JPS60240968A - 冷暖房・給湯ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

冷暖房・給湯ヒ−トポンプ装置

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JPS60240968A
JPS60240968A JP59099187A JP9918784A JPS60240968A JP S60240968 A JPS60240968 A JP S60240968A JP 59099187 A JP59099187 A JP 59099187A JP 9918784 A JP9918784 A JP 9918784A JP S60240968 A JPS60240968 A JP S60240968A
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hot water
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hot
pump device
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大熊 圭子
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ヒートポンプを用いて冷暖房および貯湯槽
の水を加熱することのできる冷暖房・給湯ヒートポンプ
装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来、この種の装置としては、冷暖房用として第1図に
示すものがあった。この第1図において、1は圧縮機、
2は冷暖房切替え用の四方弁、3a。
3bは室内熱交換器+ 4a、4bは膨張弁、5は室外
熱交換器であわ、四方弁2と室内熱交換器3a。
3bとの間には、電磁弁13a、13bが挿入されてい
る。
また、冷暖房、給湯用としては第2図に示すものがあっ
た。この第2図において、1〜5−13a。
13bは上述と同じであシ、第2図では室内熱交換器3
aとして1個使用している場合を示している。
6は貯湯槽であり、貯湯槽加熱コイル8が設けられてお
シ、この貯湯槽加熱コイル8は電磁弁13bと直列にし
て、電磁弁1311と室内熱交換器3aとの直列回路に
並列的に連結されている。
また、貯湯槽6の上方には蛇口15が設けられ。
下方には市水取入口14が設けられている。
次に動作について説明する。第1図の冷暖房ヒートポン
プ装置においては、複数の部屋を冷暖房するヒートポン
プ装置であり、冷房時には圧縮機1から吐出した高温高
圧の冷媒ガスは図中実線のように流れて、四方弁2から
室外熱交換器5に至シ、ここで冷却されて凝縮する。
さらに、高圧の液冷媒は膨張弁4aを通って減圧され、
室内熱交換器3m、3bの電磁弁13a。
13bはそれぞれ負荷が発生したときに開いて冷媒を流
す。
そこで、膨張弁41からの低圧液冷媒が室内熱交換器3
a、3bで蒸発して室内から熱を奪いガス化する。この
低圧ガスは四方弁2を通って再び圧縮機1に吸い込まれ
、圧縮されるサイクルが繰シ返される。
暖房時には圧縮機1から吐出した高温高圧の冷媒ガスは
図中破線のように流れて、四方弁2から電磁弁13a、
13bを経て室内熱交換器3m、3bに至シーここで放
熱して凝縮することによって暖房を行う。さらに高圧の
液冷媒は膨張弁4bを通って減圧される。減圧された液
冷媒は室外熱交換器5に至り、外気で加熱でれて蒸発す
る。この低圧ガスは四方弁2を通り再び圧縮機1へ吸い
込まれ、圧縮されるサイクルが繰シ返される。
また、第2図の冷暖房給湯用ヒートポンプ装置の場合は
、室内熱交換器の一部を貯湯槽加熱コイル8に変更した
ものであシー電磁弁の動作は給湯加熱時には電磁弁t3
mを閉じ、電磁弁13bを開き。
暖房時には電磁弁13bを閉じ、電磁弁i3mを開く。
さらに、冷房時には電磁弁13bを閉じ、電磁弁13 
&を開く。給湯加熱時の四方弁2は当然暖房用に切シ替
える。
従来のヒートポンプ装置によシ貯湯槽を加熱するには、
第2図のように室内熱交換器3M、3bのうちの一部を
コイル状にして貯湯槽6に挿入し。
水を加熱することが考えられるが、冷房の廃熱を回収し
て貯湯槽6を加熱するなどの運転ができないなどの欠点
があった。
〔発明の概要〕
この発明はかかる欠点を改善する目的でなされたもので
、圧縮機の吐出口に三方弁または二方弁2個あるいは流
量調節可能な電動弁を設けて、高温高圧冷媒を貯湯槽内
の熱交換コイルに導き、水を加熱した後、凝縮した冷媒
を冷暖房モードによシ切シ替えて一膨張弁の両側へ選択
的に戻すようにして、冷暖房と給湯を同時に行えるよう
にするとともに、暖房時には暖房運転を第1優先モード
としながらある時間帯を設定して、給湯加熱を行い、そ
のときのインバータ周波数を演算によってめた低周波数
で運転することによシ、効率がよくなるばかシか、給湯
加熱運転で生じる電力負荷のピーク値を抑制できる冷暖
房・給湯ヒートポンプ装置を提案するものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の冷暖房・給湯ヒートポンプ装置の実施
例について図面に基づき説明する。第3図はその一実施
例の構成図である。この第3図において、第1図および
第2図と同一部分には同一符号を付して述べることにす
る。
この第3図において、圧縮機1.四方弁2.室内熱交換
器3M、3b、室外熱交換器5.貯湯槽6、貯湯槽加熱
コイル8、市水取入口14.蛇口15゜電磁弁13a、
13bはそれぞれ第1図および第2図と同様であり一以
下に従べる点が第1図、第2図とは異なり、この発明の
特徴をなす部分である。
すなわち、圧縮機1の冷媒の吐出側に三方弁7が設けら
れておシ、冷房給湯時には圧縮機1から吐出された高温
高圧の冷媒を三方弁7の入口aから出口Cを通して貯湯
槽加熱コイル8の一端に導くようになっている。
また、暖房時および冷房時には、圧縮機1から吐出され
た冷媒は三方弁7の入口aから出口すを通して四方弁2
に導くようになっている。
上記貯湯槽加熱コイル8の他端は電磁弁9を通して膨張
弁4と室内熱交換器3a、3bとの連結部に接続されて
いるとともに、電磁弁10を通して膨張弁4と室外熱交
換器5との連結部に接続されている。
11は電磁弁9.10と貯湯槽加熱コイル8との連結の
分岐であり、12はインバータである。
さらに、貯湯槽6の湯の温度は温度検知器18で検出さ
れるようになっておシ、この温度検知器18の出力はタ
イマ付制御装置16に送出されるようになっている。市
水取入口14の温度も市水温度検知器17によシ検知さ
れるようになっており、その出力はタイマ付制御装置1
6に入力されるようになっている。このタイマ付制御装
置16は三方弁7の切換制御を行うようになっている。
次に2以上のように構成されたこの発明の冷暖房・給湯
ヒートポンプ装置の動作について−〔暖房時〕、〔冷房
時〕、〔冷房給湯時〕、〔給湯加熱時〕の項目に分けて
説明する。
〔暖房時〕
圧縮機1から吐出された冷媒は三方弁7の入口aから出
口すを通って四方弁2の破線を経由して、電磁弁13m
、13bを通って室内熱交換器3a、 3bのいずれか
(または両方)に至シ、ここで凝縮して膨張弁4を通9
.室外熱交換器5で蒸発して、再び四方弁2の破線を通
り圧縮機1へ戻る。
〔冷房時〕
圧縮機1から吐出された冷媒は三方弁7の入口aから出
口すを経由して、四方弁2の実線を通って室外熱交換器
5で凝縮して一膨張弁4を通り。
室内熱交換器3m、3bのいずれか(または両方)に至
シ、ここで蒸発する。このガス冷媒は電磁弁13m、1
3bのいずれか(または両方)を通り、さらに四方弁2
を経て再び圧縮機1へ戻る。
〔冷房給湯時〕
圧縮機1から吐出された冷媒は三方弁7の入口aから出
口Cを経て貯湯槽加熱コイル8で凝縮し。
貯湯槽6内の水を加熱する。その後、冷媒は電磁弁10
を経て、膨張弁4を通シ室内熱交換器3m。
3bのいずれか(または両方)に至シ、ここで蒸発する
。このガス冷媒は電磁弁13m、13bのいずれか(−
1またけ両方)に至シ、四方弁2を経て再び圧縮機1へ
戻る。
〔給湯加熱時〕
圧縮機1から吐出された冷媒は三方弁7の入ロa、出口
Cを経て貯湯槽加熱コイル8で凝縮し。
貯湯槽6内の水を加熱する。その後、電磁弁9を経て、
膨張弁4を通り、室外熱交換器5に至シ。
ここで蒸発する1、このガス冷媒は四方弁2を経て再び
圧縮機1へ戻る。
以上、各運転時の冷媒の流れについて述べたが。
暖房期においては1通常暖房優先となシ、暖房負荷に応
じて暖房運転が行われる。
一般に、住宅の暖房負荷は第4図に示すように。
朝6時〜9時頃までに第1のピークがあ91日中は天候
に応じて幾分かの負荷があシ、り方〜夜間にかけてピー
クがあシ、24時頃までに負荷は々くなる。
この発明の装置では、給湯加熱運転を行う時間帯をたと
えば日中に設定すると、4〜5時間ぐらい給湯加熱を行
う時間が取れることになる。ここで、第6図のフローチ
ャートを併用して述べる。
ステップS1でモード選択を行って冷房モードであれば
、ステップS2で冷房運転を行い、また暖房モード、給
湯モードであればステップS3に行き、暖房負荷があれ
ばステップS4で暖房運転を行う。
ステップS3で暖房負荷がなければ、ステップS5に行
き、そこで予め入力されている貯湯槽容量VZと沸き上
げ湯温TH℃に市水温度検知器17から入力された温度
(または設定値)に加えて、ステップS6で給湯加熱可
能時間tpをたとえば、5時間と設定することにより、
必要給湯加熱能力(Qd Kcat/ h )が下式に
よ請求まる(ステップ87)。
Qd=VX(TH−Tc)/lp ・・・・・・(1)
次に、この能力を出力することのできる周波数(fre
e)と定格給湯加熱能力(Qd)の関係は第5図のよう
になり、この関係は予め装置のパフォーマンスとして与
えられているので、(1)式でめられたQdを用いてス
テップS8で次式でインバータ12の周波数を決定し、
ステップS9で給湯加熱運転を行う。
f rel= f+ (Qd) −”・・(2)このよ
うにして、貯湯槽6が沸き上がるまでできるだけ長い時
間をかけて一効率の高い低周波数で運転を行う。この給
湯加熱時間中に暖房負荷が発生すれば、一時的に給湯加
熱運転を中止して。
暖房運転を行うが、暖房負荷のない時間には再び給湯加
熱運転(ステップs9)を行い、トータルで給湯加熱可
能時間(tp)に達する。
なお、第3図の実施例では、室内熱交換器3m。
3bの2台を使用している場合を例示しているが。
これは3台以上でも適用されるのは勿論である。
また、三方弁7の代わシに三方弁2個で同じ動作を行わ
せてもよい。三方弁7は流量調整可能な電動弁としても
よい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、圧縮機の吐出口に三方
弁または二方弁2個あるいは流量調節可能な電動弁を設
けて、高温高圧冷媒を貯湯槽内の熱交換コイルに導き、
水を加熱した後に凝縮した冷媒を冷暖房モードによシ切
シ換えて、膨張弁の両側へ選択的に戻すようにして、冷
暖房と給湯を同時に行えるようにするとともに、暖房時
には暖房モードを第1優先モードとしながらある時間帯
を設定して給湯加熱を行い、そのときのインバータを低
周波数で運転するようにしたので、効率がよくまた給湯
加熱運転で生じる電力負荷のピーク値を抑えることがで
きる彦どの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の冷暖房用ヒートポンプ装置の構成を示す
図、第2図は従来の冷暖房給湯用ヒートポンプ装置の構
成を示す図、第3図はこの発明の冷暖房・給湯ヒートポ
ンプ装置の一実施例の構成を示す図、第4図は一般住宅
の暖房負荷発生パターン、第5図はこの発明の冷暖房・
給湯ヒートポンプ装置におけるインバータ周波数と定格
加熱能力の関係図、第6図はこの発明の冷暖房・給湯ヒ
−トボンプ装置の動作の流れを示すフローチャートであ
る。 1・・・圧縮機、2・・・四方弁+ 3a、3b・・・
室内熱交換器、4・・・膨張弁、訃・・室外熱交換器、
6・・・貯湯槽、7・・・三方弁、8・・・貯湯槽加熱
コイル、9゜10、13& 、 13b・・・電磁弁−
12・・・インバータ、 16・・・タイマ付制御装置
+ 17・・・市水温度検知器、18・・・温度検知器
。 なお1図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄(外2名) 第4図 第5図 d 是格別、spを災θ〔にC姓〕

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧縮機、冷暖房切替用の四方弁、少なくとも1個
    以上の室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を有する冷
    暖房用ヒートポンプ装置において。 貯湯槽加熱コイルを備えた貯湯槽、上記圧縮機の冷媒吐
    出側と四方弁との間に設けられ冷房給湯時および給湯加
    熱時に上記圧縮機から吐出された冷媒を上記貯湯槽加熱
    コイルに導く弁手段、上記冷房給湯時には上記貯湯槽加
    熱コイルに導かれた冷媒を第1の電磁弁を通して上記膨
    張弁と室外熱交換器との間に導く第1の配管、上記給湯
    加熱時には上記貯湯槽加熱コイルに導かれた冷媒を第2
    の電磁弁を通して上記室内熱交換器と膨張弁との間に導
    く第2の配管、暖房時に暖房運転を第1優先モードとし
    ながら所定の設定時間上記圧縮機の回転数を変えて低周
    波数で運転するインバータを備えてなる冷暖房・給湯ヒ
    ートポンプ装置。
  2. (2)給湯加熱時のインバータの運転周波数はtp frs移== f、 (Qd ) ここでQd:必要給湯加熱能力(K cal/ h )
    V:貯湯槽容量 (t) TH:沸き上げ湯温 (℃) To:市水温度 (℃) tp:給湯加熱可能時間(h) f、:定格給湯加熱能力からインバータの周波数を決定
    する関数 free:インバータ周波数 なる式で決定することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記戴の冷暖房・給湯ヒートポンプ装置。
  3. (3) インバータの運転周波数は市水温度に予め設定
    した値を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    および第2項記載の冷暖房・給湯ヒートポンプ装置。
  4. (4)貯湯槽は市水温度検知器と温度検知器を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記戴の冷暖房・給
    湯ヒートポンプ装置。
  5. (5)暖房筋のモードにおいて、第1優先モードを暖房
    運転モードとし、ある設定時刻からある設定時間内のみ
    、第1優先の暖房運転モード休止中に給湯加熱運転を行
    うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記戴の冷暖房
    ・給湯ヒートポンプ装置。
  6. (6)膨張弁は可逆式であり、かつ容量制御時にも対応
    可能な機能を有することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記戴の冷暖房・給湯ヒートポンプ装置。
  7. (7)給湯加熱時に三方弁は人口aと出口Cと接続し、
    電磁弁10を閉じ、電磁弁9を開くことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記戴の冷暖房・給湯ヒートポンプ装
    置。
  8. (8)冷房・給湯加熱同時運転時に三方弁は入口8と出
    口Cを接続し、電磁弁9を閉じ、電磁弁10を開くこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記戴の冷暖房・給湯
    ヒートポンプ装置。
  9. (9)暖房・給湯加熱同時運転時には三方弁は入口aと
    出口すを接続して暖房し、暖房運転が室内サーモでオフ
    した間には三方弁は人口aと出口Cを接続して給湯槽を
    加熱することを特徴とする特許請求の範囲第1項記戴の
    冷暖房・給湯ヒートポンプ装置。
JP59099187A 1984-02-09 1984-05-15 冷暖房・給湯ヒ−トポンプ装置 Granted JPS60240968A (ja)

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EP85101360A EP0151493B1 (en) 1984-02-09 1985-02-08 Room-warming/cooling and hot-water supplying heat pump apparatus
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