(57)【要約】  【課題】  従来の多機能型冷凍サイクル装置では高効率化を図ることはできるものの、室外空気熱交換器を設けるために、スペース的な制約を受ける。  【解決手段】  本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機１０１、第１の熱交換器１０２、絞り装置１０４、室内熱交換器１０５、第２の熱交換器１０６を接続したものである。この構成によって、室外空気熱交換器を設けることなく、給湯と冷暖房の同時運転を行うことができるので、高効率化を維持しつつ、省スペース化を図ることができる。【選択図】  図１
2007321995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された第１の冷媒を放熱させ、第２の冷媒を加熱する第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器で放熱した第１の冷媒を減圧する絞り装置と、
室内熱交換器と、
前記絞り装置で減圧された第１の冷媒を加熱し、第３の冷媒を冷却する第２の熱交換器を有し、
冷房時には、前記圧縮機、前記第１の熱交換器、前記絞り装置、前記室内熱交換器、前記第２の熱交換器の順に前記第１の冷媒が循環するように接続され、前記室内熱交換器において、前記絞り装置で減圧された前記第１の冷媒を加熱すると共に室内空気を冷却し、
暖房時には、前記圧縮機、前記第１の熱交換器、前記室内熱交換器、前記絞り装置、前記第２の熱交換器の順に前記第１の冷媒が循環するように接続され、前記室内熱交換器において、前記第１の熱交換器で冷却された前記第１の冷媒をさらに冷却すると共に室内空気を加熱する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記第２の冷媒と前記第３の冷媒は同一の冷媒であり、
前記第１の熱交換器の前記第２の冷媒の出口側に設けられた３方弁と、
前記３方弁と前記第２の熱交換器の前記第３の冷媒の入口側とを、流量制御弁を介して接続するバイパス回路とをさらに有する、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記第２の熱交換器の前記第３の冷媒の出口側に設けられた温度検出手段をさらに有し、
前記温度検出手段で測定された測定値に基づいて、前記流量制御弁を制御する、
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯や空調など複数の用途に適応する冷凍サイクル装置に関し、室外空気熱交換器を設けることなく、冷暖房、給湯を行うことを特徴とするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯と空調を組み合わせたような多機能型冷凍サイクル装置の場合、高効率化を目的として、冷房時においては室外空気熱交換器と並列に水熱交換器を設け、この水熱交換器によって水を加熱することで温水を作り、暖房時は残湯を水熱交換器に流すことによって、室外空気熱交換器で吸熱する熱量を低減させるという手段が用いられている。図４は、このような課題を解決するための冷凍サイクル装置構成である。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭５７−１６７６６号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようなシステムは高効率化を図ることはできるものの、室外空気熱交換器を設けるために、スペース的な制約を受けるという課題があった。また、暖房時においては、室外空気熱交換器は蒸発器となるため低温の冷水を作ることになり、従来の構成では有効利用できないという課題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、室外空気熱交換器を設けることなく、給湯と冷暖房の同時運転を行うことを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、第１の冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された第１の冷媒を放熱させ、第２の冷媒を加熱する第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器で放熱した第１の冷媒を減圧する絞り装置と、室内熱交換器と、前記絞り装置で減圧された第１の冷媒を加熱し、第３の冷媒を冷却する第２の熱交換器を有し、冷房時には、前記圧縮機、前記第１の熱交換器、前記絞り装置、前記室内熱交換器、前記第２の熱交換器の順に前記第１の冷媒が循環するように接続され、前記室内熱交換器において、前記絞り装置で減圧された前記第１の冷媒を加熱すると共に室内空気を冷却し、暖房時には、前記圧縮機、前記第１の熱交換器、前記室内熱交換器、前記絞り装置、前記第２の熱交換器の順に接続し、前記室内熱交換器において、前記第１の熱交換器で冷却された前記第１の冷媒をさらに冷却すると共に室内空気を加熱する装置である。
【０００６】
ここで、第１の冷媒の例としては、フロンまたは二酸化炭素である。第２の冷媒または第３の冷媒の例としては、水またはブラインである。
【０００７】
本構成によって、室外空気熱交換器を設けることなく、給湯と冷暖房の同時運転を行うことができる。
【０００８】
また、より望ましくは、本発明の冷凍サイクル装置は、前記第２の冷媒と前記第３の冷媒は同一の冷媒であり、前記第１の熱交換器の前記第２の冷媒の出口側に設けられた３方弁と、前記３方弁と前記第２の熱交換器の前記第３の冷媒の入口側とを、流量制御弁を介して接続するバイパス回路とをさらに有するものである。
【０００９】
本構成によって、前記第２の熱交換器の出口側の第３の冷媒温度を最適に制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、室外空気熱交換器を設けることなく、給湯と冷暖房の同時運転を行うことができるので、高効率化を維持しつつ、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の冷凍サイクル装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明による実施の形態１の冷凍サイクル装置を示す構成図である。
【００１３】
本実施の形態１の冷凍サイクル装置では、例えばフロンまたは二酸化炭素等の冷媒を作動流体とし、冷媒を昇圧する圧縮機１０１と、この圧縮機１０１で昇圧された高温高圧の冷媒を冷却する第１の熱交換器１０２と、冷暖房を切り替える手段である４方弁１０３と、冷却された冷媒を減圧膨張する絞り装置１０４と、室内熱交換器１０５と、減圧された冷媒を加熱する第２の熱交換器１０６が配管接続された冷凍サイクル回路が構成されている。
【００１４】
まず、冷房時について、その動作を説明する。
【００１５】
圧縮機１０１で昇圧された高温高圧の冷媒は、第１の熱交換器１０２で水またはブラインを加熱する。加熱された水またはブラインは、給湯等の用途として用いられる。その後、４方弁１０３に流入した冷媒は実線の方向に流れ、絞り装置１０４にて減圧膨張される。そして、室内熱交換器１０５にて室内空気を冷却することによって冷媒は加熱され、再び４方弁１０３を通過した後、第２の熱交換器１０６で水またはブラインを冷却する。この冷却水または冷却ブラインは、例えば冷蔵庫などの冷凍・冷蔵用途に利用される。
【００１６】
次に、暖房時について、その動作を説明する。
【００１７】
圧縮機１０１で昇圧された高温高圧の冷媒は、第１の熱交換器１０２で水またはブラインを加熱する。加熱された水またはブラインは、給湯等の用途として用いられる。その後、４方弁１０３に流入した冷媒は、破線の方向に流れ、室内熱交換器１０５で室内空気を加熱することによって放熱し、絞り装置１０４にて減圧膨張する。そして、再び４方弁１０３を通過した後、第２の熱交換器１０６で冷媒は更に加熱され水またはブラインを冷却する。この冷却水または冷却ブラインは、例えば冷蔵庫などの冷凍・冷蔵用途に利用される。
【００１８】
以上のように、室外空気熱交換器を設けることなく、空調を行いながら、温水及び冷水を供給することができる。
【００１９】
（実施の形態２）
図２は、本発明による実施の形態２の冷凍サイクル装置を示す構成図である。本実施の形態２と実施の形態１との異なる点は、前記第１の熱交換器１０２の出口側水回路１０８に３方弁１１３と、前記第２の熱交換器１０６の出口側水回路１１０に水温度検出手段１１４を設け、前記３方弁１１３と前記第２の熱交換器１０６の入口側水回路１０９を流量
制御弁１１２を介して接続するバイパス回路１１１を設け、前記第２の熱交換器１０６によって冷却された出口側の水またはブラインを、前記第２の熱交換器１０６の入口側水回路１０９にバイパスさせることである。
【００２０】
夏季など、冷房が必要となる時期は、実施の形態１の構成で特に大きな問題は生じないが、冬季など、暖房または給湯負荷が冷凍負荷よりも非常に高くなる場合、第２の熱交換器１０６の出口側水温度が非常に低下してしまうという課題がある。
【００２１】
本実施の形態２は、第２の熱交換器１０６の出口側水温度を、バイパス回路１１１内の冷媒流量を制御することによって最適に制御するものである。
【００２２】
本実施の形態２の動作を、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２３】
リモコンのスイッチがＯＮされるなどして冷凍サイクル装置の運転が開始されると、ステップ２０１に進み、運転モードが冷房か暖房かを判定する。冷房モードの場合は、ステップ２０２に進み、冷媒の流れ方向が図１で示す実線方向になるように、４方弁１０３を切替えてステップ２０４に進む。暖房モードの場合は、ステップ２０３に進み、冷媒の流れ方向が図１で示す破線方向になるように、４方弁１０３を切替えてステップ２０４に進む。
【００２４】
ステップ２０４では、第２の熱交換器１０６の出口側水回路１１０に設けられた水温度検出手段１１４によって水温度Ｔｗが検出され、水温度Ｔｗと設定水温度Ｔｈとが比較される。そして、水温度Ｔｗが設定水温度Ｔｈよりも大きい場合は、冷凍サイクルの加熱負荷が過大ではないことを示している。この場合は、ステップ２０６に移る。また、水温度Ｔｗが設定水温度Ｔｈよりも小さい場合は、冷凍サイクルの加熱負荷が過大であることを示しており、ステップ２０５に移る。
【００２５】
ステップ２０５では、流量制御弁１１２を開いた後、ステップ２０７に移る。ステップ２０７では、冷媒の流れが図２のＢ方向になるように３方弁１１３を切替えて、第１の熱交換器１０２の出口側水回路１０８を流れる高温の水を、バイパス回路１１１を通して第２の熱交換器１０６の入口側水回路１０９に流すように制御する。このことによって、第２の熱交換器１０６の出口側水回路１１０内の水温度を上昇させることができるので、有効な冷却ができるとともに、第２の熱交換器１０６の冷媒温度も上昇させることができるので、圧縮機１０１の所要動力が低下して冷凍サイクル装置の高効率化を図ることができる。
【００２６】
ステップ２０６では、流量制御弁１１２を全閉とした後、ステップ２０８に移る。ステップ２０８では、冷媒の流れが図２のＡ方向になるように３方弁１１３を切替えて、第２の熱交換器１０６の入口側水回路１０９に冷媒は流さないように制御する。
【００２７】
以上のように、前記第１の熱交換器１０２の出口側高温水を、バイパス回路１１１を介して前記第２の熱交換器１０６の入口側水回路１０９に流すことによって、第２の熱交換器１０６の出口側水温度を制御することができるので、高効率化を図りつつ、確実に冷却用途に対応することができる。
【００２８】
なお、前記流量制御弁１１２は、冷媒流量を細かく制御する弁ではなく、ＯＮ／ＯＦＦを制御する開閉弁で代用しても構わない。さらには、流量制御弁１１２を用いずに、３方弁１１３だけで流路方向を切り替えてもよい。
【００２９】
また、前記絞り装置１０４は、膨張機などの動力回収機構を備えたもので代用しても構
わない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる冷凍サイクル装置は、空調機、給湯器、床暖房機、浴室乾燥機、冷蔵装置、冷凍装置などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の制御フローチャート
【図４】従来技術の冷凍サイクル装置を示す構成図
【符号の説明】
【００３２】
１  圧縮機
２  三方弁
３  室外側熱交換器
４  暖房用減圧器
５  冷房用減圧器
６  室内側熱交換器
７、８、１０  電磁弁
９  水槽内熱交換器
１１  水槽
１２  バイパス管
１５、１６  ジョイント
１０１  圧縮機
１０２  第１の熱交換器
１０３  ４方弁
１０４  絞り装置
１０５  室内熱交換器
１０６  第２の熱交換器
１０７  第１の熱交換器の入口側水回路
１０８  第１の熱交換器の出口側水回路
１０９  第２の熱交換器の入口側水回路
１１０  第２の熱交換器の出口側水回路
１１１  バイパス回路
１１２  流量制御弁
１１３  ３方弁
１１４  水温度検出手段
【図１】
2007321995.tif 000003
【図２】
2007321995.tif 000004
【図３】
2007321995.tif 000005
【図４】
2007321995.tif 000006