(57)【要約】【課題】水−冷媒熱交換器の効率を向上する。【解決手段】圧縮機、冷媒側四方弁、膨張弁、空気熱交換器を備えた冷凍回路と、この冷凍回路から冷媒の供給を受けて水との間で熱交換を行い温水または冷水を生成する水−冷媒熱交換器と、水−冷媒熱交換器で生成された温水または冷水の補給を行うシスターンタンクと、温水または冷水を離れた所に設置した室内熱交換器に供給する循環ポンプと、循環ポンプ、水−冷媒熱交換器、室内熱交換器、シスターンタンクを連通した冷温水回路とを備えたものに於いて、循環ポンプと水−冷媒熱交換器の間の冷温水回路に水側四方弁を設け、水−冷媒熱交換器には冷媒が循環する冷媒流通路と冷温水が循環する冷温水流通路を備え、冷媒流通路における冷媒の流通方向と、冷温水流通路における冷温水の流通方向が対向流となるように冷媒側四方弁と水側四方弁を制御する制御装置を備えたものである。【選択図】図２
2014190645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、冷媒側四方弁、膨張弁、空気熱交換器を備えた冷凍回路と、この冷凍回路から冷媒の供給を受けて水との間で熱交換を行い温水または冷水を生成する水−冷媒熱交換器と、この水−冷媒熱交換器で生成された温水または冷水の補給を行うシスターンタンクと、前記温水または冷水を離れた所に設置した室内熱交換器に供給する循環ポンプと、この循環ポンプ、水−冷媒熱交換器、室内熱交換器、シスターンタンクを連通した冷温水回路とを備えたものに於いて、前記循環ポンプと水−冷媒熱交換器の間の冷温水回路に水側四方弁を設け、前記水−冷媒熱交換器には冷媒が循環する冷媒流通路と冷温水が循環する冷温水流通路を備え、前記冷媒流通路における冷媒の流通方向と、冷温水流通路における冷温水の流通方向が対向流となるように前記冷媒側四方弁と水側四方弁を制御する制御装置を備えた事を特徴とする空気調和機。
【請求項２】
冷房運転時には前記冷凍回路の冷媒は水−冷媒熱交換器から圧縮機側に流れると共に、冷温水回路の冷水は水−冷媒熱交換器から室内熱交換器側に流れ、暖房運転時には前記冷凍回路の冷媒は水−冷媒熱交換器から膨張弁側に流れると共に、冷温水回路の温水は水−冷媒熱交換器から水側四方弁の方向に流れる事を特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
冷房運転時には前記冷凍回路の冷媒は水−冷媒熱交換器から圧縮機側に流れると共に、冷温水回路の冷水は水−冷媒熱交換器から室内熱交換器側に流れ、暖房運転時には前記冷凍回路の冷媒は水−冷媒熱交換器から膨張弁側に流れると共に、冷温水回路の温水は水−冷媒熱交換器から水側四方弁の方向に流れ、暖房運転時の前記空気熱交換器の着霜を除去する除霜運転時には、前記冷媒側四方弁のみを切換ることで冷凍回路の冷媒は水−冷媒熱交換器から冷媒側四方弁の方向に、冷温水回路の温水は水−冷媒熱交換器から水側四方弁の方向に流れ、冷媒の流通方向と、冷温水流通路における冷温水の流通方向が並行流となる事を特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプ装置を熱源とし冷温水回路を介して夏期には冷水循環による冷房運転を、冬期には温水循環による温水暖房運転を行う空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭用の空気調和機いわゆるセパレートエアコンでは、室外機に備えた圧縮機と四方弁、室外熱交換器、膨張弁等を備え、室内機に室内熱交換器を備え、前記圧縮機の作動で冷媒を循環し、四方弁の切換により夏期には室外熱交換器は凝縮器として作用することで熱くなり、室内熱交換器は蒸発器として作用することで冷たくなり室内の冷房を行い。冬期には室外熱交換器は蒸発器として作用することで低温になり、室内熱交換器は凝縮器として作用することで高温となり室内の暖房を行うことが一般的であるが、室内熱交換器内にもフロン等の冷媒が循環するものであり、多数のパネルを据付け工事により接続する床暖房やパネルコンベクタ等を室内熱交換器として使用するには、圧力が比較的高いフロン等の冷媒を循環した場合には、据付け工事での多数のパネル接続部分にガス漏れ等の不具合が発生するリスクが高まるものであり、このリスクを少なくするために、冷凍回路に水−冷媒熱交換器を設け、この水−冷媒熱交換器を介して室内側に冷温水回路を形成して、ヒートポンプ装置を熱源として室内の冷暖房を行うものであった。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０-１６９２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来例のヒートポンプ式温水暖房装置は、四方弁を切り替えることで冷房運転と暖房運転を行うことが可能で有るが、四方弁を切り替えることによって冷凍回路を冷媒が流れる方向が逆方向になる。一方、冷温水回路は循環ポンプによって一定方向に流れるために水−冷媒熱交換器内の冷媒と冷温水の流通方向も冷房運転と暖房運転では、片方が対向方向ならば、他方は並行方向になる。このために、水−冷媒熱交換器の特性として、流通方向が並行方向の場合には対向方向に比べて熱交換効率が減少するために、流通方向が並行方向の場合を考慮して、水−冷媒熱交換器を大きめに設ける必要があり、空気調和機全体としても運転効率も低下する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、圧縮機、冷媒側四方弁、膨張弁、空気熱交換器を備えた冷凍回路と、この冷凍回路から冷媒の供給を受けて水との間で熱交換を行い温水または冷水を生成する水−冷媒熱交換器と、この水−冷媒熱交換器で生成された温水または冷水の補給を行うシスターンタンクと、前記温水または冷水を離れた所に設置した室内熱交換器に供給する循環ポンプと、この循環ポンプ、水−冷媒熱交換器、室内熱交換器、シスターンタンクを連通した冷温水回路とを備えたものに於いて、前記循環ポンプと水−冷媒熱交換器の間の冷温水回路に水側四方弁を設け、前記水−冷媒熱交換器には冷媒が循環する冷媒流通路と冷温水が循環する冷温水流通路を備え、前記冷媒流通路における冷媒の流通方向と、冷温水流通路における冷温水の流通方向が対向流となるように前記冷媒側四方弁と水側四方弁を制御する制御装置を備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、循環ポンプと水−冷媒熱交換器の間の冷温水回路に水側四方弁を設け、前記水−冷媒熱交換器には冷媒が循環する冷媒流通路と冷温水が循環する冷温水流通路を備え、前記冷媒流通路における冷媒の流通方向と、冷温水流通路における冷温水の流通方向が対向流となるように前記冷媒側四方弁と水側四方弁を制御する制御装置を備えたので、水−冷媒熱交換器の熱交換効率が向上し、空気調和機全体での省電力性能が向上した。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明一実施例の斜視図。
【図２】同要部の概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、この発明に係る空気調和機を図面に示された一実施例で説明する。
１は空気調和機の室外機で、水平仕切板（図示せず）にて上下２室に分けられ、下部には冷凍回路室２を、上部には冷温水回路室３を備え、冷温水配管４によって室内機５や床暖房パネル（図示せず）と接続されている。
前記冷凍回路室２の内部には圧縮機６、冷媒側四方弁７、空気熱交換器８、膨張弁９、送風ファン１０と冷凍回路制御部１１等を設けている。
【０００９】
前記冷温水回路室３の内部には、水−冷媒熱交換器１２、補助ヒータ（図示せず）、シスターンタンク１３、循環ポンプ１４と冷温水回路制御部１５等を設けている。
前記循環ポンプ１４と水−冷媒熱交換器１２の間に水側四方弁１６を設け、冷房運転時には前記循環ポンプ１４から水−冷媒熱交換器１２の方向に冷水を循環し、暖房運転時には循環ポンプ１４からシスターンタンク１３の方向に温水を循環するものである。前記水−冷媒熱交換器１２は二重の銅管等によって冷媒が循環する冷媒流通路１７と冷温水が循環する冷温水流通路１８を備え、冷媒流通路１７と冷温水流通路１８との間で熱交換が行われる。
【００１０】
１９は前記圧縮機６と、冷媒側四方弁７、空気熱交換器８、膨張弁９、水−冷媒熱交換器１２の冷媒流通路１７、冷媒側四方弁７を冷媒配管２０で接続した冷凍回路で、前記冷媒側四方弁７の切替によって冷房運転時と暖房運転時の冷媒の循環方向を切り替える。
【００１１】
前記室内機５内にはフィンチューブ式の室内熱交換器２１と室内送風ファン２２と室内制御部２３を備え、前記室内熱交換器２１と水−冷媒熱交換器１２及びシスターンタンク１３をそれぞれ接続し、前記循環ポンプ１４と水側四方弁１６、水−冷媒熱交換器１２、室内熱交換器２１、シスターンタンク１３、水側四方弁１６を前記冷温水配管４で接続した冷温水回路２４を設けている。そして、水側四方弁１６の切替によって冷房運転時と暖房運転時の冷媒の循環方向を切り替える。
【００１２】
２５は前記冷凍回路室２の前方に備えた吹出口で、前記送風ファン１０の作動で、冷凍回路室２の背面に備えた吸込口（図示せず）から吸い込んだ空気で前記空気熱交換器８と熱交換して吸排熱を行う。２６は前記シスターンタンク１３への給水用サービス蓋。２７は前記冷温水配管４の配管接続部。２８は前記室内機５の前面に備えた冷温風の吹出口。２９は前記前記室内機５の前面上部に備えた操作部で、運転スイッチや温度設定スイッチ等のスイッチ類（図示せず）や表示部（図示せず）を備えている。
【００１３】
図２の実線矢印によって冷房運転時の冷媒と冷水の循環状態を説明すれば、冷凍回路１９では圧縮機６から吐出されたフロン等の高温な冷媒が冷媒側四方弁７にて空気熱交換器８に導かれ、この空気熱交換器８にて送風ファン１０の作用で放熱し、次に膨張弁９送られこの膨張弁９で減圧することで冷媒が低温になり、水−冷媒熱交換器１２の冷媒流通路１７に至り、冷温水流通路１８側から吸熱して冷媒側四方弁７を通って圧縮機６に戻ることで冷凍回路１９を循環する。
【００１４】
冷温水回路２４では水−冷媒熱交換器１２の冷温水流通路１８で冷却された冷水は、冷温水配管４で室内機５の室内熱交換器２１に送られ、室内送風ファン２２にて冷風を室内へ吹出すことで冷房を行う。室内熱交換器２１で吸熱して温度の上昇した冷水はシスターンタンク１３を経て、水側四方弁１６に至り、循環ポンプ１４から再度水側四方弁１６に戻り、水−冷媒熱交換器１２に至ることで冷温水回路２４を循環する。
【００１５】
前記の冷房運転とは逆方向で破線矢印で示す暖房運転を説明すれば、冷凍回路１９では圧縮機６から吐出されたフロン等の高温な冷媒が冷媒側四方弁７にて水−冷媒熱交換器１２の冷媒流通路１７に送られ、冷温水流通路１８側を加熱後に膨張弁９にて減圧され低温になり、空気熱交換器８にて空気から熱をもらい、冷媒側四方弁７を経由して圧縮機６に戻る。
【００１６】
冷温水回路２４では水−冷媒熱交換器１２の冷温水流通路１８で加熱された温水は、水側四方弁１６を経由して循環ポンプ１４に至り、再度水側四方弁１６を経由してシスターンタンク１３に送られ、冷温水配管４で室内機５の室内熱交換器２１に送られる。室内送風ファン２２にて温風を室内へ吹出すことで暖房を行う。室内熱交換器２１で排熱して温度の下降した温水は室外機１内に備えた水−冷媒熱交換器１２の冷温水流通路１８で再度加熱され冷温水回路２４を循環する。
【００１７】
このように、冷房運転時と暖房運転時のどちらでも、冷媒流通路１７における冷媒の流通方向と、冷温水流通路１８における冷温水の流通方向が対向流となるように冷媒側四方弁７と水側四方弁１６を制御する制御装置１１を備えたので、水−冷媒熱交換器１２の熱交換効率が向上し、空気調和機全体での省電力性能が向上するものである。
【００１８】
外気温が低温な時に暖房運転を継続すると、空気熱交換器８に霜が付着するが、この着霜が多くなると空気熱交換器８の空気抵抗が増加し、熱交換ができなくなるために、着霜量が所定以上に発達した場合には、除霜運転が必要になる。暖房運転中に室内熱交換センサ等によって着霜を検知したとき、冷媒側四方弁７を冷房運転側に切り替えれば、空気熱交換器８に高温の冷媒が流れることで空気熱交換器８を加熱し、霜を溶かすものである。この除霜運転時には室温が低下する事を防止するために、室内送風ファン２２は停止して冷温水回路２４の温水のみを循環するが、水−冷媒熱交換器１２で積極的に冷温水回路２４の熱を戻す必要はないので、冷凍回路１９の冷媒は水−冷媒熱交換器１２から冷媒側四方弁７の方向に、冷温水回路２４の温水は水−冷媒熱交換器１２から水側四方弁１６の方向に流れ、冷媒流通路１７の流通方向と、冷温水流通路１８における冷温水の流通方向を並行流にして、冷温水回路２４の温水循環方向を暖房運転の方向を継続することで、水側四方弁１６の無駄な切替を防止するものである。
【００１９】
室内機５を室内熱交換器２１と室内送風ファン２２による空気調和機で説明したが、室内機５に変えて、多数の床パネル（図示せず）を接続して床に敷いて、床冷暖房による空気調和機でも使用できるものである。
【符号の説明】
【００２０】
１    室外機
５    室内機
６    圧縮機
７    冷媒側四方弁
８    空気熱交換器
１１    制御装置
１２    水−冷媒熱交換器
１４    循環ポンプ
１６    水側四方弁
１７    冷媒流通路
１８    冷温水流通路
２１    室内熱交換器
２４    冷温水回路
【図１】
2014190645.tif 000003
【図２】
2014190645.tif 000004