JP5892120B2 - 暖房給湯システム - Google Patents
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Description
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1としての暖房給湯システム100の回路構成図である。図1に示す暖房給湯システム100は、蒸気圧縮式冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)の冷媒回路を搭載したヒートポンプユニット1と、貯湯タンク11内の水を加熱する加熱循環回路を搭載した貯湯タンクユニット10と、加熱循環回路の一部により構成され、室内を暖房する暖房ユニット30とを備えている。
暖房給湯システム100は、暖房ユニット30に要求される暖房要求(すなわち、暖房熱交換器31,32において熱交換を行う要求)及び貯湯タンクユニット10に要求される給湯要求(すなわち、給湯熱交換器19において熱交換を行う要求)に応じて、ヒートポンプユニット1、貯湯タンクユニット10及び暖房ユニット30に搭載されている各機器の制御を行い、暖房運転モード、給湯運転モード、または暖房給湯運転モードを実行する。以下、各運転モードにおける運転動作について詳細に説明する。
先ず、図3を参照して、給湯運転モードについて説明する。図3は、給湯運転モードにおける熱媒体の循環回路について説明するための図である。尚、図3中の矢印は冷媒および熱媒体の流れ方向を示している。暖房要求が出されていない状態で給湯要求が出されると給湯運転モードによる運転が行われる。給湯運転モードでは、この図に示すとおり、四方弁20は入口aと出口cとが連通するように調整される。これにより、熱媒体ポンプ18、冷媒−水熱交換器3、給湯熱交換器19、および四方弁20が、熱媒体配管13、熱媒体配管12、およびバイパス配管23によって環状に接続された熱媒体の循環回路が形成される。この状態にてヒートポンプユニット1及び貯湯タンクユニット10の運転を実施する。そうすると、形成された循環回路では、熱媒体ポンプ18により送流された熱媒体は貯湯タンクユニット10より流出し、熱媒体配管13を経由してヒートポンプユニット1に流入する。熱媒体は、ヒートポンプユニット1に流入後、冷媒−水熱交換器3にて冷媒により加熱され、高温状態となる。この高温の熱媒体は、ヒートポンプユニット1より流出し、熱媒体配管12を経由して、再び貯湯タンクユニット10に流入する。熱媒体は、その後、給湯熱交換器19に流入し、水と熱交換を行うことで貯湯タンク11内の水を加熱し、熱媒体は低温となる。この温度低下した熱媒体は、その後、再び熱媒体ポンプ18に流入する。これにより、貯湯タンク11内の水が熱媒体によって有効に加熱される。
次に、図4を参照して、暖房運転モードについて説明する。図4は、暖房運転モードにおける熱媒体の循環回路について説明するための図である。尚、図4中の矢印は冷媒および熱媒体の流れ方向を示している。給湯要求が出されていない状態で暖房要求が出されると暖房運転モードによる運転が行われる。暖房運転モードでは、この図に示すとおり、四方弁20は入口bと出口dとが連通するように調整される。これにより、熱媒体ポンプ18、冷媒−水熱交換器3、四方弁20、および暖房熱交換器31,32が、熱媒体配管13、熱媒体配管12、バイパス配管22、熱媒体配管14、および熱媒体配管15によって環状に接続された熱媒体の循環回路が形成される。この状態にてヒートポンプユニット1及び暖房ユニット30の運転を実施する。そうすると、形成された循環回路では、熱媒体ポンプ18により送流された熱媒体が貯湯タンクユニット10より流出し、熱媒体配管13を経由してヒートポンプユニット1に流入する。熱媒体は、ヒートポンプユニット1に流入後、冷媒−水熱交換器3にて冷媒により加熱され、高温状態となる。この高温の熱媒体は、ヒートポンプユニット1より流出し、熱媒体配管12を経由して、再び貯湯タンクユニット10に流入する。熱媒体は、その後、四方弁20を経由して貯湯タンクユニット10から流出し、熱媒体配管14を経由して、暖房ユニット30に流入する。暖房熱交換器31,32にて熱媒体と室内空気とが熱交換することにより室内を暖房し、熱媒体は低温となる。低温となった熱媒体は、暖房ユニット30から流出し、熱媒体配管15を経由して貯湯タンクユニット10に流入し、再び熱媒体ポンプ18に流入する。これにより、室内が熱媒体によって有効に加熱される。
更に、図5を参照して、暖房給湯運転モードについて説明する。図5は、暖房給湯運転モードにおける熱媒体の循環回路について説明するための図である。尚、図5中の矢印は冷媒および熱媒体の流れ方向を示している。暖房要求と給湯要求との両要求が出されると暖房給湯運転モードによる運転が行われる。暖房給湯運転モードでは、この図に示すとおり、四方弁20は入口aと入口bとの流量配分を調整するとともに、出口cと出口dとの流量配分を調整する。これにより、熱媒体ポンプ18、冷媒−水熱交換器3、給湯熱交換器19、四方弁20、および暖房熱交換器31,32が、熱媒体配管13、熱媒体配管12、熱媒体配管14、および熱媒体配管15によって環状に接続された熱媒体の循環回路が形成されるとともに、熱媒体の一部がバイパス配管22,23を通じて給湯熱交換器19および暖房熱交換器31,32をそれぞれバイパスする通路が形成される。
することによって、熱媒体が給湯熱交換器19と暖房熱交換器31,32とを循環する循
環回路を構成することができる。これにより、暖房要求と給湯要求とが同時に発生した場
合であっても、給湯運転をしながら暖房運転を実施することで、室温低下を最低限に抑え
ることができる。また、本実施の形態の暖房給湯システム100では、暖房給湯運転モー
ドだけでなく、従来技術と同様の暖房運転モードや給湯運転モードについても、四方弁2
0を制御することによって、問題なく実現することができる。
[実施の形態2の構成]
図6は、本発明の実施の形態2としての暖房給湯システム200の回路構成図である。図6に示す暖房給湯システム200は、図1に示す暖房給湯システム100の構成に加えて、熱媒体配管13における熱媒体ポンプ18の下流側と熱媒体配管14を接続する熱媒体配管27を備えている。熱媒体配管27の途中には、当該熱媒体配管を流れる熱媒体の流量を調整するための流量調整弁28が設けられている。流量調整弁28としては、例えばグローブ弁またはバタフライ弁等、細やかな流量調整が可能なものが望ましい。
暖房給湯システム200は、暖房ユニット30に要求される暖房要求(すなわち、暖房熱交換器31,32において熱交換を行う要求)及び貯湯タンクユニット10に要求される給湯要求(すなわち、給湯熱交換器19において熱交換を行う要求)に応じて、ヒートポンプユニット1、貯湯タンクユニット10及び暖房ユニット30に搭載されている各機器の制御を行い、暖房運転モード、給湯運転モード、または暖房給湯運転モードを実行する。以下、各運転モードにおける運転動作について詳細に説明する。
給湯運転モードでは、流量調整弁28が全閉に制御された状態で、実施の形態1の暖房給湯システム100と同様の動作が行われる。つまり、給湯運転モードでは熱媒体が熱媒体配管27を介して流通することはない。
暖房運転モードでは、流量調整弁28が全閉に制御された状態で、実施の形態1の暖房給湯システム100と同様の動作が行われる。つまり、暖房運転モードでは熱媒体が熱媒体配管27を介して流通することはない。
暖房運転モードでは、実施の形態1の暖房給湯システム100の動作に加えて、流量調整弁28によって熱媒体配管27を流れる熱媒体の流量が調整される。より詳しくは、四方弁20により出口cの流量配分が小さく調整されている場合、暖房熱交換器31,32への流量低下によって熱交換効率の低下や暖房温度ムラが発生する可能性がある。そこで、本実施の形態の暖房給湯システム200では、このような不具合発生を低減するため、流量調整弁28を調整して、暖房熱交換器31,32において熱交換を行った後の低温の熱媒体の一部を、熱媒体配管27を介して暖房熱交換器31,32の上流側に再び導入させる。これにより、四方弁20の流出側の流量配分調整によって暖房熱交換器31,32へ流入する熱媒体の量が制限されている場合であっても、一定の流量を確保することが可能となるので、上述した懸念点を払拭することができる。
Claims (4)
- 熱媒体を加熱する加熱手段と、
前記熱媒体と水との間で熱交換を行う給湯熱交換器と、
前記給湯熱交換器により加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、
前記熱媒体により室内を暖房する暖房熱交換器と、
前記熱媒体を送流する熱媒体ポンプと、
前記熱媒体ポンプの吐出側、前記加熱手段、前記給湯熱交換器、前記暖房熱交換器および前記熱媒体ポンプの吸込側を順に環状に接続する循環配管と、
前記循環配管から前記給湯熱交換器をバイパスする第1のバイパス配管と、
前記循環配管から前記暖房熱交換器をバイパスする第2のバイパス配管と、
前記循環配管と前記第1のバイパス配管との合流部に設けられ、前記給湯熱交換器へ流れる熱媒体の流量と前記第1のバイパス配管へ流れる熱媒体の流量との比率を調整する第1の流量調整手段と、
前記循環配管と前記第2のバイパス配管との合流部に設けられ、前記暖房熱交換器へ流れる熱媒体の流量と前記第2のバイパス配管へ流れる熱媒体の流量との比率を調整する第2の流量調整手段と、
前記給湯熱交換器において熱交換を行う給湯要求および前記暖房熱交換器において熱交換を行う暖房要求の度合いに応じて、前記第1の流量調整手段及び前記第2の流量調整手段を制御する制御手段と、
を備える暖房給湯システム。 - 前記暖房熱交換器へ流入する熱媒体の流入温度を検出する流入温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記流入温度が前記暖房要求から定められる流入温度目標値となるように、前記第1の流量調整手段を制御する請求項1に記載の暖房給湯システム。 - 前記暖房熱交換器から流出する熱媒体の流出温度を検出する流出温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記流出温度が前記暖房要求から定められる流出温度目標値となるように、前記第2の流量調整手段を制御する請求項1又は2に記載の暖房給湯システム。 - 前記熱媒体ポンプの吐出側から前記第2の流量調整手段と前記暖房熱交換器との間とを接続する第3のバイパス配管と、
前記第3のバイパス配管の途中に設けられた第3の流量調整手段と、
前記第2の流量調整手段によって調整される比率に応じて、前記第3の流量調整手段の開度を調整する第2の制御手段と、
を更に備える請求項1乃至3の何れか1項に記載の暖房給湯システム。
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