JP2529202B2 - 冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷暖房装置の冷媒サイクルに関するものであ
る。

従来の技術 従来ヒートポンプ式冷暖房装置の冷媒サイクルは、第
２図のように構成されている。１は圧縮機、２は四方
弁、３は熱源側交換器、４は暖房用減圧装置、５は冷房
時暖房用減圧装置４をバイパスする通路を形成する逆止
弁、６は冷房用減圧装置、７は暖房時冷房用減圧装置６
をバイパスする通路を形成する逆止弁、８は利用側熱交
換器、９はアキュムレータであり、これらを環状に連接
し衆知の冷媒サイクルを構成している。近年これらは熱
源側ユニットａと利用側ユニットｂに分離し、接続配管
c,c′によって連接しているセパレート型が非常に多く
なってきており、また、この接続配管c,cの長さや高低
差は増々大きくなってきている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、熱源側ユニット
ａと利用側ユニットｂの距離や高低差の延長により、接
続配管が長くなるので、接続配管による冷媒の圧力損失
が大きくなり、冷暖房能力が低下（冷えば50mで25％）
するとともに、冷媒封入量の増加による液圧縮や冷凍機
油の回帰不良による圧縮機の損傷が発生する問題を有し
ている。従って、接続配管の長さや高低差に制限を設け
ており、それ以上の長配管や高低差については、衆知の
チラーシステムによって対処していた。しかし、このチ
ラーシステムにおいては、熱搬送材として水を使用して
いるため、配管の腐蝕や漏水の問題又、ポンプ動力の増
大等の問題点を有していた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の冷暖房装置は、
圧縮機，四方弁，熱源側熱交換器，減圧装置および第１
補助熱交換器を環状に連接してなる熱源側冷媒サイクル
と、この第１補助熱交換器と一体に形成され熱交換する
第２補助熱交換器，冷房時と暖房時とで冷媒の流出方向
を変える冷媒搬送装置および利用側熱交換器を環状に連
接してなる利用側冷媒サイクルとを備え、前記利用側冷
媒サイクルの冷媒として前記利用側冷媒サイクル内で液
状態とガス状態とに状態変化する冷媒を用いたのであ
る。

作用 本発明は上記した構成によって、熱源側冷媒サイクル
の構成が変わらないため熱源側熱交換器や圧縮機と利用
側熱交換器の長さや高低差が大きくなっても、圧縮機の
特性が低下せず、また熱源側冷媒サイクルの冷媒封入量
が増加することがないので、液圧縮や冷凍機油の回帰不
足による圧縮機の損傷を防止できることになる。

実 施 例 以下本発明の一実施例の冷暖房装置について、図面を
参照しながら説明する。第１図は本発明の一実施例にお
ける冷暖房装置の冷媒サイクルを示すものである。第１
図において、11は圧縮機、12は四方弁、13は熱源側熱交
換器、14は冷房用減圧装置、15は暖房用減圧装置、16は
暖房時冷房用減圧装置14を閉成する逆止弁、17は冷房時
暖房用減圧装置15を閉成する逆止弁、18は第１補助熱交
換器でこれらを環状に連接し、熱源側冷媒サイクルを形
成している。19は第２補助熱交換器で第１補助熱交換器
18と熱交換するように一体に重合されている。20は冷媒
量調整タンクで冷房時と暖房時の冷媒量を調整してい
る。21は冷媒搬送装置で冷房時と暖房時で冷媒の流出方
向が反対となる可逆特性をもっており、これらは熱源側
ユニットｄに収納されている。22は利用側熱交換器で利
用側ユニットｅに収納され接続配管f,f′で熱源側ユニ
ットｄと接続されている。前記第２補助熱交換器19と冷
媒量調整タンク20、冷媒搬送装置21、利用側熱交換器22
および接続配管ｆを環状に連接し利用側冷媒サイクルを
形成している。

以上のように構成された冷暖房装置について、その動
作を説明する。

冷房運転時は図中実線の冷媒サイクルとなり、熱源側
冷媒サイクルでは、圧縮機11からの高温高圧ガスは四方
弁12を通り熱源側熱交換器13で放熱して凝縮液化し逆止
弁16を通って冷房用膨脹弁14で減圧され第１補助熱交換
器18で蒸発して四方弁12を通り圧縮機11へ循環する。こ
の時利用側冷媒サイクルの第２補助熱交換器19と前記第
１補助熱交換器18が熱交換し、利用側冷媒サイクル内の
ガス冷媒が冷却されて液化し、冷媒量調整タンク20を通
って冷媒搬送装置21に送られ、この冷媒搬送装置21によ
って接続配管ｆを通って利用側熱交換器22へ送られて冷
房して吸熱蒸発し、ガス化して接続配管ｆ′を通って第
２補助熱交換器19に循環することになる。

一方、暖房運転時においては、図中破線の冷媒サイク
ルとなり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機11からの高
温高圧冷媒は四方弁12から第１補助熱交換器18に送ら
れ、放熱して凝縮液化し、逆止弁17から暖房用減圧装置
15で減圧し、熱源側熱交換器13で吸熱蒸発し、四方弁12
を通って圧縮機11へ循環する。この時利用側冷媒サイク
ルの第２補助熱交換器19と前記第１補助熱交換器18が熱
交換し、利用側冷媒サイクル内の液冷媒が加熱されてガ
ス化し、接続配管ｆ′を通って利用側熱交換器22へ送ら
れ、暖房して放熱液化し接続配管ｆを通って冷媒搬送装
置21へ送られ、冷媒量調整タンク20から第２補助熱交換
器19へ循環する。

以上のように、本実施例によれば、熱源側冷媒サイク
ルと利用側冷媒サイクルを分離し、熱源側冷媒サイクル
は熱源側ユニットｄに収められて配管経路が変らないの
で、常に安定した同じ性能が得られると共に、熱源側冷
媒サイクルの配管経路が短かいため配管経路での圧力損
失が大幅に減少し高性能が得られることになる。また、
前記両補助熱交換器は一体に形成しているため、冷媒封
入量も少なく圧縮機への冷媒寝込み量が少ないために液
圧縮がなく、かつ圧縮機から吐出した冷凍機油が冷媒サ
イクル中に滞留せず早く圧縮機にもどるため圧縮機の信
頼性が大幅に向上する。さらに、冷媒封入量が少なく、
一定であるためアキュムレータの必要がない。一方、利
用側冷媒サイクルにおいては、冷媒搬送装置によって冷
媒を循環させているので、熱源側ユニットｄと利用側ユ
ニットｅを接続する接続配管が長くなったり、高低差が
大きくなっても冷媒循環量が大きく低下しないので大幅
に制限を緩和できることになる。また、熱源側ユニット
の性能は分離されているのでこの接続配管に影響される
ことがなく常に一定であるため、利用側ユニットの性能
も安定した高性能が得られることになる。さらに、前記
両補助熱交換器は一体に形成しているため、小型とな
り、冷媒保有量が少なくなるとともに応答性が良くな
る。

また、利用側冷媒サイクルの冷媒として利用側冷媒サ
イクル内で液状態とガス状態とに状態変化する冷媒を用
いたため、蒸発温度や凝縮温度が一定となり、また、利
用側冷媒サイクルに水を循環させる場合に比べて搬送動
力が大幅に低減できる。

また、利用側冷媒サイクルの冷媒として利用側冷媒サ
イクル内で液状態とガス状態とに状態変化する冷媒を用
い、冷媒搬送装置が冷房時と暖房時とで冷媒の流出方向
を変えたので、第２補助熱交換器と利用側熱交換器とを
連通させる２本の接続配管のうちの一方をガス管とし
て、冷房運転時、暖房運転時ともにガス冷媒を流し、第
２補助熱交換器と利用側熱交換器とを連通させる２本の
接続配管のうちの他方を液管として、冷房運転時、暖房
運転時ともに液冷媒を流すようにし、液管となる接続配
管にガス管となる接続配管より細い内径の配管を用いて
利用側冷媒サイクルの冷媒封入量を低減することができ
る。

また、利用側冷媒サイクル中には冷凍機油の必要がな
いので、ガス側接続配管途中の油トラップが不要となり
接続配管工事が簡単になる。

なお、実施例では熱源側冷媒サイクルの冷房用減圧装
置14と暖房用減圧装置17を別にしているが、電動膨脹弁
等の可逆減圧装置を使用してもよい。また、利用側冷媒
サイクルの冷媒搬送装置21を可逆性を有するものとした
が、一方向性の冷媒搬送装置を２台使用してもよい。実
施例では冷媒搬送装置21を液側配管に設けているがガス
側配管でもよい。また、冷媒量調整タンクは冷媒サイク
ル中のどこに設けても複数個設けてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、圧縮機，四方弁，熱源側熱交
換器，減圧装置および第１補助熱交換器を環状に連接し
てなる熱源側冷媒サイクルと、この第１補助熱交換器と
一体に形成し熱交換する第２補助熱交換器，冷房時と暖
房時とで冷媒の流出方向を変える冷媒搬送装置および利
用側熱交換器を環状に連接してなる利用側冷媒サイクル
とを備え、前記利用側冷媒サイクルの冷媒として前記利
用側冷媒サイクル内で液状態とガス状態とに状態変化す
る冷媒を用いたので、次の様な効果が得られる。

a.熱源側冷媒サイクルにおいては、熱源側冷媒サイクル
を熱源側ユニット内に収めることができるため、熱源側
ユニットと利用側ユニットとの距離が長くなる場合で
も、熱源側冷媒サイクルの配管経路の長さが変らず、そ
のため、常に安定した同性能が得られる。

b.熱源側冷媒サイクルの配管経路を短くできるので、配
管経路での圧力損失が大幅に減少し高性能が得られ、冷
媒封入量が少なくなって液圧縮の可能性がなくなり、圧
縮機から吐出した冷凍機油が冷媒サイクル中に滞留せ
ず、早く圧縮機に戻るため圧縮機の信頼性が大幅に向上
する。

c.利用側冷媒サイクルにおいては、冷媒搬送装置によっ
て冷媒を循環させているので、第２補助熱交換器と利用
側熱交換器の距離が長くなったり、高低差が大きくなっ
ても冷媒循環量が大きく低下しないので大幅に設置条件
の制限を緩和できる。

d.利用側冷媒サイクルは熱源側冷媒サイクルと分離され
ているので、利用側ユニットは安定した高性能が得られ
る。

e.利用側冷媒サイクルの冷媒として利用側冷媒サイクル
内で液状態とガス状態とに状態変化する冷媒を用いたた
め、蒸発温度や凝縮温度が一定となり、また、利用側冷
媒サイクルに水を循環させる場合に比べて搬送動力が大
幅に低減できる。

f.利用側冷媒サイクルの冷媒として利用側冷媒サイクル
内で液状態とガス状態とに状態変化する冷媒を用い、冷
媒搬送装置が冷房時と暖房時とで冷媒の流出方向を変え
たので、第２補助熱交換器と利用側熱交換器とを連通さ
せる２本の接続配管のうちの一方をガス管として、冷房
運転時、暖房運転時ともにガス冷媒を流し、第２補助熱
交換器と利用側熱交換器とを連通させる２本の接続配管
のうちの他方を液管として、冷房運転時、暖房運転時と
もに液冷媒を流すようにし、液管となる接続配管にガス
管となる接続配管より細い内径の配管を用いて利用側冷
媒サイクルの冷媒封入量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷暖房装置の冷媒サ
イクル図、第２図は従来の冷暖房装置の冷媒サイクル図
である。 13……熱源側熱交換器、18……第１補助熱交換器、19…
…第２補助熱交換器、21……冷媒搬送装置、22……利用
側熱交換器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機，四方弁，熱源側熱交換器，減圧装
   置および第１補助熱交換器を環状に連接してなる熱源側
   冷媒サイクルと、この第１補助熱交換器と一体に形成し
   熱交換する第２補助熱交換器，冷房時と暖房時とで冷媒
   の流出方向を変える冷媒搬送装置および利用側熱交換器
   を環状に連接してなる利用側冷媒サイクルとを備え、前
   記利用側冷媒サイクルの冷媒として前記利用側冷媒サイ
   クル内で液状態とガス状態とに状態変化する冷媒を用い
   た冷暖房装置。