JP5734424B2 - 空調給湯複合システム - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空調給湯複合システム100の冷媒回路構成を概略的に示す回路図である。図1に基づいて、空調給湯複合システム100の冷媒回路構成及び動作について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
冷凍サイクル1は、熱源機Aと、複数台の室内機Bと、給湯装置C、中継機Dと、を備えている。このうち、室内機B及び給湯装置Cは、熱源機Aに対して並列となるように接続されている。そして、熱源機Aと、室内機B及び給湯装置Cとの、間に設置される中継機Dで冷媒の流れを切り換えることで、室内機Bを暖房室内機又は冷房室内機として機能させるようになっている。
熱源機Aには、圧縮機101と、流路切替手段である四方弁102と、室外熱交換器103と、アキュムレーター104とが直列に接続されて搭載されている。この熱源機Aは、室内機B及び給湯装置Cに熱源(冷熱又は温熱)を供給する機能を有している。なお、図示はしていないが、室外熱交換器103の近傍に、この室外熱交換器103に空気を供給するためのファン等の送風機を設けるとよい。
室内機Bには、空調用絞り手段117と、室内熱交換器118とが、直列に接続されて搭載されている。室内機Bは、熱源機Aからの冷熱の供給を受けて冷房負荷を担当したり、熱源機Aからの温熱の供給を受けて暖房負荷を担当したりする機能を有している。なお、室内熱交換器118の近傍に、この室内熱交換器118に空気を供給するためのファン等の送風機を設けるとよい。また、図では、4台の空調用絞り手段117と、4台の室内熱交換器118とが、それぞれ並列に搭載されている場合を例に示している。さらに、便宜的に、中継機Dから室内熱交換器118に接続している接続配管を接続配管133と、中継機Dから空調用絞り手段117に接続している接続配管を接続配管134と称する。
給湯装置Cには、冷媒−熱媒体熱交換器41、冷媒−熱媒体熱交換器41の冷媒流路側に設置された給湯用絞り手段119、及び、冷媒−熱媒体熱交換器41の熱媒体流路側に設置された熱媒体流量調整装置22が搭載されている。給湯装置Cは、冷凍サイクル1の構成の一部と、後述する給湯負荷回路2の構成の一部とが収容され、熱源機Aからの冷熱又は温熱を冷媒−熱媒体熱交換器41を介して給湯負荷回路2に供給する機能を有している。冷凍サイクル1と給湯負荷回路2とは、冷媒−熱媒体熱交換器41でカスケード接続されている。なお、給湯装置Cは、冷媒の流れによって冷水器としても機能する。また、便宜的に、中継機Dから冷媒−熱媒体熱交換器41に接続している接続配管を接続配管135と、中継機Dから給湯用絞り手段119に接続している接続配管を接続配管136と称する。
中継機Dは、室内機B及び給湯装置Cのそれぞれと、熱源機Aとを、接続する機能を有している。また、中継機Dは、第1分配部109の弁手段109a又は弁手段109bの何れかを択一的に開閉することにより、室内機Bを暖房室内機又は冷房室内機として機能させ、給湯装置Cを冷水器または給湯機とするかを決定する。この中継機Dには、気液分離器108と、第1分配部109と、第2分配部110と、第1内部熱交換器111と、第1中継機用絞り手段112と、第2内部熱交換器113と、第2中継機用絞り手段114とが、搭載されている。
また、第2会合部116は、第2分配部110と第2内部熱交換器113との間で分岐されている(以下、分岐配管116aと称する)。この分岐配管116aは、第2中継機用絞り手段114、第2内部熱交換器113及び第1内部熱交換器111を介して低圧側接続配管107に接続されている。
ここでは、駆動している全部の室内機Bで暖房運転を実行し、給湯装置Cで給湯運転を実行している際の冷凍サイクル1の動作を説明する。
給湯負荷回路2は、循環用ポンプ21と、冷媒−熱媒体熱交換器41の熱媒体流路側と、熱媒体流量調整装置22と、熱媒体配管202で接続されて構成されている。つまり、給湯負荷回路2は、循環用ポンプ21、冷媒−熱媒体熱交換器41の熱媒体流路側、及び、熱媒体流量調整装置22が熱媒体配管202で直列に接続されて熱媒体回路を形成するように構成されている。
循環用ポンプ21から送り出された熱媒体は、冷媒−冷媒熱交換器41の熱媒体流路側に流入する。この冷媒−冷媒熱交換器41では、冷凍サイクル1を循環している冷媒によって、給湯負荷回路2を循環している熱媒体が加熱される。加熱された熱媒体は、熱媒体流量調整装置22を通り、熱媒体配管202に接続されている各負荷(たとえば、蛇口、シャワー、貯湯タンク、床暖房等)に送られる。そして、各負荷で利用された熱媒体や、図示省略の給水配管から供給された新たな熱媒体は、再度循環用ポンプ21に取り込まれ、熱媒体配管202を循環することになる。
一方、現時点での熱媒体側の出口温度TH22が前時間の熱媒体側の出口温度(TH22)’よりも高くなっていない場合(ステップST11;NO)、n=n+1として条件を満たさなかった回数をカウントする(ステップST13)。
Q=Cp×v×ΔT ・・・(1)
従って、式(1)を変形すると下記式(2)になる。
ΔT=Q/Cp×1/v ・・・(2)
ステップST15にて熱媒体側が冷媒側から受け取ることができる熱量はほぼ一定になっており、Cpは定数のため、式(2)にてΔTが熱媒体流量に反比例することが示される。そのため、絞り開度を小さくすることで、流量が小さくなれば、温度差がつくことになる。
図3は、本発明の実施の形態2に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路(以下、給湯負荷回路2Aと称する)の回路構成の一例を概略的に示す回路図である。図3に基づいて、実施の形態2に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路2Aの構成について説明する。なお、実施の形態2に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路2A以外の部分については、実施の形態1に係る空調給湯複合システム100と同様である。そこで、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとしている。
図4は、本発明の実施の形態3に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路(以下、給湯負荷回路2Bと称する)の回路構成の一例を概略的に示す回路図である。図4に基づいて、実施の形態3に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路2Bの構成について説明する。なお、実施の形態3に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路2B以外の部分については、実施の形態1に係る空調給湯複合システム100と同様である。そこで、実施の形態3では実施の形態1及び実施の形態2との相違点を中心に説明し、実施の形態1及び実施の形態2と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとしている。
図5は、本発明の実施の形態4に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路(以下、給湯負荷回路2Cと称する)の回路構成の一例を概略的に示す回路図である。図5に基づいて、実施の形態4に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路2Cの構成について説明する。なお、実施の形態4に係る空調給湯複合システムは、給湯装置Cを複数備えたものであり、各給湯装置Cに接続している熱媒体配管202を給湯負荷回路2で合流させて1つタンク23Cを備えるようにしたものである。そこで、実施の形態4では実施の形態1〜実施の形態3との相違点を中心に説明し、実施の形態1〜実施の形態3と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとしている。
図6は、本発明の実施の形態5に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路(以下、給湯負荷回路2Dと称する)の回路構成の一例を概略的に示す回路図である。図6に基づいて、実施の形態5に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路2Dの構成について説明する。なお、実施の形態5に係る空調給湯複合システムの給湯負荷回路2D以外の部分については、実施の形態1に係る空調給湯複合システム100と同様である。そこで、実施の形態5では実施の形態1〜実施の形態4との相違点を中心に説明し、実施の形態1〜実施の形態4と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとしている。
Claims (7)
- 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、及び、空調用絞り手段が直列に配管接続され、かつ、前記圧縮機、前記室外熱交換器、冷媒−熱媒体熱交換器の冷媒側流路、及び、給湯用絞り手段が直列に配管接続され、冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
循環用ポンプ、前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体流路、及び、熱媒体流量調整装置が直列に配管接続され、熱媒体を循環させる給湯負荷回路と、を備え、
前記冷凍サイクルと前記給湯負荷回路とは、前記冷媒−熱媒体熱交換器で、前記冷媒と前記熱媒体とが熱交換を行なうようにカスケード接続されており、
前記空調用絞り手段、前記給湯用絞り手段、及び、前記熱媒体流量調整装置の開度を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定してある前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体側出口の出口温度TH22を目標温度Toにするために、
前記給湯用絞り手段によって、前記冷媒−熱媒体熱交換器のサブクールが目標サブクールを満足するように制御し、
前記熱媒体流量調整装置によって、前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体側出口の出口温度TH22と目標温度Toの温度差により熱媒体流量を調整することで、前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体側出口の出口温度TH22を目標温度Toにするものであり、
温度差To−TH22がa(aは予め設定した定数、a>0)以上であるとき、サブクールの制御目標値を小さくするように前記給湯用絞り手段の開度を増加させ、
温度差To−TH22が予め設定した−b(bは予め設定した定数、b>0)以上であるが定数aよりも小さいとき、サブクールの制御目標値を維持し、
温度差To−TH22が−bよりも小さいとき、サブクールの制御目標値を大きくするように前記給湯用絞り手段の開度を減少させる
空調給湯複合システム。 - 前記制御装置は、
サブクールの制御目標値を小さくするように前記給湯用絞り手段の開度を増加させたとき、
前記給湯用絞り手段の開度を変更する前における前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体側出口の出口温度TH22’と、前記出口温度TH22とを比較し、
出口温度TH22が出口温度TH22’以上であって、カウントしている回数が設定回数を超えたとき、前記熱媒体流量調整装置の開度を小さくすることで前記熱媒体の過熱度を調整する
請求項1に記載の空調給湯複合システム。 - 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、及び、空調用絞り手段が直列に配管接続され、かつ、前記圧縮機、前記室外熱交換器、冷媒−熱媒体熱交換器の冷媒側流路、及び、給湯用絞り手段が直列に配管接続され、冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
循環用ポンプ、前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体流路、及び、熱媒体流量調整装置が直列に配管接続され、熱媒体を循環させる給湯負荷回路と、を備え、
前記冷凍サイクルと前記給湯負荷回路とは、前記冷媒−熱媒体熱交換器で、前記冷媒と前記熱媒体とが熱交換を行なうようにカスケード接続されており、
前記空調用絞り手段、前記給湯用絞り手段、及び、前記熱媒体流量調整装置の開度を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定してある前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体側出口の出口温度TH22を目標温度Toにするために、
前記給湯用絞り手段によって、前記冷媒−熱媒体熱交換器のサブクールが目標サブクールを満足するように制御し、
前記熱媒体流量調整装置によって、前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体側出口の出口温度TH22と目標温度Toの温度差により熱媒体流量を調整することで、前記冷媒−熱媒体熱交換器の熱媒体側出口の出口温度TH22を目標温度Toにするものであり、
前記給湯負荷回路に、前記冷媒−熱媒体熱交換器の上流側と下流側の圧力差を検知する圧力計を設け、
前記熱媒体流量調整装置を制御することで、前記冷媒−熱媒体熱交換器の圧力損失を調整し、水量の調整を可能とした
空調給湯複合システム。 - 前記熱媒体流量調整装置を含む前記給湯負荷回路に、熱媒体を貯留するタンクを設けた
請求項1〜3のいずれか一項に記載の空調給湯複合システム。 - 前記給湯負荷回路内に前記熱媒体流量調整装置を設置し、前記熱媒体流量調整装置を用いて熱媒体の流量調整を行い、かつ前記給湯負荷回路を切り替え、熱媒体を負荷側に供給しないことで前記タンク内の熱媒体を昇温する
請求項4に記載の空調給湯複合システム。 - それぞれに前記熱媒体流量調整装置を有した前記冷媒−熱媒体熱交換器を複数設け、
前記タンクを複数の前記冷媒−熱媒体熱交換器に共通させている
請求項4又は5に記載の空調給湯複合システム。 - 前記給湯負荷回路に、前記冷媒−熱媒体熱交換器のそれぞれの上流側と下流側との圧力差を検知する圧力計を設け、
前記熱媒体流量調整装置を制御することで、前記冷媒−熱媒体熱交換器の圧力損失を調整し、水量の調整を可能とした
請求項3に記載の空調給湯複合システム。
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