JP5005751B2 - Cold, hot, cold / hot heat pump system - Google Patents
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Description
本発明は、地熱を利用した冷熱式、温熱式、冷・温熱式ヒートポンプシステムに関する。 The present invention relates to a cold, hot, cold / hot heat pump system using geothermal heat.
従来、井戸水の熱を利用して、室内の冷房又は暖房を行うヒートポンプシステムが提案されている。井戸水は地中温度と同程度で年間変動が少なく、夏季は外気温より低く、冬季は外気温より高いという特徴がある。そのため、井戸水の熱を例えば冷房又は暖房に利用するヒートポンプシステムは、外気温を利用するヒートポンプシステムと比較して、高い効率で運転することが可能となる。この井戸水を利用する方式のヒートポンプシステムとして、従来、特許文献1に開示されたものが提案されている。このシステムを図9に基づいて説明する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a heat pump system that performs indoor cooling or heating using the heat of well water has been proposed. Well water is similar to the underground temperature and has little annual fluctuation. It is characterized by being lower than the outside temperature in summer and higher than the outside temperature in winter. Therefore, a heat pump system that uses the heat of well water for cooling or heating, for example, can be operated with higher efficiency than a heat pump system that uses outside air temperature. As a heat pump system using this well water, the one disclosed in Patent Document 1 has been proposed. This system will be described with reference to FIG.
図9に示すヒートポンプシステムの熱媒ガス循環配管61の途中には、圧縮機62が接続され、この圧縮機62の下流側の循環配管61には、屋内に配設された暖房用の室内熱交換機63、膨張弁64、屋外に配設され、かつ大気と熱媒ガスとの間で熱交換を行う第1室外熱交換機65及び地中熱媒体と熱媒ガスとの間で熱交換を行う第2室外熱交換器66が順に接続されている。
A
上記第2室外熱交換器66の一次側には、熱媒液としての不凍液を循環させるための熱媒液循環配管67が接続されている。この循環配管67の途中には循環ポンプ68が接続されている。掘削井戸69の内部には井戸ケース70が収容されている。前記掘削井戸69と井戸ケース70との間に形成された地中熱の集熱領域には、前記熱媒液循環配管67の途中にヘッダー71,72を介して該循環配管67と直列に接続された集熱パイプ73が収容されている。前記井戸ケース70の内部には井戸ポンプ74が収容され、該井戸ポンプ74によって汲み上げられた井戸水は、揚水管75によって外部に排出されるようになっている。前記揚水管75と熱媒液循環配管67との間には、熱交換器76が設けられ、井戸水と熱媒液循環配管67内の不凍液との間で熱交換が行われるようになっている。熱交換器76に供された井戸水は排水溝77に排水されるようになっている。
A heat medium
冬季において、ヒートポンプシステムの暖房運転が開始されると、前記圧縮機62、循環ポンプ68及び井戸ポンプ74が起動される。すると、前記圧縮機62によって圧縮されて高温・高圧となった熱媒ガスが室内熱交換機63に供給され、ここで、高温の熱媒ガスと、室内の低温の空気との間で熱交換が行われ、室内が暖房される。前記室内熱交換機63から流出した低温の熱媒液は、膨張弁64によって蒸発されて熱媒ガスになる。この熱媒ガスは、第1室外熱交換機65に供給されて、該第1室外熱交換機65によって加熱され、圧縮機62に供給される。
In the winter season, when the heating operation of the heat pump system is started, the
一方、前記循環ポンプ68が起動されると、熱媒液循環配管67及び集熱パイプ73内の不凍液が循環される。このため、集熱パイプ73内の不凍液が集熱領域の地熱によって温められ、この加熱された不凍液が前記第2室外熱交換器66に供給され、循環配管61内の熱媒ガスが加熱されて、圧縮機62に供給される。従って、熱媒ガスを高温・高圧にすることができ、暖房効率が向上する。なお、前記第2室外熱交換器66により冷却された不凍液は前記集熱パイプ73に送られて、地中熱とほぼ同じ温度に加熱されて、再び第2室外熱交換器66に供給される。
On the other hand, when the
ところが、上記従来の暖房用のヒートポンプシステムにおいては、熱媒ガスを循環させるための循環配管61と、地中熱を集熱するための熱媒液循環配管67及び集熱パイプ73とがそれぞれ別に設けられていたので、第2室外熱交換器66が必要となる。このため、部品点数が増加し、製造及び施工作業が面倒で、それらのコストを低減することが難しいという問題があった。又、ヒートポンプの運転中は、前記循環ポンプ68を常時運転する必要があるため、消費電力が増加して、暖房効率を向上することができないという問題があった。
However, in the conventional heat pump system for heating, the
さらに、地熱利用のヒートポンプシステムを、冷房用に用いたり、給湯用に用いたり、融雪用に用いたりする場合にも、上述した問題と同様の問題があった。
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、部品点数を低減して、製造及び施工作業を容易に行うことができるとともに、熱効率を向上することができる冷熱、温熱式、冷・温熱式ヒートポンプシステムを提供することにある。
Further, when a heat pump system using geothermal heat is used for cooling, hot water supply, or snow melting, there are problems similar to those described above.
The present invention eliminates the problems in the prior art described above, reduces the number of parts, facilitates manufacturing and construction work, and can improve the thermal efficiency. -To provide a thermal heat pump system.
本発明は、熱媒ガス循環配管に、圧縮機、放熱交換器、膨張弁及び負荷側熱交換器を接続し、前記圧縮機で圧縮された熱媒ガスを前記放熱交換器で冷却して液化した後、前記膨張弁で液熱媒を膨張・気化させて、前記負荷側熱交換器に供給し、冷熱を発生するようにした冷熱式ヒートポンプシステムにおいて、地中に埋設された井戸ケースの井戸水を汲み上げて排水する井戸ポンプを設け、前記井戸ケースの貯水室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を放熱交換パイプとして収容することにより前記放熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記井戸ポンプを運転し、前記検出値が設定値以下の場合に前記井戸ポンプを停止する制御信号を出力する制御装置を備えており、前記井戸ポンプの排水管と、前記圧縮機から熱交換パイプの入口に至る熱媒ガス循環配管との間に、井戸ポンプの運転中に井戸水と熱媒ガスとの熱交換を行うための熱交換器が設けられている冷熱式ヒートポンプシステムである。 In the present invention, a compressor, a heat exchanger, an expansion valve, and a load side heat exchanger are connected to the heat medium gas circulation pipe, and the heat medium gas compressed by the compressor is cooled and liquefied by the heat exchanger. Then, in the cold heat pump system in which a liquid heat medium is expanded and vaporized by the expansion valve and supplied to the load-side heat exchanger to generate cold, well water in a well case buried in the ground A heat pump is formed by housing a part of the heat medium gas circulation pipe as a heat radiation exchange pipe in the water storage chamber of the well case, and the load side heat exchanger. A load sensor that detects the load of the well pump, and when the detected value of the load detected by the load sensor is equal to or greater than a set value, the well pump is operated, and when the detected value is equal to or less than the set value, the well pump is Control signal to stop And a control unit for outputting a drainage pipe of the well pump, between the heating medium gas circulating pipes leading to the inlet of the heat exchange pipe from said compressor, and well water and heat medium gas during operation of the well pump It is a cold heat pump system provided with a heat exchanger for performing heat exchange.
前記負荷センサは、前記井戸ケース内の井戸水の温度を直接的に又は間接的に検出する温度センサであって、前記制御装置は、冷熱運転中に前記温度センサにより検出された井戸水の温度の検出値が設定値以上の場合に、前記井戸ポンプを運転し、前記検出値が設定値以下の場合に前記井戸ポンプを停止する制御信号を出力するように構成されている前記の冷熱式ヒートポンプシステムである。 The load sensor is a temperature sensor that directly or indirectly detects the temperature of the well water in the well case, and the control device detects the temperature of the well water detected by the temperature sensor during a cooling operation. In the cold heat pump system configured to operate the well pump when a value is equal to or greater than a set value and output a control signal to stop the well pump when the detected value is equal to or less than a set value. is there.
また、熱媒ガス循環配管に、圧縮機、負荷側熱交換器、膨張弁及び集熱交換器を接続し、前記圧縮機で圧縮された高温・高圧の熱媒ガスを負荷側熱交換器に供給し、該熱交換器で冷却された熱媒ガスを膨張弁で減圧・膨張して熱媒ガスとして集熱交換器に供給して、該熱交換器により熱媒ガスを加熱し、該熱媒ガスを圧縮機により圧縮して、前記負荷側熱交換器に供給し、温熱を発生するようにした温熱式ヒートポンプシステムにおいて、
地中に埋設された井戸ケースの井戸水を汲み上げて排水する井戸ポンプを設け、前記井戸ケースの貯水室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を集熱交換パイプとして収容して、前記集熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記井戸ポンプを運転し、前記検出値が設定値以下の場合に前記井戸ポンプを停止する制御信号を出力する制御装置を備えており、前記井戸ポンプの排水管と、前記熱交換パイプの出口から圧縮機に至る熱媒ガス循環配管との間に、井戸ポンプの運転中に井戸水と熱媒ガスとの間で熱交換を行うための熱交換器が設けられている前記の温熱式ヒートポンプシステムである。
In addition, a compressor, a load-side heat exchanger, an expansion valve, and a heat exchanger are connected to the heat-medium gas circulation pipe, and the high-temperature and high-pressure heat-medium gas compressed by the compressor is used as the load-side heat exchanger. The heating medium gas cooled and cooled by the heat exchanger is decompressed and expanded by an expansion valve and supplied as a heating medium gas to the heat collecting exchanger, the heating medium gas is heated by the heat exchanger, and the heat medium gas is heated. In the thermal heat pump system in which the medium gas is compressed by a compressor, supplied to the load side heat exchanger, and generates heat.
A well pump for pumping and draining well water from a well case buried in the ground is provided, and a part of the heat medium gas circulation pipe is accommodated as a heat collection exchange pipe in the water storage chamber of the well case, and the heat collection And a load sensor configured to detect a load of the load-side heat exchanger. When the detected value of the load detected by the load sensor is equal to or greater than a set value, the well pump is operated and the detection is performed. A control device that outputs a control signal for stopping the well pump when the value is equal to or less than a set value; a drain pipe of the well pump; and a heat medium gas circulation pipe extending from the outlet of the heat exchange pipe to the compressor In the above-described thermal heat pump system, a heat exchanger for exchanging heat between the well water and the heat transfer medium gas during operation of the well pump is provided.
前記負荷センサは、井戸ケース内の井戸水の温度を直接的又は間接的に検出する温度センサであって、前記制御装置は、温熱運転中に前記温度センサにより検出された井戸水の温度の検出値が設定値以下の場合に、前記井戸ポンプを運転し、前記検出値が設定値以上の場合に前記井戸ポンプを停止する制御信号を出力するように構成されている前記の温熱式ヒートポンプシステムである。 Wherein the load sensor is a temperature sensor for directly or indirectly detecting the temperature of well water in the well casing, said control device, the temperature of the detection value of well water detected by the temperature sensor in thermal operation The thermal heat pump system is configured to operate the well pump when the value is equal to or less than a set value, and to output a control signal for stopping the well pump when the detected value is equal to or greater than the set value. .
請求項1に記載の冷熱式ヒートポンプシステムと、請求項3に記載の温熱式ヒートポンプとを組み合わせ、冷熱を発生させる運転状態又は温熱を発生させる運転状態に切り換え可能に構成した前記の冷・温熱式ヒートポンプシステムである。 A cold heat pump system of claim 1, claim combining a thermal heat pump according to 3, wherein the cold-heat equation which is configured to be capable of switching the operating state for generating an operation state or heat to generate cold It is a heat pump system.
前記井戸ポンプの排水管と、前記圧縮機から熱交換パイプに至る熱媒ガス循環配管との間には一台の熱交換器が設けられ、冷熱を発生させる運転状態又は温熱を発生させる運転状態において利用可能に構成されている前記の冷・温熱式ヒートポンプシステムである。 A drain pipe of the well pump, single heat exchanger is provided, the operating state for generating an operation state or heat to generate cold heat between the heating medium gas circulating pipes leading to the heat exchange pipe from said compressor It is the said cold / heat type heat pump system comprised so that it can utilize in .
熱媒ガス循環配管に、圧縮機、放熱交換器、膨張弁及び負荷側熱交換器を接続し、前記圧縮機で圧縮された熱媒ガスを前記放熱交換器で冷却して液化した後、前記膨張弁で液熱媒を膨張・気化させて、前記負荷側熱交換器に供給し、冷熱を発生するようにした冷熱式ヒートポンプシステムにおいて、地中に埋設された井戸ケースの貯液室の熱媒液を循環する循環手段を設け、前記貯液室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を放熱交換パイプとして収容することにより前記放熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記循環手段を作動し、前記検出値が設定値以下の場合に前記循環手段を停止する制御信号を出力する制御装置を備えている冷熱式ヒートポンプシステムである。 After connecting a compressor, a heat exchanger, an expansion valve, and a load side heat exchanger to the heat medium gas circulation pipe, the heat medium gas compressed by the compressor is cooled and liquefied by the heat exchanger, In a cold heat pump system in which a liquid heat medium is expanded and vaporized by an expansion valve and supplied to the load-side heat exchanger to generate cold heat, the heat in the liquid storage chamber of the well case buried in the ground A circulation means for circulating the liquid medium is provided, and in the liquid storage chamber, a part of the heat medium gas circulation pipe is accommodated as a heat radiation exchange pipe to constitute the heat radiation exchanger, and the load of the load side heat exchanger A load sensor for detecting the load, and when the detected value of the load detected by the load sensor is equal to or higher than a set value, the circulating means is operated, and when the detected value is equal to or lower than the set value, the circulating means is stopped. and a controller for outputting a control signal It is a thermal heat pump system.
前記井戸ケースは、鉛直方向に配設され、前記放熱交換器は、井戸ケースの上部貯留室又は下部貯留室に収容されている前記の冷熱式ヒートポンプシステムである。 The said well case is arrange | positioned in the perpendicular direction, and the said heat dissipation exchanger is the said cold heat pump system accommodated in the upper storage chamber or lower storage chamber of a well case .
熱媒ガス循環配管に、圧縮機、負荷側熱交換器、膨張弁及び集熱交換器を接続し、前記圧縮機で圧縮された高温・高圧の熱媒ガスを負荷側熱交換器に供給し、該熱交換器で冷却された熱媒ガスを膨張弁で減圧・膨張して熱媒ガスとして集熱交換器に供給して、該熱交換器により熱媒ガスを加熱し、該熱媒ガスを圧縮機により圧縮して、前記負荷側熱交換器に供給し、温熱を発生するようにした温熱式ヒートポンプシステムにおいて、地中に埋設された井戸ケースの貯液室の熱媒液を循環する循環手段を設け、前記貯液室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を集熱交換パイプとして収容して、前記集熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記循環手段を作動し、前記検出値が設定値以下の場合に前記循環手段を停止する制御信号を出力する制御装置を備えている温熱式ヒートポンプシステムである。 Connect the compressor, load-side heat exchanger, expansion valve, and heat exchanger to the heat- medium gas circulation pipe, and supply the high-temperature and high-pressure heat-medium gas compressed by the compressor to the load-side heat exchanger. The heating medium gas cooled by the heat exchanger is decompressed and expanded by an expansion valve and supplied to the heat collecting exchanger as a heating medium gas, and the heating medium gas is heated by the heat exchanger, and the heating medium gas In the thermal heat pump system that compresses the gas by a compressor and supplies it to the load-side heat exchanger to generate heat, the heat transfer liquid in the liquid storage chamber of the well case buried in the ground is circulated. A circulation means is provided, and a part of the heat medium gas circulation pipe is accommodated in the liquid storage chamber as a heat collection exchange pipe to constitute the heat collection exchanger, and a load of the load side heat exchanger is detected. When a load sensor is provided and the load detection value detected by the load sensor is greater than or equal to the set value, Operates the serial circulating means is a thermal heat pump system comprising a control device for the detected value to output a control signal for stopping the circulating means when the set value or less.
前記井戸ケースは、鉛直方向に配設され、前記集熱交換器は、井戸ケースの上部貯留室又は下部貯留室に収容されている前記の温熱式ヒートポンプシステムである。 The well case is arranged in a vertical direction, and the heat collection exchanger is the thermal heat pump system described above that is housed in an upper storage chamber or a lower storage chamber of the well case .
請求項7に記載の冷熱式ヒートポンプシステムと、請求項9に記載の温熱式ヒートポンプとを組み合わせ、冷熱を発生させる運転状態又は温熱を発生させる運転状態に切り換え可能に構成した冷・温熱式ヒートポンプシステムである。 A cold / thermal heat pump system configured to combine the cold heat pump system according to claim 7 and the hot heat pump according to claim 9 so as to be switchable between an operation state for generating cold or an operation state for generating heat. It is.
前記井戸ケースの上部貯留室には、前記集熱交換器が収容され、下部貯留室には、前記放熱交換器が収容され、冷熱運転時には、前記放熱交換器が選択作動され、温熱運転時には、前記集熱交換器が選択作動されるように構成されている前記の冷・温熱式ヒートポンプシステムである。 The heat collecting exchanger is accommodated in the upper storage chamber of the well case, the heat dissipation exchanger is accommodated in the lower storage chamber, the cooling exchanger is selectively operated during the cold operation, and the thermal operation is performed, The cold / hot heat pump system configured to selectively operate the heat collection exchanger .
(作用)
請求項1に記載の発明は、ヒートポンプの運転状態において、負荷側熱交換器の負荷が高くて、前記負荷センサにより検出された検出値が設定値よりも高い場合に、前記井戸ポンプが運転され、負荷側熱交換器の負荷が低くて、負荷センサの検出値が設定値よりも低い場合に、井戸ポンプの運転が停止される。このため、ヒートポンプの運転状態において、井戸ポンプの運転時間を短くすることができ、例えば冷房効率又は冷水供給効率を向上することができる。
(Function)
According to the first aspect of the present invention, when the load of the load-side heat exchanger is high and the detection value detected by the load sensor is higher than a set value in the operation state of the heat pump, the well pump is operated. When the load on the load side heat exchanger is low and the detected value of the load sensor is lower than the set value, the operation of the well pump is stopped. For this reason, in the operation state of the heat pump, the operation time of the well pump can be shortened, and for example, the cooling efficiency or the cooling water supply efficiency can be improved.
又、請求項1記載の発明は、熱媒ガス循環配管内の熱媒ガスを井戸水と直接熱交換するようにしたので、圧縮機により圧縮された熱媒ガスが井戸水によって冷却されて気体から液熱媒に変化する際に井戸水の熱が液熱媒に潜熱として蓄熱される。このため、熱媒ガスの蓄熱効率を向上して、例えば冷房効率又は冷水供給効率を向上することができる。 In the first aspect of the invention, since the heat medium gas in the heat medium gas circulation pipe is directly heat-exchanged with the well water, the heat medium gas compressed by the compressor is cooled by the well water to be converted from the gas to the liquid. When changing to a heat medium, the heat of the well water is stored as latent heat in the liquid heat medium. For this reason, the heat storage efficiency of heat-medium gas can be improved, for example, cooling efficiency or cold water supply efficiency can be improved.
さらに、請求項1に記載の発明は、熱媒ガス循環配管の一部を放熱交換パイプとし、このパイプを井戸ケースの貯水室に収容して放熱交換器とした。このため、熱媒ガス循環配管とは別に液熱媒を循環させる液熱媒循環配管を掘削井戸に埋設して、液熱媒循環配管と熱媒ガス循環配管との間に放熱交換器を設ける必要が無くなる。このため、部品点数を低減し、製造及び施工作業を容易に行い、それらのコストを低減することができる。 Furthermore, in the invention according to claim 1, a part of the heat medium gas circulation pipe is a heat radiation exchange pipe, and this pipe is accommodated in a water storage chamber of a well case to form a heat radiation exchanger. Therefore, a liquid heat medium circulation pipe that circulates the liquid heat medium separately from the heat medium gas circulation pipe is embedded in the excavation well, and a heat radiation exchanger is provided between the liquid heat medium circulation pipe and the heat medium gas circulation pipe. There is no need. For this reason, the number of parts can be reduced, manufacturing and construction work can be easily performed, and the cost can be reduced.
請求項4に記載の発明は、ヒートポンプの温熱運転状態において、負荷側熱交換器の負荷が高くて、前記負荷センサにより検出された検出値が設定値よりも高い場合に、前記井戸ポンプが運転され、負荷側熱交換器の負荷が低くて、負荷センサの検出値が設定値よりも低い場合に、井戸ポンプの運転が停止される。このため、ヒートポンプの温熱運転状態において、井戸ポンプの運転時間を短くすることができ、例えば暖房効率又は温水供給効率を向上することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, when the load on the load side heat exchanger is high and the detected value detected by the load sensor is higher than a set value in the thermal operation state of the heat pump, the well pump is operated. When the load on the load side heat exchanger is low and the detection value of the load sensor is lower than the set value, the operation of the well pump is stopped. For this reason, the operation time of a well pump can be shortened in the thermal operation state of a heat pump, for example, heating efficiency or hot water supply efficiency can be improved.
又、請求項4記載の発明は、熱媒ガス循環配管内の熱媒ガスを井戸水と直接熱交換するようにしたので、膨張弁により減圧・膨張された熱媒ガスが井戸水によって加熱されて液熱媒から熱媒ガスに変化する際に熱媒ガスに潜熱として蓄熱される。このため、熱媒ガスの蓄熱効率を向上して、例えば暖房効率又は温水供給効率を向上することができる。 In the invention according to claim 4, since the heat medium gas in the heat medium gas circulation pipe is directly exchanged with the well water, the heat medium gas decompressed and expanded by the expansion valve is heated by the well water to be liquid. When changing from the heat medium to the heat medium gas, the heat medium gas is stored as latent heat. For this reason, the heat storage efficiency of heat-medium gas can be improved, for example, heating efficiency or warm water supply efficiency can be improved.
さらに、請求項4に記載の発明は、熱媒ガス循環配管の一部を集熱交換パイプとし、このパイプを井戸ケースの貯水室に収容して集熱交換器とした。このため、熱媒ガス循環配管とは別に液熱媒を循環させる液熱媒循環配管を掘削井戸に埋設して、液熱媒循環配管と熱媒ガス循環配管との間に集熱交換器を設ける必要が無くなる。このため、部品点数を低減し、製造及び施工作業を容易に行い、それらのコストを低減することができる。 Furthermore, in the invention described in claim 4, a part of the heat medium gas circulation pipe is a heat collection exchange pipe, and this pipe is accommodated in a water storage chamber of a well case to form a heat collection exchanger. Therefore, a liquid heat medium circulation pipe that circulates the liquid heat medium separately from the heat medium gas circulation pipe is embedded in the excavation well, and a heat exchanger is installed between the liquid heat medium circulation pipe and the heat medium gas circulation pipe. There is no need to provide it. For this reason, the number of parts can be reduced, manufacturing and construction work can be easily performed, and the cost can be reduced.
請求項9又は10に記載の発明は、ヒートポンプの運転状態において、負荷側熱交換器の負荷が高くて、前記負荷センサにより検出された検出値が設定値よりも高い場合に、前記循環手段が作動され、負荷側熱交換器の負荷が低くて、負荷センサの検出値が設定値よりも低い場合に、循環手段が停止される。このため、ヒートポンプの運転状態において、循環手段の運転時間を短くすることができ、例えば冷房効率又は冷水供給効率を向上することができる。 In the invention according to claim 9 or 10, when the load of the load-side heat exchanger is high and the detected value detected by the load sensor is higher than a set value in the operating state of the heat pump, the circulating means is When the load side heat exchanger is activated and the load sensor detects a lower value than the set value, the circulating means is stopped. For this reason, in the operation state of the heat pump, the operation time of the circulation means can be shortened, and for example, the cooling efficiency or the cooling water supply efficiency can be improved.
請求項11又は12に記載の発明は、ヒートポンプの温熱運転状態において、負荷側熱交換器の負荷が高くて、前記負荷センサにより検出された検出値が設定値よりも高い場合に、前記循環手段が作動され、負荷側熱交換器の負荷が低くて、負荷センサの検出値が設定値よりも低い場合に、循環手段が停止される。このため、ヒートポンプの温熱運転状態において、循環手段の運転時間を短くすることができ、例えば暖房効率又は温水供給効率を向上することができる。 The invention according to claim 11 or 12 is characterized in that, in the thermal operation state of the heat pump, when the load of the load-side heat exchanger is high and the detected value detected by the load sensor is higher than a set value, the circulating means Is activated and the circulation means is stopped when the load of the load side heat exchanger is low and the detection value of the load sensor is lower than the set value. For this reason, in the thermal operation state of the heat pump, the operation time of the circulation means can be shortened, and for example, the heating efficiency or the hot water supply efficiency can be improved.
請求項1〜3、9,10のいずれか1項に記載の冷熱式ヒートポンプシステムの発明によれば、部品点数を低減して、製造及び施工作業を容易に行うことができるとともに、冷熱効率を向上することができる。 According to the invention of the cold heat pump system according to any one of claims 1 to 3, 9, and 10, the number of parts can be reduced, manufacturing and construction work can be easily performed, and cooling efficiency can be improved. Can be improved.
請求項4〜6、11又は12のいずれか1項に記載の温熱式ヒートポンプシステムの発明によれば、部品点数を低減して、製造及び施工作業を容易に行うことができるとともに、温熱効率を向上することができる。 According to the invention of the thermal heat pump system according to any one of claims 4 to 6, 11, or 12, the number of parts can be reduced, manufacturing and construction work can be easily performed, and thermal efficiency can be improved. Can be improved.
請求項7、8、13、14のいずれか1項に記載の冷・温熱式ヒートポンプシステムの発明によれば、部品点数を低減して、製造及び施工作業を容易に行うことができるとともに、冷熱効率及び温熱効率を向上することができる。
According to the invention of the cold / thermal heat pump system according to any one of
以下、本発明を井戸水の熱を利用した冷暖房ヒートポンプシステムに具体化した第1実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。
最初に、図1に基づいて冷暖房ヒートポンプシステムの全体構成について説明する。家屋の室外に設けられた室外機ケース11内には、低温・低圧の熱媒ガスを吸入して圧縮し、高温・高圧の熱媒ガスを吐出するようにした圧縮機12が収容されている。この圧縮機12の吐出口には吐出配管13及び四方弁14を介して室内側に配設された負荷側熱交換器としての室内熱交換器15が接続されている。該室内熱交換器15には熱媒配管16を介して室外機ケース11内に配設された膨張弁17が接続されている。該膨張弁17は、熱媒配管18a及び継手19aを介して地中内に施工された集熱交換器又は放熱交換器として機能する地中熱交換器20に接続されている。該地中熱交換器20は、地中に埋設された井戸ケース21と、該井戸ケース21の下端開口部に収容されたフィルタ22と、該フィルタ22の上方に形成された井戸ケース21内の貯水室21a内に収容された放熱交換パイプ又は集熱交換パイプとして機能する熱交換パイプ23とにより構成されている。前記井戸ケース21の上端開口部には密閉蓋24が接合されている。前記貯水室21a内に収容された前記熱交換パイプ23の一端部は、前記密閉蓋24を貫通して外部に導出され、前記継手19aによって前記熱媒配管18aに接続されている。熱交換パイプ23の他端部は、前記密閉蓋24を貫通して外部に導出され、前記室外機ケース11に設けた継手19bに接続されている。該継手19bには、熱媒配管18b、前記四方弁14及び吸入配管25を介して前記圧縮機12が接続されている。
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in an air-conditioning heat pump system using the heat of well water will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
Initially, the whole structure of an air conditioning heating pump system is demonstrated based on FIG. Housed in an
この第1実施形態においては、前記吐出配管13、熱媒配管16、熱媒配管18a、熱交換パイプ23、熱媒配管18b及び吸入配管25等によって、ヒートポンプシステムの閉ループ状の熱媒ガス循環配管Pが構成されている。そして、前記熱交換パイプ23が前記熱媒ガス循環配管Pの一部となっている。又、この第1実施形態では、熱媒ガスとしてHFC−32、HFC−125からなる2成分系疑似共沸混合物(HFCR−410A)を用いている。このHFC・R−410Aに、該R−410Aとの相溶性が高いPOE(ポリオールエステル)冷凍機油が混合(POEの重量比率18%)されている。この熱媒体を用いることによって、オイルトラップを用いなくても冷凍機油が大深度(50〜100m)の井戸ケース21の底から熱交換パイプ23内を上昇して圧縮機12に戻るので、圧縮機12の潤滑が適正に行われる。熱媒として、R−407C(HFC−32、HFC−125、HFC−134aからなる3成分系非共沸混合物)を用いてもよい。
In the first embodiment, the
前記密閉蓋24には井戸ポンプ26の吸入フランジが接続され、該井戸ポンプ26の吐出フランジには、排水管27が接続され、その先端部は地面に設けた排水溝28に挿入されている。前記排水管27には電磁切換弁29を介して分岐排水管30が接続されている。前記排水管27と前記熱媒配管18bとの間には、暖房運転時に必要に応じて作動される熱交換器31が設けられ、排水管27内の井戸水の熱によって、熱媒配管18b内の熱媒ガスを熱交換により加熱することができるようになっている。前記分岐排水管30と前記熱媒配管18aとの間には、冷房運転時に必要に応じて作動される熱交換器32が設けられ、分岐排水管30内の井戸水の熱によって、熱媒配管18a内の熱媒ガスを熱交換により冷却することができるようになっている。
A suction flange of a
前記熱交換器31と四方弁14との間の熱媒配管18bには、負荷センサとしての第1温度センサ33が設けられている。この第1温度センサ33によって、ヒートポンプシステムが暖房運転状態において、熱媒ガスの温度を検出して、井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水の温度を間接的に検出するようになっている。前記熱交換器32と前記膨張弁17との間の熱媒配管18aには、負荷センサとしての第2温度センサ34が設けられている。この第2温度センサ34によって、ヒートポンプシステムが冷房運転状態において、熱媒配管18a内の熱媒ガスの温度を検出して、井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水を間接的に検出するようになっている。
A
次に、ヒートポンプシステムの運転を制御する制御システムについて説明する。
図2に示すように、制御装置35には各種のデータに基づいて各種の演算処理を行うための中央演算処理装置(CPU)36が設けられるとともに、制御動作プログラム等を記録するためのリード・オンリー・メモリ(ROM)37が設けられている。又、前記制御装置35には、各種のデータを記憶するための読み出し書き込み可能なランダム・アクセス・メモリ38(RAM)が設けられている。
Next, a control system that controls the operation of the heat pump system will be described.
As shown in FIG. 2, the
前記制御装置35には前記第1及び第2温度センサ33,34が接続されるとともに、前記圧縮機12を駆動する可変速モータM1及び井戸ポンプ26を駆動するモータM2が接続されている。又、前記制御装置35には前記四方弁14を切り換え動作する電磁ソレノイドS1、前記切換弁29を切り換え動作する電磁ソレノイドS2が接続されている。
The
前記CPU36には、前記モータM1の回転数を制御するための回転速度制御部39が設けられている。前記回転速度制御部39によって、前記モータM1の回転速度が制御されて、前記圧縮機12の駆動量がインバーター(周波数)制御され、ヒートポンプシステムの室内熱交換器15の負荷状態に応じて、圧縮機12の駆動量が適正に制御されるようになっている。
The
前記CPU36には、暖房運転中において、前記第1温度センサ33によって検出された温度の検出値と、予め記憶媒体(例えば前記RAM38等)に記憶された設定値とを比較することによって、前記井戸ポンプ26の運転を後述するようにオン・オフ制御するための第1井戸ポンプ制御部40が設けられている。
During the heating operation, the
前記CPU36には、冷房運転中において、前記第2温度センサ34によって検出された温度の検出値と、予め記憶媒体(例えば前記RAM38等)に記憶された設定値とを比較することによって、前記井戸ポンプ26の運転を後述するようにオン・オフ制御するための第2井戸ポンプ制御部41が設けられている。
During the cooling operation, the
前記制御装置35にはヒートポンプシステムの暖房運転又は冷房運転を、遠隔操作するためのリモコンスイッチ42が備えられている。このリモコンスイッチ42には、冷房運転又は暖房運転を選択するスイッチ、室内の温度を設定するための設定ボタン等が設けられている。
The
次に、前記のように構成された冷暖房ヒートポンプシステムの暖房運転及び冷房運転の各動作について説明する。
(暖房運転)
前記リモコンスイッチ42の暖房の選択スイッチが操作されるとともに、室内の温度の設定スイッチが操作されて、暖房温度が設定され、起動スイッチがオンされると、ヒートポンプの暖房運転が開始される。暖房運転状態においては、四方弁14が図1のように切り換えられているので、熱媒ガス循環配管Pの熱媒ガスは、図1の実線の矢印で示すように流れる。そして、前記圧縮機12によって加圧された高温、高圧の熱媒ガスは室内熱交換器15によって冷却され、室内の空気が暖められて暖房に用いられる。その後、室内熱交換器15内の熱媒ガスは冷却されて熱媒液となる。この熱媒液は、膨張弁17により減圧・膨張されて気液二相の熱媒となり、熱媒配管18a及び継手19aを通して地中熱交換器20の熱交換パイプ23に供給される。この熱交換パイプ23に流入した温度の低い気液二相の熱媒は、温度の高い井戸水の熱と熱交換されて加熱される。この過程で熱媒がさらにガス化されて熱媒ガスとなり、この熱媒ガスに井戸水の熱が潜熱として蓄熱され、その後、継手19b、熱媒配管18b、四方弁14及び吸入配管25を通して圧縮機12に戻る。
Next, each operation of the heating operation and the cooling operation of the cooling / heating heat pump system configured as described above will be described.
(Heating operation)
When the heating selection switch of the
例えば、ヒートポンプの暖房運転初期のように、前記室内熱交換器15の暖房負荷が大きい状態で、ヒートポンプが所定時間継続して運転されると、井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水の温度(例えば15℃)が前記地中熱交換器20の熱交換動作によって低下(例えば5℃)する。このため、前記第1井戸ポンプ制御部40によって、前記第1温度センサ33の温度の検出値が設定値(例えば10℃)よりも低いと判断され、制御装置35から前記井戸ポンプ26のモータM2に駆動信号が出力されて井戸ポンプ26が運転される。この動作によって、井戸ケース21の貯水室21a内の温度が低くなった井戸水が汲み上げられて、それよりも高い温度(15℃)の地下水が前記フィルタ22を介して貯水室21a内に吸い込まれ、井戸水の温度が次第に上昇(15℃)され、高負荷暖房運転において地中熱交換器20による井戸水と熱媒ガスとの熱交換が適正に行われる。
For example, when the heat pump is continuously operated for a predetermined time in a state where the heating load of the
この暖房運転状態においては、前記電磁切換弁29が排水管27側に切り換えられているので、汲み上げられた井戸水が排水管27によって熱交換器31に供給される。このため、熱媒配管18b内の冷媒ガスが加熱されて、圧縮機12に供給されるので、暖房効率が向上する。
In the heating operation state, since the
前記第1温度センサ33の温度の検出値が設定値(例えば10℃)よりも高いと判断されると、制御装置35から前記井戸ポンプ26のモータM2に停止信号が出力されて井戸ポンプ26が停止される。
When it is determined that the detected temperature value of the
高負荷の暖房運転が継続されて、室内の温度が上昇し、室内熱交換器15の負荷が低下すると、それに応じて、制御装置35の回転速度制御部39からの制御信号により圧縮機12の可変速モータM1の回転速度が低下され、熱媒ガス循環配管Pを循環する熱媒ガスの流量が低減されて、地中熱交換器20の熱交換量が低減され、井戸水の温度低下が抑制される。このため、室内熱交換器15の暖房負荷が低下した通常の暖房運転状態においては、井戸ポンプ26を運転して地下水を貯水室21aに採り込まなくても地中熱交換器20によって必要な熱交換が行われる。従って、井戸ポンプ26は暖房運転中において、必要なときのみ運転されることになる。
(冷房運転)
一方、ヒートポンプの停止状態において、前記リモコンスイッチ42の冷房の選択スイッチが操作されるとともに、室内の温度の設定スイッチが操作されて、冷房温度が設定され、図1に示す四方弁14が暖房ポートから冷房ポートに切り換えられ、起動スイッチがオンされると、冷房運転が開始される。この冷房運転状態においては、熱媒ガス循環配管P内の熱媒ガスは、図1の破線の矢印で示すように流れる。そして、圧縮機12によって吐出された高温・高圧の熱媒ガスは、吐出配管13、四方弁14、熱媒配管18b及び継手19bを通って、前記地中熱交換器20の熱交換パイプ23に供給される。この熱交換パイプ23を流れる高温の熱媒ガスは、井戸水と熱交換されて、低温・低圧に凝縮されて、液熱媒となる。そして、この凝縮された液熱媒は、熱交換パイプ23を上昇し、継手19a及び熱媒配管18aを通して膨張弁17に導かれる。この膨張弁17によって、熱媒液が減圧・膨張されてガス化され、低温となる。この低温となった熱媒ガスは前記室内熱交換器15に流入して外部から熱を吸収し、室内の冷房に供される。その後、吐出配管13、四方弁14及び吸入配管25を介して圧縮機12に戻る。
When the high-load heating operation is continued, the indoor temperature rises, and the load on the
(Cooling operation)
On the other hand, in the heat pump stop state, the cooling selection switch of the
例えば、ヒートポンプの冷房運転初期のように、前記室内熱交換器15の冷房負荷が大きい状態で、ヒートポンプが所定時間継続して運転されると、井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水の温度(例えば15℃)が前記地中熱交換器20の熱交換動作によって上昇(例えば20℃)する。このため、前記第2井戸ポンプ制御部41によって、前記第2温度センサ34の温度の検出値が設定値(例えば18℃)よりも高いと判断され、制御装置35から前記井戸ポンプ26のモータM2に駆動信号が出力されて井戸ポンプ26が運転される。この動作によって、井戸ケース21の貯水室21a内の温度(20℃)が高くなった井戸水が汲み上げられて、それよりも低い温度(15℃)の地下水が前記フィルタ22を介して貯水室21a内に吸い込まれ、井戸水の温度が低下され、高負荷冷房運転において地中熱交換器20による井戸水と熱媒ガスとの熱交換が適正に行われる。
For example, when the heat pump is continuously operated for a predetermined time while the cooling load of the
この冷房運転状態においては、前記電磁切換弁29が分岐排水管30側に切り換えられているので、汲み上げられた井戸水が排水管30によって熱交換器32に供給される。このため、熱媒配管18a内の冷媒ガスが冷却されて、膨張弁17に供給されるので、冷房効率が向上する。
In this cooling operation state, the
前記第2温度センサ34の温度の検出値が設定値(例えば18℃)よりも低いと判断されると、制御装置35から前記井戸ポンプ26のモータM2に停止信号が出力されて井戸ポンプ26が停止される。
When it is determined that the detected temperature value of the
高負荷の冷房運転が継続されて、室内の温度が低下し、室内熱交換器15の負荷が低下すると、それに応じて、制御装置35の回転速度制御部39からの制御信号により圧縮機12のモータM1の回転速度が低下され、熱媒ガス循環配管Pを循環する熱媒ガスの流量が低減されて、地中熱交換器20の熱交換量が低減され、井戸水の温度上昇が抑制される。このため、室内熱交換器15の冷房負荷が低下した通常の冷房運転状態においては、井戸ポンプ26を運転して地下水を貯水室21aに採り込まなくても地中熱交換器20によって必要な熱交換が行われる。従って、井戸ポンプ26は冷房運転中において、必要なときのみ運転されることになる。
When the high-load cooling operation is continued and the indoor temperature decreases and the load on the
上記第1実施形態の冷暖房ヒートポンプシステムによれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記第1実施形態では、ヒートポンプシステムの熱媒ガス循環配管Pの一部を構成するように前記継手19a,19bに地中熱交換器20を構成する熱交換パイプ23を接続した。このため、井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水と熱交換パイプ23内を流れる熱媒ガスとの間で熱交換を直接行うことができ、部品点数を低減して、製造及び施工作業を容易に行い、それらのコストを低減することができる。
According to the air conditioning heat pump system of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the said 1st Embodiment, the
(2)上記第1実施形態では、前記室内熱交換器15の暖房負荷が大きく、前述したように前記地中熱交換器20の井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水と、熱交換パイプ23を流れる熱媒ガスとの熱交換が高速で行われて、井戸水の温度が低下した場合に、その温度を前記第1温度センサ33によって間接的に検出して、前記井戸ポンプ26を駆動し、貯水室21a内の温度が低下した井戸水を汲み上げて外部に排出し、それより高い所定温度に保たれた地下水をフィルタ22を通して貯水室21a内に採り込むようにした。一方、室内熱交換器15の暖房負荷が低下して、井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水の温度が熱交換パイプ23を流れる熱媒ガスとの熱交換によってもそれほど低下しない通常の暖房運転状態の場合には、前記井戸ポンプ26の運転が停止されるようにした。このため、井戸ポンプ26の運転に要する消費電力を低減して、ヒートポンプの暖房効率を向上することができる。
(2) In the said 1st Embodiment, the heating load of the said
なお、ヒートポンプの冷房運転においても、暖房運転と同様の理由により、冷房効率を向上することができる。
(3)上記第1実施形態では、熱交換パイプ23内の熱媒ガスと井戸水との熱交換を行うようにしたので、熱媒ガスが潜熱によって暖房時又は冷房時に効率よく蓄熱され、この点からも暖房効率又は冷房効率を向上することができる。これに対し、背景の技術で述べた循環ポンプにより不凍液を循環させて、熱媒ガス循環配管内の熱媒ガスを熱交換器により熱交換する方式では、不凍液の顕熱を利用することになるので、蓄熱量が少なく、適正な熱交換を行うためには、不凍液の使用量を増やさなければならない。
In the cooling operation of the heat pump, the cooling efficiency can be improved for the same reason as in the heating operation.
(3) In the first embodiment, since heat exchange between the heat transfer medium gas in the
(4)上記第1実施形態では、背景の技術で述べた不凍液の循環ポンプが不要となるので、その分、消費電力が少なくなって、冷房効率又は暖房効率を向上することができる。
(第2実施形態)
次に、図3に基づいて、この発明の第2実施形態について説明する。
(4) In the first embodiment, since the antifreeze circulating pump described in the background art is not necessary, power consumption is reduced correspondingly, and cooling efficiency or heating efficiency can be improved.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この第2実施形態では、前述した第1実施形態における熱交換器31と熱交換器32を一つに合体したものである。このため、図3に示すように、排水管27に設けられた前記電磁切換弁29及び分岐排水管30が省略されている。又、前記熱媒配管18aと熱媒配管18bとの間に第1連通配管43と第2連通配管44とが並列に接続されている。第1及び第2連通配管43,44には、第3連通配管45が接続され、該第3連通配管45と前記排水管27に熱交換器48が接続されている。前記第1連通配管43には、第1電磁弁46と第2電磁弁47が接続されている。前記熱媒配管18a,18bには、第1逆止弁49A、第2逆止弁49Bが接続され、前記第2連通配管44には、第3逆止弁49C及び第4逆止弁49Dが接続されている。
In the second embodiment, the
上記の第2実施形態においては、暖房運転状態で前記第1電磁弁46が閉鎖され、かつ第2電磁弁47が開放されて、両配管18a,18b及び第1〜第3連通配管43〜45を熱媒が実線で示す方向に流れ、室内熱交換器15により室内の暖房が行われる。
In the second embodiment, the first
反対に、冷房運転状態においては、前記第1電磁弁46が開放され、かつ第2電磁弁47が閉鎖されて、両配管18a,18b及び第1〜第3連通配管43〜45を熱媒が破線で示す方向に流れ、室内熱交換器15により室内の冷房が行われる。
On the contrary, in the cooling operation state, the first
この第2実施形態では、熱交換器48が一台となっているので、熱交換器48の設置スペースを低減することができる。
(第3実施形態)
この第3実施形態は、図4に示すように、前記四方弁14、冷房用の熱交換器32及び第2温度センサ34を省略して、暖房専用(温熱式)のヒートポンプシステムとして具体化したものである。この第3実施形態においては、前記地中熱交換器20が集熱交換器として機能する。この第3実施形態において、前記熱交換器31を省略してもよい。又、吐出配管13及び熱媒配管16に接続された室内熱交換器15に代えて、例えば給湯装置の給湯配管を接続したり、床暖房配管を接続したり、融雪装置の融雪用配管を接続したりしてもよい。
(第4実施形態)
この第4実施形態は、図5に示すように、前記四方弁14、暖房用の熱交換器31及び第1温度センサ33を省略して、冷房専用(冷熱式)のヒートポンプシステムとして具体化したものである。この第4実施形態においては、前記地中熱交換器20が放熱交換器として機能する。この第4実施形態において、前記熱交換器32を省略してもよい。又、吐出配管13及び井戸ポンプ26に接続された室内熱交換器15に代えて、例えば冷水供給装置の冷水配管を接続してもよい。
(第5実施形態)
この第5実施形態においては、図6に示すように、前記熱交換パイプ23が熱媒配管18aの下端に接続された第1分岐器51と、該分岐器51に接続された複数本の分岐パイプ52と、各パイプ52の上端部に接続され、かつ1本の熱媒配管18bに接続された第2分岐器53とより構成されている。又、前記井戸ケース21の下端部の前記フィルタ22は省略され、地下水が貯水室21a内に浸入しないようにしている。井戸ケース21の全体の深さHは、例えば50m〜100mに設定され、その内径は10cm〜25cmに設定されている。さらに、前記地中熱交換器20(熱交換パイプ23)は井戸ケース21の上部貯留室R1に収容され、地中熱交換器20の下端から井戸ケース21の底面までの間に、熱媒体としての水のみが貯留された下部貯留室R2が設けられている。前記熱交換パイプ23の上下方向の配設長さL1は、例えば10m〜20mに設定されている。前記下部貯留室R2を含めた熱交換パイプ23が配設されていない貯水室21aの上下方向の長さL2は、例えば80m〜90mに設定されている。
In this 2nd Embodiment, since the
(Third embodiment)
As shown in FIG. 4, the third embodiment is embodied as a heating-only (thermal) heat pump system by omitting the four-
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 5, the fourth embodiment is embodied as a cooling-only (cooling type) heat pump system by omitting the four-
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, the
この第5実施形態においては、前述した排水タイプの井戸ポンプ26に代えて、循環ポンプ54が配設されている。この循環ポンプ54の吸入口に接続された吸入パイプ55の吸入口55aは、井戸ケース21の底部において、水を汲み上げようになっている。循環ポンプ54の吐出口に接続された吐出パイプ56の出口56aは、前記上部貯留室R1の上部に配設されている。そして、前記循環ポンプ54が作動されると、井戸ケース21の下部貯留室R2の最下部の水が汲み上げられて、上部貯留室R1に供給され、水が貯水室21a内で循環されるようになっている。
In the fifth embodiment, a
第5実施形態においては、第1実施形態で用いた熱交換器31,32が省略されている。
次に、前記ように構成された冷暖房ヒートポンプシステムの動作について説明する。
In the fifth embodiment, the
Next, the operation of the air conditioning / heating heat pump system configured as described above will be described.
この第5実施形態においては、ヒートポンプシステムの暖房負荷が大きいときには、前記循環ポンプ54が作動されて、貯水室21a内で水が循環され、地中熱交換器20による熱交換が適正に行われる。暖房負荷が低下して通常の運転状態になると、前記循環ポンプ54が停止される。この状態においては、地中熱交換器20の熱交換動作によって、熱交換パイプ23内の冷媒液が上部貯留室R1内の水によって加熱される。このため、上部貯留室R1内の水が冷却されて下方に流動され、かつ下部貯留室R2の温度の高い水が上方に流動され、貯水室21a内で水の自然対流が生じる。この結果、循環ポンプ54を作動しなくても、通常の暖房運転状態において、地中熱交換器20による熱交換が適正に行われる。
In the fifth embodiment, when the heating load of the heat pump system is large, the
一方、ヒートポンプシステムの冷房負荷が大きいときには、前記循環ポンプ54が作動されて、貯水室21a内で水が循環され、地中熱交換器20による熱交換が適正に行われる。冷房負荷が低下して通常の運転状態になると、循環ポンプ54が停止される。この状態においては、地中熱交換器20の熱交換動作によって、熱交換パイプ23内の冷媒液が上部貯留室R1内の水によって冷却される。このため、上部貯留室R1内の水が加熱される。加熱された水の熱は、井戸ケース21を通して地中に伝達される。この結果、循環ポンプ54を作動しなくても、通常の冷房運転状態において、地中熱交換器20による熱交換が適正に行われる。
On the other hand, when the cooling load of the heat pump system is large, the
第5実施形態においては、前記地中熱交換器20を第1分岐器51、パイプ52及び第2分岐器53によって構成したので、直列のパイプを使用した場合と比較して、地中熱交換器20の流路の長さL1を低減することができ、施工を容易に行うことができる。
(変更例)
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
In the fifth embodiment, since the
(Example of change)
In addition, you may change the said embodiment as follows.
・第5実施形態において、図7に示すように、前記井戸ケース21を例えば二箇所に設けてもよい。この場合には、それぞれの井戸ケース21の深さ寸法を、1本の井戸ケース21を使用した場合と比較して短くすることができ、井戸の掘削作業を容易に行うことができる。
-In 5th Embodiment, as shown in FIG. 7, you may provide the said
・図8に示すように、下部貯留室R2にも地中熱交換器20Aを配設し、熱媒配管18aに切換弁58を介して地中熱交換器20及び地中熱交換器20Aを接続し、熱媒配管18bに切換弁59を介して前記地中熱交換器20及び地中熱交換器20Aの第2分岐器53に接続してもよい。
As shown in FIG. 8, the underground heat exchanger 20A is also arranged in the lower storage chamber R2, and the
この実施形態では、暖房運転では、前記切換弁58,59を切り換え動作して、上部貯留室R1内の地中熱交換器20のみを使用し、冷房運転では、下部貯留室R2内の地中熱交換器20Aのみを使用する。この低負荷の冷房運転時に、下部貯留室R2内の地中熱交換器20Aによって、下部貯留室R2内の水が加熱されるので、貯水室21a内で水の対流が生じて熱交換がより適正に行われる。
In this embodiment, in the heating operation, the switching
・図1に示す実施形態において、熱交換器31を省略したり、熱交換器32を省略したり、熱交換器31及び熱交換器32を省略したりしてもよい。これらの場合には、冷房負荷又は暖房負荷が大きい状態において、井戸ポンプ26を駆動することにより、井戸ケース21の貯水室21a内の井戸水が外部に排出されるので、フィルタ22を介して所定温度の地下水が貯水室21a内に吸い上げられ、井戸水の温度が所定の温度に保たれ、ヒートポンプシステムの高負荷の運転に対処することができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
・前記井戸ケース21の貯水室21a内に第1及び第2温度センサ33,34を収容して、井戸水の温度を直接検出するようにしてもよい。
・前記第1温度センサ33に代えて、第1圧力センサを用いてもよい。この場合には、例えば熱媒ガス循環配管Pの熱媒ガスの圧力の検出値が設定値以上の場合に、井戸ポンプ26が運転され、設定値以下の場合に井戸ポンプ26の運転が停止される。
The first and
In place of the
・前記第2温度センサ34に代えて、第2圧力センサを用いてもよい。この場合には、例えば熱媒ガス循環配管Pの熱媒ガスの圧力の検出値が設定値以下の場合に、井戸ポンプ26が運転され、設定値以上の場合に井戸ポンプ26の運転が停止される。
In place of the
・負荷センサとして、室内の温度を測定する温度センサを設け、この温度センサの検出値と設定値とにより暖房又は冷房運転時の負荷の大小を判定するようにしてもよい。
・図6に示す第5実施形態において、前記四方弁14を省略し、冷熱式ヒートポンプシステムとして具体化したり、温熱式ヒートポンプシステムとして具体化したりしてもよい。
-As a load sensor, the temperature sensor which measures indoor temperature may be provided, and the magnitude of the load at the time of heating or air_conditionaing | cooling operation may be determined with the detected value and setting value of this temperature sensor.
In the fifth embodiment shown in FIG. 6, the four-
・第5実施形態の循環手段として、図示しないが、前記井戸ケース21の貯水室21a内にモータによって回転される攪拌羽根を収容してもよい。
・第5実施形態において、前記井戸ケース21の貯水室21a内に収容する熱媒液として、水以外に、例えばロングライフクーラント等の不凍液を貯留するようにしてもよい。
-Although it is not illustrated as a circulation means of 5th Embodiment, in the
-In 5th Embodiment, you may make it store antifreeze liquids, such as a long life coolant, for example, as a heat-medium liquid accommodated in the
・第5実施形態において、井戸ケース21の下部貯留室R2に前記地中熱交換器20を収容してもよい。
・第5実施形態において、前記熱交換パイプ23をコイル状に構成してもよい。
In the fifth embodiment, the
-In 5th Embodiment, you may comprise the said
・前記井戸ケース21を鉛直方向ではなく、水平方向又は傾斜するように配設してもよい。
The
P…熱媒ガス循環配管、R1…上部貯留室、12…圧縮機、17…膨張弁、21…井戸ケース、21a…貯水室、23…熱交換パイプ、26…井戸ポンプ、27,30…排水管、31,32,48…熱交換器、35…制御装置、56a…出口。 P: Heat medium gas circulation pipe, R1: Upper storage chamber, 12: Compressor, 17: Expansion valve, 21: Well case, 21a: Water storage chamber, 23: Heat exchange pipe, 26: Well pump, 27, 30 ... Drainage Pipe, 31, 32, 48 ... heat exchanger, 35 ... control device, 56a ... outlet.
Claims (12)
地中に埋設された井戸ケースの井戸水を汲み上げて排水する井戸ポンプを設け、前記井戸ケースの貯水室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を放熱交換パイプとして収容することにより前記放熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記井戸ポンプを運転し、前記検出値が設定値以下の場合に前記井戸ポンプを停止する制御信号を出力する制御装置を備えており、前記井戸ポンプの排水管と、前記圧縮機から熱交換パイプの入口に至る熱媒ガス循環配管との間に、井戸ポンプの運転中に井戸水と熱媒ガスとの熱交換を行うための熱交換器が設けられていることを特徴とする冷熱式ヒートポンプシステム。 After connecting a compressor, a heat exchanger, an expansion valve, and a load side heat exchanger to the heat medium gas circulation pipe, the heat medium gas compressed by the compressor is cooled and liquefied by the heat exchanger, In the cold heat pump system in which the liquid heat medium is expanded and vaporized by an expansion valve and supplied to the load-side heat exchanger to generate cold.
The heat exchanger is provided with a well pump that pumps and drains well water in a well case buried in the ground, and a part of the heat medium gas circulation pipe is accommodated as a heat dissipation exchange pipe in a water storage chamber of the well case. And a load sensor for detecting the load of the load side heat exchanger is provided, and when the detected value of the load detected by the load sensor is greater than or equal to a set value, the well pump is operated, and the detected value is A control device that outputs a control signal for stopping the well pump when the set value is not more than a set value; a drain pipe of the well pump; and a heat transfer medium gas circulation pipe extending from the compressor to an inlet of a heat exchange pipe. A cold heat pump system comprising a heat exchanger for exchanging heat between the well water and the heating medium gas during operation of the well pump .
地中に埋設された井戸ケースの井戸水を汲み上げて排水する井戸ポンプを設け、前記井戸ケースの貯水室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を集熱交換パイプとして収容して、前記集熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記井戸ポンプを運転し、前記検出値が設定値以下の場合に前記井戸ポンプを停止する制御信号を出力する制御装置を備えており、前記井戸ポンプの排水管と、前記熱交換パイプの出口から圧縮機に至る熱媒ガス循環配管との間に、井戸ポンプの運転中に井戸水と熱媒ガスとの間で熱交換を行うための熱交換器が設けられていることを特徴とする温熱式ヒートポンプシステム。 Connect the compressor, load-side heat exchanger, expansion valve, and heat exchanger to the heat-medium gas circulation pipe, and supply the high-temperature and high-pressure heat-medium gas compressed by the compressor to the load-side heat exchanger. The heating medium gas cooled by the heat exchanger is decompressed and expanded by an expansion valve and supplied to the heat collecting exchanger as a heating medium gas, and the heating medium gas is heated by the heat exchanger, and the heating medium gas In the thermal heat pump system in which the compressor is compressed by a compressor, supplied to the load-side heat exchanger, and generates heat.
A well pump for pumping and draining well water from a well case buried in the ground is provided, and a part of the heat medium gas circulation pipe is accommodated as a heat collection exchange pipe in the water storage chamber of the well case, and the heat collection And a load sensor configured to detect a load of the load-side heat exchanger. When the detected value of the load detected by the load sensor is equal to or greater than a set value, the well pump is operated and the detection is performed. A control device that outputs a control signal for stopping the well pump when the value is equal to or less than a set value; a drain pipe of the well pump; and a heat medium gas circulation pipe extending from the outlet of the heat exchange pipe to the compressor Between the two, a heat exchanger for performing heat exchange between the well water and the heat transfer medium gas during operation of the well pump is provided .
地中に埋設された井戸ケースの貯液室の熱媒液を循環する循環手段を設け、前記貯液室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を放熱交換パイプとして収容することにより前記放熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記循環手段を作動し、前記検出値が設定値以下の場合に前記循環手段を停止する制御信号を出力する制御装置を備えていることを特徴とする冷熱式ヒートポンプシステム。 After connecting a compressor, a heat exchanger, an expansion valve, and a load side heat exchanger to the heat medium gas circulation pipe, the heat medium gas compressed by the compressor is cooled and liquefied by the heat exchanger, In the cold heat pump system in which the liquid heat medium is expanded and vaporized by an expansion valve and supplied to the load-side heat exchanger to generate cold.
Circulating means for circulating the heat transfer fluid in the liquid storage chamber of the well case buried in the ground is provided, and the heat dissipation is achieved by accommodating a part of the heat transfer medium gas circulation pipe as a heat dissipation exchange pipe in the liquid storage chamber. And a load sensor configured to detect a load of the load-side heat exchanger, and when the detected value of the load detected by the load sensor is greater than or equal to a set value, the circulating means is operated and the detection A cooling / heating heat pump system comprising: a control device that outputs a control signal for stopping the circulation means when the value is equal to or less than a set value.
地中に埋設された井戸ケースの貯液室の熱媒液を循環する循環手段を設け、前記貯液室に、前記熱媒ガス循環配管の一部を集熱交換パイプとして収容して、前記集熱交換器を構成し、前記負荷側熱交換器の負荷を検出する負荷センサを設け、該負荷センサにより検出された負荷の検出値が設定値以上の場合に、前記循環手段を作動し、前記検出値が設定値以下の場合に前記循環手段を停止する制御信号を出力する制御装置を備えていることを特徴とする温熱式ヒートポンプシステム。 Connect the compressor, load-side heat exchanger, expansion valve, and heat exchanger to the heat-medium gas circulation pipe, and supply the high-temperature and high-pressure heat-medium gas compressed by the compressor to the load-side heat exchanger. The heating medium gas cooled by the heat exchanger is decompressed and expanded by an expansion valve and supplied to the heat collecting exchanger as a heating medium gas, and the heating medium gas is heated by the heat exchanger, and the heating medium gas In the thermal heat pump system in which the compressor is compressed by a compressor, supplied to the load-side heat exchanger, and generates heat.
A circulation means for circulating the heat transfer fluid in the liquid storage chamber of the well case buried in the ground is provided, and in the liquid storage chamber, a part of the heat transfer medium gas circulation pipe is accommodated as a heat collection exchange pipe, Constituting a heat collection exchanger, provided with a load sensor for detecting the load of the load side heat exchanger, and when the detected value of the load detected by the load sensor is greater than or equal to a set value, the circulating means is operated; A thermal heat pump system comprising: a control device that outputs a control signal for stopping the circulation means when the detected value is equal to or less than a set value.
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