JPH02290476A - 冷暖給湯システム装置 - 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 本発明は、暖房と給湯の両加熱機能をもつ冷暖給湯シス
テム装置、および冷暖給湯システムの熱分配制御装置に
関するものである。

従来の技術 第２図は、特公昭６　１−４０２０号公報の冷暖給湯シ
ステムのシステム構成図である。第２図において、Ａは
室内ユニット、Ｂは室外ユニットであり、１は圧縮機、
２は四方弁、３は熱源側空気熱交換器、４−Ａ，Ｂは絞
り機構、５は負荷側空気熱交換器であり、これらを一連
の冷媒配管により接続しヒートポンプサイクルとすると
共に、熱源側ファン８、負荷側ファン７を配置している
。

さらに圧縮機１と四方弁２を結ぶ吐出冷媒配管８一Ａの
途中から分岐し、絞り機構４−Ａ．Ｂの間の冷媒配管に
接続される冷媒配管８−Ｈにおいて給湯用水熱交換器９
と絞り機構４−Ｃを付設し、循環ポンプ１０からの循環
水と熱交換可能としている。１１は蓄熱槽、１２は蓄熱
槽１１、循環ボンブ１０１　給湯用水熱交換器９を接続
する水循環回路であり、蓄熱槽１１の下部からの循環水
を給湯用水熱交換器９で熱交換させることによって、蓄
熱槽１１の上部から貯湯する如く構成している。

また１３は給水管であり、水道水の加圧により蓄熱槽１
１中は常に溝水状態とされると共に、蓄熱槽１１の上部
から給湯回路１４を接続することにより、蓄熱槽１１中
の高温水が下部からの押上げ式により給湯される。

かかる装置の特に暖房期の運転モードについて説明する
。給湯運転時には、圧縮機１、給湯用水熱交換器９、絞
り機構４−Ｃ．Ａ１　　熱源側空気熱交換器３、四方弁
２、圧縮機１と順に冷媒を流し、暖房運転時には、圧縮
機１、四方弁２、負荷側空気熱交換器５、絞り機構４−
Ｂ，Ａ，　　熱源側空気熱交換器３、四方弁２、圧縮機
１と順に冷媒を流す如く制御するものである。

発明が解決しようとする課題 従来例の装置においては、中間期も含め年間に給湯が可
能であるばかりか、充分な給湯能力を確保しながら、暖
房期にも暖房と給湯を切り換えることにより充分な暖房
能力を保持することが可能となるものの、給湯運転時と
暖房運転時の時間帯を分離する必要がある。また暖房負
荷が小さいときには、負荷側ファン７と循環ポンプ１０
を同時に作動させ、これらの風量や水量を制御すること
によって、同時に暖房、給湯させることもできるが、そ
の具体的な熱分配制御装置の構成を明示していなかった
。

本発明は、室内ユニットを複数台接続する場合を含めて
、冷暖給湯システムの特に暖房期の暖房と給湯の熱分配
制御装置の具体的な構成を明示し、装置の使いかつてを
さらに向上させることを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、能力制御型圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器
、絞り機構、負荷側熱交換器等からなるヒートポンプサ
イクルの、圧縮機から四方弁に到る冷媒回路に入口をも
ち、熱源側熱交換器から負荷側熱交換器に到る冷媒回路
に出口をもつパイバス冷媒回路を設け、このバイパス冷
媒回路に冷媒制御弁、給湯用熱交換器を介在させ、負荷
側熱交換器の要求熱量を演算し、要求熱量が圧縮機能力
以上のときは冷媒制御弁を閉止し、要求熱量が圧縮機能
力以下のときはその差に応じて冷媒制御弁の開度を調整
するようにしたものである。

作用 本発明になる冷暖給湯システム装置の特に暖房期の運転
モードについて説明すると、能力制御型圧縮機、四方弁
、負荷側熱交換器、絞り機構、熱源側熱交換器、四方弁
、圧縮機と順に冷媒を流す如く制御する。かかるとき凝
縮器として作用する負荷側熱交換器の要求加熱量を演算
し、要求加熱量が圧縮機能力以上のときは冷媒制御弁を
閉止するので、充分な暖房能力を保持して快適な室内環
境を維持できる。また負荷側熱交換器の要求加熱量が圧
縮機能力以下のときはその差に応じて冷媒制御弁の開度
を調整するので、一部の冷媒は、能力制御型圧縮機、冷
媒制御弁、給湯用熱交換器、絞り機構の順に流れ、負荷
側熱交換器からの冷媒と合流して、熱源側熱交換器、四
方弁、圧縮機と順に流れるため、暖房期にも暖房と給湯
を切り換えることなく充分な暖房能力を保持しながら、
同時に暖房、給湯させることができるものであり、装置
の使いがってがさらに向上するものである。

実施例 以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。

本発明になる冷暖給湯システム装置を、複数台からなる
室内ユニットに適用した場合の一実施例に基づき第１図
に示す。第１図においては、Ｎ台（ｉ＝１〜Ｎ）からな
る室内ユニットＡが接続され、１〜１４は第２図に同じ
構成要素である。本発明の特徴とするところは、圧縮機
１を能力制御型とし、その能力制御部１５を設け、バイ
パス冷媒配管８−Ｈにほとんど全閉を含む開度調整可能
な冷媒制御弁１６を付設し、各室内ユニッ｝Ａ−ｉの負
荷側空気熱交換器５−ｆの近優には設定温度検出器や空
気温度検出器（共に図示せず）の差温から検出される要
求熱量検出器１７−ｉを設けたものである。さらに室外
ユニットＢに配置した熱分配制御装置１８では、各検出
器１７−ｉの信号から演算される要求熱量を各入力信号
線１９一ｉを通じて受け入れ、出力信号線２０−Ａ．Ｂ
を通じて圧縮機能力制御部１５や冷媒制御井１６の開度
を制御可能としたものである。

かかる冷暖給湯システム装置では、複数台の室内ユニッ
トの場合には、室外ユニットとの接続配管に各電磁弁（
図示せず）を付設し、冷暖房負荷のない室内ユニットで
は該電磁弁を閉止するのが通常であるが、その作用様態
は基本的に１台の室内ユニットの場合と同じである。

すなわち冷房期においては、四方弁２の開路を冷房用に
とり、負荷側ファン７−ｉをＯＮとして常に負荷側空気
熱交換器５−ｉを蒸発器として作用させ、貯場又は給湯
が完了しない間は、熱源側ファンθをＯＦＦとして熱源
側空気熱交換器３を作用させず、冷媒制御井１６を開放
し循環ポンプ１０をＯＮとして給湯用水熱交換器９を凝
縮器として作用させることにより、冷房運転させながら
、冷房排熱のすべてを給湯に利用する。このとき冷媒は
、能力制御型圧縮機１、配管８−Ｂ１　冷媒制御弁１６
、給湯用水熱交換器９、絞り機構４−Ｃ，Ｂ１　　負荷
側空気熱交換器５−１１　四方弁２、圧縮機１と順に流
れ、負荷側空気熱交換器５−ｉで冷房運転を行ないなが
ら、給湯用水熱交換器９で加熱を行なうものである。

貯湯又は給湯が完了した後は、冷媒制御井１６を閉止し
循環ポンプ１０をＯＦＦとして給湯用水熱交換器９を作
用させず、熱源側ファン６をＯＮとして熱源側空気熱交
換器３を凝縮器として作用させることにより、冷房排熱
を大気に放出する。

このとき冷媒は、能力制御型圧縮機１、配管８−Ａ１　
　四方弁２、熱源側空気熱交換器３、絞り機構４−Ａ．
　　Ｂ，　　負荷側空気熱交換器５−１１　四方弁２、
圧縮機１と順に流れ、負荷側空気熱交換器５一ｉで冷房
運転を行ないながら、熱源側空気熱交換器３で排熱を大
気に放出するものである。なおここで負荷側空気熱交換
器５−ｉでの冷房負荷に応じて冷媒制御井１６を開放し
循環ポンプ１０をＯＮとすれば、冷房排熱を一部は大気
に放出し、一部は給湯に利用することもできるものであ
る。

また冷暖房負荷のない給湯運転時においては、四方弁２
の開路を暖房用１ことり、負荷側ファン７−ｉをＯＦＦ
として負荷側空気熱交換器５−ｉを作用させず、冷媒制
御井１６を開放し循環ボンブ１０をＯＮとして給湯用水
熱交換器９を凝縮器として作用させ、熱源側ファン６を
ＯＮとして熱源側空気熱交換器３を蒸発器として作用さ
せることにより、大気を熱源として給湯するものである
。

このとき冷媒は、能力制御型圧縮機１、配管８一Ｂ１　
　冷媒制御井１６、給湯用水熱交換器９、絞り機構４−
Ｃ，Ａ，　　熱源側空気熱交換器３、四方弁２、圧縮機
１と順に流れ、熱源側空気熱交換器３で大気から吸熱し
ながら、給湯用水熱交換器９で加熱を行なうものである
。

本発明の特徴とする作用様態は暖房期にあり、快適な室
内環境を維持するために暖房運転が給湯運転より優先さ
れるが、圧縮機能力の余裕度を判定し暖房負荷が小さい
ときには、同時に暖房、給湯させるものである。

すなわち暖房期においては、四方弁２の開路を暖房用に
とり、熱源側ファン６をＯＮとして常に熱源側空気熱交
換器３を蒸発器として作用させ、負荷側ファン７−ｉを
ＯＮとして凝縮器として作用させた負荷側空気熱交換器
５−ｉの暖房負荷を算出し、暖房負荷が圧縮機能力以上
のときは、冷媒制御井１６を閉止し循環ポンプ１０をＯ
ＦＦとして給湯用水熱交換器９を作用させず、充分な暖
房能力を保持させるものである。このとき冷媒は、能力
制御型圧縮機１、配管８−Ａ１　四方弁２、負荷側空気
熱交換器５−１１　絞り機構４−Ｂ，Ａ，熱源側空気熱
交換器３、四方弁２、圧縮機１と順に流れ、負荷側空気
熱交換器５−ｉで暖房運転を行なうものである。

また暖房負荷が圧縮機能力以下のときはその差に応じて
冷媒制御井１６の開度を調整し、循環ポンプ１０をＯＮ
として給湯用水熱交換器９も凝縮器として作用させるよ
うにしたから、一部の冷媒は、能力制御型圧縮機１、配
管８−Ｂ１　冷媒制御井１６、給湯用水熱交換器９、絞
り機構４−Ｃ，Ａの順に流れ、負荷側空気熱交換器５−
ｉからの冷媒と合流して、熱源側空気熱交換器３、四方
弁２、圧縮機１と順に流れるため、暖房期にも暖房と給
湯を切り換えることなく充分な暖房能力を保持しながら
、同時に暖房、給湯させることができるものであり、装
置の使いがってがさらに向上するものである。

第３図は、冷暖給湯システムの熱分配制御装置１８のブ
ロック構成図であり、暖房期の動作について説明すると
、各要求熱量検出器１７−ｉから入力信号線１９−ｉに
より演算される各室内ユニッ｝Ａ−ｉの暖房必要加熱量
は、圧縮機能力制御部１５に送られ、出力信号線２０−
Ａを通して、各々の合計である総現在加熱量を暖房必要
加熱量に一致させる圧縮機能力制御信号が送られ、圧縮
機１の回転数を操作することにより圧縮機能力が変化し
、総現在加熱量が暖房必要加熱量に一致する。ここであ
る設定された圧縮機能力と暖房必要加熱量の差を判定し
、暖房必要加熱量が設定圧縮機能力以上のときは、冷媒
制御井１６を閉止する。

暖房必要加熱量が設定圧縮機能力以下のときは、設定さ
れた圧縮機能力が圧縮機能力制御部１５に送られ、再び
出力信号線２０−Ａを通して、各々の合計である総現在
加熱量を設定圧縮機能力に一致させる圧縮機能力制御信
号が送られ、圧縮機１は各室内ユニッ｝Ａ−ｉの暖房必
要加熱量の合計よりも高い回転数で操作される。このと
き設定圧縮機能力と暖房必要加熱量の残差加熱量が、冷
媒制御井１６に送られ、出力信号線２０−Ｂを通して、
総現在加熱量を設定圧縮機能力に一致させる冷媒制御弁
開度制御信号が送られ、冷媒制御井１６の開度を操作し
、冷媒の分岐流量を調整することにより総現在加熱量が
変化し、各室内ユニットＡ−ｉの暖房必要加熱量と給湯
用水熱交換器９の給湯加熱量の合計である総現在加熱量
が設定圧縮機能力に一致する。

以上のような熱分配制御装置１８の動作により、各室内
ユニツ｝Ａ−ｉへ暖房必要加熱量が与えられ、蓄熱槽１
１にも適切な量の高温水が貯えられる。なお設定圧縮機
能力は、用いた能力制御型圧縮機１の最高効率回転数や
最大能力回転数から決定することができる。

また各室内ユニツ｝Ａ−ｉへの暖房必要加熱量の熱分配
に当たっても、電磁弁（図示せず）の代わりに冷媒制御
弁（図示せず）を用いてもよい。

このとき各冷媒制御弁の開度が不要に小さく成り、圧縮
機１の吐出圧力が必要以上に上昇し、運転の効率低下を
招くという問題点に対しては、給湯用水熱交換器９に付
設した冷媒制御弁１６の最小開度を確保し、各室内ユニ
ットに付設した冷媒制御弁に対して開度を操作する方法
をとれば、蓄熱槽１１のバッファ一効果により安定的な
熱分配制御が可能となるものである。

さらに本発明は、暖房期にのみこだわるものでなく、冷
房期においても負荷側空気熱交換器５一ｉの冷房負荷を
算出し、冷房負荷が圧縮機能力以上のときは熱源側空気
熱交換器３と共に冷媒制御井１θを開放して給湯用水熱
交換器９の凝縮能力を増大し、冷房負荷が圧縮機能力以
下のときは熱源側熱交換器３に付設した熱源側ファン６
の回転数を調整するようにして、冷房排熱を一部は大気
に放出し、一部は給湯に利用することもできるものであ
る。

発明の効果 以上のように、本発明になる冷暖給湯システム装置は、
冷房期には冷房排熱を貯湯又は給湯に有効に利用しなが
ら冷房運転を行なうことができ、冷暖房負荷のないとき
には室内の居住環境をみだすことなく給湯運転できるば
かりでなく、暖房期には暖房運転を優先して充分な暖房
能力を保持し、暖房負荷が小さいときには、時間帯を分
離することなく自動的に暖房番給湯の同時運転ができ、
装置の使いがってがさらに向上するものである。また本
発明になる冷暖給湯システムの熱分配制御装置は、負荷
側熱交換器を複数台接続した場合には、各暖房必要加熱
量の残差熱量をすべて給湯加熱量に利用できるため、よ
り存効になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる冷暖給湯システム装置の−実施例
のシステム図、第２図は従来の冷暖給湯システム装置の
システム図、第３図は第１図に示す冷暖給湯システムに
おける熱分配制御装置の一実施例のブロック図である。 １・・・・能力制御型圧縮機、２・・・・四方弁、３・
・・・熱源側空気熱交換器、４−Ａ，　　Ｂ，　　Ｃ・
・・・絞り機構、５・・・・負荷側空気熱交換器、９・
・・・給湯用水熱交換器、１５・・・・圧縮機能力制御
部、１６・・・・冷媒制御弁、１７・・・・要求熱量検
出器、１８・・・・熱分配制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）能力制御型圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、絞
   り機構、負荷側熱交換器を備えたヒートポンプサイクル
   の、前記圧縮機から前記四方弁に到る冷媒回路に入口を
   もち、熱源側熱交換器から負荷側熱交換器に到る冷媒回
   路に出口をもつバイパス冷媒回路が設けられ、このバイ
   パス冷媒回路に冷媒制御弁、給湯用熱交換器が介在され
   、負荷側熱交換器の要求加熱量を演算し、要求加熱量が
   圧縮機能力以上のときは冷媒制御弁を閉止し、要求加熱
   量が圧縮機能力以下のときはその差に応じて冷媒制御弁
   の開度を調整する制御手段を備えたことを特徴とする冷
   暖給湯システム装置。
2. （２）能力制御型圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、絞
   り機構、複数の負荷側熱交換器を備えたヒートポンプサ
   イクルの、前記圧縮機から前記四方弁に到る冷媒回路に
   入口をもち、熱源側熱交換器から複数の負荷側熱交換器
   に到る冷媒回路に出口をもつバイパス冷媒回路が設けら
   れ、このバイパス冷媒回路に冷媒制御弁、給湯用熱交換
   器が介在され、複数の負荷側熱交換器の近傍に要求熱量
   検出器が設けられ、特に暖房期の総要求加熱量が圧縮機
   能力以上のときは冷媒制御弁を閉止し、総要求加熱量が
   圧縮機能力以下のときはその差に応じて冷媒制御弁の開
   度を調整するようにする制御手段を備えたことを特徴と
   する冷暖給湯システムの熱分配制御装置。