JPS6251370B2 - - 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
給湯装置において、フアンコイルユニツトを用い
る冷暖房運転時には負荷の変動に応じてこのヒー
トポンプ装置の容量（能力）を制御し、快適な冷
暖房を経済的に行うための容量制御手段を備えて
いるのが一般的であり、普通ヒートポンプ装置の
復水温度を検出して容量制御している。しかしな
がら、前述の容量制御手段を備えた冷暖房給湯装
置により、給湯タンクを用いる給湯運転を行つた
場合、給湯タンク内の温水温度が比較的高くなる
と、ヒートポンプ装置への復水温度が高くなり、
前述の容量制御手段が作用してしまうので、ヒー
トポンプ装置の加熱能力が小さくなり、ヒートポ
ンプ装置の温水出口温度が低くなる。その結果と
して給湯タンク内の貯温温度が低くなつてしまう
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くなされ
たものであり、冷暖房運転時には容量制御機能に
より快適な空調を行い、且つ給湯運転時には容量
制御機能を解除して出湯温度の十分に高い給湯を
可能ならしめ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は互いに独立したふたつの
ヒートポンプサイクルより構成されているヒート
ポンプ装置であり、１１および１６はそれぞれ第
１の圧縮機および第２の圧縮機、１２および１７
はそれぞれ第１の四方切換弁および第２の四方切
換弁、１５および１９はそれぞれ第１の非利用側
熱交換器および第２の非利用側熱交換器、１４お
よび１８はそれぞれ第１の絞り装置および第２の
絞り装置である。１３はそれぞれのヒートポンプ
サイクルを共有している利用側熱交換器であり、
第１の熱交換器１３ｃおよび第２の熱交換器１３
ｄの水回路が並列接続されており、水流入口１３
ａより水を取り入れ、第１および第２の熱交換器
１３ｃ，１３ｄ内でヒートポンプサイクルの冷媒
回路と熱交換した水を水流出口１３ｂより取り出
すよう構成している。２はヒートポンプ装置１の
利用側熱交換器１３より供給される温水と給湯用
熱交換器２ａを介し、熱交換して得られる給湯水
を貯える給湯タンクであり、補給水管２ｂ、およ
び出湯管２ｃを有し、補給水管２ｂより取り入れ
られた給湯水は、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とを連通し、給湯水回路７を形成する。
また、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。すなわ
ち、給湯用熱交換器２ａとフアンコイルユニツト
４は互いに並列接続され、各回路切換弁５，６の
切換えにより選択的に作用する。９および１０は
それぞれヒートポンプ装置１の水流入口１３ａに
設置された冷房用サーモスタツトおよび暖房用サ
ーモスタツト、２０は給湯タンク２内に設けられ
た給湯サーモスタツトであり、上記各サーモスタ
ツト９，１０と共にヒートポンプ装置１および循
環ポンプ３の運転を制御する。また、上記冷房用
サーモスタツト９および暖房用サーモスタツト１
０は２ステツプの温度調節が可能となつており、
独立したふたつのヒートポンプサイクルの運転制
御を個別にできるようになつている。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図おい
て、２１および２２はそれぞれ第１の圧縮機１１
および第２の圧縮機１６の電動機、２３は循環ポ
ンプ３の電動機、２４，２５，２６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。２７および２７ａはそれぞれ第１の圧
縮機１１用電磁接触器コイルおよびその接点、２
８および２８ａはそれぞれ第２の圧縮機１６用電
磁接触器コイルおよびその接点、２９および２９
ａ，２９ｂはそれぞれ循環ポンプ３用電磁接触器
コイルおよびその接点である。３０および３１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の電磁コイルであり、コイル通電時に水回
路を開路する。３２および３３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にな
らしめる第１の四方切換弁１２および第２の四方
切換弁１７のそれぞれコイルであり、通電時には
第１図における実線矢印の如き冷媒流れ方向に切
換えて加熱運転を非通電時には破線矢印の如き冷
媒流れ方向に切換えて冷却運転を行わせる。３４
および３４ａ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、３５および３５ａ〜３５ｆ
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、３６および３６ａ〜３６ｄはそれぞれ暖
房運転指令用補助継電器コイルおよびその接点で
ある。３７および３７ａはサーモ短絡用補助継電
器コイルおよびその接点である。３８および３９
は暖房用サーモスタツト１０および冷房用サーモ
スタツト９の接点であり、それぞれ高温側接点３
８ａ，３９ａおよび低温側接点３８ｂ，３９ｂを
有する。４０は給湯タンク２内に設けられた給湯
サーモスタツト２０の接点である。

次に、かかる構成の冷暖房給湯装置の動作につ
いて説明する。初めに、夏季の冷房運転において
は、冷暖切換スイツチ２５および給湯指令スイツ
チ２６は開路しているので、補助継電器コイル３
５は消勢されており、その接点３５ａは閉路、接
点３５ｃは開路している。従つて、第１の回路切
換弁コイル３０は消勢第２の回路切換弁コイル３
１は付勢されるので、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２４を投
入すると、補助継電器コイル３４は付勢され、そ
の接点３４ａが閉路し、また接点３５ｂが閉路し
ているので、ポンプ用電磁接触器コイル２９が付
勢されその接点２９ａが閉路し、循環ポンプ３の
電動機２３に通電され、循環ポンプ３は運転を開
始して冷温水回路８内の水を第１図の黒ぬり矢印
の如く循環する。一方、循環ポンプ３用電磁接触
器コイル２９の接点２９ｂが閉路、補助継電器コ
イル３６の接点３６ａ，３６ｂは閉路、接点３６
ｃ，３６ｄが開路しているので、冷房用サーモス
タツト９の接点３９が閉路している場合には、圧
縮機１１，１６の用電磁接触器コイル２７，２８
が付勢され、接点２７ａ，２８ａが閉路して、圧
縮機１１，１６の用電動機２１，２２が通電さ
れ、圧縮機１１，１６は運転を開始する。なお、
冷暖切換スイツチ２５および給湯指令スイツチ２
６が投入されていないので、四方切換弁コイル３
２，３３は非通電の状態にあり、ヒートポンプ装
置１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１１，１６より吐出された
高温高圧ガス冷媒は、四方切換弁１２，１７を経
由して非利用側熱交換器１５，１９に導かれ、凝
縮潜熱を放熱して高圧液冷媒となり、絞り装置１
４，１８で減圧され低圧液冷媒となり熱交換器１
３ｃ，１３ｄ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１２，１７を経由して圧縮機１１，１
７に戻るという周知の冷却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内の水を冷却して、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
行うものである。前述の状態よりフアンコイルユ
ニツト４の運転台数の減少などの要因により冷房
負荷が減少すると、冷温水回路８の復路水温が低
下し、冷房用サーモスタツト９の高温側接点３９
ａが最初に開路し、第１の圧縮機１１用電磁接触
器コイル２７が消勢されて第１の圧縮機１１の運
転が停止し、容量制御運転に入る。更に、冷房負
荷が減少し、冷温水回路８の復路水温が更に低下
すると、冷房用サーモスタツト９の低温側接点３
９ｂが開路し、第２の圧縮機１６用電磁接触器コ
イル２８が消勢されて第２の圧縮機１６の運転は
停止する。そして、冷房負荷が増加するまで運転
停止状態を維持し、冷房負荷の増加に伴う冷温水
回路８の復路水温の上昇があれば、冷房用サーモ
スタツト９の接点３９が閉路するので圧縮機１
１，１６は運転を開始する。なお、運転開始の順
序は、最初に第２の圧縮機１６で、次に第１の圧
縮機１１という順序であり、以後、前述の冷房用
サーモスタツト９により圧縮機１１，１６、つま
りヒートポンプ装置１の運転は負荷に応じて制御
される。次に、冬季の暖房運転について説明す
る。水回路は、給湯指令スイツチ２６が投入され
ていないので、冷房運転時同様、第１図の黒ぬく
矢印の如く水が循環する冷温水回路８を形成して
おり、ヒートポンプ装置１内の冷媒流れ方向は、
冷暖切換スイツチ２５の投入により各四方切換弁
コイル３２，３３が通電されるので、四方切換弁
１２，１７が暖房サイクルに切換わり、第１図の
実線矢印の如き冷媒流れ方向となり、利用側熱交
換器１３は凝縮器として作用するので、利用側熱
交換器１３に導かれた水は昇温され温水となり、
フアンコイルユニツト４により暖房を行うわけで
ある。この暖房運転の場合にヒートポンプ装置１
の運転を制御するのは、冷温水回路８の復水温度
を検出する暖房用サーモスタツト１０で、このサ
ーモスタツト１０による圧縮機１１，１６のサー
モ停止順序およびサーモ復帰順序は、冷房運転の
場合と逆となる。つまり、サーモ停止の場合に
は、暖房用サーモスタツト１０の低温側接点３８
ｂと第２の圧縮機１６用電磁接触器コイル２８
が、また、暖房用サーモスタツト１０の高温側接
点３８ａと第１の圧縮機１１用電磁接触器コイル
２７がそれぞれ直列に接続されているので、第２
の圧縮機１６が最初に停止し、次に第１の圧縮機
１１が停止する。また、サーモ復帰の場合は、第
１の圧縮機１１が運転し、次いで第２の圧縮機１
６が運転する。

次に、給湯指令スイツチ２６の投入による給湯
運転時について説明する。給湯指令スイツチ２６
の投入により補述継電器コイル３５が付勢され、
その接点３５ａ，３５ｂは開路、接点３５ｃ〜３
５ｆは閉路する。従つて、第１の回路切換弁コイ
ル３０は付勢、第２の回路切換弁コイル３１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。また、ヒー
トポンプ装置１内の冷媒流れ方向は、接点３５ｅ
の閉路により冷房切換スイツチ２５の操作に関係
なく四方切換弁コイル３２，３３が通電されるの
で、第１図の実線矢印の如き冷媒流れ方向、つま
り、加熱運転サイクルを形成する。一方、ヒート
ポンプ装置１の運転は、補助継電器コイル３６が
付勢され、その接点３６ａ，３６ｂは開路、接点
３６ｃ，３６ｄが閉路しているので、第１の圧縮
機１１は暖房用サーモスタツト１０の高温側接点
３８ａにより制御され、第２の圧縮機１６は暖房
用サーモスタツト１０の低温側接点３８ｂと、補
助継電器接点３５ｆと接点３７ａとの直列回路と
の並列回路により制御される。つまり、かかる水
回路および冷媒流れ方向にある冷暖房給湯装置に
おいて、利用側熱交換器１３にて昇温された給湯
水回路７内の温水は、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つているわけである。この状
態より、ヒートポンプ装置１の運転を続行して給
湯タンク２内の水温が上昇するにつれて、給湯水
回路７内のヒートポンプ装置１への復水温度が上
昇し、暖房用サーモスタツト１０の低温側接点３
８ｂが作動する。しかしながら、この場合暖房用
サーモスタツト１０の高温側接点３８ａが閉路し
ているので補助継電器コイル３７が付勢されてお
り、その接点３７ａが閉路し、且つ給湯指令用補
助継電器接点３５ｆが閉路しているので、第２の
圧縮機１６用電磁接触器コイル２８の付勢状態は
維持され、第２の圧縮機１６の運転は続行する。
そして、さらに給湯タンク２内の温水温度が上昇
すると、暖房用サーモスタツト１０の高温側接点
３８ａも開路して、第１の圧縮機１１用電磁接触
器コイル２７は消勢、第２の圧縮機１６用電磁接
触器コイル２８も補助継電器接点３７ａの開路に
より消勢するので、各圧縮機１１，１６は同時に
運転を停止する。ただし、前述の運転停止状態は
給湯タンク２内の温水温度の沸き上がり完了を意
味するものではなく、給湯タンク２内温水温度と
給湯水回路７内温温度との温度差が小さくなるこ
とにより給湯熱交換器２ａの熱交換能力の低下に
伴ない、給湯水回路７内温水の給湯熱交換器２ａ
での水温低下量が減少することに起因するもので
ある。つまり、給湯熱交換器２ａの出入口温度差
が小さくなるために、ヒートポンプ装置１への復
水温度が比較的高くなつてしまい、暖房用サーモ
スタツト１０の高温側接点３８ａが開路している
状態にあるわけであるが、給湯指令用補助継電器
接点３５ｄおよび給湯サーモスタツト２０の接点
４０を介して循環ポンプ３は運転を続行している
ので給湯熱交換器２ａでの熱交換は維持されてお
り、復水温度は次第に低下し、所定温度まで低下
すれば、再び暖房用サーモスタツト１０の高温側
接点３８ａが閉路し、各圧縮機１１，１６は運転
を開始し給湯運転を行い、以後前述の如き運転サ
イクルを繰り返し、給湯タンク２内給湯水の平均
温度は次第に上昇していく。そして、遂には給湯
タンク２内温水平均温度が所定温度（例えば50
℃）に達すると、給湯サーモスタツト２０の接点
４０が開路するので、ポンプ用電磁接触器コイル
２９が消勢され、その接点２９ａ，２９ｂが開路
して、循環ポンプ３、各圧縮機１１，１６の運転
は完全に停止する。なお、前述の給湯サーモスタ
ツト２０の設定温度、つまり給湯タンク２内温水
平均温度の上限値は、利用側熱交換器１３の水流
出口１３ｂ部温水温度により決まるもので、水流
出口１３ｂ部温水温度より２〜３℃低くとるのが
一般的である。

また、この発明では、給湯運転時の運転制御を
暖房用サーモスタツト１０高温側接点３８ａで兼
用して使用したが、給湯専用サーモスタツトを別
に利用側熱交換器１３に取付けてもよく、また温
度検出器としてサーモスタツト以外にサーミスタ
等の無接点温度検出素子を用いても同様である。
さらに、上記実施例では独立した複数のヒートポ
ンプサイクルの各々を発停させ容量制御するよう
にしたが、互いに並列接続された複数の圧縮機を
有する単一のヒートポンプサイクルを形成し、冷
暖房負荷に応じて順次圧縮機を発停させるか、あ
るいは単一圧縮機を有するヒートポンプサイクル
を形成し、圧縮機の回転数制御により容量制御す
るようにしても同様の効果がある。

以上のようにこの発明では、ヒートポンプ装置
を空調運転時には空調負荷に応じて容量制御運転
を行い、給湯運転時には容量制御を解除し全容量
で運転するようにしたので、空調運転時には空調
負荷に見合つた効率のよい空調ができると共に給
湯運転時にヒートポンプ装置の利用側熱交換器で
昇温される温水出口温度を高く維持することがで
き、給湯タンク内の到達給湯水温度を高くするこ
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、１１，１６は圧縮機、１
２，１７は四方切換弁、１５，１９は非利用側熱
交換器、１４，１８は絞り装置、１３は利用側熱
交換器、９および１０は冷房用サーモスタツト、
および暖房用サーモスタツト、３８ａおよび３８
ｂは暖房用サーモスタツト高温側接点および低温
側接点、３９ａおよび３９ｂは冷房用サーモスタ
ツト高温側接点および低温側接点、２０および４
０は給湯サーモスタツト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コイルユニ
   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
   給湯時は上記給湯水回路を、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、上記暖房あるいは冷
   房時に、暖房あるいは冷房負荷の大きさに応じて
   上記ヒートポンプ装置の容量を制御する容量制御
   用手段と、上記給湯時に、上記容量制御用手段の
   作動を無効化して上記ヒートポンプ装置を全容量
   で運転させる全容量運転用手段とを備えた冷暖房
   給湯装置。