(57)【要約】【課題】  冷房運転、暖房運転、給湯運転、冷房給湯運転及び暖房給湯運転が行えるととも、電子膨張弁及び逆止弁を低減してコストの低減がはかれるヒートポンプ給湯エアコンを提供することを目的とする。【解決手段】  圧縮機１と、第一四方弁２及び第二四方弁３と、室外熱交換器４及び室内熱交換器５と、給湯用熱交換器６と、給湯タンク７と、電子膨張弁８ａ及び電子膨張弁８ｂと、逆止弁１０ａ及び逆止弁１０ｂと、キャピラリチューブ１１と、給水ポンプ１２とで、ヒートポンプ給湯エアコンの冷媒回路を構成する一方、冷房あるいは暖房運転の際には前記室外熱交換器４及び前記室内熱交換器５とで冷媒を凝縮あるいは蒸発させて冷暖房運転を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第一流路切換弁、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を配管接続し、前記第一流路切換弁を給湯用熱交換器の一側に連結するとともに、同第一流路切換弁と、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器との間に第二流路切換弁を設け、同第二流路切換弁を前記室外熱交換器と、前記給湯用熱交換器と、前記室内熱交換器と、前記圧縮機の吸込側とに接続してなることを特徴とするヒートポンプ給湯エアコン。
【請求項２】
冷房運転の際、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記第一流路切換弁及び前記第二流路切換弁を経て前記室外熱交換器に流入し凝縮した後、前記膨張弁により断熱膨張して前記室内熱交換器に流入し、同室内熱交換器で蒸発して前記圧縮機に還流することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯エアコン。
【請求項３】
冷房給湯運転の際、前記圧縮機から吐出された冷媒は前記第一流路切換弁を経て前記給湯用熱交換器に流入し、同給湯用熱交換器に循環する水と熱交換して凝縮し、続いて前記第二流路切換弁と前記室外熱交換器とを通過した後、前記膨張弁により断熱膨張して前記室内熱交換器に流入し、同室内熱交換器で蒸発した後、前記第二流路切換弁を経て前記圧縮機に還流することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯エアコン。
【請求項４】
前記給湯用熱交換器と前記給湯タンクとの間に流量制御弁を設けてなることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯エアコン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯エアコンに関わり、より詳細には、冷房運転、暖房運転、給湯運転、冷房給湯運転及び暖房給湯運転が行えるとともに、冷媒回路を簡素化した構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ給湯エアコンとして、図７で示すように、圧縮機２０と、流路切換弁として使用される四方弁２１と、水加熱用熱交換器２２を備えた貯湯タンク２３とを配管接続するとともに、同貯湯タンク２３に接続された配管から並列に分岐し、分岐した一方は絞り装置２４ａを介して室外熱交換器２５を設け、分岐した他方には絞り装置２４ｂを介して室内熱交換器２６を設けて冷媒回路を構成し、冷房運転と、冷房給湯運転と、給湯運転の３モード運転を行えるようにした構成がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
冷房運転時、前記圧縮機２０から吐出された冷媒は前記四方弁２１を介して前記室外熱交換器２５に流入し熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は続いて前記絞り装置２４ｂにより断熱膨張され前記室内熱交換器２６に流入し周囲の熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は再び前記四方弁２１を経て前記圧縮機２０に還流するようになっている。
【０００４】
冷房給湯運転時、前記圧縮機２０から吐出された冷媒は前記四方弁２１を介して前記水加熱用熱交換器２２に流入し、前記貯湯タンク２３に貯留された水を加熱して凝縮する。凝縮した冷媒は続いて前記絞り装置２４ｂにより断熱膨張されて前記室内熱交換器２６に流入し、同室内熱交換器２６で周囲の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記四方弁２１を介して前記圧縮機２０に還流するようになっている。
【０００５】
給湯運転時、前記圧縮機２０から吐出された冷媒は前記四方弁２１を介して前記水加熱用熱交換器２２に流入し、前記貯湯タンク２３に貯留された水を加熱して凝縮する。凝縮した冷媒は続いて前記絞り装置２４ａにより断熱膨張されて前記室外熱交換器２５に流入し、同室外熱交換器２５で周囲の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記四方弁２１を介して前記圧縮機２０に還流するようになっている。
【０００６】
又、上記した冷房運転、冷房給湯運転及び給湯運転の３モード運転は、制御装置により、冷房指令の有無及び貯湯タンクに貯留された水の温度に応じて選択されるようになっているので効率よく貯湯及び冷房を行えるようになっている。しかしながら冷媒回路の構成上、運転モードとして上記した３モードに運転が限定されるという不具合点があった。
【０００７】
冷房運転、暖房運転、給湯運転、冷房給湯運転及び暖房給湯運転の５モード運転が行える従来のヒートポンプ給湯エアコンとして、例えば図８で示すように、圧縮機３０と、給湯用熱交換器３１と、四方弁３２と、空気側熱交換器３３と、受液器３４と、冷温水用熱交換器３５とアキュームレータ３６と、膨張弁３７及び３８と、電磁開閉弁３９〜４２と、複数の逆止弁４４〜４７とを接続して冷媒回路を構成している例がある。前記給湯用熱交換器３１には給湯用ポンプ５０を備えた給湯用貯湯槽５１が接続され、前記冷温水用熱交換器３５には冷温水用ポンプ４８を備えた放熱器４９が接続されている。
【０００８】
冷房給湯運転の場合、前記圧縮機３０から吐出された高温高圧の冷媒は、前記給湯用熱交換器３１に流入し、同給湯用熱交換器３１に循環する温水と熱交換してこれを加熱する。加熱して凝縮した冷媒は、前記電磁開閉弁４３を通り前記受液器３４を介して前記冷温水用熱交換器３５に流入し、同冷温水用熱交換器３５に循環する冷水を冷却した後、前記四方弁３２と前記アキュームレータ３６とを介して前記圧縮機３０の吸込側に還流するようになっている。
【０００９】
暖房給湯運転を行う場合、前記圧縮機３０から吐出された高温高圧の冷媒は、前記給湯用熱交換器３１に流入し、同給湯用熱交換器３１に循環する温水と熱交換してこれを加熱するとともに、前記四方弁３２と前記電磁開閉弁４０とを介して前記冷温水用熱交換器３５に流入し、同冷温水用熱交換器３５に循環する温水と熱交換してこれを加熱する。加熱して凝縮した冷媒は、前記電磁開閉弁４３と前記受液器３４とを介して前記膨張弁３８により絞られ断熱膨張して低温低圧となる。低温低圧となった冷媒は前記空気側熱交換器３３に流入し、同空気側熱交換器３３で熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は前記四方弁３２と前記アキュームレータ３６とを介して前記圧縮機３０の吸込側に還流すえうようになっている。又、前記冷温水用熱交換器３５で加熱された温水は前記放熱器４９に循環し、同放熱器４９で、室内に送出される空気を加熱し、屋内の暖房を行うようになっている。
【００１０】
しかしながら、上記した冷媒回路の構成では、流路を切換えるための電磁開閉弁及び逆止弁が多数必要とされ、構成が複雑となりコストを上昇させる要因となっていた（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２４８９３７号
【特許文献２】特開昭５７−１４２４６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、冷房運転、暖房運転、給湯運転、冷房給湯運転及び暖房給湯運転の５モードの運転が可能であるとともに、冷媒回路の構成を簡素化してコストを低減させたヒートポンプ給湯エアコンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するため、圧縮機、第一流路切換弁、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を配管接続し、前記第一流路切換弁を給湯用熱交換器の一側に連結するとともに、同第一流路切換弁と、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器との間に第二流路切換弁を設け、同第二流路切換弁を前記室外熱交換器と、前記給湯用熱交換器と、前記室内熱交換器と、前記圧縮機の吸込側とに接続した構成となっている。又、冷房運転の際、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記第一流路切換弁及び前記第二流路切換弁を経て前記室外熱交換器に流入し凝縮した後、前記膨張弁により断熱膨張して前記室内熱交換器に流入し、同室内熱交換器で蒸発して前記圧縮機に還流する構成となっている。又、冷房給湯運転の際、前記圧縮機から吐出された冷媒は前記第一流路切換弁を経て前記給湯用熱交換器に流入し、同給湯用熱交換器に循環する水と熱交換して凝縮し、続いて前記第二流路切換弁と前記室外熱交換器とを通過した後、前記膨張弁により断熱膨張して前記室内熱交換器に流入し、同室内熱交換器で蒸発した後、前記第二流路切換弁を経て前記圧縮機に還流する構成となっている。又、前記給湯用熱交換器と前記給湯タンクとの間に流量制御弁を設けた構成となっている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、圧縮機と、流路流路切換弁として第一四方弁及び第二四方弁と、室外熱交換器及び室内熱交換器と、給湯用熱交換器と、給湯タンクとでヒートポンプ給湯エアコンを構成することにより冷房運転、暖房運転、給湯運転、冷房給湯運転及び暖房給湯運転が行えるととも、電子膨張弁及び逆止弁を極力低減してコストの低減がはかれ、又、冷房運転あるいは暖房運転の際には、冷暖房能力の向上したヒートポンプ給湯エアコンを提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明によるヒートポンプ給湯エアコンの冷媒回路図であり、図２は冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図３は暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図であり、図４は給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図５は冷房給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図であり、図６は暖房給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【００１７】
本発明によるヒートポンプ給湯エアコンは、図１（Ａ）で示すように、圧縮機１と、流路流路切換弁として第一四方弁２及び第二四方弁３と、室外熱交換器４及び室内熱交換器５と、給湯用熱交換器６と、給湯タンク７とを備えている。又、前記第一四方弁２及び第二四方弁３は図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、夫々第一ポートから第四ポートまでを有し、冷媒の流れにより接続するポートを切換えられるようになっている。
【００１８】
前記圧縮機１の吐出側は前記第一四方弁２の第二ポート２ｂに接続され、同第一四方弁２の第三ポート３ｂは前記給湯用熱交換器８の一側に接続されており、同給湯用熱交換器６の他側は逆止弁１０ｂを介して前記第一四方弁２の第一ポート２ａに接続されている。前記第二四方弁３の第三ポート３ｃは前記室外熱交換器５の一側に接続され、同室外熱交換器の他側は、電子膨張弁８ｂと電磁開閉弁９とを介して前記圧縮機１の吸込側に接続されている。
【００１９】
前記第二四方弁３の第一ポート３ａは、電子膨張弁８ａを介して前記室外熱交換器４の一側に接続され、同室外熱交換器４の他側は前記電子膨張弁８ｂと前記電磁開閉弁９とを繋ぐ配管に接続されている。又、前記第二四方弁３の第四ポート３ｄは前記圧縮機１の吸込側配管に接続され、前記第一四方弁２の第四ポート２ｄは逆止弁１０ａとキャピラリチューブ１１とを介して前記圧縮機１の吸込側配管に接続されている。
【００２０】
前記給湯タンク７からは給水ポンプ１２と制御弁８ｃとを介して給水管が前記給湯用熱交換器６の一側に接続され、同給湯用熱交換器６の他側と前記給湯タンク７は温水管により接続されている。前記給水管に備えられた前記給水ポンプ１２により前記給湯用熱交換器６に流入した冷水は加熱されるとともに、前記温水管により前記給湯タンク７に還流し、これに貯留されるようになっている。又、前記給湯タンク７にはこれに冷水を流入させる電磁開閉弁１３ａを備えた流入管１３が設けられ、又、貯留された温水を他の機器に供給する電磁開閉弁１４ａを備えた供給管１４が設けられている。
【００２１】
次に、動作について説明する。前記第一四方弁２は、第一ポート２ａと第二ポート２ｂとが連通され、第三ポート２ｃと第四ポート２ｄとが連通された状態を状態１とし、第二ポート２ｂと第三ポート２ｃとが連通され、第一ポート２ａと第四ポート２ｄとが連通された状態を状態２とする。同様に、前記第二四方弁３についても、第一ポート３ａと第二ポート３ｂとが連通され、第三ポート３ｃと第四ポート３ｄとが連通された状態を状態１とし、第二ポート３ｂと第三ポート３ｃとが連通され、第一ポート３ａと第四ポート３ｄとが連通された状態を状態２とする。
【００２２】
冷房運転を行う場合は、図２（Ｂ）で示すように、前記第一四方弁２と前記第二四方弁３とは状態１に設定される。前記電磁開閉弁９は閉鎖されるとともに、前記給水ポンプ１６は停止状態となり、又、前記電子膨張弁８ａは全開状態に設定される一方、前記電子膨張弁８ｂは絞り状態に設定される。
【００２３】
前記圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図２（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁２と前記第二四方弁３と、全開状態となった前記電子膨張弁８ａとを介して前記室外熱交換器４に流入し、同室外熱交換器４にて熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は続いて前記電子膨張弁８ｂにより断熱膨張され低温低圧となって前記室内熱交換器５に流入し、周囲を流れる空気の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記第二四方弁３を介して前記圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記室内熱交換器７にて冷却された空気は送風ファンにより室内に送出され、これを冷房するようになっている
【００２４】
暖房運転を行う場合は、図３（Ｂ）で示すように、前記第一四方弁２は状態１に設定され、前記第二四方弁３は切換られて状態２に設定される。前記電磁開閉弁９は閉鎖されるとともに、前記給水ポンプ１６は停止状態となり、又、前記電子膨張弁８ａは全開状態に設定される一方、前記電子膨張弁８ｂは絞り状態に設定される。
【００２５】
前記圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図３（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁２と前記第二四方弁３とを介して前記室内熱交換器５に流入し、同室内熱交換器５にて熱を放出して周囲を流れる空気を加熱しながら凝縮する。凝縮した冷媒は続いて前記電子膨張弁８ｂにより断熱膨張され低温低圧となって前記室外熱交換器４に流入し、周囲の熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記電子膨張弁８ａと前記第二四方弁３を介して前記圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記室内熱交換器７にて加熱された空気は送風ファンにより室内に送出され、これを暖房するようになっている。
【００２６】
次に、給湯運転について説明する。この際、冷暖房運転は行われない。図４（Ｂ）で示すように、前記第一四方弁２は切換られて状態２に設定され、前記第二四方弁３は状態１に設定される。前記電磁開閉弁９と前記制御弁８ｃとは開放されるとともに、前記給水ポンプ１６は運転状態となり、又、前記電子膨張弁８ａは絞り状態に設定される一方、前記電子膨張弁８ｂは閉鎖される。
【００２７】
前記圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図４（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁２を介して前記給湯用熱交換器６に流入し、同給湯用熱交換器６に循環してくる冷水と熱交換してこれを加熱する。加熱することにより凝縮した冷媒は続いて前記逆止弁１０ｂと前記第二四方弁３とを通り電子膨張弁８ａにより断熱膨張され低温低圧となって前記室外熱交換器４に流入する。同室外熱交換器４に流入した冷媒は熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は前記電磁開閉弁９を介して前記圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記給水ポンプ１２により前記給湯タンク７から前記給湯用熱交換器６に送出された冷水は、上記したように高温高圧の冷媒により加熱され、温水となって前記温水管により前記給湯タンク７に還流し、これに貯留されるようになっている。
【００２８】
次に、冷房運転と給湯運転とを併用する冷房給湯運転について説明する。図５（Ｂ）で示すように、前記第一四方弁２は状態２に設定され、前記第二四方弁３は状態１に設定される。前記電磁開閉弁９は閉鎖される一方、前記制御弁８ｃは開放され、前記給水ポンプ１６は運転状態となる。又、前記電子膨張弁８ａは全開状態に設定される一方、前記電子膨張弁８ｂは絞り状態に設定される。
【００２９】
前記圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図５（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁２を介して前記給湯用熱交換器６に流入し、同給湯用熱交換器６に循環してくる冷水と熱交換してこれを加熱する。加熱することにより凝縮した冷媒は続いて前記逆止弁１０ｂと前記第二四方弁３と、全開状態となった電子膨張弁８ａと、送風ファンの運転を停止した前記室外熱交換器４とを通り、前記電子膨張弁８ｂにより断熱膨張されて低温低圧となる。低温低圧となった冷媒は前記室内熱交換器５に流入し、同室内熱交換器５で周囲を流れる空気から熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は前記第二四方弁３を介して前記圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記給水ポンプ１２により前記給湯タンク７から前記給湯用熱交換器６に送出された冷水は、上記したように高温高圧の冷媒により加熱され、温水となって前記温水管により前記給湯タンク７に還流し、これに貯留されるようになっている。又、前記室内熱交換器７にて冷却された空気は送風ファンにより室内に送出され、これを冷房するようになっている。
【００３０】
次に、暖房運転と給湯運転とを併用する暖房給湯運転について説明する。図６（Ｂ）で示すように、前記第一四方弁２と前記第二四方弁３とは状態２に設定される。前記電磁開閉弁９は閉鎖される一方、前記制御弁８ｃは開放され、前記給水ポンプ１６は運転状態となる。又、前記電子膨張弁８ａは全開状態に設定される一方、前記電子膨張弁８ｂは絞り状態に設定される。
【００３１】
前記圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、図５（Ａ）の矢印で示すように、前記第一四方弁２を介して前記給湯用熱交換器６に流入し、同給湯用熱交換器６に循環してくる冷水と熱交換してこれを加熱する。続いて前記逆止弁１０ｂと前記第二四方弁３とを介して前記室内熱交換器５に流入し、同室内熱交換器５で熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は前記電子膨張弁８ｂにより絞られて断熱膨張し、低温低圧となって前記室外熱交換器４に流入し、同室外熱交換器４で熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒は、全開状態となった前記電子膨張弁８ａと、前記第二四方弁３とを介して前記圧縮機１の吸込側に還流するようになっている。又、前記給水ポンプ１２により前記給湯タンク７から前記給湯用熱交換器６に送出された冷水は、上記したように高温高圧の冷媒により加熱され、温水となって前記温水管により前記給湯タンク７に還流し、これに貯留されるようになっている。又、前記室内熱交換器７にて加熱された空気は送風ファンにより室内に送出され、これを冷房するようになっている。
【００３２】
上記した暖房給湯運転においては、前記給湯用熱交換器６と前記室内熱交換器５とで冷媒を凝縮させるため、同室内熱交換器５での暖房能力が低下する虞があり、これを防ぐため、前記制御弁８ｃは冷水の循環量を制限するか、あるいは前記給水ポンプ１２を停止して行われる場合もある。
【００３３】
上記したように、圧縮機１と、第一四方弁２及び第二四方弁３と、室外熱交換器４及び室内熱交換器５と、給湯用熱交換器６と、給湯タンク７とで冷媒回路を構成することにより、冷房運転、暖房運転、給湯運転、冷房給湯運転及び暖房給湯運転の５モードでの運転が可能となる一方、冷媒回路での膨張弁及び逆止弁の使用数を極力低減して、制御の簡素化及びコストの低減がはかれるようになっている。又、前記給湯用熱交換器６と前記室外熱交換器４及び前記室内熱交換器５とが前記第二四方弁３を介して直列に接続されることにより、運転の負荷に応じて前記圧縮機１の能力を加減すれば冷媒回路内を流れる冷媒量の制御を容易に行うことができ、レシーバ（受液器）等を不要とすることができるヒートポンプ給湯エアコンとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（Ａ）は本発明によるヒートポンプ給湯エアコンを示す冷媒回路図である。  （Ｂ）は第一四方弁の詳細図である。  （Ｃ）は第二四方弁の詳細図である。
【図２】（Ａ）は冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。  （Ｂ）は各機器の設定状態を示す図である。
【図３】（Ａ）は暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。  （Ｂ）は各機器の設定状態を示す図である。
【図４】（Ａ）は給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。  （Ｂ）は各機器の設定状態を示す図である。
【図５】（Ａ）は冷房給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。  （Ｂ）は各機器の設定状態を示す図である。
【図６】（Ａ）は暖房給湯運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。  （Ｂ）は各機器の設定状態を示す図である。
【図７】従来のヒートポンプ給湯エアコンの一例を示す冷媒回路図である。
【図８】従来のヒートポンプ給湯エアコンの一例を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧縮機
２  第一四方弁
２ａ  第一ポート
２ｂ  第二ポート
２ｃ  第三ポート
２ｄ  第四ポート
３  第二四方弁
３ａ  第一ポート
３ｂ  第二ポート
３ｃ  第三ポート
３ｄ  第四ポート
４  室外熱交換器
５  室内熱交換器
６  給湯用熱交換器
７  給湯タンク
８ａ，８ｂ  電子膨張弁
８ｃ  制御弁
９  電磁開閉弁
１０ａ，１０ｂ  逆止弁
１１  キャピラリチューブ
１２  給水ポンプ
１３  流入管
１３ａ  電磁開閉弁
１４  供給管
１４ａ  電磁開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005249319.tif 000005
【図４】
2005249319.tif 000006
【図５】
2005249319.tif 000007
【図６】
2005249319.tif 000008
【図７】
2005249319.tif 000009
【図８】
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