JPH0377430B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は冷房などの冷水負荷で生じた廃熱や、
冷凍機や井水などの廃熱をヒートポンプを介して
温水として取り出し利用できるようにした廃熱回
収型ヒートポンプ装置に関するものである。

Ｂ 従来技術 一般にヒートポンプ装置は、夏季には冷房用と
して、冬季には暖房用として利用され、その切り
替えは通常手動で行なわれる。廃熱回収型ヒート
ポンプ装置の場合には、夏季に冷水負荷が接続さ
れていた蒸発器に、冬季には温熱源を接続する必
要があり、これをやはり手動で切り替えていた。

第２図及び第３図は従来の廃熱回収型ヒートポ
ンプ装置を示したもので、夏季の冷主温従モード
の運転においては第２図に示すように、ヒートポ
ンプＡの凝縮器１によつて加熱された温水を温水
負荷２に循環させると共に、蒸発器３により冷却
された冷水を冷水負荷４に循環させて、冷水負荷
４の廃熱を温水負荷２の加熱に利用するようにし
ており、コントローラ１１は冷水用温度センサ１
５の温度に応じて圧縮機８の駆動機器１０を制御
している。また冬季には第３図に示すように、冷
水負荷４を温熱源５に切り替えると共に、コント
ローラ１１の制御用入力を温水用温度センサ１４
に切り替えて温主冷従モードの運転を行なつてい
る。

Ｃ 発明が解決しようとする問題点 しかしこの従来方式には次のような２つの問題
点があつた。

(1) 夏季に何等かの原因で冷水負荷が減少した
り、あるいは温水負荷が増加したりした場合
に、冷水負荷の廃熱だけでは温水負荷へ供給す
る熱量をまかなえなくなつて、温水負荷の運転
を停止しなければならなくなり、たとえば給湯
栓から湯が出なくなるというような事態が発生
するおそれがあつた。

(2) また冬季においても、温水負荷が急増して井
水などの温熱源の容量が不足した場合には、循
環冷水の温度が異常低下してヒートポンプの運
転が停止し、給湯栓からは冷水しか出て来ない
というような事態が発生するおそれがあつた。

Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明は上記のような問題点を解消せんとする
ものであり、上記問題点(1)を解決するための手段
としては、ヒートポンプの凝縮器によつて加熱さ
れた温水を温水負荷に循環させると共に蒸発器に
より冷却された冷水を冷水負荷に循環させるよう
にしたヒートポンプ装置において、上記冷水を冷
水負荷と廃熱利用型温熱源とに分流させる流量制
御型三方弁を設けると共に、冷水循環配管の蒸発
器入口側に設けた温度検出センサにより上記三方
弁を制御せしめ、冷水温度が設定値よりも低下し
た場合に、冷水を上記温熱源に分流させると共
に、ヒートポンプの制御用入力を冷水循環配管に
設けた温度センサから温水循環配管に設けた温度
センサに切り替えるように構成したものであり、
問題点(2)を解決する手段としては、ヒートポンプ
の凝縮器によつて加熱された温水を温水負荷に循
環させると共に蒸発器により冷却された冷水を廃
熱利用型温熱源に循環させるようにしたヒートポ
ンプ装置において、平常時は温水循環配管に設け
られた温度センサによりヒートポンプを制御せし
め、冷水循環配管の温度が設定値よりも低下した
場合には、冷水循環配管に設けられた温度センサ
によりヒートポンプを制御せしめるように構成し
たものである。

Ｅ 作用 上記の構成(1)によれば、冷主温従モード運転時
において、温水負荷の需要に対して冷水負荷から
取り出せる廃熱が不足した場合に、循環冷水の温
度低下を温度検出センサが検出し、その出力によ
り流量制御型三方弁が作動して循環冷水の一部が
温熱源に分流すると共に、ヒートポンプの制御が
冷主温従モードから温主冷従モードに切り替えら
れて、熱量の不足分が温熱源から補給され、循環
冷水の温度が設定温度まで回復すると、再び三方
弁によつて温熱源への冷水循環が遮断される。従
つて両負荷の需要が逆転してもヒートポンプを停
止させる必要がなく、また温熱源の使用は必要最
小限に抑えられるので熱量のロスがない。

また上記(2)の構成によれば、温主冷従モード運
転時において、温水負荷の需要に対して温熱源の
容量が不足した場合に、これを循環冷水の温度低
下によつて検出し、それによつてヒートポンプの
制御が、循環温水の温度を一定に制御する温主冷
従モードから、循環冷水の温度を一定に制御する
冷主温従モードに切り替えられ、温熱量の容量に
見合つた熱量が温水負荷に供給される。従つて温
水負荷の需要が異常増加した場合にもヒートポン
プは停止せず、例えば給湯栓などの湯温が若干低
下することがあつても、全くの冷水になることは
ない。温水負荷の需要が平常に戻れば、再び温主
冷従モードに復帰して要求通りの熱量が供給され
る。

Ｆ 効果 本発明は上述のように、夏季、冬季を問わず、
常に最大限に廃熱を利用することができるという
利点を有し、また特定発明によれば、夏季におけ
る冷主温従モードの運転時に、気温の低下によつ
て各室が一斉に冷房を止めた時などにも、給湯が
停止するというような事態を招くおそれがなく、
また併合発明によれば、冬季における温主冷従モ
ードの運転時に、たまたま給湯栓が一斉に開かれ
た時などにも、給湯温度を若干下げることによつ
て対処でき、給湯機能が停止してしまうおそれが
ないという利点がある。

Ｇ 実施例 第１図は本発明廃熱回収型ヒートポンプ装置の
一実施例を示したものである。ヒートポンプＡで
はフロンガスなどの熱媒を圧縮機８で圧縮し、そ
の温度上昇分を凝縮器１で放熱させ、次にこの高
圧ガスを膨張弁９で降圧して温度降下させて蒸発
器３で吸熱させる。１０は圧縮機駆動用機器で、
コントローラ１１によつてオンオフ制御されてい
る。凝縮器１によつて加熱された温水は温水循環
ポンプ１２によつて温水負荷２に循環し、また蒸
発器３によつて冷却された冷水は冷水循環ポンプ
１３によつて冷却負荷４に循環しており、こうし
て冷水負荷４の廃熱が温水負荷２の加熱に利用さ
れるようになつている。また冷水負荷２と並列に
井水や冷凍機廃熱を利用する廃熱利用型温熱源５
が接続されており、流量制御型三方弁６によつて
冷水負荷２と温熱源５への流量比が制御される。
冷水循環配管の蒸発器入口側に設けられた温度検
出センサ７は、その検出温度によつて三方弁６を
比例制御させるためのものである。センサ切替回
路１６はコントローラ１１への制御用入力を温水
用温度センサ１４と冷水用温度センサ１５とに切
り替えさせるためのものであり、このセンサ切替
回路１６は、それぞれ温水用温度センサ１４及び
冷水用温度センサ１５の近くに設けられているセ
ンサ切替用サーモスタツト１７及び１８によつて
作動するようになつている。

第１図の動作を説明すると、夏季においては、
通常給湯などの温水負荷２が冷房などの冷水負荷
４に比して小さいために、冷水負荷４の需要に合
わせてヒートポンプＡを稼動させるいわゆる冷主
温従モードで運転され、コントローラ１１は循環
配管の蒸発器入口側の温度を冷水用温度センサ１
５で検出し、この冷水温度により凝縮機８を制御
しており、冷水負荷４から回収された廃熱で余つ
た分は温水負荷側から冷却塔へ放出している。各
センサ及びサーモスタツトの設定温度は、例えば
次のようになつている。

三方弁制御用 温度検出センサ 10℃ ヒートポンプ制御用 温水用温度センサ 45℃ 冷水用温度センサ 12℃ センサ切替用 温水用サーモ 冷→温 42℃ 温→冷 47℃ 冷水用サーモ 温→冷 ９℃ 冷→温 14℃ 冷主温従モードでにおいては、ヒートポンプＡ
は冷水用温度センサ１５によつて冷水温度が12℃
となるように制御され、温水温度は成り行きとな
つている。いま冷水負荷の需要が何等かの事情で
減少したり、あるいは温水負荷の需要が急増した
りして、冷水負荷４からの廃熱回収量が温水負荷
２の需要に追い付かなくなつた場合には、温水循
環配管内の温度が低下する。温水温度が42℃まで
下がると、温水用サーモスタツト１７がこれを検
出して、センサ切替回路１６を作動させ、ヒート
ポンプＡを温主冷従モードに切り替える。その結
果、温水温度は温水用温度センサ１４の設定温度
45℃に制御され、冷水温度は成り行きとなる。冷
水温度が10℃まで低下すると三方弁６が作動を開
始し、循環冷水の一部を温熱源５へも循環させる
と共に、冷水負荷４と温熱源５との流量比を変化
させることによつて冷水温度を10℃に維持し、温
水負荷２へ充分な熱量を供給する。次に温水負荷
２と冷水負荷４とのアンバランスが解消して、三
方弁６が温熱源５への冷水の循環を遮断し、さら
に温水配管内の温度が47℃まで上昇すると、温水
用サーモスタツト１７の出力によりセンサ切替回
路１６がコントローラ１１の制御用入力を冷水用
温度センサ１５に切り替え、それによつてヒート
ポンプＡは冷主温従モード運転に切り替えられ、
冷水温度を12℃に維持するように制御される。

また冬季の温主冷従モードの運転においても、
冷凍機などのような冷水負荷４を運転している場
合には、冷水温度を10℃に保つように三方弁６で
冷水負荷４と温熱源５との流量比を制御して、冷
水負荷の廃熱をできるだけ利用する。また温熱源
５の容量に対して温水負荷２の需要が超過し、冷
水温度が９℃まで低下すると、冷水用サーモスタ
ツト１８がこれを検出して、センサ切替回路１６
によりコントローラ１１の制御入力を温水用温度
センサ１４から冷水用温度センサ１５に切り替
え、それによりヒートポンプＡは冷主温従モード
運転に切り替えられて、冷水温度を12℃に維持す
るように制御される。勿論この場合には温水温度
は成り行きとなるので、給湯量が増えれば増える
ほど給湯温度は低下するが、ヒートポンプＡは温
熱源５の容量に合わせて制御されるので、運転が
停止してしまうことはない。温水負荷２の需要が
平常に戻り冷水温度が14℃まで上昇すると、冷水
用サーモスタツト１８がこれを検出してヒートポ
ンプＡを温主冷従モードに切り替える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロツク
図、第２図および第３図は従来例のブロツク図で
ある。 １は凝縮器、２は温水負荷、３は蒸発器、４は
冷水負荷、５は廃熱利用型温熱源、６は流量制御
型三方弁、７は温度検出センサ、８は凝縮機、９
は膨張弁、１０は圧縮機駆動モータ、１１はコン
トローラ、１２は温水循環ポンプ、１３は冷水循
環ポンプ、１４は温水用温度センサ、１５は冷水
用温度センサ、１６はセンサ切替回路、１７は温
水用サーモスタツト、１８は冷水用サーモスタツ
ト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヒートポンプの凝縮器によつて加熱された温
   水を温水負荷に循環させると共に蒸発器により冷
   却された冷水を冷水負荷に循環させるようにした
   ヒートポンプ装置において、上記冷水を冷水負荷
   と廃熱利用型温熱源とに分流させる流量制御型三
   方弁を設けると共に、冷水循環配管の蒸発器入口
   側に設けた温度検出センサにより上記三方弁を制
   御せしめ、冷水温度が設定値よりも低下した場合
   に、冷水を上記温熱源に分流させると共に、ヒー
   トポンプの制御用入力を冷水循環配管に設けた温
   度センサから温水循環配管に設けた温度センサに
   切り替えるようにして成ることを特徴とする廃熱
   回収型ヒートポンプ装置。 ２ ヒートポンプの凝縮器によつて加熱された温
   水を温水負荷に循環させると共に蒸発器により冷
   却された冷水を廃熱利用型温熱源に循環させるよ
   うにしたヒートポンプ装置において、平常時は温
   水循環配管に設けられた温度センサによりヒート
   ポンプを制御せしめると共に、冷水循環配管の温
   度が設定値よりも低下した場合には、冷水循環配
   管に設けられた温度センサによりヒートポンプを
   制御せしめるようにして成ることを特徴とする廃
   熱回収型ヒートポンプ装置。