JPS6244164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ヒートポンプ装置を用い、且つ水
回路の切換えにより給湯および冷暖房を行う冷暖
房給湯装置に関するものである。

従来、圧縮機、四方切換弁、利用側熱交換器、
絞り装置、非利用側熱交換器を順次配管接続し、
周知のヒートポンプサイクルにより冷温水を供給
するヒートポンプ装置と、このヒートポンプ装置
と水配管接続される給湯タンクとフアンコイルユ
ニツトとを用いて冷暖房並びに給湯を行う冷暖房
給湯装置では、夏期の冷房シーズンにおける給湯
運転続行中、つまりヒートポンプ装置の利用側熱
交換器を凝縮器として作用させる加熱運転モード
で温水を供給し続けている状態から、冷房運転に
切換わつた場合に、ヒートポンプ装置の圧縮機は
運転を継続しており、また蒸発器として作用する
利用側熱交換器に流入する水温はかなり高温（例
えば45〜50℃）になつているためヒートポンプ装
置は過負荷の運転を強いられ、その時の非利用側
熱交換器の温度条件によつてはヒートポンプ装置
に備えられた高圧圧力開閉器または圧縮機の過電
流リレーなどの保護装置が作動してヒートポンプ
装置が異常停止してしまうといつた幣害があつ
た。

この発明は、前述の如き欠点を除去すべきなさ
れたものであり、ヒートポンプ装置の給湯から冷
房運転への切換え時においても異常停止すること
なく、年間を通じて冷暖房並びに給湯を安定した
運転状態で行ないうる冷暖房給湯装置を提供する
ものである。

以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明
する。

第１図において、１は圧縮機１１、四方切換弁
１２、利用側熱交換器１３、絞り装置１４、非利
用側熱交換器１５を順次配管接続してヒートポン
プサイクルを形成している空気熱源式のヒートポ
ンプ装置であり、前記利用側熱交換器１３の両端
に水流入口１３ａおよび水流出口１３ｂを備えて
水を取り入れ、また非利用側熱交換器１５には送
風機（図示せず）を具備して外気を取り入れるよ
うにしており、この送風機は加熱運転時外気温な
どにより回転数を段階的に切換えるようにしてい
る。２はヒートポンプ装置１の利用側熱交換器１
３より供給される温水と熱交換して得られる給湯
水を貯える給湯タンクであり、給湯熱交換器２ａ
および補給水管２ｂ、出湯管２ｃより構成され、
補給水管２ｂより取り入れられた給湯水は、ヒー
トポンプ装置１からの温水が流入してくる給湯熱
交換器２ａにより昇温され、出湯管２ｃより給湯
水として使用される。３は冷温水を循環するため
後述の水回路途中に設けられた循環ポンプ、４は
室内に設置され、ヒートポンプ装置１より供給さ
れた冷温水により室内の冷暖房を行うフアンコイ
ルユニツトである。５および６はそれぞれ後述の
水回路途中に設けられた第１の回路切換弁および
第２の回路切換弁であり、第１の回路切換弁５が
開、第２の回路切換弁６が閉の場合には水回路は
ヒートポンプ装置１の利用側熱交換器１３と給湯
タンク２の給湯熱交換器２ａとを連通する。すな
わち、給湯水回路７を形成し、一方、第１の回路
切換弁５が閉、第２の回路切換弁６が開の場合に
は、水回路はヒートポンプ装置１の利用側熱交換
器１３とフアンコイルユニツト４とを連通し、冷
温水回路８を形成する。９および１０はそれぞれ
水流入口１３ａ近辺および給湯タンク２内に設け
られたヒートポンプ側サーモスタツトおよび給湯
側サーモスタツトであり、ヒートポンプ装置１お
よび循環ポンプ３の運転を制御するものである。
なお、図中、実線矢印および破線矢印はそれぞれ
ヒートポンプ装置１の加熱運転時および冷却運転
時の冷媒流れ方向を示し、また白ぬき矢印および
黒ぬり矢印はそれぞれ給湯運転時および冷暖房運
転時の水流れ方向を示している。

次に電気回路について説明する。第２図におい
て、２１は圧縮機１１の電動機、２２は循環ポン
プ３の電動機、２３，２４，２５は順次運転スイ
ツチ、冷暖切換スイツチおよび給湯指令スイツチ
である。２６および２６ａはそれぞれ圧縮機１１
の電磁接触器コイルおよびその接点、２７および
２７ａ，２７ｂはそれぞれ循環ポンプ３の電磁接
触器コイルおよびその接点である。２８および２
９はそれぞれ第１の回路切換弁５および第２の回
路切換弁６のコイルであり、通電時に水回路を開
路する。３０はヒートポンプ装置１内の冷媒流路
を切換えることによりヒートポンプ装置１の加熱
運転および冷却運転を可能ならしめる四方切換弁
１２のコイルであり、通電時に第１図における実
線矢印の如き冷媒流れ方向に切換え、加熱運転を
無通電時には破線矢印の如き冷媒流れ方向に切換
え、冷却運転を行わせる。３１および３１ａはそ
れぞれ運転指令用補助継電器コイルおよびその接
点、３２および３２ａ〜３２ｅはそれぞれ給湯指
令用補助継電器コイルおよびその接点、３３およ
び３３ａ，３３ｂは暖房指令用補助継電器コイル
およびその接点、３４および３４ａはそれぞれ限
時継電器コイルおよびその接点である。３５は利
用側熱交換器１３の水流入口１３ａに設けられた
ヒートポンプ側サーモスタツト９の接点であり冷
房用接点３５ａ、および暖房用接点３５ｂを有す
る。３６は給湯タンク２内に設けられた給湯側サ
ーモスタツト１０の接点である。

かかる構成において、夏期の冷房・暖房シーズ
ンにおいては冷暖房切換スイツチ２４は開路して
おり、また給湯指令スイツチ２５が開路の場合に
は、給湯指令用補助継電器コイル３２は消勢の状
態を維持し、その接点３２ａは閉路、接点３２ｃ
は開路しているので、第１の回路切換弁コイル２
８は消勢、第２の回路切換弁コイル２９は付勢さ
れ、水回路は、ヒートポンプ装置１、第２の回路
切換弁６、フアンコイルユニツト４、循環ポンプ
３と連通する冷温水回路８を形成している。この
状態より、運転スイツチ２３を投入すると運転指
令用補助継電器コイル３１は付勢され、その接点
３１ａが閉路し、また、給湯指令用補助継電器コ
イル３２の接点３２ｂが閉路しているので、ポン
プ用電磁接触器コイル２７が付勢され、その接点
２７ａが閉路し、循環ポンプ電動機２２に通電さ
れ循環ポンプ３は運転を開始し、冷温水回路８内
の水を第１図の黒ぬり矢印の如く循環する。一
方、ポンプ用電磁接触器コイル２７の接点２７ｂ
が閉路、暖房指令用補助継電器コイル３３の接点
３３ａが閉路しているので、限時継電器コイル３
４が付勢される。そして、所定時間経過後、限時
継電器コイル３４の接点３４ａが閉路しヒートポ
ンプ側サーモスタツト９の冷房用接点３５ａが閉
路している場合には、圧縮機用電磁接触器コイル
２６が付勢され、接点２６ａが閉路して圧縮機用
電動機２１が通電され、圧縮機１１は運転を開始
する。なお、冷暖切換スイツチ２４および給湯指
令スイツチ２５は投入されていないので、四方切
換弁コイル３０は消勢されており、ヒートポンプ
装置１内の冷媒流れ方向は第１図の破線矢印のよ
うになる。つまり、圧縮機１１より吐出された高
温高圧ガス冷媒は四方切換弁１２を経由して、非
利用側熱換器１５に導かれ、凝縮潜熱を外気中に
放熱することにより高圧液冷媒となり、絞り装置
１４で減圧されて低圧液冷媒となり、利用側熱交
換器１３に導かれ、利用側熱交換器１３内に流入
してくる水より吸熱し低圧ガス冷媒となり、四方
切換弁１２を経由して圧縮機１１へ戻るという周
知の冷房運転サイクルを形成する。そして、利用
側熱交換器１３にて冷温水回路８内の水を冷却す
ることによりフアンコイルユニツト４へ循環ポン
プ３により冷水を供給し、室内の冷房を行うもの
であり、冷房負荷の減少などにより、冷温水回路
８の復路の水温が低下し、ヒートポンプ側サーモ
スタツト３５の冷房用接点３５ａの設定値以下と
なると、冷房用接点３５ａが開路して圧縮機用電
磁接触器コイル２６は消勢され、圧縮機１１の運
転は停止し、冷房用接点３５ａが復帰すれば圧縮
機１１を運転する。以後、この冷房用接点３５ａ
により圧縮機１１、つまりヒートポンプ装置１の
運転は制御される。次にかかる運転状態にある冷
暖房給湯装置の運転途中に給湯指令スイツチ２５
を投入した場合について説明する。この給湯指令
スイツチ２５の投入により、給湯指令用補助継電
器コイル３２は付勢されるので、その接点３２
ａ，３２ｂは開路、接点３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ
は閉路する。従つて、第１の回路切換弁コイル２
８は付勢、第２の回路切換弁コイル２９は消勢さ
れて水回路はヒートポンプ装置１、第１の回路切
換弁５、給湯熱交換器２ａ、循環ポンプ３を連通
する給湯水回路７を形成する。さらに、給湯指令
用補助継電器３２の接点３２ｅの閉路により、四
方切換弁コイル３０および暖房指令用補助継電器
コイル３３が付勢されるので、ヒートポンプ装置
１内の冷媒流れ方向は第１図の実線矢印のように
切換るとともに、圧縮機用電磁接触器コイル２６
の付勢はポンプ用電磁接触器２７の接点２７ｂ暖
房指令用補助継電器３３の接点３３ｂヒートポン
プ側サーモスタツト９、暖房用接点３５ｂの直列
回路により制御され、また、ポンプ用電磁接触器
コイル２７の付勢は給湯指令用補助継電器３２の
接点３２ｄおよび給湯用サーモスタツト１０の接
点３６により制御される。ところで、前述の如き
冷房から給湯への切換時には、給湯用サーモスタ
ツト１０の接点３６が閉路している状態であれば
ヒートポンプ側サーモスタツト９の暖房用接点３
５ｂは、冷房運転中の水温を検知するので、閉路
状態になることは確実であり、従つて循環ポンプ
３および圧縮機１１は運転を続行し続ける。そし
て、給湯運転中には、ヒートポンプ装置１内の利
用側熱交換器１３内には四方切換弁１２を経由し
て高温高圧のガス冷媒が導入されており、この利
用側熱交換器１３内に流入する給湯水回路７内の
水に凝縮潜熱を放出して給湯水回路７内の水を昇
温し、この温水は循環ポンプ３により給湯熱交換
器２ａに供給され、この給湯熱交換器２ａで給湯
タンク２内の比較的低温の給湯水を昇温するとい
う給湯運転を行うわけである。その後、圧縮機１
１の運転は利用側熱交換器１３の水流入口１３ａ
に設けられたヒートポンプ側サーモスタツト９の
暖房用接点３５ｂ並びに、給湯タンク２内に設け
られた給湯側サーモスタツト１０の接点３６によ
り制御される。そして、給湯水温度が所定温度以
上になつて給湯側サーモスタツト１０の接点３５
が開路した場合、にはポンプ用電磁接触器コイル
２７が消勢され、これに伴い圧縮機用電磁接触器
コイル２６も消勢されるので、循環ポンプ３およ
びヒートポンプ装置１の運転は同時に停止する。
さらに給湯運転続行中に給湯指令スイツチ２５の
投入を解除し、冷房運転に切換えた場合について
説明する。給湯指令スイツチ２５の投入解除によ
り給湯指令用補助継電器コイル３２が消勢され、
接点３２ａ，３２ｂは閉路、接点３２ｃ，３２
ｄ，３２ｅは閉路するので、水回路は冷温水回路
８に切換り、ヒートポンプ装置１は四方切換弁コ
イル３０の消勢により第１図の波線矢印の如く冷
却運転モードに切換わる。そして、圧縮機用電磁
接触器コイル２６は、暖房指令用補助継電器３３
の接点３３ｂの開路並びに、接点３３ａの閉路に
伴い付勢される限時継電器コイル３４の接点３４
ａの開路によつて消勢される。つまり、給湯指令
スイツチ２５の投入を解除して冷房運転に切換え
た時には、限時継電器の設定時間だけは確実に圧
縮機１１が停止し、ヒートポンプ装置１の運転は
停止するわけである。しかし、この循環ポンプ３
は運転指令用補助継電器コイル３１の接点３１ａ
および給湯指令用補助継電器コイル３２の接点３
２ｂを介してポンプ用電磁接触器コイル２７が付
勢されているので、運転を行ない、冷温水回路８
内の水を利用側熱交換器１３へ循環して利用側熱
交換器１３の温度を低下させる。そして、限時継
電器がタイムアツプすればその接点３４ａが閉路
し、圧縮機用電磁接触器コイル２６が付勢され、
前述の如き冷房運転を開始するわけである。

なお、冬期の暖房・給湯シーズンにおける運転
は、夏期の場合とほとんど同じであるので説明を
省略する。ただし、暖房給湯シーズンにおいては
ヒートポンプ装置１内の冷媒流れ方向は、常時第
１図の実線矢印の如き加熱運転であり、暖房指令
用補助継電器コイル３３が常時付勢されているの
で、圧縮機用電磁接触器コイル２６は限時継電器
コイル３４の接点３４ａの影響を受けることがな
く、ヒートポンプ側サーモスタツト９の暖房用接
点３５ｂおよび給湯側サーモスタツト１０の接点
３６のみにより制御され、給湯から暖房あるいは
暖房から給湯への切換時に、圧縮機用電磁接触器
コイル２６は上述の如く所定時間だけ消勢される
ということもない。なお、四方切換弁１２を給湯
運転から冷房運転への切換え時の圧縮機１１停止
と同時に切換える必要はなく、圧縮機１の停止期
間中であればよい。また、限時継電器の設定時間
あるいは給湯温度により必ずしも切換弁５，６を
切換え、循環ポンプ３を運転する必要はなく、圧
縮機１１停止により自然放熱させ、利用側熱交換
器１３の温度を低下させるようにしてもよい。さ
らに、切換弁５，６の切換え、および循環ポンプ
３の運転を必ずしも圧縮機１１停止と同時に行な
う必要はなく、冷房運転前に利用側熱交換器１３
の温度が冷房運転時にヒートポンプ装置１の保護
装置が作動しない温度に低下させる時間を確保す
ればよい。

以上のようにこの発明では、ヒートポンプ装置
の給湯運転から冷房運転への切換え時に、ヒート
ポンプ装置の運転を所定時間だけ停止させ、ヒー
トポンプ装置の利用側熱交換器の温度を低下させ
たのち冷房運転するようにしたので、ヒートポン
プ装置の過負荷運転もなく、また、ヒートポンプ
装置の保護装置が作動してヒートポンプ装置が異
常停止することもなく、安定した運転状態で冷暖
房および給湯を行なわせることができる。また、
ヒートポンプ装置の運転停止時に、給湯水回路か
ら冷温水回路に回路切換えを行ない、循環ポンプ
を運転するようにしているので、利用側熱交換器
の温度を短時間で低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれこの発明の一実
施例を示す、冷暖房給湯装置の系統図および要部
の電気回路図である。 図中、１はヒートポンプ装置、２は給湯タン
ク、２ａは給湯熱交換器、３は循環ポンプ、４は
フアンコイルユニツト、５および６はそれぞれ第
１の回路切換弁および第２の回路切換弁、７は給
湯水回路、８は冷温水回路、１１は圧縮機、１２
は四方切換弁、１３は利用側熱交換器、１４は絞
り装置、１５は非利用側熱交換器、３４，３４ａ
は限時継電器およびその接点である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、四方切換弁、利用側熱交換器、絞り
   装置、および非利用側熱交換器からなるヒートポ
   ンプ装置と給湯時にこのヒートポンプ装置の利用
   側熱交換器で得た温水により給湯熱交換器を介し
   て昇温した給湯水を貯える給湯タンクと、暖房あ
   るいは冷房時に上記ヒートポンプ装置の利用側熱
   交換器で得た温水あるいは冷水により暖房あるい
   は冷房を行なうフアンコイルユニツトと、上記ヒ
   ートポンプ装置の利用側熱交換器と上記給湯熱交
   換器とを連通する給湯水回路と、上記ヒートポン
   プ装置の利用側熱交換器と上記フアンフイルユニ
   ツトを連通する冷温水回路と、上記ヒートポンプ
   装置で得た温水を上記給湯水回路を介して上記給
   湯熱交換器へ、また上記ヒートポンプ装置の利用
   側熱交換器で得た温水あるいは冷水を上記フアン
   コイルユニツトへ循環させる循環ポンプと、上記
   給湯時は上記給湯回路を、また上記暖房および冷
   房時は冷温水回路を選択的に作用させるように回
   路切換を行なう切換弁と、上記ヒートポンプ装置
   の給湯運転からの冷房運転への切換時に、上記ヒ
   ートポンプ装置の運転を一旦停止させ、所定時間
   経過後、上記ヒートポンプ装置を冷房運転させる
   第１の制御回路と、上記ヒートポンプの運転停止
   期間に上記切換弁を上記給湯水回路側から上記冷
   温水回路側へ切換えると共に上記循環ポンプを運
   転させる第２の制御回路を備え、上記ヒートポン
   プ装置の冷房運転開始前に上記利用側熱交換器の
   温度を低下させるようにしたことを特徴とする冷
   暖房給湯装置。