JP2018096560A

JP2018096560A - 熱伝達ユニットおよび二元温水生成装置

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Publication number: JP2018096560A
Application number: JP2016238703A
Authority: JP
Inventors: 誠之飯高; Masayuki Iidaka; 明広重田; Akihiro Shigeta
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-21

Abstract

【課題】空調と給湯のいずれも供給可能な二元温水生成装置において、給湯単独運転時に受液器に溜まった液相の空調用冷媒を、給湯単独運転停止後に室内空調運転する際に、受液器に滞留するのを抑制すること。【解決手段】熱伝達ユニット４００のカスケード熱交換器３４０と流量調整弁４１０との間に、空調用冷媒を貯留する受液器４３０を備え、受液器４３０と吸入管１６０とを連通する連通管４４０と、連通管４４０の流路を開閉する連通管開閉弁４５０とを備え、給湯単独運転停止後に空調運転する場合には、流量調整弁４１０およびガス管開閉弁４２０を閉とし、連通管開閉弁４５０を開とすることで、給湯単独運転時に受液器４３０に溜まった液相の空調用冷媒は、連通管４４０を流れて吸入管１６０に回収されるので、受液器４３０に滞留しない。【選択図】図１

Description

本発明は、冷房、暖房、給湯に必要な温冷熱を同時に供給できる空調給湯生成装置において、給湯用の温水を生成する温水生成ユニットを搭載し、カスケード熱交換器を介して空調冷媒と給湯冷媒との間で熱交換する熱伝達ユニットおよび二元温水生成装置に関するものである。

従来から、温水を生成し貯湯タンクに蓄えて給湯に用いる給湯装置として、冷媒が循環する冷媒回路と水が循環する水回路とを備え、冷媒回路は、圧縮機と温水生成用熱交換器と膨張弁と熱源側熱交換器とが接続された単段のヒートポンプサイクルが存在する。さらに、給湯装置の運転効率を改善するため空調用サイクルと熱的に接続された二元温水生成装置が提案されている（特許文献１参照）。

図３に特許文献１に記載の二元温水生成装置の冷凍サイクル構成図を示す。室外空調ユニット１０は、圧縮機１１と室外熱交換器１２とが順に接続されるとともに空調用冷媒が充填されている。室内空調ユニット２０は、室内熱交換器２１と室内冷媒流量調整弁２２とが順に接続されている。温水生成ユニット３０は、給湯用圧縮機３１と給湯用熱交換器３２と給湯用冷媒流量調整弁３３とカスケード熱交換器３４とが順に接続されるとともに給湯用冷媒が充填されている。熱伝達ユニット４０は、流量調整弁４１とカスケード熱交換器３４とガス管開閉弁４２とが順に接続されている。これら室外空調ユニット１０と、室内空調ユニット２０と、温水生成ユニット３０と、熱伝達ユニット４０とを備えた二元温水生成装置であって、室内空調ユニット２０と熱伝達ユニット４０とは室外空調ユニット１０に対して並列に接続されており、温水生成ユニット３０と熱伝達ユニット４０とはカスケード熱交換器３４によって空調用冷媒と給湯用冷媒とが熱交換可能に構成されており、温水生成ユニット３０において給湯用熱交換器３２は、給湯用温水回路の水と給湯用冷媒とが熱交換可能に構成されている。
これにより、室外空気からの熱の取り出しを空調用冷凍サイクルで行い、給湯用冷凍サイクルは昇温された空調用冷媒から熱を取り出して高温の湯を生成するいわゆる給湯運転が可能となる。
以上の構成の二元温水生成装置では、室外空調ユニット１台に対して複数台の負荷側ユニットを接続し、空調運転と給湯運転のいずれも可能としている。

特開２００４−１３２６４７（特許第３９２５３８３号）

従来技術に記載の構成において、液相を含む冷媒同士で熱交換するカスケード熱交換器３４は冷媒と空気で熱交換する室内熱交換器２１と比較して熱伝達率が高く、小型となるため、給湯単独運転時には空調回路内に余剰冷媒が生じる。余剰冷媒を溜めるための受液器を熱伝達ユニット４０に設置することが考えられるが、受液器を熱伝達ユニット４０に設置すると、給湯運転停止時に暖房運転を行う場合、室内空調ユニット２０で凝縮した高圧の液相の空調用冷媒が流れる冷媒配管と受液器との差圧がなくなるため、受液器内に液相の空調用冷媒が滞留するという課題があった。
本発明は、上記課題を解決するものであり、給湯単独運転停止後に、空調運転を行う場合に、熱伝達ユニットに設置した受液器に液相の空調用冷媒が滞留することを抑制し、空調回路内の冷媒が不足することなく、空調能力の低下を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、空調用冷凍サイクルに接続される熱伝達ユニットであって、給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器と、前記カスケード熱交換器の上流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第１調整手段と、前記カスケード熱交換器の下流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第２調整手段と、前記カスケード熱交換器と前記第２調整手段との間に設けられる受液器と、一端が前記第１調整手段と前記第２調整手段との間に接続され、他端が空調用冷凍サイクルに用いられる圧縮機の吸入側に接続される連通管と、前記連通管を流れる冷媒の流量を調整する第３調整手段と、を備える。
これにより、給湯単独運転時には、熱伝達ユニットに設置した受液器に液相の空調用冷媒が溜まり、給湯単独運転停止後に空調運転する場合は、熱伝達ユニットに設置した第１調整手段および第２調整手段を閉とし、第３調整手段を開とすることで、受液器内の冷媒は連通管を通じて吸入管に回収される。

本発明の熱伝達ユニットおよび二元温水生成装置では、給湯単独運転停止後に空調運転する場合において、熱伝達ユニットに設置した受液器に液相の空調用冷媒が溜まらない。したがって、室外空調ユニットおよび室内空調ユニット内の冷媒が不足しないため、冷媒不足による空調能力の低下を抑制できる。

本発明の実施の形態１における二元温水生成装置の冷凍サイクル構成図本発明の実施の形態２における二元温水生成装置の冷凍サイクル構成図特許文献１に記載の二元温水生成装置の冷凍サイクル構成図

第１の発明は、空調用冷凍サイクルに接続される熱伝達ユニットであって、給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器と、前記カスケード熱交換器の上流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第１調整手段と、前記カスケード熱交換器の下流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第２調整手段と、前記カスケード熱交換器と前記第２調整手段との間に設けられる受液器と、一端が前記第１調整手段と前記第２調整手段との間に接続され、他端が空調用冷凍サイクルに用いられる圧縮機の吸入側に接続される連通管と、前記連通管を流れる冷媒の流量を調整する第３調整手段と、を備えることを特徴とする熱伝達ユニットである。
これにより、給湯単独運転時には、熱伝達ユニットに設置した受液器に液相の空調用冷媒が溜まる。給湯単独運転停止後に空調運転する場合には、熱伝達ユニットに設置した第１調整手段および第２調整手段を閉とし、第３調整手段を開とすることで、受液器内の冷媒は連通管を通じて圧縮機の吸入側に回収される。
よって、給湯単独運転後に停止し、空調運転する場合において、熱伝達ユニットに設置した受液器に液相の空調用冷媒が溜まらない。したがって、室外空調ユニットおよび室内空調ユニット内の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による空調能力の低下を抑制できる。

第２の発明は、第１の発明の熱伝達ユニットにおいて、前記連通管の一端は、前記受液器に接続されることを特徴とする熱伝達ユニットである。
これにより、受液器内の冷媒を、液相状態で直接圧縮機の吸入側に回収する。
よって、本発明の熱伝達ユニットでは、受液器に溜まった液相の空調用冷媒を全量回収できるため、複数台の室内空調ユニットを同時に運転する空調運転時にも、空調回路内の冷媒不足による空調能力の低下を抑制できる。

第３の発明は、第１の発明の熱伝達ユニットにおいて、前記連通管の一端は、前記第１調整手段と前記カスケード熱交換器との間に接続されることを特徴とする熱伝達ユニットである。
これにより、受液器内の冷媒は連通管から回収される際に、カスケード熱交換器を通過し、カスケード熱交換器に溜まった冷媒とともに回収する。
よって、本発明の熱伝達ユニットでは、受液器に溜まった冷媒に加えてカスケード熱交換器内に溜まった冷媒を回収できるため、複数台の室内空調ユニットを同時に運転する空調運転時にも、空調回路内の冷媒不足による室内空調能力の低下を抑制できる。

第４の発明は、室内空調ユニットおよび室外空調ユニットを備える空調用冷凍サイクルと、前記空調用冷凍サイクルに接続される熱伝達ユニットと、前記熱伝達ユニットを流れる空調用冷媒と熱交換する給湯用冷媒が流れる温水生成ユニットと、を備え、前記熱伝達ユニットは、給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器と、前記カスケード熱交換器の上流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第１調整手段と、前記カスケード熱交換器の下流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第２調整手段と、前記カスケード熱交換器と前記第２調整手段との間に設けられる受液器と、一端が前記第１調整手段と前記第２調整手段との間に接続され、他端が空調用冷凍サイクルに用いられる圧縮機の吸入側に接続される連通管と、前記連通管を流れる冷媒の流量を調整する第３調整手段と、を備えることを特徴とする二元温水生成装置である。
これにより、給湯単独運転時には、熱伝達ユニットに設置した受液器に液相の空調用冷媒が溜まる。給湯単独運転停止後に空調運転する場合には、熱伝達ユニットに設置した第１調整手段および第２調整手段を閉とし、第３調整手段を開とすることで、受液器内の冷媒は連通管を通じて吸入管に回収される。
よって、本発明の二元温水生成装置では、給湯単独運転後に停止し、空調運転する場合において、熱伝達ユニットに設置した受液器に液相の空調用冷媒が溜まらない。したがって、室外空調ユニットおよび室内空調ユニット内の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による空調能力の低下を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における二元温水生成装置５００の冷凍サイクル構成図を示す。図１の二元温水生成装置５００は、室外空調ユニット１００と、室内空調ユニット２００と、熱伝達ユニット４００と、温水生成ユニット３００と、を備えている。
本実施形態においては、室外空調ユニット１台に対し、室内空調ユニットが１台、温水生成ユニットが１台接続した構成となっている。なお、冷凍サイクル構成に関しては、図１に示したものに限定されない。例えば、室外空調ユニット１００は２台以上、室内空調ユニット２００も２台以上、温水生成ユニット３００も２台以上、並列に接続可能である。

室外空調ユニット１００と室内空調ユニット２００と熱伝達ユニット４００とは、空調用冷媒が流通する配管で連結されている。室外空調ユニット１００と室内空調ユニット２００とは、高温高圧のガス化した空調用冷媒が流れるガス管１５０と、低圧の空調用冷媒が流れる吸入管１６０と、高圧の液化した空調用冷媒が流れる液管１７０とで接続されている。
これらガス管１５０と吸入管１６０と液管１７０とで接続された室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００は、空調用冷凍サイクル５０１を構成している。

室外空調ユニット１００は、空調用冷媒を圧縮する圧縮機１１０を備える。この圧縮機１１０は、空調用冷凍サイクル５０１に用いられる。圧縮機１１０の吸入口には、圧縮機吸入管５０５が接続されている。圧縮機吸入管５０５は、圧縮機１１０にガス冷媒を供給するアキュムレータ１１１を介して吸入管１６０に接続されている。

圧縮機１１０の吐出側には、吐出するガス状態の空調用冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器１１２が接続されている。油分離器１１２で分離された冷凍機油は、油戻し管１１３により圧縮機１１０に戻される。
油戻し管１１３は、油分離器１１２に接続される第１油戻し管１１３ａと、油戻し管開閉弁１１３ｂと、圧縮機吸入管５０５に接続される第２油戻し管１１３ｃと、からなる。
油戻し管１１３ａの連通は、油戻し管開閉弁１１３ｂの開閉により制御される。

また、室外空調ユニット１００は、室外熱交換器１１５を備える。室外熱交換器１１５の近傍には、室外熱交換器１１５に室外空調ユニット１００の周囲の空気を供給する室外送風ファン１１６が設けられている。室外熱交換器１１５には、一般的に、フィン・チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が利用される。
また、室外空調ユニット１００は、室外熱交換器１１５に供給する空調用冷媒の流量を調整する室外冷媒流量調整弁１２０と、ガス管１５０における空調用冷媒の流量を制御する室外ガス管開閉弁１２１と、吸入管１６０における空調用冷媒の流量を制御する室外吸入管開閉弁１２２とを備えている。

室内空調ユニット２００は、室内熱交換器２１５と、室内熱交換器２１５に室内空調ユニット２００の周囲の空気を供給する室内送風ファン２１６と、室内熱交換器２１５に供給する空調用冷媒の流量を調整する室内冷媒流量調整弁２２０とを備える。室内熱交換器２１５には、一般的に、フィン・チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が利用される。
また、室内空調ユニット２００は、ガス管１５０との空調用冷媒の流通の有無を制御する室内ガス管開閉弁２２１と、吸入管１６０との空調用冷媒の流通の有無を制御する室内吸入管開閉弁２２２とを備えている。

熱伝達ユニット４００は、空調用冷凍サイクル５０１に接続されている。室外空調ユニット１００と熱伝達ユニット４００とは、室内空調ユニット２００と同じく配管に対し並列に接続されるが、ガス管１５０と液管１７０とのみに連通している。

熱伝達ユニット４００は、給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器３４０を備える。このカスケード熱交換器３４０の上流には、ガス管１５０との空調用冷媒の流通の有無を制御するガス管開閉弁（第１調整手段）４２０が設けられる。第１調整手段としては、例えば、開閉弁や流量を調整可能な弁を用いることができる。
カスケード熱交換器３４０の下流には、カスケード熱交換器３４０に供給する空調用冷媒の流量を調整する流量調整弁（第２調整手段）４１０が設けられる。第２調整手段としては、例えば、開閉弁や流量を調整可能な弁を用いることができる。
カスケード熱交換器３４０と流量調整弁４１０との間には、空調用冷媒を貯留する受液器４３０が備えられる。

また、熱伝達ユニット４００は、一端が受液器４３０に接続され、他端が空調用冷凍サイクル５０１に用いられる圧縮機１１０の吸入側に接続される連通管４４０を備える。
なお、連通管４４０の一端は、必ずしも受液器４３０に接続されていなくともよい。連通管４４０の一端は、ガス管開閉弁４２０と流量調整弁４１０との間に接続されていればよい。
また、圧縮機１１０の吸入側とは、例えば、低圧の空調用冷媒が流れる配管であればよい。本実施の形態では、吸入管１６０、圧縮機吸入管５０５、および第２油戻し管１１３ｃは、圧縮機１１０の吸入側となる。

連通管４４０は、連通管４４０を流れる冷媒の流量を調整する連通管開閉弁（第３調整手段）４５０を備える。第３調整手段としては、例えば、開閉弁や流量を調整可能な弁を用いることができる。

温水生成ユニット３００は、給湯用冷媒を圧縮する給湯用圧縮機３１０と、給湯用冷媒と水を主成分とする熱媒体と熱交換する給湯用熱交換器３２０と、給湯用冷媒の流量を調整する給湯用冷媒流量調整弁３３０と、を備えている。
また、温水生成ユニット３００は、給湯用熱交換器３２０に熱媒体を供給する熱媒体ポンプ３５０を備えている。熱媒体は、熱媒体を搬送する熱媒体配管３６０により搬送される。

次に、本実施の形態における二元温水生成装置５００の基本動作について、図１を参照しながら説明する。
冷房と暖房と給湯の少なくとも１つ以上の運転を行う時、冷房負荷が、暖房負荷と給湯負荷の和よりも大きい場合は、室外空調ユニット１００において、室外ガス管開閉弁１２１を開、室外吸入管開閉弁１２２を閉とする。したがって、圧縮機１１０が吐出した高温高圧のガス化した空調用冷媒の一部または全部が、室外熱交換器１１５に供給して液化し、室外冷媒流量調整弁１２０と液管１７０を経由して、冷房を行う室内空調ユニット２００に到達し、残りはガス管１５０に流入し、暖房を行う室内空調ユニット２００および給湯を行う熱伝達ユニット４００に到達する。

冷房を行う室内空調ユニット２００では、室内ガス管開閉弁２２１を閉、室内吸入管開閉弁２２２を開に設定し、暖房を行う室内空調ユニット２００では、室内ガス管開閉弁２２１を開、室内吸入管開閉弁２２２を閉に設定する。また、給湯を行う熱伝達ユニット４００では、ガス管開閉弁４２０を開、連通管開閉弁４５０を閉とし、流量調整弁４１０を開くように設定する。

ガス管１５０を流れて暖房を行う室内空調ユニット２００に到達した空調用冷媒は、室内ガス管開閉弁２２１を経由して、室内熱交換器２１５に流入して、室内空気に放熱し暖房を行う。この過程で空調用冷媒は凝縮して液化し、全開状態の室内冷媒流量調整弁２２０を経由して液管１７０に流入する。

ガス管１５０を流れて給湯を行う熱伝達ユニット４００に到達した空調用冷媒は、カスケード熱交換器３４０にて給湯用冷媒を加熱し、自身は冷却されて液化したのち、流量調整弁４１０を経由して、液管１７０に流入する。

暖房を行う室内空調ユニット２００から液管１７０に流入した液化した空調用冷媒と、給湯を行う熱伝達ユニット４００から液管１７０に流入した液化した空調用冷媒と、室外熱交換器１１５にて液化し室外冷媒流量調整弁１２０を経由して液管１７０に流入した液化した空調用冷媒とは合流し、冷房を行う室内空調ユニット２００に到達する。

冷房を行う室内空調ユニット２００に到達した空調用冷媒は、室内冷媒流量調整弁２２０で減圧されて低温低圧の気液二相状態になったのち、室内熱交換器２１５に流入して、室内空気から熱を奪って冷房を行う。この過程で空調用冷媒は蒸発し、低温低圧の気相状態になった空調用冷媒は、室内吸入管開閉弁２２２を経由して吸入管１６０に入り、室外空調ユニット１００に戻る。室外空調ユニット１００に戻った空調用冷媒はアキュムレータ１１１を経由して、圧縮機１１０に戻る。

一方、冷房と暖房と給湯の少なくとも１つ以上の運転を行う時、暖房負荷と給湯負荷の和が冷房負荷より大きい場合は、室外ガス管開閉弁１２１を閉としたままで室外吸入管開閉弁１２２を開とする。したがって、圧縮機１１０で圧縮された高温高圧のガス化した空調用冷媒は全てガス管１５０に流入し、暖房運転を行う室内空調ユニット２００および給湯を行う熱伝達ユニット４００に供給する。

冷房を行う室内空調ユニット２００では、室内ガス管開閉弁２２１を閉、室内吸入管開閉弁２２２を開に設定し、暖房を行う室内空調ユニット２００では、室内ガス管開閉弁２２１を開、室内吸入管開閉弁２２２を閉に設定する。また、給湯を行う熱伝達ユニット４００において、ガス管開閉弁４２０を開、連通管開閉弁４５０を閉とし、流量調整弁４１０を開くように設定する。

暖房を行う室内空調ユニット２００から液管１７０に流入した液化した空調用冷媒と、給湯を行う熱伝達ユニット４００から液管１７０に流入した液化した空調用冷媒とは合流し、一部または全部が冷房を行う室内空調ユニット２００に到達し、残りは液管１７０を流れて室外空調ユニット１００に到達する。

冷房を行う室内空調ユニット２００に到達した液化した空調用冷媒は、室内冷媒流量調整弁２２０で減圧されて低温低圧の気液二相状態になったのち、室内熱交換器２１５に流入して、室内空気から熱を奪って冷房を行う。この過程で空調用冷媒は蒸発し、低温低圧の気相状態になった空調用冷媒は、室内吸入管開閉弁２２２を経由して吸入管１６０に入り、室外空調ユニット１００に戻る。室外空調ユニット１００に戻った空調用冷媒はアキュムレータ１１１を経由して、圧縮機１１０に戻る。

液管１７０を流れて室外空調ユニット１００到達した液化した空調用冷媒は、室外冷媒流量調整弁１２０で減圧されて低温低圧の気液二相状態になったのち、室外熱交換器１１５に入り、室外空調ユニット１００周囲の空気により加熱されて蒸発する。蒸発し、低温低圧の気相状態になった空調用冷媒は、室外吸入管開閉弁１２２、アキュムレータ１１１を経由して圧縮機１１０に戻る。

次に、本実施の形態における二元温水生成装置５００の１日の使用例として、冬場のオフィスにおいて、夜間に貯湯タンクを沸き上げる給湯運転を行い、朝までに貯湯タンク内に所定の熱量を蓄えると給湯運転を停止し、その後、日中に暖房運転を行うパターンを例に挙げて、冷媒の分布を含めた動作を説明する。

まず、夜間においては、室内空調負荷がなくなり、貯湯タンクに湯を貯めるために給湯単独運転を行う。給湯単独運転時には、室外空調ユニット１００において、室外ガス管開閉弁１２１を閉、室外吸入管開閉弁１２２を開に設定し、室内空調ユニット２００において、室内ガス管開閉弁２２１と室内吸入管開閉弁２２２をともに閉に設定し、熱伝達ユニット４００において、ガス管開閉弁４２０を開、連通管開閉弁４５０を閉、流量調整弁４１０を開くように設定する。

したがって、圧縮機１１０で圧縮された高温高圧のガス化した空調用冷媒はガス管１５０を流れて熱伝達ユニット４００に到達し、ガス管開閉弁４２０を経由した後、カスケード熱交換器３４０にて給湯用冷媒を加熱し、自身は冷却されて液化したのち、受液器４３０、流量調整弁４１０を順に経由して、液管１７０に流入し、室外空調ユニット１００に戻る。このとき、受液器４３０にはカスケード熱交換器３４０で冷却され液化した空調用冷媒が貯留される。

室外空調ユニット１００に戻った空調用冷媒は、室外冷媒流量調整弁１２０で減圧されて低温低圧の気液二相状態になったのち、室外熱交換器１１５に入り、室外空調ユニット１００周囲の空気により加熱されて蒸発する。室外熱交換器１１５で蒸発し、低温低圧の気相状態になった空調用冷媒は、室外吸入管開閉弁１２２、アキュムレータ１１１を経由して圧縮機１１０に戻る。

一方、カスケード熱交換器３４０で空調用冷媒により加熱された給湯用冷媒は気化し、給湯用圧縮機３１０に流入する。給湯用圧縮機３１０で高温高圧に圧縮された給湯用冷媒は、給湯用熱交換器３２０に入り、熱媒体を６５〜９０℃にまで加熱する。この過程で給湯用冷媒は冷却されて液化し、給湯用冷媒流量調整弁３３０で減圧された後、再びカスケード熱交換器３４０に戻る。

また、温水生成ユニット３００における熱媒体の動作としては、熱媒体ポンプ３５０が稼動し、上水道などの熱媒体は、温水生成ユニット３００外から温水生成ユニット３００内に流入し、熱媒体配管３６０ａを通って熱媒体ポンプ３５０に流入した後、熱媒体ポンプ３５０の吐出口から熱媒体配管３６０ｂに流入し、給湯用熱交換器３２０に入る。熱媒体は、二重管式熱交換器である給湯用熱交換器３２０にて、給湯用圧縮機３１０が吐出した高温の給湯用冷媒と熱交換し、６５〜９０℃まで加熱された後、熱媒体配管３６０ｃを経由して、温水生成ユニット３００外に送出され、貯湯タンク内に流入する。

給湯単独運転により、貯湯タンク内に所定の熱量が蓄えられると、給湯運転は停止となる。
給湯運転停止時は、ガス管開閉弁４２０を閉とし、ガス管１５０からカスケード熱交換器３４０に熱供給されて給湯用冷媒の圧力が過昇しないようにする。したがって、給湯運転停止時は、熱伝達ユニット４００内のカスケード熱交換器３４０および受液器４３０の圧力は液管１７０の圧力と平衡状態となるため、給湯単独運転時に受液器４３０に貯留された液相の空調用冷媒の大部分は受液器４３０内に滞留する。

日中になると夜間に低下した室内の温度を上昇させるため、暖房単独運転を行う。暖房単独運転時には、室外空調ユニット１００において、室外ガス管開閉弁１２１を閉、室外吸入管開閉弁１２２を開に設定し、室内空調ユニット２００において、室内ガス管開閉弁２２１を開、室内吸入管開閉弁２２２を閉に設定し、熱伝達ユニット４００において、ガス管開閉弁４２０を閉、連通管開閉弁４５０を開、流量調整弁４１０を全閉に設定する。
したがって、圧縮機１１０で圧縮された高温高圧のガス化した空調用冷媒はガス管１５０を流れて室内空調ユニット２００に到達し、室内ガス管開閉弁２２１を経由して、室内熱交換器２１５に流入して、室内空気に放熱し暖房を行う。この過程で空調用冷媒は凝縮して液化し、全開状態の室内冷媒流量調整弁２２０を経由して液管１７０に流入し、室外空調ユニット１００に戻る。

また、暖房単独運転を行うまで夜間の給湯単独運転により熱伝達ユニット４００内の受液器４３０に液相状態で滞留している空調用冷媒は、開状態の連通管開閉弁４５０を経由して、連通管４４０を通って吸入管１６０に流入し、室外空調ユニット１００に戻る。

以上の記述から明らかなように、本発明の二元温水生成装置を構成する熱伝達ユニット４００は、カスケード熱交換器３４０と流量調整弁４１０との間には、給湯単独運転時に空調用冷媒を貯留する受液器４３０を備え、受液器４３０と吸入管１６０とを連通する連通管４４０と、連通管４４０の流路を開閉する連通管開閉弁４５０とを備える。
そのため、給湯単独運転を停止した後、暖房単独運転を行う場合には、ガス管開閉弁４２０を閉、連通管開閉弁４５０を開、流量調整弁４１０を全閉に設定することで、給湯単独運転時に受液器４３０に貯留され給湯単独運転停止後も受液器４３０内に滞留している液相状態の空調用冷媒は、開状態の連通管開閉弁４５０を経由して、連通管４４０を通って吸入管１６０に流入し、室外空調ユニット１００に戻る。
これにより、給湯単独運転を停止した後、暖房単独運転を行う場合において、受液器４３０に冷媒が溜まらない。したがって、室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による暖房能力の低下を抑制できる。

なお、給湯単独運転を停止した後、冷房単独運転、冷房と暖房の混在運転をする場合においても、受液器４３０内に滞留している空調用冷媒は、開状態の連通管開閉弁４５０を経由して、連通管４４０を通って吸入管１６０に流入し、室外空調ユニット１００に戻り、受液器４３０に液相の空調用冷媒が溜まらない。したがって、室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による空調能力の低下を抑制できる。

なお、給湯単独運転を停止した直後に、熱伝達ユニット４００において、ガス管開閉弁４２０を閉、連通管開閉弁４５０を開、流量調整弁４１０を全閉に設定してもよい。給湯単独運転を停止した直後は、吸入管１６０は低圧となっているため、受液器４３０内に滞留している空調用冷媒は、開状態の連通管開閉弁４５０を経由して、連通管４４０を通って吸入管１６０に流入する。したがって、給湯単独運転を停止した後、空調運転を行う場合に、受液器４３０に液相の空調用冷媒が溜まっていないため、空調能力の低下を抑制できる。

なお、連通管４４０と熱伝達ユニット４００との接続部は、受液器４３０以外の流量調整弁４１０とガス管開閉弁４２０との間に配置しても良い。連通管４４０を受液器４３０から直接接続するのが構造的に難しいような場合においても、流量調整弁４１０とガス管開閉弁４２０との間に連通管４４０を備えることで、給湯単独運転を停止した後、空調運転を行う場合において、受液器４３０に滞留している空調用冷媒は、流量調整弁４１０とガス管開閉弁４２０との間の空調回路内を通って、連通管４４０に到達し、連通管開閉弁４５０を経由して吸入管１６０に流入し、室外空調ユニット１００に戻り、受液器４３０に液相の空調用冷媒が溜まらない。したがって、室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による空調能力の低下を抑制できる。

（実施の形態２）
図２に本発明の実施の形態２における二元温水生成装置６００の冷凍サイクル構成図を示す。図２の二元温水生成装置６００において、連通管４４０の一端は、ガス管開閉弁（第１調整手段）４２０とカスケード熱交換器３４０との間に接続されている。

本実施の形態では、空調運転のみとなる冷房単独運転時、暖房単独運転時、冷房と暖房の同時運転時のいずれの場合も、ガス管開閉弁４２０を閉、連通管開閉弁４５０を開、流量調整弁４１０を全閉に設定する。したがって、給湯単独運転を停止した後、空調運転を行う場合に、給湯単独運転時に受液器４３０に溜まった空調用冷媒は、カスケード熱交換器３４０を通過した後、開状態の連通管開閉弁４５０を経由して、連通管４４０を通って吸入管１６０に流入し、室外空調ユニット１００に戻る。

以上の記述から明らかなように、連通管４４０の一端は、ガス管開閉弁（第１調整手段）４２０とカスケード熱交換器３４０との間に接続されている。そのため、受液器４３０に貯留した空調用冷媒に加えて、カスケード熱交換器３４０に溜まった空調用冷媒を確実に回収でき、受液器４３０およびカスケード熱交換器３４０に冷媒が溜まらないため、給湯単独運転後に停止し、複数台の室内空調ユニット２００が空調運転を行い、より多くの冷媒を必要とするような場合においても、室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による空調能力の低下を抑制できる。

なお、本実施の形態において、受液器４３０をカスケード熱交換器３４０より上に配置することで、給湯単独運転時に受液器４３０に溜まった空調用冷媒は、受液器４３０とカスケード熱交換器３４０とのヘッド差によってカスケード熱交換器３４０に流入した後、カスケード熱交換器３４０を通過し、開状態の連通管開閉弁４５０を経由して、連通管４４０を通って吸入管１６０に入り、室外空調ユニット１００に戻る。

したがって、吸入管１６０と受液器４３０との圧力差が小さい場合でも、受液器４３０に溜まった液相の空調用冷媒は、受液器４３０とカスケード熱交換器３４０とのヘッド差によってカスケード熱交換器３４０に流入するため、受液器４３０に冷媒が滞留しない。
したがって、外気温度が高く、吸入管１６０の圧力が高くなるような場合においても、室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による室内空調能力の低下を抑制できる。

なお、受液器４３０とカスケード熱交換器３４０とは、接続管３４５により接続されている。受液器４３０は、この接続管３４５を接続する配管開口部４６０を備えている。この配管開口部４６０は、受液器４３０内の略底部に設けられている。

配管開口部４６０を受液器４３０内の略底部に配置することで、給湯単独運転時に受液器４３０に溜まった空調用冷媒は、気化することなく液相状態でカスケード熱交換器３４０に流入した後、カスケード熱交換器３４０を通過し、開状態の連通管開閉弁４５０を経由して、連通管４４０を通って吸入管１６０に入り、室外空調ユニット１００に戻る。

したがって、受液器４３０の圧力が低圧になった場合でも、受液器４３０に溜まった液相の空調用冷媒は液相状態を維持したままカスケード熱交換器３４０に流入するため、受液器４３０に液相の空調用冷媒が滞留しない。したがって、外気温度が低く、吸入管１６０の圧力が低くなるような場合においても、室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による室内空調能力の低下を抑制できる。

給湯単独運転時に受液器４３０に冷媒を貯留した後、給湯単独運転が停止された後、空調運転が行われる場合においても、受液器４３０内に空調用冷媒が滞留しない。そのため、室外空調ユニット１００および室内空調ユニット２００の冷媒が不足しないため、空調回路内の冷媒不足による空調能力の低下を抑制するので、水を高温に加熱し、かつ安定した空調能力を供給する熱伝達ユニットおよび二元温水生成装置を提供するものとして好適に利用することができる。

１００室外空調ユニット
１１０圧縮機
１１１アキュムレータ
１１２油分離器
１１３油戻し管
１１５室外熱交換器
１１６室外熱交換器ファン
１２０室外冷媒流量調整弁
１２１室外ガス管開閉弁
１２２室外吸入管開閉弁
１５０ガス管
１６０吸入管
１７０液管
２００室内空調ユニット
２１５室内熱交換器
２１６室内熱交換器ファン
２２０室内冷媒流量調整弁
２２１室内ガス管開閉弁
２２２室内吸入管開閉弁
３００温水生成ユニット
３１０給湯用圧縮機
３２０給湯用熱交換器
３３０給湯用冷媒流量調整弁
３４０カスケード熱交換器
３５０熱媒体ポンプ
３６０熱媒体配管
４００熱伝達ユニット
４１０流量調整弁（第２調整手段）
４２０ガス管開閉弁（第１調整手段）
４３０受液器
４４０連通管
４５０連通管開閉弁（第３調整手段）
４６０配管開口部

Claims

空調用冷凍サイクルに接続される熱伝達ユニットであって、
給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器と、
前記カスケード熱交換器の上流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第１調整手段と、
前記カスケード熱交換器の下流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第２調整手段と、
前記カスケード熱交換器と前記第２調整手段との間に設けられる受液器と、
一端が前記第１調整手段と前記第２調整手段との間に接続され、他端が空調用冷凍サイクルに用いられる圧縮機の吸入側に接続される連通管と、
前記連通管を流れる冷媒の流量を調整する第３調整手段と、
を備えることを特徴とする熱伝達ユニット。
前記連通管の一端は、前記受液器に接続されることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達ユニット。
前記連通管の一端は、前記第１調整手段と前記カスケード熱交換器との間に接続されることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達ユニット。
室内空調ユニットおよび室外空調ユニットを備える空調用冷凍サイクルと、前記空調用冷凍サイクルに接続される熱伝達ユニットと、前記熱伝達ユニットを流れる空調用冷媒と熱交換する給湯用冷媒が流れる温水生成ユニットと、を備え、
前記熱伝達ユニットは、
給湯用冷媒と空調用冷媒とが熱交換するカスケード熱交換器と、
前記カスケード熱交換器の上流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第１調整手段と、
前記カスケード熱交換器の下流に設けられ前記空調用冷媒の流量を調整する第２調整手段と、
前記カスケード熱交換器と前記第２調整手段との間に設けられる受液器と、
一端が前記第１調整手段と前記第２調整手段との間に接続され、他端が空調用冷凍サイクルに用いられる圧縮機の吸入側に接続される連通管と、
前記連通管を流れる冷媒の流量を調整する第３調整手段と、
を備えることを特徴とする二元温水生成装置。