| 【発明の名称】 |
温水冷媒加熱エアコン |
| 【発明者】 |
【氏名】原田 英司
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| 【要約】 |
【課題】外部に他の温水暖房装置を接続することを可能とした温水冷媒加熱エアコンを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明における温水冷媒加熱エアコンは、室内側熱交換器と、室外側熱交換器と、冷媒循環路と圧縮機と循環方向切替手段と、循環水加熱装置と、温水循環路と、温水熱交換器と、を備えた温水冷媒加熱エアコンであって、冷媒の通過量を調節し、冷媒を減圧する減圧手段と、循環水温度を検出する温水温度検出器と、所定の設定温度と循環水温度の温度差により、冷媒の通過量を調節する制御部と、を備えた構成を有している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 室内側熱交換器と、室外側熱交換器と、前記室内側熱交換器と前記室外側熱交換器との間で冷媒を循環させる冷媒循環路と、前記冷媒循環路内に配設された圧縮機と、前記冷媒循環路において前記冷媒の循環する方向を切り替え、暖房運転と冷房運転とを切り替える循環方向切替手段と、循環水を加熱するための循環水加熱装置と、前記循環水加熱装置で加熱された前記循環水が循環する温水循環路と、前記室外側熱交換器に並設されるとともに前記温水循環路に連結され、暖房運転時に前記循環水加熱装置で加熱された前記循環水が通過することで前記室外側熱交換器を加熱する温水熱交換器と、を備えた温水冷媒加熱エアコンであって、前記冷媒の通過量を調節するとともに前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記温水循環路内に配設され、前記温水循環路を循環する前記循環水の循環水温度ＴWを検出する温水温度検出器と、温水加熱暖房運転時において、予め設定された所定の設定温度ＴSと前記循環水温度ＴWとの差に応じて、前記減圧手段を制御し前記冷媒の通過量を調節する制御部と、を備えたことを特徴とする温水冷媒加熱エアコン。
【請求項２】 前記室外側熱交換器に代えて、内部を通る冷媒と周囲の空気との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、前記温水熱交換器に代えて、内部を冷媒が通る冷媒管と内部を循環水が通る温水管とを備え前記冷媒と前記循環水との熱交換を行う温水−冷媒熱交換器と、前記室内側熱交換器より上流側及び下流側の前記冷媒循環路と前記温水−冷媒熱交換器の冷媒管とに連通する冷媒バイパス路と、前記冷媒循環路内の前記冷媒が、前記空気−冷媒熱交換器と前記温水−冷媒熱交換器の内いずれか１方のみに流れるように前記冷媒の循環経路を切り替える循環経路切替手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の温水冷媒加熱エアコン。
【請求項３】 前記循環経路切替手段及び前記減圧手段として、前記冷媒循環路と前記冷媒バイパス路の上流側との連通部より前記空気−冷媒熱交換器側の前記冷媒循環路に配設された第１の膨張弁と、前記冷媒バイパス路の前記温水−冷媒熱交換器より上流側に配設された第２の膨張弁と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の温水冷媒加熱エアコン。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、暖房機能と冷房機能を有する冷暖房エアコンにおいて、外部に他の温水暖房装置を接続することを可能にした温水冷媒加熱エアコンに関し、詳細には外部に接続した他の温水暖房装置の負荷が大きく温水の温度が十分に上昇しない場合でも液冷媒が圧縮機に戻ることがないようにした温水冷媒加熱エアコンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の温水冷媒加熱エアコンとしては、特開２０００−９７５０９号公報（以下イ号公報と呼ぶ）に「室内側熱交換器と室外側熱交換器とを連結する冷媒循環回路に、圧縮機、減圧器、アキュームレータ、及び冷暖房切り換え用の四方切り換え弁が設けられている冷暖房エアコンにおいて、水を加熱するための温水器と、前記温水器からの温水を通す温水熱交換器とが温水循環回路で連結されている温水循環装置を備え、前記温水循環装置の温水熱交換器が前記室外側熱交換器に沿設され、冷暖房エアコンの暖房運転時に温水循環装置を加熱運転して温水熱交換器の熱で室外側熱交換器を加熱できるようにしたことを特徴とする冷暖房エアコン」が開示されている。また、従来の暖冷房装置としては、特開２０００−１２１２０３号公報（以下ロ号公報と呼ぶ）に「冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の下流に設けた凝縮器と、前記凝縮器の下流に設けた減圧部と、前記減圧部の下流に設けた蒸発器で形成した冷凍サイクルと、被加熱流体を加熱する熱源機を備え、冷房時には冷媒を冷凍サイクルで循環させ、暖房時には冷媒を冷凍サイクルで循環させて前記被加熱流体で前記蒸発器の冷媒を加熱するとともに、前記被加熱流体を別設の暖房用熱源とした暖冷房装置」が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の技術は以下のような課題を有していた。
（１）イ号公報に開示の冷暖房エアコンは、温水加熱暖房運転時において温水循環路に他の温水暖房装置が接続された場合に、温水循環路を循環する温水は温水暖房装置にも熱を供給するため、温水暖房装置を接続しない場合に比べ温水温度が十分に上がらず、それに伴い温水−冷媒熱交換器において冷媒が完全に気化されずに圧縮機に流入するため圧縮機が液圧縮を起こし、圧縮機が停止又は極端な場合は破損する等の不具合を生じるという課題を有していた。
（２）ロ号公報に開示の暖冷房装置は、暖房時において蒸発器の冷媒を加熱する被加熱流体が別設の暖房用熱源にも熱を供給するため、被加熱流体の温度が十分に上がらず、それに伴い蒸発器において冷媒が完全に気化されずに圧縮機に流入するため圧縮機が液圧縮を起こし、圧縮機が停止又は極端な場合は破損する等の不具合が生じるという課題を有していた。
【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもので、外部に他の温水暖房装置を接続した場合であっても液圧縮を起こすことがない温水冷媒加熱エアコンを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、室内側熱交換器と、室外側熱交換器と、前記室内側熱交換器と前記室外側熱交換器との間で冷媒を循環させる冷媒循環路と、前記冷媒循環路内に配設された圧縮機と、前記冷媒循環路において前記冷媒の循環する方向を切り替え、暖房運転と冷房運転とを切り替える循環方向切替手段と、循環水を加熱するための循環水加熱装置と、前記循環水加熱装置で加熱された前記循環水が循環する温水循環路と、前記室外側熱交換器に並設されるとともに前記温水循環路に連結され、暖房運転時に前記循環水加熱装置で加熱された前記循環水が通過することで前記室外側熱交換器を加熱する温水熱交換器と、を備えた温水冷媒加熱エアコンであって、前記冷媒の通過量を調節するとともに前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記温水循環路内に配設され、前記温水循環路を循環する前記循環水の循環水温度ＴWを検出する温水温度検出器と、温水加熱暖房運転時において、予め設定された所定の設定温度ＴSと前記循環水温度ＴWとの差に応じて、前記減圧手段を制御し前記冷媒の通過量を調節する制御部と、を備えた構成を有している。
【０００６】この構成により、以下のような作用を有する。
（１）室内の暖房を行う場合、圧縮機の吐出側が室内側熱交換器に連通するように循環方向切替手段を切り替え、圧縮機により冷媒循環路に冷媒を循環させる。冷媒は圧縮機で加圧され高温高圧のガスとなり室内側熱交換器を通過する。室内側熱交換器を通過した冷媒は中温高圧の液となり冷媒循環路を通り、液となった冷媒は減圧手段により減圧され、室外側熱交換器内に放出される。室外側熱交換器内の冷媒は低温低圧のガスとなり圧縮機に戻される。従って、室外側熱交換器では外部から冷媒に熱が供給され、室内熱交換器では冷媒から室内の空気に熱が放出され、室内の暖房が行われる。
（２）室内の冷房を行う場合、圧縮機の吐出側が室外側熱交換器に連通するように循環方向切替手段を切り替え、圧縮機により冷媒循環路に冷媒を循環させる。冷媒は圧縮機で加圧され高温高圧のガスとなり室外側熱交換器を通過する。室外側熱交換器を通過した冷媒は中温高圧の液となり冷媒循環路を通り、液となった冷媒は減圧手段により減圧され、室内側熱交換器内に放出される。室内側熱交換器内の冷媒は低温低圧のガスとなり圧縮機に戻される。従って、室内側熱交換器では室内の空気から冷媒に熱が供給されることにより、室内の冷房が行われる。室外側熱交換器では冷媒から外部に熱が放出される。また、この場合、送風ファンにより室外側熱交換器に外気を供給することにより、室外側熱交換器からの熱の放出効率を向上させる。
（３）室内の暖房のみを行う通常のヒートポンプによる暖房運転においては、上記（１）の動作において、送風ファンにより室外側熱交換器に外気を供給し、室外側熱交換器に対し常に外気の熱を供給する。
（４）室内の暖房のみを行う温水加熱暖房運転においては、上記（１）の動作において、循環ポンプを起動し、温水循環路内に循環水を循環させ、循環水加熱装置により循環水を加熱する。これにより、循環水加熱装置により加熱された循環水（温水）は、温水熱交換器において熱を放出する。放出された熱は、室外側熱交換器を通る冷媒に吸熱され、上記（１）の動作により室内の空気に放熱され暖房が行われる。
（５）室内の暖房のみを行う温水加熱暖房運転において、温水温度検出器により検出された循環水の循環水温度ＴWが所定の設定温度ＴSより低い場合は、上記（４）の動作において、制御部により減圧手段を制御し、設定温度ＴSと循環水温度ＴWとの差に応じた所定の通過量に開度を調節し、室外側熱交換器に流入する冷媒の圧力を下げる。
【０００７】（６）暖房時において、外気温度が高く、冷媒が外気から吸熱することができる場合は、通常のヒートポンプ運転を行い、外気温度が低く、冷媒が外気から吸熱することが困難である場合は、冷媒が循環水から吸熱する温水加熱暖房運転を行うので、外気温度が著しく低い場合でも室内を効率的に暖房することができ、外気の温度に影響されず暖房を行うことができる。
（７）外部に他の温水暖房装置を接続した際、それにより循環水の温度が十分に上がらない状態で温水加熱暖房運転を行った場合、或いは外部に接続した温水暖房装置の負荷が急に増加して、例えば運転停止状態から運転状態になったり、風量が弱から強に変わったりした際に、循環水の温度が下がった場合でも、室外側熱交換器において冷媒を完全に気化することができるように、減圧手段により室外側熱交換器に流入する冷媒の圧力を下げて冷媒の気化を促進させ、圧縮機に液冷媒が流入することで生じる液圧縮を防ぐことができる。
（８）循環水の温度が十分に上がらない場合に対応するために不必要な循環水加熱装置の能力向上を行う必要がなく、外部に他の温水暖房装置を接続しない場合であっても循環水加熱装置が安定した運転を行うことができ、装置の大型化や製造コスト増大が生じることがない。
【０００８】ここで、循環方向切替手段としては、四方弁を使用する又は二方弁を複数個使用する等が用いられる。減圧手段としては、冷媒の通過量を調節し減圧することができる電子膨張弁等が用いられる。また、設定温度ＴSは、リモコン等の運転指示手段により設定された室温設定温度と実際の室内温度との差により適宜設定される。例えば、室内設定温度と実際の室内温度との温度差が６℃であれば設定温度ＴSは９０℃に設定され、該温度差が３℃であれば設定温度ＴSは７０℃に設定される。
【０００９】上記課題を解決するために、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の温水冷媒加熱エアコンであって、前記室外側熱交換器に代えて、内部を通る冷媒と周囲の空気との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、前記温水熱交換器に代えて、内部を冷媒が通る冷媒管と内部を循環水が通る温水管とを備え前記冷媒と前記循環水との熱交換を行う温水−冷媒熱交換器と、前記室内側熱交換器より上流側及び下流側の前記冷媒循環路と前記温水−冷媒熱交換器の冷媒管とに連通する冷媒バイパス路と、前記冷媒循環路内の前記冷媒が、前記空気−冷媒熱交換器と前記温水−冷媒熱交換器の内いずれか１方のみに流れるように前記冷媒の循環経路を切り替える循環経路切替手段と、を備えた構成を有している。
【００１０】この構成により、請求項１の作用に加えて以下のような作用を有する。
（１）室内の暖房を行う場合、圧縮機の吐出側が室内側熱交換器に連通するように循環方向切替手段を切り替え、圧縮機により冷媒循環路に冷媒を循環させる。更に使用する暖房形態に応じて、循環経路切替手段により、冷媒が空気−冷媒熱交換器と前記温水−冷媒熱交換器の内いずれか１方のみに流れるように冷媒の循環経路を切り替える。冷媒は圧縮機で加圧され高温高圧のガスとなり室内側熱交換器を通過する。室内側熱交換器を通過した冷媒は中温高圧の液となり冷媒循環路を通り、液となった冷媒は減圧手段により減圧され、空気−冷媒熱交換器又は温水−冷媒熱交換器内に放出される。空気−冷媒熱交換器又は温水−冷媒熱交換器内の冷媒は低温低圧のガスとなり圧縮機に戻される。従って、空気−冷媒熱交換器又は温水−冷媒熱交換器では外部から冷媒に熱が供給され、室内側熱交換器では冷媒から室内の空気に熱が放出され、室内の暖房が行われる。
（２）室内の冷房を行う場合、圧縮機の吐出側が空気−冷媒熱交換器に連通するように循環方向切替弁を切り替え、圧縮機により冷媒循環路に冷媒を循環させる。冷媒は圧縮機で加圧され高温高圧のガスとなり空気−冷媒熱交換器を通過する。空気−冷媒熱交換器を通過した冷媒は中温高圧の液となり冷媒循環路を通り、液となった冷媒は減圧手段により減圧され、室内側熱交換器内に放出される。室内側熱交換器内の冷媒は低温低圧のガスとなり圧縮機に戻される。従って、室内側熱交換器では室内の空気から冷媒に熱が供給されることにより、室内の冷房が行われる。空気−冷媒熱交換器では冷媒から外部に熱が放出される。また、この場合、送風ファンにより空気−冷媒熱交換器に外気を供給することにより、空気−冷媒熱交換器からの熱の放出効率を向上させる。
（３）室内の暖房のみを行う通常のヒートポンプによる暖房運転においては、上記（１）の動作において、循環経路切替手段により、冷媒が空気−冷媒熱交換器に流れるように冷媒の循環経路を切り替える。更に送風ファンにより空気−冷媒熱交換器に外気を供給し、空気−冷媒熱交換器に対し常に外気の熱を供給する。
（４）室内の暖房のみを行う温水加熱暖房運転においては、上記（１）の動作において、循環経路切替手段により、冷媒が温水−冷媒熱交換器に流れるように冷媒の循環経路を切り替える。更に循環ポンプを起動し、温水循環路内に循環水を循環させ、循環水加熱装置により循環水を加熱する。これにより、循環水加熱装置により加熱された循環水（温水）は、温水−冷媒熱交換器の温水管において熱を放出する。放出された熱は、温水−冷媒熱交換器の冷媒管を通る冷媒に吸熱され、上記（１）の動作により室内の空気に放熱され暖房が行われる。
（５）室内の暖房のみを行う温水加熱暖房運転において、温水温度検出器により検出された循環水の循環水温度ＴWが所定の設定温度ＴSより低い場合は、上記（４）の動作において、制御部により減圧手段を制御し、設定温度ＴSと循環水温度ＴWとの差に応じた所定の通過量に開度を調節し、温水−冷媒熱交換器に流入する冷媒の圧力を下げる。
（６）外部に他の温水暖房装置を接続した場合、それにより循環水の温度が十分に上がらない状態で温水加熱暖房運転を行っても、温水−冷媒熱交換器において冷媒を完全に気化することができるように、減圧手段により温水−冷媒熱交換器に流入する冷媒の圧力を下げて冷媒の気化を促進させ、圧縮機に液冷媒が流入することで生じる液圧縮を防ぐことができる。
【００１１】ここで、減圧手段としては、一般の冷暖房エアコンに使用されているようなキャピラリーチューブや、冷媒の通過量を調節することができる電子膨張弁等の減圧手段が用いられる。なお、空気−冷媒熱交換器と温水−冷媒熱交換器のそれぞれに流入する冷媒を減圧するために、空気−冷媒熱交換器より上流側の冷媒循環路及び温水−冷媒熱交換器より上流側の冷媒バイパス路にそれぞれ減圧手段を配設する。特に、冷媒バイパス路においては、温水加熱運転時に温水−冷媒熱交換器に流入する冷媒の通過量を調節し、任意の圧力に減圧することが可能な電子膨張弁を用いることが好ましい。また、循環経路切換手段としては、温水暖房運転時において空気−冷媒熱交換器及び温水−冷媒熱交換器に流れる冷媒の上流側の冷媒循環路に電子膨張弁、二方弁等を配設し、それぞれの冷媒循環路の開閉を行って、冷媒が空気−冷媒熱交換器と室内側熱交換器との間を循環する経路を流れるか、温水−冷媒熱交換器と室内側熱交換器との間を循環する経路を流れるかを制御する。なお、循環経路切換手段として電子膨張弁を用いた場合、この電子膨張弁により循環する冷媒を減圧することもできるため、減圧手段として用いることもできる。
【００１２】上記課題を解決するために、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の温水冷媒加熱エアコンであって、前記循環経路切替手段及び前記減圧手段として、前記冷媒循環路と前記冷媒バイパス路の上流側との連通部より前記空気−冷媒熱交換器側の前記冷媒循環路に配設された第１の膨張弁と、前記冷媒バイパス路の前記温水−冷媒熱交換器より上流側に配設された第２の膨張弁と、を備えた構成を有している。
【００１３】この構成により、請求項２の作用に加え以下のような作用を有する。
（１）第２の膨張弁により温水−冷媒熱交換器に流入する冷媒の圧力を任意の圧力に容易に減圧することができる。
（２）第１の膨張弁及び第２の膨張弁の開閉を行うことにより冷媒の循環経路を変更でき、更に第１の膨張弁及び第２の膨張弁を絞ることにより冷媒の減圧を行うことができるので、第１の膨張弁及び第２の膨張弁を循環経路切替手段と減圧手段として用いることができ、部品点数の削減が可能で構造の簡略化が可能である。
【００１４】ここで、第１の膨張弁及び第２の膨張弁としては、電子膨張弁等が用いられる。電子膨張弁はその開度を自由に変更できるため、通過する液体状冷媒の流量を変更することができ、その圧力を任意の圧力に調節することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における温水冷媒加熱エアコンの構成図である。
【００１６】図１において、１は本発明の実施の形態１における温水冷媒加熱エアコン、２は室外に配設され燃料により循環水を加熱して暖房用の温水とする機能を有すると共に冷房用の放熱機能を備えた温水冷媒加熱エアコン１の室外機、３は室内に配設され室内の空気と熱交換を行うことにより室内の冷暖房を行う室内機、４は室外機２の内部に配設され循環水を循環させると共に加熱する温水循環装置、５は室外機２の内部に配設された開放タンクからなり温水循環装置４に循環される循環水を貯溜すると共に循環水の加熱による体積膨張分を吸収し温水循環装置４内の循環水の圧力を一定に保つための膨張タンク、６は室外機２の内部に配設され循環水を加熱する循環水加熱装置、７は内部に循環水を通水し外部から加熱することにより循環水を加熱する加熱管、８は燃料を燃焼させることにより熱を発生させこの発生熱により加熱管７を加熱する燃焼器、８ａは燃焼器８に燃料を供給する燃料供給管、８ｂは燃料供給管８ａに配設され燃焼器８に燃料をポンピングする燃料供給ポンプ、８ｃは燃料供給管８ａ配設され燃料供給ポンプ８ｂにかかる燃料を一定の圧力に保つオイルレベラー、９は膨張タンクの底部と加熱管７の上流側とに連通し膨張タンク５の循環水を加熱管７に供給する上流側温水循環路、１０は上流側温水循環路９に配設され膨張タンク５内の循環水を加熱管７にポンピングする循環ポンプ、１１は内部に加熱された循環水とフロンやアンモニア等の冷媒とを通し循環水と冷媒とが熱交換する機能を有した温水−冷媒熱交換器、１１ａは内部にフロンやアンモニア等の冷媒を通す冷媒管、１１ｂは冷媒管１１ａと共に二重管を形成し内部に循環水を通す温水管である。温水−冷媒熱交換器１１において、冷媒管１１ａを循環する冷媒と、温水管１１ｂを循環する循環水とが熱交換し、冷媒が循環水の熱を吸熱する。
【００１７】１２は加熱管７の下流側と温水管１１ｂ（温水−冷媒熱交換器１１）の上流側とを連通させ加熱管７で加熱された循環水を温水管１１ｂ（温水−冷媒熱交換器１１）に供給する中流側温水循環路、１３は温水管１１ｂ（温水−冷媒熱交換器１１）の下流側と膨張タンク５とを連通させる下流側温水循環路である。循環ポンプ１０を駆動させることにより、循環水は、上流側温水循環路９から加熱管７、中流側温水循環路１２、温水管１１ｂ（温水−冷媒熱交換器１１）、下流側温水循環路１３、膨張タンク５を経て上流側温水循環路９に循環する。１４は中流側温水循環路１２に接続され床暖房装置やファンコイルユニット等の外部機器（図示せず）に循環水を送水する外部送水路、１４ａは外部送水路１４の下流側端部に配設され外部機器が接続可能な外部送水接続口、１５は下流側温水循環路１３に接続され外部機器より循環水を戻水する外部戻水路、１５ａは外部戻水路の上流側端部に配設され外部機器が接続可能な外部戻水接続口である。
【００１８】１６は室外機２の内部に配設され冷媒を通し冷媒と周囲の空気との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器、１７は室内機３の内部に配設され内部に冷媒を通し冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内側熱交換器、１８は冷媒を圧縮する圧縮機、１９は圧縮機１８に連通し冷媒を一時的に貯留し液体冷媒と気体冷媒とを分離するアキュームレータ、２０は一端側が空気−冷媒熱交換器１６に連通する上流側冷媒循環路、２１は上流側冷媒循環路２０の他端側に連通して配設され冷媒の循環する方向を切り替える循環方向切替手段である四方弁、２２は四方弁２１と室内側熱交換器１７とを連通する中流側冷媒循環路、２３は室内側熱交換器１７と空気−冷媒熱交換器１６とを連通する下流側冷媒循環路、２４は四方弁２１とアキュームレータ１９とを連通する圧縮機吸入管、２５は圧縮機１８と四方弁２１とを連通する圧縮機送出管、２６は冷媒管１１ａ（温水−冷媒熱交換器１１）の下流側と圧縮機吸入管２４とを連通する下流側冷媒バイパス路、２７は冷媒管１１ａ（温水−冷媒熱交換器１１）の上流側と下流側冷媒循環路２３とを連通する上流側冷媒バイパス路、２８は下流側冷媒循環路２３において上流側冷媒バイパス路２７の接続部より空気−冷媒熱交換器１６側に配設された第１の膨張弁、２９は上流側冷媒バイパス路２７に配設された第２の膨張弁である。第１の膨張弁２８、第２の膨張弁２９は、各々空気−冷媒熱交換器１６、温水−冷媒熱交換器１１に流入する冷媒の減圧を行う減圧手段としての機能と、開弁、閉弁することにより各々空気−冷媒熱交換器１６、温水−冷媒熱交換器１１へ冷媒を流入又は遮断し冷媒の経路を決定する循環経路切替手段としての機能を有する。３０は空気−冷媒熱交換器１６に通風させ周囲の空気との熱交換を促進させるプロペラファン、３０ａはプロペラファン３０のファンモータ、３１は室内側熱交換器１７と室内の空気との熱交換を促進させ熱交換された空気を室内に送るクロスフローファン、３１ａはクロスフローファン３１のファンモータ、３２は中流側温水循環路１２に配設され温水循環装置４内を循環する循環水の温度（循環水温度ＴW）を検出する温水温度検出器である。温水温度検出器３２は、上流側温水循環路９，下流側温水循環路１３に配設する場合もある。３３は後述のケーシング等に配設され外気の温度（外気温度ＴA）を検出する外気温度検出器、３４はリモコン等の運転指示手段、３５は温水温度検出器３２，外気温度検出器３３，運転指示手段３４からの信号に基づいて、燃焼器８，燃料供給ポンプ８ｂ，循環ポンプ１０，圧縮機１８，四方弁２１，第１の膨張弁２８，第２の膨張弁２９，ファンモータ３０ａ，ファンモータ３１ａ等の動作を制御する制御部である。制御部３５は、その記憶部（図示せず）に温水温度検出器３２により検出される循環水温度ＴWと比較するための設定温度ＴS、及び外気温度検出器３３により検出される外気温度ＴAと比較するための外気設定温度ＴASが予め記憶されている。
【００１９】図２（ａ）は本発明の実施の形態１における室外機内の機器の要部正面配置図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線における要部矢視断面図である。尚、図２において、冷媒循環路、温水循環路等の配管は図示していない。図２において、２は室外機、５は膨張タンク、８は燃焼器、８ｃはオイルレベラー、１０は循環ポンプ、１１は温水−冷媒熱交換器、１１ａは冷媒管、１１ｂは温水管、１６は空気−冷媒熱交換器、１８は圧縮機、２１は四方弁、３０はプロペラファン、３０ａはファンモータであり、これらは図１と同様のものである。温水−冷媒熱交換器１１は、膨張タンク５の外周壁に螺旋状に配設され、これにより、室外機２内の空間の省スペース化，室外機２の小型化を図ることができるとともに、膨張タンク５と温水−冷媒熱交換器１１が互いに保温し合い、循環水の温度の低下を抑えることができる。
【００２０】４０は室外機２のケーシング、４０ａはケーシング４０の吸入口、４０ｂはケーシング４０の吹出口、４１はケーシング４０内の空間を空気−冷媒熱交換器１６，プロペラファン３０，ファンモータ３０ａ側とその他の機器類側とに仕切る仕切り板である。仕切り板４１はプロペラファン３０を囲繞するように上部側及び下部側をプロペラファン３０側に入り込ませて形成されている。４２は制御部３５の一部でありインバータ制御のための力率改善の機能を有するリアクター、４３はリアクター４２と同様に制御部３５の一部であり各機器類の駆動回路や入出力回路等が搭載された基板、矢印ｆはプロペラファン３０により形成される外気の流路である。基盤４３はプロペラファン３０の上方の仕切り板４１上に配設され、循環ポンプ１０，リアクター４２はプロペラファン３０の下方にプロペラファン３０と仕切り板４１を隔てて配設され、その他の機器類は、プロペラファン３０の側方にプロペラファン３０と仕切り板４１を隔てて配設されている。
【００２１】以上のように構成された本実施の形態１の温水冷媒加熱エアコンについて、その動作を以下図面を参照しながら説明する。尚、本実施の形態１の温水冷媒加熱エアコンは、通常のヒートポンプ運転、温水加熱暖房運転、冷房運転の３通りの運転が可能であり、以下この順に説明する。図３は本実施の形態１における暖房運転時の動作を示すフローチャートであり、図４は本実施の形態１における冷房運転時の動作を示すフローチャートである。
【００２２】（１）通常のヒートポンプ運転まず、図３において、使用者がリモコン等の運転指示手段３４を操作し、制御部３５に暖房運転開始の信号を送信する（Ｓ１）。この信号に基づいて、制御部３５は、四方弁２１を作動させ、上流側冷媒循環路２０と圧縮機吸入管２４，圧縮機送出管２５と中流側冷媒循環路２２を連通させる（Ｓ２）。次いで、制御部３５は、外気温度検出器３３により検出された外気温度ＴAと予め設定された外気設定温度ＴASとを比較し（Ｓ３）、外気温度ＴAが外気設定温度ＴAS以上の場合、第１の膨張弁２８を開弁し第２の膨張弁２９を閉弁させる（Ｓ４）。更に、制御部３５は、圧縮機１８，ファンモータ３０ａ，ファンモータ３１ａを起動させる（Ｓ５）。これにより、プロペラファン３０，クロスフローファン３１により送風が行われるとともに、冷媒は、空気−冷媒熱交換器１６から上流側冷媒循環路２０，四方弁２１，圧縮機吸入管２４，アキュームレータ１９，圧縮機１８，圧縮機送出管２５，四方弁２１，中流側冷媒循環路２２，室内側熱交換器１７，下流側冷媒循環路２３を経て空気−冷媒熱交換器１６へと循環される。このとき、空気−冷媒熱交換器１６内の冷媒は低圧、室内側熱交換器１７内の冷媒は高圧となり、空気−冷媒熱交換器１６では冷媒は外気の熱を吸熱し、室内側熱交換器１７では冷媒は室内の空気に放熱する。これにより、室内の暖房が行われる。
【００２３】（２）温水加熱暖房運転上記（１）の通常のヒートポンプ運転のステップＳ３（図３）において、外気温度ＴAが外気設定温度ＴAS未満の場合、外気の温度が低く冷媒が外気から充分に吸熱することが困難であるので、冷媒が温水から吸熱する温水−冷媒熱交換器１１を使用する温水加熱暖房運転を行う。図３において、制御部３５は、燃料供給ポンプ８ｂを起動させ燃焼器８を着火させるとともに、循環ポンプ１０を起動させる（Ｓ６）。これにより、循環水加熱装置６の加熱管７で加熱された温水は、中流側温水循環路１２，冷媒管１１ａ，下流側温水循環路１３，膨張タンク５，上流側温水循環路９を経て加熱管７へ循環される。次いで、制御部３５は、ファンモータ３１ａを起動し、第１の膨張弁２８を閉弁し、第２の膨張弁２９を開弁し、圧縮機１８を起動する（Ｓ７）。これにより、クロスフローファン３１が駆動されるとともに、冷媒は、冷媒管１１ａから下流側冷媒バイパス路２６，圧縮機吸入管２４，アキュームレータ１９，圧縮機１８，圧縮機送出管２５，四方弁２１，中流側冷媒循環路２２，室内側熱交換器１７，下流側冷媒循環路２３，上流側冷媒バイパス路２７を経て冷媒管１１ａへ循環される。次いで、制御部３５はリモコン等の運転指示手段により設定された室温設定温度と実際の室内温度との差より設定温度ＴSを決定する（Ｓ８）。更に、設定温度ＴSと循環水温度ＴWを比較し、その温度差に応じて第２の膨張弁２９の開度を調節する（Ｓ９）。更に、循環水温度ＴWが変化し、設定温度ＴSと循環水温度ＴWの温度差が変化すれば、その変化した温度差に応じて、順次第２の膨張弁２９の開度を調節する。即ち、設定温度ＴSと循環水温度ＴWの温度差が小さくなれば第２の膨張弁２９の開度を大きくし、設定温度ＴSと循環水温度ＴWの温度差が変化しなければ第２の膨張弁２９の現在の開度を維持し、設定温度ＴSと循環水温度ＴWの温度差が大きくなれば第２の膨張弁２９を絞り、開度を小さくする。また、同時に制御部３５は循環水温度ＴWが設定温度ＴSに近づくように燃焼器８の燃焼量を制御する。これにより、温水−冷媒熱交換器１１に流入する冷媒を、循環水温度Ｔが低い場合であっても十分に気化することできる。このとき、温水−冷媒熱交換器１１の冷媒管１１ａ内の冷媒は低圧、室内側熱交換器１７内の冷媒は高圧となり、温水−冷媒熱交換器１１において、冷媒管１１ａ内を通る冷媒は、温水管１１ｂを通る温水の熱を吸熱し、室内側熱交換器１７では冷媒は室内の空気に放熱する。これにより、室内の暖房が行われる。
【００２４】（３）冷房運転図４において、まず、使用者がリモコン等の運転指示手段３４を操作し、制御部３５に冷房運転開始の信号を送信する（Ｓ１０）。この信号に基づいて、制御部３５は、四方弁２１を作動させ、上流側冷媒循環路２０と圧縮機送出管２５，圧縮機吸入管２４と中流側冷媒循環路２２を連通させる（Ｓ１１）。次いで、制御部３５は、第１の膨張弁２８を開弁し第２の膨張弁２９を閉弁させる（Ｓ１２）。次いで、制御部３５は、圧縮機１８，ファンモータ３０ａ，ファンモータ３１ａを起動させる（Ｓ１３）。これにより、プロペラファン３０，クロスフローファン３１により送風が行われるとともに、冷媒は、空気−冷媒熱交換器１６から下流側冷媒循環路２３，室内側熱交換器１７，中流側冷媒循環路２２，四方弁２１，圧縮機吸入管２４，アキュームレータ１９，圧縮機１８，圧縮機送出管２５，四方弁２１，上流側冷媒循環路２０を経て空気−冷媒熱交換器１６へと循環される。このとき、空気−冷媒熱交換器１６内の冷媒は高圧、室内側熱交換器１７内の冷媒は低圧となり、空気−冷媒熱交換器１６では冷媒は外気に放熱し、室内側熱交換器１７では冷媒は室内の空気の熱を吸熱する。これにより、室内の冷房が行われる。
【００２５】なお、本実施の形態において、温水加熱暖房運転と同時に他の温水暖房装置等の外部機器を接続し、その運転を行う場合、外部送水接続口１４ａ及び外部戻水接続口１５ａに外部機器の給水管及び戻水管を接続し、温水冷媒加熱エアコン１において温水加熱暖房運転を行う。これにより、室内の暖房と同時に温水暖房装置等の外部機器にも温水となった循環水が供給され、温水暖房装置等の外部機器を同時に使用することが可能となる。
【００２６】以上のように構成された本発明の実施の形態１の温水冷媒加熱エアコンによれば、以下のような作用が得られる。
（１）暖房時において、外気温度が高く、冷媒が外気から吸熱することができる場合は、通常のヒートポンプ運転を行い、外気温度が低く、冷媒が外気から吸熱することが困難である場合は、冷媒が温水から吸熱する温水加熱暖房運転を行うので、外気温度が著しく低い場合でも室内を効率的に暖房することができる。
（２）温水−冷媒熱交換器１１は、外気の流路ｆを避けて配設されており、また、仕切り板４１により吸入口４１ａと吸込口４１ｂが形成されている空間と遮断された空間に配設されているので、室外機２の周辺の気温や自然風による循環水の温度の低下を防ぐことができ、室外機２内における放熱ロスが少なく、暖房効率が向上する。
（３）第２の膨張弁２９により温水−冷媒熱交換器１１に流入する冷媒の流量を調節し、冷媒を減圧することができるので、外部に他の温水暖房装置を接続した場合、それにより循環水の温度が十分に上がらない状態で暖房運転をおこなっても、温水−冷媒熱交換器１１において冷媒を完全に気化することができるように、設定温度ＴSと循環水温度ＴWの温度差に応じて第２の膨張弁２９の開度を調節し、温水−冷媒熱交換器１１に流入する冷媒の圧力を下げ、冷媒の気化を促進させることができ、不必要な循環水加熱装置６の能力向上を行う必要がない。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明の温水冷媒加熱エアコンによれば、以下のような有利な効果を得ることができる。
【００２８】請求項１に記載の発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）暖房時において、外気温度が高く、冷媒が外気から吸熱することができる場合は、通常のヒートポンプ運転を行い、外気温度が低く、冷媒が外気から吸熱することが困難である場合は、冷媒が温水から吸熱する温水加熱暖房運転を行うので、外気温度が著しく低い場合でも室内を効率的に暖房することができ、外気の温度に影響されず暖房を行うことができる温水冷媒加熱エアコンを提供することができる。
（２）外部に他の温水暖房装置を接続した際、それにより循環水の温度が十分に上がらない状態で温水加熱暖房運転を行った場合、或いは外部に接続した温水暖房装置の負荷が急に増加して、例えば運転停止状態から運転状態になったり、風量が弱から強に変わったりした際に、循環水の温度が下がった場合でも、室外側熱交換器において冷媒を完全に気化することができるように、減圧手段により室外側熱交換器に流入する冷媒の圧力を下げ、冷媒の気化を促進させることができる温水冷媒加熱エアコンを提供することができる。
（３）循環水の温度が十分に上がらない状態で暖房運転をおこなっても、室外側熱交換器において冷媒を完全に気化することができるので、圧縮機内に液体の冷媒が流入することで起こる液圧縮が生じることがなく、安定した温水加熱暖房運転を行うことができる温水冷媒加熱エアコンを提供することができる。
（４）循環水の温度が十分に上がらない場合に対応するために不必要な循環水加熱装置の能力向上を行う必要がなく、外部に他の温水暖房装置を接続しない場合であっても循環水加熱装置が安定した運転を行うことができ、装置の大型化や製造コスト増大が生じることがない温水冷媒加熱エアコンを提供することができる。
【００２９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１）外部に他の温水暖房装置を接続した場合、それにより循環水の温度が十分に上がらない状態で暖房運転をおこなっても、温水−冷媒熱交換器の冷媒管において冷媒を完全に気化することができるように、減圧手段により冷媒の通過量を調節し温水−冷媒熱交換器の冷媒管に流入する冷媒の圧力を下げ、冷媒の気化を促進させることができる温水冷媒加熱エアコンを提供することができる。
（２）循環水の温度が十分に上がらない状態で暖房運転をおこなっても、温水−冷媒熱交換器の冷媒管において冷媒を完全に気化することができるので、圧縮機内に液体の冷媒が流入することで起こる液圧縮が生じることがなく、安定した温水加熱暖房運転を行うことができる温水冷媒加熱エアコンを提供することができる。
【００３０】請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１）第２の膨張弁により温水−冷媒熱交換器に流入する冷媒の圧力を任意の圧力に容易に減圧することができるので、循環水の温度が十分に上がらない状態で暖房運転をおこなっても、温水−冷媒熱交換器において冷媒を完全に気化することができる温水冷媒熱交換器を提供することができる。
（２）第１の膨張弁及び第２の膨張弁の開閉を行うことにより冷媒の循環経路を変更でき、更に第１の膨張弁及び第２の膨張弁を絞ることにより冷媒の減圧を行うことができるので、第１の膨張弁及び第２の膨張弁を循環経路切替手段と減圧手段として用いることができ、部品点数の削減が可能で構造の簡略化が可能である温水冷媒熱交換器を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９０００２８８６
【氏名又は名称】株式会社長府製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年１１月２０日（２０００．１１．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５６０３
【弁理士】
【氏名又は名称】榎本 一郎
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１６２１２８（Ｐ２００２−１６２１２８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月７日（２００２．６．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３５３６２５（Ｐ２０００−３５３６２５） |
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