JPWO2011092741A1 - ヒートポンプシステム - Google Patents
ヒートポンプシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2011092741A1 JPWO2011092741A1 JP2011551583A JP2011551583A JPWO2011092741A1 JP WO2011092741 A1 JPWO2011092741 A1 JP WO2011092741A1 JP 2011551583 A JP2011551583 A JP 2011551583A JP 2011551583 A JP2011551583 A JP 2011551583A JP WO2011092741 A1 JPWO2011092741 A1 JP WO2011092741A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat source
- aqueous medium
- refrigerant
- heat
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract description 276
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 181
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 154
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 116
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 70
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 62
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 29
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 239000010721 machine oil Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
- F24D19/1072—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses a heat pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
- F24H15/212—Temperature of the water
- F24H15/223—Temperature of the water in the water storage tank
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
- F24H15/242—Pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
- F24H15/258—Outdoor temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
- F24H15/281—Input from user
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
- F24H15/335—Control of pumps, e.g. on-off control
- F24H15/34—Control of the speed of pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
- F24H15/375—Control of heat pumps
- F24H15/38—Control of compressors of heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
- F24H15/375—Control of heat pumps
- F24H15/385—Control of expansion valves of heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/40—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers
- F24H15/414—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based
- F24H15/45—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based remotely accessible
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/031—Sensor arrangements
- F25B2313/0314—Temperature sensors near the indoor heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/031—Sensor arrangements
- F25B2313/0315—Temperature sensors near the outdoor heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/01—Heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/13—Economisers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/19—Calculation of parameters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
Description
また、温度センサの検知結果の送受信用配線は、弱電性であるため、ノイズの影響を受け易い。従って、送受信用配線に対しノイズ対策を講じる必要があり、これにより装置自体が大型化する恐れがある。
このヒートポンプシステムでは、演算により得られた水媒体機器の暖房能力と、冷媒−水熱交換器における水媒体の出入口温度差とに基づいて、水媒体回路上の水媒体の循環流量が演算され、この演算結果と補助熱源の能力を示す熱源能力情報とに基づいて、補助熱源における水媒体の出口温度が予測される。従って、補助熱源の出口付近に温度センサを設けずとも、補助熱源における水媒体の出口温度を知ることができる。
このヒートポンプシステムでは、水媒体回路上の循環ポンプとして、容量可変型のポンプが用いられる。これにより、水媒体回路を循環する水媒体の流量を適切な量確保することができる。そして、このヒートポンプシステムでは、出入口温度差及び暖房能力に基づいて、水媒体回路上の循環ポンプの現在の回転数での循環流量が演算され、該循環流量は、水媒体の出口温度の予測に用いられる。これにより、実際の出口温度をより正確に予測することができる。
このヒートポンプシステムでは、補助熱源が動作する際、水媒体の流量は最大となる。従って、循環ポンプの定格流量または最大流量となる流量の水媒体が冷媒−水熱交換器により加熱された後、当該水媒体は補助熱源によって更に加熱されることとなる。
このヒートポンプシステムでは、圧縮機の容量が所定容量以上であって、かつ冷媒−水熱交換器における水媒体の出口側温度差が第1所定温度差以上である場合、補助熱源は運転を行う。これにより、冷媒−水熱交換器による水媒体の加熱のみでは水媒体の温度が所望する温度となっていない場合であっても、補助熱源による更なる加熱によって、水媒体機器には所望する温度の水媒体が供給されるようになる。
このヒートポンプシステムでは、出口側温度差が第1所定温度差よりも小さい第2所定温度差以下、つまりは冷媒−水熱交換器における水媒体の出口温度が目標出口温度に近い場合には、水媒体機器は所望する温度の水媒体を得ており補助熱源をこれ以上運転させる必要がないため、補助熱源は運転を停止する。これにより、補助熱源を不必要に運転することによる電力消費を防ぐことができる。
このヒートポンプシステムでは、第1所定温度差及び第2所定温度差は、予測された補助熱源の水媒体の出口温度に基づいて決定される変数である。これにより、出口温度差が、その時々における予測された補助熱源の水媒体の出口温度によって変更される第1所定温度及び第2所定温度と比較されることによって、補助熱源の運転は適切に開始/停止することができる。
このヒートポンプシステムでは、水媒体機器が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合には、補助熱源の運転は強制的に停止される。これにより、水媒体機器が故障や運転を禁止されている際、補助熱源が運転していることで水媒体が更に加熱され続けることがない。従って、補助熱源が要因となって引き起こされるヒートポンプシステムの更なる故障や事故等を防ぐことができる。また、補助熱源の運転による消費電力を抑えることができる。
既に述べたように、演算された水媒体機器の暖房能力や水媒体の循環流量等によって補助熱源における水媒体の出口温度が予測されるが、場合によっては、予測結果が実際の水媒体の出口温度とは異なる恐れがある。そこで、このヒートポンプシステムでは、更に、冷媒−水熱交換器に返ってくる水媒体の温度、つまりは冷媒−水熱交換器における水媒体の入口温度をモニターしつつ、必要な場合には補助熱源の運転を停止させる。これにより、仮に予測結果が実際の水媒体の出口温度とは異なっている場合であっても、補助熱源は、水熱源の入口温度に基づいて適切な運転制御がなされるようになる。
このヒートポンプシステムでは、補助熱源の容量を、受付部を備えた例えばリモートコントローラ等の機器によって変更することができる。これにより、例えばヒートポンプシステムが設置される国の電源の状況に応じて、補助電源の容量を適宜可変することができる。
本発明の第1観点に係るヒートポンプシステムによると、補助熱源の出口付近に温度センサを設けずとも、補助熱源における水媒体の出口温度を知ることができる。
本発明の第2観点に係るヒートポンプシステムによると、水媒体回路を循環する水媒体の流量を適切な量確保することができる。更に、このヒートポンプシステムでは、実際の出口温度をより正確に予測することができる。
本発明の第3観点に係るヒートポンプシステムによると、循環ポンプの定格流量または最大流量となる流量の水媒体が冷媒−水熱交換器により加熱された後、補助熱源によって更に加熱されることとなる。
本発明の第4観点に係るヒートポンプシステムによると、冷媒−水熱交換器による水媒体の加熱のみでは水媒体の温度が所望する温度となっていない場合であっても、補助熱源による更なる加熱によって、水媒体機器には所望する温度の水媒体が供給されるようになる。
本発明の第6観点に係るヒートポンプシステムでは、出口温度差が、その時々における予測された補助熱源の水媒体の出口温度によって変更される第1所定温度及び第2所定温度と比較されることによって、補助熱源の運転は適切に開始/停止することができる。
本発明の第7観点に係るヒートポンプシステムでは、補助熱源が要因となって引き起こされるヒートポンプシステムの更なる故障等を防ぐことができる。また、補助熱源の運転による消費電力を抑えることができる。
本発明の第8観点に係るヒートポンプシステムでは、仮に予測結果が実際の水媒体の出口温度とは異なっている場合であっても、補助熱源は、水熱源の入口温度に基づいて適切な運転制御がなされるようになる。
<構成>
−全体−
図1は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプシステム1の概略構成図である。ヒートポンプシステム1は、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱する運転等を行うことが可能な装置である。
ヒートポンプシステム1は、主として、熱源ユニット2と、利用ユニット4と、液冷媒連絡管13と、ガス冷媒連絡管14と、貯湯ユニット8と、温水暖房ユニット9と、水媒体連絡管15,16と、補助熱源53と、熱源側通信部11と、熱源側制御部12と、利用側通信部18と、利用側制御部19と、リモートコントローラ90とを備えている。熱源ユニット2と利用ユニット4とは、液冷媒連絡管13及びガス冷媒連絡管14を介して互いに接続されており、これによって熱源側冷媒回路20が構成されている。熱源側冷媒回路20は、主として、熱源側圧縮機21(後述)と、熱源側熱交換器24(後述)と、利用側熱交換器41(後述。冷媒−水熱交換器に相当)とで構成される。そして、利用ユニット4と貯湯ユニット8と温水暖房ユニット9とが水媒体連絡管15,16を介して接続されることによって、水媒体回路80が構成されている。水媒体回路80は、主として、循環ポンプ43(後述)と、利用側熱交換器41(後述)とで構成されている。
−熱源ユニット2−
熱源ユニット2は、屋外に設置されている。熱源ユニット2は、液冷媒連絡管13及びガス冷媒連絡管14を介して利用ユニット4に接続されており、熱源側冷媒回路20の一部を構成している。
熱源ユニット2は、主として、熱源側圧縮機21と、油分離機構22と、熱源側切換機構23と、熱源側熱交換器24と、熱源側膨張弁25と、吸入戻し管26と、過冷却器27と、熱源側アキュムレータ28と、液側閉鎖弁29と、ガス側閉鎖弁30とを有している。
油分離機構22は、熱源側圧縮機21から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離して熱源側圧縮機の吸入に戻すための機構である。油分離機構22は、主として、熱源側圧縮機21の熱源側吐出管21bに設けられた油分離器22aと、油分離器22a及び熱源側圧縮機21の熱源側吸入管21cを接続する油戻し管22bとを有している。油分離器22aは、熱源側圧縮機21から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離する機器である。油戻し管22bは、キャピラリチューブを有している。油戻し管22bは、油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油を、熱源側圧縮機21の熱源側圧縮機21の熱源側吸入管21cに戻す冷媒管である。
熱源側熱交換器24は、熱源側冷媒と室外空気との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器または蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器24の液側には、熱源側液冷媒管24aが接続されており、当該熱交換器24のガス側には、第1熱源側ガス冷媒管23aが接続されている。この熱源側熱交換器24において熱源側冷媒と熱交換を行う室外空気は、熱源側ファンモータ32aによって駆動される熱源側ファン32によって供給されるようになっている。
熱源側膨張弁25は、熱源側熱交換器24を流れる熱源側冷媒の減圧などを行う電動膨張弁であり、熱源側液冷媒管24aに設けられている。
過冷却器27は、熱源側液冷媒管24aを流れる熱源側冷媒と吸入戻し管26を流れる熱源側冷媒(より具体的には、吸入戻し膨張弁26aによって減圧された後の冷媒)との熱交換を行う熱交換器である。
熱源側アキュムレータ28は、熱源側吸入管21cに設けられており、熱源側冷媒回路20を循環する熱源側冷媒を熱源側吸入管21cから熱源側圧縮機21に吸入される前に一次的に溜めるための容器である。
また、熱源ユニット2には、各種センサが設けられている。具体的には、熱源ユニット2には、熱源側吸入圧力センサ33、熱源側吐出圧力センサ34、熱源側熱交温度センサ35、外気温度センサ36が設けられている。熱源側吸入圧力センサ33は、熱源側圧縮機21の吸入における熱源側冷媒の圧力である熱源側吸入圧力Psを検出する。熱源側吐出圧力センサ34は、熱源側圧縮機21の吐出における熱源側冷媒の圧力である熱源側吐出圧力Pdを検出する。熱源側熱交温度センサ35は、熱源側熱交換器24の液側における熱源側冷媒の温度である熱源側熱交換器温度Thxを検出する。外気温度センサ36は、外気温度Toを検出する。
液冷媒連絡管13は、液側閉鎖弁29を介して熱源側液冷媒管24aに接続されている。液冷媒連絡管13は、熱源側切換機構23が熱源側放熱運転状態である場合において、熱源側冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器24の出口から熱源ユニット2の外部に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管である。また、液冷媒連絡管13は、熱源側切換機構23が熱源側蒸発運転状態である場合において、熱源ユニット2の外部から熱源側冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器24の入口に熱源側冷媒を導入することが可能な冷媒管である。
−ガス冷媒連絡管−
ガス冷媒連絡管14は、ガス側閉鎖弁30を介して第2熱源側ガス冷媒管23bに接続されている。ガス冷媒連絡管14は、熱源側切換機構23が熱源側放熱運転状態である場合において、熱源ユニット2の外部から熱源側圧縮機21の吸入に熱源側冷媒を導入することが可能な冷媒管である。また、ガス冷媒連絡管14は、熱源側切換機構23が熱源側蒸発運転状態である場合において、熱源側圧縮機21の吐出から熱源ユニット2の外部に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管である。
利用ユニット4は、屋内に設置されている。利用ユニット4は、液冷媒連絡管13及びガス冷媒連絡管14を介して熱源ユニット2に接続されており、熱源側冷媒回路20の一部を構成している。また、利用ユニット4は、水媒体連絡管15,16を介して貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9に接続されており、該ユニット4の内部には水媒体回路80が構成されている。
利用ユニット4は、暖房運転時及び給湯運転時には、水媒体を加熱する運転を行うことができる。利用ユニット4は、主として、利用側熱交換器41と、利用側流量調節弁42と、循環ポンプ43とを有している。
利用側熱交換器41は、熱源側冷媒と水媒体との熱交換を行う。具体的には、利用側熱交換器41は、暖房運転時及び給湯運転時には、熱源側冷媒の放熱器として機能することで、熱源側冷媒と水媒体との間で熱交換を行わせ、水媒体を加熱することができる。利用側熱交換器41のうち、熱源側冷媒が流れる流路の液側には、利用側冷媒管45が接続されており、熱源側冷媒が流れる流路のガス側には、利用側冷媒管46が接続されている。また、利用側熱交換器41のうち、水媒体が流れる流路の入口側には、利用側水入口管47が接続されており、水媒体が流れる流路の出口側には、利用側水出口管48が接続されている。利用側冷媒管45には、液冷媒連絡管13が接続されており、利用側冷媒管46には、ガス冷媒連絡管14が接続されている。利用側水入口管47には、水媒体連絡管15が接続されており、利用側水出口管48には、水媒体連絡管16が接続されている。
循環ポンプ43は、水媒体の昇圧を行う機構であって、利用側水入口管47に設けられている。具体的には、循環ポンプ43としては、遠心式や容積式のポンプ要素(図示せず)が循環ポンプモータ44によって駆動されるポンプが採用されている。循環ポンプモータ44は、インバータ装置(図示せず)によってその回転数(即ち、運動周波数)を個々に異なる回転数に可変でき、これにより循環ポンプ43の容量制御が可能になっている。
また、利用ユニット4には、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用ユニット4には、利用側熱交換温度センサ50、水媒体入口温度センサ51及び水媒体出口温度センサ52が設けられている。利用側熱交換温度センサ50は、利用側熱交換器41の液側における熱源側冷媒の温度である利用側冷媒温度Tsc1を検出する。水媒体入口温度センサ51は、利用側熱交換器41の入口における水媒体の温度である入口温度Twrを検出する。水媒体出口温度センサ52は、利用側熱交換器41の出口における水媒体の温度である出口温度Twlを検出する。
貯湯ユニット8は、利用ユニット4から供給される水媒体を利用して運転を行う水媒体機器であって、屋内に設置されている。貯湯ユニット8は、水媒体連絡管15,16を介して利用ユニット4と接続されることで、水媒体回路80に接続されている。
貯湯ユニット8は、主として、貯湯タンク81と、熱交換コイル82とを有している。
貯湯タンク81は、給湯に供される水媒体としての水を溜める容器である。貯湯タンク81の上部には、蛇口やシャワー等に温水となった水媒体を送るための給湯管83が接続されており、下部には、給湯管83によって消費された水媒体の補充を行うための給水管84が接続されている。
熱交換コイル82は、貯湯タンク81内に設けられている。熱交換コイル82は、水媒体回路80を循環する水媒体と貯湯タンク81内の水媒体との熱交換を行うことで貯湯タンク81内の水媒体の加熱器として機能する熱交換器である。熱交換コイル82の入口には、水媒体連絡管16が接続され、熱交換コイル82の出口には、水媒体連絡管15が接続されている。
また、貯湯ユニット8には、各種センサが設けられている。具体的に、貯湯ユニット8には、貯湯タンク81に溜められる水媒体の温度である貯湯温度Twhを検出するための貯湯温度センサ85が設けられている。
−温水暖房ユニット−
温水暖房ユニット9は、利用ユニット4から供給される水媒体を利用して暖房運転を行う水媒体機器であって、屋内に設置されている。温水暖房ユニット9は、水媒体連絡管15,16を介して利用ユニット4に接続されることで、水媒体回路80に接続されている。
温水暖房ユニット9は、主として、熱交換パネル91を有しており、コンベクターや床暖房パネル、ラジエータ等を構成している。
熱交換パネル91は、コンベクター及びラジエータの場合には、室内の壁際等に設けられ、床暖房パネルの場合には、室内の床下等に設けられている。熱交換パネル91は、水媒体回路80を循環する水媒体の放熱器として機能する熱交換器である。熱交換パネル91の入口には、水媒体連絡管16が接続されており、熱交換パネル91の出口には、水媒体連絡管15が接続されている。
水媒体連絡管15は、給湯ユニット8の熱交換コイル82の出口及び温水暖房ユニット9の熱交換パネル91の出口に接続されている。水媒体連絡管16は、貯湯ユニット8の熱交換コイル82の入口及び温水暖房ユニット9の熱交換パネル91の入口に接続されている。水媒体連絡管16には、水媒体回路80を循環する水媒体を貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9の両方、又は、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9のいずれか一方に水媒体を供給するかの切り換えを行うことが可能な水媒体側切換機構161が設けられている。この水媒体側切換機構161は、三方弁で構成される。
−補助熱源−
補助熱源53は、水媒体回路80において利用側熱交換器41の水媒体出口側、より具体的には、水媒体連絡管16上に設けられており、利用側熱交換器41にて加熱され水媒体回路80上を循環する水媒体を、更に加熱することができる。特に、本実施形態に係る補助熱源53は、その容量(例えば、3kW,12kW等)を変更することができる熱源であって、具体的には補助ヒータが挙げられる。補助熱源53は、水媒体連絡管16に対して着脱可能に設けられている。そのため、補助熱源53は、ヒートポンプシステム1の設置時に利用ユニット4に外付けされることができる。
−熱源側通信部−
熱源側通信部11は、図1及び図2に示すように、熱源側制御部12に電気的に接続されており、熱源ユニット2内に設けられている。熱源側通信部11は、利用側通信部18と電気的に接続されている。熱源側通信部11は、ヒートポンプシステム1の運転状態及び制御に関する各種情報や各種データ等を、利用側通信部18から受信したり、利用側通信部18に送信したりすることができる。
特に、本実施形態に係る熱源側通信部11は、熱源側冷媒回路20を流れる冷媒または構成機器の運転状態量等を、利用側通信部18に送信することができる。ここで、当該運転状態量としては、熱源側圧縮機21の回転数、熱源側吐出圧力センサ34の検出結果である熱源側吐出圧力Pd、熱源側冷媒回路20を構成する各種機器の運転電流値であるアクチュエータ運転情報等が挙げられる。
熱源側制御部12は、CPUやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータであって、熱源ユニット2内に設けられている。熱源側制御部12は、図2に示すように、熱源ユニット2が有する熱源側圧縮機モータ21a、熱源側切換機構23、熱源側膨張弁25及び各種センサ33〜36と接続されている。熱源側制御部12は、各種センサ33〜36による検出結果等に基づいて、接続された各種機器の制御を行う。具体的には、熱源側制御部12は、熱源側圧縮機モータ21aの回転数制御(即ち、運転周波数制御)による熱源側圧縮機21の運転容量制御、熱源側切換機構23の状態切換制御及び熱源側膨張弁25の開度制御を行う。例えば、熱源側制御部12は、熱源側冷媒の凝縮温度を所定の凝縮目標温度にするために熱源側圧縮機21の運転容量を制御したり、ヒートポンプシステム1の運転の種類に応じて熱源側切換機構23の状態を切り換えたりする。
−利用側通信部−
利用側通信部18は、図1及び図3に示すように、利用側制御部19に電気的に接続されており、利用ユニット4内に設けられている。利用側通信部18は、熱源側通信部11と電気的に接続されている。利用側通信部18は、ヒートポンプシステム1の運転状態及び制御に関する各種情報や各種データを、熱源側通信部11から受信したり、熱源側通信部11に送信したりすることができる。
特に、本実施形態に係る利用側通信部18は、上述した熱源側冷媒回路20を流れる冷媒または構成機器の運転状態量等を、熱源側通信部11から受信することができる。
−利用側制御部−
利用側制御部19は、CPUやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータであって、利用ユニット4内に設けられている。利用側制御部19は、図3に示すように、利用ユニット4が有する利用側流量調節弁42、循環ポンプモータ44、及び各種センサ50〜52と接続されている。利用側制御部19は、各種センサ50〜52による検出結果等に基づいて、接続された各種機器の制御を行う。具体的には、利用側制御部19は、利用側流量調節弁42の開度制御による熱源側冷媒の流量制御、及び循環ポンプモータ44の回転数制御による循環ポンプ43の容量制御を行う。例えば、利用側制御部19は、熱源側冷媒回路20における熱源側冷媒の流量を安定させるべく、冷媒について過冷却度が一定となるように利用側流量調節弁42の開度制御を行う。また、利用側制御部19は、水媒体回路80における水媒体の流量を適切な流量にするべく、利用側熱交換器41における水媒体の出口温度Twlと入口温度Twrとの温度差ΔTwが所定の温度差となるように、循環ポンプ43の容量制御を行ったりする。
特に、本実施形態に係る利用側制御部19は、補助熱源53における水媒体の出口温度Thlの予測、補助熱源53の運転に伴う循環ポンプ43の容量制御、補助熱源53の運転制御を行う。このような制御を行うため、利用側制御部19は、暖房能力演算部191、循環流量演算部192、予測部193、ポンプ容量制御部194及び熱源運転制御部195として機能する。
暖房能力演算部191は、利用側通信部18が受信した熱源側冷媒回路20を流れる冷媒または構成機器の運転状態量に基づいて、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9の暖房能力を演算する。具体的には、暖房能力演算部191は、熱源側圧縮機21の回転数、熱源側吐出圧力センサ34の検出結果である熱源側吐出圧力Pd、熱源側冷媒回路20を構成する各種機器の運転電流値であるアクチュエータ運転情報等により、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9の暖房能力Haを演算する。
−循環流量演算部−
循環流量演算部192は、利用側熱交換器41における水媒体の入口温度Twrと出口温度Twlとの温度差である出入口温度差ΔTwと、暖房能力演算部191によって演算された暖房能力Haとに基づいて、水媒体回路80上の水媒体の循環流量Frwを演算する。より具体的には、循環流量演算部192は、水媒体入口温度センサ51及び水媒体出口温度センサ52の各検出結果Twr,Twlの差を出入口温度差ΔTwとして求めると共に(ΔTw=Twr−Twl)、現在動作している循環ポンプ43の回転数rpを検出する。そして、循環流量演算部192は、この求めた値ΔTwと演算により得られた暖房能力Haとによって、動作している循環ポンプ43の現在の回転数rpでの水媒体の循環流量Frwを演算する。
予測部193は、循環流量演算部192によって演算された水媒体の循環流量Frwと、補助熱源53の能力を示す熱源能力情報Ihcとに基づいて、補助熱源53が動作した場合の補助熱源53における水媒体の出口温度Thlを予測する。ここで、熱源能力情報Ihcは、補助熱源53が水媒体を温める能力であって、補助熱源53の設置時にインプットされる情報(例えば、5℃等とインプットされている情報)である。一例としては、予測部193は、熱源能力情報Ihcと水媒体の循環流量Frwとを乗算することで、補助熱源53における水媒体の出口温度Thlを予測する。
このようにして予測された補助熱源53における水媒体の出口温度Thlは、補助熱源53の運転に係るフィードバック制御(後述)等に用いられる。
ポンプ容量制御部194は、補助熱源53が動作を開始する際、水媒体回路80上の水媒体の流量が循環ポンプ43の定格流量または最大流量となるように、循環ポンプ43の容量を可変する制御を行う。即ち、補助熱源53が動作を開始する際は、循環ポンプ43の回転数は最大値に引き上げられ、よって水媒体回路80上の水媒体の循環量は最大値となる。
−熱源運転制御部−
熱源運転制御部195は、熱源側圧縮機21の容量が所定容量以上である場合に、利用側熱交換器41における水媒体の出口温度Twlと目標出口温度Twlsとの差である出口側温度差ΔTwlが第1所定温度差ΔT1以上である場合(ΔTwl=Twls−Twl>ΔT1)、補助熱源53に運転を行わせる。つまり、熱源側圧縮機21の運転容量が適切な量となるようにヒートポンプシステム1が運転している状態においても、凝縮器として機能する利用側熱交換器41における水媒体出口温度Twlが目標出口温度Twlsに達しておらず、出口側温度差ΔTwlが比較的大きい場合には、利用側熱交換器41だけでは水媒体を所望の温度まで加熱することができないため、補助熱源53は補助的に水媒体の加熱を行う。例えば、利用側熱交換器41における水媒体の出口温度Twlが53℃であって、目標出口温度Twlsが60℃であれば、出口側温度差ΔTwlは8℃となる。この場合、第1所定温度差ΔT1が4℃であれば、出口側温度差ΔTwlは第1所定温度差ΔT1以上となるため、補助熱源53はオンして水媒体の加熱を行う。これにより、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9には、利用側熱交換器41における水媒体の出口温度Twlよりも高い温度の水媒体が供給されるようになる。
即ち、本実施形態に係る第1所定温度差ΔT1及び第2所定温度差ΔT2は、補助熱源53の動作範囲を定義していると言える。従って、第1所定温度差ΔT1及び第2所定温度差ΔT2の決定に用いられる予測部193の予測結果Thlは、補助熱源53の動作のフィードバック制御に用いられると言える。
−リモートコントローラ−
リモートコントローラ90は、屋内に設置されており、図1に示すように、熱源側通信部11や利用側通信部18と有線や無線を介して通信可能に接続されている。リモートコントローラ90は、図4に示すように、主として、表示部95及び操作部96を有している。ユーザは、リモートコントローラ90を介して、ヒートポンプシステム1の水媒体の温度を設定したり、各種運転に関する指示を行ったりすることができる。
特に、本実施形態のリモートコントローラ90に係る操作部96には、メニューボタン96a(受付部に相当)が含まれている。このメニューボタン96aは、ヒートポンプシステム1において各種設定を受け付けるためのボタンである。更に、このメニューボタン96aを押下することで、ヒートポンプシステム1の施工者やユーザは、例えばヒートポンプシステム1の設置される国の電源事情に応じて補助熱源53の容量(例えば、3kW、6kW、12kW等)を変更する設定を行うこともできる。
次に、ヒートポンプシステム1の動作について説明する。ヒートポンプシステム1の運転種類としては、主として、給湯運転及び暖房運転が挙げられる。
−給湯運転及び暖房運転−
給湯運転及び暖房運転のいずれの場合にも、熱源側冷媒回路20においては、熱源側切換機構23が熱源側蒸発運転状態(図1の熱源側切換機構23の破線で示された状態)に切り換えられ、吸入戻し膨張弁26aが閉止された状態となる。尚、熱源側熱交換器24は、蒸発器として機能し、利用側熱交換器41は、放熱器として機能する。
このような状態の熱源側冷媒回路20において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管21cを通じて、熱源側圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管21bに吐出される。熱源側吐出管21bに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器22aにおいて冷凍器油が分離される。油分離器22aにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管22bを通じて、熱源側吸入管21cに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、熱源側切換機構23、第2熱源側ガス冷媒管23b及びガス側閉鎖弁30を通じて、熱源ユニット2からガス冷媒連絡管14に送られる。
ガス冷媒連絡管14に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用ユニット4に送られる。利用ユニット4に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側冷媒管46,45を介して利用側熱交換器41に送られる。利用側熱交換器41に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側熱交換器41において、水媒体回路80を循環する水媒体と熱交換を行って放熱する。利用側熱交換器41において放熱した高圧の熱源側冷媒は、利用側流量調節弁42及び利用側冷媒管45それぞれを通じて、利用ユニット4から液冷媒連絡管13に送られる。
ここで、給湯運転の場合、水媒体側切換機構161は、温水暖房ユニット9へは水媒体を供給せず、貯湯ユニット8側のみに水媒体を供給する状態に切り換えられる。従って、給湯運転の場合、循環ポンプ43によって昇圧された水媒体(即ち、温水)は、利用ユニット4から水媒体連絡管16を介して貯湯ユニット8に送られる。貯湯ユニット8に送られた水媒体は、熱交換コイル82において貯湯タンク81内の水媒体と熱交換を行って放熱する。これにより、貯湯タンク81内の水媒体は加熱される。
尚、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9にて熱交換された後の水媒体は、循環ポンプ43にて吸入され昇圧された後、利用側水入口管47を介して利用側熱交換器41に送られ、熱源側冷媒との間で再び熱交換を行う。
図5,6は、本実施形態に係るヒートポンプシステム1が給湯運転または暖房運転を行う場合における、該システム1の全体的な動作の流れを示すフロー図である。尚、以下では、はじめにヒートポンプシステム1は、運転していない状態にあるとする。
ステップS1〜S2:ユーザ等により、リモートコントローラ90のメニューボタン96aが押されたことによって補助熱源53の容量の可変が指示された場合(S1のYes)、補助熱源53の容量は、指示された容量値に設定される(S2)。
尚、補助熱源53の容量の可変が指示されなかった場合には(S1のNo)、補助熱源53の容量は、予め決定されているデフォルト値もしくは前回設定された容量値に設定される。
ステップS4:ヒートポンプシステム1が給湯運転または暖房運転を開始した後、暖房能力演算部191として機能する利用側制御部19は、熱源側冷媒回路20を流れる冷媒または構成機器の運転状態量に基づいて、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9の暖房能力Haを演算する。
ステップS5:次いで、循環流量演算部192として機能する利用側制御部19は、動作している循環ポンプ43の現在の回転数rpを検出する。そして、利用側制御部19は、利用側熱交換器41における水媒体の出入口温度差ΔTwlと、ステップS4に係る暖房能力Haとに基づいて、循環ポンプ43の現在の回転数rpでの水媒体の循環流量Frwを演算する。
ステップS7:熱源運転制御部195として機能する利用側制御部19は、ステップS6にて予測された補助熱源53における水媒体の出口温度Thlに基づいて、第1所定温度差ΔT1及び第2所定温度差ΔT2を決定する。
ステップS8〜S10:熱源側圧縮機21の容量が所定容量以上であって(S8のYes)、利用側熱交換器41における出口側温度差ΔTwlが第1所定温度差ΔT1以上である場合(ステップS9のYes,ΔTwl>ΔT1)、利用側制御部19は、水媒体回路80上の水媒体の流量が循環ポンプ43の定格流量または最大流量となるように、循環ポンプ43の容量を可変させ、補助熱源53をオンさせる(S10)。補助熱源53がオンした後、利用側制御部19は、水媒体回路80上の水媒体の流量が所定流量となるように、循環ポンプ43の容量制御を行う。
ステップS11〜S12:利用側熱交換器41における出口側温度差ΔTwlが第2所定温度差ΔT2以下である場合(ステップS11のYes,ΔTwl<ΔT2)、利用側制御部19は、補助熱源53をオフさせる(S12)。
尚、ステップS9において、利用側熱交換器41における出口側温度差ΔTwlが第1所定温度差ΔT1以上ではなく(S9のNo)、かつステップS11において、利用側熱交換器41における出口側温度差ΔTwlが第2所定温度差ΔT2以下でもない場合(S11のNo)、現時点での補助熱源53の状態(具体的には、補助熱源53が運転している状態、または運転していない状態)が維持されたまま、ステップS4以降の動作が繰り返される。
尚、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9が故障もしくは強制的に運転が禁止されることなく(S13のNo)、かつ利用側熱交換器41における水媒体入口温度Twrが所定温度以下である場合(S14のNo)、ステップS4以降の動作が繰り返される。
このヒートポンプシステム1には、以下のような特徴がある。
(1)
このヒートポンプシステム1では、演算により得られた貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9の暖房能力Haと、利用側熱交換器41における水媒体の出入口温度差ΔTwlとに基づいて、水媒体回路80上の水媒体の循環流量Frwが演算される。そして、当該演算結果Frwと補助熱源53の能力を示す熱源能力情報Ihcとに基づいて、補助熱源53における水媒体の出口温度Thlが予測される。従って、補助熱源53の出口付近に温度センサを設けずとも、補助熱源53における水媒体の出口温度Thlを知ることができる。
(2)
このヒートポンプシステム1は、水媒体回路80上の循環ポンプ43として、容量可変型のポンプが用いられる。これにより、水媒体回路80を循環する水媒体の流量を適切な量確保することができる。そして、このヒートポンプシステム1では、出入口温度差ΔTwl及び暖房能力Haに基づいて、水媒体回路80上の循環ポンプ43の現在の回転数での循環流量Frwが演算され、該循環流量Frwは、水媒体の出口温度Thlの予測に用いられる。これにより、実際の出口温度Thlをより正確に予測することができる。
このヒートポンプシステム1では、補助熱源53が動作する際、水媒体の流量は最大となる。従って、循環ポンプ43の定格流量または最大流量となる流量の水媒体が利用側熱交換器41により加熱された後、当該水媒体は補助熱源53によって更に加熱されることとなる。
(4)
このヒートポンプシステム1では、熱源側圧縮機21の容量が所定容量以上であって、かつ利用側熱交換器41における水媒体の出口側温度差ΔTwlが第1所定温度差ΔT1以上である場合、補助熱源53は運転を行う。これにより、利用側熱交換器41による水媒体の加熱のみでは水媒体の温度が所望する温度となっていない場合であっても、補助熱源53による更なる加熱によって、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9には所望する温度の水媒体が供給されるようになる。
このヒートポンプシステム1では、出口側温度差ΔTwlが第1所定温度差ΔT1よりも小さい第2所定温度差ΔT2以下、つまりは利用側熱交換器41における水媒体の出口温度Twlが目標出口温度Twlsに近い場合には、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9は所望する温度の水媒体を得ており補助熱源53をこれ以上運転させる必要がないため、補助熱源53は運転を停止する。これにより、補助熱源53を不必要に運転することによる電力消費を防ぐことができる。
(6)
このヒートポンプシステム1では、第1所定温度差ΔT1及び第2所定温度差ΔT2は、予測された補助熱源53の水媒体の出口温度Thlに基づいて決定される変数である。これにより、出口温度差ΔTwlが、その時々における予測された補助熱源53の水媒体の出口温度Thlによって変更される第1所定温度差ΔT1及び第2所定温度差ΔT2と比較されることによって、補助熱源53の運転は、適切に開始/停止することができる。
このヒートポンプシステム1では、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合には、補助熱源53の運転は強制的に停止される。これにより、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9が故障や運転を禁止されている際、補助熱源53が運転していることで水媒体が更に加熱され続けることがない。従って、補助熱源53が要因となって引き起こされるヒートポンプシステム1の更なる故障や事故等を防ぐことができる。また、補助熱源53の運転による消費電力を抑えることができる。
(8)
上述のように、演算された貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9の暖房能力Haや水媒体の循環流量Frw等によって補助熱源53における水媒体の出口温度Thlが予測されるが、場合によっては、予測結果Thlが実際の水媒体の出口温度とは異なる恐れがある。そこで、このヒートポンプシステム1では、更に、利用側熱交換器41に返ってくる水媒体の温度、つまりは利用側熱交換器41における水媒体の入口温度Twrをモニターしつつ、必要な場合には補助熱源53の運転を停止させる。これにより、仮に予測結果Thlが実際の水媒体の出口温度とは異なっている場合であっても、補助熱源53は、水熱源の入口温度Twrに基づいて適切な運転制御がなされるようになる。
(9)
このヒートポンプシステム1では、補助熱源53の容量を、リモートコントローラ90等のメニューボタン96aを介して変更することができる。これにより、例えばヒートポンプシステム1が設置される国の電源の状況に応じて、補助熱源53の容量を適宜可変することができるようになる。
(A)
上述のヒートポンプシステム1では、補助熱源53は、ヒートポンプシステム1の設置時に水媒体連絡管16に外付けされると説明した。しかし、補助熱源53は、利用ユニット4組み立て時(利用ユニット4の出荷前)に、利用ユニット4内部の利用側熱交換器41の出口付近に取り付けられていてもよい。
(B)
上述のヒートポンプシステム1では、利用ユニット4側の利用側制御部19にて、暖房能力Ha、循環流量Fwrの演算、ならびに、補助熱源53における水媒体の出口温度Thlの予測がされると説明した。しかし、暖房能力Ha、循環流量Fwrの演算、ならびに、補助熱源53における水媒体の出口温度Thlの予測は、熱源ユニット2側の熱源側制御部12にて行われても良い。また、例えば暖房能力Haの演算は熱源側制御部12で行われ、循環流量Fwrの演算及び補助熱源53における水媒体の出口温度Thlの予測は、利用側制御部19で行われても良い。
(C)
上述のヒートポンプシステム1では、図5,6のS4に示すように、暖房能力Haの演算が定期的に行われる場合について説明した。しかし、暖房能力Haの演算は、暖房能力Haの値が比較的変化しにくい値である場合には、例えばヒートポンプシステム1の起動時にのみ行われても良い。
上述のヒートポンプシステム1では、図1に示すように、熱源ユニット2と利用ユニット4とが別々に設けられている場合について説明した。しかし、熱源ユニット2及び利用ユニット4は、例えば1つのユニットとして構成されていてもよい。この場合においても、補助熱源53は、貯湯ユニット8及び温水暖房ユニット9に供給される水媒体が流れる水媒体連絡管15,16上に取り付けられている。
(E)
上述のヒートポンプシステム1では、1台の熱源ユニット2に利用ユニット4が1台接続されている場合について説明した。しかし、利用ユニット4の台数は、複数台であってもよい。この場合、各利用ユニット4には、貯湯ユニット8や温水暖房ユニット9等の水媒体機器が接続され、当該水媒体機器と各利用ユニット4とを繋ぐ各水媒体連絡管16上には、補助熱源53が取り付けられている。
上述のヒートポンプシステム1では、熱源ユニット2に、水媒体を利用する利用ユニット4が接続されている場合について説明した。しかし、熱源ユニット2には、水媒体を利用する利用ユニット4に加え、熱源側冷媒を用いて空気を空調する空調機が更に接続されていてもよい。
2 熱源ユニット
4 利用ユニット
8 貯湯ユニット
9 温水暖房ユニット
11 熱源側通信部
12 熱源側制御部
15,16 水媒体連絡管
18 利用側通信部
19 利用側制御部
21 熱源側圧縮機
21a 熱源側圧縮機モータ
24 熱源側熱交換器
41 利用側熱交換器
42 利用側流量調節弁
43 循環ポンプ
44 循環ポンプモータ
80 水媒体回路
90 リモートコントローラ
96a メニューボタン
191 暖房能力演算部
192 循環流量演算部
193 予測部
194 ポンプ容量制御部
195 熱源運転制御部
161 水媒体切換機構
Claims (9)
- 冷媒を圧縮する圧縮機(21)と、冷媒の蒸発器として機能することが可能な熱源側熱交換器(24)と、冷媒の放熱器として機能し水媒体を加熱可能な冷媒−水熱交換器(41)とを有する冷媒回路(20)と、
循環ポンプ(43)と前記冷媒−水熱交換器(41)とを有しており、前記冷媒−水熱交換器(41)において冷媒との間で熱交換された水媒体が循環しており、かつ、この水媒体を利用して運転を行う水媒体機器(8,9)と接続された水媒体回路(80)と、
前記水媒体回路(80)において前記冷媒−水熱交換器(41)の水媒体出口側に設けられ、前記水媒体回路(80)上を循環する水媒体を更に加熱可能な補助熱源(53)と、
前記冷媒回路(20)を流れる冷媒または構成機器の運転状態量に基づいて前記水媒体機器(8,9)の暖房能力を演算する暖房能力演算部(191)と、
前記冷媒−水熱交換器(41)における水媒体の入口温度と出口温度との差である出入口温度差及び前記暖房能力に基づいて、前記水媒体回路(80)上の水媒体の循環流量を演算する循環流量演算部(192)と、
前記循環流量と前記補助熱源(53)の能力を示す熱源能力情報とに基づいて、前記補助熱源(53)が動作した場合の前記補助熱源(53)における水媒体の出口温度を予測する予測部(193)と、
を備える、ヒートポンプシステム(1)。 - 前記循環ポンプ(43)は、容量可変型のポンプであって、
前記循環流量演算部(192)は、動作している前記循環ポンプの現在の回転数での前記循環流量を演算する、
請求項1に記載のヒートポンプシステム(1)。 - 前記補助熱源(53)が動作を開始する際、前記水媒体回路(80)上の水媒体の流量が前記循環ポンプ(43)の定格流量又は最大流量となるように、前記循環ポンプ(43)の容量を可変する制御を行うポンプ容量制御部(194)、
を更に備える、
請求項2に記載のヒートポンプシステム(1)。 - 前記圧縮機(21)は、容量可変型の圧縮機であって、
前記圧縮機(21)の容量が所定容量以上である場合に前記冷媒−水熱交換器(41)における水媒体の出口温度と目標出口温度との差である出口側温度差が第1所定温度差以上である場合、前記補助熱源(53)に運転を行わせる熱源運転制御部(195)、
を更に備える、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1)。 - 前記熱源運転制御部(195)は、前記補助熱源(53)が運転している状態において、前記出口側温度差が前記第1所定温度差よりも小さい第2所定温度差以下である場合、前記補助熱源(53)の運転を停止させる、
請求項4に記載のヒートポンプシステム(1)。 - 前記第1所定温度差及び前記第2所定温度差は、前記予測部(193)による予測結果に基づいて決定される、
請求項5に記載のヒートポンプシステム(1)。 - 前記熱源運転制御部(195)は、前記補助熱源(53)が運転している状態において前記水媒体機器(8,9)が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合、前記圧縮機(21)の運転容量に関係なく前記補助熱源(53)の運転を停止させる、
請求項4〜6のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1)。 - 前記熱源運転制御部(195)は、前記補助熱源(53)が運転している状態において前記冷媒−水熱交換器(41)における水媒体の入口温度が所定温度以上である場合、前記補助熱源(53)の運転を停止させる、
請求項4〜7のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1)。 - 前記補助熱源(53)は、容量可変型の熱源であって、
前記補助熱源(53)の容量の設定を受け付け可能な受付部(96a)、
を更に備える、
請求項1〜8のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム(1)。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2010/000530 WO2011092741A1 (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | ヒートポンプシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2011092741A1 true JPWO2011092741A1 (ja) | 2013-05-23 |
JP5400177B2 JP5400177B2 (ja) | 2014-01-29 |
Family
ID=44318761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011551583A Active JP5400177B2 (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | ヒートポンプシステム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9429343B2 (ja) |
EP (1) | EP2530406B1 (ja) |
JP (1) | JP5400177B2 (ja) |
CN (1) | CN102725598B (ja) |
WO (1) | WO2011092741A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PT2356387T (pt) * | 2008-11-18 | 2019-12-23 | Phoebus Energy Ltd | Sistema de aquecimento híbrido |
JP5798139B2 (ja) * | 2013-02-15 | 2015-10-21 | リンナイ株式会社 | 暖房装置 |
TWI529356B (zh) * | 2013-11-28 | 2016-04-11 | 台灣日立股份有限公司 | 冷熱共生熱泵設備 |
CN104061716B (zh) * | 2014-07-09 | 2016-08-03 | 陈新波 | 一种带有辅助热源的多功能空调热水系统 |
JP6550959B2 (ja) * | 2015-06-22 | 2019-07-31 | 三菱電機株式会社 | 熱媒体システム |
ES2785565T3 (es) | 2016-05-31 | 2020-10-07 | Daikin Ind Ltd | Aparato para calefacción de espacios y suministro de agua caliente |
JP6693312B2 (ja) | 2016-07-07 | 2020-05-13 | 株式会社富士通ゼネラル | 空気調和装置 |
CN106839075A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-06-13 | 天津商业大学 | 小型风冷热泵机组蓄热装置 |
JP6925455B2 (ja) | 2018-02-07 | 2021-08-25 | 三菱電機株式会社 | 空調システム及び空調制御方法 |
CN110006180A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-07-12 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 循环液换热功率控制方法与控制装置、控制器及存储介质 |
CN111306717B (zh) * | 2019-12-05 | 2022-01-04 | 广东志高暖通设备股份有限公司 | 一种混合式热泵系统制热量的计算控制方法 |
JP2023135438A (ja) | 2022-03-15 | 2023-09-28 | 三菱重工業株式会社 | 制御装置、排熱回収冷凍機システム、制御方法及びプログラム |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07269964A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-20 | Toshiba Corp | 空気調和装置 |
JP2000065398A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置 |
JP2003065585A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Hokkaido Electric Power Co Inc:The | 冷暖房システム |
JP2005241088A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Corona Corp | 貯湯式給湯装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1553268A (en) * | 1976-06-01 | 1979-09-26 | Canada Square Management Ltd | Temperature control system for a building |
JP3550336B2 (ja) * | 2000-02-10 | 2004-08-04 | ダイダン株式会社 | 冷暖房システム |
KR100567491B1 (ko) * | 2002-02-12 | 2006-04-03 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 히트 펌프 급탕 장치 |
JP2003314838A (ja) | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | ヒートポンプ式温水暖房装置 |
US6993921B2 (en) * | 2004-03-04 | 2006-02-07 | Carrier Corporation | Multi-variable control of refrigerant systems |
US7802441B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-09-28 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with accumulator at boost compressor output |
JP5216368B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2013-06-19 | 日立アプライアンス株式会社 | ヒートポンプ式給湯機 |
-
2010
- 2010-01-29 WO PCT/JP2010/000530 patent/WO2011092741A1/ja active Application Filing
- 2010-01-29 JP JP2011551583A patent/JP5400177B2/ja active Active
- 2010-01-29 US US13/574,766 patent/US9429343B2/en active Active
- 2010-01-29 CN CN201080062488.0A patent/CN102725598B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-01-29 EP EP10844514.9A patent/EP2530406B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07269964A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-20 | Toshiba Corp | 空気調和装置 |
JP2000065398A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置 |
JP2003065585A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Hokkaido Electric Power Co Inc:The | 冷暖房システム |
JP2005241088A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Corona Corp | 貯湯式給湯装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011092741A1 (ja) | 2011-08-04 |
EP2530406A4 (en) | 2014-05-28 |
JP5400177B2 (ja) | 2014-01-29 |
EP2530406B1 (en) | 2017-03-22 |
US20120297808A1 (en) | 2012-11-29 |
EP2530406A1 (en) | 2012-12-05 |
CN102725598A (zh) | 2012-10-10 |
US9429343B2 (en) | 2016-08-30 |
CN102725598B (zh) | 2014-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5400177B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
US20110302947A1 (en) | Heat pump system | |
US9310106B2 (en) | Heat pump system | |
US8950202B2 (en) | Heat pump system | |
JP5498512B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP5475874B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP5498511B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP5790736B2 (ja) | 空気調和装置 | |
JP2010196951A (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP2010196953A (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP5428381B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP6589946B2 (ja) | 冷凍装置 | |
KR101319673B1 (ko) | 냉매사이클 연동 물 순환 시스템 | |
JP5500292B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP5913402B2 (ja) | ヒートポンプシステム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130604 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131022 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131024 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5400177 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |