JPS62261862A - ヒ−トポンプシステム - 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） この発明はヒートポンプシステムに関するもので、特に
給湯運転機能を有するヒートポンプシステムに関するも
のである。

（従来の技術） 貯湯槽を備え、この貯湯槽から給湯を行なうようにした
ヒートポンプシステムは、例えば実開昭５９−１３３９
７３号公報に記載されているように公知である。この種
装置における給湯運転は、冷房時には室内空気を熱源と
し、それ以外の場合には外気を熱源とし、これらから得
られた熱を貯湯槽内に回収することによって行なわれて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで外気温度は夏期と冬期とでは太き（変動するが
、従来の装置においては圧縮機の圧縮能力が一定に維持
されている関係上、外気を熱源とする給湯運転時に、上
記外気温度の変動乙こ伴って貯湯槽内での加熱能力に変
動が生ずることになる。

すなわち外気温度の高い夏期においては冬期よりも高い
加熱能力が得られることになる訳であるが、加熱能力が
高くなりすぎた場合には、給湯用熱交換器の熱交換能力
の関係から上記能力を処理できなくなるという不具合が
生ずることがある。つまり、外気温度が高いため本来的
には高効率運転となるべき状態であるにもかかわらず、
凝縮圧力の高い、いわゆる高高圧運転となり、逆に運転
効率の低い運転となってしまうという不具合が生ずるの
である。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、高高圧運転等の発生を防
止して、高い運転効率が得られ、そのため省エネルギを
図ることが可能なヒートポンプシステムを提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明においては、第１図に示すように、上記
のようなヒートポンプシステムにおいて、給湯運転時の
予想加熱能力を検出する予想加熱能力検出手段３４と、
検出された予想加熱能力が大きいときには低い圧縮能力
で、また予想加熱能力が小さいときには高い圧縮能力で
圧縮機１を作動させる圧縮機能力制御手段３２を設けで
ある。

（作用） 上記の結果、外気温度ＴＯが高い場合等のように高い加
熱能力の予想されるときには冷媒ｉＪ！環量は少なく、
また外気温度ＴＯが低い場合等のように低い加熱能力の
予想されるときには冷媒循環量は多くなる。そのため槽
内湯を実際に加熱する能力の大幅な変動を防止でき、し
たがって高高圧運転等の不具合の発生を防止して高い運
転効率を維持することが可能となる。

（実施例） 次にこの発明のヒートポンプシステムの具体的な実施例
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第２図には冷媒回路図を示すが、図のようにこの装
置は、室外ユニットＸと、室内ユニットＡ−Ｄと、給湯
ユニットＹとを有するものである。

室外ユニットＸは圧縮機１を有しており、この圧縮機１
の吐出配管２と吸込配管３とはそれぞれ四路切換弁４に
接続されている。なお上記圧縮機１は、その回転速度つ
まり圧縮能力を制御するためのインバータ５を有するも
のであり、また上記吐出配管２には第１電磁弁６が、上
記吸込配管３にはアキュムレータ７がそれぞれ介設され
ている。

上記四路切換弁４には第１ガス管８と第２ガス管９とが
接続されているが、上記第１ガス管８は室外熱交換器１
０に接続され、また上記第２ガス管９はへ７ダー１１に
接続されると共に、その途中にガス閉鎖弁１２が介設さ
れている。また上記室外熱交換器１０には、第１液管１
３が接続されており、この第１液管１３は受液器１４に
接続されると共に、その途中には第１膨張弁１５が介設
されている。上記受液器１４には、第２液管１６が接続
されているが、この第２液管１６は途中に液閉鎖弁１７
の介設されたものであって、上記第２ガス管９と第２液
管１６との間には、複数（図の場合には４本）の分岐冷
媒配管１８・・１８が互いに並列に接続されており、各
分岐冷媒配管１８・・１８にはそれぞれ室内熱交換器１
９・・１９（１台のみ図示する）と、第２膨張弁２０・
・２０とが介設されている。なお各室内ユニットＡ〜Ｄ
は、１台の室内ユニットＡについてのみ図示するが、上
記室内熱交換器１９・・１９と室内ファン２１・・２１
とによって構成されている。

一方上記圧縮機１の吐出配管２には、さらに第３ガス管
２２が接続されると共に、この第３ガス管２２には給湯
用熱交換器２３が接続されており、給湯用熱交換器２３
は、さらに第３液管２４にて受液器１４に接続されてい
る。上記第３ガス管２２には、第２電磁弁２５が介設さ
れており、また上記第３液管２４には、キャピラリーチ
ューブ２６と逆止弁２７とが介設されている。なお２８
は貯湯槽である。

上記装置の冷房運転時には、第１電磁弁６を開、第２電
磁弁２５を閉として圧縮機１の運転を行なう。そうする
と冷媒は、四路切換弁４、第１ガス管８を経由して室外
熱交換器１０内で凝縮し、次いで第１液管１３、受液器
１４、第２液管１６を経由して各室内熱交換器１９・・
１９内にて蒸発し、その後、第２ガス管９、四路切換弁
４を経て圧縮機１に返流される流れとなる。この場合、
第１膨張弁１５は全開にして、各第２膨張弁２０・・２
０にて蒸発冷媒の過熱度を制御する。

また給湯運転時には、第１電磁弁６を閉、第２電磁弁２
５を開にして圧縮機１の運転を行なう。

そうすると冷媒は、第３ガス管２２を経由して給湯用熱
交換器２３内にて凝縮し、次いで第３液管２４、受液器
１４、第１液管１３を経由して室外熱交換器１０内にて
蒸発し、その後第１ガス管８、四路切換弁４を経て圧縮
機１に返流される流れとなる。この場合、各第２膨張弁
２０・・２０は全閉にし、第１膨張弁１５にて蒸発冷媒
の過熱度の制御を行なうようにする。

そして冷房と給湯との同時運転を行なう場合には、第１
電磁弁６を閉、第２電磁弁２５を開、第１膨張弁１５を
閉にして、圧縮機１の運転を行なう。そうすると冷媒は
、第３ガス管２２を経て給湯用熱交換器２３内で凝縮し
、第３液管２４から受液器１４へと至り、次いで第２液
管１６を経て各室内熱交換器１９・・１９内で蒸発し、
その後第２ガス管９、四路切換弁４を経て圧縮機１へと
返流される流れとなる。この場合、各第２膨張弁２０に
て蒸発冷媒の過熱度を制御する。

なお暖房運転は、冷房単独運転状態から四路切換弁４を
切換え、圧縮機１からの吐出冷媒を、各室内熱交換器１
９・・１９側から室外熱交換器１０へと回流させること
によって行なう。この場合、各第２膨張弁２０・・２０
で、各室内熱交換器１９・・１９内を流れる冷媒量の制
御を行ない、第１膨張弁１５で蒸発冷媒の過熱度制御を
行なう。

次に上記装置の給湯運転時の運転制御系について、第３
図に基づいて説明する。まず室外ユニットＸは、室外制
御装置３１と、インバータ制御装置３２と、弁切換手段
３３とを有しているが、上記インバータ制御手段３２は
、前記インバータ５での周波数を制御し、圧縮機１の回
転数、つまり圧縮能力を制御するためのものである。ま
た上記弁切換手段３３は、上記室外制御装置３１からの
指令にて、上記第１電磁弁６、第２電磁弁２５、四路切
換弁４の作動を制御して、給湯運転、給湯・冷房運転、
冷房運転等の運転モードを制御するためのものである。

なお上記室外制御装置３１は、外気温度を検出するため
の外気サーモ３４を有しており、この外気サーモ３４に
よる検出温度Ｔｏを、比較器３５にて基準温度と比較し
得るようなされている。

また上記室外制御装置３１には、台所等の室内に配置さ
れたリモートコントロールボックス３６が接続されてお
り、このボックス３６に設けられた貯湯槽加熱スイッチ
３７を操作することによって、上記室外制御装置３１に
貯湯槽加熱要求信号を出力し得るようなされている。こ
の場合、貯湯槽２８内には湯温を検出するための湯温サ
ーモ３８が配置されており、上記貯湯槽加熱要求信号が
出力され、かつ上記湯温サーモ３８からの作動要求信号
のある場合に給湯運転を行なうようになっている。

上記装置においては、給湯運転時のインバータ５の周波
数制御を、次のようにして行なう。まず、第４図のよう
に、ステップＳ１にて外気サーモ３４にて検出した外気
温度ＴＯを読込むと共に、この外気温度ＴＯが、基準温
度（例えば、１５℃）以上であるか否かの比較を比較器
３５にて行なう（ステップＳ２）。そして外気温度ＴＯ
が１５℃以上の場合にはステップＳ３にて、インバータ
周波数を、例えばｆ＝　５０Ｈｚと決定し、一方外気温
度ＴＯが１５℃よりも低い場合にはステップＳ４にてイ
ンバータ周波数を、例えばｆ　＝９０Ｈｚと決定し、次
のステップＳ５において上記周波数にて圧縮機１の駆動
を制御する。すなわち第５図の実線のように、検出した
外気温度ＴＯが基準温度（１５℃）以上である場合には
低周波数（５０Ｈｚ）にて、一方外気温度ＴＯが基準温
度よりも低い場合には高周波数（９０Ｈｚ）にて給湯運
転を行なうのである。このような運転制御を行なうこと
により、次のような利点が生ずる。それは冬期のように
、暖房・給湯の同時運転を圧縮機１の能力の関係上、常
時行なうことができないような場合には、高周波数での
給湯運転を行なうことによって短時間内に槽内湯の加熱
を終了し、必要な暖房単独運転時間を確保し得るという
ことである。

また夏期のように、冷房・給湯の同時運転による槽内湯
の加熱が期待でき、給湯単独運転にて短時間内に槽内湯
の加熱を行なう必要のない場合には、低周波数での効率
のよい給湯運転が行なえるということである。なお、上
記のように低周波数運転を行なった場合にでも、夏期は
、元来、高い加熱能力を発揮し得る状態であるために、
実際に槽内湯を加熱する際の加熱能力が大幅に低下する
のは防止し得る。

なおインバータ周波数の制御は、第５図の実線で示すよ
うに、高低２段階にて実施してもよいし、また同図に破
線で示すように、高低２段階の範囲内において、外気温
度Ｔｏの上昇に伴って次第に周波数を低下させるように
してもよい。また上記のような基準温度における高低差
を設けず、第６図のように外気温度ＴＯの上昇に応じて
直線的に周波数を減少させるような制御を行なってもよ
い。

さらに上記外気温度ＴＯによる周波数制御を行なうに際
し、貯湯槽２８内の湯温サーモ３８の検出湯温ＴＡに基
づく周波数制御を併用することも可能である。すなわち
、第１表に示すように、検出湯温ＴＡが、使用可能湯温
（例えば、５０°Ｃ）以上であって設定湯温（例えば、
６５°Ｃ）以下の使用可能範囲にあり、かつ外気温度Ｔ
Ｏが基準温度（例えば、１５℃）以上の場合には、上記
低周波数よりもさらに低い周波数（例えば、３０Ｈｚ）
での給湯運転を行ない、一方、検出湯温ＴＡが使用可能
湯温未満であって外気温度Ｔｏが基準温度未満である場
合には、上記高周波数よりもさらに高い周波数（例えば
、１２０Ｈｚ　）での給湯運転を行なうようにするので
ある。

第１表　　（Ｈｚ） 上記のように外気温度ＴＯと槽内湯温ＴＡとの両者に基
づくきめの細かい周波数制御を行なった場合には、運転
効率をより一層向上することが可能であると共に、さら
に湯切れを確実に防止し得ることになる。

なお上記各実施例においては、給湯運転時の予想加熱能
力を検出する予想加熱能力検出手段として外気サーモ３
４を使用した例を示したが、これは同様な機能を有する
他の手段にて構成してもよい。また上記においては給湯
負荷を検出する給湯負荷検出手段として湯温サーモ３８
を使用したが、給湯用熱交換器２３の出口側冷媒温度を
測定する等、他の手段を使用することもある。さらに上
記では圧縮機１の圧縮能力を制御するに際して、インバ
ータ制御装置３２にてインバータ周波数を制御している
が、これは他の方法にても実施可能である。

〈発明の効果） この発明のヒートポンプシステムにおいては、上記のよ
うに外気温度が高い場合等のように高い加熱能力の予想
されるときには冷媒循環量が少なく、また外気温度が低
い場合等のように低い加熱能力の予想されるときには冷
媒循環量が多くなるようにしであるので、槽内湯を実際
に加熱する能力の大幅な変動を防止でき、したがって高
高圧運転等の不具合の発生を防止して高い運転効率を維
持することが可能となり、さらに湯切れの発生をも防止
し得ることになる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明のヒートポンプシステムの実施例を示すも
ので、第１図は機能系統図、第２図は冷媒回路図、第３
図は運転制御系のブロック図、第４図は運転制御方法の
フローチャート図、第５図は周波数制御方法の説明図、
第６図は同制御方法の変更例の説明図である。 １・・・圧縮機、１０・・・室外熱交換器（熱源側熱交
換器）、２３・・・給湯用熱交換器、３２・・・インパ
ーク制御装置（圧縮機能力制御手段）、３４・・・外気
サーモ（予想加熱能力検出手段）、３８・・・湯温サー
モ（給湯負荷検出手段）。 特許出願人　　　　　　　ダイキン工業株式％式％ 第４図 第５図 第６図 ！５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮能力可変な圧縮機（１）を備えると共に、この
   圧縮機（１）で熱源側熱交換器（１０）と給湯用熱交換
   器（２３）との間に冷媒を循環させる給湯運転機能を有
   するヒートポンプシステムであって、給湯運転時の予想
   加熱能力を検出する予想加熱能力検出手段（３４）と、
   検出された予想加熱能力が大きいときには低い圧縮能力
   で、また予想加熱能力が小さいときには高い圧縮能力で
   圧縮機（１）を作動させる圧縮機能力制御手段（３２）
   を有することを特徴とするヒートポンプシステム。 ２、給湯負荷を検出する給湯負荷検出手段（３８）を有
   し、上記圧縮機能力制御手段（３２）が、予想加熱能力
   が大きくかつ給湯負荷の小さいときに低い圧縮能力で、
   また予想加熱能力が小さくかつ給湯負荷の大きいときに
   高い圧縮能力で圧縮機（１）を作動させるべく構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒ
   ートポンプシステム。