JP2737543B2 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

ヒートポンプ式給湯装置

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JP2737543B2
JP2737543B2 JP4146158A JP14615892A JP2737543B2 JP 2737543 B2 JP2737543 B2 JP 2737543B2 JP 4146158 A JP4146158 A JP 4146158A JP 14615892 A JP14615892 A JP 14615892A JP 2737543 B2 JP2737543 B2 JP 2737543B2
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JP
Japan
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heat exchanger
hot water
compressor
heat
refrigerant
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繁治 平良
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Daikin Kogyo Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は暖房機能、冷房機能、
給湯機能等を備えたヒートポンプ式給湯装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】冷房、暖房、給湯と熱エネルギーを有効
に利用しているこの種のヒートポンプ式給湯装置の従来
例として、例えば特開昭62−252864号が挙げら
れる。これら冷房、暖房及び給湯を行う場合には、圧縮
機の運転により行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところがかかる従来例
において、圧縮機は、単に運転されているだけであり、
圧縮機からの排熱は、給湯用の熱源としては未だ利用さ
れていないのが現実である。
【0004】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、圧縮機の排熱を
給湯の湯温上昇エネルギーに寄与させることが可能なヒ
ートポンプ式給湯装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明のヒート
ポンプ式給湯装置は、圧縮機1、室内熱交換器19、膨
張機構15、室外熱交換器10を冷媒循環回路によって
接続すると共に、上記室内熱交換器19に貯湯槽熱交換
器23を並列に接続したヒートポンプ式給湯装置におい
て、圧縮機1からの吐出冷媒の温度を検出する温度検出
手段47と、圧縮機1の運転中に該圧縮機1から放出さ
れる熱を蓄熱する蓄熱熱交換器51と、この蓄熱熱交換
器51と貯湯槽熱交換器23との間に接続した配管53
と、この配管53の途中に介設された開閉弁54と、上
記温度検出手段47により圧縮機1からの吐出冷媒が所
定の温度以上になった場合に上記開閉弁54を開制御し
て上記蓄熱熱交換器51にて加熱した冷媒を貯湯槽熱交
換器23側へ循環させる制御手段60とを備えたことを
特徴としている。
【0006】
【作用】図1に示すように、圧縮機1からの排熱を蓄熱
熱交換器51にて蓄熱しておき、圧縮機1からの吐出冷
媒を温度検出手段47で検出し、吐出冷媒が所定の温度
以上になった場合には、制御手段60にて開閉弁54を
開制御する。この開閉弁54が開かれることで、蓄熱熱
交換器51で蓄熱した熱により温度上昇した冷媒が貯湯
槽熱交換器23側へ循環されることになる。したがって
圧縮機1の蓄熱熱回収により貯湯槽の湯水の温度上昇に
寄与することができて、給湯性能を向上させることがで
きる。
【0007】
【実施例】次にこの発明のヒートポンプ式給湯装置の具
体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。
【0008】まず図2により、ヒートポンプ式の給湯装
置の全体について説明する。図2はヒートポンプ式暖房
給湯機の冷媒回路図を示し、この空気調和機は、室外ユ
ニットXと、複数の室内ユニットA、B、Cと、浴槽ユ
ニットYと、貯湯ユニットZとを有している。室外ユニ
ットXは圧縮機1を有し、この圧縮機1の吐出配管2と
吸込配管3とはそれぞれ四路切換弁4に接続されてい
る。
【0009】なお上記圧縮機1は、その回転速度つまり
圧縮能力を制御するためのインバータ5を有し、また吐
出配管2には電磁弁6が、吸込配管3にはアキュームレ
ータ7がそれぞれ介設されている。四路切換弁4にはガ
ス管8、9がそれぞれ接続されているが、ガス管8は室
外熱交換器10に接続され、またガス管9はヘッダー1
1に接続されている。
【0010】また上記室外熱交換器10には、液管13
が接続されており、この液管13は受液器14に接続さ
れ、その途中には電動膨張弁15が介設されている。受
液器14には、液管16の一端が接続されているが、液
管16の他端とガス管9との間には、複数(図の場合に
は4本)の分岐冷媒配管18a〜18dが互いに並列に
接続されている。
【0011】そして分岐冷媒配管18dには、浴槽熱交
換器21と電動膨張弁20dとが、また残りの各分岐冷
媒配管18a、18b、18cにはそれぞれ室内熱交換
器19、19、19と、電動膨張弁20a、20b、2
0cとが介設されている。また各室内ユニットA、B、
Cには室内熱交換器19と室内ファン30とで構成され
ている。また浴槽ユニットYは、浴槽熱交換器21、浴
槽28、循環用ポンプ28a等で構成されている。
【0012】一方、上記圧縮機1の吐出配管2には、さ
らにガス管22が接続され、このガス管22には貯槽槽
29の湯水の温度を上昇させる貯湯槽熱交換器23が接
続されている。この貯湯槽熱交換器23は、さらに液管
24にて受液器14に接続されている。そしてガス管2
2には電磁弁25が、また液管24にはキャピラリーチ
ューブ26と逆止弁27とがそれぞれ介設されている。
また液管24には、さらに上記逆止弁27をバイパスす
るバイパス管40が接続されており、このバイパス管4
0に電磁弁41とキャピラリーチューブ42とが介設さ
れている。またガス管22の中間部と上記吸込配管3と
の中間部とは接続ガス管43によって接続され、この接
続ガス管43には、電磁弁44が介設されている。
【0013】なお図2において、31〜35は電磁弁を
示し、36は液閉鎖弁を、37はガス閉鎖弁を、38は
貯湯槽液閉鎖弁を、39は貯湯槽ガス閉鎖弁をそれぞれ
示している。また48は逆止弁である。
【0014】また圧縮機1には蓄熱熱交換器51が設け
てあり、この蓄熱熱交換器51にはポリエチレングリコ
ール又はパラフィン等から成る蓄熱剤が充填されてい
る。したがって圧縮機1の運転時に圧縮機1から放出さ
れる熱を上記蓄熱剤に蓄えることができる。一方、放熱
時には冷媒回路内を流れる冷媒と蓄熱した蓄熱剤との熱
交換が冷媒の圧縮と独立して蓄熱熱交換器51によって
行われ、加熱された高温ガス冷媒が得られる。上記蓄熱
熱交換器51の一端は配管53が接続され、この配管5
3の端部は液管24に接続され、該配管53には電磁弁
54が介設されている。また蓄熱熱交換器51の他端は
逆止弁52を介してガス管22に接続されている。
【0015】圧縮機1の吐出側の吐出配管2には温度セ
ンサー47が設けられており、圧縮機1の吐出温度T
OTと運転時間(蓄熱熱交換器51の蓄熱熱回収時間
t)の関数で判断し、ある値(TOT=110℃)にな
ると上記電磁弁54を開弁させて、給湯を回収する。ま
たある値以下(TOT=90℃)だと閉弁するようにな
っている。この制御は下記の表1及び表2のDTで示し
ている。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】この表1及び表2は運転モードによる各電
磁弁の制御(オン又はオフ)の状態を示している。表1
及び表2において、電動膨張弁20a〜20dの開制御
において〜は以下のようになっている。すなわち
は運転信号がオンで検出温度が設定温度より低い場合の
サーモオンの場合、過熱度制御され、サーモオフの場合
は閉制御される。またも同じである。は浴槽熱交換
器21が過熱度制御され、室内熱交換器19を閉とする
場合である。はサーモがオンの場合は開度が一定であ
り、サーモがオフの場合は閉制御される。は室内熱交
換器19に対して開度が一定に制御され、浴槽熱交換器
21に対しては閉制御される。
【0019】また表2のFDは、暖房時について制御
し、室内熱交換器19側の液管温度がそれぞれ安定した
ときに、各液管温度が同じ値に近づくように電動膨張弁
20a〜20dの制御を行うことを意味している。
【0020】上記暖房給湯機の暖房及び浴槽加熱運転時
には、電磁弁6を開、電磁弁25を閉として圧縮機1の
運転を行う(電磁弁41、44は共に閉)。そうすると
冷媒は、図2の実線の矢印に示すように、四路切換弁
4、ガス管9を経由して、各室内熱交換器19及び浴槽
熱交換器21内にて凝縮し、次いで液管16、13を経
由して室外熱交換器10にて蒸発し、その後、ガス管
8、四路切換弁4を経て圧縮機1に返流される流れとな
る。なお上記装置における冷房・浴槽冷却運転は、四路
切換弁4を切換え、図2の破線矢印に示すように、室外
熱交換器10側から室内熱交換器19及び浴槽熱交換器
21側へと冷媒を循環させることによって行う。
【0021】次に給湯の場合の冷媒の流れについて、図
3により説明する。給湯の場合は、図中の矢印に示すよ
うに、電磁弁25、31がオンし、冷媒は圧縮機1から
電磁弁25、ガス管22、貯湯槽熱交換器23、液管2
4、室外熱交換器10、電磁弁31、アキュームレータ
7、圧縮機1へと返流する流れとなる。上記貯湯槽熱交
換器23が凝縮器として作用して貯湯槽29の湯水の温
度を上昇させる。
【0022】ここで吐出温度TOTが110℃以上の場
合には、電磁弁54がオンするため、冷媒は閉鎖弁38
を介して配管53側へ分流し、電磁弁54、蓄熱熱交換
器51、逆止弁52を介してガス管22へ流れる。この
とき蓄熱熱交換器51により冷媒に蓄熱した熱が加えら
れて、貯湯槽熱交換器21に流れる冷媒の温度が上昇し
て、給湯性能を向上させる。この場合、圧縮機1の排熱
を冷媒に寄与させるエネルギーは、約450kcal/
hrであり、例えば1日8時間運転するとすれば、45
0×8=3600kcalが湯温に寄与することにな
る。したがって省エネルギー運転でランニングコストが
よくなるものである。なおこのような排熱回収は、上記
吐出温度TOTが一定温度以下になるまで、または排熱
回収運転時間が一定時間に達するまで、あるいは両者の
関数、つまり回収熱量が一定量に達するまで継続する。
【0023】次に冷房給湯の場合は、図4に示すように
電磁弁25、31がオンし、冷媒は図中の矢印に示すよ
うに、電磁弁25、ガス管22、貯湯槽熱交換器23、
液管24、逆止弁27、受液器14、液管16、室内熱
交換器19、逆止弁48、四路切換弁4、圧縮機1へと
返流する流れとなる。ここで貯湯槽熱交換器23で凝縮
してその凝縮熱で貯湯槽29内の湯水を加温し、一方、
室内熱交換器19で蒸発してその蒸発熱で室内を冷房す
る。
【0024】また吐出温度TOTが上記と同様にある値
以上の場合には、電磁弁54がオンするため、冷媒は閉
鎖弁38を介して配管53側へ分流し、電磁弁54、蓄
熱熱交換器51、逆止弁52を介してガス管22へ流れ
る。このとき蓄熱熱交換器51により冷媒に蓄熱した熱
が加えられて、貯湯槽熱交換器21に流れる冷媒の温度
が上昇して、給湯性能を向上させる。
【0025】次に暖房給湯について図5により説明す
る。暖房給湯の場合は、電磁弁6、31、34、25が
オンし、冷媒は図中の矢印に示すように、電磁弁6、四
路切換弁4、電磁弁34、室内熱交換器19、液管1
6、電動膨張弁15、室外熱交換器10、電磁弁31、
アキュームレータ7、圧縮機1へと返流する流れとな
る。ここで室内熱交換器19は凝縮器として作用して温
風を吹出し、室内ユニットA・・を暖房器として機能さ
せ、また室外熱交換器10は蒸発器として作用する。一
方、電磁弁25がオンしているため、圧縮機1からの冷
媒は、ガス管22、貯湯槽熱交換器23、液管24、逆
止弁27、室外熱交換器10へも流れ、貯湯槽29内の
湯水を加温する。
【0026】また吐出温度TOTが上記と同様にある値
以上の場合には、電磁弁54がオンするため、冷媒は閉
鎖弁38を介して配管53側へ分流し、電磁弁54、蓄
熱熱交換器51、逆止弁52を介してガス管22へ流れ
る。このとき蓄熱熱交換器51により冷媒に蓄熱した熱
が加えられて、貯湯槽熱交換器21に流れる冷媒の温度
が上昇して、給湯性能を向上させる。
【0027】次に貯湯槽(タンク)29の熱を利用した
室外熱交換器10のデフロスト運転の場合について図6
により説明する。この場合は、電磁弁6、41、44が
オンし、冷媒は図中の矢印に示すように、圧縮機1、電
磁弁6、四路切換弁4、室外熱交換器10、電動膨張弁
10、受液器14、電磁弁41、液管24、貯湯槽熱交
換器23、電磁弁44、アキュームレータ7、圧縮機1
へと返流する流れとなる。この冷媒の流れにより、室外
熱交換器10の除霜を行う。
【0028】ここで吐出温度TOTが上記と同様にある
値以上の場合には、電磁弁54がオンするため、冷媒は
液管24から配管53側へ分流し、電磁弁54、蓄熱熱
交換器51、逆止弁52を介してガス管22へ流れ、さ
らにガス管22から電磁弁44へと流れて、回路の冷媒
の温度を上昇させて蓄熱利用による除霜時間の短縮を図
っている。
【0029】なお上記各電動膨張弁、電磁弁の制御は、
図1に示す制御手段60により行っている。
【0030】
【発明の効果】以上のようにこの発明のヒートポンプ式
給湯装置によれば、圧縮機からの排熱を蓄熱熱交換器に
て蓄熱しておき、圧縮機からの吐出冷媒を温度検出手段
で検出し、吐出冷媒が所定の温度以上になった場合に
は、制御手段にて開閉弁を開制御することで、蓄熱熱交
換器で蓄熱した熱により温度上昇した冷媒が貯湯槽熱交
換器側へ循環するようにしてあるので、圧縮機の蓄熱熱
回収により貯湯槽の湯水の温度上昇に寄与することがで
きて、給湯性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の要部ブロック図である。
【図2】同上の給湯ヒートポンプ蓄熱システムの冷媒回
路図である。
【図3】同上の給湯の場合の冷媒の流れを示す回路図で
ある。
【図4】同上の冷房給湯の場合の冷媒の流れを示す回路
図である。
【図5】同上の暖房給湯の場合の冷媒の流れを示す回路
図である。
【図6】同上のデフロスト運転暖房の場合の冷媒の流れ
を示す回路図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 10 室外熱交換器 19 室内熱交換器 23 貯湯槽熱交換器 47 温度センサー(温度検出手段) 51 蓄熱熱交換器 53 配管 54 電磁弁(開閉弁)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機(1)、室内熱交換器(19)、
    膨張機構(15)、室外熱交換器(10)を冷媒循環回
    路によって接続すると共に、上記室内熱交換器(19)
    に貯湯槽熱交換器(23)を並列に接続したヒートポン
    プ式給湯装置において、圧縮機(1)からの吐出冷媒の
    温度を検出する温度検出手段(47)と、圧縮機(1)
    の運転中に該圧縮機(1)から放出される熱を蓄熱する
    蓄熱熱交換器(51)と、この蓄熱熱交換器(51)と
    貯湯槽熱交換器(23)との間に接続した配管(53)
    と、この配管(53)の途中に介設された開閉弁(5
    4)と、上記温度検出手段(47)により圧縮機(1)
    からの吐出冷媒が所定の温度以上になった場合に上記開
    閉弁(54)を開制御して上記蓄熱熱交換器(51)に
    て加熱した冷媒を貯湯槽熱交換器(23)側へ循環させ
    る制御手段(60)とを備えたことを特徴とするヒート
    ポンプ式給湯装置。
JP4146158A 1992-04-20 1992-04-20 ヒートポンプ式給湯装置 Expired - Lifetime JP2737543B2 (ja)

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