JP2006250497A - Hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱源機としてヒートポンプユニットを備え、冷媒と熱交換水とを熱交換して温水(湯)を得る給湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water supply system that includes a heat pump unit as a heat source device and obtains hot water (hot water) by exchanging heat between refrigerant and heat exchange water.
[特許文献1]には、ヒートポンプ式冷凍サイクルを搭載した空気調和機と、上記ヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒と熱交換して貯湯用の熱交換水を加熱する給湯熱交換器を有する貯湯分岐ユニットと、上記給湯熱交換器と給湯用水配管で連結される貯湯槽を備えた電気温水器とから構成される空調・給湯システムが開示されている。
上記電気温水器は、安価な深夜電力を利用して夜間に電気ヒータを動作させ、その電気ヒータの発熱により貯湯槽内の水を加熱して温水(湯)を溜め、溜めた温水を深夜電力時以外の給湯に利用する。空気調和機であるエアコンは、室内機および室外機とから構成され、夏季には冷房を行い、冬季には暖房を行う。
The above-mentioned electric water heater operates an electric heater at night using inexpensive late-night power, heats the water in the hot water tank by the heat generated by the electric heater, and stores hot water (hot water). It is used for hot water supply other than when. An air conditioner, which is an air conditioner, is composed of an indoor unit and an outdoor unit, and performs cooling in the summer and heating in the winter.
ところで、空調システムは別途備え、給湯機能のみを備えた給湯システムが多用されている。この給湯システムは、汎用の密閉型貯湯タンクあるいは開放型貯湯タンクのいずれかを備え、熱源機として深夜電力を利用する電気ヒータ、ヒートポンプ式冷凍サイクルもしくはガス燃焼器で水を加熱し温水に換える。
また、長期の使用にともなう設備の老朽化がある場合や、特別な事情によってガス給湯システムからヒートポンプ式給湯システムなどの他の方式に変更する場合には、熱源機と貯湯タンクの両方を交換しなければならない。そのため、コストアップや工事時間の増大化など、経済性や施工性の点で問題があった。
By the way, an air conditioning system is provided separately, and a hot water supply system having only a hot water supply function is frequently used. This hot water supply system includes either a general-purpose sealed hot water storage tank or an open hot water storage tank, and heats water with an electric heater, a heat pump refrigeration cycle, or a gas combustor that uses midnight power as a heat source device, and converts it into hot water.
In addition, when the equipment has been deteriorated due to long-term use or when changing from a gas hot water system to another system such as a heat pump hot water system due to special circumstances, both the heat source machine and hot water storage tank should be replaced. There must be. For this reason, there have been problems in terms of economy and workability, such as cost increase and construction time increase.
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、少なくとも貯湯タンクはそのままで、設備の老朽化や方式変更に対応でき、経済性や施工性の点で有利となる給湯システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is to be able to cope with the aging of the equipment and the change of the system at least with the hot water storage tank as it is, and advantageous in terms of economy and workability. To provide a hot water supply system.
上記目的を達成するため本発明は、圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、減圧装置および水熱交換器とを冷媒管を介して連通しヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの水熱交換器に熱交換水を供給し水熱交換器で熱交換して得られた温水(湯)を一時的に貯溜するバッファタンクと、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および流路切換え手段を切換え制御する制御手段を備えた流路切換え制御ユニットと、この流路切換え制御ユニットの流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクとを具備する。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a heat pump unit comprising a compressor, a four-way switching valve, an outdoor heat exchanger, a pressure reducing device, and a water heat exchanger via a refrigerant pipe to constitute a heat pump refrigeration cycle, A buffer tank for temporarily storing hot water (hot water) obtained by supplying heat exchange water to the water heat exchanger of the heat pump unit and exchanging heat with the water heat exchanger, and hot water supplied from the buffer tank A flow path switching control unit comprising a flow path switching means for switching the flow path destination and a control means for switching control of the flow path switching means; and a hot water storage tank communicated via the flow path switching means of the flow path switching control unit; It comprises.
さらに、上記目的を達成するため本発明は、圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、減圧装置を収容し冷媒管を介して接続されるヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの四方切換え弁および減圧装置と冷媒管を介して連通されヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する水熱交換器、この水熱交換器に熱交換水を供給し水熱交換器に導かれる冷媒と熱交換して得られた温水(湯)を一時的に貯溜するバッファタンク、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および流路切換え手段を切換え制御する制御手段などを備えた流路切換え制御ユニットと、この流路切換え制御ユニットの流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクとを具備する。 Furthermore, in order to achieve the above object, the present invention provides a heat pump unit that houses a compressor, a four-way switching valve, an outdoor heat exchanger, a pressure reducing device and is connected via a refrigerant pipe, and a four-way switching valve and a pressure reducing valve of the heat pump unit. A water heat exchanger communicating with the apparatus via a refrigerant pipe to constitute a heat pump type refrigeration cycle, obtained by supplying heat exchange water to the water heat exchanger and exchanging heat with the refrigerant guided to the water heat exchanger Flow path switching control provided with a buffer tank for temporarily storing hot water (hot water), a flow path switching means for switching the flow path destination of hot water supplied from the buffer tank, and a control means for switching control of the flow path switching means A unit and a hot water storage tank communicated with the channel switching means of the channel switching control unit.
本発明によれば、少なくとも貯湯タンクはそのままで、設備の老朽化や方式変更に対応でき、経済性や施工性の点で有利となる等の効果を奏する。 According to the present invention, at least the hot water storage tank is left as it is, and it is possible to cope with the aging of the equipment and the method change, which is advantageous in terms of economy and workability.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は給湯システムの装置構成図、図2は同給湯システムにおける貯湯運転時と除霜運転時の冷媒と温水の流れの説明図である。
この給湯システムは、ヒートポンプユニット1と、流路切換え制御ユニット2および、貯湯タンク3とから構成される。
はじめにヒートポンプユニット1から詳述すると、このヒートポンプユニット1には、圧縮機4と、四方切換え弁5と、室外熱交換器6と、減圧装置である電動膨張弁(PMV:パルスモータバルブ)7と、水熱交換器8および循環ポンプ9が収容配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an apparatus configuration diagram of a hot water supply system, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the flow of refrigerant and hot water during hot water storage operation and defrost operation in the hot water supply system.
This hot water supply system includes a
First, the
上記水熱交換器8は、熱交換用冷媒管8Aおよび熱交換用水配管8Bを備えていて、冷媒と水もしくは、冷媒と温水(湯)を互いに効率よく熱交換できるようになっている。上記圧縮機4、四方切換え弁5、室外熱交換器6、電動膨張弁7および水熱交換器8における熱交換用冷媒管8Aは、順次、冷媒管Rを介して連通され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。
上記ヒートポンプユニット1の側部には一対の接続口体aが互いに離間して設けられていて、これら接続口体a相互は水配管Mによって連通される。この水配管Mの中途部には、上記水熱交換器8の熱交換用水配管8Bおよび上記循環ポンプ9が設けられる。
The
A pair of connection ports a are provided apart from each other on the side of the
上記流路切換え制御ユニット2において、上記ヒートポンプユニット1側部に設けられる接続口体aとそれぞれ対向して一対の接続口体bが設けられ、互いに対向する接続口体a−b間には水配管Mが設けられて互いに連通する。
流路切換え制御ユニット2には、バッファタンク10と、三方切換え弁(流路切換え手段)11が収容配置され、上記貯湯タンク3と対向するユニット2の側部には一対の接続口体cが互いに離間して設けられる。
In the flow path
The flow path
流路切換え制御ユニット2における、ヒートポンプユニット1と対向する一方の接続口体bと、上記バッファタンク10と、上記三方切換え弁11の2つのポートおよび、貯湯タンク3と対向する一方の接続口体cは水配管Mを介して直列に接続される。
流路切換え制御ユニット2の他方の接続口体bと接続口体cは水配管Mを介して直列に接続され、この水配管Mの中途部と上記三方切換え弁11の残りのポートとはバイパス管Nを介して連通される。このバイパス管Nと、水配管Mに沿って設けられる循環ポンプ9と、水熱交換器8の熱交換用水配管8Bと、バッファタンク10および三方切換え弁11とで、循環回路Kが形成される。
In the flow path
The other connection port b and connection port c of the flow path
上記貯湯タンク3は、ここでは汎用の密閉型貯湯タンクが用いられる。この密閉型貯湯タンク3の上部と底部には接続口体dが設けられていて、上部の接続口体dは流路切換え制御ユニット2における一方の接続口体cと水配管Mを介して連通される。この水配管Mの中途部には、たとえば洗面所や厨房設備に設けられる給湯栓12と連通する給湯管Sが接続される。
貯湯タンク3の底部に設けられる接続口体dは、流路切換え制御ユニット2における他方の接続口体cと水配管Mを介して連通される。水配管Mの中途部に図示しない給水源に接続する給水管Qが連通されていて、この給水管Qは中途部に減圧弁13を備えている。
The hot
The connection port body d provided at the bottom of the hot
以上のような装置構成と配管系統であり、特に図1に示すように、上記流路切換え制御ユニットには各構成部品を電気的に制御する制御装置(制御手段)15が設けられる。 上記制御装置15は、ヒートポンプユニット1に備えられ、ヒートポンプユニット1内の電動部品を制御するヒートポンプユニット制御器16と電気的に接続される。さらに、制御装置15は流路切換え制御ユニット2内の三方切換え弁11と電気的に接続され、三方切換え弁11に対して制御信号を送るようになっている。
The apparatus configuration and the piping system as described above, and in particular, as shown in FIG. 1, the flow path switching control unit is provided with a control device (control means) 15 for electrically controlling each component. The
上記貯湯タンク3には、底部から上面部まで所定間隔を存して複数の温度センサ17が取付けられていて、それぞれの取付け部位である液面高さにおける温度を検知する。これら複数の温度センサ17は、それぞれ上記制御装置15に電気的に接続され、検知温度信号を制御装置15へ送るようになっている。さらに、上記バッファタンク10にも図示しない温度センサが取付けられていて、上記制御装置15に電気的に接続され、検知温度信号を制御装置15へ送るようになっている。
A plurality of temperature sensors 17 are attached to the hot
本発明の給湯システムでは、図2に示すように、安価な深夜電力を利用して貯湯運転が行われる。
上記制御装置15は、圧縮機4および循環ポンプ9に駆動制御信号を送るともに、四方切換え弁5および三方切換え弁11に後述するように切換え制御信号を送る。圧縮機4が駆動されて冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。冷媒は、図中実線矢印に示すように、四方切換え弁5から水熱交換器8の熱交換用冷媒管8Aに導かれて凝縮し、凝縮熱を放出する。そして冷媒は、電動膨張弁7において減圧膨張し、室外熱交換器6に導かれて蒸発し、四方切換え弁5を介して圧縮機4に吸込まれ、圧縮されて再び上述の径路を循環する。
In the hot water supply system of the present invention, as shown in FIG. 2, hot water storage operation is performed using inexpensive late-night power.
The
一方、減圧弁13を介して貯湯タンク3内へ水を供給し、満杯状態にして貯溜する。貯湯タンク3に貯えられた水は、循環ポンプ9の運転により、図中実線矢印に示すように流路切換え制御ユニット2内を介してヒートポンプユニット1内に導かれ、循環ポンプ9から水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれる。熱交換用水配管8Bに導かれる水は、水熱交換器8内の熱交換用冷媒管8Aで凝縮熱を放出する冷媒と熱交換する。
熱交換用水配管8Bに導かれる水は冷媒の凝縮熱を吸収し、温度上昇して温水(湯)に変る。温水はヒートポンプユニット1から出て、流路切換え制御ユニット2内のバッファタンク10に導かれる。上記制御装置15は、バッファタンク10内の温水が予め設定された温度に到達するまでは、温水をバッファタンク10からバイパス管Nに導通するよう三方切換え弁11を切換え制御する。したがって、温水は循環ポンプ9から水熱交換器8内の熱交換用水配管8Bに導かれて熱交換し、さらにバッファタンク10へと循環する。
On the other hand, water is supplied into the hot
The water led to the heat
バッファタンク10内の温水の温度が徐々に上昇して所定温度以上になったことを、バッファタンク10に取付けられた温度センサにより検知したら、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御する。バッファタンク10内の温水は、図中破線矢印に示すように流路切換え制御ユニット2から出て貯湯タンク3上部へ供給される。その一方で、貯湯タンク3底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、上述したように水熱交換器8に導かれて熱交換するとともにバッファタンク10に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Nを介して循環回路Kを循環する。
When the temperature sensor attached to the
バッファタンク10内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御して、バッファタンク10内の温水を貯湯タンク3へ供給する。そして、貯湯タンク3内の低温の温水を循環回路Kに循環するよう切換え制御する。
貯湯タンク3において、各水位に取付けられる全ての温度センサ17により、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク3内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置15は圧縮機4と循環ポンプ9の運転を停止して貯湯運転を終了する。
Each time it is detected that the temperature of the hot water in the
In the hot
深夜電力の適用時間外では、給湯栓12を開放すると貯湯タンク3内の温水が給湯栓12から供給される。給湯栓12を閉成すれば、給湯が終了する。
また、冬季に貯湯運転をなすと、特に室外熱交換器6では冷媒が蒸発して周囲から蒸発潜熱を奪うために、室外熱交換器6自体がより低温化して表面に霜が付着する。そのまま運転を継続すると、室外熱交換器6での熱交換効率が低下して、温水を所定温度にまで加熱することができなくなる。
そこで、制御装置15は、以下に述べるような除霜運転を行うよう制御する。このとき、圧縮機4と循環ポンプ9が駆動されることは変りがないが、四方切換え弁5と三方切換え弁11は後述するように切換え制御される。
Outside the application time of midnight power, when the
In addition, when hot water storage operation is performed in winter, the
Therefore, the
ヒートポンプユニット1においては、圧縮機4で圧縮され吐出された高温高圧の冷媒ガスが、図中一点鎖線矢印に示すように四方切換え弁5を介して室外熱交換器6に導かれ、ここで凝縮して凝縮熱を放出する。したがって、室外熱交換器6に付着していた霜が徐々に溶融する除霜作用が行われる。凝縮した冷媒は電動膨張弁7において減圧膨張し、水熱交換器8に導かれて蒸発し、四方切換え弁5を介して圧縮機4に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。
In the
一方、循環ポンプ9が駆動されて、バッファタンク10内に充満していた温水は、図中実線矢印に示すように三方切換え弁11からバイパス管Nと循環ポンプ9を介して水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれる。温水は熱交換用水配管8Bにおいて熱交換用冷媒管8Aを流通する低温の冷媒と熱交換してからバッファタンク10に導かれ、上述の循環回路Kを循環する。ヒートポンプ冷凍サイクルを循環する冷媒の温度が上がって、室外熱交換器に6おける除霜作用が早期に終了する。
On the other hand, the hot water that has been filled in the
除霜作用が完全に終了して再び貯湯運転を開始する際に、バッファタンク10内の温水が所定温度以下に低下していることを検知したら、制御装置15は三方切換え弁11の切換え方向を維持する。バッファタンク10内の温水はバイパス管Nに導びかれ、さらに循環ポンプ9を介して水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれ、熱交換用冷媒管8Aに導かれる冷媒と熱交換する。
When it is detected that the hot water in the
このとき、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方切換え弁5は切換え制御されていて、冷媒は図中実線矢印に示すように導かれ、熱交換用冷媒管8Aで凝縮して凝縮熱を放出する。熱交換用水配管8Bに導かれる低温の温水は加熱され、温度上昇して高温の温水に変る。
At this time, the four-
バッファタンク10内の温水が所定温度以上に上昇したことを検知したら、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御してバッファタンク10内の高温の温水を、図中破線矢印に示すように貯湯タンク3へ導く。
その一方で、貯湯タンク3底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、上述したように水熱交換器8に導かれて熱交換するとともにバッファタンク10に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Nを介して循環回路Kを循環する。
When it is detected that the hot water in the
On the other hand, low temperature hot water is led out from the bottom of the hot
バッファタンク10内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御して、バッファタンク10内の温水を貯湯タンク3へ供給する。そして、貯湯タンク3内の低温の温水を循環回路Kに循環するよう切換え制御する。
貯湯タンク3において、各水位に取付けられる全ての温度センサ17により、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク3内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置15は圧縮機4と循環ポンプ9の運転を停止して貯湯運転を終了する。
Each time it is detected that the temperature of the hot water in the
In the hot
このようにして、上記流路切換え制御ユニット2内に、バッファタンク10と三方切換え弁11および制御装置15を備えることにより、上記貯湯タンク3に流路切換え手段(三方切換え弁)11と制御手段(制御装置)15を備える必要がなくなり、熱源機であるヒートポンプユニット1の加熱能力と貯湯タンク3の容量の組合せに対する制限がほとんどなくなるため、貯湯タンク3の種類と、大きさ(容量)の選択自由度が増して、汎用性が向上する。
Thus, by providing the
上記制御装置15は、貯湯運転の起動時に沸き上げ温度が所定の温度になるまで、三方切換え弁11を切換え制御して温水をヒートポンプユニット1とバッファタンク10との間に循環させ、所定温度以上に上昇してから三方切換え弁11を切換え制御して貯湯タンク3へ温水を供給するようにしたから、貯湯タンク3に対して高い温度の温水を効率よく貯湯できる。
The
上記制御装置15は、室外熱交換器6に対する除霜運転において、三方切換え弁11を切換え制御しバッファタンク10内の温水をヒートポンプユニット1を構成する水熱交換器8に導き、室外熱交換器6の除霜をなす。水熱交換器8で温度低下した温水を貯湯タンク3へ戻さずに、再びバッファタンク10に戻すようにしたから、貯湯タンク3に貯溜される温水の温度低下を防止するとともに、たとえ貯湯タンク3内の温水量が不足して湯切れが生じた場合でも、室外熱交換器6に対する除霜運転が可能となる。
In the defrosting operation for the
なお、上述の実施の形態では貯湯タンクとして、密閉型のものを適用して説明したが、これに限定されるものではなく、いわゆる開放型の貯湯タンクを備えてもよい。この場合は、特に図示していないが、基本的には先に図1および図2で説明したものと同一である。以下、概略的に説明する。
給水源と貯湯タンクとを連通する給水管に減圧弁とともにモータバルブが設けられる。上記貯湯タンクにフロートスイッチが設けられ、制御装置15ではフロートスイッチから送られる信号にもとづいて上記モータバルブを制御する。そして、貯湯タンク内の湯を給湯栓12へ送る給湯管Sの中途部にはポンプが設けられる。
In the above-described embodiment, the sealed hot water storage tank has been described. However, the present invention is not limited to this, and a so-called open hot water storage tank may be provided. In this case, although not particularly illustrated, it is basically the same as that described above with reference to FIGS. A brief description will be given below.
A motor valve is provided along with a pressure reducing valve in a water supply pipe communicating with the water supply source and the hot water storage tank. The hot water storage tank is provided with a float switch, and the
上記開放型貯湯タンクを備えた構成の給湯システムにおいて貯湯運転は、減圧弁で水圧を一定にして貯湯タンク内に水を供給し貯溜する。貯湯タンクに貯溜された水は、循環ポンプ9の運転により水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれて、熱交換用冷媒管8Aから放出される冷媒の凝縮熱を吸収し温度上昇する。
熱交換用水配管8Bで温度上昇した温水はバッファタンク10に導かれ、ここに集溜する温水が所定温度以上になるまで三方切換え弁11を切換え制御して、バイパス管Nおよび循環ポンプ9からなる循環回路Kを介して再び熱交換用水配管8Bに導く。バッファタンク10内の温水が所定温度以上になると、三方切換え弁11を切換え制御してバッファタンク10内の温水を図中破線矢印に示すように、貯湯タンクに導く。
In the hot water supply system having the open type hot water storage tank, the hot water storage operation supplies water to the hot water storage tank while keeping the water pressure constant by the pressure reducing valve. The water stored in the hot water storage tank is guided to the heat
The hot water whose temperature has risen in the heat
その一方で、貯湯タンク底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、水熱交換器8に導かれて熱交換するとともにバッファタンク10に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Nを介して循環回路Kを循環する。バッファタンク10内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御して、バッファタンク10内の温水を貯湯タンク3へ供給する。
On the other hand, as shown by the solid line arrow in the figure, the low temperature hot water is led out from the bottom of the hot water storage tank, led to the
貯湯タンク3において、各水位に取付けられる全ての温度センサ17が、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク3内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置15は圧縮機4と循環ポンプ9の運転を停止して貯湯運転を終了する。
深夜電力の適用時間外では、給湯栓12を開放すると給湯ポンプが駆動されて、貯湯タンク内の温水が給湯栓12から供給される。給湯栓12を閉成すれば、給湯ポンプの運転が終了する。
In the hot
Outside the application time of midnight power, when the hot-
上記開放型の貯湯タンクを備えた場合での除霜運転は、以下に述べるようになる。
圧縮機4から吐出される高温高圧の冷媒ガスが四方切換え弁5を介して室外熱交換器6に導かれ、凝縮熱を放出するので、室外熱交換器6に付着していた霜は徐々に溶融する。凝縮した冷媒は電動膨張弁7において減圧膨張され、水熱交換器8に導かれて蒸発し、四方切換え弁5を介して圧縮機4に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。
一方、循環ポンプ9が駆動されて、バッファタンク10内に充満していた温水は三方切換え弁11からバイパス管Nを介して、循環ポンプ9から水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれる。温水は熱交換用水配管8Bにおいて熱交換用冷媒管8Aを流通する低温の冷媒と熱交換しバッファタンク10に導かれるよう循環回路Kを循環する。したがって、冷媒の温度が上がって室外熱交換器6における除霜作用が早期に終了する。
The defrosting operation when the open hot water storage tank is provided will be described below.
The high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the
On the other hand, when the circulation pump 9 is driven, the hot water filled in the
除霜作用が完全に終了して再び貯湯運転を開始する際に、バッファタンク10内の温水が所定温度以下に低下していることを検知したら、制御装置15は三方切換え弁11の切換え方向を維持する。バッファタンク10内の温水はバイパス管Nに導びかれ、さらに循環ポンプ9を介して水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれ、熱交換用冷媒管8Aに導かれる冷媒と熱交換する。
When it is detected that the hot water in the
このとき、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方切換え弁5は切換え制御されていて、冷媒は熱交換用冷媒管8Aで凝縮して凝縮熱を放出する。熱交換用水配管8Bに導かれる低温の温水は加熱され、温度上昇して高温の温水に変る。
バッファタンク10内の温水が所定温度以上に上昇したことを検知したら、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御してバッファタンク10内の高温の温水を貯湯タンクへ導く。
At this time, the four-
When detecting that the hot water in the
その一方で、貯湯タンク底部から低温の温水が導出され、水熱交換器8に導かれて熱交換するとともにバッファタンク10に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Nを介して循環回路Kを循環する。バッファタンク10内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御して、バッファタンク10内の温水を貯湯タンク3へ供給する。
On the other hand, low-temperature hot water is led out from the bottom of the hot water storage tank, led to the
貯湯タンク3において、各水位に取付けられる全ての温度センサ17が、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク3内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置15は圧縮機4と循環ポンプ9の運転を停止して貯湯運転を終了する。
このように本発明の給湯システムでは、上述した密閉型貯湯タンク3と、ここで説明した開放型貯湯タンクのいずれにも対応できる。そのため、設備の老朽化にともなうリニューアルや、熱源機としてガス給湯システムからヒートポンプ式給湯システムなどの他の方式に変更する場合に、密閉型、開放型のいずれの貯湯タンクであっても、少なくとも貯湯タンクはそのまま用いることができて、経済性および施工性の向上化を得られる。
In the hot
Thus, the hot water supply system of the present invention can be applied to both the above-described sealed hot
なお、本発明の給湯システムは、以下に述べるような構成においても適用される。
図3は他の実施の形態における給湯システムの装置構成図、図4は同給湯システムにおける貯湯運転時と除霜運転時の冷媒と温水の流れの説明図である。
この給湯システムは、ヒートポンプユニット1Aと、流路切換え制御ユニット2Aおよび、密閉型貯湯タンク3とから構成される。
上記ヒートポンプユニット1Aには、圧縮機4と、四方切換え弁5と、室外熱交換器6と、減圧装置である電動膨張弁(PMV:パルスモータバルブ)7が収容配置されている。
Note that the hot water supply system of the present invention is also applied to the configuration described below.
FIG. 3 is an apparatus configuration diagram of a hot water supply system according to another embodiment, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the flow of refrigerant and hot water during hot water storage operation and defrost operation in the hot water supply system.
This hot water supply system includes a
In the
上記流路切換え制御ユニット2Aには、水熱交換器8と、循環ポンプ9と、バッファタンク10および、三方切換え弁(流路切換え手段)11が収容配置される。上記水熱交換器8は、熱交換用冷媒管8Aおよび熱交換用水配管8Bを備えていて、上記圧縮機4、四方切換え弁11、室外熱交換器6、電動膨張弁7および水熱交換器8における熱交換用冷媒管8Aは、順次、冷媒管Rを介して連通され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。
In the flow path switching
流路切換え制御ユニット2Aにおける、水熱交換器8の熱交換用水配管8Bと、上記バッファタンク10と、上記三方切換え弁11の2つのポートおよび循環ポンプ9は水配管Mを介して接続され、これらで循環回路Kが構成される。
上記三方切換え弁11の残りのポートと、汎用の密閉型貯湯タンク3とは水配管Mを介して連通される。この水配管Mの中途部には、たとえば洗面所や厨房設備に設けられる給湯栓12と連通する給湯管Sが接続される。貯湯タンク3の底部には流路切換え制御ユニット2の循環回路Kに接続される水配管Mが設けられ、この水配管Mの中途部に図示しない給水源に接続する給水管Qが連通されていて、この給水管Qは減圧弁13を備えている。
In the flow path switching
The remaining port of the three-
以上のような装置構成と配管系統であり、特に図3に示すように、上記流路切換え制御ユニット2Aには各構成部品を電気的に制御する制御装置(制御手段)15が設けられる。上記制御装置15は、ヒートポンプユニット制御器16と、三方切換え弁11と、貯湯タンク3に底部から上面部まで所定間隔を存して設けられる複数の温度センサ17と電気的に接続される。
図4に示すように、安価な深夜電力を利用する貯湯運転の開始にあたって上記制御装置15は、圧縮機4と循環ポンプ9に駆動制御信号を送り、四方切換え弁5および三方切換え弁11に切換え制御信号を送る。
The apparatus configuration and the piping system as described above, and in particular, as shown in FIG. 3, the flow path switching
As shown in FIG. 4, the
圧縮機4が駆動され吐出される冷媒は、図中実線矢印に示すように四方切換え弁5からヒートポンプユニット1Aを出て流路切換え制御ユニット2A内に導入され、水熱交換器8の熱交換用冷媒管8Aに導かれて凝縮し、凝縮熱を放出する。そして冷媒は、再びヒートポンプユニット1A内に入って電動膨張弁7で減圧膨張し、室外熱交換器6で蒸発し、四方切換え弁5を介して圧縮機4に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。
The refrigerant that is driven and discharged by the
一方、減圧弁13を介して貯湯タンク3内へ水を供給し、満杯状態にして貯溜する。ここに貯えられた水は循環ポンプ9の運転により、図中実線矢印に示すように水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれ、熱交換用冷媒管8Aで凝縮熱を放出する冷媒と熱交換して温度上昇し温水(湯)に変る。そして、温水はヒートポンプユニット1Aから出て、バッファタンク10に導かれる。
On the other hand, water is supplied into the hot
上記制御装置15は、バッファタンク10内の温水が予め設定された温度に到達するまでは、バッファタンク10からバイパス管Nに導通するよう三方切換え弁11を切換え制御する。温水は循環ポンプ9から水熱交換器8内の熱交換用水配管8Bに導かれて熱交換し、さらにバッファタンク10へと循環する。
バッファタンク10内の温水が徐々に上昇して所定温度以上になったことを検知したら、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御する。バッファタンク10内の温水は図中破線矢印に示すように、貯湯タンク3上部へ供給される。その一方で、貯湯タンク3底部から低温の温水が図中実線矢印に示すように導出され、水熱交換器8に導かれて熱交換するとともにバッファタンク10に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Nを介して循環回路Kを循環する。
The
When it is detected that the hot water in the
バッファタンク10内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御して、バッファタンク10内の温水を貯湯タンク3へ供給する。貯湯タンク3において、各水位に取付けられる全ての温度センサ17により、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク3内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置15は圧縮機4と循環ポンプ9の運転を停止して貯湯運転を終了する。
深夜電力の適用時間外では、給湯栓12を開放すると貯湯タンク3内の温水が給湯栓12から供給される。給湯栓12を閉成すれば、給湯が終了する。
Each time it is detected that the temperature of the hot water in the
Outside the application time of midnight power, when the
また、制御装置15は、以下に述べるように除霜運転を行うよう制御する。
圧縮機4から吐出された冷媒ガスが図中一点鎖線矢印に示すように、四方切換え弁5を介して室外熱交換器6に導かれ、ここで凝縮して凝縮熱を放出する。したがって、室外熱交換器6に付着していた霜が徐々に溶融する除霜作用が行われる。凝縮した冷媒は電動膨張弁7において減圧膨張し、水熱交換器8に導かれて蒸発し、四方切換え弁5を介して圧縮機4に吸込まれ、再び上述の径路を循環する。
In addition, the
The refrigerant gas discharged from the
一方、循環ポンプ9が駆動されて、バッファタンク10内に充満していた温水が図中実線矢印に示すように、三方切換え弁11から循環ポンプ9を介して水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれる。温水は熱交換用水配管8Bにおいて熱交換用冷媒管8Aを流通する低温の冷媒と熱交換してからバッファタンク10に導かれ、上述の循環回路Kを循環する。ヒートポンプ冷凍サイクルを循環する冷媒の温度が上がって、室外熱交換器6における除霜作用が早期に終了する。
On the other hand, as the circulation pump 9 is driven and the hot water filled in the
除霜作用が完全に終了して再び貯湯運転を開始する際に、バッファタンク10内の温水が所定温度以下に低下していることを検知したら、制御装置15は三方切換え弁11の切換え方向を維持する。バッファタンク10内の温水は循環ポンプ9を介して水熱交換器8の熱交換用水配管8Bに導かれ、熱交換用冷媒管8Aに導かれる冷媒と熱交換する。
このとき、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける四方切換え弁5は切換え制御されていて、冷媒は熱交換用冷媒管8Aで凝縮して凝縮熱を放出する。熱交換用水配管8Bに導かれる低温の温水は加熱され、温度上昇して高温の温水に変る。
When it is detected that the hot water in the
At this time, the four-
バッファタンク10内の温水が所定温度以上に上昇したことを検知したら、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御し図中破線矢印に示すように、バッファタンク10内の高温の湯を貯湯タンク3へ導く。
その一方で、貯湯タンク3底部から図中実線矢印に示すように低温の温水が導出され、水熱交換器8に導かれて熱交換するとともにバッファタンク10に導かれ、所定温度に到達するまではバイパス管Nを介して循環回路Kを循環する。バッファタンク10内の温水温度が所定温度以上になったことを検知する都度、制御装置15は三方切換え弁11を切換え制御して、バッファタンク10内の温水を貯湯タンク3へ供給する。
When it is detected that the hot water in the
On the other hand, from the bottom of the hot
貯湯タンク3において、各水位に取付けられる全ての温度センサ17が、それぞれ予め設定された温度以上を検知したら、貯湯タンク3内に貯溜される温水の全てが所定温度以上になったことと判断し、制御装置15は圧縮機4と循環ポンプ9の運転を停止して貯湯運転を終了する。
特に図示していないが貯湯タンク3として、開放型の貯湯タンクを備えた場合でも、先に説明したような貯湯運転と除霜運転との切換えが可能である。したがって、水熱交換器8と循環ポンプ9を流路切換え制御ユニット2A内に備えた、この実施の形態の構成であっても、先の実施の形態と全く同様の作用効果が得られる。
In the hot
Although not particularly illustrated, even when an open-type hot water storage tank is provided as the hot
また、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments.
4…圧縮機、5…四方切換え弁、7…電動膨張弁(減圧装置)、8…水熱交換器、P…冷媒管、1…ヒートポンプユニット、10…バッファタンク、11…三方切換え弁(流路切換え手段)、15…制御装置(制御手段)、2…流路切換え制御ユニット、3…貯湯タンク。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
このヒートポンプユニットの上記水熱交換器に熱交換水を供給し、水熱交換器で熱交換して得られた温水(湯)を一時的に貯溜するバッファタンク、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および、この流路切換え手段を切換え制御する制御手段を備えた流路切換え制御ユニットと、
この流路切換え制御ユニットの上記流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクと
を具備することを特徴とする給湯システム。 A heat pump unit comprising a compressor, a four-way switching valve, an outdoor heat exchanger, a pressure reducing device, and a water heat exchanger via a refrigerant pipe to constitute a heat pump refrigeration cycle;
A buffer tank that supplies heat exchange water to the water heat exchanger of the heat pump unit and temporarily stores hot water (hot water) obtained by heat exchange with the water heat exchanger, hot water supplied from the buffer tank A flow path switching means for switching the flow path destination, and a flow path switching control unit comprising a control means for switching the flow path switching means,
A hot water supply system comprising a hot water storage tank communicated with the flow path switching means of the flow path switching control unit.
このヒートポンプユニットの上記四方切換え弁および上記減圧装置と冷媒管を介して連通されヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する水熱交換器、この水熱交換器に熱交換水を供給し水熱交換器に導かれる冷媒と熱交換して得られた温水(湯)を一時的に貯溜するバッファタンク、このバッファタンクから供出される温水の流路先を切換える流路切換え手段および、この流路切換え手段を切換え制御する制御手段などを備えた流路切換え制御ユニットと、
この流路切換え制御ユニットの上記流路切換え手段を介して連通される貯湯タンクと
を具備することを特徴とする給湯システム。 A compressor, a four-way switching valve, an outdoor heat exchanger, a decompression device, a heat pump unit connected via a refrigerant pipe;
A water heat exchanger composing a heat pump refrigeration cycle communicated with the four-way switching valve and the decompression device of the heat pump unit through a refrigerant pipe, supplying heat exchange water to the water heat exchanger, and supplying the water heat exchanger A buffer tank for temporarily storing hot water (hot water) obtained by heat exchange with the refrigerant to be guided, a flow path switching means for switching a flow path destination of the hot water supplied from the buffer tank, and this flow path switching means A flow path switching control unit including a control means for switching control, and the like;
A hot water supply system comprising a hot water storage tank communicated with the flow path switching means of the flow path switching control unit.
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