JP6296203B2 - ヒートポンプシステム - Google Patents
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Description
また、本発明のヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、圧縮機で圧縮された冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、圧縮機から第一熱交換器へ供給される冷媒が通る第一管と、第一熱交換器から圧縮機へ戻る冷媒が通る第二管と、第一熱交換器から戻った後に圧縮機から第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、を備え、第一モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を直列に流れ、第二モードで熱媒体は第一熱交換器及び第二熱交換器を並列に流れ、切替装置は、第一ポート、第二ポート、第三ポート及び第四ポートを有する四方弁と、逆流を阻止する逆止弁とを備え、四方弁は、第一ポートと第二ポートとを連通させ、且つ第三ポートと第四ポートとを連通させる第一状態と、第一ポートと第四ポートとを連通させ、且つ第二ポートと第三ポートとを連通させる第二状態とを切り替えるものである。
図1は、本発明の実施の形態1のヒートポンプシステムを示す構成図である。図1に示すように、本実施の形態1のヒートポンプシステム1は、圧縮機3、第一熱交換器4、第二熱交換器5、膨張弁6、及び蒸発器7を含む冷媒回路を備える。第一熱交換器4及び第二熱交換器5は、冷媒の熱で熱媒体を加熱する熱交換器である。第一熱交換器4は、冷媒通路4a及び熱媒体通路4bを有する。冷媒通路4aを流れる冷媒と、熱媒体通路4bを流れる熱媒体との間で熱交換する。第二熱交換器5は、冷媒通路5a及び熱媒体通路5bを有する。冷媒通路5aを流れる冷媒と、熱媒体通路5bを流れる熱媒体との間で熱交換する。本実施の形態1では、熱媒体が水である場合について説明するが、本発明における熱媒体は、例えばブライン、不凍液など、水以外の流体でも良い。
蓄熱運転のとき、ヒートポンプシステム1は、熱媒体の流れを第一モードにする。以下、第一モード及び蓄熱運転について説明する。図3は、ヒートポンプシステム1の第一モードの状態を示す図である。図3に示すように、四方弁12は、第一ポート12aと第二ポート12bとを連通させ、且つ第三ポート12cと第四ポート12dとを連通させる第一状態に制御される。熱媒体入口10から流入した水は、第五通路20、第二熱交換器5の熱媒体通路5b、第六通路21、第一熱交換器4の熱媒体通路4b、第二通路15、四方弁12、第一通路14をこの順に経由し、熱媒体出口11から流出する。このような熱媒体の流れが第一モードに相当する。第一モードを用いて加熱された湯が蓄熱槽22に貯められる。第三通路16と第四通路18とは、四方弁12を介して連通する。第二熱交換器5を通過する水の圧力損失により、第三通路16に比べて第四通路18の方が圧力が低い。このことと、第四通路18に逆止弁13があることから、第三通路16及び第四通路18には水は流れない。
暖房運転のとき、ヒートポンプシステム1は、熱媒体の流れを第二モードにする。以下、第二モード及び暖房運転について説明する。図6は、ヒートポンプシステム1の第二モードの状態を示す図である。図6に示すように、四方弁12は、第一ポート12aと第四ポート12dとを連通させ、且つ第二ポート12bと第三ポート12cとを連通させる第二状態に制御される。熱媒体入口10から流入した水は、分岐部17において、第三通路16へ行く流れと、そのまま第五通路20を進む流れとに分かれる。第三通路16の水は、四方弁12及び第二通路15を経て、第一熱交換器4の熱媒体通路4bに流入する。第五通路20の水は、第二熱交換器5の熱媒体通路5bに流入する。第一熱交換器4の熱媒体通路4bを通過した水と、第二熱交換器5の熱媒体通路5bを通過した水とが第六通路21の合流部19で合流する。この合流した水は、第四通路18、逆止弁13、四方弁12、第一通路14を経て、熱媒体出口11から流出する。このような熱媒体の流れが第二モードに相当する。第二モードを用いて加熱された温水が室内暖房機器90に流入する。このようにして、第二モードでは、第一熱交換器4と第二熱交換器5とに水が並列に流れる。
次に、図10を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図10は、本発明の実施の形態2のヒートポンプシステム1を示す構成図である。図10に示す本実施の形態2のヒートポンプシステム1は、実施の形態1の構成に加えて、三方弁44、温度センサ45、及び温度センサ46を備える。
次に、図11及び図12を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態1及び2との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図11は、本発明の実施の形態3のヒートポンプシステム1の第一モードの状態を示す図である。図12は、本発明の実施の形態3のヒートポンプシステム1の第二モードの状態を示す図である。これらの図に示す本実施の形態3のヒートポンプシステム1は、実施の形態1の四方弁12及び逆止弁13に代えて、流路を開閉する3個の二方弁47、二方弁48、及び二方弁49を備える。
Claims (9)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、前記熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、
前記圧縮機から前記第一熱交換器へ供給される前記冷媒が通る第一管と、
前記第一熱交換器から前記圧縮機へ戻る前記冷媒が通る第二管と、
前記第一熱交換器から戻った後に前記圧縮機から前記第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、
前記熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、
を備え、
前記第一モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を直列に流れ、前記第二モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を並列に流れ、
前記第二モードのとき、前記第一熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが並流になり、前記第二熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが向流になるヒートポンプシステム。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、熱媒体との間で熱を交換する第一熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、前記熱媒体との間で熱を交換する第二熱交換器と、
前記圧縮機から前記第一熱交換器へ供給される前記冷媒が通る第一管と、
前記第一熱交換器から前記圧縮機へ戻る前記冷媒が通る第二管と、
前記第一熱交換器から戻った後に前記圧縮機から前記第二熱交換器へ供給される冷媒が通る第三管と、
前記熱媒体の流れを第一モードと第二モードとに切り替える切替装置と、
を備え、
前記第一モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を直列に流れ、前記第二モードで前記熱媒体は前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器を並列に流れ、
前記切替装置は、第一ポート、第二ポート、第三ポート及び第四ポートを有する四方弁と、逆流を阻止する逆止弁とを備え、
前記四方弁は、前記第一ポートと前記第二ポートとを連通させ、且つ前記第三ポートと前記第四ポートとを連通させる第一状態と、前記第一ポートと前記第四ポートとを連通させ、且つ前記第二ポートと前記第三ポートとを連通させる第二状態とを切り替えるヒートポンプシステム。 - 前記圧縮機は、前記冷媒が圧縮される圧縮部と、前記圧縮部を駆動する電動機と、前記圧縮部及び前記電動機を収納する密閉容器とを備え、
前記圧縮部で圧縮された冷媒は、前記密閉容器の内部空間へ放出されることなく、前記第一管を通って前記第一熱交換器へ供給され、
前記第二管を通過した冷媒は、前記密閉容器の内部空間へ放出され、
前記密閉容器の内部空間の冷媒は、前記第三管を通って前記第二熱交換器へ供給される請求項1または請求項2に記載のヒートポンプシステム。 - 前記第一モードのとき、前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器の冷媒及び熱媒体の流れが向流になる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
- 前記第二モードのときに前記第一熱交換器の熱媒体の流量と前記第二熱交換器の熱媒体の流量との比を調整する調整装置を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
- 前記切替装置は、
前記ヒートポンプシステムの熱媒体出口と、前記第一ポートとの間をつなぐ第一通路と、
前記第一熱交換器の熱媒体通路と、前記第二ポートとの間をつなぐ第二通路と、
前記第二モードのときに加熱前の熱媒体が分岐する分岐部と、前記第三ポートとの間をつなぐ第三通路と、
前記第二モードのときに前記第一熱交換器で加熱された熱媒体と前記第二熱交換器で加熱された熱媒体とが合流する合流部と、前記第四ポートとの間をつなぐ第四通路と、
をさらに備え、
前記逆止弁は、前記第四通路の逆流を阻止する請求項2に記載のヒートポンプシステム。 - 前記切替装置は、流路を開閉する複数の二方弁を備える請求項1に記載のヒートポンプシステム。
- 前記第一モードと前記第二モードとの切り替えを制御する制御装置を備える請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
- 前記制御装置は、蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転のときには前記第一モードを選択し、室内暖房機器に前記熱媒体を流す暖房運転のときには前記第二モードを選択する請求項8に記載のヒートポンプシステム。
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