JP2005134011A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温水の温度低下を抑制し、常時高い暖房能力を得ることである。
【解決手段】熱源側として、冷媒が室外空気と熱交換する室外熱交換器（23）と冷媒が温水と熱交換する温水熱交換器（42）とを有する冷凍サイクルの冷媒回路（10）を備えている。上記温水熱交換器（42）は、室外熱交換器（23）用の第１膨張弁（24）と室内熱交換器（31）用の第２膨張弁（32）との間の液配管から分岐して圧縮機（21）の吸込側に接続された分岐配管（43）に設けられている。この冷媒回路（10）は、暖房サイクル時に室外熱交換器（23）および温水熱交換器（42）の何れか一方を蒸発器とするように構成されている。そして、上記温水熱交換器（42）が屋内に設置されている。これにより、温水熱交換器（42）の温水の温度低下が抑制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、熱源側熱交換器として空気熱交換器と温水熱交換器とを備えたものに係るものである。

従来より、空気を熱源とした空冷式と温水等を熱源とした水冷式とを複合させ、外気温度が低い場合（低外気時）に温水等の熱源を利用して室内の暖房を行うヒートポンプ式の空気調和機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記空気調和機は、主に圧縮機、室内熱交換器、膨張弁および室外熱交換器が順に接続された冷媒回路を備えている。この冷媒回路では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。上記室外熱交換器は、空気を熱源とする熱源側熱交換器に構成されている。また、上記冷媒回路には、冷媒加熱器が室外熱交換器と並列に設けられている。この冷媒加熱器は、熱源機としてのボイラに接続され、該ボイラからの温水によって冷媒を加熱するように構成されている。つまり、上記冷媒加熱器は、温水を熱源とする熱源側熱交換器に構成されている。

上記空気調和機では、外気の温度に応じて冷媒が室外熱交換器を通る循環と冷媒加熱器を通る循環とを切り換えて暖房運転が行われる。具体的に、例えば外気の温度が割と高い場合、つまり暖房負荷が割と小さい場合、圧縮機から吐出された冷媒は、室内熱交換器にて凝縮し、膨張弁で減圧された後、室外熱交換器に流れて外気との熱交換によって蒸発する。

一方、外気の温度が著しく低い場合（例えば、氷点下）、つまり暖房負荷が大きい場合、室内熱交換器にて凝縮した冷媒は、膨張弁で減圧された後、冷媒加熱器に流れて温水との熱交換によって蒸発する。このように、低外気時の場合には、温水を熱源として利用することによって所要の暖房能力が確保される。
特開平９−１３８０２３号公報

しかしながら、上述した従来の空気調和機においては、加熱器が屋外に設置された室外機に収納されているため、温水の温度が低下する。また、外気温度が著しく低い場合には、温水が凍結してしまうという恐れがある。これにより、熱源が不足して暖房能力が低下するという問題があった。また、例えばヒータや断熱手段を室外機に設ける等の温度低下防止対策を講じたとしても、装置の複雑化および大型化を招くという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を招くことなく温水の温度低下を抑制することにより、所要の熱源を確保して暖房能力の向上を図ることである。

具体的に、第１の発明は、圧縮機（21）と熱源側熱交換器（23,42）と膨張機構（24,32）と利用側熱交換器（31）とが配管接続された蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路（10）を備え、上記熱源側熱交換器（23,42）は、冷媒が室外空気と熱交換する空気熱交換器（23）を備えると共に、冷媒が温水と熱交換する温水熱交換器（42）を備え、上記冷媒回路（10）は、暖房サイクル時に空気熱交換器（23）および温水熱交換器（42）の何れか一方を蒸発器とするように構成された空気調和装置を前提としている。そして、上記温水熱交換器（42）が屋内に設置されている。

上記の発明では、温水熱交換器（42）が屋内に設置されているため、該温水熱交換器（42）の周囲温度が外気温より常時高くなり、また外気温が著しく低い（例えば、氷点下）場合でも、温水熱交換器（42）の周囲温度が氷点下になる恐れはほとんどない。したがって、温水熱交換器（42）を屋外に設置した場合に比べて温水熱交換器（42）を流れる温水の温度低下が抑制され、また温水が凍結することはほとんどない。この結果、ヒータ等の新たな加熱機器を設けることなく、常時温水を熱源として高い暖房能力が得られる。

また、第２の発明は、第１の発明において、上記膨張機構（24,32）は、空気熱交換器（23）のための第１膨張弁（24）と利用側熱交換器（31）のための第２膨張弁（32）とを備え、上記第１膨張弁（24）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、受液器（25）が設けられている。一方、上記受液器（25）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、分岐配管（43）の一端が接続されている。そして、上記分岐配管（43）は、他端が圧縮機（21）の吸込側に接続されると共に、温水熱交換器（42）と該温水熱交換器（42）のための第３膨張弁（41）とが設けられている。

上記の発明では、例えば外気温が高い（暖房負荷が小さい）場合、第３膨張弁（41）を閉じることにより、利用側熱交換器（31）にて凝縮した液冷媒が液配管を通って第１膨張弁（24）で減圧され、空気熱交換器（23）にて室外空気と熱交換して蒸発する。一方、外気温が低い（暖房負荷が大きい）場合、第１膨張弁（24）を閉じることにより、利用側熱交換器（31）にて凝縮した液冷媒が液配管から分岐配管（43）に流れ、第３膨張弁（41）で減圧された後、温水熱交換器（42）にて温水と熱交換して蒸発する。つまり、暖房サイクル時には、上記第１膨張弁（24）および第３膨張弁（41）の開閉切換により、暖房負荷に応じて空気熱交換器（23）および温水熱交換器（42）の何れか一方が蒸発器となる。

また、第３の発明は、第１の発明において、上記膨張機構（24,32）は、空気熱交換器（23）のための第１膨張弁（24）と利用側熱交換器（31）のための第２膨張弁（32）とを備え、上記第１膨張弁（24）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、受液器（25）が設けられている。一方、上記第１膨張弁（24）と受液器（25）との間の液配管には、分岐配管（43）の一端が接続されている。そして、上記分岐配管（43）は、他端が圧縮機（21）の吸込側に接続されると共に、温水熱交換器（42）と該温水熱交換器（42）のための第３膨張弁（41）とが設けられている。

上記の発明では、図２に示すように、温水熱交換器（42）を蒸発器とする暖房サイクル時において、利用側熱交換器（31）にて凝縮した液冷媒が受液器（25）を通って分岐配管（43）に流れるので、暖房負荷の変動によって冷媒循環経路内に生じる冷媒量の過不足が調整される。したがって、効率のよい運転が行われる。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、上記分岐配管（43）は、液配管と温水熱交換器（42）とを接続する配管部が屋内に配置されている。

上記の発明では、分岐配管（43）のうち、液配管と温水熱交換器（42）との間の配管部が屋内に設置されるため、屋外屋内間における連絡配管の本数が減る。したがって、配管の施工性が向上する。

つまり、上記分岐配管（43）を単に受液器（25）と第２膨張弁（32）との間の液配管、または第１膨張弁（24）と受液器（25）との間の液配管に接続するだけでは、分岐配管（43）のうち液配管と温水熱交換器（42）とを接続する配管が屋内から屋外に亘って配設される。これにより、屋外屋内間における連絡配管の本数が増加する。そこで、本発明では、連絡配管を減少させるようにした。

また、第５の発明は、第１〜３の何れか１の発明において、上記空気熱交換器（23）のみが屋外に設置されている。

上記の発明では、図３に示すように、空気熱交換器（23）のみが屋外に設置されるため、屋外屋内間における冷媒の連絡配管の本数が従来と同じになる。したがって、配管の施工性がより向上する。

また、第６の発明は、第１の発明において、上記膨張機構（24,32）は、空気熱交換器（23）のための第１膨張弁（24）と利用側熱交換器（31）のための第２膨張弁（32）とを備え、上記第１膨張弁（24）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、受液器（25）が設けられている。一方、上記受液器（25）を加圧して液冷媒を受液器（25）より液配管に放出させる加圧手段（60）と、上記受液器（25）を減圧して液冷媒を液配管より受液器（25）に回収する減圧手段（70）とを備えている。

上記の発明では、暖房サイクル時に、例えば暖房負荷の変動によって冷媒循環経路内の冷媒量が不足した場合、加圧手段（60）によって液冷媒が受液器（25）より液配管に放出される。これにより、冷媒の不足量が補われる。一方、暖房サイクル時に、暖房負荷の変動によって冷媒循環経路内の冷媒量が過剰になった場合、減圧手段（70）によって液冷媒が液配管より受液器（25）に回収される。これにより、冷媒循環経路内の過剰な冷媒が回収される。

つまり、本発明では、上記温水熱交換器（42）を蒸発器とする暖房サイクル時において、屋外屋内間における連絡配管を新たに設けなくても、暖房負荷の変動によって生じる冷媒量の過不足が調整される。

また、第７の発明は、第６の発明において、上記温水熱交換器（42）を蒸発器とした暖房サイクル時に、利用側熱交換器（31）の出口側の冷媒過冷却度と第２膨張弁（32）の開度と温水熱交換器（42）の出口側の冷媒過熱度とに基づいて加圧手段（60）の加圧および加圧停止を制御する加圧制御手段（65）を備えている。また、本発明は、上記温水熱交換器（42）を蒸発器とした暖房サイクル時に、利用側熱交換器（31）の出口側の冷媒過冷却度と第２膨張弁（32）の開度とに基づいて減圧手段（70）の減圧および減圧停止を制御する減圧制御手段（75）を備えている。

上記の発明では、冷媒の過冷却度などに基づいて液冷媒の供給および回収が行われるので、確実に冷媒量の過不足が調整される。そして、冷媒の過冷却度などに基づいて液冷媒の供給停止および回収停止が行われるので、冷媒量の過不足の調整完了後は確実に通常の冷媒循環に戻る。

また、第８の発明は、第６または第７の発明において、上記加圧手段（60）は、受液器（25）の入口側と圧縮機（21）の吐出側との間に接続されて開閉弁（62）を有する加圧用配管（61）を備えている。一方、上記減圧手段（70）は、受液器（25）と圧縮機（21）の吸込側とに接続されて開閉弁（72）を有する減圧用配管（71）を備えている。

上記の発明では、図４に示すように、加圧手段（60）の開閉弁（62）を開けると、圧縮機（21）より吐出されたガス冷媒が加圧用配管（61）を通じて受液器（25）へ送り込まれることにより、受液器（25）が加圧される。そして、上記加圧手段（60）の開閉弁（62）を閉じると、受液器（25）の加圧が停止される。一方、上記減圧手段（70）の開閉弁（72）を開けると、受液器（25）のガス冷媒が減圧用配管（71）を通じて圧縮機（21）に吸入されることにより、受液器（25）が減圧される。そして、上記減圧手段（70）の開閉弁（72）を閉じると、受液器（25）の減圧が停止される。したがって、加圧機および減圧機などの新たな機器を設けなくてもよいので、コスト低減が図られる。

したがって、第１または第２の発明によれば、温水熱交換器（42）を屋内に設置するようにしたので、ヒータ等の加熱手段を設けることなく温水熱交換器（42）の温水の温度低下を抑制することができ、また温水が凍結するのを防止することができる。これにより、外気温が著しく低い場合であっても、温水を熱源として確実に利用することができるため、常時高い暖房能力を得ることができる。この結果、装置の小型化および装置の信頼性向上を図ることができる。

また、第３の発明によれば、分岐配管（43）の一端を第１膨張弁（24）と受液器（25）との液配管に接続するようにしたため、温水熱交換器（42）を蒸発器とする暖房サイクル時においても受液器（25）を経由して冷媒を循環させることができる。これにより、暖房負荷の変動によって循環経路内で生じる冷媒の過不足を調整することができる。したがって、温水暖房運転時においても効率のよい運転を行うことができる。

また、本発明によれば、屋内に新たな受液器（25）を設けなくてもすむため、装置の大型化および冷媒回路（10）の複雑化を抑制することができる。

また、第４の発明によれば、上記分岐配管（43）のうち、液配管と温水熱交換器（42）との間の配管部を屋内に配置するようにしたので、屋外屋内間における冷媒の連絡配管を１本減らすことができる。したがって、配管施工の簡易化を図ることができる。

また、第５の発明によれば、空気熱交換器（23）のみを屋外に設置するようにしたので、屋外屋内間における冷媒の連絡配管を従来の液配管およびガス配管の２本だけにすることができる。したがって、配管施工の簡易化をより一層図ることができる。

また、第６の発明によれば、受液器（25）を加圧して液冷媒を受液器（25）から液配管に放出するようにしたり、受液器（25）を減圧して液冷媒を液配管から受液器（25）に回収するようにしたので、屋外屋内間における連絡配管を増加させることなく、温水熱交換器（42）を蒸発器とする暖房サイクル時においても暖房負荷の変動によって冷媒循環経路内で生じる冷媒量の過不足を確実に調整することができる。したがって、配管の施工性および運転効率を向上させることができる。また、屋内に新たな受液器（25）を設けなくてもすむため、装置の大型化および冷媒回路（10）の複雑化を抑制することができる。

また、第７の発明によれば、冷媒の過冷却度などに基づいて受液器（25）の加圧および減圧を行うようにしたので、確実に液冷媒の供給および回収を行うことができる。したがって、確実に冷媒量の過不足を調整することができる。また、冷媒の過冷却度などに基づいて受液器（25）の加圧停止および減圧停止を行うようにしたので、確実に液冷媒の供給停止および回収停止を行うことができる。したがって、冷媒量の過不足の調整完了後は確実に通常の冷媒循環に戻すことができる。これらの結果、効率のよい運転を確実に行うことができる。

また、第８の発明によれば、圧縮機（21）によって受液器（25）を加圧および減圧するようにしたので、加圧機および減圧機などの新たな機器を設けなくてもすむ。したがって、装置のコスト低減およびコンパクト化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本実施形態１の空気調和装置（1）は、例えば寒冷地域で使用され、室内の冷暖房を行うためのものであり、暖房運転が空気および温水の何れか一方を熱源として行われる。

図１に示すように、上記空気調和装置（1）は、熱源側である室外機（20）および温水ユニット（40）と、利用側である複数（本実施形態１では、３台）の室内機（30）とを有し、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えている。

上記室外機（20）は、圧縮機（21）、流路切換手段である四路切換弁（22）、熱源側熱交換器である室外熱交換器（23）、膨張機構である第１膨張弁（24）および受液器であるレシーバ（25）を備えている。上記圧縮機（21）の吐出側および吸込側には、それぞれ吐出配管（21a）および吸入配管（21b）の一端が接続されている。この吐出配管（21a）および吸入配管（21b）の他端は、それぞれ別個に四路切換弁（22）に接続されている。また、上記四路切換弁（22）には、第１ガス配管（11）および第２ガス配管（15）の一端が接続されている。上記第１ガス配管（11）の他端は、室外機（20）から室内機（30）へ向かって延びている。一方、上記第２ガス配管（15）の他端は、室外熱交換器（23）の一端に接続され、該室外熱交換器（23）の他端には、第２液配管（14）の一端が接続されている。この第２液配管（14）の他端は、冷媒調整回路（13）を介して第１液配管（12）の一端に接続されている。この第１液配管（12）の他端は、室外機（20）から室内機（30）へ向かって延びている。

上記冷媒調整回路（13）には、第１膨張弁（24）とレシーバ（25）とが設けられている。具体的に、上記冷媒調整回路（13）は、ブリッジ回路で構成された整流機構である方向制御回路（16）と、常時冷媒が一方向に流れる一方向通路（17）とを備えている。上記一方向通路（17）には、レシーバ（25）が設けられている。上記方向制御回路（16）は、第１および第２の流入通路（18a,18b）と、第１および第２の流出通路（19a,19b）とがブリッジ状に接続されて構成されている。そして、この第１および第２の流入通路（18a,18b）と第２の流出通路（19b）には、それぞれ逆止弁（CV）が設けられている。上記第１の流出通路（19a）には、第１膨張弁（24）が設けられている。

上記方向制御回路（16）は、冷房サイクル時において、室外熱交換器（23）を出た冷媒が第２液配管（14）から第１の流入通路（18a）を通って一方向通路（17）に流れ、レシーバ（25）を経て第２の流出通路（19b）から第１液配管（12）に流れるように構成されている。一方、上記方向制御回路（16）は、暖房サイクル時において、第１液配管（12）の冷媒が第２の流入通路（18b）を通って一方向通路（17）に流れ、レシーバ（25）を経て第１の流出通路（19a）における第１膨張弁（24）を通った後、第２液配管（14）から室外熱交換器（23）へ流れるように構成されている。つまり、上記一方向通路（17）は、常時冷媒が図１における時計回り（右回り）の一方向に流れるように構成されている。なお、上記冷媒調整回路（13）は、配管が液配管に構成されている。

上記室外熱交換器（23）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、図示しない室外ファンが近接して配置されている。この室外熱交換器（23）は、冷媒が室外ファンによって取り込まれた室外空気と熱交換する空気熱交換器を構成している。

上記３台の室内機（30）は、室外機（20）より延びる第１ガス配管（11）の他端から分岐したそれぞれのガス分岐管（11a）と、室外機（20）より延びる第１液配管（12）の他端から分岐したそれぞれの液分岐管（12a）とに並列に接続されている。上記各室内機（30）は、利用側熱交換器である室内熱交換器（31）と膨張機構である第２膨張弁（32）とが配管接続されて構成されている。上記室内機（30）における室内熱交換器（31）側の配管の端部には、ガス分岐管（11a）が接続される一方、室内機（30）における第２膨張弁（32）側の配管の端部には、液分岐管（12a）が接続されている。

上記室内熱交換器（31）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、図示しない室内ファンが近接して配置されている。この室内熱交換器（31）は、冷媒が室内ファンによって取り込まれた室内空気と熱交換する空気熱交換器を構成している。

上記温水ユニット（40）は、膨張機構である第３膨張弁（41）と熱源側熱交換器である温水熱交換器（42）とを備えている。上記温水熱交換器（42）には、冷媒の入口配管（44）および出口配管（45）の一端がそれぞれ接続されている。上記入口配管（44）の他端は、第３膨張弁（41）を経て温水ユニット（40）の外へ延び、第１液配管（12）に接続されている。一方、上記出口配管（45）の他端は、温水ユニット（40）から室外機（20）内へ延び、圧縮機（21）の吸入配管（21b）に接続されている。上記入口配管（44）および出口配管（45）は、分岐配管（43）を構成している。つまり、この分岐配管（43）は、一端がレシーバ（25）と第２膨張弁（32）との間の液配管である第１液配管（12）に接続される一方、他端が圧縮機（21）の吸込側である吸入配管（21b）に接続されている。

また、上記温水熱交換器（42）は、温水が流れる温水配管（50）を備えている。この温水配管（50）は、熱源機としての、例えばボイラ（図示しない）に接続されている。上記温水熱交換器（42）は、いわゆるプレート式熱交換器であって、冷媒がボイラによって生成された温水と熱交換するように構成されている。

上記冷媒回路（10）は、四路切換弁（22）の切換によって暖房サイクル（暖房モードの運転）と冷房サイクル（冷房モードの運転）とに切り換わるように構成されている。つまり、上記四路切換弁（22）が図１の実線側の状態に切り換わると、冷媒回路（10）は、各室内熱交換器（31）で冷媒が凝縮する暖房サイクルで冷媒が循環する。一方、上記四路切換弁（23）が図１の破線側の状態に切り換わると、冷媒回路（10）は、各室内熱交換器（31）で冷媒が蒸発する冷房サイクルで冷媒が循環する。

また、上記冷媒回路（10）は、暖房モードの運転において、室外機（20）の第１膨張弁（24）および温水ユニット（40）の第３膨張弁（41）の開閉切換により、室外熱交換器（23）および温水熱交換器（42）の何れか一方が蒸発器として機能するように構成されている。つまり、上記第１膨張弁（24）が開状態に、第３膨張弁（41）が閉状態にそれぞれ切り換わると、各室内熱交換器（31）で凝縮した冷媒が室外熱交換器（23）に流れて蒸発し、圧縮機（21）に戻る。一方、上記第１膨張弁（24）が閉状態に、第３膨張弁（41）が開状態にそれぞれ切り換わると、各室内熱交換器（31）で凝縮した冷媒が分岐配管（43）に流れ、温水熱交換器（42）で蒸発して圧縮機（21）に戻る。

次に、上記空気調和装置（1）の各機の設置場所について説明する。先ず、上記室外機（20）は屋外に設置される一方、各室内機（30）は屋内の各部屋に設置されている。そして、本発明の特徴として、上記温水ユニット（40）および分岐配管（43）の入口配管（44）は屋内に設置されている。つまり、上記温水熱交換器（42）と、該温水熱交換器（42）と第１液配管（12）とを接続する配管部が屋内に設置されている。

ここで、屋内の気温は、特に冬季において通常外気温よりも高い。例えば、外気温が氷点下であっても、屋内の気温が氷点下まで下がることは少ない。すなわち、上記温水熱交換器（42）の周囲温度は、マイナス温度まで低下することは殆どなく、常時外気温より高い温度に維持される。これにより、上記温水熱交換器（42）を屋外に設置した場合に比べて、温水熱交換器（42）を流れる温水の温度低下が抑制される。また、上記温水熱交換器（42）が停止している間に、温水熱交換器（42）の温水が冷却されて凍結する恐れも少ない。

ところで、上記室外機（20）と各室内機（30）とは、上述したようにガス分岐管（11a）を含めた第１ガス配管（11）と液分岐管（12a）を含めた第１液配管（12）とによって接続されている。一方、上記温水ユニット（40）は、上述したように分岐配管（43）の出口配管（45）によって室外機（20）に接続されている。つまり、本実施形態１の空気調和装置（1）は、屋外と屋内とを結ぶ連絡配管として第１ガス配管（11）、第１液配管（12）および出口配管（45）の３本を有している。

−運転動作−
次に、上述した空気調和装置（1）の運転動作について説明する。この空気調和装置（1）は、冷房モードの冷房運転と暖房モードの暖房運転とを切り換えて行う。また、上記空気調和装置（1）は、暖房運転において、暖房負荷に応じて室外熱交換器（23）を蒸発器とする運転（以下、「空気暖房運転」という）と、温水熱交換器（42）を蒸発器とする運転（以下、「温水暖房運転」という）とを切り換えて行う。

〈冷房運転〉
この冷房運転では、まず、冷媒回路（10）の圧縮機（21）が停止している状態において、四路切換弁（22）を図１の破線側の状態に切り換え、また、室外機（20）の第１膨張弁（24）および温水ユニット（40）の第３膨張弁（41）をそれぞれ閉じる。そして、上記各室内機（30）における第２膨張弁（32）の開度が所定開度に設定される。

上述した冷媒回路（10）の状態で、圧縮機（21）を駆動すると、該圧縮機（21）で圧縮されたガス冷媒は、吐出配管（21a）、四路切換弁（22）および第２ガス配管（15）を順次経て室外熱交換器（23）へ流れ、室外ファンにより取り込まれた室外空気と熱交換して凝縮する。この凝縮した液冷媒は、第２液配管（14）および第１の流入通路（18a）を順次流れ、レシーバ（25）を経て第２の流出通路（19b）から第１液配管（12）に流れる。この第１液配管（12）の液冷媒は、各液分岐管（12a）に分流して各室内機（30）に流れる。該各室内機（30）において、液冷媒は、第２膨張弁（32）で減圧され、室内熱交換器（31）にて室内ファンにより取り込まれた室内空気と熱交換して蒸発する。その際、冷却された空気が室内に供給されて室内の冷房が行われる。この蒸発したガス冷媒は、ガス分岐管（11a）を通って第１ガス配管（11）に合流し、四路切換弁（22）および吸入配管（21b）を経て再び圧縮機（21）に戻り、この冷媒循環を繰り返す。

〈空気暖房運転〉
この空気暖房運転は、外気温が比較的高い（暖房負荷が小さい）場合に行なわれる。この空気暖房運転では、まず、冷媒回路（10）の圧縮機（21）が停止している状態において、四路切換弁（22）を図１の実線側の状態に切り換え、また、温水ユニット（40）の第３膨張弁（41）を閉じる。そして、上記室外機（20）における第１膨張弁（24）の開度が所定開度に設定され、各室内機（30）における第２膨張弁（32）の開度が全開状態に設定される。

上述した冷媒回路（10）の状態で、圧縮機（21）を駆動すると、該圧縮機（21）で圧縮されたガス冷媒は、吐出配管（21a）、四路切換弁（22）および第１ガス配管（11）を順次経た後、各ガス分岐管（11a）に分流して各室内機（30）に流れる。該各室内機（30）において、ガス冷媒は、室内熱交換器（31）にて室内ファンにより取り込まれた室内空気と熱交換して凝縮する。その際、加熱された空気が室内に供給されて室内の暖房が行われる。この凝縮した液冷媒は、第２膨張弁（32）および液分岐管（12a）を通って第１液配管（12）に合流する。この液冷媒は、第２の流入通路（18b）を通ってレシーバ（25）を経た後、第１の流出通路（19a）の第１膨張弁（24）で減圧され、第２液配管（14）から室外熱交換器（23）へ流れ、室外ファンにより取り込まれた室外空気と熱交換して蒸発する。その後、蒸発したガス冷媒は、第２ガス配管（15）、四路切換弁（22）および吸入配管（21b）を順次経て再び圧縮機（21）に戻り、この冷媒循環を繰り返す。

〈温水暖房運転〉
この温水暖房運転は、外気温が低い（暖房負荷が大きい）場合に行なわれる。この温水暖房運転では、まず、冷媒回路（10）の圧縮機（21）が停止している状態において、四路切換弁（22）を図１の実線側の状態に切り換え、また、室外機（20）の第１膨張弁（24）を閉じる。そして、上記温水ユニット（40）における第３膨張弁（41）の開度が所定開度に設定され、各室内機（30）における第２膨張弁（32）の開度が全開状態に設定される。

上述した冷媒回路（10）の状態で、圧縮機（21）を駆動すると、該圧縮機（21）で圧縮されたガス冷媒は、吐出配管（21a）、四路切換弁（22）および第１ガス配管（11）を順次経た後、各ガス分岐管（11a）に分流して各室内機（30）に流れる。該各室内機（30）において、ガス冷媒は、室内熱交換器（31）にて室内ファンにより取り込まれた室内空気と熱交換して凝縮する。その際、加熱された空気が室内に供給されて室内の暖房が行われる。この凝縮した液冷媒は、第２膨張弁（32）および液分岐管（12a）を通って第１液配管（12）に合流する。この合流した液冷媒は、分岐配管（43）に流れる。この液冷媒は、入口配管（44）を通って温水ユニット（40）に流れ、第３膨張弁（41）で減圧された後、温水熱交換器（42）にて温水配管（50）を流れる温水と熱交換して蒸発する。この蒸発したガス冷媒は、出口配管（45）および吸入配管（21b）を通って再び圧縮機（21）に戻り、この冷媒循環を繰り返す。

ここで、上記温水ユニット（40）の周囲温度は、外気温よりも高い。したがって、上記温水熱交換器（42）の温水の温度が著しく低下したり、また温水が凍結したりすることはない。これにより、温水暖房運転において、常時温水を熱源として確保することができるので、高い暖房能力を確実に得ることができる
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態１によれば、温水ユニット（40）を屋内に設置するようにしたので、温水熱交換器（42）の温水の温度低下を抑制することができ、また温水が凍結するのを防止することができる。つまり、温水の放熱量を抑制することができる。これにより、外気温が著しく低い場合であっても、温水を熱源として確実に利用することができるため、常時高い暖房能力を得ることができる。この結果、装置の信頼性向上を図ることができる。また、ヒータ等の加熱手段を設けなくてもすむため、装置の小型化を図ることができる。

また、上記分岐配管（43）の入口配管（44）も屋内に配置するように、つまり温水熱交換器（42）と第１液配管（12）とを接続する配管部を屋内に配置するようにしたので、入口配管（44）の一部を屋外に配置した場合（例えば、入口配管（44）を室外機（20）内の第１液配管（12）に接続した場合）よりも屋外と屋内との連絡配管を１本減らすことができる。したがって、配管施工の簡易化を図ることができる。

《発明の実施形態２》
本実施形態２の空気調和装置（1）は、図２に示すように、上述した実施形態１が分岐配管（43）の入口配管（44）を第１液配管（12）に接続したのに代えて、入口配管（44）を冷媒調整回路（13）の一方向通路（17）に接続したものである。

具体的に、上記分岐配管（43）の入口配管（44）は、一端が実施形態１と同様に第３膨張弁（41）を介して温水熱交換器（42）に接続されている。一方、上記入口配管（44）の他端は、屋内から屋外の室外機（20）内へ延び、液配管である一方向通路（17）におけるレシーバ（25）の下流側に接続されている。つまり、上記分岐配管（43）は、一端が圧縮機（21）の吸込側に接続され、他端が第１膨張弁（24）とレシーバ（25）との間の液配管に接続されている。

上記温水ユニット（40）は、入口配管（44）と出口配管（45）とによって室外機（20）に接続されている。つまり、本実施形態２の空気調和装置（1）は、屋外と屋内とを結ぶ連絡配管として第１ガス配管（11）、第１液配管（12）、入口配管（44）および出口配管（45）の４本を有している。

上記冷媒回路（10）における温水暖房運転では、室内機（30）にて凝縮した液冷媒が液分岐管（12a）を通って第１液配管（12）に合流し、室外機（20）における冷媒調整回路（13）に流れる。この液冷媒は、第１液配管（12）から第２の流入通路（18b）を通って一方向通路（17）のレシーバ（25）を経た後、分岐配管（43）に流れる。そして、この液冷媒は、実施形態１と同様に温水熱交換器（42）で温水と熱交換して蒸発して再び圧縮機（21）に戻り、この冷媒循環を繰り返す。

このように、本実施形態２では、分岐配管（43）の入口配管（44）を一方向通路（17）におけるレシーバ（25）の下流側に接続するようにしたため、温水暖房運転時においても室外機（20）内のレシーバ（25）を経由して冷媒を循環させることができる。これにより、暖房負荷の変動によって循環経路内で生じる冷媒の過不足を調整することができる。したがって、温水暖房運転時においても効率のよい運転を行うことができる。

また、上記温水ユニット（40）内または屋内に室外機（20）のレシーバ（25）とは別個に新たなレシーバを設けなくてもすむため、装置の大型化および冷媒回路（10）の複雑化を抑制することができる。その他の構造、作用および効果は、屋外屋内間における連絡配管の本数増加（３本→４本）の点を除いて実施形態１と同様である。

《発明の実施形態３》
本実施形態３の空気調和装置（1）は、図３に示すように、上述した実施形態２における室外機（20）を室外熱交換器（23）のみで構成するようにしたものである。つまり、本実施形態３では、実施形態２において、室外熱交換器（23）のみを屋外に設置するようにした。

具体的に、上記室外機（20）は、室外熱交換器（23）のみを備えている。そして、この室外機（20）は、屋外に設置されている。一方、上記温水ユニット（40）は、第３膨張弁（41）および温水熱交換器（42）の他に、圧縮機（21）、四路切換弁（22）および冷媒調整回路（13）を備えている。そして、この温水ユニット（40）は、屋内に設置されている。

上記室外機（20）は、第２液配管（14）と第２ガス配管（15）とによって屋内の温水ユニット（40）にのみ接続されている。また、上記温水ユニット（40）は、屋内において、ガス分岐管（11a）を含めた第１ガス配管（11）と液分岐管（12a）を含めた第１液配管（12）とによって各室内機（30）に接続されている。つまり、本実施形態３の空気調和装置（1）は、屋外と屋内とを結ぶ連絡配管として第２液配管（14）および第２ガス配管（15）の２本を有している。

このように、本実施形態３では、室外機（20）を室外熱交換器（23）のみで構成するようにしたため、つまり室外熱交換器（23）のみを屋外に設置するようにしたため、屋外と屋内との連絡配管を４本から２本に減らすことができる。したがって、配管施工の簡易化を図ることができる。

また、上記連絡配管の本数を減らすことができることから、冷媒回路（10）に充填する冷媒量を減らすことができる。したがって、装置の低コスト化を図ることができる。その他の構造、作用および効果は、実施形態２と同様である。

《発明の実施形態４》
本実施形態４の空気調和装置（1）は、図４に示すように、上述した実施形態１における冷媒回路（10）に、レシーバ（25）を加圧する加圧手段（60）とレシーバ（25）を減圧する減圧手段（70）とを設けると共に、該加圧手段（60）および減圧手段（70）を制御する制御手段（65,75）を設けるようにしたものである。

具体的に、上記加圧手段（60）および減圧手段（70）は、室外機（20）内に設けられている。上記加圧手段（60）は、冷媒配管である加圧用配管（61）を備えている。この加圧用配管（61）は、一端が吐出配管（21a）に接続される一方、他端が一方向通路（17）におけるレシーバ（25）の上流側に接続されている。つまり、この加圧用配管（61）は、受液器であるレシーバ（25）の入口側と圧縮機（21）の吐出側との間に接続されている。そして、上記加圧用配管（61）には、吐出配管（21a）側から順に開閉弁である加圧電磁弁（62）と膨張機構であるキャピラリチューブ（63）とが設けられている。上記加圧手段（60）は、加圧電磁弁（62）が開状態になると、圧縮機（21）の吐出圧力によってレシーバ（25）内が加圧され、レシーバ（25）から液冷媒が一方向通路（17）を通じて液配管である第１液配管（12）に放出されるように構成されている。

一方、上記減圧手段（70）は、冷媒配管である減圧用配管（71）を備えている。この減圧用配管（71）は、一端がレシーバ（25）に接続される一方、他端が分岐配管（43）の出口配管（45）に接続されている。つまり、この減圧用配管（71）は、受液器であるレシーバ（25）と圧縮機（21）の吸込側との間に接続されている。そして、上記減圧用配管（71）には、レシーバ（25）側から順に開閉弁である減圧電磁弁（72）と膨張機構であるキャピラリチューブ（73）とが設けられている。上記減圧手段（70）は、減圧電磁弁（72）が開状態になると、圧縮機（21）の吸入圧力によってレシーバ（25）内が減圧され、液配管である第１液配管（12）より液冷媒が第２の流入通路（18b）を通じてレシーバ（25）に回収されるように構成されている。

上記冷媒回路（10）は、室内熱交換器（31）と第２膨張弁（32）との間の配管に設けられた液温度センサ（3C）と、室外機（20）内における出口配管（45）に設けられたガス温度センサ（4H）とを備えている。上記液温度センサ（3C）は、温水暖房運転時（暖房サイクル時）に、室内熱交換器（31）より流出した冷媒の過冷却度を検出する温度検出手段に構成されている。一方、上記ガス温度センサ（4H）は、温水暖房運転時（暖房サイクル時）に、温水熱交換器（42）より流出した冷媒の過熱度を検出する温度検出手段に構成されている。

上記加圧手段（60）および減圧手段（70）は、コントローラ（80）によって制御され、該コントローラ（80）は、加圧制御手段（65）および減圧制御手段（75）を備えている。上記加圧制御手段（65）は、液温度センサ（3C）の検出温度と、第２膨張弁（32）の開度と、ガス温度センサ（4H）の検出温度とに基づいて加圧電磁弁（62）の開閉を行うように構成されている。つまり、上記加圧制御手段（65）は、室内熱交換器（31）の出口側の冷媒過冷却度と、第２膨張弁（32）の開度と、温水熱交換器（42）の出口側の冷媒過熱度とに基づいて加圧手段（60）の加圧および加圧停止を制御するように構成されている。

一方、上記減圧制御手段（75）は、液温度センサ（3C）の検出温度と、第２膨張弁（32）の開度とに基づいて減圧電磁弁（72）の開閉を行うように構成されている。つまり、上記減圧制御手段（75）は、室内熱交換器（31）の出口側の冷媒過冷却度と、第２膨張弁（32）の開度とに基づいて減圧手段（70）の減圧および減圧停止を制御するように構成されている。

次に、上記温水暖房運転時における加圧制御手段（65）および減圧制御手段（75）の具体的な制御方法について、図５および図６を参照しながら説明する。

上記冷媒回路（10）では、暖房負荷の変動によって冷媒量の過不足が生じる。例えば、外気温が高い（暖房負荷が小さい）場合には、循環する冷媒量が不足し、一方、外気温が低い（暖房負荷が大きい）場合には、循環する冷媒量が過剰になる。

上記加圧制御手段（65）は、図５に示すように、ステップＳＴ１の加圧電磁弁（62）がＯＦＦの閉じている状態において、冷媒量が不足し、液温度センサ（3C）の冷媒過冷却度および第２膨張弁（32）の開度がそれぞれ所定値Ａおよび所定値Ｂより小さく、且つ、ガス温度センサ（4H）の冷媒過熱度が所定値Ｃより大きくなると、ステップＳＴ２に移り、加圧電磁弁（62）をＯＮして開ける。この場合、上記圧縮機（21）のガス冷媒が加圧用配管（61）を通じてレシーバ（25）に送り込まれることによってレシーバ（25）内が加圧され、レシーバ（25）から液冷媒が一方向通路（17）に放出される。この放出された液冷媒は、第２の流出通路（19b）から第１液配管（12）を通って分岐配管（43）の入口配管（44）に流れる。これにより、温水暖房運転時の冷媒の循環経路における冷媒量の不足を補うことができる。

そして、上記加圧制御手段（65）は、ステップＳＴ２の加圧電磁弁（62）がＯＮの開いている状態において、液温度センサ（3C）の冷媒過冷却度が所定値Ｄより大きくなるか、第２膨張弁（32）の開度が所定値Ｅより大きくなるか、またガス温度センサ（4H）の冷媒過熱度が所定値Ｆより大きくなるかの条件のうち、少なくとも何れか１つの条件を満足すると、ステップＳＴ１に戻り、加圧電磁弁（62）をＯＦＦして閉じる。これにより、温水暖房運転時における通常の冷媒循環に戻る。

上記減圧制御手段（75）は、図６に示すように、ステップＳＴ３の減圧電磁弁（72）がＯＦＦの閉じている状態において、冷媒量が過剰になり、液温度センサ（3C）の冷媒過冷却度および第２膨張弁（32）の開度がそれぞれ所定値Ｇおよび所定値Ｈより大きくなると、ステップＳＴ４に移り、減圧電磁弁（72）をＯＮして開ける。この場合、上記レシーバ（25）のガス冷媒が減圧用配管（71）を通じて圧縮機（21）に吸入されることによってレシーバ（25）内が減圧され、第１液配管（12）より液冷媒が第２の流入通路（18b）を通じてレシーバ（25）に回収される。これに伴い、温水暖房運転時の冷媒の循環経路における過剰な冷媒を回収することができる。

そして、上記減圧制御手段（75）は、ステップＳＴ４の減圧電磁弁（72）がＯＮの開いている状態において、液温度センサ（3C）の冷媒過冷却度が所定値Ｉより小さくなるか、また第２膨張弁（32）の開度が所定値Ｊより小さくなるかの条件のうち、少なくとも何れか１つの条件を満足すると、ステップＳＴ３に戻り、減圧電磁弁（72）をＯＦＦして閉じる。これにより、温水暖房運転時における通常の冷媒循環に戻る。

このように、本実施形態４では、レシーバ（25）の液冷媒を第１液配管（12）に供給するための加圧手段（60）と、第１液配管（12）より液冷媒をレシーバ（25）に回収するための減圧手段（70）とを設けるようにしたため、別個に新たなレシーバを設けることなく、温水暖房運転時においても暖房負荷の変動によって循環経路内で生じる冷媒の過不足を調整することができる。したがって、装置の大型化を抑制することができると共に、運転の高効率化を図ることができる。

また、冷媒の過冷却度などに基づいてレシーバ（25）の加圧および減圧を制御するようにしたため、確実に液冷媒の供給および回収を行うことができる。したがって、冷媒量の過不足を確実に調整することができる。

また、屋外屋内間における連絡配管の本数を増加させることなく、室外機（20）のレシーバ（25）を利用して冷媒量の過不足を調整することができるので、配管施工の作業効率低下を防止することができる。また、上記連絡配管の本数が増加しないことから、冷媒回路（10）に充填する冷媒量を減らすことができるので、コスト低減を図ることができる。その他の構造、作用および効果は、実施形態１と同様である。

《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態２において、冷媒調整回路（13）を屋内に配置するようにしてもよい。その場合、屋外屋内間における冷媒の連絡配管を減らすことができる。

また、上記各実施形態では、冷暖兼用の空気調和装置（1）としたが、本発明は暖房専用の空気調和装置にも適用することができる。

以上説明したように、本発明は、温水を熱源として暖房を行う空気調和装置として有用である。

実施形態１に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 実施形態２に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 実施形態３に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 実施形態４に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 実施形態４に係る減圧手段の制御を示すフロー図である。 実施形態４に係る加圧手段の制御を示すフロー図である。

符号の説明

1 空気調和装置
10 冷媒回路
12 第１液配管（液配管）
21 圧縮機
23 室外熱交換器（空気熱交換器、熱源側熱交換器）
24 第１膨張弁（膨張機構）
25 レシーバ（受液器）
31 室内熱交換器（利用側熱交換器）
32 第２膨張弁（膨張機構）
41 第３膨張弁
42 温水熱交換器（熱源側熱交換器）
43 分岐配管
60 加圧手段
61 加圧用配管
62 加圧電磁弁（開閉弁）
65 加圧制御手段
70 減圧手段
71 減圧用配管
72 減圧電磁弁（開閉弁）
75 減圧制御手段

Claims (8)

1. 圧縮機（21）と熱源側熱交換器（23,42）と膨張機構（24,32）と利用側熱交換器（31）とが配管接続された蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路（10）を備え、
   上記熱源側熱交換器（23,42）は、冷媒が室外空気と熱交換する空気熱交換器（23）を備えると共に、冷媒が温水と熱交換する温水熱交換器（42）を備え、
   上記冷媒回路（10）は、暖房サイクル時に空気熱交換器（23）および温水熱交換器（42）の何れか一方を蒸発器とするように構成された空気調和装置であって、
   上記温水熱交換器（42）が屋内に設置されている
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１において、
   上記膨張機構（24,32）は、空気熱交換器（23）のための第１膨張弁（24）と利用側熱交換器（31）のための第２膨張弁（32）とを備え、
   上記第１膨張弁（24）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、受液器（25）が設けられる一方、
   上記受液器（25）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、分岐配管（43）の一端が接続され、
   上記分岐配管（43）は、他端が圧縮機（21）の吸込側に接続されると共に、温水熱交換器（42）と該温水熱交換器（42）のための第３膨張弁（41）とが設けられている
   ことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１において、
   上記膨張機構（24,32）は、空気熱交換器（23）のための第１膨張弁（24）と利用側熱交換器（31）のための第２膨張弁（32）とを備え、
   上記第１膨張弁（24）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、受液器（25）が設けられる一方、
   上記第１膨張弁（24）と受液器（25）との間の液配管には、分岐配管（43）の一端が接続され、
   上記分岐配管（43）は、他端が圧縮機（21）の吸込側に接続されると共に、温水熱交換器（42）と該温水熱交換器（42）のための第３膨張弁（41）とが設けられている
   ことを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項２または３において、
   上記分岐配管（43）は、液配管と温水熱交換器（42）とを接続する配管部が屋内に配置されている
   ことを特徴とする空気調和装置。
5. 請求項１〜３の何れか１項において、
   上記空気熱交換器（23）のみが屋外に設置されている
   ことを特徴とする空気調和装置。
6. 請求項１において、
   上記膨張機構（24,32）は、空気熱交換器（23）のための第１膨張弁（24）と利用側熱交換器（31）のための第２膨張弁（32）とを備え、
   上記第１膨張弁（24）と第２膨張弁（32）との間の液配管には、受液器（25）が設けられる一方、
   上記受液器（25）を加圧して液冷媒を受液器（25）より液配管に放出させる加圧手段（60）と、上記受液器（25）を減圧して液冷媒を液配管より受液器（25）に回収する減圧手段（70）とを備えている
   ことを特徴とする空気調和装置。
7. 請求項６において、
   上記温水熱交換器（42）を蒸発器とした暖房サイクル時に、利用側熱交換器（31）の出口側の冷媒過冷却度と第２膨張弁（32）の開度と温水熱交換器（42）の出口側の冷媒過熱度とに基づいて加圧手段（60）の加圧および加圧停止を制御する加圧制御手段（65）と、
   上記温水熱交換器（42）を蒸発器とした暖房サイクル時に、利用側熱交換器（31）の出口側の冷媒過冷却度と第２膨張弁（32）の開度とに基づいて減圧手段（70）の減圧および減圧停止を制御する減圧制御手段（75）とを備えている
   ことを特徴とする空気調和装置。
8. 請求項６または７において、
   上記加圧手段（60）は、受液器（25）の入口側と圧縮機（21）の吐出側との間に接続されて開閉弁（62）を有する加圧用配管（61）を備える一方、
   上記減圧手段（70）は、受液器（25）と圧縮機（21）の吸込側とに接続されて開閉弁（72）を有する減圧用配管（71）を備えている
   ことを特徴とする空気調和装置。

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