JP2014109405A - Water heating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水加熱システムに関する。 The present invention relates to a water heating system.
従来、特許文献1(特開2001−108256号公報)に開示されるように、ヒートポンプを利用して水を加熱し、生成された湯を貯湯タンクに貯める給湯システムが知られている。この給湯システムは、冷媒が循環する冷媒回路と、水が流れる水回路とを備えている。冷媒回路は、圧縮機と、水−冷媒熱交換器と、膨張弁と、冷媒−空気熱交換器とが接続された回路である。冷媒回路は、ヒートポンプを構成する。水回路は、給水ポンプと、水−冷媒熱交換器と、貯湯タンクとが接続された回路である。冷媒回路および水回路は、水−冷媒熱交換器を共有する。冷媒回路を循環する冷媒は、冷媒−空気熱交換器において、外気と熱交換して加熱される。水回路を流れる水は、水−冷媒熱交換器において、冷媒回路を循環する冷媒と熱交換して加熱される。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-108256), a hot water supply system that heats water using a heat pump and stores the generated hot water in a hot water storage tank is known. This hot water supply system includes a refrigerant circuit in which refrigerant circulates and a water circuit in which water flows. The refrigerant circuit is a circuit in which a compressor, a water-refrigerant heat exchanger, an expansion valve, and a refrigerant-air heat exchanger are connected. The refrigerant circuit constitutes a heat pump. The water circuit is a circuit in which a water supply pump, a water-refrigerant heat exchanger, and a hot water storage tank are connected. The refrigerant circuit and the water circuit share a water-refrigerant heat exchanger. The refrigerant circulating in the refrigerant circuit is heated by exchanging heat with the outside air in the refrigerant-air heat exchanger. The water flowing through the water circuit is heated by exchanging heat with the refrigerant circulating in the refrigerant circuit in the water-refrigerant heat exchanger.
また、他の給湯システムとして、特許文献2(特開2004−132647号公報)に開示されるように、2つの冷媒回路と水回路とからなる、二元冷媒回路を備える給湯システムが知られている。この給湯システムは、低段側冷媒回路と、給湯用冷媒回路と、水回路とを備えている。低段側冷媒回路は、ヒートポンプを構成し、冷媒−空気熱交換器と、冷媒−冷媒熱交換器とを有する冷媒回路である。給湯用冷媒回路は、ヒートポンプを構成し、冷媒−冷媒熱交換器と、水−冷媒熱交換器とを有する冷媒回路である。低段側冷媒回路および給湯用冷媒回路は、冷媒−冷媒熱交換器を介してカスケード接続されている。低段側冷媒回路を循環する冷媒は、冷媒−空気熱交換器において、外気と熱交換して加熱される。給湯用冷媒回路を循環する冷媒は、冷媒−冷媒熱交換器において、低段側冷媒回路を循環する冷媒と熱交換して加熱される。水回路を流れる水は、水−冷媒熱交換器において、給湯用冷媒回路を循環する冷媒と熱交換して加熱される。この給湯システムは、特許文献1に開示される一元冷媒回路を備える給湯システムよりも高い運転効率を達成することができる。
Further, as another hot water supply system, as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-132647), a hot water supply system including a dual refrigerant circuit including two refrigerant circuits and a water circuit is known. Yes. This hot water supply system includes a low-stage refrigerant circuit, a hot water supply refrigerant circuit, and a water circuit. The low stage side refrigerant circuit is a refrigerant circuit that constitutes a heat pump and includes a refrigerant-air heat exchanger and a refrigerant-refrigerant heat exchanger. The hot water supply refrigerant circuit is a refrigerant circuit that constitutes a heat pump and includes a refrigerant-refrigerant heat exchanger and a water-refrigerant heat exchanger. The low stage side refrigerant circuit and the hot water supply refrigerant circuit are cascade-connected via a refrigerant-refrigerant heat exchanger. The refrigerant circulating in the low-stage refrigerant circuit is heated by exchanging heat with the outside air in the refrigerant-air heat exchanger. The refrigerant circulating in the hot water supply refrigerant circuit is heated by exchanging heat with the refrigerant circulating in the low-stage refrigerant circuit in the refrigerant-refrigerant heat exchanger. The water flowing in the water circuit is heated by exchanging heat with the refrigerant circulating in the hot water supply refrigerant circuit in the water-refrigerant heat exchanger. This hot water supply system can achieve higher operating efficiency than the hot water supply system including the single refrigerant circuit disclosed in
ヒートポンプを利用する給湯システムでは、外気の温度が低い時期等に、冷媒−空気熱交換器に霜が付着することがある。そのため、給湯システムの運転効率の低下を抑えるために、冷媒−空気熱交換器に付着した霜を除去するデフロスト運転が行われる。一元冷媒回路を備える給湯システムの場合、冷媒回路における冷媒の循環方向を通常運転時とは逆にすることで、水−冷媒熱交換器に残っている熱を利用して冷媒−空気熱交換器をデフロストする。 In a hot water supply system using a heat pump, frost may adhere to the refrigerant-air heat exchanger when the temperature of the outside air is low. Therefore, in order to suppress a decrease in operating efficiency of the hot water supply system, a defrost operation for removing frost attached to the refrigerant-air heat exchanger is performed. In the case of a hot water supply system having a single refrigerant circuit, the refrigerant-air heat exchanger uses the heat remaining in the water-refrigerant heat exchanger by reversing the refrigerant circulation direction in the refrigerant circuit from that during normal operation. To defrost.
しかし、二元冷媒回路を備える給湯システムでは、低段側冷媒回路の冷媒−冷媒熱交換器に残っている熱量が十分でないために、デフロストに必要な時間が長くなり、また、冷媒−空気熱交換器に霜が融け残るおそれがある。 However, in a hot water supply system having a binary refrigerant circuit, the amount of heat remaining in the refrigerant-refrigerant heat exchanger of the low-stage refrigerant circuit is not sufficient, so that the time required for defrosting becomes longer, and the refrigerant-air heat Frost may remain on the exchanger.
本発明の目的は、デフロストに必要な時間を短縮することができ、かつ、霜の融け残りの発生を抑えることができる水加熱システムを提供することである。 The objective of this invention is providing the water heating system which can shorten the time required for defrost and can suppress generation | occurrence | production of the unmelted frost.
本発明の第1観点に係る水加熱システムは、第1冷媒回路と、第2冷媒回路と、水回路と、制御部とを備える。第1冷媒回路は、第1熱交換器と第2熱交換器とを有し、第1冷媒が循環する回路である。第1熱交換器は、熱源と第1冷媒とを熱交換させる。第2熱交換器は、第1冷媒と第2冷媒とを熱交換させる。第2冷媒回路は、第2熱交換器と第3熱交換器とを有し、第2冷媒が循環する回路である。第2冷媒回路は、第1冷媒回路と第2熱交換器を共有する。第3熱交換器は、第2冷媒と水とを熱交換させる。水回路は、第3熱交換器を有し、水が通過する回路である。水回路は、第2冷媒回路と第3熱交換器を共有する。制御部は、第1熱交換器のデフロスト運転を行うために、第1冷媒回路、第2冷媒回路および水回路を制御する。制御部は、デフロスト運転を開始する前に、水回路における第3熱交換器への水の供給と、第2冷媒回路における第2熱交換器への第2冷媒の供給とを止める。制御部は、第1冷媒回路において第1冷媒が循環する方向を逆にして、第1冷媒を第2熱交換器から第1熱交換器に供給することで、デフロスト運転を開始する。 The water heating system according to the first aspect of the present invention includes a first refrigerant circuit, a second refrigerant circuit, a water circuit, and a control unit. The first refrigerant circuit has a first heat exchanger and a second heat exchanger, and is a circuit through which the first refrigerant circulates. The first heat exchanger exchanges heat between the heat source and the first refrigerant. The second heat exchanger exchanges heat between the first refrigerant and the second refrigerant. The second refrigerant circuit has a second heat exchanger and a third heat exchanger, and is a circuit through which the second refrigerant circulates. The second refrigerant circuit shares the first refrigerant circuit and the second heat exchanger. The third heat exchanger exchanges heat between the second refrigerant and water. The water circuit has a third heat exchanger and is a circuit through which water passes. The water circuit shares the second refrigerant circuit and the third heat exchanger. The control unit controls the first refrigerant circuit, the second refrigerant circuit, and the water circuit in order to perform the defrost operation of the first heat exchanger. The control unit stops the supply of water to the third heat exchanger in the water circuit and the supply of the second refrigerant to the second heat exchanger in the second refrigerant circuit before starting the defrost operation. The controller reverses the direction in which the first refrigerant circulates in the first refrigerant circuit and supplies the first refrigerant from the second heat exchanger to the first heat exchanger, thereby starting the defrost operation.
第1観点に係る水加熱システムは、第1冷媒回路および第2冷媒回路が第2熱交換器を介してカスケード接続される二元冷媒回路を備える。この水加熱システムは、例えば、給湯設備として利用される。第1冷媒回路は、低段側の冷媒回路であり、第2冷媒回路は、高段側の冷媒回路である。第1冷媒回路を循環する第1冷媒は、第1熱交換器において熱源と熱交換して加熱され、第2熱交換器において第2冷媒回路を循環する第2冷媒と熱交換して冷却される。第1熱交換器において熱交換される熱源は、例えば、外気である。第2冷媒回路を循環する第2冷媒は、第2熱交換器において第1冷媒回路を循環する第1冷媒と熱交換して加熱され、第3熱交換器において水回路を流れる水と熱交換して冷却される。水回路を流れる水は、第3熱交換器において第2冷媒回路を循環する第2冷媒と熱交換して加熱される。この水加熱システムでは、熱源である外気の温度が低い時期等において、第1熱交換器に霜が付着することがある。この場合、この水加熱システムは、第1熱交換器に付着した霜を除去するデフロスト運転を行う。具体的には、第1冷媒回路における第1冷媒の循環方向を通常運転時とは逆にする逆サイクル運転を行うことで、第2熱交換器に残っている熱を利用して第1熱交換器をデフロストする。 The water heating system according to the first aspect includes a binary refrigerant circuit in which a first refrigerant circuit and a second refrigerant circuit are cascade-connected via a second heat exchanger. This water heating system is used as, for example, hot water supply equipment. The first refrigerant circuit is a low-stage refrigerant circuit, and the second refrigerant circuit is a high-stage refrigerant circuit. The first refrigerant circulating in the first refrigerant circuit is heated by exchanging heat with a heat source in the first heat exchanger, and is cooled by exchanging heat with the second refrigerant circulating in the second refrigerant circuit in the second heat exchanger. The The heat source that exchanges heat in the first heat exchanger is, for example, outside air. The second refrigerant circulating in the second refrigerant circuit is heated by exchanging heat with the first refrigerant circulating in the first refrigerant circuit in the second heat exchanger, and exchanges heat with water flowing in the water circuit in the third heat exchanger. And cooled. The water flowing through the water circuit is heated by exchanging heat with the second refrigerant circulating in the second refrigerant circuit in the third heat exchanger. In this water heating system, frost may adhere to the first heat exchanger when the temperature of the outside air that is a heat source is low. In this case, this water heating system performs the defrost operation which removes the frost adhering to the 1st heat exchanger. Specifically, by performing reverse cycle operation in which the circulation direction of the first refrigerant in the first refrigerant circuit is reversed from that during normal operation, the first heat is utilized using the heat remaining in the second heat exchanger. Defrost the exchanger.
この水加熱システムは、第1冷媒回路の逆サイクル運転によって第1熱交換器のデフロスト運転を行う前に、水回路における水の流れ、および、第2冷媒回路における第2冷媒の循環を止めて、第2熱交換器および第3熱交換器における熱交換を抑制する。次に、この水加熱システムは、第1冷媒回路において、通常運転時と同じ方向に第1冷媒を循環させる正サイクル運転を行い、第2熱交換器の温度を上昇させる。その後、この水加熱システムは、第1冷媒回路の逆サイクル運転を開始して、第2熱交換器に残っている熱を利用して第1熱交換器をデフロストする。すなわち、この水加熱システムでは、第1冷媒回路の逆サイクル運転による第1熱交換器のデフロストを行う前に、予め、第1冷媒回路の正サイクル運転を行って第2熱交換器に熱を蓄積させる。第1冷媒回路は、二元冷媒回路の低段側の冷媒回路であるので、逆サイクル運転の開始時に第2熱交換器に残っている熱量が、第1熱交換器のデフロストに十分でない可能性がある。そのため、第1冷媒回路の逆サイクル運転を行う前に、水回路における水の流れ、および、第2冷媒回路における第2冷媒の循環を止めて、さらに、第1冷媒回路の正サイクル運転を行うことで、この水加熱システムは、第1熱交換器のデフロストに十分な熱を第2熱交換器に蓄積させる。従って、この水加熱システムは、デフロストに必要な時間を短縮することができ、かつ、霜の融け残りの発生を抑えることができる。 This water heating system stops the flow of water in the water circuit and the circulation of the second refrigerant in the second refrigerant circuit before performing the defrost operation of the first heat exchanger by the reverse cycle operation of the first refrigerant circuit. The heat exchange in the second heat exchanger and the third heat exchanger is suppressed. Next, this water heating system performs a positive cycle operation in which the first refrigerant is circulated in the same direction as in the normal operation in the first refrigerant circuit, and raises the temperature of the second heat exchanger. Thereafter, the water heating system starts reverse cycle operation of the first refrigerant circuit, and defrosts the first heat exchanger using heat remaining in the second heat exchanger. That is, in this water heating system, before the first heat exchanger is defrosted by the reverse cycle operation of the first refrigerant circuit, the first refrigerant circuit is previously operated in the forward cycle to heat the second heat exchanger. Accumulate. Since the first refrigerant circuit is a refrigerant circuit on the lower stage side of the binary refrigerant circuit, the amount of heat remaining in the second heat exchanger at the start of the reverse cycle operation may not be sufficient for defrosting the first heat exchanger. There is sex. Therefore, before performing the reverse cycle operation of the first refrigerant circuit, the flow of water in the water circuit and the circulation of the second refrigerant in the second refrigerant circuit are stopped, and further the forward cycle operation of the first refrigerant circuit is performed. Thus, this water heating system causes the second heat exchanger to accumulate heat sufficient for defrosting the first heat exchanger. Therefore, this water heating system can shorten the time required for defrosting and can suppress the occurrence of unmelted frost.
本発明の第2観点に係る水加熱システムは、第1観点に係る水加熱システムであって、第1冷媒回路は、第1冷媒を圧縮する第1圧縮機を有し、第2冷媒回路は、第2冷媒を圧縮する第2圧縮機を有する。制御部は、デフロスト運転を開始する前に、第1圧縮機の運転周波数を第1運転時間だけ増加させ、かつ、第2圧縮機の運転を停止させる。 A water heating system according to a second aspect of the present invention is the water heating system according to the first aspect, wherein the first refrigerant circuit has a first compressor that compresses the first refrigerant, and the second refrigerant circuit is And a second compressor for compressing the second refrigerant. The control unit increases the operating frequency of the first compressor for the first operating time and stops the operation of the second compressor before starting the defrost operation.
第2観点に係る水加熱システムでは、第1冷媒回路の逆サイクル運転による第1熱交換器のデフロスト運転を行う前に、第1圧縮機の運転周波数を通常運転時より増加させた状態で、第1冷媒回路の正サイクル運転を第1運転時間だけ行う。第1圧縮機の運転周波数を増加させることで、第2熱交換器に熱が効果的に蓄積される。従って、この水加熱システムは、デフロストに必要な時間を効果的に短縮することができる。 In the water heating system according to the second aspect, before performing the defrost operation of the first heat exchanger by the reverse cycle operation of the first refrigerant circuit, the operation frequency of the first compressor is increased from the normal operation time, The first cycle operation of the first refrigerant circuit is performed for the first operation time. By increasing the operating frequency of the first compressor, heat is effectively accumulated in the second heat exchanger. Therefore, this water heating system can effectively shorten the time required for defrosting.
本発明の第3観点に係る水加熱システムは、第1観点または第2観点に係る水加熱システムであって、制御部は、第2熱交換器に供給される第1冷媒の温度が第1温度に達したときに、デフロスト運転を開始する。 The water heating system according to the third aspect of the present invention is the water heating system according to the first aspect or the second aspect, and the controller is configured such that the temperature of the first refrigerant supplied to the second heat exchanger is the first. When the temperature is reached, defrost operation is started.
第3観点に係る水加熱システムでは、第1熱交換器のデフロスト運転の開始前に第1冷媒回路の正サイクル運転を行っている間に、制御部は、例えば、第2熱交換器を通過する第1冷媒の温度を監視する。そして、第2熱交換器を通過する第1冷媒の温度が第1温度に達したときに、制御部は、第1熱交換器のデフロストに十分な熱が第2熱交換器に蓄積されたと判断して、第1熱交換器のデフロスト運転を開始する。従って、第1温度を予め設定することで、この水加熱システムは、デフロストに必要な時間を効果的に短縮することができる。 In the water heating system according to the third aspect, the control unit passes, for example, the second heat exchanger while performing the positive cycle operation of the first refrigerant circuit before the start of the defrost operation of the first heat exchanger. The temperature of the first refrigerant to be monitored is monitored. And when the temperature of the 1st refrigerant | coolant which passes a 2nd heat exchanger reaches 1st temperature, the control part is that the heat sufficient for the defrost of the 1st heat exchanger was accumulate | stored in the 2nd heat exchanger. Judgment is made and defrost operation of the first heat exchanger is started. Therefore, by setting the first temperature in advance, this water heating system can effectively shorten the time required for defrosting.
本発明の第4観点に係る水加熱システムは、第1乃至第3観点のいずれか1つに係る水加熱システムであって、制御部は、さらに、第2冷媒回路において第2冷媒が循環する方向を逆にして、第2冷媒を第3熱交換器から第2熱交換器に供給することで、デフロスト運転を開始する。 The water heating system according to a fourth aspect of the present invention is the water heating system according to any one of the first to third aspects, wherein the control unit further circulates the second refrigerant in the second refrigerant circuit. The defrosting operation is started by reversing the direction and supplying the second refrigerant from the third heat exchanger to the second heat exchanger.
第4観点に係る水加熱システムでは、第1冷媒回路および第2冷媒回路の両方の逆サイクル運転を行うことで、第1熱交換器のデフロスト運転を行う。第2冷媒回路の逆サイクル運転によって、第3熱交換器に残っている熱が第2熱交換器に移動するので、第2熱交換器により多くの熱が蓄積される。この水加熱システムは、第1熱交換器のデフロスト運転の開始時において水回路に湯が残っている場合、水回路の湯の熱を、第2冷媒回路を介して、第1熱交換器のデフロストに利用することができる。従って、第2冷媒回路の逆サイクル運転を行うことで、この水加熱システムは、デフロストに必要な時間を効果的に短縮することができる。 In the water heating system according to the fourth aspect, the defrost operation of the first heat exchanger is performed by performing the reverse cycle operation of both the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit. Due to the reverse cycle operation of the second refrigerant circuit, the heat remaining in the third heat exchanger moves to the second heat exchanger, so that a large amount of heat is accumulated in the second heat exchanger. In the water heating system, when hot water remains in the water circuit at the start of the defrosting operation of the first heat exchanger, the heat of the hot water in the water circuit is transferred to the first heat exchanger via the second refrigerant circuit. Can be used for defrosting. Therefore, by performing the reverse cycle operation of the second refrigerant circuit, this water heating system can effectively shorten the time required for defrosting.
第1観点に係る水加熱システムは、デフロストに必要な時間を短縮することができ、かつ、霜の融け残りの発生を抑えることができる。 The water heating system which concerns on a 1st viewpoint can shorten the time required for defrost, and can suppress generation | occurrence | production of the unmelted frost.
第2観点乃至第4観点に係る水加熱システムは、デフロストに必要な時間を効果的に短縮することができる。 The water heating system according to the second aspect to the fourth aspect can effectively shorten the time required for defrosting.
本発明の実施形態に係る水加熱システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る水加熱システムは、例えば、給湯設備として利用される。 A water heating system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The water heating system according to the present embodiment is used as, for example, hot water supply equipment.
(1)水加熱システムの構成
図1は、本実施形態に係る水加熱システム10の通常運転時における回路構成図である。図2は、本実施形態に係る水加熱システム10のデフロスト運転開始前における回路構成図である。図3は、本実施形態に係る水加熱システム10のデフロスト運転時における回路構成図である。水加熱システム10は、主として、第1冷媒回路20と、第2冷媒回路30と、水回路40と、制御部50とから構成される。水加熱システム10は、第1冷媒回路20と第2冷媒回路30とがカスケード接続された二元冷媒回路を備える。第1冷媒回路20は、低段側の冷媒回路である。第2冷媒回路30は、高段側の冷媒回路である。第1冷媒回路20および第2冷媒回路30は、それぞれ、ヒートポンプを構成する。次に、第1冷媒回路20、第2冷媒回路30、水回路40および制御部50について、それぞれ説明する。
(1) Configuration of Water Heating System FIG. 1 is a circuit configuration diagram during normal operation of the
(1−1)第1冷媒回路
第1冷媒回路20は、主として、第1熱交換器22と、第1圧縮機24と、第1膨張弁26と、第1四方切替弁28と、第2熱交換器32とが接続された冷媒回路である。第1冷媒回路20では、第1冷媒が循環する。第1冷媒は、R410Aである。第1冷媒回路20は、第1冷媒の循環方向に応じて、第1正サイクル運転または第1逆サイクル運転を行う。図1には、第1正サイクル運転時における第1冷媒の循環方向が矢印で示されている。図3には、第1逆サイクル運転時における第1冷媒の循環方向が矢印で示されている。第1正サイクル運転は、水加熱システム10の通常運転時に行われ、第1逆サイクル運転は、水加熱システム10のデフロスト運転時に行われる。水加熱システム10の通常運転は、水回路40を流れる水を加熱する運転である。水加熱システム10のデフロスト運転は、第1熱交換器22に付着した霜を除去する運転である。
(1-1) First Refrigerant Circuit The first
第1熱交換器22は、冷媒−空気熱交換器である。第1熱交換器22では、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒と、熱源との間の熱交換が行われる。熱源は、例えば、外気および地熱であるが、本実施形態では、熱源は、外気である。第1熱交換器22は、例えば、プレートフィンコイル熱交換器である。第1熱交換器22の近傍には、ファン22aが設置されている。ファン22aは、第1熱交換器22に外気を送風して、第1熱交換器22において第1冷媒と熱交換された外気を排出する。
The
第1圧縮機24は、第1冷媒回路20を流れる低圧の第1冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の第1冷媒を吐出する圧縮機である。第1圧縮機24は、例えば、ロータリ圧縮機である。
The
第1膨張弁26は、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒の流量および圧力を調節するための電動弁である。
The
第1四方切替弁28は、第1正サイクル運転と第1逆サイクル運転とを切り替えて、第1冷媒回路20における第1冷媒の循環方向を逆転させるための切替弁である。第1四方切替弁28は、第1ポート28aと、第2ポート28bと、第3ポート28cと、第4ポート28dとを有する。第1四方切替弁28は、第1連通状態または第2連通状態にある。第1連通状態では、図1に示されるように、第1ポート28aと第2ポート28bとが連通し、かつ、第3ポート28cと第4ポート28dとが連通している。第2連通状態では、図1に示されるように、第1ポート28aと第3ポート28cとが連通し、かつ、第2ポート28bと第4ポート28dとが連通している。第1冷媒回路20が第1正サイクル運転を行うとき、第1四方切替弁28は、第1連通状態にある。第1冷媒回路20が第1逆サイクル運転を行うとき、第1四方切替弁28は、第2連通状態にある。
The first four-
第2熱交換器32は、冷媒−冷媒熱交換器である。第2熱交換器32では、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒と、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒との間の熱交換が行われる。第1冷媒回路20および第2冷媒回路30は、第2熱交換器32を共有する。第2熱交換器32は、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒が通過する第1熱交換部32aと、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒が通過する第2熱交換部32bとを有する。第2熱交換器32は、例えば、断熱部材で覆われているプレート式熱交換器である。
The
第1圧縮機24の吐出側は、第1四方切替弁28の第1ポート28aに接続されている。第1四方切替弁28の第2ポート28bは、第2熱交換器32の第1熱交換部32aに接続されている。第2熱交換器32の第1熱交換部32aは、第1膨張弁26に接続されている。第1膨張弁26は、第1熱交換器22に接続されている。第1熱交換器22は、第1四方切替弁28の第3ポート28cに接続されている。第1四方切替弁28の第4ポート28dは、第1圧縮機24の吸入側に接続されている。
The discharge side of the
第1正サイクル運転を行う第1冷媒回路20の動作について説明する。第1正サイクル運転は、水加熱システム10の通常運転時に行われる。第1冷媒は、低圧のガス冷媒として第1圧縮機24に吸入されて圧縮される。圧縮された第1冷媒は、高温高圧のガス冷媒として第1圧縮機24から吐出され、第1四方切替弁28の第1ポート28aおよび第2ポート28bを通過して、第2熱交換器32に送られる。第2熱交換器32では、第1冷媒が第1熱交換部32aを通過し、第2冷媒が第2熱交換部32bを通過する。第2熱交換器32では、高温の第1冷媒から低温の第2冷媒へ熱が移動することで、第1冷媒と第2冷媒との間で熱交換が行われる。これにより、第2熱交換器32において、高温高圧のガス冷媒である第1冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、第1冷媒は、第1膨張弁26を通過することで減圧され、低圧の気液二相状態の冷媒となる。低圧の気液二相状態の第1冷媒は、第1熱交換器22において外気との熱交換により蒸発して、低圧のガス冷媒となる。そして、第1冷媒は、第1四方切替弁28の第3ポート28cおよび第4ポート28dを通過して、第1圧縮機24に送られる。第1正サイクル運転を行う第1冷媒回路20は、以上の工程を繰り返すことで、外気の熱を、第1冷媒を介して、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒に供給する。
The operation of the first
なお、第1冷媒回路20は、水加熱システム10のデフロスト運転時において、第1逆サイクル運転を行う。第1逆サイクル運転を行う第1冷媒回路20の動作については後述する。
The first
(1−2)第2冷媒回路
第2冷媒回路30は、主として、第2熱交換器32と、第2圧縮機34と、第2膨張弁36と、第2四方切替弁38と、第3熱交換器42とが接続された冷媒回路である。第2冷媒回路30では、第2冷媒が循環する。第2冷媒は、R134aである。第2冷媒回路30は、第2冷媒の循環方向に応じて、第2正サイクル運転または第2逆サイクル運転を行う。図1には、第2正サイクル運転時における第2冷媒の循環方向が矢印で示されている。後述する図4には、第2逆サイクル運転時における第2冷媒の循環方向が矢印で示されている。第2正サイクル運転は、水加熱システム10の通常運転時に行われ、第2逆サイクル運転は、水加熱システム10のデフロスト運転時に行われる。
(1-2) Second Refrigerant Circuit The second
第2熱交換器32は、冷媒−冷媒熱交換器である。上述したように、第2熱交換器32では、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒と、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒との間の熱交換が行われる。
The
第2圧縮機34は、第2冷媒回路30を流れる低圧の第2冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の第2冷媒を吐出する圧縮機である。第2圧縮機34は、例えば、ロータリ圧縮機である。
The
第2膨張弁36は、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒の流量および圧力を調節するための電動弁である。
The
第2四方切替弁38は、第2正サイクル運転と第2逆サイクル運転とを切り替えて、第2冷媒回路30における第2冷媒の循環方向を逆転させるための切替弁である。第2四方切替弁38は、第5ポート38aと、第6ポート38bと、第7ポート38cと、第8ポート38dとを有する。第2四方切替弁38は、第3連通状態または第4連通状態にある。第3連通状態では、図1に示されるように、第5ポート38aと第6ポート38bとが連通し、かつ、第7ポート38cと第8ポート38dとが連通している。第4連通状態では、図1に示されるように、第5ポート38aと第7ポート38cとが連通し、かつ、第6ポート38bと第8ポート38dとが連通している。第2冷媒回路30が第2正サイクル運転を行うとき、第2四方切替弁38は、第3連通状態にある。第2冷媒回路30が第2逆サイクル運転を行うとき、第2四方切替弁38は、第4連通状態にある。
The second four-
第3熱交換器42は、水−冷媒熱交換器である。第3熱交換器42では、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒と、水回路40を流れる水との間の熱交換が行われる。第2冷媒回路30および水回路40は、第3熱交換器42を共有する。第3熱交換器42は、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒が通過する第3熱交換部42aと、水回路40を流れる水が通過する第4熱交換部42bとを有する。第3熱交換器42は、例えば、第4熱交換部42bである水管の外周に、第3熱交換部42aである冷媒管が螺旋状に巻きつけられ、かつ、水管の内部に溝が形成されている構成を有するトルネード式の熱交換器である。
The
第2圧縮機34の吐出側は、第2四方切替弁38の第5ポート38aに接続されている。第2四方切替弁38の第6ポート38bは、第3熱交換器42の第3熱交換部42aに接続されている。第3熱交換器42の第3熱交換部42aは、第2膨張弁36に接続されている。第2膨張弁36は、第2熱交換器32の第2熱交換部32bに接続されている。第2熱交換器32の第2熱交換部32bは、第2四方切替弁38の第7ポート38cに接続されている。第2四方切替弁38の第8ポート38dは、第2圧縮機34の吸入側に接続されている。
The discharge side of the
第2正サイクル運転を行う第2冷媒回路30の動作について説明する。第2正サイクル運転は、水加熱システム10の通常運転時に行われる。第2冷媒は、低圧のガス冷媒として第2圧縮機34に吸入されて圧縮される。圧縮された第2冷媒は、高温高圧のガス冷媒として第2圧縮機34から吐出され、第2四方切替弁38の第5ポート38aおよび第6ポート38bを通過して、第3熱交換器42に送られる。第3熱交換器42では、第2冷媒が第3熱交換部42aを通過し、水が第4熱交換部42bを通過する。第3熱交換器42では、高温の第2冷媒から低温の水へ熱が移動することで、第2冷媒と水との間で熱交換が行われる。これにより、第3熱交換器42において、高温高圧のガス冷媒である第2冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、第2冷媒は、第2膨張弁36を通過することで減圧され、低圧の気液二相状態の冷媒となる。低圧の気液二相状態の第2冷媒は、第2熱交換器32において第1冷媒との熱交換により蒸発して、低圧のガス冷媒となる。そして、第2冷媒は、第3四方切替弁38の第7ポート38cおよび第8ポート38dを通過して、第2圧縮機34に送られる。第2正サイクル運転を行う第2冷媒回路30は、以上の工程を繰り返すことで、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒の熱を、第2冷媒を介して、水回路40を流れる水に供給する。
The operation of the second
なお、第2冷媒回路30は、水加熱システム10のデフロスト運転時において、第2逆サイクル運転を行う場合がある。第2逆サイクル運転を行う第2冷媒回路30の動作については後述する。
Note that the second
(1−3)水回路
水回路40は、主として、第3熱交換器42と、給水ポンプ44と、給水ライン46と、出湯ライン48とが接続された回路である。水回路40では、水が流れる。図1には、水の流れ方向が矢印で示されている。水回路40を流れる水は、給水ライン46から取り入れられ、給水ポンプ44を通過し、第3熱交換器42で加熱され、出湯ライン48に送られる。給水ポンプ44および給水ライン46は、水加熱システム10のケーシングの外部の配管である。
(1-3) Water Circuit The
給水ポンプ44は、給水ライン46から水を取り入れて、第3熱交換器42へ送るためのポンプである。給水ライン46は、例えば、水加熱システム10の外部に設置される受水槽に接続されている。なお、給水ライン46と給水ポンプ44とを接続する配管には、給水ライン46から供給される水の圧力を低減するための減圧弁が取り付けられてもよい。第3熱交換器42は、水−冷媒熱交換器である。上述したように、第3熱交換器42では、第2冷媒回路30を循環する第2冷媒と、水回路40を流れる水との間の熱交換が行われる。出湯ライン48は、例えば、水加熱システム10の外部に設置される貯湯タンクに接続されている。
The
水回路40の動作について説明する。給水ポンプ44によって給水ライン46から取り入れられた水は、第3熱交換器42に送られる。第3熱交換器42では、高温の第2冷媒から低温の水へ熱が移動することで、第2冷媒と水との間で熱交換が行われる。これにより、第3熱交換器42において、水が加熱される。第3熱交換器42で加熱された水は、湯として、出湯ライン48に送られる。
The operation of the
(1−4)制御部
制御部50は、水加熱システム10の各構成要素を制御するためのコンピュータである。制御部50は、第1圧縮機24、第1膨張弁26、第1四方切替弁28、第2圧縮機34、第2膨張弁36、第2四方切替弁38および給水ポンプ44に接続されている。制御部50は、例えば、第1圧縮機24および第2圧縮機34の運転周波数、第1膨張弁26および第2膨張弁36の開度、および、給水ポンプ44の回転数を制御する。制御部50は、例えば、水加熱システム10内部の電装品ユニット(図示せず)に設置されている。
(1-4) Control Unit The
制御部50は、第1四方切替弁28を制御して、第1連通状態と第2連通状態とを切り替えることができる。制御部50は、第2四方切替弁38を制御して、第3連通状態と第4連通状態とを切り替えることができる。すなわち、水加熱システム10の運転中において、制御部50は、第1四方切替弁28を制御して、第1正サイクル運転と第1逆サイクル運転とを切り替えることができ、かつ、第2四方切替弁38を制御して、第2正サイクル運転と第2逆サイクル運転とを切り替えることができる。
The
(2)水加熱システムの動作
水加熱システム10の動作について説明する。水加熱システム10は、通常運転またはデフロスト運転を行う。図1は、通常運転時における水加熱システム10の回路構成図である。水加熱システム10の通常運転時において、第1冷媒回路20は第1正サイクル運転を行い、第2冷媒回路30は第2正サイクル運転を行う。この場合、図1に示されるように、第1冷媒回路20の第1四方切替弁28は、第1連通状態にあり、かつ、第2冷媒回路30の第2四方切替弁38は、第3連通状態にある。また、水回路40では、給水ポンプ44によって給水ライン46から取り入れられた水が、第3熱交換器42において加熱されて、出湯ライン48に湯が供給される。
(2) Operation of Water Heating System The operation of the
水加熱システム10の通常運転時において、第1冷媒回路20の第1熱交換器22では、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒へ、外気から熱が移動する熱交換が行われる。すなわち、ファン22aによって送風される外気は、第1熱交換器22において熱が奪われる。そのため、寒冷地および冬季等、外気の温度が低い条件下において、第1熱交換器22に霜が付着することがある。第1熱交換器22に霜が付着すると、第1熱交換器22に霜が付着していない状態と比べて、第1熱交換器22における熱交換の効率が低下して、水加熱システム10の運転効率が低下してしまう。そのため、水加熱システム10は、外気の温度が低い条件下において、運転効率の低下を抑制するために、第1熱交換器22に付着した霜を除去するデフロスト運転を定期的に行う必要がある。水加熱システム10のデフロスト運転は、第1熱交換器22に付着した霜を熱で融かすことによって行われる。次に、水加熱システム10のデフロスト運転時における動作について説明する。
During normal operation of the
水加熱システム10のデフロスト運転は、デフロスト準備工程と、逆サイクルデフロスト工程とからなる。デフロスト準備工程は、第1熱交換器22をデフロストする前に行われる工程である。逆サイクルデフロスト工程は、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を行って第1熱交換器22をデフロストする工程である。図2は、デフロスト準備工程における水加熱システム10の回路構成図である。図3は、逆サイクルデフロスト工程における水加熱システム10の回路構成図である。
The defrosting operation of the
デフロスト準備工程では、最初に、制御部50は、第2冷媒回路30の第2圧縮機34の運転を停止させ、同時に、水回路40の給水ポンプ44の運転を停止させる。すなわち、制御部50は、第2冷媒回路30における第2冷媒の循環を止め、同時に、水回路40における水の流れを止める。これにより、第2熱交換器32における第1冷媒と第2冷媒との熱交換、および、第3熱交換器42における第2冷媒と水との熱交換が抑制される。
In the defrost preparation step, first, the
デフロスト準備工程では、次に、制御部50は、所定の時間だけ、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を行う。このとき、制御部50は、第1冷媒回路20の第1圧縮機24の運転周波数を、水加熱システム10の通常運転時における第1圧縮機24の運転周波数よりも高くする制御を行う。例えば、デフロスト準備工程において、制御部50は、第1圧縮機24の運転周波数を通常運転時における運転周波数よりも10%高くした状態で、5分間、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を行う。また、制御部50は、第1圧縮機24の運転周波数を通常運転時における運転周波数から徐々に高くすることで、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を行ってもよい。第1冷媒回路20の第1正サイクル運転によって、第1圧縮機24から吐出される高温の第1冷媒が、第2熱交換器32に供給される。上述したように、第2熱交換器32における熱交換が抑制され、かつ、第1圧縮機24の運転周波数の上昇により第2熱交換器32に供給される第1冷媒の流量も上昇するので、第2熱交換器32には、第1圧縮機24から吐出される高温の第1冷媒の熱が蓄積される。その結果、第2熱交換器32の温度が上昇する。
Next, in the defrost preparation process, the
デフロスト準備工程の完了後、逆サイクルデフロスト工程が行われる。逆サイクルデフロスト工程では、制御部50は、第1四方切替弁28を第1連通状態から第2連通状態へ切り替えて、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を開始する。第1逆サイクル運転における第1冷媒の循環方向は、第1正サイクル運転における第1冷媒の循環方向と反対である。具体的には、第1逆サイクル運転において、第1冷媒は、第1圧縮機24、第1四方切替弁28(第1ポート28aおよび第3ポート28c)、第1熱交換器22、第1膨張弁26、第2熱交換器32、第1四方切替弁28(第2ポート28bおよび第4ポート28d)、第1圧縮機24を、順番に通過して循環する。逆サイクルデフロスト工程では、第1圧縮機24から吐出される高温の第1冷媒の熱、および、デフロスト準備工程において第2熱交換器32に蓄積された熱が、第1熱交換器22に供給される。これにより、第1熱交換器22に付着している霜が融けて、第1熱交換器22がデフロストされる。
After the defrost preparation process is completed, a reverse cycle defrost process is performed. In the reverse cycle defrost process, the
(3)特徴
水加熱システム10は、第1冷媒回路20および第2冷媒回路30が第2熱交換器32を介してカスケード接続される二元冷媒回路を備える。第1冷媒回路20は、低段側の冷媒回路であり、第2冷媒回路30は、高段側の冷媒回路である。第1冷媒回路20を循環する第1冷媒は、第1熱交換器22において熱源である外気と熱交換して加熱され、第2熱交換器32において第2冷媒回路30を循環する第2冷媒と熱交換して冷却される。第2冷媒回路30を循環する第2冷媒は、第2熱交換器32において第1冷媒回路20を循環する第1冷媒と熱交換して加熱され、第3熱交換器42において水回路40を流れる水と熱交換して冷却される。水回路40を流れる水は、第3熱交換器42において第2冷媒回路30を循環する第2冷媒と熱交換して加熱される。このように、水加熱システム10は、2つのヒートポンプを利用して、水を加熱するシステムである。
(3) Features The
二元冷媒回路を備える水加熱システム10は、1つの冷媒回路と1つの水回路からなる一元冷媒回路を備える水加熱システムと比べて、外気と熱交換される冷媒である第1冷媒の最高温度が低い。これにより、水加熱システム10の通常運転を停止した後、すぐに、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を行って第1熱交換器22のデフロストを開始する場合において、第2熱交換器32を通過する第1冷媒によって、第2熱交換器32に蓄積されている熱が、第1熱交換器22をデフロストするために十分でないことがある。従って、水加熱システム10の通常運転を停止した後、すぐに、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を開始しても、第1熱交換器22のデフロストに長い時間がかかり、また、第1熱交換器22に付着した霜が融け残るおそれがある。
The
本実施形態に係る水加熱システム10は、第1熱交換器22のデフロストが行われる逆サイクルデフロスト工程を開始する前に、デフロスト準備工程を行うことで、第1熱交換器22のデフロストに利用される熱を、第2熱交換器32に蓄積させる。デフロスト準備工程では、第2熱交換器32に熱が効率的に蓄積されるように、第2圧縮機34および給水ポンプ44の運転を停止させて第2熱交換器32および第3熱交換器42の熱交換を抑制した状態で、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を所定の時間行う。これにより、第1圧縮機24で圧縮された高温の第1冷媒が、熱交換が抑制された第2熱交換器32に送られるので、第2熱交換器32が加熱されて第2熱交換器32に熱が蓄積される。また、デフロスト準備工程では、第1圧縮機24の運転周波数を通常運転時の運転周波数よりも高くして、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転が行われる。これにより、第1圧縮機24から第2熱交換器32に送られる第1冷媒の流量を増加させることができるので、第2熱交換器32に熱が効率的に蓄積される。
The
従って、水加熱システム10では、逆サイクルデフロスト工程における第1熱交換器22のデフロストに十分な熱が、デフロスト準備工程において、第2熱交換器32に効率的に蓄積される。デフロスト準備工程の完了後、水加熱システム10は、逆サイクルデフロスト工程を開始する。逆サイクルデフロスト工程では、水加熱システム10は、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を行って、第2熱交換器32に蓄積されている熱を、第1冷媒を介して、第1熱交換器22に供給する。これにより、水加熱システム10は、第1熱交換器22を加熱して、第1熱交換器22をデフロストする。
Therefore, in the
このように、水加熱システム10は、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転による第1熱交換器22のデフロストを開始する前に、予め、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を行って第2熱交換器32に熱を蓄積させる。第1冷媒回路20は二元冷媒回路の低段側の冷媒回路であるので、第1冷媒回路20を循環する第1冷媒の最高温度は、一元冷媒回路を備える水加熱システムの冷媒回路を循環する冷媒の最高温度よりも低い。そのため、水加熱システム10の通常運転時には、第2熱交換器32に蓄積されている熱量が、第1熱交換器22のデフロストに十分でない可能性がある。そのため、水加熱システム10は、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を開始する前に、水回路40における水の流れ、および、第2冷媒回路30における第2冷媒の循環を止め、さらに、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を所定の時間行うことで、第1熱交換器22のデフロストに十分な熱を第2熱交換器32に効率的に蓄積させる。従って、水加熱システム10は、第1熱交換器22のデフロストに必要な時間を短縮することができ、かつ、霜の融け残りの発生を抑えることができる。
As described above, the
また、水加熱システム10は、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を開始する前に、第1圧縮機24の運転周波数を通常運転時の運転周波数より高くした状態で、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を行う。第1圧縮機24の運転周波数を通常より高くすることで、第1圧縮機24から吐出される第1冷媒の流量を増加させることができる。これにより、第1熱交換器22のデフロストを開始する前に、第2熱交換器32に供給される高温の第1冷媒の流量を増加させることができるので、第2熱交換器32に熱が効果的に蓄積される。従って、水加熱システム10は、デフロストに必要な時間を効果的に短縮することができる。
In addition, the
(4)変形例
本発明の実施形態の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。以下、本発明の実施形態に適用可能な変形例について説明する。
(4) Modifications The specific configuration of the embodiment of the present invention can be changed without departing from the gist of the present invention. Hereinafter, modified examples applicable to the embodiment of the present invention will be described.
(4−1)変形例A
本実施形態に係る水加熱システム10は、最初に、デフロスト準備工程において、第1圧縮機24の運転周波数を通常運転時より増加させた状態で、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を所定の時間行う。次に、水加熱システム10は、逆サイクルデフロスト工程において、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を開始して、第1熱交換器22をデフロストする。しかし、水加熱システム10は、デフロスト準備工程において、第1冷媒回路20の第1正サイクル運転を所定の時間行う代わりに、第2熱交換器32の第1熱交換部32aを通過する第1冷媒の温度が所定の温度に達するまで第1正サイクル運転を行ってもよい。すなわち、水加熱システム10は、第2熱交換器32を通過する第1冷媒の温度が所定の温度に達したときに、デフロスト準備工程を終了して、逆サイクルデフロスト工程を開始してもよい。
(4-1) Modification A
The
本変形例では、第2熱交換器32は、第1熱交換部32aを通過する第1冷媒の温度を測定するための温度センサ(図示せず)が取り付けられている。温度センサは、例えば、第1熱交換部32aである、第1冷媒が流れる配管の外周面に取り付けられている。温度センサは、制御部50に接続される。制御部50は、温度センサが測定した第1冷媒の温度を受け取る。制御部50は、例えば、第1熱交換部32aを通過する第1冷媒の温度が46℃に達した場合にデフロスト準備工程を終了して、逆サイクルデフロスト工程を開始する。
In the present modification, the
本変形例に係る水加熱システム10では、制御部50は、第2熱交換器32を通過する第1冷媒の温度を監視し、第2熱交換器32を通過する第1冷媒の温度が所定の温度に達したときに、第1熱交換器22のデフロストに必要な熱が第2熱交換器32に蓄積されたと判断して、デフロスト準備工程を終了する。第1熱交換器22のデフロストに必要な最低限の熱量を算出することができる場合、算出された熱量に基づいて、デフロスト準備工程の終了条件である第1冷媒の温度を予め設定することで、制御部50は、デフロスト準備工程に必要な時間を抑えることができる。従って、本変形例に係る水加熱システム10は、第2熱交換器32に熱を蓄積させるためのデフロスト準備工程にかかる時間を短縮することができ、デフロストに必要な時間を効果的に短縮することができる。
In the
(4−2)変形例B
本実施形態に係る水加熱システム10では、制御部50は、逆サイクルデフロスト工程において、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転を行う。しかし、制御部50は、逆サイクルデフロスト工程において、第2冷媒回路30の第2逆サイクル運転をさらに行ってもよい。図4は、本変形例に係る水加熱システム10のデフロスト運転時における回路構成図である。
(4-2) Modification B
In the
本変形例では、制御部50は、逆サイクルデフロスト工程の開始時に、第2四方切替弁38を第3連通状態から第4連通状態へ切り替えて、第2冷媒回路20の第2逆サイクル運転を開始する。第2逆サイクル運転における第2冷媒の循環方向は、第2正サイクル運転における第2冷媒の循環方向と反対である。具体的には、第2逆サイクル運転において、第2冷媒は、第2圧縮機34、第2四方切替弁38(第5ポート38aおよび第7ポート38c)、第2熱交換器32、第2膨張弁36、第3熱交換器42、第2四方切替弁38(第6ポート38bおよび第8ポート38d)、第2圧縮機34を、順番に通過して循環する。
In the present modification, the
本変形例では、逆サイクルデフロスト工程において第2冷媒回路30の第2逆サイクル運転を行うことで、第3熱交換器42に蓄積されている熱が、第2冷媒を介して、第2熱交換器32に供給される。これにより、第2熱交換器32に熱が蓄積される。そして、本実施形態と同様に、第1冷媒回路30の第1逆サイクル運転によって、第2熱交換器32に蓄積されている熱が、第1冷媒を介して、第1熱交換器22に供給される。すなわち、逆サイクルデフロスト工程において第2冷媒回路30の第2逆サイクル運転を行うことで、第1熱交換器22に供給される熱量が増加するので、デフロストに必要な時間が短縮される。
In the present modification, the heat stored in the
本変形例では、水加熱システム10は、逆サイクルデフロスト工程の開始時において水回路40に湯が残っている場合に、水回路40の湯の熱を、第2冷媒を介して第2熱交換器32に供給することで、水回路40の湯の熱を、第1熱交換器22のデフロストに利用することができる。従って、逆サイクルデフロスト工程において、第1冷媒回路20の第1逆サイクル運転と共に、第2冷媒回路30の第2逆サイクル運転を行うことで、水加熱システム10は、デフロストに必要な時間を効果的に短縮することができる。
In this modification, the
なお、本変形例では、逆サイクルデフロスト工程において第2冷媒回路30の第2逆サイクル運転を行う場合に、第2圧縮機34の運転周波数を、水加熱システム10の通常運転時における運転周波数よりも、低い値に設定することが好ましい。
In this modification, when the second reverse cycle operation of the second
本発明に係る水加熱システムは、デフロストに必要な時間を短縮することができ、かつ、霜の融け残りの発生を抑えることができる。 The water heating system according to the present invention can shorten the time required for defrosting, and can suppress the occurrence of unmelted frost.
10 水加熱システム
20 第1冷媒回路
22 第1熱交換器
24 第1圧縮機
30 第2冷媒回路
32 第2熱交換器
34 第2圧縮機
40 水回路
42 第3熱交換器
50 制御部
DESCRIPTION OF
本発明の第1観点に係る水加熱システムは、第1冷媒回路と、第2冷媒回路と、水回路と、制御部とを備える。第1冷媒回路は、第1熱交換器と第2熱交換器とを有し、第1冷媒が循環する回路である。第1熱交換器は、熱源と第1冷媒とを熱交換させる。第2熱交換器は、第1冷媒と第2冷媒とを熱交換させる。第2冷媒回路は、第2熱交換器と第3熱交換器とを有し、第2冷媒が循環する回路である。第2冷媒回路は、第1冷媒回路と第2熱交換器を共有する。第3熱交換器は、第2冷媒と水とを熱交換させる。水回路は、第3熱交換器を有し、水が通過する回路である。水回路は、第2冷媒回路と第3熱交換器を共有する。制御部は、第1熱交換器のデフロスト運転を行うために、第1冷媒回路、第2冷媒回路および水回路を制御する。制御部は、デフロスト運転を開始する前に、水回路における第3熱交換器への水の供給と、第2冷媒回路における第2熱交換器への第2冷媒の供給とを止め、第1冷媒回路において通常運転時と同じ方向に第1冷媒を循環させる。制御部は、第1冷媒回路において第1冷媒が循環する方向を逆にして、第1冷媒を第2熱交換器から第1熱交換器に供給することで、デフロスト運転を開始する。 The water heating system according to the first aspect of the present invention includes a first refrigerant circuit, a second refrigerant circuit, a water circuit, and a control unit. The first refrigerant circuit has a first heat exchanger and a second heat exchanger, and is a circuit through which the first refrigerant circulates. The first heat exchanger exchanges heat between the heat source and the first refrigerant. The second heat exchanger exchanges heat between the first refrigerant and the second refrigerant. The second refrigerant circuit has a second heat exchanger and a third heat exchanger, and is a circuit through which the second refrigerant circulates. The second refrigerant circuit shares the first refrigerant circuit and the second heat exchanger. The third heat exchanger exchanges heat between the second refrigerant and water. The water circuit has a third heat exchanger and is a circuit through which water passes. The water circuit shares the second refrigerant circuit and the third heat exchanger. The control unit controls the first refrigerant circuit, the second refrigerant circuit, and the water circuit in order to perform the defrost operation of the first heat exchanger. The control unit stops the supply of water to the third heat exchanger in the water circuit and the supply of the second refrigerant to the second heat exchanger in the second refrigerant circuit before starting the defrost operation . In the refrigerant circuit, the first refrigerant is circulated in the same direction as during normal operation. The controller reverses the direction in which the first refrigerant circulates in the first refrigerant circuit and supplies the first refrigerant from the second heat exchanger to the first heat exchanger, thereby starting the defrost operation.
Claims (4)
前記第1冷媒回路と共有する前記第2熱交換器と、前記第2冷媒と水とを熱交換させる第3熱交換器(42)とを有し、前記第2冷媒が循環する第2冷媒回路(30)と、
前記第2冷媒回路と共有する前記第3熱交換器を有し、水が通過する水回路(40)と、
前記第1熱交換器のデフロスト運転を行うために、前記第1冷媒回路、前記第2冷媒回路および前記水回路を制御する制御部(50)と、
を備え、
前記制御部は、前記デフロスト運転を開始する前に、前記水回路における前記第3熱交換器への水の供給と、前記第2冷媒回路における前記第2熱交換器への前記第2冷媒の供給とを止める、
前記制御部は、前記第1冷媒回路において前記第1冷媒が循環する方向を逆にして、前記第1冷媒を前記第2熱交換器から前記第1熱交換器に供給することで、前記デフロスト運転を開始する、
水加熱システム(10)。 A first heat exchanger (22) that exchanges heat between the heat source and the first refrigerant; and a second heat exchanger (32) that exchanges heat between the first refrigerant and the second refrigerant. A first refrigerant circuit (20) in which
A second refrigerant that has the second heat exchanger shared with the first refrigerant circuit and a third heat exchanger (42) that exchanges heat between the second refrigerant and water, and in which the second refrigerant circulates. A circuit (30);
A water circuit (40) having the third heat exchanger shared with the second refrigerant circuit and through which water passes;
A controller (50) for controlling the first refrigerant circuit, the second refrigerant circuit and the water circuit in order to perform a defrost operation of the first heat exchanger;
With
The control unit supplies water to the third heat exchanger in the water circuit and starts supplying the second refrigerant to the second heat exchanger in the second refrigerant circuit before starting the defrost operation. Shut off the supply,
The controller reverses the direction in which the first refrigerant circulates in the first refrigerant circuit, and supplies the first refrigerant from the second heat exchanger to the first heat exchanger, whereby the defrosting is performed. Start driving,
Water heating system (10).
前記第2冷媒回路は、前記第2冷媒を圧縮する第2圧縮機(34)を有し、
前記制御部は、前記デフロスト運転を開始する前に、前記第1圧縮機の運転周波数を第1運転時間だけ増加させ、かつ、前記第2圧縮機の運転を停止させる、
請求項1に記載の水加熱システム。 The first refrigerant circuit has a first compressor (24) for compressing the first refrigerant,
The second refrigerant circuit has a second compressor (34) for compressing the second refrigerant,
The control unit increases the operating frequency of the first compressor for a first operating time before starting the defrost operation, and stops the operation of the second compressor.
The water heating system according to claim 1.
請求項1または2に記載の水加熱システム。 The controller starts the defrost operation when the temperature of the first refrigerant supplied to the second heat exchanger reaches a first temperature.
The water heating system according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の水加熱システム。 The controller further reverses the direction in which the second refrigerant circulates in the second refrigerant circuit, and supplies the second refrigerant from the third heat exchanger to the second heat exchanger, Starting the defrost operation,
The water heating system according to any one of claims 1 to 3.
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