換器１４、ワ
ックスノ（ルプ１６、貯湯槽８内の水−水熱交換器１０
、冷却水循環ポンプ＋９ｂへと流れる。

（ｄ）　　暖房（空気熱源）の場合（第６図）上記（Ｃ
）において、貯湯槽温度が設定温度まで低下したとき、
これを温度センサで検出して水熱源から空気熱源に切換
わる。

すなわち、冷媒−空気熱交換器５により大気より吸熱し
、冷媒−水熱交換器６でファンコイル循環水を加熱する
。

エンジン冷却水および排気ガスの熱は冷却水熱交換器Ｉ
３および排ガス熱交換器１４により回収してファンコイ
ル循環水を加熱する。

このときの冷媒は、圧縮機３、四方弁４、第１電磁弁１
２ａ、冷媒−水熱交換器６、レシーノく７から冷媒−空
気熱交換器、５に流れ、さらに四方弁４、蓄圧器１１、
圧縮機３へと流れる。ファンコイル循環水はファンコイ
ルよりファンコイル循環水ポンプ１９ａ１冷媒−水熱交
換器６を通す、さらにエンジン２の冷却水循環ボン７’
１９ｂ。

冷却水熱交換器１３、基ガス熱交換器１４、ワックスパ
ルプＩ６を経てファンコイルへと流れ、また上記冷媒−
水熱交換器６を出た温水＆家上舊己流れと並列に、貯湯
槽８内の水−水熱交換器１０を通ってファンコイルに流
れる。

このときの貯湯槽８の温度はファンコイル循環水温度よ
り数度高くなる。

（ｅ）　　貯湯（空気熱源）の場合（第７図）。

エンジン２にて駆動されるヒートポンプ１において、冷
媒−空気熱交換器５により大気より吸熱し、貯湯槽８内
の冷媒−水熱交換器９で貯湯槽８内の水を加熱する。エ
ンジン冷却水および排気ガスの熱は冷却水熱交換器１３
および排ガス熱交換器１４により回収し、水−水熱交換
器１０により貯湯槽８−内の水を加熱する。貯湯槽８内
水温が設定温度に達したときに運転を停止する。

このときの冷媒は、圧縮機３、四方弁４、第２電磁弁＋
２ｂ、貯湯槽８内の冷媒−水熱交換器９、レシーバ７、
冷媒−空気熱交換器５、四方弁４、蓄圧器１１を経て圧
縮機３へと流れる。

温水は、冷却水循環ポンプ１９ｂ、冷却水熱交換器１３
、排ガス熱交換器１４、ワックスバルブ１６、貯湯槽８
内の水−水熱交換器１０を流れて冷却水循環ポンプＩ’
？ｂに戻る。

（ｆ）　　デフロストの場合（第８図）暖房（空気熱源
）あるいは貯湯（空気熱源）運転中、外気温度が低下し
た場合、冷媒−空気熱交換器５は着霜し、能力低下をき
たすことがある。この場合、逆サイクル運転を行ない、
冷媒−空気熱交換器５の除霜（デフロスト）を行なう。

このとき貯湯槽８内の温水を熱源としてデフロストする
ため暖房時の循環水温度の低下は少ない。

このときのエンジン冷却水および排気ガスの熱は冷却水
熱交換器１３および排ガス熱交換器１４により回収し、
暖房時はファンコイル循環水を加温し、貯湯時は貯湯槽
８の温水を加熱する。

冷媒は、圧縮機３、四方弁４、冷媒−空気熱交換器５、
レシーバ７、貯湯槽８内の冷媒−水熱交換器９、第４電
磁弁１２ｄ１蓄圧器１１を経て圧縮機３に戻る。

暖房時の温水は、ファンコイルよりファンコイル循環水
ポンプＩ’？ａを経て冷媒−水熱交換器６へ流れ、さら
に冷却水循環ポンプｌ’？ｂによりエンジン２の冷却水
熱交換器１３、排ガス熱交換器１４を通ってファンコイ
ルへ戻、る流れと、これと並列の貯湯槽８内の水−水熱
交換器１０を通ってファンコイルへ戻る両方の回路を通
って加熱される。

また貯湯時の温水は冷却水循環ポンプ１９ｂ１冷却水熱
交換器１３、排ガス熱交換器１４、ワックスバルブ１６
、貯湯槽８内の水−水熱交換器１０を通って冷却水循環
ポンプ＋９ｂと戻る。

本発明は上記したようにフェリ、エンジン２にて駆動さ
れる圧縮機３と、第１〜第４の４個の電磁弁１２ａ〜＋
２ｄをブリッジ回路状に接続してル循環水との熱交換を
行なう冷媒−水熱交換器６と、貯水槽８内の水との熱交
換を行なう冷媒−水熱交換器９と、エンジン２の排熱と
貯水槽８内の水とを熱交換する水−水熱交換器１０と、
圧縮機３と冷媒−空気熱交換器５との接続および冷媒−
空気熱交換器５とブリッジ弁装置１２との接続を選択的
に行ない、また冷媒−空気熱交換器５とブリッジ弁装置
１２とを接続したときに冷媒−空気熱交換器５と圧縮機
３の戻り回路とを接続する四方弁４とからなり、上記フ
゛リッジ弁装置１２の第１、第２電磁弁１２ａ、＋２ｂ
間に四方弁４を接続し、第１、第３電磁弁１２ａ１１２
ｃ間にファンコイル循環水との熱交換を行なう冷媒−水
熱交換器６を接続し、第３、第４電磁弁１２ｃ、＋２ｄ
間に圧縮機３の戻り回路を接続し、第２、第４電磁弁＋
２ｂ、　　＋２ｄ間に貯水槽８内の水との熱交換を行な
う冷媒−水熱交換器９を接続したから、下記のような作
用効果を得ることができる。

すなわち、（１）冷房モードにおいては、貯水槽８内の
水との熱交換による水熱源で運転できて高効率、高性能
となる。また立上り時に高出力となり、さらに冷房排熱
な貯湯できる。

（２）暖房モードにおいては、同じく貯水槽８内の水と
の熱交換による水熱源で運転できて立上り時に高出力と
なる。またデフロストの対応が容易となる。

（３）デフロスト時に貯湯槽８の温水を熱源とするため
、ファンコイル循環水の温度低下が低減される。

（４）中間期の給湯も可能になり、装置の年間利用効率
が向上し、通年のランニングコスト低減が可能となる。

（５）給湯水質が良くなる。

（６）給湯負荷の多少については、貯湯槽の太きさを変
えることにより容易に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図は本発明の実施例
を示す回路図、第３図か檎８図は発明の作用説明図であ
る。 ２はエンジン、３は′圧縮機、４は四方弁、５、は冷媒
−空気熱交換器、６．９は冷媒−水熱交換器、６は貯水
槽、１０は水−水熱交換器、１２はブリッジ弁装置、１
２ａ〜１２ｄは電磁弁。 出願人　株式会社　小松製作所 代理人　　弁理士　米　原　正　章 弁理士　浜　本　　　忠 第１１図 ＠　４　図 第５図 ファンコイルへ 第６図 ファノコイルヘ 第７図 ファンコイルへ 第８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジン２にて駆動される圧縮機３と、第１〜第４の４
   個の電磁弁１２ａ〜＋２ｄをブリッジ回ファンコイル循
   環水との熱交換を行なう冷媒１水熱交換器６と、貯水槽
   ８内の水との熱交換を行なう冷媒−水熱交換器９と、エ
   ンジン２の排熱と貯水槽８内の水とを熱交換する水−水
   熱交換器１０と、圧縮機３と冷媒−空気熱交換器５との
   接続および冷媒−空気熱交換器５とブリッジ弁装置１２
   との接続を選択的に行ない、また３の戻り回路とを接続
   する四方弁４とからなり、上記ブリッジ弁装置１２の第
   １、第２電磁弁１２ａ。 ＋２ｂ間に四方弁４を接続し、第１、第３電磁弁１２ａ
   　、　１２ｃ間にファンコイル循環水との熱交換を行な
   う冷媒−水熱交換器６を接続し、第３゜第４電磁弁１２
   ｃ　、　１２ｄ間に圧縮機３の戻り回路を接続し、第２
   ．第４電磁弁１２ｂ　、　＋２ｄ間に貯水槽８内の水と
   の熱交換を行なう冷媒−水熱交換器９を接続したことを
   特徴とする冷暖房給湯装置。