【手続補正書】
【提出日】平成17年1月14日(2005.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスを圧縮するスクリュー圧縮機と、冷媒と空気を熱交換させる空気熱交換器と、冷温水負荷に供給される水と冷媒の間で熱交換させるプレート式熱交換器である水熱交換器と、系統内に循環する冷媒量を調節する冷媒量調整器と、凝縮液化された冷媒を減圧、膨張させる膨張装置と、前記スクリュー圧縮機の冷媒出側に接続されて冷媒循環方向を切り換える四方弁と、を含む機器を配管接続して冷凍サイクルを形成したヒートポンプ式冷温水機であって、前記水熱交換器は、冷媒と水が、冷却運転時には対向流、加熱運転時には並行流となるように構成され、前記空気熱交換器は、冷却運転時に凝縮器、加熱運転時に蒸発器となる熱交換部と、凝縮液化された冷媒をさらに冷却する過冷却部が一体に結合されて構成されたものであるヒートポンプ式冷温水機。
【請求項２】
請求項１記載のヒートポンプ式冷温水機において、前記過冷却部は、その冷媒流路の一端を前記冷媒量調整器を介して前記熱交換部の凝縮器として動作する場合の出側に接続され、他端を前記膨張装置に接続されていることを特徴とするヒートポンプ式冷温水機。
【請求項３】
請求項１記載のヒートポンプ式冷温水機において、前記冷媒量調整器は、前記膨張装置の一端と前記水熱交換器の冷媒流路を接続する管路に接続して設けられ、前記過冷却部は、その冷媒流路の一端を液溜めを介して前記熱交換部の凝縮器として動作する場合の出側に接続され、他端を前記膨張装置に接続されていることと、前記液溜めは、冷却運転時の外気温度変動に伴なう余剰冷媒を収納するものであることを特徴とするヒートポンプ式冷温水機。
【請求項４】
請求項１または２に記載のヒートポンプ式冷温水機において、膨張装置が電子膨張弁であり、この電子膨張弁の開度を、スクリュー圧縮機から吐出される冷媒ガスの温度が予め定められた設定値以下の場合は圧縮機吸入ガス過熱度が予め定められた加熱度範囲内となるように、また、スクリュー圧縮機から吐出される冷媒ガスの温度が前記設定値を超えて上昇した場合には、吐出される冷媒ガス温度が前記設定値以下となるように制御する電子膨張弁開度制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ式冷温水機。
【請求項５】
冷媒ガスを圧縮するスクリュー圧縮機と、冷媒と空気を熱交換させる空気熱交換器と、冷温水負荷に供給される水と冷媒の間で熱交換させるプレート式熱交換器である水熱交換器と、系統内に循環する冷媒量を調節する冷媒量調整器と、凝縮液化された冷媒を減圧、膨張させる膨張装置と、前記スクリュー圧縮機の冷媒出側に接続されて冷媒循環方向を切り換える四方弁と、を含む機器を配管接続して冷凍サイクルを形成したヒートポンプ式冷温水機であって、前記水熱交換器は、冷媒と水が、冷却運転時には対向流、加熱運転時には並行流となるように構成され、前記空気熱交換器は、冷却運転時に凝縮器、加熱運転時に蒸発器となる第１の熱交換部と、冷却運転時には凝縮液化された冷媒をさらに冷却し、加熱運転時には凝縮液化後、膨張装置を通過して流入する冷媒を蒸発させる第２の熱交換部が一体に結合されて構成されたものであるヒートポンプ式冷温水機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記目的を達成する本発明の第２の手段は、冷媒ガスを圧縮するスクリュー圧縮機と、冷媒と空気を熱交換させる空気熱交換器と、冷温水負荷に供給される水と冷媒の間で熱交換させるプレート式熱交換器である水熱交換器と、系統内に循環する冷媒量を調節する冷媒量調整器と、凝縮液化された冷媒を減圧、膨張させる膨張装置と、前記スクリュー圧縮機の冷媒出側に接続されて冷媒循環方向を切り換える四方弁と、を含む機器を配管接続して冷凍サイクルを形成したヒートポンプ式冷温水機であって、前記水熱交換器は、冷媒と水が、冷却運転時には対向流、加熱運転時には並行流となるように構成され、前記空気熱交換器は、冷却運転時に凝縮器、加熱運転時に蒸発器となる第１の熱交換部と、冷却運転時には凝縮液化された冷媒をさらに冷却し、加熱運転時には凝縮液化後、膨張装置を通過して流入する冷媒を蒸発させる第２の熱交換部が一体に結合されて構成されたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
加熱運転時には、冷却運転時とは逆方向の冷媒流れとなるように四方切換弁７によって流れ方向が切換えられる。すなわち、スクリュー圧縮機１から吐出される高温高圧の冷媒ガスは四方切換弁７を通過し水熱交換器３へ流入し、ここで水を加熱し冷媒は凝縮される。このとき、水熱交換器３での冷媒の流れと水の流れは並行流となる。凝縮された冷媒は逆止弁１０、冷媒量調整器５を経由して過冷却器２ｂへ流入しファン１２により送風される空気に冷却され過冷却液となって膨張装置４へ流入する。つぎに逆止弁１１を通過後、空気熱交換器２の熱交換コイル（この場合、蒸発器として動作する）２ａへ入り、冷媒は蒸発してガス状態となり、四方切換弁７、アキュムレータ６を通過し再度スクリュー圧縮機１に吸入される。このように、加熱運転においても冷却運転と同様に過冷却液の状態で膨張装置４へ冷媒が流入するため、安定した運転が得られる。また、空気熱交換器２の下部の過冷却器２ｂには、液冷媒（高圧高温）が流れるので、加熱運転時において空気熱交換器２にドレンや霜が堆積、成長することによる空気熱交換器２の破壊等を回避できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本実施の形態では、冷却運転時は、スクリュー圧縮機１で圧縮された冷媒は熱交換コイル２ａで一旦凝縮液化され、次いで、過冷却器２ｂに導かれて過冷却されたのち、膨張装置４で減圧されて水熱交換器３に流入する。このとき、冷媒の流れと水の流れは対向流となる。一方、加熱運転時は、スクリュー圧縮機１で圧縮された冷媒は水熱交換器３で凝縮液化され、次いで膨張装置４で減圧されて過冷却器２ｂ（第２の熱交換部）に導かれる。過冷却器２ｂに導かれた冷媒は、一部蒸発して気液２相となり、さらに熱交換コイル２ａ（第１の熱交換部）で蒸発して過熱ガス冷媒となってスクリュー圧縮機１に吸入される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本実施の形態によれば、冷却運転時の水熱交換器３における流れ形式を対向流としたので、水熱交換器出口の冷媒温度を高めることが可能となり、冷媒の温度効率が高い状態で運転できる。また、水熱交換器出口の冷媒温度を高めることで、冷媒の必要な過熱度を確保しながら冷媒の飽和温度、すなわち圧縮機吸入圧力を高めることができるから、圧縮機の性能が向上するし、必要な過熱度が維持されるので、液圧縮の恐れがなくなり、信頼性が確保される。さらに、冷却運転時に膨張装置に導かれる前の冷媒を過冷却する過冷却器２ｂを設け、この過冷却器２ｂを、冷却運転時に凝縮器として動作する熱交換コイル２ａと一体化して空気熱交換器２としたので、冷却運転時、膨張装置に導かれる冷媒が液単相状態となって、運転状態が安定すると共に、過冷却器のための新たな冷却媒体やそのための管路を用意する必要がなく、コスト増加を少なくすることができる。また、冷却運転時に膨張装置に導かれる前の冷媒を過冷却する過冷却器２ｂが、加熱運転時には蒸発器の一部として用いられるので、加熱運転時の蒸発能力が向上し、高効率運転ができる。また、加熱運転時には、蒸発器として作用する空気熱交換器２の熱交換コイル２ａに着霜が生じる場合がある。これに対し、熱交換コイル２ａの下部に設けられ、加熱運転時の冷媒入口となる過冷却器２ｂには液冷媒が流れるため比較的温度が高く、それ自体、着霜が生じ難い。このため、加熱性能低下を防止するため行われる除霜運転時に、上部の熱交換コイル２ａからドレンや霜が過冷却器２ｂに落下して堆積、成長し、空気熱交換器２を破損させる等の問題を回避できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
前述したようにプレート式熱交換器を有効活用するためには、熱交換性能の低い過熱ガス域を少なくすること、すなわち冷媒ガス過熱度を小さくすることが重要であるが、一方では、スクリュー圧縮機の軸受焼損防止を図るためには、確実に圧縮機吸入冷媒の過熱状態を維持することも重要である。従来から膨張装置として使用されている温度式自動膨張弁を用いた場合には、周知のように低負荷時に過熱度制御しきれなくなり（流量を絞りきれなくなり）、圧縮機へ液戻りする場合がある。このため定格負荷時の過熱度を小さく設定すると低負荷時にスクリュー圧縮機へ液戻りし、軸受潤滑等の目的で圧縮機内に封入されている冷凍機油より低粘度の液冷媒が軸受へ供給され軸受の焼損につながる場合がある。