JP5629367B2 - 空調給湯システム - Google Patents
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Description
特許文献1には、高温出力を行う高温サイクル(給湯サイクル)と、中温出力又は低温出力を行う中温サイクル(空調サイクル)とを備え、高温サイクルの蒸発器と中温サイクルの凝縮器とが熱交換可能に構成されたヒートポンプシステムが開示されている。特許文献1に開示される技術によると、中温サイクルの排熱を高温サイクルで有効に利用するように運転(排熱回収運転)でき、経済的な運転が可能になる。
例えば、断熱性能の高い空間や居住者が少ない空間など、内部発熱の少ない空間を空調するための空調運転や、夜間など外気温の低い状態での空調運転では空調負荷が低くなる場合があり、このような場合に高温サイクルの負荷(給湯負荷)が空調負荷を上回ることがある。
特許文献1に開示される技術では、このような場合に中温サイクルの排熱のみで高温サイクルを要求通りに運転できないという問題がある。
冷房運転されるメインサイクルの排熱をカスケードコンデンサで回収してサブサイクルの熱源として利用するためには、熱量の大きいメインサイクルの排熱のうちの必要な熱量をカスケードコンデンサで回収し、余剰の熱量を室外の排熱用の熱交換器から排熱する必要がある。つまり、メインサイクルで熱を含んで流通する冷媒を、カスケードコンデンサと室外の熱交換器(排熱用の熱交換器)へ好適に分配する必要がある。
しかしながら、特許文献2には、メインサイクルで、カスケードコンデンサと室外の熱交換器へ、冷媒を好適に分配する技術については開示されていない。
以下、冷房運転及び暖房運転とは、空調用冷媒回路5を含んで構成される空調サイクルの冷房運転及び暖房運転を示す。また、給湯運転とは給湯用冷媒回路6を含んで構成される給湯サイクルの給湯運転を示す。
ヒートポンプユニット1には、空調用冷媒回路5、給湯用冷媒回路6、空調用冷温水循環回路8、給湯流路9、及び制御装置1aが組み込まれている。
また、室内ユニット2には、住宅60の室内空気と空調用冷温水循環回路8を流れる冷温水との間で熱交換を行う室内熱交換器61が備わっている。
空調用熱源側熱交換器24の符号24aは、冷房運転時に空調用冷媒の入口となる冷房時空調用冷媒入口(第1空調用冷媒入口)、符号24bは、冷房運転時に空調用冷媒の出口となる冷房時空調用冷媒出口(第1空調用冷媒出口)を示す。
なお、後記するように本実施形態に係る空調給湯システム100において、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒入口24a側に備わる第1制御弁35cは、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段として使用されることから、以下、空調用冷媒流量調整弁35cと称する。
因みに、空調サイクルでの暖房運転時は、空調用熱源側熱交換器24における空調用冷媒の出入口は逆になる。
具体的には、空調サイクルでの暖房運転時、空調用熱源側熱交換器24では冷房時空調用冷媒出口24bが空調用冷媒の入口となり、冷房時空調用冷媒入口24aが空調用冷媒の出口となる。
なお、空調用冷媒回路5を循環する空調用冷媒には、R410a、R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO2、プロパンの中から使用条件に適した冷媒が用いられる。
空調用圧縮機21は、容量制御が可能な可変容量型の圧縮機が好ましい。このような圧縮機として、ピストン式、ロータリー式、スクロール式、スクリュー式、遠心式のものが採用可能である。本実施形態において空調用圧縮機21は、スクロール式の圧縮機とし、インバータ制御によって容量制御が可能で、低速から高速まで回転速度が可変となる。
空調用冷媒タンク26は、空調用冷媒回路5の流路の切替によって変化する空調用冷媒の循環量を調整する受液器として機能する。
また、空調用膨張弁27は、減圧装置として作用するとともに、弁開度の調整によって空調用冷媒の圧力を所定の圧力まで減圧する機能を有する。
給湯用熱源側熱交換器44において、符号44aは給湯用冷媒入口(第1給湯用冷媒入口)、符号44bは給湯用冷媒出口(第1給湯用冷媒出口)を示す。
なお、後記するように本実施形態に係る空調給湯システム100において、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒入口44a側に備わる第3制御弁49aは、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒の流入量を調整する給湯用冷媒流入量調整手段として使用されることから、以下、給湯用冷媒流量調整弁49aと称する。
なお、給湯用冷媒回路6を循環する給湯用冷媒には、R410a、R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO2、プロパンの中から使用条件に適した冷媒が用いられる。
給湯用圧縮機41は、空調用圧縮機21と同様にインバータ制御によって容量制御が可能で、低速から高速まで回転速度が可変であることが好ましい。
給湯用利用側熱交換器42は、図示しないが、給湯流路9に供給される水が流通する給湯用水伝熱管と、給湯用冷媒が流通する給湯用冷媒伝熱管とが熱的に接触するように構成されたものが利用可能である。
給湯用膨張弁43は、弁開度の調整によって給湯用冷媒の圧力を所定の圧力まで減圧することができる。
なお、中間熱交換器23の符号23aは、冷房運転時に空調用冷媒の入口となる冷房時空調用冷媒入口(第2空調用冷媒入口)、符号23bは、冷房運転時に空調用冷媒の出口となる冷房時空調用冷媒出口(第2空調用冷媒出口)を示す。
また、中間熱交換器23において、給湯運転時に給湯用冷媒の入口となる給湯用冷媒入口(第2給湯用冷媒入口)23cに開閉弁49bが配設され、給湯用冷媒の出口となる給湯用冷媒出口(第2給湯用冷媒出口)23dに開閉弁49dが配設される。
因みに、空調サイクルでの暖房運転時は、中間熱交換器23における空調用冷媒の出入口は逆になる。
具体的に、空調サイクルでの暖房運転時、中間熱交換器23では冷房時空調用冷媒出口23bが空調用冷媒の入口となり、冷房時空調用冷媒入口23aが空調用冷媒の出口となる。
さらに、中間熱交換器23の空調用冷媒流路は、給湯用冷媒回路6を循環する給湯用冷媒が効率よく吸熱できるような流路構造やパス構成であることが望ましいため、流路抵抗が、空調用熱源側熱交換器24より大きくなる場合がある。
同様に、中間熱交換器23の給湯用冷媒流路は、空調用冷媒回路5を循環する空調用冷媒が効率よく放熱できるような流路構造やパス構成であることが望ましいため、流路抵抗が、給湯用熱源側熱交換器44より大きくなる場合がある。
このため、空調用熱源側熱交換器24及び給湯用熱源側熱交換器44は、中間熱交換器23より、冷媒(空調用冷媒、給湯用冷媒)が流通しやすい構成となっている。
そして、貯湯タンク70に貯湯された湯は、給湯口79から給湯負荷側(浴槽、洗面所、台所等)へ給湯される。また、貯湯タンク70の底部には、ドレン配管71aとドレン弁71bが設けられている。ドレン弁71bは通常は閉弁しており、制御装置1aからの指令に基づいて開弁し、貯湯タンク70内に貯湯されている湯がドレン配管71aを流通して外部に排出されるように構成される。なお、給湯流路9には、水や湯の流量を検知する流量センサ(図示せず)が備わっている。
また、空調用冷温水循環回路8を流通する冷温水の温度を測定するため、暖房運転時における空調用利用側熱交換器28の水の入口(暖房時水側入口28a)に温度センサTH4が、暖房運転時における空調用利用側熱交換器28の水の出口(暖房時水側出口28b)に温度センサTH3が、室内熱交換器61の冷媒出口61bに温度センサTH5が、それぞれ備わっている。なお、符号61aは、室内熱交換器61の冷媒入口である。
そして、空調用膨張弁27には弁開度を検出する弁開度検知センサPAが備わり、給湯用膨張弁43には弁開度を検出する弁開度検知センサPHが備わっている。
そして、温度センサTH22が測定する空調用冷媒の温度を、空調用熱源側熱交換器24の空調用熱交換器出口温度とする。
同様に給湯用熱源側熱交換器44には、給湯用冷媒出口44b近傍における給湯用冷媒の温度を測定する給湯用熱交換器出口温度測定手段として、温度センサTH23が備わっている。ここでいう近傍は、給湯用熱源側熱交換器44内を給湯用冷媒が流通する経路において、経路の中間点より給湯用冷媒出口44bに近い位置を示す。
そして、温度センサTH23が測定する給湯用冷媒の温度を、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用熱交換器出口温度とする。
なお、図3〜5において、熱交換器(中間熱交換器23、空調用利用側熱交換器28、空調用熱源側熱交換器24、給湯用利用側熱交換器42、給湯用熱源側熱交換器44)に付された太矢印は熱の流れを示しており、各回路(空調用冷媒回路5、給湯用冷媒回路6、空調用冷温水循環回路8、給湯流路9)に付された矢印は、冷媒(空調用冷媒、給湯用冷媒)または流体(水、湯)が各回路を流通する方向を示している。また、白色の開閉弁(35a,35b,49b,49d)及び白色の流量制御弁(空調用冷媒流量調整弁35c、第2制御弁35d、給湯用冷媒流量調整弁49a、第4制御弁49c)は開弁した状態、黒色の開閉弁及び黒色の流量制御弁は閉弁した状態を示している。また、四方弁(22,53)においては、実線で示された円弧が冷媒及び流体の流路を示している。また、室外ファン(空調用室外ファン25、給湯用室外ファン45)は、白色の場合は運転中であることを示し、黒色の場合は停止中であることを示している。そして、破線で示される熱交換器(中間熱交換器23、空調用熱源側熱交換器24、給湯用熱源側熱交換器44)は、不使用の熱交換器、すなわち、冷媒が流通しない熱交換器を示し、実線で示される熱交換器は使用される熱交換器、すなわち、冷媒が流通する熱交換器を示している。
さらに、制御装置1aは、空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに空調用室外ファン25を停止し、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する。
空調用冷媒流量調整弁35cの閉弁によって、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒の流入が遮断されることから、本実施形態において空調用冷媒流量調整弁35cは、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒遮断手段として機能する。なお、空調用冷媒遮断手段として、空調用冷媒流量調整弁35cの他に図示しない遮断弁が冷房時空調用冷媒入口24aに備わる構成であってもよい。
同様に、給湯用冷媒流量調整弁49aの閉弁によって、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒の流入が遮断されることから、本実施形態において給湯用冷媒流量調整弁49aは、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒遮断手段として機能する。なお、給湯用冷媒遮断手段として、給湯用冷媒流量調整弁49aの他に図示しない遮断弁が給湯用冷媒入口44aに備わる構成であってもよい。
さらに、制御装置1aは、開閉弁35a,35b,49b,49dを開弁する。
なお、制御装置1aは、必要に応じて空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを開弁して空調用室外ファン25を運転し、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを開弁して給湯用室外ファン45を運転するが、その詳細は後記する。
一方、給湯用配管72を流通する水の沸き上げに必要とする熱量(以下、給湯吸熱量と称する)は、貯湯タンク70に貯湯する湯の湯温として利用者が設定する温度や給水口78から供給される水の水温等によって決定される。したがって、空調放熱量と給湯吸熱量が一致しない場合がある。
具体的に制御装置1aは、図4に示すように空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを開弁するとともに、空調用室外ファン25を運転する。さらに、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する。
このとき、空調用冷媒は放熱不足もしくは放熱不可能となり、中間熱交換器23もしくは、空調用熱源側熱交換器24から乾き度の高い空調用冷媒が流出する。この高い乾き度の空調用冷媒は比容積が大きいので空調用膨張弁27を通過する際に流速が極めて高くなる。この結果、流動抵抗が増大し、流れが閉塞するような現象が生じ、空調給湯システム100全体の動作を不安定にしてしまうといった問題が発生する。
そして制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24における空調用冷媒の温度に基づいて空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を調整する。
具体的に、制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24(冷房時空調用冷媒出口24bの近傍)に備わる温度センサTH22から受信するデータに基づいて演算される空調用冷媒の温度(空調用熱交換器出口温度)が、予め演算される、空調用冷媒回路5における凝縮温度(目標凝縮温度)となるように、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を調整する。
この構成によって、空調用熱源側熱交換器24の放熱量不足から生じる流動抵抗の増大を防止し、流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
具体的に制御装置1aは、図5に示すように空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに、空調用室外ファン25を停止する。さらに、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを開弁するとともに給湯用室外ファン45を運転する。
さらに、給湯用膨張弁43で減圧、膨張し、中間熱交換器23に流入しない低温低圧の気液二相冷媒は給湯用熱源側熱交換器44に流入して給湯用室外ファン45によって送風される相対的に高温の大気から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒になって給湯用圧縮機41の吸込口41aから流入して給湯用圧縮機41によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
そして制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44における給湯用冷媒の温度に基づいて給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を調整する。
具体的に、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44に備わる温度センサTH23から受信するデータに基づいて演算される給湯用冷媒の温度(給湯用熱交換器出口温度)が、予め演算される、給湯用冷媒回路6における蒸発温度(目標蒸発温度)となるように、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を調整する。
この構成によって、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
なお、制御装置1aは、例えば、利用者が操作するリモコン(図示せず)からの指令信号を受信したときに、空調給湯システム100の排熱回収運転を開始するように構成される。例えば、利用者が住宅60の室内に入室してリモコン操作によって図示しない空調装置の冷房運転(空調サイクルの冷房運転)を開始する場合、給湯サイクルで給湯運転しているときに制御装置1aが排熱回収運転を開始するように構成される。
または、空調サイクルで冷房運転している場合に、利用者の操作等によって給湯サイクルでの給湯運転を開始するとき、制御装置1aが排熱回収運転を開始するように構成される。
その他、予め組み込まれている動作プログラムに基づいて、例えば、予め設定されている所定時刻に制御装置1aが空調給湯システム100の排熱回収運転を自動的に開始する構成であってもよい。
給湯サイクルの目標湯温及び目標湯量を示すデータは、利用者が操作するリモコン(図示せず)から制御装置1aに入力されるデータであり、給水温度を示すデータは温度センサTH1から入力されるデータである。
また、空調サイクルの目標温度及び目標風量を示すデータは、利用者が操作するリモコンから制御装置1aに入力されるデータであり、室内温度を示すデータは温度センサTH20から入力されるデータである。
さらに、制御装置1aは、空調サイクルにおける目標空調能力「Qc」、空調用圧縮機21の目標回転速度、空調用冷媒の目標蒸発温度「Te」、及び空調用圧縮機21の入力「Wccomp」を演算する。
さらに、制御装置1aは、給湯サイクルの目標給湯能力「Qh」と給湯用圧縮機41の入力「Whcomp」との差から給湯吸熱量を演算するとともに、空調サイクルの目標空調能力「Qc」と空調用圧縮機21の入力「Wccomp」との和から空調放熱量を演算する(ステップS4)。
そして、給湯吸熱量と空調放熱量が等しいとき(ステップS5→Yes)、制御装置1aは空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定して、排熱回収運転を実行する(ステップS6)。
つまり、本実施形態における「第1運転状態」は、給湯吸熱量と空調放熱量が等しい場合に排熱回収運転されるときの空調給湯システム100の状態である。
制御装置1aは、中間熱交換器23の出入口(冷房時空調用冷媒入口23a、冷房時空調用冷媒出口23b、給湯用冷媒入口23c、給湯用冷媒出口23d)に配設される開閉弁35a,35b,49b,49dの全てを開弁する(ステップS601)。また、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の出入口(給湯用冷媒入口44a、給湯用冷媒出口44b)に配設される給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する(ステップS602)。さらに、空調用熱源側熱交換器24の出入口(冷房時空調用冷媒入口24a、冷房時空調用冷媒出口24b)に配設される空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに空調用室外ファン25を停止する(ステップS603)。
つまり、制御装置1aは、給湯吸熱量と空調放熱量が等しいため、図3に示すように中間熱交換器23のみを使用して冷房運転と給湯運転を行うように空調給湯システム100を設定する。
例えば、目標吐出温度と給湯用膨張弁43の弁開度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標吐出温度「Td」に基づいて当該マップを参照することによって給湯用膨張弁43の弁開度を設定する構成とすればよい。
そして、制御装置1aは、空調サイクルにおいて、図6のステップS3で演算した目標回転速度で空調用圧縮機21を運転し、さらに、空調サイクルにおける空調用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となるように空調用膨張弁27の弁開度を設定し(ステップS605)、リターンする。
例えば、目標蒸発温度と空調用膨張弁27の弁開度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標蒸発温度「Te」に基づいて当該マップを参照することによって空調用膨張弁27の弁開度を設定する構成とすればよい。
このように、給湯吸熱量と空調放熱量が等しい場合、制御装置1aは、空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定して排熱回収運転する。
なお、図7のフローチャートに示すように、空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定して排熱回収運転する手順からリターンすると、制御装置1aは手順を図6のステップS2に戻し(ステップS6→ステップS2)、排熱回収運転を継続する。
つまり、「第2運転状態」は、給湯吸熱量が空調放熱量未満の場合に排熱回収運転されるときの空調給湯システム100の状態である。
制御装置1aは、中間熱交換器23の出入口(冷房時空調用冷媒入口23a、冷房時空調用冷媒出口23b、給湯用冷媒入口23c、給湯用冷媒出口23d)に配設される開閉弁35a,35b,49b,49dの全てを開弁する(ステップS801)。また、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の出入口(給湯用冷媒入口44a、給湯用冷媒出口44b)に配設される給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する(ステップS802)。さらに、空調用熱源側熱交換器24の出入口(冷房時空調用冷媒入口24a、冷房時空調用冷媒出口24b)に配設される空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを開弁する(ステップS803)。
つまり、制御装置1aは、空調放熱量が給湯吸熱量より大きいため、図4に示すように、空調放熱量と給湯吸熱量の差に相当する熱量を空調用熱源側熱交換器24で大気に放熱しながら冷房運転と給湯運転を行うように空調給湯システム100を設定する。
具体的に、制御装置1aは、給湯サイクルにおいて給湯用圧縮機41を目標回転速度で運転し、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となるように給湯用膨張弁43の弁開度を設定する。
さらに、制御装置1aは、空調サイクルにおいて空調用圧縮機21を目標回転速度で運転し、空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となるように空調用室外ファン25の回転速度を設定するとともに空調用膨張弁27の弁開度を設定する(ステップS806)。
また、目標凝縮温度と空調用膨張弁27の弁開度と空調用室外ファン25の回転速度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標凝縮温度「Tc」に基づいて当該マップを参照することによって空調用室外ファン25の回転速度及び空調用膨張弁27の弁開度を設定する構成とすればよい。
そして、制御装置1aは空調用熱源側熱交換器24の空調用熱交換器出口温度が、演算された目標凝縮温度「Tc」となるように、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を設定する(ステップS808)。このように、制御装置1aは、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を設定することによって、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒の流入量を調整する。
また、空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となっていない場合(ステップS810→No)、制御装置1aは、空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dの弁開度を設定し(ステップS812)、手順をステップS806に戻す。具体的に制御装置1aは、ステップS812で空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを少し閉弁する。そして、手順をステップS806に戻し、以下の手順を実行する。
なお、図8のフローチャートに示すように、空調給湯システム100を「第2運転状態」に設定して排熱回収運転する手順からリターンすると、制御装置1aは手順を図6のステップS2に戻し(ステップS8→ステップS2)、排熱回収運転を継続する。
この場合、制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒出口24b近傍における空調用熱交換器出口温度が、演算される凝縮温度(目標凝縮温度「Tc」)となるように、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を調整する。この構成によって、空調用熱源側熱交換器24の放熱量不足から生じる流動抵抗の増大を防止し、流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
制御装置1aは、中間熱交換器23の出入口(冷房時空調用冷媒入口23a、冷房時空調用冷媒出口23b、給湯用冷媒入口23c、給湯用冷媒出口23d)に配設される開閉弁35a,35b,49b,49dの全てを開弁する(ステップS901)。また、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の出入口(給湯用冷媒入口44a、給湯用冷媒出口44b)に配設される給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを開弁する(ステップS902)。さらに、空調用熱源側熱交換器24の出入口(冷房時空調用冷媒入口24a、冷房時空調用冷媒出口24b)に配設される空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに空調用室外ファン25を停止する(ステップS903)。
つまり、制御装置1aは、給湯吸熱量が空調放熱量より大きいため、図5に示すように、給湯吸熱量と空調放熱量の差に相当する熱量を給湯用熱源側熱交換器44で大気から吸熱しながら冷房運転と給湯運転を行うように空調給湯システム100を設定する。
具体的に、制御装置1aは、空調サイクルにおいて空調用圧縮機21を目標回転速度で運転し、空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となるように空調用膨張弁27の弁開度を設定する。
さらに、制御装置1aは、給湯サイクルにおいて給湯用圧縮機41を目標回転速度で運転し、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となるように給湯用室外ファン45の回転速度を設定するとともに給湯用膨張弁43の弁開度を設定する(ステップS906)。
また、目標蒸発温度と給湯用膨張弁43の弁開度と給湯用室外ファン45の回転速度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標蒸発温度「Te」に基づいて当該マップを参照することによって給湯用室外ファン45の回転速度及び給湯用膨張弁43の弁開度を設定する構成とすればよい。
そして、制御装置1aは給湯用熱源側熱交換器44の給湯用熱交換器出口温度が、演算された、目標蒸発温度「Te」となるように、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を設定する(ステップS908)。このように、制御装置1aは、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を設定することによって、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒の流入量を調整する。
また、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となっていない場合(ステップS910→No)、制御装置1aは、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cの弁開度を設定し(ステップS912)、手順をステップS906に戻す。具体的に制御装置1aは、ステップS912で給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを少し閉弁する。そして、手順をステップS906に戻して、以下の手順を実行する。
なお、図9のフローチャートに示すように、空調給湯システム100を「第3運転状態」に設定して排熱回収運転する手順からリターンすると、制御装置1aは手順を図6のステップS2に戻し(ステップS9→ステップS2)、排熱回収運転を継続する。
この場合、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒出口44b近傍における温度が、予め演算される蒸発温度(目標蒸発温度)となるように、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を調整する。この構成によって、中間熱交換器23及び給湯用熱源側熱交換器44で、給湯用冷媒の全てを蒸発させることができ、さらに、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
この構成によって、空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合に排熱回収運転するとき、空調用熱源側熱交換器24に流通させる空調用冷媒の流量を調整できる。そして、空調用熱源側熱交換器24で空調用冷媒を十分に冷却することができ、空調用熱源側熱交換器24を流通する空調用冷媒の全てを凝縮させることができる。換言すると、空調用熱源側熱交換器24の放熱量不足から生じる流動抵抗の過剰な増大を防止し、流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
この構成によって、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合に排熱回収運転するとき、給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒を、給湯サイクルにおける目標蒸発温度に基づいて、中間熱交換器23と給湯用熱源側熱交換器44とで好適に分配できる。そして、中間熱交換器23及び給湯用熱源側熱交換器44で、給湯用冷媒の全てを蒸発させることができ、さらに、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
そして、温度センサTH24が測定する空調用冷媒の温度を、中間熱交換器23の空調用熱交換器出口温度とし、温度センサTH25が測定する給湯用冷媒の温度を、中間熱交換器23の給湯用熱交換器出口温度とする。
この構成の場合、空調用熱源側熱交換器24の温度センサTH22、及び給湯用熱源側熱交換器44の温度センサTH23が備わらない構成としてもよい。
また、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒入口24aに配設される空調用冷媒流量調整弁35cは、流量調整弁でない制御弁(膨張弁)であってもよいし、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒入口44aに配設される給湯用冷媒流量調整弁49aは、流量調整弁でない制御弁(膨張弁)であってもよい。
このとき、制御装置1aは、ステップS807で、空調用熱源側熱交換器24の空調用熱交換器出口温度に替えて、温度センサTH24から受信するデータに基づいて、中間熱交換器23の空調用熱交換器出口温度を演算する。そして、ステップS808で、中間熱交換器23の空調用熱交換器出口温度が、演算された目標凝縮温度「Tc」となるように、空調用冷媒流量調整弁35a1の弁開度を設定する。
このことによって、空調用冷媒に対する流路抵抗が小さい中間熱交換器23に好適な流量で空調用冷媒を流通させることができ、流動抵抗の増大を防止して流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
このとき、制御装置1aは、ステップS907で、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用熱交換器出口温度に替えて、温度センサTH25から受信するデータに基づいて、中間熱交換器23の給湯用熱交換器出口温度を演算する。そして、ステップS908で、中間熱交換器23の給湯用熱交換器出口温度が、演算された目標蒸発温度「Te」となるように、給湯用冷媒流量調整弁49b1の弁開度を設定する。
このことによって、給湯用冷媒に対する流路抵抗が小さい中間熱交換器23に好適な流量で給湯用冷媒を流通させることができる。そして、中間熱交換器23及び給湯用熱源側熱交換器44で、給湯用冷媒の全てを蒸発させることができ、さらに、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
5 空調用冷媒回路
6 給湯用冷媒回路
23 中間熱交換器
23a 冷房時空調用冷媒入口(第2空調用冷媒入口)
23b 冷房時空調用冷媒出口(第2空調用冷媒出口)
23c 給湯用冷媒入口(第2給湯用冷媒入口)
23d 給湯用冷媒出口(第2給湯用冷媒出口)
24 空調用熱源側熱交換器
24a 冷房時空調用冷媒入口(第1空調用冷媒入口)
24b 冷房時空調用冷媒出口(第1空調用冷媒出口)
35c 空調用冷媒流量調整弁(空調用冷媒流入量調整手段、空調用冷媒遮断手段)
35a1 空調用冷媒流量調整弁(空調用冷媒流入量調整手段)
44 給湯用熱源側熱交換器
44a 給湯用冷媒入口(第1給湯用冷媒入口)
44b 給湯用冷媒出口(第1給湯用冷媒出口)
49a 給湯用冷媒流量調整弁(給湯用冷媒流入量調整手段、給湯用冷媒遮断手段)
49b1 給湯用冷媒流量調整弁(給湯用冷媒流入量調整手段)
100 空調給湯システム
TH22,TH24 温度センサ(空調用熱交換器出口温度測定手段)
TH23,TH25 温度センサ(給湯用熱交換器出口温度測定手段)
Claims (10)
- 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第1空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第1空調用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、
前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。 - 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第1空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第1空調用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、
前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記空調用熱交換器出口温度が前記目標凝縮温度となるように前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。 - 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第2空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第2空調用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、
前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。 - 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第2空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第2空調用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、
前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記空調用熱交換器出口温度が前記目標凝縮温度となるように前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。 - 前記給湯サイクルでの給湯運転時に、前記給湯用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整する給湯用冷媒流入量調整手段と、
前記給湯用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記給湯運転時に前記給湯用冷媒の流入量が調整される一方の給湯用熱交換器出口温度を測定する給湯用熱交換器出口温度測定手段と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、前記給湯吸熱量が前記空調放熱量より大きいとき、
空調用冷媒遮断手段によって前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の流入を遮断するとともに、前記給湯用熱交換器出口温度に基づいて前記給湯用冷媒流入量調整手段を制御して、前記給湯用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第1項乃至請求の範囲第4項のいずれか1項に記載の空調給湯システム。 - 前記制御装置は、
前記給湯用熱交換器出口温度が前記目標蒸発温度となるように前記給湯用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第5項に記載の空調給湯システム。 - 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第1給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第1給湯用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第5項に記載の空調給湯システム。 - 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第1給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第1給湯用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第6項に記載の空調給湯システム。 - 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第2給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第2給湯用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第5項に記載の空調給湯システム。 - 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第2給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第2給湯用冷媒出口の近傍に備え、
前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第6項に記載の空調給湯システム。
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