JP2012242020A - ヒートポンプ装置 - Google Patents
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- F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
Abstract
【解決手段】ヒートポンプ装置1は、圧縮機2と、加熱運転モード時に暖房機器52等に供給される加熱用流体を圧縮機2から吐出された冷媒によって加熱する放熱用熱交換器3と、放熱用熱交換器3よりも冷媒経路の下流側で冷媒圧力を調節可能とする第1の膨張弁4と、第1の膨張弁4よりも冷媒経路の下流側で第1の膨張弁4で圧力調整された冷媒と空気との間で熱交換する冷媒・空気熱交換器5と、冷媒・空気熱交換器5に対して空気を供給する送風機6と、冷媒・空気熱交換器5よりも冷媒経路の下流側で冷媒圧力を調節可能とする第2の膨張弁7と、第2の膨張弁7よりも冷媒経路の下流側で冷却運転モード時に冷却用流体を第2の膨張弁7で圧力調整された冷媒によって冷却する吸熱用熱交換器8と、を備える。
【選択図】図1
Description
当該冷却運転モード時には、圧縮機(2)から吐出された冷媒を、第1の減圧装置(4)によって減圧しないように開度を制御してから冷媒・空気熱交換器(5)で空気に対して放熱させた後、第2の減圧装置(7)で減圧してから吸熱用熱交換器(8)で冷却用流体を冷却し、前記圧縮機(2)に吸入させるように制御し、
加熱運転及び冷却運転の同時実施モード時には、放熱用熱交換器(3)で放熱して加熱用流体を加熱した冷媒を、第1の減圧装置(4)によって減圧しないように開度を制御してから冷媒・空気熱交換器(5)に流通させ、冷媒・空気熱交換器(5)を流出後、第2の減圧装置(7)で減圧してから吸熱用熱交換器(8)で冷却用流体を冷却し、圧縮機(2)に吸入させるように制御することにより、加熱運転モードと、冷却運転モードと、加熱運転及び冷却運転の同時実施モードとを切り換え制御することを特徴とする。
冷却運転モード時には、圧縮機(2)から吐出された冷媒を第1のバイパス通路(12)に流通させるように制御し、加熱運転モード時には、冷媒・空気熱交換器(5)で空気から吸熱した冷媒を第2のバイパス通路(13)に流通させるように制御することを特徴とする。
本発明を適用した第1実施形態を以下に説明する。図1は、第1実施形態に係るヒートポンプ装置1の構成を示す模式図である。図2は、ヒートポンプ装置1に関するモリエル線図である。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、給湯(給湯用タンク43への蓄熱)または暖房機器52の運転要求のみを受信すると、加熱運転を実施するため、第1の三方弁10を放熱用熱交換器3側の通路開放状態(第1のバイパス通路12の閉鎖状態)、第2の三方弁11を第2のバイパス通路13側の通路開放状態(吸熱用熱交換器8側の通路閉鎖状態)に制御し、さらに第1の膨張弁4の開度を減圧状態に制御し、送風機6の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、加熱運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2のバイパス通路13→アキュムレータ9→圧縮機2となる。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、冷房機器32の運転要求のみを受信すると、冷却運転を実施するため、第1の三方弁10を第1のバイパス12側の通路開放状態(放熱用熱交換器3側の通路閉鎖状態)、第2の三方弁11を吸熱用熱交換器8側の通路開放状態(第2のバイパス13側の通路閉鎖状態)、第1の膨張弁4を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、送風機6、ポンプ31及び送風機33を運転する。これにより、冷却運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→第1のバイパス通路12→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→アキュムレータ9→圧縮機2となる。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、上記の加熱運転と冷却運転の両方の運転要求を受信すると、両方の運転に対応するため、第1の三方弁10を放熱用熱交換器3側の通路開放状態(第1のバイパス通路12の閉鎖状態)、第2の三方弁11を吸熱用熱交換器8側の通路開放状態(第2のバイパス13側の通路閉鎖状態)、第1の膨張弁4を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、ポンプ31及び送風機33の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、当該同時実施モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→アキュムレータ9→圧縮機2となる。
第2実施形態に係るヒートポンプ装置1Aは、第1実施形態のヒートポンプ装置1に対して、三方弁10,11の代わりに電磁弁14,15,16を備える形態である。第2実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、各運転モードの作動及び作用、作用効果等については第1実施形態と同様である。図3は、第2実施形態に係るヒートポンプ装置1Aの構成を示す模式図である。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、給湯(給湯用タンク43への蓄熱)または暖房機器52の運転要求のみを受信すると、加熱運転を実施するため、電磁弁14を閉状態に、電磁弁15及び電磁弁16を開状態に、第2の膨張弁7の開度を0%(閉状態)に制御し、さらに第1の膨張弁4の開度を減圧状態に制御し、送風機6の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、加熱運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→電磁弁15→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2のバイパス通路13(電磁弁16)→アキュムレータ9→圧縮機2となる。この加熱運転モードでは、電磁弁16の開状態と第2の膨張弁7の全閉状態を実施する制御により、吸熱用熱交換器8に冷媒を流さない冷媒経路を設定するとともに、冷媒・空気熱交換器5は低圧側の吸熱器として作動する。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、冷房機器32の運転要求のみを受信すると、冷却運転を実施するため、電磁弁14を開状態に、電磁弁15及び電磁弁16を開状態に、第1の膨張弁4を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、送風機6、ポンプ31及び送風機33を運転する。これにより、冷却運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→第1のバイパス通路12(電磁弁14)→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→アキュムレータ9→圧縮機2となる。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、上記の加熱運転と冷却運転の両方の運転要求を受信すると、両方の運転に対応するため、電磁弁14及び電磁弁16を閉状態に、電磁弁15を開状態に、第1の膨張弁4を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、ポンプ31及び送風機33の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、当該同時実施モードの冷媒経路は、圧縮機2→電磁弁15→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→アキュムレータ9→圧縮機2となる。
第3実施形態に係るヒートポンプ装置1Bは、第1実施形態のヒートポンプ装置1に対して、第1のバイパス通路12及び第2のバイパス通路13を廃止した形態である。第3実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、各運転モードの作動及び作用、作用効果等については第1実施形態と同様である。図4は、第3実施形態に係るヒートポンプ装置1Bの構成を示す模式図である。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、給湯(給湯用タンク43への蓄熱)または暖房機器52の運転要求のみを受信すると、加熱運転を実施するため、第2の膨張弁7の開度を100%(全開状態)に、第1の膨張弁4の開度を減圧状態に制御し、送風機6の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、加熱運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第1の膨張弁4→吸熱用熱交換器8→アキュムレータ9→圧縮機2となる。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、冷房機器32の運転要求のみを受信すると、冷却運転を実施するため、第1の膨張弁4の開度を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、送風機6、ポンプ31及び送風機33を運転し、ポンプ41及びポンプ51は停止させる。これにより、冷却運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→アキュムレータ9→圧縮機2となる。この加熱運転モードでは、冷媒・空気熱交換器5を高圧側の放熱器として作動させる。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、上記の加熱運転と冷却運転の両方の運転要求を受信すると、両方の運転に対応するため、第1の膨張弁4を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、ポンプ31及び送風機33の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、当該同時実施モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→アキュムレータ9→圧縮機2となる。
第4実施形態に係るヒートポンプ装置1Cは、第1実施形態のヒートポンプ装置1に対して、第2の膨張弁7の代わりにエジェクタ装置17を備える形態である。第4実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、各運転モードの作動及び作用、作用効果等については第1実施形態と同様である。図5は、第4実施形態に係るヒートポンプ装置1Cの構成を示す模式図である。
上記第1の実施形態と同様である。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、冷房機器32の運転要求のみを受信すると、冷却運転を実施するため、第1の三方弁10を第1のバイパス12側の通路開放状態(放熱用熱交換器3側の通路閉鎖状態)、第2の三方弁11を吸熱用熱交換器8側の通路開放状態(第2のバイパス13側の通路閉鎖状態)、第1の膨張弁4を全開状態に制御し、さらにエジェクタ装置17を適正開度に制御し、送風機6、ポンプ31及び送風機33を運転する。これにより、冷却運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→第1のバイパス通路12→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→エジェクタ装置17→アキュムレータ9→吸熱用熱交換器8→エジェクタ装置17の吸引部17a→アキュムレータ9→圧縮機2となる。なお、エジェクタ装置17からアキュムレータ9に流入した冷媒のうち、液相冷媒は吸熱用熱交換器8に流入し、気相冷媒は圧縮機2に吸入される。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、上記の加熱運転と冷却運転の両方の運転要求を受信すると、両方の運転に対応するため、第1の三方弁10を放熱用熱交換器3側の通路開放状態(第1のバイパス通路12の閉鎖状態)、第2の三方弁11を吸熱用熱交換器8側の通路開放状態(第2のバイパス13側の通路閉鎖状態)、第1の膨張弁4を全開状態に制御し、さらにエジェクタ装置17を適正開度に制御し、ポンプ31及び送風機33の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、当該同時実施モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→エジェクタ装置17→アキュムレータ9→吸熱用熱交換器8→エジェクタ装置17の吸引部17a→アキュムレータ9→圧縮機2となる。なお、エジェクタ装置17からアキュムレータ9に流入した冷媒のうち、液相冷媒は吸熱用熱交換器8に流入し、気相冷媒は圧縮機2に吸入される。
第5実施形態に係るヒートポンプ装置1Dは、第1実施形態のヒートポンプ装置1に対して、第2の膨張弁7の代わりにエジェクタ装置18を備える形態である。第5実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、各運転モードの作動及び作用、作用効果等については第1実施形態と同様である。図6は、第5実施形態に係るヒートポンプ装置1Dの構成を示す模式図である。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、給湯(給湯用タンク43への蓄熱)または暖房機器52の運転要求のみを受信すると、加熱運転を実施するため、第1の三方弁10を放熱用熱交換器3側の通路開放状態(第1のバイパス通路12の閉鎖状態)、第2の三方弁11を第2のバイパス通路13側の通路開放状態(吸熱用熱交換器8側の通路閉鎖状態)に制御し、さらにエジェクタ装置18を適正開度に制御し、送風機6の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、加熱運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→エジェクタ装置18→アキュムレータ19→冷媒・空気熱交換器5→エジェクタ装置18の吸引部18a→アキュムレータ19→第2のバイパス通路13→圧縮機2となる。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、冷房機器32の運転要求のみを受信すると、冷却運転を実施するため、第1の三方弁10を第1のバイパス12側の通路開放状態(放熱用熱交換器3側の通路閉鎖状態)、第2の三方弁11を吸熱用熱交換器8側の通路開放状態(第2のバイパス13側の通路閉鎖状態)、エジェクタ装置18の開度を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、送風機6、ポンプ31及び送風機33を運転する。これにより、冷却運転モードの冷媒経路は、圧縮機2→第1のバイパス通路12→エジェクタ装置18→アキュムレータ19→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→圧縮機2となる。
制御装置100は、リモートコントローラ110や他の制御装置から送られる信号により、上記の加熱運転と冷却運転の両方の運転要求を受信すると、両方の運転に対応するため、第1の三方弁10を放熱用熱交換器3側の通路開放状態(第1のバイパス通路12の閉鎖状態)、第2の三方弁11を吸熱用熱交換器8側の通路開放状態(第2のバイパス13側の通路閉鎖状態)、エジェクタ装置18の開度を全開状態に制御し、さらに第2の膨張弁7の開度を減圧状態に制御し、ポンプ31及び送風機33の運転、ポンプ41及びポンプ51の対応する一方の運転を実施する。これにより、当該同時実施モードの冷媒経路は、圧縮機2→放熱用熱交換器3→第1の膨張弁4→冷媒・空気熱交換器5→エジェクタ装置18→アキュムレータ19→第2の膨張弁7→吸熱用熱交換器8→圧縮機2となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
2…圧縮機
3…放熱用熱交換器
4…第1の膨張弁(第1の減圧装置)
5…冷媒・空気熱交換器
6…送風機(空気供給装置)
7…第2の膨張弁(第2の減圧装置)
8…吸熱用熱交換器
12…第1のバイパス通路
13…第2のバイパス通路
17,18…エジェクタ装置
32…冷房機器(第2の外部機器)
43…給湯用タンク(第1の外部機器)
52…暖房機器(第1の外部機器)
100…制御装置
Claims (5)
- 冷媒を吸入し吐出する圧縮機(2)と、
加熱運転モード時に第1の外部機器(43,52)に供給される加熱用流体を、前記圧縮機(2)から吐出された冷媒の放熱作用によって加熱する放熱用熱交換器(3)と、
前記放熱用熱交換器(3)よりも冷媒経路の下流側に設けられ、冷媒の圧力を調節可能とする第1の減圧装置(4)と、
前記第1の減圧装置(4)よりも冷媒経路の下流側に設けられ、前記第1の減圧装置(4)で圧力調整された冷媒と空気との間で熱交換する冷媒・空気熱交換器(5)と、
前記冷媒・空気熱交換器(5)に対して冷媒と熱交換する空気を供給する空気供給装置(6)と、
前記冷媒・空気熱交換器(5)よりも冷媒経路の下流側に設けられ、冷媒の圧力を調節可能とする第2の減圧装置(7)と、
前記第2の減圧装置(7)よりも冷媒経路の下流側に設けられる熱交換器であって、第2の外部機器(32)に供給される冷却用流体を冷却する冷却運転モード時に前記冷却用流体を前記第2の減圧装置(7)で圧力調整された冷媒の吸熱作用によって冷却する吸熱用熱交換器(8)と、
を備え、
前記加熱運転モード時には、前記放熱用熱交換器(3)で放熱して前記加熱用流体を加熱した冷媒を、前記第1の減圧装置(4)で減圧してから前記冷媒・空気熱交換器(5)で前記空気から吸熱させた後、前記圧縮機(2)に吸入させるように制御し、
前記冷却運転モード時には、前記圧縮機(2)から吐出された冷媒を、前記第1の減圧装置(4)によって減圧しないように開度を制御してから前記冷媒・空気熱交換器(5)で前記空気に対して放熱させた後、前記第2の減圧装置(7)で減圧してから前記吸熱用熱交換器(8)で前記冷却用流体を冷却し、前記圧縮機(2)に吸入させるように制御し、
前記加熱運転及び前記冷却運転の同時実施モード時には、前記放熱用熱交換器(3)で放熱して前記加熱用流体を加熱した冷媒を、前記第1の減圧装置(4)によって減圧しないように開度を制御してから前記冷媒・空気熱交換器(5)に流通させ、前記冷媒・空気熱交換器(5)を流出後、前記第2の減圧装置(7)で減圧してから前記吸熱用熱交換器(8)で前記冷却用流体を冷却し、前記圧縮機(2)に吸入させるように制御することにより、前記加熱運転モードと、前記冷却運転モードと、前記加熱運転及び前記冷却運転の同時実施モードとを切り換え制御することを特徴とするヒートポンプ装置。 - 前記放熱用熱交換器(3)よりも冷媒経路の上流側部位と下流側部位とを連結する第1のバイパス通路(12)と、前記吸熱用熱交換器(8)よりも冷媒経路の上流側部位と下流側部位とを連結する第2のバイパス通路(13)と、を備え、
前記冷却運転モード時には、前記圧縮機(2)から吐出された冷媒を前記第1のバイパス通路(12)に流通させるように制御し、
前記加熱運転モード時には、前記冷媒・空気熱交換器(5)で前記空気から吸熱した冷媒を前記第2のバイパス通路(13)に流通させるように制御することを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ装置。 - 前記空気供給装置(6)は、前記冷媒・空気熱交換器(5)に対する空気の供給量を可変するように構成され
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒートポンプ装置。 - 前記第1の減圧装置(4)または前記第2の減圧装置(7)は、エジェクタ装置(17,18)で構成され、
当該エジェクタ装置(17,18)は、流入した冷媒をノズルで圧力調整して減圧膨張し、当該ノズルから噴出した液相冷媒の吸引力によって前記放熱用熱交換器(3)または前記吸熱用熱交換器(8)から流出した気相冷媒を吸引し、当該気相冷媒と前記液相冷媒とを混合させて当該混合冷媒を減速した後、前記放熱用熱交換器(3)または前記吸熱用熱交換器(8)へ向けて流出させることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。 - 冷媒を吸入し吐出する圧縮機(2)と、
前記圧縮機(2)から吐出させた冷媒と、第1の外部機器(43,52)に供給される加熱用流体とを熱交換させ、前記加熱用流体を加熱する放熱用熱交換器(3)と、
前記放熱用熱交換器(3)における、前記加熱用流体と前記冷媒との熱交換量を調整する第1の熱交換量調整手段(10,41,51)と、
前記放熱用熱交換器(3)よりも冷媒経路の下流側に設けられ、冷媒の圧力を調節可能とする第1の減圧装置(4)と、
前記第1の減圧装置(4)よりも冷媒経路の下流側に設けられ、前記第1の減圧装置(4)で圧力調整された冷媒と空気との間で熱交換する冷媒・空気熱交換器(5)と、
前記冷媒・空気熱交換器(5)に対して冷媒と熱交換する空気を供給する空気供給装置(6)と、
前記冷媒・空気熱交換器(5)よりも冷媒経路の下流側に設けられ、第2の外部機器(32)に供給される冷却用流体を冷却する吸熱用熱交換器(8)と、
前記吸熱用熱交換器(8)における、前記冷却用流体と冷媒との熱交換量を調整する第2の熱交換量調整手段(11,31)と、
前記吸熱用熱交換器(8)よりも冷媒経路の上流側に設けられ、前記冷媒・空気熱交換器(5)を流出した冷媒の圧力を調節可能とする第2の減圧装置(7)と、
前記第1の熱交換量調整手段(10,41,51)、前記第2の熱交換量調整手段(11,31)、第1の減圧装置(4)、及び第2の減圧装置(7)を制御する制御装置(100)と、を備えることを特徴とするヒートポンプ装置。
Priority Applications (2)
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