(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱交換器を有する空気調和機において、前記第一利用側熱交換器は気流空調ユニットであって前記第二利用側熱交換器は床暖房ユニットであり、圧縮機、四方弁、前記第一利用側熱交換器、第一絞り装置、前記圧縮機で圧縮された冷媒と第二媒体とが熱交換する中間熱交換器、第二絞り装置、熱源側熱交換器及び前記四方弁を順次接続してなる前記冷媒を循環させるサイクルを備え、少なくとも第一利用側熱交換器をバイパスする流量調節弁が設けられた配管を有し、前記中間熱交換器は前記第二利用側熱交換器に前記第二媒体を循環させるポンプが設けられた配管に接続し、暖房運転時には、前記第二絞り装置の絞りは絞った状態で前記第一絞り装置は絞りを全開とし、前記第一利用側熱交換器のみで暖房するときは、前記流量調節弁を全閉とし、前記第一利用側熱交換器と前記第二利用側熱交換器とで暖房するときは、前記ポンプを起動し、前記第一利用側熱交換器の風量を無風若しくは少量として、前記流量調節弁の開度を前記第二利用側熱交換器での放熱量に合わせて変えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱交換器を有する空気調和機において、前記第一利用側熱交換器は気流空調ユニットであって前記第二利用側熱交換器は床暖房ユニットであり、圧縮機、四方弁、前記第一利用側熱交換器、第一絞り装置、前記圧縮機で圧縮された冷媒と第二媒体とが熱交換する中間熱交換器、第二絞り装置、熱源側熱交換器及び前記四方弁を順次接続してなる前記冷媒を循環させるサイクルを備え、両側に二方弁を備えた貯留器を前記第一利用側熱交換器と前記第一絞り装置および前記中間熱交換器をバイパスするように接続し、前記中間熱交換器は前記第二利用側熱交換器に前記第二媒体を循環させるポンプが設けられた配管に接続し、暖房運転時には、前記第二絞り装置の絞りは絞った状態で前記第一絞り装置は絞りを全開とし、前記第二利用側熱交換器を使用するときは前記ポンプを起動すると共に、前記第二絞り装置側の二方弁を閉じ、前記第一利用側熱交換器側の二方弁を開けて、前記貯留器の中に冷媒が決められた量に達したら前記第一利用側熱交換器側の二方弁を閉じ、前記第二利用側熱交換器を使用しないときは、前記第一利用側熱交換器側の二方弁を閉じ、前記第二絞り装置側の二方弁を開けて前記ポンプを停止させ、前記貯留器の中の冷媒が決められた量に達したら前記第二絞り装置側の二方弁を閉じることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１記載の空気調和機において、冷房又は除湿運転時には、前記第一絞り装置の絞りは絞った状態で前記第二絞り装置は絞りを全開とし、前記流量調節弁は全閉とし、前記第一利用側熱交換器により冷房又は除湿を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項３記載の空気調和機において、冷房又は除湿運転時には、前記ポンプを起動して、前記第二媒体を循環させることを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
前記両側に二方弁を備えた貯留器、第一絞り装置、中間熱交換器、第二利用側熱交換器が取外し、取付可能に設定されている請求項２に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記第一絞り装置の開度を変えることにより暖房運転時に前記中間熱交換器へ流入する冷媒状態を気液混合の二相流から過熱ガスの範囲で可変にする請求項１記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ヒートポンプサイクルを適用した空気調和機に係り、特に快適性及び省エネルギを図るために、異なる温度レベルに制御できる複数の利用側熱交換器を設けたヒートポンプサイクルを適用した空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の冷凍サイクルを用いた空気調和機は、暖房運転及び冷房運転が可能で年間を通して空調機として使用できるヒートポンプ式が主流であるが、快適性向上等のために利用側熱交換器を複数にして、暖房運転時において床暖房を可能にしたサイクル構成が提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭６２−２７６３７１号公報に記載の構成は、図８に示すように、圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、減圧装置、室内側熱交換器を順次冷媒配管で接続すると共に、四方弁と室内熱交換器の間に輻射パネルを設けたサイクル構成となっている。このサイクル構成で暖房運転時には、圧縮機を出た高温冷媒を輻射パネルから室内熱交換器に流して、室内熱交換器と輻射パネルの両方を用いることにより、暖房時の快適性向上を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空気調和機における快適性は、暖房、冷房、除湿の各運転時を総合的に考え、同時に省エネルギと両立する形で満足させる必要があるが、上記した温度の異なる２つの利用側熱交換器を設けた従来の冷凍サイクルは、次のような問題点がある。
【０００５】
図８に示す冷凍サイクルは、暖房運転及び冷房運転を行うサイクル構成になっているが、四方弁と室内熱交換器の間に設けた輻射パネルは、暖房運転時には、高温ガス域を利用して、凝縮域を利用する室内側熱交換器より高温に設定されている。また、冷房運転時には、輻射パネルに低温冷媒が流れるが、有効に利用されていない。従って、省エネルギの点からは十分に配慮されていないものであった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決して、比較的簡単なサイクル構成により、異なる温度レベルを持つ空調方式を複合して、主に暖房運転や除湿運転において、快適性の向上あるいは省エネルギを実現できるヒートポンプサイクルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の空気調和機は、室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱交換器を有する空気調和機において、前記第一利用側熱交換器は気流空調ユニットであって前記第二利用側熱交換器は床暖房ユニットであり、圧縮機、四方弁、前記第一利用側熱交換器、第一絞り装置、前記圧縮機で圧縮された冷媒と第二媒体とが熱交換する中間熱交換器、第二絞り装置、熱源側熱交換器及び前記四方弁を順次接続してなる前記冷媒を循環させるサイクルを備え、少なくとも第一利用側熱交換器をバイパスする流量調節弁が設けられた配管を有し、前記中間熱交換器は前記第二利用側熱交換器に前記第二媒体を循環させるポンプが設けられた配管に接続し、暖房運転時には、前記第二絞り装置の絞りは絞った状態で前記第一絞り装置は絞りを全開とし、前記第一利用側熱交換器のみで暖房するときは、前記流量調節弁を全閉とし、前記第一利用側熱交換器と前記第二利用側熱交換器とで暖房するときは、前記ポンプを起動し、前記第一利用側熱交換器の風量を無風若しくは少量として、前記流量調節弁の開度を前記第二利用側熱交換器での放熱量に合わせて変えるものである。
【０００８】
又、室内に第一利用側熱交換器、第二利用側熱交換器を有する空気調和機において、前記第一利用側熱交換器は気流空調ユニットであって前記第二利用側熱交換器は床暖房ユニットであり、圧縮機、四方弁、前記第一利用側熱交換器、第一絞り装置、前記圧縮機で圧縮された冷媒と第二媒体とが熱交換する中間熱交換器、第二絞り装置、熱源側熱交換器及び前記四方弁を順次接続してなる前記冷媒を循環させるサイクルを備え、両側に二方弁を備えた貯留器を前記第一利用側熱交換器と前記第一絞り装置および前記中間熱交換器をバイパスするように接続し、前記中間熱交換器は前記第二利用側熱交換器に前記第二媒体を循環させるポンプが設けられた配管に接続し、暖房運転時には、前記第二絞り装置の絞りは絞った状態で前記第一絞り装置は絞りを全開とし、前記第二利用側熱交換器を使用するときは前記ポンプを起動すると共に、前記第二絞り装置側の二方弁を閉じ、前記第一利用側熱交換器側の二方弁を開けて、前記貯留器の中に冷媒が決められた量に達したら前記第一利用側熱交換器側の二方弁を閉じ、前記第二利用側熱交換器を使用しないときは、前記第一利用側熱交換器側の二方弁を閉じ、前記第二絞り装置側の二方弁を開けて前記ポンプを停止させ、前記貯留器の中の冷媒が決められた量に達したら前記第二絞り装置側の二方弁を閉じるものである。
【００１４】
又、前記第一絞り装置の開度を変えることにより暖房運転時に前記中間熱交換器へ流入する冷媒状態を気液混合の二相流から過熱ガスの範囲で可変にするものである。
【００１５】
【作用】
上記のように構成しているので、例えば、第一利用側熱交換器を気流空調ユニット、第二利用側熱交換器を輻射空調ユニットとして使用することができる。暖房運転時においては、一つあるいは二つの絞り装置を全開の状態又は適当に絞った状態とし、第二利用側熱交換器を使用する時には、中間熱交換器を介して第二利用側熱交換器に第二媒体を循環させることができる（第二利用側熱交換器を使用しない時は、第二媒体は循環させない。）。この時、途中に流量調節弁を設けたバイパス管を接続した構成では、運転条件に合わせて流量調節弁の開度を調節し、両側に二方弁を設けた貯留器を接続した構成では、運転条件に合わせて二つの二方弁の開閉を行う。これにより、気流単独あるいは気流輻射複合による空調が可能になる。
【００１６】
冷房運転時において、一つあるいは二つの絞り装置を全開状態又は適当に絞った状態とし、第二利用側熱交換器を使用する時には、中間熱交換器を介して第二利用側熱交換器に第二媒体を循環させることができる。（第二利用側熱交換器を使用しない時は、第二媒体を循環させない。）この時、途中に流量調節弁を設けたバイパス管を接続した場合は、流量調節弁を全閉の状態とし、また、両側に二方弁を設けた貯留器を接続した場合にも、運転条件に合わせて二つの二方弁の開閉を行う。これにより、気流単独あるいは気流輻射複合による空調が可能になる。この時、第二利用側熱交換器は、室内下方が冷え過ぎるような場合に、第二媒体を循環させ室内に放熱を行い、室内が冷え過ぎることのない冷房運転が可能になる。
【００１７】
除湿運転時において、一つあるいは二つの絞り装置を全開状態又は適当に絞った状態とし、気流空調の風量を抑えて、中間熱交換器を介して第二利用側熱交換器に第二媒体を循環させる。この時、途中に流量調節弁を設けたバイパス管を接続した場合は、流量調節弁を全閉の状態とし、また、両側に二方弁を設けた貯留器を接続した場合にも、運転条件に合わせて二つの二方弁の開閉を行うので、第二利用側熱交換器で、中間熱交換器での熱交換量相当が放熱できるので、室内が冷え過ぎることのない除湿運転が可能になる。
【００１８】
上述のように、空調には気流による、輻射による等の種々の空調方法があり、さらに各空調方法に適した温度レベルがあるが、異なる温度レベルを持つ複数の空調を適当に複合することにより、快適性と省エネルギを同時に実現することが可能になる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。図１から図４は、本発明の第１の実施例を示すもので、図１はサイクル構成図、図２は図１のサイクル構成における暖房運転時のモリエル線図、図３は図１のサイクル構成における冷房運転時のモリエル線図、図４は図１のサイクル構成における除湿運転時のモリエル線図である。
【００２０】
図１において、１は圧縮機、２は四方弁、３は第一利用側熱交換器、４は両方向流れの絞り制御及び全開状態が可能な機能を有する第一絞り装置、５は冷媒と第二媒体が熱交換する中間熱交換器、６は両方向流れの絞り制御及び全開状態が可能な機能を有する第二絞り装置、７は熱源側熱交換器、８は圧縮機への液戻りを防止するためのアキュムレータ、９は途中に全閉可能な流量調節弁１０（二方弁として作用する。）が設けられ第一利用側熱交換器３と第一絞り装置４をバイパスするように接続したバイパス管であり、これらを冷媒配管で接続して冷媒を循環させるサイクルが構成されている。また、１２は第二利用側熱交換器、１１はポンプであり、中間熱交換器５と配管で接続されており、第二媒体を循環させるサイクルを構成している。すなわち、ヒ−トポンプの冷媒と第二媒体のそれぞれが循環するサイクルを、中間熱交換器５を介して熱交換させるように組み合わせたサイクル構成である。
【００２１】
次に、以上のように構成された第１の実施例における暖房運転時、冷房運転時および除湿運転での動作について、図２から図４に示したモリエル線図を参照しながら説明する。まず、暖房運転時においては、第一絞り装置４は全開の状態に、第二絞り装置６を適当に絞り、すなわち適当な開度の状態に、第二利用側熱交換器１２を使用する時には、流量調節弁１０を運転条件に合わせて開度を調節すると共に、ポンプ１１を起動させるように運転する。このように各機器を設定することにより、冷媒は圧縮機１、四方弁２を通過後分岐し、一方は第一利用側熱交換器３、第一絞り装置４の順に流れ、他方はバイパス管９を流れて、中間熱交換器５の手前で合流し気液混合の二相流になる。その後、この気液混合の二相流は中間熱交換器５を流れ、第二絞り装置６、熱源側熱交換器７、四方弁２、アキュムレータ８の順に流れる。この時、第二媒体はポンプ１１により、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間を循環するが、中間熱交換器５で冷媒と第二媒体が熱交換され、第二利用熱交換器で熱交換された熱が利用される。
【００２２】
すなわち、図２に示すモリエル線図において、冷媒は、圧縮機１により低温低圧ガスのＡ１点からＡ２点で示すように高温高圧ガスに圧縮され、四方弁２を通過後分岐し、一方は第一利用側熱交換器３で、Ａ３点からＡ４点で示すように過熱域から飽和域さらに過冷却域にかけて放熱して凝縮し、第一絞り装置４を通って図１に示す合流点Ｘに達する。さらに合流点Ｘでは、他方の高温高圧ガスと合流して、Ａ５点で示す飽和状態の冷媒になる。この合流後は、Ａ５点からＡ６点で示すように中間熱交換器５で飽和域から過冷却域にかけて放熱して凝縮する。この場合、中間熱交換器５へ流入する冷媒の状態が二相流となり、ここでの熱伝達率を向上させることができる。その後冷媒は、第二絞り装置６でＡ６点からＡ７点に示すように減圧、膨張した後、熱源側熱交換器７に入りＡ７点からＡ８点で示すように吸熱、蒸発し、四方弁２、アキュムレータ８を通ってＡ１点で示す低温低圧ガスの状態になって圧縮機１に吸い込まれる。第二利用側熱交換器１２を使用しない時には、流量調節弁１０を全閉にし、ポンプ１１を停止させることにより、冷媒がバイパス管９を流れず、第二媒体も中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間を循環しないので、通常の暖房運転が行われる。
【００２３】
図２において、第二利用側熱交換器を使用した時の暖房運転におけるサイクルのエネルギ効率を表す暖房動作係数は、バイパス量をαとした場合、数１に示すように上記各点でのエンタルピｈの差で求められる。
【００２４】
【数１】
0003598520.tif 000002
【００２５】
この場合、第一利用側熱交換器３で得られる熱量は、Ａ３点からＡ４点のエンタルピ差に（１−α）を掛けた値となり、バイパス量に比例して第一利用側熱交換器３での放熱量が減少する。しかし、バイパス量が増加していくとＡ５点が飽和域に入り乾き度が大きくなる。従って、熱伝達率の向上から中間熱交換器５を効率良く過冷却域まで熱交換させることができるため、Ａ５点からＡ６点のエンタルピ差を大きく取って、第一利用側熱交換器３で減少した放熱量以上に、中間熱交換器５での熱交換量を増大することができ、気流空調だけの通常サイクルより暖房動作係数が向上して省エネルギを実現することが可能になる。
【００２６】
ここで、例えば、第一利用側熱交換器３を室内空気と熱交換する気流暖房ユニット、第二利用側熱交換器１２を床にパイプを設けた構成の床暖房ユニットを例にとり考える。第二利用側熱交換器１２を使用しない場合は、第一利用側熱交換器３による気流暖房のみとなるが、温度の立上り速度が速いことから、例えば寒い室外から帰って急速に暖房したいような場合に有効である。第二利用側熱交換器１２を使用する場合は、気流暖房と床暖房の複合運転をすることができる。この時、第一利用側熱交換器３の風量を、微風に抑えて温風が直接人体に当たらないようにし、また、図１のサイクル構成図に示す合流点Ｘを気液混合の二相流にした結果、中間熱交換器５での熱伝達率が向上できることから、第二利用側熱交換器１２での放熱量を十分確保することができ、これにより、床に接する面から十分に暖められ、頭寒足熱のような快適な暖房状態を作ることが可能になる。
【００２７】
また、さらに床暖房を行うため第二利用側熱交換器１２からの放熱量を得るためには、気流暖房を行う第一利用側熱交換器３の風量を無風や少量に抑えたり、あるいはバイパス管９を流れる冷媒量を増加させ、図１のサイクル構成図に示す合流点Ｘでの冷媒状態を、過熱ガスとなる過熱域にすることにより、中間熱交換器５で高温の過熱域から熱交換できるため、第二利用側熱交換器１２での放熱量を増加させて運転することが可能になる。
【００２８】
以上述べたように、暖房運転時には、室内の空調状態、使用者の作業状態に合わせて気流のみ、気流床暖房複合、床暖房のみのそれぞれの空調方式が選択でき、快適な暖房状態を作ることが可能になる。
【００２９】
冷房運転時には、第二絞り装置６は全開の状態に、第一絞り装置４を適当に絞ると共に、流量調節弁１０を全閉の状態に設定し、ポンプ１１を停止させて運転する。このように設定することにより、冷媒は圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、第二絞り装置６、中間熱交換器５、第一絞り装置４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れる。この時、図３に示すモリエル線図において、冷媒は、圧縮機１により低温低圧ガスのＢ1点からＢ2点で示す高温高圧ガスに圧縮され、四方弁２を通過後Ｂ3点となり、熱源側熱交換器７と中間熱交換器５で、Ｂ3点からＢ4点で示すように過熱域から飽和域さらに過冷却域にかけて放熱して凝縮する。そして、Ｂ4点からＢ5点で示すように第一絞り装置４で減圧、膨張した後、第一利用側熱交換器３に入り、Ｂ5点からＢ6点で示すように吸熱、蒸発し、四方弁２、アキュムレータ８を通ってＢ1点で示す低圧低温のガスの状態になって圧縮機１に吸い込まれる。この結果、第一利用側熱交換器３を気流冷房ユニットとして使用することにより、通常の冷房運転を行なうことができる。
【００３０】
図３において、冷房運転におけるサイクルのエネルギ効率を表す冷房動作係数は、数２に示すように上記各点でのエンタルピｈ差で求められる。
【００３１】
【数２】
0003598520.tif 000003
【００３２】
また、上記冷房運転において、ポンプ１１を起動させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間を第二媒体で循環させることにより、第二利用側熱交換器１２を過冷却器として使用して、サイクルを運転することができる。この時、図３に示すモリエル線図において、冷媒は、熱源側熱交換器７でＢ３点からＢ４点まで放熱、冷却された後、第二絞り装置６を通り、さらにＢ４点からＢ７点まで冷却される。次にＢ７点からＢ８点で示すように第一絞り装置４で減圧、膨張した後、第一利用側熱交換器３に入り、Ｂ８点からＢ６点で示すように吸熱、蒸発する。この場合の冷房動作係数は、数３で求められる。
【００３３】
【数３】
0003598520.tif 000004
【００３４】
ここで、ｑは第二利用側熱交換器１２から室内への冷媒の単位質量あたりの放熱量である。この場合、数３と数２の冷房動作係数を比較すると、数３の方が、図３に示すモリエル線図において、Ｂ８点からＢ５点までのエンタルピ差からｑを差し引いた分だけ冷房動作係数が増し、省エネルギとなる。
【００３５】
ここで、例えば、第一利用側熱交換器３を室内空気と熱交換する気流冷房ユニット、第二利用側熱交換器１２を床にパイプを設けた床暖房ユニットを例にとり考える。第二利用側熱交換器１２を使用しない場合は、通常の気流のみによる冷房になり、場合によっては冷気が下方に移動して床面温度が低くなりすぎる。これを補うために第二利用側熱交換器１２を使用すると、床面から暖めることができるため、床面の冷え過ぎのない快適な冷房運転が実現できる。
【００３６】
次に、除湿運転時には、流量制御弁１０を全閉の状態に、第二絞り装置６を全開の状態に、第一絞り装置４を適当な開度に絞り、ポンプ１１を起動させ、前述の冷房運転での第二利用側熱交換器１２を使用する場合と同じ冷媒流路とする。この時、図４に示すモリエル線図において、冷媒は、圧縮機１によりＣ１点からＣ２点で示すように高温高圧ガスに圧縮され、四方弁２を通過後、熱源側熱交換器７と中間熱交換器５で、Ｃ３点からＣ４点で示すように過熱域から飽和域さらに過冷却域にかけて放熱して凝縮する。そして、Ｃ４点からＣ５点で示すように第一絞り装置４で減圧、膨張した後、第一利用側熱交換器３に入りＣ５点からＣ６点で示すように吸熱、蒸発し、四方弁２、アキュムレータ８を通ってＣ１点で示す状態になって圧縮機１に吸い込まれる。
【００３７】
ここで例えば、第一利用側熱交換器３を気流空調ユニット、第二利用側熱交換器１２を床にパイプを設けた床暖房ユニットを例にとり考える。上記除湿運転は、気流による除湿を行なうと共に床暖房による加熱を行うことにより、室内の温度を下げることなく快適な除湿を実現できる。
【００３８】
また、中間熱交換器５を過冷却器として利用することにより、前述の冷房運転時での第二利用側熱交換器１２を使用する場合と同様に、中間熱交換器５での熱交換量分のエンタルピ差から、第二利用側熱交換器１２から室内への放熱量を差し引いた分が増加して、除湿運転における動作係数が増し、快適性と共に省エネルギも実現することができる。
【００３９】
なお、図１に示すサイクル構成で、途中に流量調節弁１０を設けたバイパス管９を破線で示すように、第一利用側熱交換器３をバイパスするサイクル構成にした場合においても、暖房、冷房、除湿の各運転を上記説明したように同じ操作をすることにより、上記暖房運転、冷房運転、除湿運転と同様の動作や効果を得る事ができる。
【００４０】
以上説明した図１に示すサイクル構成で、第二利用側熱交換器１２を必要としなくなった場合には、一点鎖線で囲んだ、途中に流量調節弁１０を介したバイパス管９、第一絞り装置４、中間熱交換器５、ポンプ１１、第二利用側熱交換器１２を取外し、図１のサイクル構成図に示すＡ点とＢ点、Ｃ点とＤ点を接続しても、第一利用側熱交換器３のみで室内の空調が可能なサイクル構成になっている。
【００４１】
本発明の第２の実施例を図５に示す。まず、図５中に破線で示すバイパス管９と流量調節弁１０を除いたサイクル構成について説明する。このサイクル構成は、図１に示すサイクル構成において、途中に流量調節弁１０を設けたバイパス管９を取外し、絞り装置を一つにして、中間熱交換器５と絞り装置１３への冷媒の流れ方向を一定にするための整流装置１４を設けたものである。整流装置１４は、４個の逆止弁を組み合わせることにより図５に示すように構成されており、第一利用側熱交換器３の出口側および熱源側熱交換器７の入口側はそれぞれその途中に接続され、中間熱交換器５の入口側、出口側はそれぞれ上下部分で接続されている。冷媒の流れる方向は、第一利用側熱交換器３から高圧の冷媒が流れてきた場合に一方向のみ決まり、中間熱交換器５へ流れ込む。絞り装置１３で低圧となった冷媒は、再度整流装置１４へ流入する。次に流れる方向は二つあるが、一方は高圧であるために流れる方向が一つだけ決まり、熱源側熱交換器７へ流れ込む。熱源側熱交換器７から高圧の冷媒が流れてきた場合も、上記と同様の動作をすることにより、冷媒の流れる方向が決まる。この結果、中間熱交換器５と絞り装置１３には、常に同じ方向から流し込むことができる。
【００４２】
以下、暖房運転、冷房運転、除湿運転での各運転時の動作について説明する。暖房運転時は、絞り装置１３を適当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、第一利用側熱交換器３、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、熱源側熱交換器７、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れ、さらに、第二利用側熱交換器１２を使用する時はポンプ１１を起動させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない時はポンプ１１を停止させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させないように運転する。
【００４３】
ここで例えば、第一利用側熱交換器３を気流空調ユニット、第二利用側熱交換器１２を床にパイプを設けた床暖房ユニットとした場合を考える。第二利用側熱交換器１２を使用する場合は、気流暖房と床暖房の複合運転をすることができる。この時、第一利用側熱交換器３の風量を、微風に抑えて温風が直接人体に当たらないようにし、第二利用側熱交換器１２からの放熱量を増して、床での暖房能力を増大することにより、頭寒足熱のような快適な暖房状態を作ることが可能になる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない場合は、第一利用側熱交換器３による気流暖房のみとなるが、温度の立上り速度が速いことから、例えば寒い室外から帰って急速に暖房したいような場合にも有効である。
【００４４】
冷房運転時は、絞り装置１３を適当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れ、さらに、第二利用側熱交換器１２を使用する時はポンプ１１を起動させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない時はポンプ１１を停止させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させないように運転する。
【００４５】
除湿運転時は、絞り装置１３を適当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れ、ポンプ１１を起動させ、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させる。
【００４６】
冷房及び除湿運転時には、上記操作をすることにより、図１の実施例で説明した冷房及び除湿運転時と同様の動作、効果を得ることができる。
【００４７】
なお、図５に示すサイクル構成で、破線で示したように途中に流量調節弁１０を設けたバイパス管９を設けて、第一利用側熱交換器３をバイパスするサイクルにした場合でも、暖房、冷房、除湿の各運転時において、上記説明した操作に、以下に説明する操作を加味することにより、図１の実施例の各運転時と同様の動作、効果を得る事ができる。すなわち、暖房運転時で、第二利用側熱交換器１２を使用する時には、流量調節弁１０を運転条件に合わせて開度を調節し、第二利用側熱交換器１２を使用しない時には、流量調節弁１０を全閉にする。又、冷房及び除湿運転時には、常時流量調節弁１０を全閉にする。
【００４８】
本発明の第３の実施例を第６図により説明する。図６に示すサイクル構成は、図１に示すサイクル構成において、途中に流量調節弁１０を設けたバイパス管９を設ける替わりに、両側に二方弁１５、１７を備えた貯留器１６を設け、第一利用側熱交換器３、第一絞り装置４、中間熱交換器５、第二絞り装置６をバイパスするようにサイクルを構成したものである。
【００４９】
以下、暖房運転、冷房運転、除湿運転での各運転での動作について説明する。暖房運転時には、第一絞り装置４は絞らず全開の状態、第二絞り装置６を適当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、第一利用側熱交換器３、第一絞り装置４、中間熱交換器５、第二絞り装置６、熱源側熱交換器７、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れる。第二利用側熱交換器１２を使用する時は、ポンプ１１を起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させると共に、二方弁１７を閉じ、二方弁１５を開ける。この時、貯留器１６の中は高圧側になるため冷媒が溜り、冷媒量が決められた量に達したら二方弁１５を閉じる。これにより、サイクルにおける冷媒量が不足状態になり、第一利用側熱交換器３で過冷却度がとれなくなるため、中間熱交換器５へ流入する冷媒の状態を二相流にすることができる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない時には、二方弁１５を閉じ、二方弁１７を開け、ポンプ１１を停止させる。この時、貯留器１６の中は低圧側になるため冷媒が減り、冷媒量が決められた量に達したら二方弁１７を閉じる。これにより、サイクルにおける冷媒量を適正にすることができる。
【００５０】
冷房運転時には、第二絞り装置６は全開、第一絞り装置４は適当に絞り、冷媒を圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、第二絞り装置６、中間熱交換器５、第一絞り装置４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ８の順に流すと共に、二方弁１５を閉じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適正になったら二方弁１７を閉じる。次に第二利用側熱交換器１２を使用する時にはポンプ１１を起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない時はポンプ１１を停止し、第二媒体を循環させない。
【００５１】
除湿運転時には、第二絞り装置６は全開、第一絞り装置４は適当に絞り、冷媒を圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、第二絞り装置６、中間熱交換器５、第一絞り装置４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ８の順に流すと共に、二方弁１５を閉じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適正になったら二方弁１７を閉じる。さらに、ポンプ１１を起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させる。
【００５２】
以上のように操作することにより、図１に示すサイクル構成の各運転時と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
なお、破線で示すように両側に二方弁１５、１７を備えた貯留器１６を第一利用側熱交換器３、第一絞り装置４、中間熱交換器５をバイパスするように設けた場合、サイクルの冷媒量を適正にする時だけ、第二絞り装置６を全開、第一絞り装置４を適当に絞る。他は、上記各運転時と同じ操作をすることにより、同様の動作や効果を得ることができる。
【００５４】
また、破線で示した上記サイクルにおいては、第二利用側熱交換器１２を必要としなくなった場合には、一点鎖線で囲んだ、両側に二方弁１５、１７を備えた貯留器１６、第一利用側熱交換器３、第一絞り装置４、中間熱交換器５、ポンプ１１、第二利用側熱交換器１２を取外し、図６に示すサイクル構成図に示すＥ点とＦ点、Ｇ点とＨ点を接続しても、第一利用側熱交換器３のみで室内の空調が可能なサイクル構成になっている。
【００５５】
本発明の第４の実施例を第７図に示す。図７に示すサイクル構成は、図６に示すサイクル構成において絞り装置を一つにし、中間熱交換器５と絞り装置１３へ冷媒の流れ方向を一定にする整流装置１４を設けたサイクル構成にしたものである。
【００５６】
以下、暖房運転、冷房運転、除湿運転での各運転での動作について説明する。暖房運転時は、絞り装置１３を適当に絞ることにより、冷媒が圧縮機１、四方弁２、第一利用側熱交換器３、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、熱源側熱交換器７、四方弁２、アキュムレータ８の順で流れる。第二利用側熱交換器１２を使用する時は、ポンプ１１を起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させると共に、二方弁１７を閉じ、二方弁１５を開け、冷媒量が決められた量に達したら二方弁１５を閉じる。これにより、サイクルにおける冷媒量が不足状態になり、第一利用側熱交換器３で過冷却度がとれなくなるため、中間熱交換器５へ流入する冷媒の状態を二相流にすることができる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない時には、二方弁１５を閉じ、二方弁１７を開け、ポンプ１１を停止させ、サイクルにおける冷媒量が適正になったら二方弁１７を閉じる。
【００５７】
冷房運転時には、絞り装置１３を適当に絞ることにより、冷媒を圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ８の順で流すと共に、二方弁１５を閉じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適正になったら二方弁１７を閉じる。次に第二利用側熱交換器１２を使用する時にはポンプ１１を起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させる。また、第二利用側熱交換器１２を使用しない時はポンプ１１を停止し、第二媒体を循環させない。
【００５８】
除湿運転時には、絞り装置１３を適当に絞ることにより、冷媒を圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器７、整流装置１４、中間熱交換器５、絞り装置１３、整流装置１４、第一利用側熱交換器３、四方弁２、アキュムレータ８の順で流すと共に、二方弁１５を閉じ、二方弁１７を開け、サイクルにおける冷媒量を適正になったら二方弁１７を閉じる。さらに、ポンプ１１を起動して、中間熱交換器５と第二利用側熱交換器１２の間に第二媒体を循環させる。
【００５９】
上記操作により、各運転時に図６に示すサイクルと同様の動作、効果を得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、暖房運転、冷房運転および除湿運転を行うヒートポンプサイクルにおいて、室内側に第一及び第二の二つの利用側熱交換器を設け、この二つの利用側熱交換器を例えば気流方式や輻射方式等にして、それぞれに適切な異なる温度レベルに制御する。この結果、人の種々の活動状態に応じて快適状態を実現でき、さらには省エネルギを図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すサイクル構成図である。
【図２】図１のサイクル構成図における暖房運転時のモリエル線図である。
【図３】図１のサイクル構成図における冷房運転時のモリエル線図である。
【図４】図１のサイクル構成図における除湿運転時のモリエル線図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示すサイクル構成図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示すサイクル構成図である。
【図７】本発明の第４の実施例を示すサイクル構成図である。
【図８】従来の例を示すサイクル構成図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、３…第一利用側熱交換器、４…第一絞り装置、５…中間熱交換器、６…第二絞り装置、７…熱源側熱交換器、９…バイパス管、１１…ポンプ、１２…第二利用側熱交換器、１３…絞り装置、１４…整流装置、１５、１７…二方弁、１６…貯留器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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