JPS62261871A - 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あって
、特に浴槽の残湯熱を有効に利用することの可能なヒー
トポンプシステムに関するものである。

（従来の技術） 浴槽の残湯熱、つまり浴槽廃熱を回収して利用する構成
のヒートポンプシステムの従来例としては、例えば特開
昭６０−１６９０６６号公報に記載された装置を挙げる
ことができる。この装置は、風呂用熱交換器を熱源側熱
交換器とすると共に、貯湯槽熱交換器や室内熱交換器を
利用側熱交換器とし、風呂の廃熱を貯湯槽や暖房室内に
回収するようになっている。上記装置はさらに、浴槽の
残り湯温度を検出する湯温サーモと、外気温度を検出す
る外気サーモとを備えており、上記において検出された
残り湯温度ＴＢと外気温度ＴＦとに基づいて、残り湯を
熱源とする廃熱回収運転時の加熱能力と、室外熱交換器
を熱源側熱交換器として使用する外気熱源運転時の加熱
能力とを比較し、大きな加熱能力の得られる運転モード
での運転を優先的に行なうようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のようなヒートポンプシステムにおいては
、風呂廃熱をできる限り有効に回収して利用するのが望
ましい訳であるが、そのためには、残り湯温度がかなり
低くなったような状態でも、廃熱回収運転時に充分な加
熱能力を発揮し得るようにする必要がある。そのための
対策としては、まず第１に、風呂用熱交換器の性能を向
上することが考えられるが、コスト、設置スペース等の
関係から、廃熱回収効率を向上するだけの目的で風呂用
熱交換器の性能を向上することは、実際上は不可能であ
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、上記のような廃熱回収運
転に際し、残り湯温度が低い場合にでも、負荷側熱交換
器において効率良い運転で加熱能力が得られ、そのため
廃熱回収範囲を従来よりも拡大し得るヒートポンプシス
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） そこでこの発明では、上記のようなヒートポンプシステ
ムにおいて、第１図に示すように、浴槽２８の残り湯温
度ＴＢを検出する湯温検出手段３８と、上記において検
出された湯温ＴＢが低いときに圧縮機１の圧縮能力を低
下させる圧縮機制御手段３２とを設けである。

（作用） 上記のように残り湯温ＴＢの低い場合に、圧縮機ｌの圧
縮能力、例えばインバータ５による圧縮機の運転周波数
を低下させ、冷媒回路中での冷媒循環量を低下させるこ
とにより、回路中での圧損が減少し、かつ冷媒の蒸発温
度と残湯温度との差が小さくなることから、従来のよう
に循環冷媒量を制御しない場合に比較して運転能力を向
上し、残り湯廃熱を回収し得る温度範囲を拡大し得るこ
とになる。

（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、図のようにこのシ
ステムは、室外ユニットＸと、３台の室内ユニソ）Ａ−
Ｃと、浴槽ユニットＹと、貯湯槽ユニットＺ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１０に接続され、また上記第２ガス
管９はヘッダー１１に接続されている。また上記室外熱
交換器１０には、第１液管１３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１
４には、第２液管１６の一端が接続されているが、この
第２液管１６の他端と上記第２ガス管９との間には、複
数（図の場合には４本）の分岐冷媒配管１８ａ　　・・
１８ｄが互いに並列に接続されており、そのうちの一つ
の分岐冷媒配管１８ｄには風呂用熱交換器２１と、第２
膨張弁２０ｄとが、また残りの各分岐冷媒配管１８ａ　
、１８ｂ　、　１８ｃにはそれぞれ室内熱交換器１９・
・１９（１台のみ図示する）と、第２膨張弁２０ａ　、
　２０ｂ　、２０ｃとが介設されている。なお各室内ユ
ニー／　トＡ　−Ｃ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３０・・３０とによって構成されている。また浴
槽ユニットＹは、上記風呂用熱交換器２１、浴槽２８、
循環用ポンプ２８ａ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には貯湯
槽熱交換器２３が接続されており、貯湯槽熱交換器２３
は、さらに第３液管２４にて受液器１４に接続されてい
る。そして上記第３ガス管２２には、第２電磁弁２５が
、また上記第３液管２４には、キャピラリーチューブ２
６と逆止弁２７とがそれぞれ介設されている。なお２９
は貯湯槽である。

上記ヒートポンプシステムの暖房及び浴槽加熱運転時に
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２ガス管９を経由して、各室内熱交換器１９・・１
９及び風呂用熱交換器２１内にて凝縮し、次いで第２液
管１６、第１ｉｌ＆管１３を経由して室外熱交換器１０
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。

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を経由して貯湯槽熱
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、上記と同様に第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。

そして暖房又は浴槽加熱と給湯との同時運転を行なう場
合には、上記第１電磁弁６と第２電磁弁２５とを共に開
にして、圧縮機１から吐出された冷媒を室内熱交換器１
９又は風呂用熱交換器２１と貯湯槽熱交換器２３とのそ
れぞれに並列的に供給するのである。

一方上記装置における冷房運転は、四路切換弁４を切換
え、第１電磁弁６を開、第２電磁弁２５を閉にして室外
熱交換器１０側から室内熱交換器１９側へと冷媒を循環
させることによって行ない、冷房・給湯運転は、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から吐出された冷媒を、第３ガス管２２
を経由して貯湯槽熱交換器２３内にて凝縮させ、次いで
第３液管２４、受液器１４、第２液管１６を経由して各
室内熱交換器１９・・１９内で蒸発させ、その後、第２
ガス管９、四路切換弁４を経て圧縮機１へと返流する回
路内を循環させることによって行なう。また浴槽２８の
残り湯から、貯湯槽２９へと廃熱を回収する場合には、
圧縮機１から吐出された冷媒を上記と同様に、第３ガス
管２２を経由して貯湯槽熱交換器２３内にて凝縮させ、
次いで第３液管２４、受液器１４、第２液管１６を経由
して風呂用熱交換器２１内で蒸発させ、その後、第２ガ
ス管９、四路切換弁４を経て圧縮機１へと返流する回路
内を循環させることによって行なう。

この場合、室内側の第２膨張弁２０ａ　、２０ｂ　、２
０ｃはいずれも閉じておき、浴槽側の第２膨張弁２０ｄ
にて蒸発冷媒の過熱度を制御するようにする。

次に上記ヒートポンプシステムの運転制御系統について
、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装置
３２は前記インバータ５での周波数、つまり圧縮機１の
回転数を制御するためのものである。また弁切換手段３
３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及び四路切換弁４等の作動を制
御して、暖房運転、浴槽加熱運転、風呂廃熱回収運転等
での冷媒の流れを制御するためのものである。

また上記室外制御装置３１には、浴槽ユニ・ノドＹ側に
配置された風呂制御装置３４が接続されているが、この
風呂用制御装置３４には、浴室、台所等に設置されるリ
モコンボックス３５が接続されている。このリモコンボ
ックス３５には、風呂の使用が終了した状態、つまり風
呂の廃熱を利用してもよい状態である場合に、使用者の
操作にて廃熱利用可能信号を出力するための廃熱利用ス
イッチ３６が配置されている。また上記風呂用制御装置
３４にはさらに、外気温度を検出するための外気サーモ
３７と、浴槽２８内の湯温を検出するための湯温サーモ
３８とがそれぞれ接続されている。

一方、貯湯槽ユニソ＋−２側においては、貯湯槽用制御
装置３９が設けられているが、この装置３９は室外制御
装置３１に接続されたものであって、使用者の操作にて
貯湯槽ユニットＺの使用要求信号を出力する給湯スイッ
チ４０と、貯湯槽２９の湯温を検出するための給湯用湯
温サーモ４１とを有している。すなわち給湯スイッチ４
０がＯＮであり、かつ貯湯槽２９内の湯温が設定温度以
下になったときに、貯湯槽用制御装置３９から室外制御
装置３１に対して、給湯運転要求信号が出力されるよう
なされているのである。

次に上記のような装置において、浴槽２８内の廃熱を貯
湯槽２９側に回収する、いわゆる廃熱回収運転を行なう
際の運転制御方法について、第４図に基づいて説明する
。まずステップＳ１において、暖房、冷房等の他のモー
ドによる運転要求の有無を判断し、他のモードでの運転
要求のあるときはそれらを優先して運転要求のある運転
モードでの運転を行ない（ステップＳ２）、一方他のモ
ードでの運転要求のない場合には、ステップＳ３にて給
湯運転要求信号の有無について判断する。上記給湯運転
要求信号のない場合には、そのままステップＳ１へと戻
るが、運転要求信号のある場合には、ステップＳ４にて
廃熱利用スイッチ３６がＯＮであるか否かの判断をする
。廃熱利用スイッチ３６がＯＦＦの場合にはステップＳ
５にて外気熱源による給湯運転を行ない、また上記スイ
ッチ３６がＯＮの場合には、ステップＳ６にて外気サー
モ３７と湯温サーモ３８との検出温度を読み込み、次い
でステップＳ７において廃熱回収運転が可能かどうかの
判断をする。

すなわち上記ステップＳ７においては、室外熱交換器１
０を利用した外気熱源運転による加熱能力と、浴槽２８
の残り湯を熱源とする廃熱回収運転による加熱能力との
比較を行なう訳であるが、以下その点について説明する
。まず第５図には、外気及び残り湯温度と加熱能力との
関係を模式的に示すが、図のように通常のインバータ周
波数においては、再運転時に同一の能力Ｐを得るために
は、残り湯温度ＴＢが外気温度ＴＦよりも所定温度ΔＴ
だけ高い必要があるものとする。そして上記のような廃
熱回収運転に際して圧縮機１のインバータ周波数ｆを順
次低下（ｆｌ・・ｆ５）シて冷媒循環量を次第に減少さ
せた場合、冷媒回路中での圧損が減少し、かつ冷媒の蒸
発温度が残り湯温度に近接することから、廃熱回収での
トータル加熱能力は、図のように次第に向上することに
なる。そこで、外気サーモ３７にて検出した外気温度Ｔ
Ｆでの外気熱源による加熱能力ＰＦと、湯温サーモ３８
にて検出した残り湯温度ＴＢでのインバータ周波数ｆ１
・・ｆ５の低い状態における廃熱回収運転時の加熱能力
ＰＲとを比較するのである。すなわち各外気温度ＴＦに
対する加熱能力ＰＦを記憶しておくと共に、さらに各残
り湯温度ＴＨに対する加熱能力ＰＢを所定のインバータ
周波数ｆ１・・ｆ５毎に記憶しておき、検出した外気温
度ＴＦから算出される加熱能力ｐｐよりも、検出した残
り湯温度ＴＢから算出される加熱能力ＰＢが大となるよ
うなインバータ周波数（ｆ３）を求め、このインバータ
周波数（ｆ３）にて圧縮機１の運転を行なうようにする
のである。

したがって第４図のステップＳ７において、廃熱回収運
転時の加熱能力ＰＲが大であって、廃熱回収運転の可能
な場合には、ステップＳ８にてインバータ周波数ｆ３を
決定すると共に、インバータ制御装置３２にて圧縮機１
をこの周波数にて駆動し、ステップＳ９にて廃熱回収運
転を行ない、一方ステップＳ７にてインバータ周波数を
最低限度ｆ５まで低下させてもまだ廃熱回収運転時の加
熱能力ＰＢが、外気熱源での運転時の加熱能力ＰＦより
も大とならない場合には、外気を熱源とする給湯運転を
行なうようにする。

以上のように上記ヒートポンプシステムにおいては、残
り湯温度ＴＢが低い場合には、それに応じて圧縮機１の
インバータ周波数ｆ１・・ｆ５を低下させ、これにより
廃熱回収時の加熱能力ＰＲを確保するようにしであるの
で、残り湯廃熱の回収範囲を従来よりも拡大し得ること
になる。なおこの場合、回収時間は長くなるものの、ト
ータル効率面が増大するという点での効果の方が大であ
る。

上記実施例においては、インバータ周波数を多段階に変
化させる実施例を示したが、高低２段階に変化させるよ
うにすることもある。

（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
うに残り湯温度が低いときに圧縮機の圧縮能力を低下さ
せ、冷媒循環量を低下させることによって廃熱回収時の
運転能力を向上するようにしであるので、残り湯廃熱を
回収し得る温度範囲を、従来よりも拡大し得ると共に、
さらに廃熱回収時の運転効率を向上することも可能とな
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図は外気及び残り湯の各温度と
加熱能力との関係を模式的に示すグラフである。 ■・・・圧縮機、２１・・・風呂用熱交換器、２３・・
・貯湯槽熱交換器（負荷側熱交換器）、２８・・・浴槽
、３２・・・インバータ制御装置（圧縮機制御手段）、
３８・・・湯温サーモ（湯温検出手段）。 特許出願人　　　　　　　ダイキン工業株式会社代　理
　人　　　　　　　　　西　　森　　正　　博　　□ｊ
”’、’：：：：１ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮能力可変な圧縮機（１）を備えると共に、負荷
   側熱交換器（２３）に対して風呂用熱交換器（２１）を
   熱源側熱交換器とする廃熱回収運転モードを備えたヒー
   トポンプシステムであって、浴槽（２８）の残り湯温度
   （ＴＢ）を検出する湯温検出手段（３８）と、上記にお
   いて検出された湯温（ＴＢ）が低いときに圧縮機（１）
   の圧縮能力を低下させる圧縮機制御手段（３２）とを有
   することを特徴とするヒートポンプシステム。