JPH01163568A - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はヒートポンプシステムに関するもので、特に
冷房や暖房の空調機能と給湯機能とを有するヒートポン
プシステムに関するものである。

（従来の技術） 空調機能と給湯機能とを有するヒーＩ・ポンプシステム
の従来例としては、例えば特開昭６２−２６１８７３号
を挙げることができる。このヒートポンプシステムは、
室外熱交換器、室内熱交換器及び給湯用熱交換器を備え
、圧縮機からの吐出冷媒を室内熱交換器から室外熱交換
器へと回流させることによって暖房運転を、また室外熱
交換器から室内熱交換器へと回流させることによって冷
房運転をそれぞれ行う一方、さらに圧縮機からの吐出冷
媒を給湯用熱交換器から室外熱交換器へと回流させるこ
とによって給湯運転を、また給湯用熱交換器から室内熱
交換器へと回流させることによって冷房排熱を利用した
給湯運転をそれぞれ行うようなされている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記したヒートポンプシステムにおいて、暖房
運転要求と給湯運転要求とが同時に生じ、圧縮機の能力
が不足するような場合には、居住者の空調快適性を確保
するために、暖房運転を優先的に行うのが一般的である
。したがって、暖房運転の頻度の高い季節においては、
空調使用時間内に充分な給湯運転時間が確保し得す、そ
のため給湯運転が深夜に行われるという運転パターンが
頻繁に生じており、このときの圧縮機及び室外ファンの
作動に起因する騒音が、居住者、特に就寝直後の居住者
に著しい不快感を及ぼすという問題が生じている。

この発明は上記した従来の問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、深夜等の特定時間帯に
行われる給湯単独運転時の騒音を低減し、使用快適性を
確保し得るヒートポンプシステムを提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のヒートポンプシステムは、第１図に示
すように、圧縮能力可変な圧縮機１と、室外熱交換器１
０と、空羽用熱交換器１９と、給湯用熱交換器２３とを
冷媒循環経路中に備え、さらに空調運転指令信号を出力
する空調運転指令信号出力手段３９と、給湯運転指令信
号を出力する給湯運転指令信号出力手段４７と、負荷に
応して圧縮Ｒ１の運転能力を制御する運転制御手段３４
とを有するヒートポンプシステムであって、深夜等の特
定時間帯であることを把握する時間帯把握手段４５と、
上記特定時間帯において給湯運転指令信号のみが出力さ
れている場合に、負荷に応じた運転能力よりもさらに低
い運転能力になるように圧縮機１を制御する特定時間帯
運転制御手段３５とを有することを特徴としている。

（作用） 上記したヒートポンプシステムによれば、深夜等の特定
時間帯において給湯単独運転を行う際には、圧縮機１は
通常の負荷に応した運転状態よりも低能力での運転が行
われることになるので、圧縮機１等の作動に起因する騒
音は低減されることになる。また上記のような給湯運転
状態においては、高能力運転を行って短時間内に沸上げ
を完了する必要のある場合はほとんどなく、そのため給
湯運転時間が従来より長くなっても特に大きな支障は生
じない。

（実施例） 次にこの発明のヒートポンプシステムの具体的な実施例
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第２図には冷媒回路図を示すが、図のようにこのシ
ステムは、室外ユニットＸと、室内ユニットＡ−Ｄと、
給湯ユニットＹとを有するものである。室外ユニットＸ
は圧縮機１を有しており、この圧縮ａ１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
。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を有するものであり、また
上記吐出配管２には第１電磁弁６が、上記吸込配管３に
はアキュームレータ７がそれぞれ介設されている。上記
四路切換弁４には第１ガス管８と第２ガス管９とが接続
されているが、上記第１ガス管８は室外熱交換器１０に
接続され、また上記第２ガス管９はヘッダー１１に接続
されると共に、その途中にガス閉鎖弁１２が介設されて
いる。また上記室外熱交換器１０には、第１液管１３が
接続されており、この第１液管１３は受液器１４に接続
されると共に、その途中には第１膨張弁１５が介設され
ている。なお上記室外熱交換器１０には、室外ファン２
９が付設されている。Ｌ記受液器１４には、第２液管１
６が接続されているが、この第２液管１６は途中に液閉
鎖弁１７の介設されたものであって、上記第２ガス管９
と第２液管１６と９間には、複数（図の場合には４本）
の分岐冷媒配管１８・・１８が互いに並列に接続されて
おり、各分岐冷媒配管１８・・１８にはそれぞれ室内熱
交換器１９・・１９（１台のみ図示する）と、第２膨張
弁２０・・２０とが介設されている。なお各室内ユニッ
ｌ−Ａ〜Ｄは、１台の室内ユニッＩ−Ａについてのみ図
示するが、上記室内熱交換器１９・・１９と室内ファン
２１・・２１とによって構成されている。

一方上記圧縮機１の吐出配管２には、さらに第３ガス管
２２が接続されると共に、この第３ガス管２２には給湯
用熱交換器２３が接続されており、給湯用熱交換器２３
は、さらに第３液管２４にて受液器１４に接続されてい
る。上記第３ガス管２２には、第２電磁弁２５が介設さ
れており、また上記第３液管２４には、キャピラリチュ
ーブ２６と逆止弁２７とが介設されている。なお２８は
貯湯槽である。

そして上記ビーｌ−ポンプシステムにおいて暖房運転は
、第１電磁弁６を開、第２電磁弁２５を閉とし、圧縮機
１からの冷媒を、四路切換弁４、第２ガス管９を経由し
て各室内熱交換器１９・・１９内で凝縮させ、次いで第
２液管１６、第１液管１３を経由して室外熱交換器１０
内で蒸発させ、その後、第１ガス管８、四路切換弁４か
ら圧縮機１へと返流させることによって行う。この場合
の蒸発冷媒の過熱度制御は第１膨張弁１５にて行い、第
２膨張弁２０・・２０では、各室内熱交換器１９・・１
９への冷媒分配量の制御を行う。一方、冷房運転を行う
場合には、四路切換弁４を切換えると共に、上記同様に
第１電磁弁６を開、第２電磁弁２５を閉として圧縮機１
の運転を行う。そうすると冷媒は、四路切換弁４、第１
ガス管８を経由して室外熱交換器１０内で凝縮し、次い
で第１液管１３、第２液管１６を経由して各室内熱交換
器１９・・１９内で蒸発し、その後第２ガス管９、四路
切換弁４を経て圧縮機１に返流される流れとなる。この
場合、第１膨張弁１５は全開にし、また各第２膨張弁２
０・・２０で蒸発冷媒の過熱度を制御する。

また給湯運転時には、第１電磁弁６を閉、第２電磁弁２
５を開にして圧縮機１の運転を行う。そうすると冷媒は
、第３ガス管２２を経由して給湯用熱交換器２３内にて
凝縮し、次いで第３液管２４、受液器１４、第１液管１
３を経由して室外熱交換器１０内にて蒸発し、その後第
１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。この場合、各第２膨張弁２０・・２０は全
閉にし、第１膨張弁１５にて蒸発冷媒の過熱度の制御を
行う。なお暖房、給湯の同時運転は、第１及び第２電磁
弁６．２５を開とし、室内熱交換器１９と給湯用熱交換
器２３との両者で冷媒を凝縮させ、室外熱交換器１０に
て蒸発させる冷媒回路によって行うことが可能である。

さらに上記システムにおいて冷房給湯の同時運転、つま
り冷房排熱を貯湯槽２８内に回収するための運転は、第
１電磁弁６を閉、第２電磁弁２５を開、第１膨張弁１５
を全開にして圧縮機１の運転を行う。そうすると冷媒は
、第３ガス管２２を経由して給湯用熱交換器２３内で凝
縮し、第３液管２４、受液器１４及び第２液管１６を経
て各室内熱交換器１９・・１９内で蒸発し、その後、第
２ガス管９、四路切換弁４を経由して圧縮機１へと返流
されることになる。この場合、各第２膨張弁２０・・２
０において蒸発冷媒の過熱度の制御を行う。

次に上記ヒートポンプシステムの運転制御系統について
、第３図に基づいて説明するが、以下においては主とし
て、暖房、給湯の各運転モードについて説明する。まず
室外ユニットＸは、室外制御装置３０と、インバータ制
御装置３１と、室外ファン制御装置３２と、弁制御装置
３３とを有している。上記インバータ制御装置３１は、
室外制御装置３０に設けた運転制御手段としての運転制
御部３４からの指令により、空調負荷及び給湯負荷に応
じた能力に前記インバータ５での周波数、つまり圧縮機
１の圧縮能力を制御するだめのものであり、また室外フ
ァン制御装置３２は、上記インバータ５の周波数に応じ
て室外ファン２９の駆動速度を制御するためのものであ
る。上記弁制御装置３３は、上記室外制御装置３０から
の指令にて、第２図に示す第１及び第２電磁弁６．２５
、四路切換弁４、第１及び第２膨張弁１５．２０・・２
０の作動を制御して、暖房、冷房、給湯、冷房給湯等の
各運転モードを切換えるためのものである。また上記室
外制御装置３０は、特定時間帯運転制御手段としての特
定時間帯運転制御部３５を有しているが、この機能につ
いては後述する。

一方上記室内ユニッｌ−Ａ〜Ｄは、１台についてのみ図
示するが、上記室外制御１１装置３０に接続された室内
制御装置３６を有しており、この室内制御装置３６は、
暖房運転スイッチ３７と、室内サーモ３８とを備えてい
る。すなわち、暖房運転スイッチ３７がＯＮ操作された
状態であり、かつ室内温度が設定温度以下となって室内
ザーモ３８が作動した際に、上記室外制御装置３０に対
して暖房運転指令信号を出力し得るようなされているの
であり、上記暖房運転スイッチ３７と室内サーモ３８と
によって暖房時の空調運転指令信号出力手段３９が構成
されているのである。

また上記給湯ユニットＹは、上記室外制御装置３０に接
続された給湯用制御装置４０を有しており、この給湯用
制御装置１４０には、貯湯槽２８内の湯温を検出するた
めの湯温サーモ４１と、台所等に配置されるリモコンボ
ックス４２とがそれぞれ接続されている。上記リモコン
ボックス４２は、給湯運転スイッチ４３と、湯温設定部
４４と、時計機能部４５と、沸上り時刻指定部４６とを
有するものである。そして上記給湯運転スイッチ４３と
上記湯温サーモ４１とによって給湯運転指令信号出力手
段４７が構成されており、給湯運転スイッチ４３がＯＮ
操作されている状態においで湯温か設定温度以下になっ
たときに給湯運転指令信号を出力し得るようなされてい
る。また上記時計機能部４５は、時間帯把握手段となる
ものであって、この時計機能部４５での計時時刻が、予
めリモコンボックス４２の内部又は室外制御装置３０の
内部に記憶しである特定の時間帯、例えば深夜（午後１
０：００〜午前２＝００、又は午後１０：００〜午前６
二〇〇）である場合に、深夜時間帯である旨の信号を室
外制御装置３０に出力する機能を有するものである。さ
らに上記沸上り時刻指定部４６は、湯の沸上り時刻を指
定するためのものであるが、これは、通常の生活での湯
の使用パターンが略一定していることから、湯の使用開
始時刻を指定しておき、この時刻に合わせて効率的な給
湯運転を行うためものである。

次に上記ヒートポンプシステムの作動状態について説明
するが、まず深夜以外の場合、例えば昼間における暖房
、給湯の単独運転状態について説明する。この場合、暖
房運転指令信号あるいは給湯運転指令信号の出力により
、弁制御装置３３が冷媒循環系路を適宜切換えて暖房、
給湯の各運転を行うが、運転制御部３４及び室外ファン
制御装置３２では、暖房負荷や給湯負荷に応じてインバ
ータ５の周波数及び室外ファン２９の駆動速度の制御を
行う。なお暖房負荷は、例えば室内ユニットＡ・・の運
転台数、あるいは運転室内ユニットＡ・・での設定温度
と室温との温度差の総和として把握することが可能であ
り、また給湯負荷は、設定湯温と検出湯温との温度差と
して把握することが可能である。

そして暖房運転指令信号と給湯運転指令信号とが同時に
出力されるような場合には、暖房と給湯との同時運転が
行われるのが原則であるが、圧縮機１の能力が不足する
ようなときには、空調快適性を優先的に確保する必要の
あることと、沸上り時刻までに時間的余裕のある場合が
多いこととから、暖房運転を優先的に行うようにしてい
る。そして暖房頻度の高い冬期においてこのような運転
パターンが継続すると、暖房運転が終了した深夜におい
て給湯運転を行わざるを得ない事態に至ることが多層性
ずることになる。

この実施例の場合、運転時刻が深夜になると、時計機能
部４５からその旨の出力が室外制御装置３０へとなされ
、室外制御装置３０においては特定時間帯運転制御部３
５が、室外ファン制御装置３２とインバータ制御装置３
１に対して、室外ファン２９を低速駆動すると共に、圧
縮機１を低周波数で駆動するような運転側Ｊｉｆｌを行
うことになる。

すなわち、その時点での給湯負荷に対し、通常の給湯運
転状態において必要とされる圧縮機１の駆動周波数及び
室外ファン２９の駆動速度よりもがなり低い一定の運転
状態、つまり運転音の低い駆動周波数及び駆動速度にて
運転を継続するのである。この場合、騒音発生に対して
は、室外ファン２９の回転音、振動音等が大きく寄与す
ることから、室外ファン２９をできるだけ低速駆動し、
そのときの風量に見合う冷媒循環量の得られる程度の圧
縮機駆動周波数を選定するのが好ましいが、室外ファン
２９の駆動速度を低下し過ぎると、室外ファン２９の駆
動系や、室外ユニッ＋−Ｘのケーシング（図示せず）等
に振動を生じ、かえって大きな騒音が発生することもあ
るので、上記室外ファン２９の駆動速度は、これらの点
を勘案しながら定めるようにする。

以上のように上記ヒートポンプシステムにおいては、深
夜の給湯単独運転に際しては、圧縮機１及び室外ファン
２９が低能力状態で駆動されるので、深夜において発生
する騒音を低減でき、そのため従来は生じていた騒音に
起因する不快感を軽減することが可能となる。また上記
のような深夜の給湯運転状態においては、沸上り時刻ま
でに充分に時間的な余裕のある場合がほとんどであり、
大きな能力で短時間内に沸上げを完了する必要のある場
合はほとんどないことから、給湯運転時間が従来よりも
長くなることによる弊害はほとんど生じない。

なお上記ヒートポンプシステムにおいては、深夜以外の
時間帯における給湯単独運転時、及び深夜において給湯
単独運転中に暖房運転指令信号が出力されたような場合
には、運転制御部３４にて通常の運転制御、つまり負荷
に応じた能力での運転制御が行われることになる。

以上にこの発明のヒートポンプシステムの一実施例の説
明をしたが、この発明のヒートポンプシステムは上記実
施例に限定されるものではなく、種々変更して実施する
ことが可能である。例えば第２図に示した冷媒回路中に
、さらに浴槽加熱用熱交換器を付設し、深夜において浴
槽湯の排熱を貯湯槽２８に回収するような構成を採用す
ることも可能である。なおこの場合、深夜においては圧
縮機１を上記同様に低周波数にて駆動する一方、室外フ
ァン２９を停止するような運転制御を行えばよい。

（発明の効果） この発明のヒートポンプシステムにおいては、深夜の給
湯単独運転に際しては、圧縮機が低能力状態で駆動され
るので、深夜に発生する騒音を低減でき、そのため従来
は生していた騒音に起因する不快感を生ずることが可能
となる。またこのような低能力運転を行ったとしても、
多くの場合、給湯運転時間を充分に確保し得る状況下に
あるため、使用上に、特に大きな支障が生ずる訳でもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のヒートポンプシステムの一例の機能
系統図、第２図はその冷媒回路図、第３図はその制御系
のブロック図である。 １・・・圧縮機、１０・・・室外熱交換器、１９・・・
室内熱交換器（空調用熱交換器）、２３・・・給湯用熱
交換器、３４・・・運転制御部（運転制御手段）、３５
・・・特定時間帯運転制御部（特定時間帯運転制御手段
）、３９・・・空調運転指令信号出力手段、４５・・・
時計機能部（時間帯把握手段）、４７・・・給湯運転指
令信号出力手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮能力可変な圧縮機（１）と、室外熱交換器（１
   ０）と、空調用熱交換器（１９）と、給湯用熱交換器（
   ２３）とを冷媒循環経路中に備え、さらに空調運転指令
   信号を出力する空調運転指令信号出力手段（３９）と、
   給湯運転指令信号を出力する給湯運転指令信号出力手段
   （４７）と、負荷に応じて圧縮機（１）の運転能力を制
   御する運転制御手段（３４）とを有するヒートポンプシ
   ステムであって、深夜等の特定時間帯であることを把握
   する時間帯把握手段（４５）と、上記特定時間帯におい
   て給湯運転指令信号のみが出力されている場合に、負荷
   に応じた運転能力よりもさらに低い運転能力になるよう
   に圧縮機（１）を制御する特定時間帯運転制御手段（３
   ５）とを有することを特徴とするヒートポンプシステム
   。