JP2004232978A - Heat pump type hot water supply and heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、HFCやCO2等の冷媒を用いたヒートポンプ式給湯暖房装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種のヒートポンプ式給湯暖房装置は、ヒートポンプユニットで熱交換して得られた高温水を貯湯タンクに貯湯・蓄熱し、このタンクの高温水を給湯や風呂に使用するとともに、この高温水と熱交換して得られた暖房用温水を用いて温水暖房を行うものが知られている。しかし、このものでは、暖房負荷が大きいと、十分な温度の温水が得られないものであった。
【0003】
もちろん、貯湯タンクの貯湯水をそのままファンコイル等の温水暖房器に循環供給すれば、上述した問題は解消されるが、貯湯タンクには上水道が接続されているため、暖房用温水が上水道に接することになり、この方式は上水保全の点から採用することができないものであった。
【0004】
また、ヒートポンプユニットの冷媒回路に貯湯用の水冷媒熱交換器を組み込み、この水冷媒熱交換器で加熱された湯を貯湯タンクに貯留可能とし、この貯湯タンクの天部又は中間部から選択的に出湯させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
ところが、このものでは、貯湯タンク内の高温水を給湯や風呂の追い焚きに使用しているが、温水暖房運転には使用していないものであった。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−243274号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、貯湯タンク内の給湯及び風呂用の高温水を熱媒として、熱交換器において熱交換することで、十分な温度の暖房用温水も得られるヒートポンプ式給湯暖房装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため第1の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置及び空気熱交換器を有する冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させる第1温水循環路と、第1水々熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させる第2温水循環路と、第2水々熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させる第3温水循環路と、前記第1水々熱交換器と温水暖房器との間で温水を循環させる第4温水循環路と、前記第2水々熱交換器と浴槽との間で追い焚きのために温水を循環させる第5温水循環路とを備えたことを特徴とする。
【0009】
第2の発明は、第1の発明において、前記第2温水循環路及び前記第3温水循環路内に温水を循環させる循環ポンプを共通のものを使用することを特徴とする。
【0010】
第3の発明は、第1及び第2の発明において、前記圧縮機は能力調整が可能なものであることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図1はヒートポンプ式給湯暖房装置の全体システムを示す系統図である。図1において、Aはヒートポンプユニット、Bはタンクユニット、RはヒートポンプユニットAに内蔵された冷媒回路、後述する水冷媒熱交換器14と貯湯タンク23との間で貯湯水を循環させる第1温水循環路C1と、第1水々熱交換器5と貯湯タンク23との間で貯湯水を循環させる第2温水循環路C2と、第2水々熱交換器29と貯湯タンク23との間で貯湯水を循環させる第3温水循環路C3と、前記第1水々熱交換器5と温水暖房器である床暖房パネル1や浴室暖房用のファンコイル11との間で温水を循環させる第4温水循環路C4と、前記第2水々熱交換器29と浴槽34との間で追い焚きのために温水を循環させる第5温水循環路C5とを備える。そして、HFCやCO2等の冷媒を用いることができるが、本実施形態ではCO2を用いる。
【0012】
1は第4温水循環路C4に設けられた床暖房パネル、2は床暖房パネル1に対応して設けられた床暖房リモートコントローラ(以下、「床暖房リモコン」という)であり、前記第4温水循環路C4には、膨張タンク3、循環ポンプ4、第1水々熱交換器5の水流路5B、熱動弁6、バイパス管7などが設けられている。8は床暖房パネル1に流入する温水温度を検知するサーミスタで、9は浴室暖房リモートコントローラ(以下、「浴室暖房リモコン」という)、10はファンコイルの11の入口部に設けられた熱動弁、12は浴室暖房用のファンコイル11に流入する温水温度を検出するサーミスタである。
【0013】
前記冷媒回路Rは、CO2冷媒を用いた能力調整が可能な2段圧縮式の圧縮機13と、水冷媒熱交換器14の冷媒流路14A、内部熱交換器15の一次流路15Aと第1開閉弁16と第1膨張弁(減圧装置)17よりなる第1分岐路P1と、第2開閉弁18と第2膨張弁(減圧装置)19よりなる第2分岐路P2と、空気熱交換器20と、内部熱交換器15の二次流路15Bと、アキュムレーター21とが順次環状に配管接続されている。
【0014】
前記第1温水循環路C1は、水冷媒熱交換器14の水流路14Bと貯湯タンク23とが循環ポンプ24、流量調整弁25を介して環状に接続されている。26は水冷媒熱交換器14の水流路14Bから流出した温水温度を検知するサーミスタである。
【0015】
前記第1水々熱交換器5と貯湯タンク23との間で貯湯水を循環させる第2温水循環路C2が形成され、また第2水々熱交換器29と貯湯タンク23との間で貯湯水を循環させる第3温水循環路C3が形成される。即ち、前記貯湯タンク23には前記第1水々熱交換器5の一次流路5A及び開閉弁28の第1分岐路P3と水々熱交換器29の一次流路29A及び開閉弁30の第2分岐路P4が循環ポンプ31を介して接続されている。
【0016】
また、前記第2水々熱交換器29と浴槽34との間で追い焚きのために温水を循環させる第5温水循環路C5が形成される。即ち、水々熱交換器29の二次流路29Bには循環ポンプ33を介して浴槽34が接続されている。35はミキシングバルブ36を介して貯湯タンク23の上部に接続された給湯管である。38は給水管であり、この給水管38は貯湯タンク23の下部とミキシングバルブ36とに分岐接続され、更に開閉弁39を介して膨張タンク3に接続されている。
【0017】
また、ヒートポンプユニットAとタンクユニットBにはそれぞれマイクロコンピュータから成る制御装置(制御手段)S1、S2が設けられている。この制御装置S1、S2は床暖房リモコン2や浴室暖房用ファンコイル11からの運転信号や温度信号と、サーミスタ8、12、26の温度信号とに応じて、圧縮機13の運転と周波数制御、循環ポンプ4、24、31、33の運転制御、熱動弁6、第1及び第2膨張弁17、19の開度制御、流量調整弁25の開度制御などを行うものであり、以下その動作を説明する。
【0018】
〈床暖房運転〉
床暖房パネル1による床暖房を行う場合、その部屋の壁面等に取り付けられた床暖房リモコン2の運転スイッチをオンにする。すると、第2温水循環路C2において、開閉弁28が開くと共に循環ポンプ31が運転し、貯湯タンク23→第1水々熱交換器5の一次流路5A→開閉弁28→循環ポンプ31→貯湯タンク23の順に温水が流れる。更に、熱動弁6が開き、循環ポンプ4が運転し、第4温水循環路C4では、膨張タンク3→循環ポンプ4→第1水々熱交換器5の水流路5B→バイパス管7→膨張タンク3の順に温水が流れると共に、膨張タンク3→循環ポンプ4→熱動弁6→床暖房パネル1→膨張タンク3の順に温水が流れる。なお、バイパス管7は、第1水々熱交換器5で熱交換して得られた温水を床暖房パネル1からの戻り水に混ぜるものである。
【0019】
床暖房パネル1に供給される温水の温度は60〜70℃であるが、サーミスタ8で検知する温水温度がこの温度になるように、上述した温水循環が行われる。
【0020】
長時間、床暖房を行うことにより貯湯タンク23の熱容量が低下し、サーミスタ8で検知する温水温度が60〜70℃に達しなくなった場合は、ヒートポンプユニットAの圧縮機13が運転すると共に第1開閉弁16が開き、冷媒回路Rでは、圧縮機13→水冷媒熱交換器14の冷媒流路14A→内部熱交換器15の一次流路15A→第1開閉弁16→第1膨張弁17→空気熱交換器20→内部熱交換器15の二次流路15B→アキュムレーター21→圧縮機13の順に冷媒が流れる。このとき、第2開閉弁18及び第2膨張弁19は閉じており、第2分岐路P2には冷媒は流れない。また、循環ポンプ24が運転し、第1温水循環路C1では、貯湯タンク23→循環ポンプ24→水冷媒熱交換器14の水流路14B→流量調整弁25→貯湯タンク23の順に温水が流れ、貯湯タンク23に貯湯される。貯湯された高温水は上述した温水循環により、暖房温水の熱交換用として使用される。
【0021】
また、床暖房制御は、床暖房リモコン2に搭載された室温サーミスタ(図示せず)により室温を検知し、設定温度と室温との偏差に基づき熱動弁6を開閉制御し、床暖房パネル1への温水量を制御することにより行われる。
【0022】
〈浴室暖房運転〉
ファンコイル11による浴室の温風暖房を行う場合、浴室暖房リモコン9をオンにする。すると、ファンコイル11入口部の熱動弁10が開き、循環ポンプ4が運転する。第4温水循環路C4では、膨張タンク3→循環ポンプ4→第1水々熱交換器5の水流路5B→熱動弁10→ファンコイル11→膨張タンク3の順に温水が流れる。バイパス管7は、熱動弁10が開くのに時間がかかり、また熱動弁10が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【0023】
第2温水循環路C2の温水循環は床暖房運転と同様である。前記ファンコイル11に供給される温水の温度は80℃であるが、サーミスタ12で検知する温水温度がこの温度となるように、上述した温水循環が行われる。また、浴室暖房制御はファンコイル11に搭載された室温サーミスタ(図示せず)により室温を検知し、ファン回転数を制御し、熱動弁10を開閉制御することにより行われる。
【0024】
長時間、浴室暖房運転を行うことにより、貯湯タンク23の熱容量が低下し、サーミスタ12で検知する温水温度が80℃に達しなくなった場合は、ヒートポンプユニットAが動作する。ヒートポンプユニットAの動作と冷媒循環は床暖房運転と同様であり、第2開閉弁18及び第2膨張弁19は閉じており、第2分岐路P2には冷媒は流れない。
【0025】
〈床暖房と浴室暖房の同時運転〉
床暖房パネル1による床暖房と、ファンコイル11による浴室温風暖房を同時に行う場合、それぞれのリモコン2、9の運転スイッチをオンにする。すると、熱動弁6、10が開き、循環ポンプ4が運転し、膨張タンク3→循環ポンプ4→第1水々熱交換器5の水流路5B→バイパス管7→膨張タンク3の順に温水が流れると共に膨張タンク3→循環ポンプ4→熱動弁6→床暖房パネル1→膨張タンク3の順に温水が流れ、また膨張タンク3→循環ポンプ4→第1水々熱交換器5の水流路5B→熱動弁10→ファンコイル11→膨張タンク3の順に温水が流れる。
【0026】
バイパス管7は、熱動弁6、10が開くのに時間がかかり、また熱動弁6、10が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、なおかつ第1水々熱交換器5で熱交換して得られた温水を床暖房パネル1からの戻り水に混ぜるものであり、微少量の温水が流れる。
【0027】
ヒートポンプユニットAの動作と冷媒循環は床暖房運転と同様であり、第2開閉弁18及び第2膨張弁19は閉じており、第2分岐路P2には冷媒は流れない。
【0028】
〈貯湯運転〉
貯湯タンク23に貯湯を行う場合、循環ポンプ24が運転し、第1温水循環路C1では、貯湯タンク23→循環ポンプ24→水冷媒熱交換器14の水流路14B→流量調整弁25→貯湯タンク23の順に貯湯用の温水が流れ、貯湯タンク23に貯湯される。
【0029】
ヒートポンプユニットAでは圧縮機13が運転すると共に第2開閉弁18が開き、冷媒回路Rでは、圧縮機13→水冷媒熱交換器14の一次流路14A→開閉弁18→第2膨張弁19→空気熱交換器20→内部熱交換器15の二次流路15B→アキュムレーター21→圧縮機13の順に冷媒が流れる。このとき、暖房は行われないので、第1開閉弁16及び第1膨張弁17は閉じており、第1分岐路P1には冷媒は流れない。また、内部熱交換器15の二次流路15Bでは冷媒がただ通過するだけで、他に影響を及ぼすことはない。
【0030】
暖房運転の後などで、貯湯タンク23が一様温度となり、第1温水循環路C1において、水冷媒熱交換器14の二次流路14Bへ供給される温水の温度が仮に40℃以上となる場合には、第2開閉弁18及び第2膨張弁19を閉じ、第1開閉弁16及び第1膨張弁17を開ける。このとき、冷媒回路Rでは、床暖房運転や浴室暖房運転の場合と同様の冷媒循環経路となる。
【0031】
貯湯タンク23へ供給される温水温度は90℃であるが、サーミスタ26が検知する温度がこの温度になるように、圧縮機13の周波数制御、第2膨張弁19(17)の弁開度制御、流量調整弁25の弁開度制御が行われる。
【0032】
貯湯タンク23に貯湯された高温水はミキシングバルブ36にて適度な温度に調整され、給湯管35から台所やシャワーへの給湯や浴槽34へのお湯張り等に利用される。そして、給湯が行われると、給水管38から貯湯タンク23に給水が行われる。
【0033】
また、開閉弁28を閉じると共に開閉弁30を開き、また循環ポンプ31、33を運転することにより、第3及び第5温水循環路C3、C5において、貯湯タンク23の高温水と浴槽34の温水を水々熱交換器29で熱交換し、浴槽34の温水の追い焚きを行うことができる。この場合、前記第2温水循環路C2及び前記第3温水循環路C3内に温水を循環させる循環ポンプ31を共通のものを使用するから、部品点数も少なく、安価な装置となる。
【0034】
〈暖房と貯湯の同時運転〉
この場合の暖房用温水の循環経路は上述したとおりである。冷媒回路Rでは、第1開閉弁16が開き、圧縮機13→水冷媒熱交換器14の冷媒流路14A→内部熱交換器15の一次流路15A→第1開閉弁16→第1膨張弁17→空気熱交換器20→内部熱交換器15の二次流路15B→アキュムレーター21→圧縮機13の順に冷媒が流れる。このとき、水冷媒熱交換器14及び内部熱交換器15で熱交換が行われるのは言うまでもない。
【0035】
また、サーミスタ8、12、26においてそれぞれ上述した目標温度になるように、圧縮機13の周波数制御、第1膨張弁17の弁開度制御、流量調整弁25の弁開度制御が行われる。同時運転が行われた場合には、圧縮機13は最大能力で運転するようにしてあり、暖房側と貯湯側とで十分な能力が得られるようにしてある。
【0036】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【0037】
【発明の効果】
以上のように本発明は、貯湯タンク内の給湯及び風呂用の高温水を熱媒として、熱交換器において熱交換することで、十分な温度の暖房用温水も得られるヒートポンプ式給湯暖房装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒートポンプ式給湯暖房装置の全体系統図である。
【符号の説明】
A ヒートポンプユニット
B タンクユニット
C1 第1温水循環路
C2 第2温水循環路
C3 第3温水循環路
C4 第4温水循環路
C5 第5温水循環路
P1、P3 第1分岐路
P2、P4 第2分岐路
R 冷媒回路
1 床暖房パネル(温水暖房器)
5 水々熱交換器
11 ファンコイル
13 圧縮機
17 第1膨張弁(減圧装置)
19 第2膨張弁(減圧装置)
20 空気熱交換器
23 貯湯タンク
28、30 開閉弁
29 水々熱交換器
31 循環ポンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump hot water supply / room heating device using a refrigerant such as HFC or CO 2 .
[0002]
[Prior art]
Conventional heat pump hot water supply and heating devices of this type store and store high-temperature water obtained by heat exchange in a heat pump unit in a hot water storage tank, use the high-temperature water in the tank for hot water supply and bathing, and use this high-temperature water Is known that performs hot water heating using heating hot water obtained by heat exchange with water. However, in this case, if the heating load is large, hot water having a sufficient temperature cannot be obtained.
[0003]
Of course, if the hot water in the hot water storage tank is circulated and supplied to the hot water heater such as a fan coil as it is, the above-mentioned problem is solved. Therefore, this method could not be adopted from the viewpoint of water conservation.
[0004]
Also, a water refrigerant heat exchanger for storing hot water is incorporated in the refrigerant circuit of the heat pump unit, and the hot water heated by the water refrigerant heat exchanger can be stored in the hot water storage tank. It is known that hot water is supplied to a hot spring (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
However, in this case, high-temperature water in the hot water storage tank is used for hot water supply and reheating of the bath, but is not used for hot water heating operation.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-243274
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention provides a heat pump hot water supply / room heating device capable of obtaining a sufficient temperature of heating water by performing heat exchange in a heat exchanger using hot water for hot water supply in a hot water storage tank and bath as a heat medium. With the goal.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the first invention provides a refrigerant circuit having a compressor, a water refrigerant heat exchanger, a pressure reducing device, and an air heat exchanger, and a first circuit for circulating hot water between the water refrigerant heat exchanger and the hot water storage tank. A hot water circulation path, a second hot water circulation path for circulating hot water between the first water heat exchanger and the hot water storage tank, and a hot water circulation between the second water heat exchanger and the hot water storage tank A third hot water circuit, a fourth hot water circuit for circulating hot water between the first water heat exchanger and the hot water heater, and reheating between the second water heat exchanger and the bathtub And a fifth hot-water circulation circuit for circulating hot water.
[0009]
A second invention is characterized in that, in the first invention, a common circulating pump for circulating hot water in the second hot water circulation path and the third hot water circulation path is used.
[0010]
A third invention is characterized in that in the first and second inventions, the compressor is capable of adjusting its capacity.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing an entire system of a heat pump hot water supply / room heating device. In FIG. 1, A is a heat pump unit, B is a tank unit, R is a refrigerant circuit built in the heat pump unit A, and first hot water for circulating hot water between a water /
[0012]
1 is a floor heating panel provided in the fourth hot water circulation path C4, 2 is a floor heating remote controller (hereinafter referred to as “floor heating remote controller”) provided corresponding to the
[0013]
The refrigerant circuit R includes a two-stage
[0014]
In the first hot water circulation path C1, a
[0015]
A second hot water circulation path C2 for circulating hot water is formed between the first water heat exchanger 5 and the hot
[0016]
A fifth hot water circulation path C5 is formed between the second water heat exchanger 29 and the
[0017]
The heat pump unit A and the tank unit B are provided with control devices (control means) S1 and S2 each including a microcomputer. The control devices S1 and S2 control the operation of the
[0018]
<Floor heating operation>
When floor heating is performed by the
[0019]
Although the temperature of the hot water supplied to the
[0020]
If the heat capacity of the hot
[0021]
In the floor heating control, a room temperature thermistor (not shown) mounted on the floor heating
[0022]
<Bathroom heating operation>
When performing warm air heating of the bathroom by the
[0023]
The hot water circulation in the second hot water circulation path C2 is similar to the floor heating operation. Although the temperature of the hot water supplied to the
[0024]
If the heat capacity of the hot
[0025]
<Simultaneous operation of floor heating and bathroom heating>
When the floor heating by the
[0026]
The
[0027]
The operation of the heat pump unit A and the circulation of the refrigerant are the same as in the floor heating operation, the second on-off
[0028]
<Hot water storage operation>
When hot water is stored in the hot
[0029]
In the heat pump unit A, the
[0030]
After the heating operation or the like, the temperature of the hot
[0031]
Although the temperature of the hot water supplied to the hot
[0032]
The high-temperature water stored in the hot
[0033]
In addition, by opening and closing the on-off valve 28 and opening the on-off
[0034]
<Simultaneous operation of heating and hot water storage>
The circulation path of the heating hot water in this case is as described above. In the refrigerant circuit R, the first on-off
[0035]
Further, the frequency control of the
[0036]
Although the embodiments of the present invention have been described above, various alternatives, modifications, or variations are possible for those skilled in the art based on the above description, and the various alternatives, modifications, and modifications described above may be made without departing from the spirit of the present invention. Or, it includes modifications.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a heat pump hot water supply / room heating device in which hot water for heating at a sufficient temperature can be obtained by performing heat exchange in a heat exchanger using hot water for hot water supply and bath in a hot water storage tank as a heat medium. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram of a heat pump hot water supply / room heating apparatus.
[Explanation of symbols]
A heat pump unit B tank unit C1 first hot water circuit C2 second hot water circuit C3 third hot water circuit C4 fourth hot water circuit C5 fifth hot water circuit P1, P3 first branch P2, P4 second branch
5
19 Second expansion valve (pressure reducing device)
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Cited By (9)
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