JPH03144264A

JPH03144264A - ヒートポンプ冷暖房装置に於ける負荷対応機構

Info

Publication number: JPH03144264A
Application number: JP28073289A
Authority: JP
Inventors: Mokichi Kurosawa; 黒沢　茂吉; Takeshi Yokoyama; 武横山
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-19
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JP2721406B2

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）本発明はヒートポンプ冷暖房装置に於ける負荷対応機構
に関するものである。

（従来の技術）例えばホテルやコンピユータ室を備えたビル等では冷房
負荷と暖房負荷が共存する場合があり、冷房用の冷水と
暖房用の温水を同時に供給し得る冷暖房装置が必要とな
る。

従来、このような冷暖房装置は、例えば第６図に示すよ
うに複数の室内機”Ｉ＋”２の夫々に、冷水熱源すに至
る冷水循環経路Ｃの熱交換器ｄ及び温水熱源ｅに至る温
水循環経路ｆの熱交換器ｇを設けている。そして該冷水
熱源すと温水熱源ｅは、夫々独立した熱源機により構成
したり、またはヒートポンプの夫々低温吸熱部、高温放
熱部により構成している。

（発明が解決しようとする課題）前者の熱源構成では、コスト及びスペースが大きくなり
、また後者の熱源構成では、冷房と暖房の負荷の比が固
定されてしまい、この負荷の比の変動に対応できないと
いう課題がある。

本発明は、このような課題を解決す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）上記の課題を解決するための本発明の構成を、実施例に
対応する第１図〜第５図を参照して説明すると、本発明
は、ヒートポンプ１の低温吸熱部２Ｃ及び高温吸熱部２
ｈの熱交換器３ｃ、３ｈを通る冷水経路４Ｃ及び温水経
路４ｈの夫々に、流路切替手段５ｃ、５ｈを介してバイ
パス経路６ｃ。

６ｈを構成すると共に、該冷水経路４ｃ及び温水経路４
ｈに於いて、夫々前記バイパス経路６ｃ。

６ｈの下流側と前記熱交換器３ｃ、３ｈに三方弁７ｃ、
７ｈを介して室外放熱経路８ｃ、８ｈと直通経路９ｃ、
９ｈを並列に構成し、これらの室外放熱経路３ｃ、３ｈ
は三方弁１０を介して共通の室外熱交換器１１に接続す
る構成としたものである。

上記の構成に於いて、流路切替手段５ｃ、５ｈは熱交換
器３ｃ、３ｈからの冷水、温水の流れを、負荷側の経路
１２ｃ、１２ｈと前記バイパス経路６ｃ、６ｈ側に単に
切り替える弁により構成する他、該バイパス経路６ｃ、
６ｈ側の流量を調節可能に構成した弁により構成するこ
とができる。

（作用及び実施例）上記の本発明の作用を実施例を表わした第１図〜第５図
を参照して説明する。

まず冷房のみを行う場合には、第１図に示すように冷水
経路４Ｃの流路切替手段５ｃを図中のハンチングで示す
ように冷水を負荷側の経路１２ｃにのみ流すように切り
替えると共に、三方弁７ｃは直通経路９Ｃ側に切り替え
る。一方、温水経路４ｈの流路切替手段５ｈは図中のハ
ツチングで示すように温水をバイパス経路６ｈ側に切り
替えると共に、三方弁７ｈ、１０を室外放熱経路８ｈ側
に切り替える。

上記の状態に於いてヒートポンプ１を動作させると共に
、適所に設けた冷水及び温水循環用ポンプ１３ｃ、１３
ｈを動作させると、まず低温吸熱部２Ｃの熱交換器３Ｃ
に於いて冷却された冷水は冷水経路４ｃを流れ、流路切
替手段５ｃから経路１２ｃを通り、冷房負荷側１４の熱
交換器１５ｃを経て冷房に供され、冷水経路４Ｃに還流
する。

還流した冷水は、三方弁７Ｃから直通経路９Ｃを経て熱
交換器３Ｃに還流し、再び該熱交換器３Ｃに於いて冷却
されて循環に供される。

一方、高温放熱部２ｈの熱交換器３ｈに於いて加熱され
た温水は、温水経路４ｈを流れ、流路切替手段５ｈから
バイパス経路６ｈを通り、三方弁７ｈを経て室外放熱経
路８ｈに流入する。こうして温水は室外放熱経路８ｈを
流れ、室外熱交換器１１に於いて外気に放熱した後、三
方弁１０を経て室外放熱経路８ｈから温水経路４ｈに還
流して熱交換器３ｈに戻り、再び該熱交換器３ｈに於い
て高温放熱部２ｈの熱を奪って循環に供される。

以上の如くして、冷房負荷側１４ｃの熱交換器３ｈに於
いて室内等から奪った熱を熱交換器３Ｃに於いて低温吸
熱部２Ｃに放熱すると共に、高温放熱部２ｈに於いて発
生する熱を室外熱交換器１１に於いて外気に放熱するこ
とにより、冷房を行うことができる。

次に暖房のみを行う場合には、前述と逆に第２図に示す
ように、温水経路４ｈの流路切替手段５ｈは図中のハツ
チングで示すように温水を負荷側の経路１２ｈにのみ流
すように切り替えると共に、三方弁７ｈは直通経路９ｈ
側に切り替える。

一方、冷水経路４Ｃの流路切替手段５ｃは図中のハンチ
ングで示すように温水をバイパス経路６Ｃ側に切り替え
ると共に、三方弁７ｃ、１０を室外放熱経路８Ｃ側に切
り替える。

上記の切り替え操作により、低温吸熱部２Ｃに関しては
、熱交換器３Ｃから冷水経路４Ｃ１流路切替手段５Ｃ、
バイパス経路６Ｃ１冷水経路４Ｃを経て三方弁７Ｃに至
り、該三方弁７Ｃから室外放熱経路８Ｃ１室外熱交換器
１１、三方弁１０、室外放熱経路８Ｃ１冷水経路４Ｃを
経て熱交換器３ｃに還流する冷水循環経路が構成される
。一方、高温放熱部２ｈに関しては熱交換器３ｈから温
水経路４ｈを経て流路切替手段５ｈに至り、該流路切替
手段５ｈから経路１２ｈを経て暖房負荷側１４ｈの熱交
換器１５ｈに至り、該熱交換器１５ｈから、経路１２ｈ
、温水経路４ｈ、三方弁７ｈ、直通経路９ｈ、温水経路
４ｈを経て熱交換器３ｈに還流する温水循環経路が構成
される。こうして、室外熱交換器１１に於いて外気から
奪った熱をヒートポンプｌの低温放熱部２Ｃに於いて放
熱すると共に、高温放熱部２ｈに於いて発生する熱を暖
房負荷側１４ｈの熱交換器１５ｈに於いて放熱すること
により、室内等の暖房を行うことができる。

次に第３図に示すように、低温吸熱部２Ｃに関しては第
１図に示すような冷水循環経路を構成すると共に、高温
放熱部２ｈに関しては第２図に示すような温水循環経路
を構成することにより、冷房負荷側１４Ｃの熱交換器１
５ｃに於いて室内等から奪った熱を、ヒートポンプ１の
低温吸熱部２ｃに於いて放熱すると共に、高温放熱部２
ｈに於いて発生する熱を暖房負荷側１４ｈの熱交換器１
５ｈに於いて放熱することができ、こうして冷房負荷側
１４．Ｃに於いて冷房を行うと同時に、暖房負荷側１４
ｈに於いて暖房を行うことができる。

以上の動作は、暖房及び冷房の負荷がバランスしている
場合には問題がないが、バランスがくずれると相互に悪
影響を及ぼす。例えば暖房負荷が小さくバランスがくず
れた場合には、高温放熱部２ｈに於いて発生する熱を十
分に放熱できないので、低温吸熱部２Ｃに於ける冷水か
らの吸熱も効率的に行えなくなり、逆に冷房負荷が小さ
くバランスが（ずれた場合には、低温吸熱部２Ｃに於い
て冷水から十分に吸熱できないので高温放熱部２ｈに於
ける熱の発生も効率的に行えなくなる。

そこで、本発明に於いては、例えば第３図の状態に於い
て暖房負荷が小さくバランスがくずれた場合には、第４
図に示すように三方弁７ｈ、１０を室外放熱経路８ｈ側
に切り替える。かかる状態に於いては、暖房負荷側１４
ｈの熱交換器１５ｈを経て温水経路４ｈの下流側に還流
した温水は、三方弁７ｈから室外放熱経路８ｈに入って
室外熱交換器１１を通り、三方弁１０から室外放熱経路
８ｈ、温水経路４ｈを経て熱交換器３ｈに還流する。こ
のように前記熱交換器１５ｈを経た温水は、室外熱交換
器１１を経た後に熱交換器３ｈに還流するので、暖房負
荷が小さく、この暖房負荷側１４ｈの熱交換器１５ｈに
於ける放熱が不十分な場合にも、次いで室外熱交換器１
１に於いて外気に放熱することができ、こうして低温吸
熱部２Ｃと高温放熱部２ｈに於ける熱のバランスを維持
することができる。

以上と逆に第３図の状態に於いて、冷房負荷が小さくバ
ランスがくずれた場合には、第５図に示すように三方弁
７Ｃを室外放熱経路８Ｃ側に切り替えると共に、三方弁
１０は該室外放熱経路８Ｃ側を維持する。かかる状態に
於いては、冷房負荷側１４ｃの熱交換器１５ｃを経て冷
水経路４Ｃの下流側に還流した冷水は、三方弁７Ｃから
室外放熱経路８ｃに入って室外熱交換器１１を通り、三
方弁１０から室外放熱経路８Ｃ１冷水経路４Ｃを経て熱
交換器３ｃに還流する。このように冷房負荷側１４ｃの
熱交換器１５ｃを経た冷水は、室外熱交換器１１を経た
後に熱交換器２Ｃに還流するので、前記熱交換器１５ｃ
に於ける吸熱が不十分な場合にも、次いで室外熱交換器
１１に於いて外気の熱を奪うことができ、こうして低温
吸熱部２ｃと高温放熱部２ｈに於ける熱のバランスを維
持することができる。尚、以上の第４図、第５図に示す
動作に於いて、流路切替手段５ｃ、５ｈとして、熱交換
器３ｃ、３ｈからの冷水、温水の流れを、負荷側の経路
１２ｃ、１２ｈと前記バイパス経路６ｃ、６ｈ側に単に
切り替える弁により構成した場合には、冷水、温水は全
て経路１２ｃ。

１２ｈ側に流して、負荷側１４ｃ、１４ｈの熱交換器１
５ｃ、１５ｈに於ける流量は温調機構等の適宜の機構に
より、該負荷側１４ｃ、１４ｈ側に於いて調節するよう
に構成することができるが、この他、該流路切替手段５
ｃ、５ｈとして、バイパス経路６ｃ、６ｈ側の流量を調
節可能に構成した弁により構成した場合には、これらの
弁を介してバイパス経路６ｃ、６ｈを通る冷水、温水の
量を調節して、負荷側１４ｃ、１４ｈの熱交換器１５ｃ
、１５ｈを通る流量と、室外熱交換器１１を流れる流量
の割合を調節することができる。尚、図に於いては、三
方弁７ｃ、７ｈは室外放熱経路８ｃ、８ｈの上流側に、
そして三方弁１０はその下流側に構成しているが、これ
と逆側に構成することもできる。

本発明は上記したように、流路切替手段５ｃ。

５ｈと三方弁７ｃ、７ｈ、１０を操作することにより、
冷房負荷側１４ｃまたは暖房負荷側Ｊ４ｈのいずれか一
方側に於いて冷房または暖房を行えると共に、該冷房負
荷側１４ｃ及び暖房負荷側１４ｈに於いて同時に冷房及
び暖房を行うことができ、後者の運転に於いて冷房また
は暖房負荷のバランスがくずれた場合にも室外熱交換器
１１により放熱または吸熱を行うことにより、ヒートポ
ンプ１の低温吸熱部２Ｃと高温放熱部２ｈに於ける熱の
バランスを維持することができる。従って冷房負荷側１
４Ｃ及び暖房負荷側１４ｈ共に適数の熱交換器を構成す
ることができる。

尚、図示例に於いて、符号１６ｃ、１６ｈ。

１７はファンである。

（発明の効果）本発明は以上の通り、冷房用の冷水と暖房用の温水を同
時に供給し得る冷暖房装置を、単一のヒートポンプによ
り構成することができ、所要スペース及びコストを低減
し得ると共に、冷房と暖房の負荷の比の変動にも対応し
て効率的な運転を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明装置の実施例の全体構成及び動
作を表わした系統説明図、第６図は従来装置の一例を表
わした系統説明図である。符号１・・・ヒートポンプ、２Ｃ・・・低温吸熱部、２
ｈ・・・高温放熱部、３ｃ、３ｈ・・・熱交換器、４Ｃ
・・・冷水経路、４ｈ・・・温水経路、５ｃ、５ｈ・・
・流路切替手段、６ｃ、６ｈ・・・バイパス経路、７ｃ
。７ｈ、１０・・・三方弁、８ｃ、８ｈ・・・室外放熱経
路、９ｃ、９ｈ・・・直通経路、１１・・・室外熱交換
器、１２ｃ、１２ｈ・・・経路、１３ｃ、１３ｈ・・・
循環用ポンプ、１４Ｃ・・・冷房負荷側、１４ｈ・・・
暖房負荷側、１５ｃ、１５ｈ−熱交換器、１６ｃ、１６
ｈ１７・・・ファン。第１図第２図第３図第５図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヒートポンプの低温吸熱部及び高温吸熱部の熱交
換器を通る冷水経路及び温水経路の夫々に、流路切替手
段を介してバイパス経路を構成すると共に、該冷水経路
及び温水経路に於いて、夫々前記バイパス経路の下流側
と前記熱交換器間に三方弁を介して室外放熱経路と直通
経路を並列に構成し、これらの室外放熱経路は三方弁を
介して共通の室外熱交換器に接続する構成としたことを
特徴とするヒートポンプ冷暖房装置に於ける負荷対応機
構。
（２）第１項記載の流路切替手段はバイパス経路側の流
量を調節可能に構成したことを特徴とするヒートポンプ
冷暖房装置に於ける負荷対応機構。