JP3869801B2 - ヒートポンプ式給湯暖房装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＨＦＣやＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプ式給湯暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のヒートポンプ式給湯暖房装置は、ヒートポンプユニットで熱交換して得られた高温水を貯湯タンクに貯湯・蓄熱し、このタンクの高温水を給湯や風呂に使用するとともに、この高温水と熱交換して得られた暖房用温水を用いて温水暖房を行うものが知られている。このものでは、暖房負荷が大きいと十分な温度の温水が得られないものであった。
【０００３】
また、ヒートポンプユニットの冷媒回路に給湯用の水冷媒熱交換器と暖房用の水冷媒熱交換器を組み込み、貯湯運転と温水暖房運転が行えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、このものでは、温水暖房運転中に暖房負荷が少なくなると、温水循環路の戻り側の温水温度が高くなり、熱交換が十分に行われずに冷媒温度が高くなり、圧縮機の負荷が高くなる問題があり、圧縮機の保護のため運転を停止せざるを得なかった。そのため、ヒートポンプユニットを暖房用に使用する場合、暖房用温水循環路の戻り温度が高い場合には対応が困難となっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２５７３６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、貯湯運転や温水暖房運転が行えるようにしたものにおいて、給湯用の水冷媒熱交換器や暖房用の水冷媒熱交換器での放熱が十分行われなくとも、これとは別に熱交換器を設けることにより冷媒温度の低下を可能として、種々の暖房負荷に対応できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、圧縮機、暖房用の温水を生成するための第1水冷媒熱交換器と貯湯タンクの貯湯水を生成するための第２水冷媒熱交換器との並列回路、内部熱交換器、減圧装置及び空気熱交換器とを順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器と温水暖房器との間で温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させることにより前記第２水冷媒熱交換器で前記冷媒回路の冷媒と熱交換して加熱された高温水を前記貯湯タンクに貯湯する第２温水循環路と、前記第１温水循環路による温水暖房運転中及び前記第２温水循環路による貯湯運転中に前記第1水冷媒熱交換器及び第２水冷媒熱交換器から流出した冷媒と更に前記空気熱交換器を経た冷媒との熱交換を前記内部熱交換器が行うように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１はヒートポンプ式給湯暖房装置の全体システムを示す系統図である。図1において、Ａはヒートポンプユニット、Ｂはタンクユニット、Ｃ１は温水暖房用の第1温水循環路、Ｃ２は貯湯用の第２温水循環路、ＲはヒートポンプユニットＡに内蔵された冷媒回路である。ＨＦＣやＣＯ2等の冷媒を用いることができるが、本実施形態ではＣＯ2を用いる。
【００１２】
１及び２は第１温水循環路Ｃ１に設けられた床暖房パネル、３及び４は床暖房パネル１及び２に対応して設けられた床暖房リモートコントローラ（以下、「床暖房リモコン」という）であり、前記第１温水循環路Ｃ１には、熱動弁５及び６、循環ポンプ７、膨張タンク８、第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ、バイパス管１０などが設けられている。
【００１３】
前記冷媒回路Ｒは、ＣＯ2冷媒を用いた能力調整が可能な２段圧縮式の圧縮機１１と、前記第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ、第２水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａ、一端が前記冷媒流路９Ａに接続される第１開閉弁１３及び一端が一次流路１２Ａに接続される第２開閉弁１４と、第１及び第２開閉弁１３、１４が接続される内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ、膨張弁（減圧装置）１６、空気熱交換器１７と、内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂと、アキュムレーター１８とが順次環状に配管接続されている。
【００１４】
前記温水循環路Ｃ１には、第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂから流出した暖房用温水の温度を検出するサーミスタ１９、流量調整弁２０、浴室暖房用のファンコイル２１が設けられている。２２は浴室暖房リモートコントローラ（以下、「浴室暖房リモコン」という）、２３はファンコイルの２１の入口部に設けられた熱動弁、２４は循環ポンプ７によって膨張タンク８から流出した温水の一部を床暖房パネル１、２に供給するための熱動弁、２５は床暖房パネル１、２に流入する温水温度を検知するサーミスタである。
【００１５】
前記第２温水循環路Ｃ２は、第２水冷媒熱交換器１２の水流路１２Ｂと貯湯タンク２６とが循環ポンプ２７、流量調整弁２９を介して環状に接続されている。３０は第２水冷媒熱交換器１２の水流路１２Ｂから流出した温水温度を検知するサーミスタである。
【００１６】
前記貯湯タンク２６には水々熱交換器３１の一次流路３１Ａが循環ポンプ３２を介して接続されている。また、水々熱交換器３１の二次流路３１Ｂには循環ポンプ３３を介して浴槽３４が接続されている。３５は貯湯タンク２６の上部に接続された給湯管であり、この給湯管３５にはミキシングバルブ３６が設けられている。３８は給水管であり、この給水管３８は貯湯タンク２６の下部とミキシングバルブ３６とに分岐接続され、更に開閉弁３９を介して膨張タンク８に接続されている。
【００１７】
なお、部屋が暖まってくると、床暖房パネル１、２ではそれほど放熱されなくなり、膨張タンク８から水冷媒熱交換器９へは５０〜６０℃の高温水が供給されることとなるため、水冷媒熱交換器９ではそれほど熱交換されず、冷媒温度も高温となり、圧縮機１１に高負荷が掛かることとなる。そこで、高温となった冷媒の冷却機構として前記水冷媒熱交換器９の他に設けたのが前記内部熱交換器１５である。この内部熱交換器１５での放熱分は同じ冷媒回路Ｒ内の空気熱交換器１７を通過した後の冷媒に取込まれるので、冷媒回路Ｒの吸熱効率をも向上させている。
【００１８】
また、ヒートポンプユニットＡとタンクユニットＢにはそれぞれマイクロコンピュータから成る制御装置（制御手段）Ｓ１、Ｓ２が設けられている。この制御装置Ｓ１、Ｓ２は床暖房リモコン３、４や浴室暖房用ファンコイル２１からの運転信号や温度信号と、サーミスタ１９、２５、３０の温度信号とに応じて、圧縮機１１の運転と周波数制御、循環ポンプ７、２７の運転制御、熱動弁５、６、２４、膨張弁１６の開度制御、流量調整弁２０、２９の開度制御などを行うものであり、以下その動作を説明する。
【００１９】
〈床暖房運転〉
床暖房パネル１による床暖房を行う場合、その部屋の壁面等に取り付けられた床暖房リモコン３の運転スイッチをオンにする。すると、これに対応した熱動弁５が開き、循環ポンプ７が運転し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁５→床暖房パネル１→膨張タンク８の順に温水が流れる。なお、バイパス管１０は、熱動弁５が開くのに時間がかかり、また熱動弁５が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００２０】
また、前記床暖房リモコン３の運転スイッチをオンにした際に、ヒートポンプユニットＡの圧縮機１１が運転すると共に第１開閉弁１３が開き、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１１→第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ→第１開閉弁１３→内部１５の一次流路１５Ａ→膨張弁１６→空気熱交換器１７→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター１８→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、貯湯は行われないので、第２開閉弁１４は閉じており、水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａには冷媒は流れない。
【００２１】
前記床暖房パネル１に供給される温水の温度は６０〜７０℃であるが、サーミスタ１９が検知する温水温度がこの温度になるように圧縮機１１の周波数制御、膨張弁１６の弁開度制御及び流量調整弁２０の弁開度制御が行われる。
【００２２】
また、床暖房制御は、床暖房リモコン３に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温を検知し、設定温度と室温との偏差に基づき熱動弁５を開閉制御し、床暖房パネル１への温水量を制御することにより行われる。
【００２３】
また、床暖房パネル２で同時に床暖房を行う場合、床暖房リモコン４の運転スイッチをオンにすることにより、同様に熱動弁６が開閉制御され、床暖房パネル１及び２に同時に温水が供給され、床暖房パネル１及び２への温水量を個別に制御することにより、床暖房の個別制御が可能となっている。
【００２４】
このような床暖房運転を行う場合、床暖房する部屋が暖まってくると、床暖房パネル１、２からの放熱量が小さくなり、膨張タンク８から水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂへは５０〜６０℃の温水が供給されることとなる。このため、水冷媒熱交換器９ではそれほど熱交換されず、冷媒温度も高温となって圧縮機１１に負荷がかかる。このような場合の冷媒の冷却機構として設けたのが内部熱交換器１５であり、内部熱交換器１５の一次流路１５Ａでの放熱分は同じ冷媒回路Ｒにある内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂで再度吸収されるため、無駄なく、効率を落とすことなく、冷媒回路Ｒを構成できる。
【００２５】
〈浴室暖房運転〉
ファンコイル２１による浴室の温風暖房を行う場合、浴室暖房リモコン２２をオンにする。すると、ファンコイル２１入口部の熱動弁２３が開き、循環ポンプ７が運転する。第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁２３→ファンコイル２１→膨張タンク８の順に温水が流れる。バイパス管１０は、熱動弁２３が開くのに時間がかかり、また熱動弁２３が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００２６】
ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は床暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁１４は閉じており、水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａには冷媒は流れない。
【００２７】
前記ファンコイル２１に供給される温水の温度は８０℃であるが、そのための温水制御は床暖房運転の場合と同様である。また、浴室暖房制御はファンコイル２１に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温を検知し、ファン回転数を制御し、熱動弁２３を開閉制御することにより行われる。
【００２８】
〈床暖房と浴室暖房の同時運転〉
床暖房パネル１、２による床暖房と、ファンコイル２１による浴室温風暖房を同時に行う場合、それぞれのリモコン３、４、２２の運転スイッチをオンにする。すると、熱動弁５、６、２３が開き、循環ポンプ７が運転し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁５、６→床暖房パネル１、２→膨張タンク８の順に温水が流れると共に、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁２３→ファンコイル２１→膨張タンク８の順に温水が流れる。
【００２９】
バイパス管１０は、熱動弁５、６、２３が開くのに時間がかかり、また熱動弁５、６、２３が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００３０】
このときのサーミスタ１９による温水温度制御は８０℃であるが、これでは床暖房パネル１、２用の温水としては温度が高すぎることになる。これを解決するために、熱動弁２４を開くことで８０℃の温水に膨張タンク８からの中温水を混ぜ、サーミスタ２５にて検知される温水の温度が６０〜７０℃になるように制御している。また、中温水を混ぜすぎて低温になった場合は熱動弁２４を閉じ、サーミスタ２５の検知温度に基づく熱動弁２４の開閉制御を行う。
【００３１】
ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は床暖房運転又は浴室暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁１４は閉じており、水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａには冷媒は流れない。
【００３２】
〈貯湯運転〉
貯湯タンク２６に貯湯を行う場合、循環ポンプ２７が運転し、第２温水循環路Ｃ２では、貯湯タンク２６→循環ポンプ２７→第２水冷媒熱交換器１２の水流路１２Ｂ→流量調整弁２９→貯湯タンク２６の順に給湯用の温水が流れ、貯湯タンク２６に貯湯される。
【００３３】
ヒートポンプユニットＡでは圧縮機１１が運転すると共に第２開閉弁１４が開き、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１１→第２水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａ→内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ→膨張弁１６→空気熱交換器１７→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター１８→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、暖房は行われないので、第１開閉弁１３は閉じており、水冷媒熱交換器９の一次流路９Ａには冷媒は流れない。
【００３４】
従って、貯湯タンク２６への貯湯の際にも、第２水冷媒熱交換器１２から流出した冷媒と空気熱交換器１７から流出した冷媒との熱交換を前記内部熱交換器１５が行うものであるから、より高温の給水にも対応でき、貯湯タンク２６全体のより高温度の保温が可能となる。
【００３５】
貯湯タンク２６へ供給される温水温度は９０℃であるが、サーミスタ３０が検知する温度がこの温度になるように、圧縮機１１の周波数制御、膨張弁１６の弁開度制御、流量調整弁２９の弁開度制御が行われる。
【００３６】
貯湯タンク２６に貯湯された高温水はミキシングバルブ３６にて適度な温度に調整され、給湯管３５から台所やシャワーへの給湯や浴槽３４へのお湯張り等に利用される。そして、給湯が行われると、給水管３８から貯湯タンク２６に給水が行われる。また、循環ポンプ３２、３３を運転することにより、貯湯タンク２６の高温水と浴槽３４の温水を水々熱交換器３１で熱交換し、浴槽３４の温水の追い焚きを行うこともできる。
【００３７】
〈暖房と貯湯の同時運転〉
この場合の暖房用温水の循環経路と貯湯用の温水の循環経路は上述したとおりである。冷媒回路Ｒでは、第１及び第２開閉弁１３、１４が共に開き、圧縮機１１→第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ及び第２水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａ→内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ→膨張弁１６→空気熱交換器１７→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター１８→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、第１水冷媒熱交換器９、第２水冷媒熱交換器１２及び内部熱交換器１５で熱交換が行われるのは言うまでもない。
【００３８】
また、サーミスタ１９、２５、３０においてそれぞれ上述した目標温度になるように、圧縮機１１の周波数制御、膨張弁１６の弁開度制御、流量調整弁２０、２９の弁開度制御が行われる。同時運転が行われた場合には、圧縮機１１は最大能力で運転するようにしてあり、暖房側と貯湯側とで十分な能力が得られるようにしてある。
【００３９】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、貯湯運転や温水暖房運転が行えるようにしたものにおいて、給湯用の水冷媒熱交換器や暖房用の水冷媒熱交換器での放熱が十分行われなくとも、これとは別に熱交換器を設けることにより冷媒温度の低下を可能として、種々の暖房負荷に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプ式給湯暖房装置の全体系統図である。
【符号の説明】
１、２ 床暖房パネル（温水暖房器）
９、１２ 水冷媒熱交換器
１１ 圧縮機
１５ 内部熱交換器
１６ 膨張弁（減圧装置）
１７ 空気熱交換器
２６ 貯湯タンク
Ｃ１ 第1温水循環路
Ｃ２ 第２温水循環路
Ｒ 冷媒回路
Ｓ１、Ｓ２ 制御装置（制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＨＦＣやＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプ式給湯暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のヒートポンプ式給湯暖房装置は、ヒートポンプユニットで熱交換して得られた高温水を貯湯タンクに貯湯・蓄熱し、このタンクの高温水を給湯や風呂に使用するとともに、この高温水と熱交換して得られた暖房用温水を用いて温水暖房を行うものが知られている。このものでは、暖房負荷が大きいと十分な温度の温水が得られないものであった。
【０００３】
また、ヒートポンプユニットの冷媒回路に給湯用の水冷媒熱交換器と暖房用の水冷媒熱交換器を組み込み、貯湯運転と温水暖房運転が行えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、このものでは、温水暖房運転中に暖房負荷が少なくなると、温水循環路の戻り側の温水温度が高くなり、熱交換が十分に行われずに冷媒温度が高くなり、圧縮機の負荷が高くなる問題があり、圧縮機の保護のため運転を停止せざるを得なかった。そのため、ヒートポンプユニットを暖房用に使用する場合、暖房用温水循環路の戻り温度が高い場合には対応が困難となっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２５７３６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、貯湯運転や温水暖房運転が行えるようにしたものにおいて、給湯用の水冷媒熱交換器や暖房用の水冷媒熱交換器での放熱が十分行われなくとも、これとは別に熱交換器を設けることにより冷媒温度の低下を可能として、種々の暖房負荷に対応できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、圧縮機、暖房用の温水を生成するための第1水冷媒熱交換器と貯湯タンクの貯湯水を生成するための第２水冷媒熱交換器との並列回路、内部熱交換器、減圧装置及び空気熱交換器とを順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器と温水暖房器との間で温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させることにより前記第２水冷媒熱交換器で前記冷媒回路の冷媒と熱交換して加熱された高温水を前記貯湯タンクに貯湯する第２温水循環路と、前記第１温水循環路による温水暖房運転中及び前記第２温水循環路による貯湯運転中に前記第1水冷媒熱交換器及び第２水冷媒熱交換器から流出した冷媒と更に前記空気熱交換器を経た冷媒との熱交換を前記内部熱交換器が行うように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１はヒートポンプ式給湯暖房装置の全体システムを示す系統図である。図1において、Ａはヒートポンプユニット、Ｂはタンクユニット、Ｃ１は温水暖房用の第1温水循環路、Ｃ２は貯湯用の第２温水循環路、ＲはヒートポンプユニットＡに内蔵された冷媒回路である。ＨＦＣやＣＯ2等の冷媒を用いることができるが、本実施形態ではＣＯ2を用いる。
【００１２】
１及び２は第１温水循環路Ｃ１に設けられた床暖房パネル、３及び４は床暖房パネル１及び２に対応して設けられた床暖房リモートコントローラ（以下、「床暖房リモコン」という）であり、前記第１温水循環路Ｃ１には、熱動弁５及び６、循環ポンプ７、膨張タンク８、第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ、バイパス管１０などが設けられている。
【００１３】
前記冷媒回路Ｒは、ＣＯ2冷媒を用いた能力調整が可能な２段圧縮式の圧縮機１１と、前記第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ、第２水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａ、一端が前記冷媒流路９Ａに接続される第１開閉弁１３及び一端が一次流路１２Ａに接続される第２開閉弁１４と、第１及び第２開閉弁１３、１４が接続される内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ、膨張弁（減圧装置）１６、空気熱交換器１７と、内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂと、アキュムレーター１８とが順次環状に配管接続されている。
【００１４】
前記温水循環路Ｃ１には、第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂから流出した暖房用温水の温度を検出するサーミスタ１９、流量調整弁２０、浴室暖房用のファンコイル２１が設けられている。２２は浴室暖房リモートコントローラ（以下、「浴室暖房リモコン」という）、２３はファンコイルの２１の入口部に設けられた熱動弁、２４は循環ポンプ７によって膨張タンク８から流出した温水の一部を床暖房パネル１、２に供給するための熱動弁、２５は床暖房パネル１、２に流入する温水温度を検知するサーミスタである。
【００１５】
前記第２温水循環路Ｃ２は、第２水冷媒熱交換器１２の水流路１２Ｂと貯湯タンク２６とが循環ポンプ２７、流量調整弁２９を介して環状に接続されている。３０は第２水冷媒熱交換器１２の水流路１２Ｂから流出した温水温度を検知するサーミスタである。
【００１６】
前記貯湯タンク２６には水々熱交換器３１の一次流路３１Ａが循環ポンプ３２を介して接続されている。また、水々熱交換器３１の二次流路３１Ｂには循環ポンプ３３を介して浴槽３４が接続されている。３５は貯湯タンク２６の上部に接続された給湯管であり、この給湯管３５にはミキシングバルブ３６が設けられている。３８は給水管であり、この給水管３８は貯湯タンク２６の下部とミキシングバルブ３６とに分岐接続され、更に開閉弁３９を介して膨張タンク８に接続されている。
【００１７】
なお、部屋が暖まってくると、床暖房パネル１、２ではそれほど放熱されなくなり、膨張タンク８から水冷媒熱交換器９へは５０〜６０℃の高温水が供給されることとなるため、水冷媒熱交換器９ではそれほど熱交換されず、冷媒温度も高温となり、圧縮機１１に高負荷が掛かることとなる。そこで、高温となった冷媒の冷却機構として前記水冷媒熱交換器９の他に設けたのが前記内部熱交換器１５である。この内部熱交換器１５での放熱分は同じ冷媒回路Ｒ内の空気熱交換器１７を通過した後の冷媒に取込まれるので、冷媒回路Ｒの吸熱効率をも向上させている。
【００１８】
また、ヒートポンプユニットＡとタンクユニットＢにはそれぞれマイクロコンピュータから成る制御装置（制御手段）Ｓ１、Ｓ２が設けられている。この制御装置Ｓ１、Ｓ２は床暖房リモコン３、４や浴室暖房用ファンコイル２１からの運転信号や温度信号と、サーミスタ１９、２５、３０の温度信号とに応じて、圧縮機１１の運転と周波数制御、循環ポンプ７、２７の運転制御、熱動弁５、６、２４、膨張弁１６の開度制御、流量調整弁２０、２９の開度制御などを行うものであり、以下その動作を説明する。
【００１９】
〈床暖房運転〉
床暖房パネル１による床暖房を行う場合、その部屋の壁面等に取り付けられた床暖房リモコン３の運転スイッチをオンにする。すると、これに対応した熱動弁５が開き、循環ポンプ７が運転し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁５→床暖房パネル１→膨張タンク８の順に温水が流れる。なお、バイパス管１０は、熱動弁５が開くのに時間がかかり、また熱動弁５が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００２０】
また、前記床暖房リモコン３の運転スイッチをオンにした際に、ヒートポンプユニットＡの圧縮機１１が運転すると共に第１開閉弁１３が開き、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１１→第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ→第１開閉弁１３→内部１５の一次流路１５Ａ→膨張弁１６→空気熱交換器１７→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター１８→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、貯湯は行われないので、第２開閉弁１４は閉じており、水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａには冷媒は流れない。
【００２１】
前記床暖房パネル１に供給される温水の温度は６０〜７０℃であるが、サーミスタ１９が検知する温水温度がこの温度になるように圧縮機１１の周波数制御、膨張弁１６の弁開度制御及び流量調整弁２０の弁開度制御が行われる。
【００２２】
また、床暖房制御は、床暖房リモコン３に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温を検知し、設定温度と室温との偏差に基づき熱動弁５を開閉制御し、床暖房パネル１への温水量を制御することにより行われる。
【００２３】
また、床暖房パネル２で同時に床暖房を行う場合、床暖房リモコン４の運転スイッチをオンにすることにより、同様に熱動弁６が開閉制御され、床暖房パネル１及び２に同時に温水が供給され、床暖房パネル１及び２への温水量を個別に制御することにより、床暖房の個別制御が可能となっている。
【００２４】
このような床暖房運転を行う場合、床暖房する部屋が暖まってくると、床暖房パネル１、２からの放熱量が小さくなり、膨張タンク８から水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂへは５０〜６０℃の温水が供給されることとなる。このため、水冷媒熱交換器９ではそれほど熱交換されず、冷媒温度も高温となって圧縮機１１に負荷がかかる。このような場合の冷媒の冷却機構として設けたのが内部熱交換器１５であり、内部熱交換器１５の一次流路１５Ａでの放熱分は同じ冷媒回路Ｒにある内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂで再度吸収されるため、無駄なく、効率を落とすことなく、冷媒回路Ｒを構成できる。
【００２５】
〈浴室暖房運転〉
ファンコイル２１による浴室の温風暖房を行う場合、浴室暖房リモコン２２をオンにする。すると、ファンコイル２１入口部の熱動弁２３が開き、循環ポンプ７が運転する。第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁２３→ファンコイル２１→膨張タンク８の順に温水が流れる。バイパス管１０は、熱動弁２３が開くのに時間がかかり、また熱動弁２３が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００２６】
ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は床暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁１４は閉じており、水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａには冷媒は流れない。
【００２７】
前記ファンコイル２１に供給される温水の温度は８０℃であるが、そのための温水制御は床暖房運転の場合と同様である。また、浴室暖房制御はファンコイル２１に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温を検知し、ファン回転数を制御し、熱動弁２３を開閉制御することにより行われる。
【００２８】
〈床暖房と浴室暖房の同時運転〉
床暖房パネル１、２による床暖房と、ファンコイル２１による浴室温風暖房を同時に行う場合、それぞれのリモコン３、４、２２の運転スイッチをオンにする。すると、熱動弁５、６、２３が開き、循環ポンプ７が運転し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁５、６→床暖房パネル１、２→膨張タンク８の順に温水が流れると共に、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２０→熱動弁２３→ファンコイル２１→膨張タンク８の順に温水が流れる。
【００２９】
バイパス管１０は、熱動弁５、６、２３が開くのに時間がかかり、また熱動弁５、６、２３が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００３０】
このときのサーミスタ１９による温水温度制御は８０℃であるが、これでは床暖房パネル１、２用の温水としては温度が高すぎることになる。これを解決するために、熱動弁２４を開くことで８０℃の温水に膨張タンク８からの中温水を混ぜ、サーミスタ２５にて検知される温水の温度が６０〜７０℃になるように制御している。また、中温水を混ぜすぎて低温になった場合は熱動弁２４を閉じ、サーミスタ２５の検知温度に基づく熱動弁２４の開閉制御を行う。
【００３１】
ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は床暖房運転又は浴室暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁１４は閉じており、水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａには冷媒は流れない。
【００３２】
〈貯湯運転〉
貯湯タンク２６に貯湯を行う場合、循環ポンプ２７が運転し、第２温水循環路Ｃ２では、貯湯タンク２６→循環ポンプ２７→第２水冷媒熱交換器１２の水流路１２Ｂ→流量調整弁２９→貯湯タンク２６の順に給湯用の温水が流れ、貯湯タンク２６に貯湯される。
【００３３】
ヒートポンプユニットＡでは圧縮機１１が運転すると共に第２開閉弁１４が開き、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１１→第２水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａ→内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ→膨張弁１６→空気熱交換器１７→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター１８→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、暖房は行われないので、第１開閉弁１３は閉じており、水冷媒熱交換器９の一次流路９Ａには冷媒は流れない。
【００３４】
従って、貯湯タンク２６への貯湯の際にも、第２水冷媒熱交換器１２から流出した冷媒と空気熱交換器１７から流出した冷媒との熱交換を前記内部熱交換器１５が行うものであるから、より高温の給水にも対応でき、貯湯タンク２６全体のより高温度の保温が可能となる。
【００３５】
貯湯タンク２６へ供給される温水温度は９０℃であるが、サーミスタ３０が検知する温度がこの温度になるように、圧縮機１１の周波数制御、膨張弁１６の弁開度制御、流量調整弁２９の弁開度制御が行われる。
【００３６】
貯湯タンク２６に貯湯された高温水はミキシングバルブ３６にて適度な温度に調整され、給湯管３５から台所やシャワーへの給湯や浴槽３４へのお湯張り等に利用される。そして、給湯が行われると、給水管３８から貯湯タンク２６に給水が行われる。また、循環ポンプ３２、３３を運転することにより、貯湯タンク２６の高温水と浴槽３４の温水を水々熱交換器３１で熱交換し、浴槽３４の温水の追い焚きを行うこともできる。
【００３７】
〈暖房と貯湯の同時運転〉
この場合の暖房用温水の循環経路と貯湯用の温水の循環経路は上述したとおりである。冷媒回路Ｒでは、第１及び第２開閉弁１３、１４が共に開き、圧縮機１１→第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ及び第２水冷媒熱交換器１２の一次流路１２Ａ→内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ→膨張弁１６→空気熱交換器１７→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター１８→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、第１水冷媒熱交換器９、第２水冷媒熱交換器１２及び内部熱交換器１５で熱交換が行われるのは言うまでもない。
【００３８】
また、サーミスタ１９、２５、３０においてそれぞれ上述した目標温度になるように、圧縮機１１の周波数制御、膨張弁１６の弁開度制御、流量調整弁２０、２９の弁開度制御が行われる。同時運転が行われた場合には、圧縮機１１は最大能力で運転するようにしてあり、暖房側と貯湯側とで十分な能力が得られるようにしてある。
【００３９】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、貯湯運転や温水暖房運転が行えるようにしたものにおいて、給湯用の水冷媒熱交換器や暖房用の水冷媒熱交換器での放熱が十分行われなくとも、これとは別に熱交換器を設けることにより冷媒温度の低下を可能として、種々の暖房負荷に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプ式給湯暖房装置の全体系統図である。
【符号の説明】
１、２ 床暖房パネル（温水暖房器）
９、１２ 水冷媒熱交換器
１１ 圧縮機
１５ 内部熱交換器
１６ 膨張弁（減圧装置）
１７ 空気熱交換器
２６ 貯湯タンク
Ｃ１ 第1温水循環路
Ｃ２ 第２温水循環路
Ｒ 冷媒回路
Ｓ１、Ｓ２ 制御装置（制御手段）
Claims (1)
- 圧縮機、暖房用の温水を生成するための第1水冷媒熱交換器と貯湯タンクの貯湯水を生成するための第２水冷媒熱交換器との並列回路、内部熱交換器、減圧装置及び空気熱交換器とを順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器と温水暖房器との間で温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させることにより前記第２水冷媒熱交換器で前記冷媒回路の冷媒と熱交換して加熱された高温水を前記貯湯タンクに貯湯する第２温水循環路と、前記第１温水循環路による温水暖房運転中及び前記第２温水循環路による貯湯運転中に前記第1水冷媒熱交換器及び第２水冷媒熱交換器から流出した冷媒と更に前記空気熱交換器を経た冷媒との熱交換を前記内部熱交換器が行うように制御する制御手段とを備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
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