(57)【要約】【課題】暖房時に外気温によって暖房効果が低下することなく、省エネルギー化を図る。【解決手段】冷房運転時に電力駆動式のヒートポンプ１の冷媒を凝縮させる凝縮機能を有する第１の空気側熱交換器３と、暖房運転時にヒートポンプ１の冷媒を蒸発させる蒸発機能を有する第２の空気側熱交換器４と、ヒートポンプ１の冷媒と水とを熱交換して冷温水とする水側熱交換器５と、水側熱交換器５の冷温水を伝熱部２３，３２，３３に導く配管部８と、を備え、第２の空気側熱交換器４を外気温に対して温度の高い室内に設置した。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷房運転時に電力駆動式のヒートポンプの冷媒を凝縮させる凝縮機能を有する第１の空気側熱交換器と、
暖房運転時に前記ヒートポンプの冷媒を蒸発させる蒸発機能を有する第２の空気側熱交換器と、
前記ヒートポンプの冷媒と水とを熱交換して冷温水とする水側熱交換器と、
前記水側熱交換器の冷温水を伝熱部に導く配管部と、
を備え、前記第２の空気側熱交換器を外気温に対して温度の高い室内に設置したことを特徴とする住宅用冷暖房装置。
【請求項２】
請求項１記載の住宅用冷暖房装置において、
前記配管部の途中にヘッダーを介挿し、このヘッダーから分岐配管を複数分岐し、これらの分岐配管にそれぞれ前記伝熱部を接続したことを特徴とする住宅用冷暖房装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の住宅用冷暖房装置において、
前記分岐配管を継目なし配管としたことを特徴とする住宅用冷暖房装置。
【請求項４】
請求項２記載の住宅用冷暖房装置において、
前記ヘッダーと前記各分岐配管とをフレア式管継手を介して接続したことを特徴とする住宅用冷暖房装置。
【請求項５】
請求項１記載の住宅用冷暖房装置において、
前記第２の空気側熱交換器は、屋根裏空間に設置したことを特徴とする住宅用冷暖房装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の住宅用冷暖房装置において、
前記伝熱部は、ファンコイルユニット、床暖房パネルであることを特徴とする住宅用冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般住宅に設置されて室内の冷暖房を行うための住宅用冷暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、住宅用冷暖房装置には、ヒートポンプ式の冷暖房装置がある。この冷暖房装置は、ベランダやバルコニーなどに室外機を設置し、この室外機により冷房時には室内の熱を吸収して大気中に熱を運び込む一方、暖房時には大気中の熱を吸収して室内に運び込むことにより、冷暖房を行っている。
【０００３】
また、住宅用冷暖房装置には、ガス温水冷暖房システムがある。このガス温水冷暖房システムは、ベランダやバルコニーなどに大型ガスボイラを設置し、このガスボイラにて得られた温水を循環ポンプにより水回りへの給湯や各室への冷暖房機に送り、暖房や除湿を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したヒートポンプ式の冷暖房装置は、寒冷地における暖房時、外気温が０℃以下になると、蒸発器で冷媒が蒸発しにくくなる。すなわち、冷媒が蒸発して低圧ガスにならないと、圧縮機で圧縮しにくくなるため、著しくヒートポンプ効率が低下し、ひいては暖房効果が低下するという課題がある。
【０００５】
また、ガス温水冷暖房システムは、動力源としてガスを用いているため、環境汚染や安全性に対して好ましいものではなく、また大型ガスボイラの安全性を考慮して耐用年数が７〜１０年と短いためランニングコストが高く、そして動力源としてエネルギーコストが高くなるという課題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、暖房時に外気温によって暖房効果が低下することなく、省エネルギー化を図った住宅用冷暖房装置を提供することを目的とする。
【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、本発明の請求項１記載の発明は、冷房運転時に電力駆動式のヒートポンプの冷媒を凝縮させる凝縮機能を有する第１の空気側熱交換器と、暖房運転時に前記ヒートポンプの冷媒を蒸発させる蒸発機能を有する第２の空気側熱交換器と、前記ヒートポンプの冷媒と水とを熱交換して冷温水とする水側熱交換器と、前記水側熱交換器の冷温水を伝熱部に導く配管部と、を備え、前記第２の空気側熱交換器を外気温に対して温度の高い室内に設置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、暖房運転時にヒートポンプの冷媒を蒸発させる蒸発機能を有する第２の空気側熱交換器を外気温に対して温度の高い室内に設置したことにより、暖房時に外気温によって暖房効果が低下することなく、好ましい暖房効果を得ることができる。また、電力駆動式のヒートポンプを用いたことにより、環境を汚染させることなく、安全性を高め、耐用年数が長くなり、ランニングコストおよびエネルギーコストを削減することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の住宅用冷暖房装置において、前記配管部の途中にヘッダーを介挿し、このヘッダーから分岐配管を複数分岐し、これらの分岐配管にそれぞれ前記伝熱部を接続したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、配管部の途中にヘッダーを介挿し、このヘッダーから分岐配管を複数分岐し、これらの分岐配管にそれぞれ伝熱部を接続したことにより、伝熱部に対して冷温水の流量および温度の均一化が図れ、常に一定の冷暖房効果が得られる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の住宅用冷暖房装置において、前記分岐配管を継目なし配管としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、分岐配管を継目なし配管としたことにより、水漏れ事故を未然に防止し、冷温水の流れの抵抗を低減させることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の住宅用冷暖房装置において、前記ヘッダーと前記各分岐配管とをフレア式管継手を介して接続したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、ヘッダーと各分岐配管とをフレア式管継手を介して接続したことにより、配管作業の簡素化を図ることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の住宅用冷暖房装置において、前記第２の空気側熱交換器は、屋根裏空間に設置したことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、第２の空気側熱交換器を屋根裏空間に設置したことにより、寒冷地において暖房時、屋根裏の温度は外気温に対して少なくとも数十℃高いので、蒸発器で冷媒が蒸発し易くなり、ヒートポンプ効率を低下させることなく、望ましい暖房効果を得ることができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の住宅用冷暖房装置において、前記伝熱部は、ファンコイルユニット、床暖房パネルであることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、伝熱部をファンコイルユニット、床暖房パネルとしたことにより、室内において望ましい冷暖房効果を得ることができる。すなわち、ファンコイルユニットには冷温水を、床暖房パネルには温水を導くことで、暖房運転時には暑くなり過ぎず、また冷房運転時には冷え過ぎることなく、理想的な冷暖房を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る住宅用冷暖房装置の一実施形態を示す配管系統図、図２は図１におけるファンコイルユニットとヘッダーからの分岐配管との接続形態を示す分解図、図３は本発明に係る住宅用冷暖房装置の一実施形態を示す空調系統図である。
【００２１】
図１に示すように、ヒートポンプとしてのヒートポンプチラー１は、屋外に設置され電力により駆動して冷媒を圧縮する圧縮機２を有し、この圧縮機２は、冷房運転時に冷媒を凝縮させる凝縮機能を有する空気側熱交換器（第１の空気側熱交換器）３と、暖房運転時に冷媒を蒸発させる蒸発機能を有する空気側熱交換器（第２の空気側熱交換器）４と、冷媒と水とを熱交換して冷温水とする水側熱交換器５とそれぞれ接続されている。
【００２２】
空気側熱交換器３および水側熱交換器５は、ヒートポンプチラー１内に設置される一方、空気側熱交換器４は、外気温に対して温度の高い室内、例えば屋根裏空間６内に設置されている。
【００２３】
圧縮機２と空気側熱交換器３および空気側熱交換器４との間には、四方弁７が介挿され、この四方弁７を切り替えることにより、冷房運転時には圧縮機２で高温高圧に圧縮された冷媒を空気側熱交換器３によって凝縮して低圧液冷媒を水側熱交換器５で蒸発し冷水に変換し冷媒が圧縮機２に戻る。また、暖房運転時には、圧縮機２で高温高圧に圧縮された冷媒を水側熱交換器５で凝縮して温水に変換し、冷媒は空気側熱交換器４で蒸発（屋根裏空間６内は高温のため蒸発し易い）し、圧縮機２に戻る。
【００２４】
水側熱交換器５は、圧縮機２と空気側熱交換器３および空気側熱交換器４との間に介挿され、四方弁７を切り替えることにより、冷房運転時には空気側熱交換器３によって凝縮した冷媒が供給され、水側熱交換器５で屋内を循環する循環水と熱交換して循環水を冷水とする一方、暖房運転時には圧縮機２により圧縮された冷媒が供給され、水側熱交換器５により上記循環水と熱交換して循環水を温水とする。
【００２５】
また、水側熱交換器５には、上記冷水または温水となった循環水を循環させるために３２Ａ径の被覆銅管からなる配管部としての往き配管８および戻り配管９の一端がそれぞれ接続され、これら往き配管８および戻り配管９の他端は、それぞれファンコイルユニット側の往きヘッダー１０および戻りヘッダー１１に接続されている。そして、往き配管８および戻り配管９は、それぞれ途中から分岐して床暖房側の往きヘッダー１２および戻りヘッダー１３に接続されている。
【００２６】
ここで、ファンコイルユニット側の往きヘッダー１０および戻りヘッダー１１は、それぞれ例えば天井裏空間１４内に配置される一方、床暖房側の往きヘッダー１２および戻りヘッダー１３は、それぞれ例えば床下空間１５内に配置される。
【００２７】
さらに、往き配管８および戻り配管９の水側熱交換器５の近傍には、それぞれ防振フレキシブル管１６，１７が介挿され、防振フレキシブル管１６の上流側の往き配管８には循環ポンプ１８が介挿され、この循環ポンプ１８を駆動させることで、水側熱交換器５により熱交換された冷温水を循環させる。また、防振フレキシブル管１６の下流側の往き配管８は分岐され、その分岐管１９に加圧ポンプ２０および開閉弁２１が接続されており、加圧ポンプ２０を駆動させるとともに、開閉弁２１を開けることで、上記循環水が補給される。
【００２８】
往きヘッダー１０および戻りヘッダー１１には、１５．８８ｍｍ径の被覆なまし銅管からなる分岐配管２２の各一端が複数接続され、これらの分岐配管２２は銅管を折り曲げて配設する継目なし配管が用いられ、天井裏空間１４内に複数配置された伝熱部としてのファンコイルユニット２３に各他端が接続されている。
【００２９】
すなわち、各分岐配管２２は、図２に示すようにそれぞれフレア式管継手２４を介してファンコイルユニット２３と接続され、フレア式管継手２４は、各分岐配管２２のファンコイルユニット２３との接続側先端が円錐状に拡開形成された拡開部２２ａと、各分岐配管２２に装着され内周面に雌ねじが刻設された締付けボルト２５と、一端が拡開部２２ａに接合するカップリング管２６と、このカップリング管２６の他端と接続されるファンコイルユニット２３の雌ねじ部２３ａとを備えている。カップリング管２６は、各分岐配管２２の拡開部２２ａと接合する接合部２７と、軸部のほぼ中央周面に六角に形成されたボルト部２８と、このボルト部２８の両端に刻設された雄ねじ部２９，３０とから形成されている。
【００３０】
このように構成されたフレア式管継手２４を介してファンコイルユニット２３に各分岐配管２２を接続するには、カップリング管２６の雄ねじ部２９，３０にそれぞれ図示しないシールテープを巻き付けた後、ファンコイルユニット２３の雌ねじ部２３ａに、カップリング管２６のボルト部２８を回転させて雄ねじ部３０を螺合させる。
【００３１】
次いで、カップリング管２６の接合部２７に各分岐配管２２の拡開部２２ａを接合した後、雄ねじ部２９に締付けボルト２５の雌ねじを螺合させて締め付けることにより、接続作業を完了する。
【００３２】
一方、床暖房側の往きヘッダー１２および戻りヘッダー１３には、図１に示すように１２．７ｍｍ径のなまし銅管からなる分岐配管３１の各一端が複数接続され、これらの分岐配管３１はなまし銅管を折り曲げて配設する継目なし配管が用いられ、各他端が床下空間１５内に複数配置された伝熱部としての床暖房パネル３２およびポリエチレン製の蛇行部３３に接続されている。この蛇行部３３は分岐配管３１と図示しないユニオン継手を介して接続され、蛇行部３３に温水が供給されてそのまま床暖房として用いられる。
【００３３】
なお、往きヘッダー１２側に接続された分岐配管３１には、それぞれ電磁弁３４が介挿され、床暖房が不要な時期には、これらの電磁弁３４を閉止しておき、往きヘッダー１２側に接続された分岐配管３１に循環水が流通しないようにしておく。
【００３４】
次に、本実施形態の空調系統を図３に基づいて説明する。
【００３５】
住宅の壁面には、新鮮空気を取り入れる取入口３５および屋内の汚れた空気を屋外に排出する吐出口３６がそれぞれ取り付けられ、取入口３５には吸気ダクト３７の一端が接続され、この吸気ダクト３７にはフィルタ３８が介挿されて他端が全熱換気扇３９に接続されている。この全熱換気扇３９には吐出口３６に一端が接続された排気ダクト４０の他端も接続されている。
【００３６】
また、全熱換気扇３９には、吸気ダクト４１および供給ダクト４２の一端がそれぞれ接続され、吸気ダクト４１の他端に設けられた吸気口４３が室内に臨んでいる。そして、供給ダクト４２にはファン４４が配設され、その他端がチャンバボックス４５に接続されている。
【００３７】
チャンバボックス４５には、６本の排気ダクト４６の一端がそれぞれ接続され、これらの排気ダクト４６における２本の他端は、それぞれファンコイルユニット２３に接続される一方、４本の他端には外気を直接室内に供給する排気口４７が設けられている。各ファンコイルユニット２３には、上述したように水側熱交換器５によって熱交換された冷温水が供給されており、この冷温水によって熱交換された冷風または温風が各ファンコイルユニット２３の吹出口から室内に吹き出される。
【００３８】
このように構成された空調系統では、ファン４４を駆動させると、取入口３５から新鮮空気を取り入れ、この新鮮空気が吸気ダクト３７を通りフィルタ３８にて粉塵などが除去された後、全熱換気扇３９および供給ダクト４２を経てチャンバボックス４５に供給される。
【００３９】
このチャンバボックス４５に供給された新鮮空気は、４本の排気ダクト４６を通り、各排気口４８から直接室内に排気されるとともに、２本の排気ダクト４６を通り、水側熱交換器５から供給された冷温水により冷風または温風に熱交換されて各ファンコイルユニット２３の吹出口から吹き出される。
【００４０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００４１】
冷房運転時には、空気側熱交換器３によって凝縮した冷媒が水側熱交換器５で蒸発し冷水とする。この冷水は循環ポンプ１８を駆動させることにより、往き配管８を経て往きヘッダー１０に供給される。次いで、往きヘッダー１０に供給された冷水は、天井裏空間１４に配置された複数の分岐配管２２により分岐されて各ファンコイルユニット２３に供給される。
【００４２】
そして、各ファンコイルユニット２３には、図３に示す空調系統により外気が供給されており、この外気が冷水によって熱交換されて冷風となり、この冷風が各ファンコイルユニット２３の吹出口から室内に吹き出されて冷房が行われる。
【００４３】
また、各ファンコイルユニット２３にて熱交換されて温まった循環水は、複数の分岐配管２２を経て戻りヘッダー１１に戻された後、この戻りヘッダー１１からは戻り配管９を経て水側熱交換器５に戻り、再度冷水とされて上記と同様に屋内を循環する。
【００４４】
なお、冷房時には、床暖房用の分岐配管３１に介挿された電磁弁３４を閉止しておき、分岐配管３１に循環水が流通しないようにしておく。
【００４５】
一方、暖房運転時には、圧縮機２により圧縮された冷媒が水側熱交換器５に供給され、屋内を循環する循環水と熱交換して循環水を温水とする。この温水は循環ポンプ１８を駆動させることにより、往き配管８を経て往きヘッダー１０，１２に供給される。次いで、往きヘッダー１０に供給された温水は、複数の分岐配管２２により分岐されて各ファンコイルユニット２３に供給される。また、往きヘッダー１２に供給された温水は、複数の分岐配管３１により分岐されて床下空間１５内に複数配置された床暖房パネル３２および蛇行部３３に供給される。
【００４６】
そして、床暖房パネル３２および蛇行部３３に供給された温水は、各室の暖房を行い、熱交換された循環水は、複数の分岐配管３１を経て戻りヘッダー１３に戻された後、この戻りヘッダー１３からは戻り配管９を経て水側熱交換器５に戻り、再度温水とされて上記と同様に屋内を循環する。
【００４７】
このように本実施形態によれば、暖房運転時にヒートポンプチラー１の冷媒を蒸発させる蒸発機能を有する空気側熱交換器４を外気温に対して温度の高い屋根裏空間６内に設置したことにより、暖房時に外気温によって暖房効果が低下することなく、好ましい暖房効果を得ることができる。また、電力駆動式のヒートポンプチラー１を用いたことにより、環境を汚染させることなく、安全性を高め、耐用年数が長くなり、ランニングコストおよびエネルギーコストを削減することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、往き配管８および戻り配管９の途中にファンコイルユニット２３側の往きヘッダー１０および戻りヘッダー１１、床暖房側の往きヘッダー１２および戻りヘッダー１３をそれぞれ介挿し、往きヘッダー１０および戻りヘッダー１１には分岐配管２２を、往きヘッダー１２および戻りヘッダー１３には分岐配管３１をそれぞれ複数分岐し、分岐配管２２には、伝熱部としてのファンコイルユニット２３を、分岐配管３１には床暖房パネル３２および蛇行部３３をそれぞれ接続したことにより、ファンコイルユニット２３に対する冷温水の流量および温度の均一化が図れるとともに、床暖房パネル３２および蛇行部３３に対する温水の流量および温度の均一化が図れ、常に一定の冷暖房効果が得られる。
【００４９】
さらに、本実施形態によれば、少なくとも分岐配管２２，３１を継目なし配管としたことにより、水漏れ事故を未然に防止し、冷温水の流れの抵抗を低減させることができる。
【００５０】
そして、本実施形態によれば、ファンコイルユニット２３側の往きヘッダー１０および戻りヘッダー１１と各分岐配管２２とをフレア式管継手２４を介して接続したことにより、配管作業の簡素化を図ることができる。
【００５１】
本実施形態によれば、空気側熱交換器４を屋根裏空間６に設置したことにより、寒冷地において暖房時、屋根裏の温度は外気温に対して少なくとも数十℃高いので、蒸発器で冷媒が蒸発し易くなり、ヒートポンプ効率を低下させることなく、望ましい暖房効果を得ることができる。
【００５２】
また、伝熱部としてのファンコイルユニット２３には冷温水を、床暖房パネル３２には温水を導くことで、暖房運転時には暑くなり過ぎず、また冷房運転時には冷え過ぎることなく、理想的な冷暖房を行うことができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、水側熱交換器５から往き配管８、往きヘッダー１０および分岐配管２２を経て各ファンコイルユニット２３に冷温水を供給するようにしたが、これに限定されることなく、水側熱交換器５から往き配管８を経て各ファンコイルユニット２３に直接冷温水を供給するようにしてもよい。
【００５４】
また同様に、本実施形態では、水側熱交換器５から往き配管８、往きヘッダー１２および分岐配管３１を経て床暖房パネル３２および蛇行部３３に温水を供給するようにしたが、これに限定されることなく、水側熱交換器５から往き配管８を経て床暖房パネル３２および蛇行部３３に直接温水を供給するようにしてもよい。
【００５５】
しかしながら、冷温水の流量および温度の均一化を図るためには、上記実施形態のように水側熱交換器５から往き配管８、往きヘッダー１０および分岐配管２２を経て各ファンコイルユニット２３に冷温水を供給するとともに、往き配管８、往きヘッダー１２および分岐配管３１を経て床暖房パネル３２および蛇行部３３に温水を供給することが望ましい。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、暖房運転時に使用する空気側熱交換器４を屋根裏空間６に設置したが、これに限らず天井裏空間１４に設置してもよく、要するに外気温に対して温度の高い室内に設置すればよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、暖房運転時にヒートポンプの冷媒を蒸発させる蒸発機能を有する空気側熱交換器を外気温に対して温度の高い室内に設置したことにより、暖房時に外気温によって暖房効果が低下することなく、好ましい暖房効果を得ることができる。また、電力駆動式のヒートポンプを用いたことにより、環境を汚染させることなく、安全性を高め、耐用年数が長くなり、ランニングコストおよびエネルギーコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る住宅用冷暖房装置の一実施形態を示す配管系統図である。
【図２】図１におけるファンコイルユニットとヘッダーからの分岐配管との接続形態を示す分解図である。
【図３】本発明に係る住宅用冷暖房装置の一実施形態を示す空調系統図である。
【符号の説明】
１　ヒートポンプチラー（ヒートポンプ）
２　圧縮機
３　空気側熱交換器（第１の空気側熱交換器）
４　空気側熱交換器（第２の空気側熱交換器）
５　水側熱交換器
６　屋根裏空間
７　四方弁
８　往き配管（配管部）
９　戻り配管（配管部）
１０　往きヘッダー
１１　戻りヘッダー
１２　往きヘッダー
１３　戻りヘッダー
１４　天井裏空間
１５　床下空間
１６　防振フレキシブル管
１７　防振フレキシブル管
１８　循環ポンプ
１９　分岐管
２０　加圧ポンプ
２１　開閉弁
２２　分岐配管
２３　ファンコイルユニット（伝熱部）
２４　フレア式管継手
３１　分岐配管
３２　床暖房パネル（伝熱部）
３３　蛇行部（伝熱部）
３４　電磁弁
３５　取入口
３６　吐出口
３７　吸気ダクト
３８　フィルタ
３９　全熱換気扇
４０　排気ダクト
４１　吸気ダクト
４２　供給ダクト
４３　吸気口
４４　ファン
４５　チャンバボックス
４６　排気ダクト
４７　排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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