JPH0332708B2 - - Google Patents
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- JPH0332708B2 JPH0332708B2 JP59280266A JP28026684A JPH0332708B2 JP H0332708 B2 JPH0332708 B2 JP H0332708B2 JP 59280266 A JP59280266 A JP 59280266A JP 28026684 A JP28026684 A JP 28026684A JP H0332708 B2 JPH0332708 B2 JP H0332708B2
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- path switching
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- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 75
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
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を用いて太陽熱および大
気熱を集熱する太陽熱利用温水装置に関する。
気熱を集熱する太陽熱利用温水装置に関する。
従来の技術
従来のこの種の太陽熱利用温水装置は、第２図
に示すように、圧縮機１、凝縮器２、減圧装置
３、太陽熱および大気熱を集熱する集熱器４を順
次連結した冷媒回路と貯湯槽５、循環ポンプ６、
前記凝縮器２と熱交換関係を有する水熱交換器７
を連結した給湯回路とを備えた構成が知られてい
る。（例えば、特開昭59−15778号公報）。
に示すように、圧縮機１、凝縮器２、減圧装置
３、太陽熱および大気熱を集熱する集熱器４を順
次連結した冷媒回路と貯湯槽５、循環ポンプ６、
前記凝縮器２と熱交換関係を有する水熱交換器７
を連結した給湯回路とを備えた構成が知られてい
る。（例えば、特開昭59−15778号公報）。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、太陽日射
の他に外気温湿度、風速などにより大きく変動す
る集熱熱量と低水温から高沸上げ湯温へと大きく
変化する水温によつてヒートポンプ集熱サイクル
動作点が大きく変動し、各ヒートポンプ動作点で
の温度、圧力変化による冷媒物性値変化により、
冷媒回路内の最適冷媒量が大きく異なるにもかか
わらず、冷媒回路に封入された一定量の冷媒でサ
イクルバランスをとらなければならないため、外
気温度あるいは湯温に対する集熱運転範囲が狭め
られたり、集熱運転効率の低下を生じたりした。
つまり、主として外気負荷が小さい時には、冷媒
回路中の冷媒は過充填となり、圧力上昇を生じて
圧縮機入力の急激な増加により運転効率が低下し
たり、圧縮機の寿命、信頼性に関して問題があつ
た。さらに主として外気負荷が大きい場合には、
冷媒回路中の冷媒は不足となり、時には集熱能力
の急激な低下により運転効率の大巾減少を生じた
り、あるいは圧縮機モータの巻線温度が高くなり
圧縮機の寿命・信頼性に関して問題があつた。
の他に外気温湿度、風速などにより大きく変動す
る集熱熱量と低水温から高沸上げ湯温へと大きく
変化する水温によつてヒートポンプ集熱サイクル
動作点が大きく変動し、各ヒートポンプ動作点で
の温度、圧力変化による冷媒物性値変化により、
冷媒回路内の最適冷媒量が大きく異なるにもかか
わらず、冷媒回路に封入された一定量の冷媒でサ
イクルバランスをとらなければならないため、外
気温度あるいは湯温に対する集熱運転範囲が狭め
られたり、集熱運転効率の低下を生じたりした。
つまり、主として外気負荷が小さい時には、冷媒
回路中の冷媒は過充填となり、圧力上昇を生じて
圧縮機入力の急激な増加により運転効率が低下し
たり、圧縮機の寿命、信頼性に関して問題があつ
た。さらに主として外気負荷が大きい場合には、
冷媒回路中の冷媒は不足となり、時には集熱能力
の急激な低下により運転効率の大巾減少を生じた
り、あるいは圧縮機モータの巻線温度が高くなり
圧縮機の寿命・信頼性に関して問題があつた。
本発明はかかる従来の問題点を解消するもの
で、集熱運転範囲の拡大と集熱運転効率の向上お
よび信頼性の向上を目的とするものである。
で、集熱運転範囲の拡大と集熱運転効率の向上お
よび信頼性の向上を目的とするものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の太陽熱利
用温水装置は、圧縮機、流路切換弁、凝縮器、減
圧装置、太陽熱および大気熱を集熱する集熱器、
前記流路切換弁を順次連結した冷媒主回路と、こ
の冷媒主回路の凝縮器と減圧装置の間に接続部に
開閉弁を介して冷媒量調節容器を接続した冷媒量
調節回路と、運転条件検知装置と、前記圧縮機、
流路切換弁、開閉弁を制御する制御装置とを有
し、前記制御装置は、集熱運転開始時において運
転条件検知装置の判定により運転負荷が大に時
は、圧縮機の運転と流路切換弁の逆方向切換と開
閉弁の開成による逆サイクル冷媒汲上げ運転を行
なつた後に開閉弁の閉成と流路切換弁の順方向切
換による集熱運転を行ない、集熱運転開始時にお
いて運転条件検知装置の判定により運転負荷が小
の時は、開閉弁を閉成し流路切換弁の順方向切換
と圧縮機運転による集熱運転を直接開始するよう
に構成したものである。
用温水装置は、圧縮機、流路切換弁、凝縮器、減
圧装置、太陽熱および大気熱を集熱する集熱器、
前記流路切換弁を順次連結した冷媒主回路と、こ
の冷媒主回路の凝縮器と減圧装置の間に接続部に
開閉弁を介して冷媒量調節容器を接続した冷媒量
調節回路と、運転条件検知装置と、前記圧縮機、
流路切換弁、開閉弁を制御する制御装置とを有
し、前記制御装置は、集熱運転開始時において運
転条件検知装置の判定により運転負荷が大に時
は、圧縮機の運転と流路切換弁の逆方向切換と開
閉弁の開成による逆サイクル冷媒汲上げ運転を行
なつた後に開閉弁の閉成と流路切換弁の順方向切
換による集熱運転を行ない、集熱運転開始時にお
いて運転条件検知装置の判定により運転負荷が小
の時は、開閉弁を閉成し流路切換弁の順方向切換
と圧縮機運転による集熱運転を直接開始するよう
に構成したものである。
作 用
本発明は上記した構成によつて、集熱運転開始
時に運転条件検知装置により運転条件の判定を行
ない、運転負荷が大の時は冷媒調節容器内に滞留
している冷媒を冷媒主回路内に汲上げるための逆
サイクル冷媒汲上げ運転を行なつた後に集熱運転
に入るものであり、運転負荷が小の時は運転開始
とともに集熱運転を行なうものである。
時に運転条件検知装置により運転条件の判定を行
ない、運転負荷が大の時は冷媒調節容器内に滞留
している冷媒を冷媒主回路内に汲上げるための逆
サイクル冷媒汲上げ運転を行なつた後に集熱運転
に入るものであり、運転負荷が小の時は運転開始
とともに集熱運転を行なうものである。
さらに、集熱運転において冷媒主回路を循環す
る冷媒量が過剰の場合には、冷媒量調節容器の中
に冷媒主回路内の冷媒の一部を回収し、集熱運転
時は常に冷媒主回路内の冷媒量を最適にして集熱
運転効率の向上を図るものである。
る冷媒量が過剰の場合には、冷媒量調節容器の中
に冷媒主回路内の冷媒の一部を回収し、集熱運転
時は常に冷媒主回路内の冷媒量を最適にして集熱
運転効率の向上を図るものである。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。第１図において、圧縮機１、流路切
換弁８、凝縮器２、減圧装置３、太陽熱および大
気熱を集熱する集熱器４、前記流路切換弁８を順
次連結して冷媒主回路９を形成している。また貯
湯槽５、循環ポンプ６、前記凝縮器２と熱交換関
係を有する水熱交換器７を連結して給湯回路１０
を形成されている。さらに冷媒主回路９内の凝縮
器２と減圧装置３の間にある接続部１１に、開閉
弁１２と流量制御装置１３を直列にして冷媒量調
節容器１４に接続した冷媒量調節回路１５を設け
ている。１６は運転条件検知装置であり、外気温
センサ１７、日射量センサ１８、水温センサ１９
が接続されている。
て説明する。第１図において、圧縮機１、流路切
換弁８、凝縮器２、減圧装置３、太陽熱および大
気熱を集熱する集熱器４、前記流路切換弁８を順
次連結して冷媒主回路９を形成している。また貯
湯槽５、循環ポンプ６、前記凝縮器２と熱交換関
係を有する水熱交換器７を連結して給湯回路１０
を形成されている。さらに冷媒主回路９内の凝縮
器２と減圧装置３の間にある接続部１１に、開閉
弁１２と流量制御装置１３を直列にして冷媒量調
節容器１４に接続した冷媒量調節回路１５を設け
ている。１６は運転条件検知装置であり、外気温
センサ１７、日射量センサ１８、水温センサ１９
が接続されている。
２０は圧縮機１、流路切換弁８、開閉弁１２の
冷媒回路部品と水の循環ポンプ６を制御する制御
装置である。
冷媒回路部品と水の循環ポンプ６を制御する制御
装置である。
次に、この実施例の構成における作用を説明す
る。
る。
集熱運転開始時において、まず最初に運転条件
検知装置１６により運転条件の判定を行なう。す
なわち、外気温度を外気温センサ１７で、太陽の
日射量を日射量センサ１８で、貯湯槽５の水温を
水温センサ１９で検知し、外気条件の最大負荷と
最小負荷さらに水温の最大と最小から冷媒主回路
９に必要な冷媒充填量の範囲がわかる。例えば外
気温度が高くて日射量が大きくて水温が低いとい
う運転負荷が大の場合は、冷媒主回路９は最も多
くの冷媒充填量が必要であり、その逆の運転負荷
の小の場合は冷媒充填量は最も少なくて良いこと
になる。
検知装置１６により運転条件の判定を行なう。す
なわち、外気温度を外気温センサ１７で、太陽の
日射量を日射量センサ１８で、貯湯槽５の水温を
水温センサ１９で検知し、外気条件の最大負荷と
最小負荷さらに水温の最大と最小から冷媒主回路
９に必要な冷媒充填量の範囲がわかる。例えば外
気温度が高くて日射量が大きくて水温が低いとい
う運転負荷が大の場合は、冷媒主回路９は最も多
くの冷媒充填量が必要であり、その逆の運転負荷
の小の場合は冷媒充填量は最も少なくて良いこと
になる。
なお、この運転負荷の大小は外気温度に最も大
きく依存するものである。
きく依存するものである。
このように運転条件の判定を行ない、運転負荷
が大の時は制御装置２０によりまず最初に圧縮機
１と循環ポンプ６の運転と流路切換弁８の逆方向
切換（第１図破線の方向）および開閉弁１２の開
成により、圧縮機１を吐出したガス冷媒を集熱器
４の方向に流動させる逆サイクル運転と冷媒調節
容器１４内に滞留している冷媒を冷媒主回路９に
戻す冷媒汲上げ運転、すなわち逆サイクル冷媒汲
上げ運転を行なう。なおここで逆サイクル運転時
は接続部１１の圧力は減圧装置３によつて外気温
度より低い温度に対する飽和圧力であり、ほぼ外
気温度に近い飽和温度に対する飽和圧力となつて
いる冷媒量調節容器１４の方が接続部１１より圧
力が高くなり、この圧力差によつて冷媒量調節容
器１４内に滞留していた冷媒が流量制御装置１３
により圧縮機１に急激に液もどりを起さないよう
徐々に冷媒主回路内に汲上げられるものである。
が大の時は制御装置２０によりまず最初に圧縮機
１と循環ポンプ６の運転と流路切換弁８の逆方向
切換（第１図破線の方向）および開閉弁１２の開
成により、圧縮機１を吐出したガス冷媒を集熱器
４の方向に流動させる逆サイクル運転と冷媒調節
容器１４内に滞留している冷媒を冷媒主回路９に
戻す冷媒汲上げ運転、すなわち逆サイクル冷媒汲
上げ運転を行なう。なおここで逆サイクル運転時
は接続部１１の圧力は減圧装置３によつて外気温
度より低い温度に対する飽和圧力であり、ほぼ外
気温度に近い飽和温度に対する飽和圧力となつて
いる冷媒量調節容器１４の方が接続部１１より圧
力が高くなり、この圧力差によつて冷媒量調節容
器１４内に滞留していた冷媒が流量制御装置１３
により圧縮機１に急激に液もどりを起さないよう
徐々に冷媒主回路内に汲上げられるものである。
次に逆サイクル冷媒汲上げ運転を行なつた後
に、圧縮機１と循環ポンプ６の運転のまま、開閉
弁１２の閉成と流路切換弁８の順方向切換（第１
図実線方向）により集熱運転を行なうものであ
る。
に、圧縮機１と循環ポンプ６の運転のまま、開閉
弁１２の閉成と流路切換弁８の順方向切換（第１
図実線方向）により集熱運転を行なうものであ
る。
さらに、この集熱運転に入つて後に冷媒主回路
９を循環する冷媒量が過剰の場合は、開閉弁１２
を開いて高圧の過冷却液状態である接続部１１の
冷媒を流量制御装置１３により徐々に冷媒量調節
容器１４内に回収する。冷媒主回路９内の冷媒が
徐々に減少して集熱運転に最適な冷媒量になると
開閉弁１２を閉じる。
９を循環する冷媒量が過剰の場合は、開閉弁１２
を開いて高圧の過冷却液状態である接続部１１の
冷媒を流量制御装置１３により徐々に冷媒量調節
容器１４内に回収する。冷媒主回路９内の冷媒が
徐々に減少して集熱運転に最適な冷媒量になると
開閉弁１２を閉じる。
ところが、運転負荷が小の時は圧縮機１と循環
ポンプ６の運転と流路切換弁８の順方向切換（第
１図実線の方向）および開閉弁１２の閉成を行な
い集熱運転を直接開始する。さらに、集熱運転に
入つて後に冷媒主回路９を循環する冷媒量が過剰
の場合は、上記と同様にして過剰冷媒を冷媒量調
節容器１４内に回収して、最適冷媒量で集熱運転
を行なう。
ポンプ６の運転と流路切換弁８の順方向切換（第
１図実線の方向）および開閉弁１２の閉成を行な
い集熱運転を直接開始する。さらに、集熱運転に
入つて後に冷媒主回路９を循環する冷媒量が過剰
の場合は、上記と同様にして過剰冷媒を冷媒量調
節容器１４内に回収して、最適冷媒量で集熱運転
を行なう。
このようにして最適な冷媒量で集熱運転を行な
い、貯湯槽５内の水が完全に沸上がると圧縮機１
と循環ポンプ６の停止により集熱運転を完了す
る。
い、貯湯槽５内の水が完全に沸上がると圧縮機１
と循環ポンプ６の停止により集熱運転を完了す
る。
以上のように集熱運転に際して、まず最初に運
転条件の判定を行ない、必要最少限の逆サイクル
運転を行なうため逆サイクル運転による熱ロスを
最少限とできるため運転効率がより向上する。ま
た過剰冷媒を冷媒量調節容器１４内に回収して最
適な冷媒量で集熱運転できるため集熱運転効率の
向上と圧縮機１の寿命・信頼性の向上が図れる。
転条件の判定を行ない、必要最少限の逆サイクル
運転を行なうため逆サイクル運転による熱ロスを
最少限とできるため運転効率がより向上する。ま
た過剰冷媒を冷媒量調節容器１４内に回収して最
適な冷媒量で集熱運転できるため集熱運転効率の
向上と圧縮機１の寿命・信頼性の向上が図れる。
その上に、従来過剰冷媒のために低外気温側の
運転可能範囲に生じていた限界をより低外気温側
に追い出すことができるようになり集熱運転範囲
の拡大が図れるだけでなく、流路切換弁８は低外
気温度域まで拡大された集熱運転時に集熱器４に
着霜が生じた場合では、逆サイクル除霜運転に利
用できるものである。
運転可能範囲に生じていた限界をより低外気温側
に追い出すことができるようになり集熱運転範囲
の拡大が図れるだけでなく、流路切換弁８は低外
気温度域まで拡大された集熱運転時に集熱器４に
着霜が生じた場合では、逆サイクル除霜運転に利
用できるものである。
発明の効果
以上のように本発明の太陽熱利用温水装置によ
れば次のような効果が得られる。
れば次のような効果が得られる。
(1) 最適冷媒量で集熱運転できるため、集熱運転
効率が高く経済性が向上する。
効率が高く経済性が向上する。
(2) 圧縮機の寿命・信頼性が向上する。
(3) 必要最少限の逆サイクル冷媒汲上げ運転のた
め、熱ロスが最少限となり集熱運転効率がさら
に向上する。
め、熱ロスが最少限となり集熱運転効率がさら
に向上する。
(4) 集熱運転可能な外気温度がより低外気温度側
まで拡がり、集熱運転範囲が拡大する。
まで拡がり、集熱運転範囲が拡大する。
第１図は本発明の一実施例を示す太陽熱利用温
水装置の構成図、第２図は従来の太陽熱利用温水
装置を示す構成図である。 １…圧縮機、２…凝縮器、３…減圧装置、４…
集熱器、８…流路切換弁、９…冷媒主回路、１１
…接続部、１２…開閉弁、１４…冷媒量調節容
器、１５…冷媒量調節回路、１６…運転条件検知
装置、２０…制御装置。
水装置の構成図、第２図は従来の太陽熱利用温水
装置を示す構成図である。 １…圧縮機、２…凝縮器、３…減圧装置、４…
集熱器、８…流路切換弁、９…冷媒主回路、１１
…接続部、１２…開閉弁、１４…冷媒量調節容
器、１５…冷媒量調節回路、１６…運転条件検知
装置、２０…制御装置。
Claims (1)
- １ 圧縮機、流路切換弁、凝縮器、減圧装置、太
陽熱および大気熱を集熱する集熱器、前記流路切
換弁を順次連結した冷媒主回路と、この冷媒主回
路の凝縮器と減圧装置の間の接続部に開閉弁を介
して冷媒量調節容器を接続した冷媒量調節回路
と、運転条件検知装置と、前記圧縮機、流路切換
弁、開閉弁を制御する制御装置とを有し、前記制
御装置は、集熱運転開始時において運転条件検知
装置の判定により運転負荷が大の時は、圧縮機の
運転と流路切換弁の逆方向切換と開閉弁の開成に
よる逆サイクル冷媒汲上げ運転を行なつた後に開
閉弁の閉成と流路切換弁の順方向切換による集熱
運転を行ない集熱運転開始時において運転条件検
知装置の判定により運転負荷が小の時は、開閉弁
を閉成し流路切換弁の順方向切換と圧縮機運転に
よる集熱運転を直接開始する構成とした太陽熱利
用温水装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280266A JPS61153462A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 太陽熱利用温水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280266A JPS61153462A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 太陽熱利用温水装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153462A JPS61153462A (ja) | 1986-07-12 |
| JPH0332708B2 true JPH0332708B2 (ja) | 1991-05-14 |
Family
ID=17622598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59280266A Granted JPS61153462A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 太陽熱利用温水装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153462A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010197030A (ja) * | 2008-12-11 | 2010-09-09 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 太陽熱利用ヒートポンプ給湯システム |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59280266A patent/JPS61153462A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010197030A (ja) * | 2008-12-11 | 2010-09-09 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 太陽熱利用ヒートポンプ給湯システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61153462A (ja) | 1986-07-12 |
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