(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記圧縮機の吐出側冷媒圧力が一定となるように、室外熱交換器用ファンおよび駆動装置の回転を制御して給湯および冷房運転することを特徴とする給湯・冷房システム。
【請求項２】
駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記圧縮機の吐出側冷媒圧力が一定となるように、室外膨張弁の開度および駆動装置の回転を制御して給湯および暖房運転することを特徴とする給湯・暖房システム。
【請求項３】
駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記室内熱交換器のファンモータの回転を停止すると共に、圧縮機吐出側の冷媒圧力が一定となるように、室外膨張弁の開度および駆動装置の回転を制御して給湯運転することを特徴とする給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガスエンジンなどの駆動装置で冷媒用圧縮機を駆動し、冷媒を圧縮・循環させて、冷／暖房運転と給湯を同時に可能としたヒートポンプ式空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の空気調和機としては、例えば特公平３−３８５１２号公報に開示された装置が従来例として周知である。この従来例においては、室内に設置する空気調和装置に送る熱媒と、エンジンの排熱およびシリンダーなどを冷却するために設置した冷却器を用いて給湯用水を加熱するものである。
【０００３】
しかし、上記従来装置の場合は、構成が極めて複雑であるため製作費が高く付き、メンテナンスが面倒であると云った問題点がある。
また、冷房運転中はエンジンの排熱だけが給湯用熱源となるため、給湯能力が小さいと云った問題点もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、冷／暖房運転と給湯が同時に可能であり、しかも冷／暖房負荷に影響されない給湯能力が確保できる新しいシステムの開発が期待されていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するための具体的手段として、駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記圧縮機の吐出側冷媒圧力が一定となるように、室外熱交換器用ファンおよび駆動装置の回転を制御して給湯および冷房運転することを特徴とする給湯・冷房システムと、
【０００６】
駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記圧縮機の吐出側冷媒圧力が一定となるように、室外膨張弁の開度および駆動装置の回転を制御して給湯および暖房運転することを特徴とする給湯・暖房システムと、
【０００７】
駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記室内熱交換器のファンモータの回転を停止すると共に、圧縮機吐出側の冷媒圧力が一定となるように、室外膨張弁の開度および駆動装置の回転を制御して給湯運転することを特徴とする給湯システムと、
を提供することにより、前記した従来技術の課題を解決するものである。
【０００８】
【作用】
給湯用熱交換器には、圧縮機で圧縮されて高温・高圧状態となった冷媒が、冷房運転では室外熱交換器を経由した後で、暖房運転では室内熱交換器を経由した後で、流入するため、冷／暖房何れの場合にも、「熱」を持った冷媒が給湯用熱交換器において水道水などと熱交換してこれを加熱する。しかも、圧縮機から吐出する冷媒圧力が一定になるように、冷房運転では室外熱交換器用ファンおよび駆動装置の回転を制御し、暖房運転では室外膨張弁の開度と駆動装置の回転とを制御するので、冷房負荷・暖房負荷が変動することがあっても給湯能力に影響を及ぼすことがない。
【０００９】
また、給湯運転のみを行う場合には、圧縮機で圧縮されて高温・高圧状態となった冷媒が、室内熱交換器で熱交換することなく給湯用熱交換器に流入し、ここで水道水などと熱交換するため速やかな加熱が可能であり、しかも、圧縮機から吐出する冷媒圧力が一定になるように室外膨張弁の開度と駆動装置の回転とを制御するので、安定した給湯が行える。
【００１０】
【実施例】
図中１は、圧縮機２を駆動するための駆動装置であって、ガソリンエンジン、都市ガスを燃料とするガスエンジン、電動モータなどが適宜使用される。
【００１１】
圧縮機２は、図示したように、それ自体は従来周知の四方弁３・室外熱交換器４・室外膨張弁５・給湯用熱交換器６・室内電動弁７・室内熱交換器８・アキュームレータ９などと、冷媒管Ｌを介して順次連結され、実線で示した冷房回路Ａと破線で示した暖房回路Ｂとを形成している。
【００１２】
符号１０は制御装置であって、圧縮機２から冷媒管Ｌに吐出した冷媒の圧力、すなわち、圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力に基づいて、室外熱交換器４に外気を送る室外ファン４１を駆動させる室外電動モータ４２の回転と、室内熱交換器８に空調用室内空気を送る室内ファン８１を駆動する室内電動モータ８２の回転と、室外膨張弁５の開度と、駆動装置１の回転と、を制御するものである。
【００１３】
圧縮機２が吐出した冷媒は前記したように、四方弁３の切り替えにより実線の方向と破線の方向の二方向に循環することが可能であり、
【００１４】
実線で示した冷房回路Ａを形成したときには、圧縮機２で圧縮されて高温・高圧状態になった冷媒は、四方弁３を経由して室外熱交換器４・給湯用熱交換器６の順に流入し、室外熱交換器４においては室外ファン４１により送風される外気によって冷却され、給湯用熱交換器６においては給湯手段となる水路６１を流れる水道水などと熱交換してこれを加熱し、冷媒自身は温度が低下して凝縮する。
【００１５】
液化した冷媒は、室内電動弁７で断熱膨張することにより低温・低圧のガス体となって室内熱交換器８に流入し、室内ファン８１が送風する室内空気と熱交換してこれを冷却し、四方弁３・アキュームレータ９を経由して圧縮機２に還流する。
【００１６】
そして、圧力検出器Ｓ１が計測した冷媒圧力が、予め設定しておいた所定値を維持するように、室外ファン４１の回転と駆動装置１の回転とを制御する。
【００１７】
例えば、給湯負荷が減少して水路６１を流れる水量が減少すると、給湯用熱交換器６で熱交換した後の冷媒は、より温度の高い液状冷媒となるため、室内熱交換器８における冷却作用が不足して十分な冷房運転が行えなくなる。そして、圧縮機２に還流して再び吐出したときの冷媒は、温度・圧力共に以前より上昇しているので、この状態で四方弁３・室外熱交換器４・給湯用熱交換器６・室内電動弁７・室内熱交換器８と循環すると、室内熱交換器８の冷房能力が益々不足するため、
【００１８】
圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力が予め設定した所定値を維持するように、制御装置１０から室外電動モータ４２に制御信号を出力し、室外ファン４１の回転数を増やして冷却効果を高める制御を行うので、水路６１を流れる水の加熱作用と室内熱交換器８における冷房作用が共に安定して行われる。
【００１９】
なお、前記室外ファン４１の回転数を増やして外気による冷却効果を高める制御を行っても、室内熱交換器８における冷却能力が不足して十分な冷房運転が行えない場合には、駆動装置１の回転を上げて圧縮機２が吐出する冷媒量を増加させ、冷凍能力を高める制御を併用する。
【００２０】
逆に、給湯負荷が増大して水路６１を流れる水量が増加すると、給湯用熱交換器６で熱交換した後の冷媒は、より温度の低い液状冷媒となるため、室内熱交換器８における冷却作用が過剰となって冷やし過ぎの状態となる。
【００２１】
そして、圧縮機２に還流して再び吐出したときの冷媒は、温度・圧力が共に以前より低下しているので、この状態で四方弁３・室外熱交換器４・給湯用熱交換器６・室内電動弁７・室内熱交換器８と循環すると、室内熱交換器８での冷やし過ぎが一層進展するため、圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力が予め設定した所定値を維持するように、制御装置１０から室外電動モータ４２に制御信号を出力し、室外ファン４１の回転数を減らして冷却作用を緩和するので、この場合も水路６１を流れる水の加熱作用と室内熱交換器８における冷房作用が共に安定して行われる。
【００２２】
なお、前記室外ファン４１の回転数を減らして外気による冷却効果を緩和する制御を行っても、室内熱交換器８における冷やし過ぎを解消することができないときには、駆動装置１の回転を下げて圧縮機２が吐出する冷媒量を減少させ、冷凍能力を下げる制御を併用する。
【００２３】
給湯負荷が一定で、室内電動弁７を操作して、室内熱交換器８の駆動台数を増加（減少）したり、冷房の設定温度を下げ（上げ）て冷房負荷を増加（減少）させたときには、冷媒は室内熱交換器８でこれまでより多く（少ない）の熱エネルギーを失ない、圧縮機２に還流する冷媒の量が増加するので、圧縮機２から冷媒管Ｌに吐出した冷媒の圧力はこれまでより増加（低下）する傾向を示すが、
【００２４】
圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力が予め定めた所定値を維持するように、制御装置１０から室外電動モータ４２に制御信号を出力し、室外ファン４１の回転数を増加（減少）して冷却作用を増加（減少）すると共に、必要に応じて駆動装置１の回転を上げ（下げ）て圧縮機２が吐出する冷媒量を増加（減少）させる制御を併用するので、この場合も水路６１を流れる水の加熱作用と、室内熱交換器８における冷房作用が共に安定して行われる。
【００２５】
なお、給湯負荷と冷房負荷が同時に変動したときにも、圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力が、予め設定しておいた所定値を維持するように、室外ファン４１の回転と駆動装置１の回転を制御することにより、この場合も水路６１を流れる水の加熱作用と室内熱交換器８における冷房作用が共に安定して行われる。
【００２６】
一方、四方弁３を切り替えて破線で示した暖房回路Ｂを形成したときには、圧縮機２で圧縮されて高温・高圧状態となった冷媒は、四方弁３を経由して室内熱交換器８・給湯用熱交換器６の順に流入し、室内熱交換器８においては室内ファン８１が送風する室内空気を加熱する暖房作用を行い、給湯用熱交換器６においては水路６１を流れる水道水などを加熱し、自身は温度が低下して凝縮する。
【００２７】
液状になった冷媒は、室外膨張弁５で断熱膨張することにより低温・低圧のガス体となって室外熱交換器４に流入し、室外ファン４１が送風する相対的に温度の高い外気によって暖められ、四方弁３・アキュームレータ９を経由して圧縮機２に還流する。
【００２８】
そして、圧力検出器Ｓ１が計測する圧縮機吐出側の冷媒圧力が、予め設定しておいた所定値を維持するように、この場合は室外膨張弁５の開度と駆動装置１の回転とを制御する。
【００２９】
例えば、給湯負荷が減少して水路６１を流れる水量が減少すると、室内熱交換器８の負荷状態が一定であれば、給湯用熱交換器６で熱交換した後の冷媒は、より温度の高い液状冷媒となるため、室外膨張弁５を経由して流入した室外熱交換器４で、室外ファン４１が送風する外気により暖められると、以前よりは高温・高圧の状態となって圧縮機２に還流する。
【００３０】
したがって、圧縮機２から冷媒管Ｌに再び吐出された冷媒は、温度・圧力共に以前より高くなっており、この状態で四方弁３・室内熱交換器８・室内電動弁７・給湯用熱交換器６・室外膨張弁５・室外熱交換器４と循環すると、益々高温・高圧となって室内熱交換器８における暖房作用が強くなり過ぎ、暖房し過ぎの状態になるため、
【００３１】
圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力が予め設定した所定値を維持するように、制御装置１０から室外膨張弁５に制御信号を出力してその開度を絞ると共に、駆動装置１に制御信号を出力してその回転数を減らし、圧縮機２から吐出する冷媒量を減少させる制御を行うので、水路６１を流れる水の加熱作用と、室内熱交換器８における暖房作用が共に安定して行われる。
【００３２】
逆に、給湯負荷が増大して水路６１を流れる水量が増加すると、室内熱交換器８の負荷状態が一定であれば、給湯用熱交換器６で熱交換した後の冷媒は、より温度の低い液状冷媒となるため、室外膨張弁５を経由して流入した室外熱交換器４で、室外ファン４１が送風する外気によって暖められても、以前よりは低温・低圧の状態となって圧縮機２に還流する。
【００３３】
したがって、圧縮機２から冷媒管Ｌに再び吐出された冷媒は、温度・圧力が共に以前よりは低くなっており、この状態で四方弁３・室内熱交換器８・室内電動弁７・給湯用熱交換器６・室外膨張弁５・室外熱交換器４と循環すると、益々低温・低圧となって室内熱交換器８における暖房作用が弱くなり過ぎ、暖房不足の状態になるため、
【００３４】
圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力が予め設定した所定値を維持するように、制御装置１０から室外膨張弁５に制御信号を出力してその開度を開ける共に、駆動装置１に制御信号を出力してその回転数を増やし、圧縮機２から吐出する冷媒量を増加させる制御を行うので、この場合も水路６１を流れる水道水の加熱と、室内熱交換器８における暖房作用が共に安定して行われる。
【００３５】
給湯負荷が一定で、室内電動弁７を操作して、室内熱交換器８の駆動台数を増加（減少）したり、暖房の設定温度を上げ（下げ）て暖房負荷を増加（減少）させたときには、冷媒は室内熱交換器８でこれまでより多く（少ない）の熱エネルギーを失なって給湯用熱交換器６に流入するので、給湯用熱交換器６での熱交換量は減少（増加）するが、暖房負荷が増加すると圧縮機２から冷媒管Ｌに吐出する冷媒の圧力が低下（上昇）するため、
【００３６】
圧力検出器Ｓ１が計測する冷媒圧力が予め設定した所定値を維持するように、制御装置１０から室外膨張弁５に制御信号を出力して開度を増加（減少）すると共に、駆動装置１には回転を上げ（下げ）る制御信号を出力して、圧縮機２が吐出する冷媒量を増加（減少）させる制御を行うので、この場合も水路６１を流れる水の加熱作用と、室内熱交換器８における冷房作用が共に安定に行われる。
【００３７】
なお、給湯負荷と暖房負荷が同時に変動したときにも、圧力検出器Ｓ１が計測した冷媒圧力が、予め設定しておいた所定値を維持するように、室外膨張弁５の開度と駆動装置１の回転とを制御することにより、室内熱交換器８における暖房運転と給湯を安定して行うことが可能である。
【００３８】
給湯のみを行う場合には、暖房回路Ｂが形成されるように四方弁３をセットすると共に、室内電動モータ８２をオフの状態にして、圧力検出器Ｓ１が計測する吐出側の冷媒圧力が、予め設定しておいた所定値を維持するように、室外膨張弁５の開度と駆動装置１の回転とを制御して運転を行う。
【００３９】
この場合、圧縮機２で圧縮されて高温・高圧の状態となった冷媒が、給湯用熱交換器６に直接流入して水路６１を流れる水道水などと熱交換し、これを加熱するので速やかな加熱・供給が可能である。
【００４０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記圧縮機の吐出側冷媒圧力が一定となるように、室外熱交換器用ファンおよび駆動装置の回転を制御して給湯および冷房運転することを特徴とする給湯・冷房システムであり、
【００４２】
駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記圧縮機の吐出側冷媒圧力が一定となるように、室外膨張弁の開度および駆動装置の回転を制御して給湯および暖房運転することを特徴とする給湯・暖房システムであり、
【００４３】
駆動装置によって駆動する冷媒用圧縮機と、四方弁・室外熱交換器・室外膨張弁・室内電動弁・室内熱交換器・アキュームレータなどを順次連結して冷／暖房回路が形成される空気調和機の、室外膨張弁と室内電動弁とを連結する冷媒管に給湯用熱交換器を設けたものにおいて、前記室内熱交換器のファンモータの回転を停止すると共に、圧縮機吐出側の冷媒圧力が一定となるように、室外膨張弁の開度および駆動装置の回転を制御して給湯運転することを特徴とする給湯システムであるので、
【００４４】
冷房と給湯あるいは暖房と給湯を同時に行うことができるのはもちろん、冷房負荷や暖房負荷が変動することがあっも、給湯能力には変動がないため、季節を問わず安定した使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の装置構成図である。
【符号の説明】
１  駆動装置
２  圧縮機
３  四方弁
４  室外熱交換器
４１  室外ファン
４２  室外電動モータ
５  室外膨張弁
６  給湯用熱交換器
６１  水路
７  室内電動弁
８  室内熱交換器
８１  室外ファン
８２  室外電動モータ
９  アキュームレータ
１０  制御装置
Ａ  冷房回路
Ｂ  暖房回路
Ｌ  冷媒管
Ｓ１  圧力検出器
【図１】
0003583792.tif 000002