JP6968769B2 - 複合熱源ヒートポンプ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複合熱源ヒートポンプ装置に関し、特に、空気熱および地中熱を熱源とする複合熱源ヒートポンプ装置に関するものである。
従来この種の複合熱源ヒートポンプ装置においては、地中熱源を利用する第1ヒートポンプ回路と、空気熱源を利用する第2ヒートポンプ回路とを備え、第1ヒートポンプ回路および第2ヒートポンプ回路の両方が作動する場合に、第1圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をT1、第2圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をT2としたとき、T1<T2となるように設定し、さらに、第1ヒートポンプ回路および第2ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、第1圧縮機および第2圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をT3としたとき、T3=T1となるように設定して、循環回路を流れる循環液を加熱することで、暖房出力を向上させ、所望の暖房出力を得るものがあった。(例えば、特許文献1参照。)
ところで、この従来のものでは、所望の暖房出力を得ることはできるものの、第1ヒートポンプ回路および第2ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合においては、運転効率が悪く、省エネ性の観点から、より一層の効率向上が望まれていた。
本発明は上記課題を解決するために、請求項1では、凝縮器としての第1負荷側熱交換器、凝縮器としての第2負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、第1圧縮機、前記第1負荷側熱交換器、第1減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第1冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第1負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第1ヒートポンプ回路と、第2圧縮機、前記第2負荷側熱交換器、第2減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第2冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第2負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第2ヒートポンプ回路と、前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路の両方が作動する場合に、前記第1圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をT1、前記第2圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をT2としたとき、T1<T2となるように設定する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合に、前記第1圧縮機および前記第2圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をT3としたとき、T1<T3<T2となるように設定するものとした。
また、請求項2では、凝縮器としての第1負荷側熱交換器、凝縮器としての第2負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、第1圧縮機、前記第1負荷側熱交換器、第1減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第1冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第1負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第1ヒートポンプ回路と、第2圧縮機、前記第2負荷側熱交換器、第2減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第2冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第2負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第2ヒートポンプ回路と、前記負荷側循環回路を循環する循環液の目標温水温度に応じて決定される、冷媒の圧縮後の目標吐出温度を示す第1テーブルデータ、第2テーブルデータ、および第3テーブルデータの3つのテーブルデータを記憶する記憶部と、前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路の両方が作動する場合には、前記第1圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第1テーブルデータを参照して設定し、前記第2圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第2テーブルデータを参照して設定し、前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、前記第1圧縮機および前記第2圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第3テーブルデータを参照して設定する制御部と、を有し、前記第2テーブルデータの目標吐出温度は、前記第1テーブルデータの目標吐出温度よりも高くされ、前記第3テーブルデータの目標吐出温度は、前記第1テーブルデータの目標吐出温度よりも高く、前記第2テーブルデータの目標吐出温度よりも低くされるものとした。
この発明によれば、第1ヒートポンプ回路および第2ヒートポンプ回路の両方が作動する場合には、第2ヒートポンプ回路の第2圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度が、第1ヒートポンプ回路の第1圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度よりも高く設定されることで、循環液の十分な加熱が行われ、暖房出力が高まり、所望の暖房出力を得ることができ、さらに、第1ヒートポンプ回路および第2ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、第1圧縮機および第2圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度を、運転効率の良い最適な温度に決定することができ、所望の暖房出力を得ることができると共に運転効率が向上するものである。
本発明の実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置1の構成について、適宜図1と図2を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、複合熱源ヒートポンプ装置1は、第1ヒートポンプ回路40(図2参照)を備える地中熱ヒートポンプユニット4と、第2ヒートポンプ回路50(図2参照)を備える空気熱ヒートポンプユニット5とを有している。また、複合熱源ヒートポンプ装置1は、空調端末36に負荷側循環液L(例えば、水や不凍液)を循環させる負荷側循環回路30と、熱源側循環回路20と、複合熱源ヒートポンプ装置1の動作を制御する制御手段としての制御装置6(61、62)と、制御装置6に信号を送るリモコン60とを有しており、空調端末36が設置された室内の暖房または冷房を行うものである。
図1に示すように、複合熱源ヒートポンプ装置1は、第1ヒートポンプ回路40(図2参照)を備える地中熱ヒートポンプユニット4と、第2ヒートポンプ回路50(図2参照)を備える空気熱ヒートポンプユニット5とを有している。また、複合熱源ヒートポンプ装置1は、空調端末36に負荷側循環液L(例えば、水や不凍液)を循環させる負荷側循環回路30と、熱源側循環回路20と、複合熱源ヒートポンプ装置1の動作を制御する制御手段としての制御装置6(61、62)と、制御装置6に信号を送るリモコン60とを有しており、空調端末36が設置された室内の暖房または冷房を行うものである。
図2に示すように、本実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置1は、外気とは別の熱源、ここでは地中熱源を利用して空調端末36側の負荷側循環液Lを加熱または冷却する第1ヒートポンプ回路40の第1負荷側熱交換器41と、外気を熱源として利用して空調端末36側の負荷側循環液Lを加熱または冷却する第2ヒートポンプ回路50の第2負荷側熱交換器51とを負荷側循環回路30に対して直列に接続したものであり、負荷側循環回路30を循環する負荷側循環液Lの流れに対して、第1負荷側熱交換器41が第2負荷側熱交換器51よりも上流側に配設されている。この複合熱源ヒートポンプ装置1は、暖房装置および冷房装置として機能させることができるが、この実施形態においては主として暖房装置として使用している場合の構成要素および動作について説明する。
第1ヒートポンプ回路40は、第1冷媒C1を圧縮する回転数可変の第1圧縮機43と、第1四方弁44と、第1負荷側熱交換器41と、第1膨張弁45と、地中熱源熱交換器としての第1熱源側熱交換器46と、これらを環状に接続する第1冷媒配管42とを備えて構成されている。
前記第1冷媒配管42に設けられた第1四方弁44は、第1ヒートポンプ回路40における第1冷媒C1の流れ方向を切り換える切換弁としての機能を有し、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1を、第1負荷側熱交換器41、第1膨張弁45、第1熱源側熱交換器46の順に流通させ、第1圧縮機43に戻す流路を形成する状態(暖房運転時の状態)と、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1を、第1熱源側熱交換器46、第1膨張弁45、第1負荷側熱交換器41の順に流通させ、第1圧縮機43に戻す流路を形成する状態(冷房運転時の状態)とに切換可能なものである。
また、図2に示す地中熱ヒートポンプユニット4において、符号42aは、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1の温度を検出する第1冷媒吐出温度センサであり、符号42bは、第1膨張弁45から第1熱源側熱交換器46までの第1冷媒配管42に設けられ、低圧側(暖房運転時)または高圧側(冷房運転時)の第1冷媒C1の温度を検出する第1冷媒温度センサである。
第2ヒートポンプ回路50は、第2冷媒C2を圧縮する回転数可変の第2圧縮機53と、第2四方弁54と、第2負荷側熱交換器51と、第2膨張弁55と、送風ファン56の作動により送られる外気との熱交換を行う空気熱源熱交換器としての第2熱源側熱交換器57と、これらを環状に接続する第2冷媒配管52とを備えて構成されている。
前記第2冷媒配管52に設けられた第2四方弁54は、第2ヒートポンプ回路50における第2冷媒C2の流れ方向を切り換える切換弁としての機能を有し、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を、第2負荷側熱交換器51、第2膨張弁55、第2熱源側熱交換器57の順に流通させ、第2圧縮機53に戻す流路を形成する状態(暖房運転時の状態)と、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を、第2熱源側熱交換器57、第2膨張弁55、第2負荷側熱交換器51の順に流通させ、第2圧縮機53に戻す流路を形成する状態(冷房運転時または除霜運転時)とに切換可能なものである。
また、図2に示す空気熱ヒートポンプユニット5において、符号52aは、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2の温度を検出する第2冷媒吐出温度センサであり、符号52bは、第2膨張弁55から第2熱源側熱交換器57までの第2冷媒配管52に設けられ、低圧側(暖房運転時)または高圧側(除霜運転時または冷房運転時)の第2冷媒C2の温度を検出する第2冷媒温度センサであり、符号52cは外気温度を検出する外気温度検出手段としての外気温度センサである。
なお、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の冷媒としては、R410AやR32等のHFC冷媒や二酸化炭素冷媒等の任意の冷媒を用いることができる。
前記第1負荷側熱交換器41、第1熱源側熱交換器46、および第2負荷側熱交換器51は、例えばプレート式熱交換器で構成されている。このプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、冷媒を流通させる冷媒流路と循環液等の流体を流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されている。
熱源側循環回路20は、回転数可変の熱源側循環ポンプ22と、第1熱源側熱交換器46と、前記第1熱源側熱交換器46を流通する第1冷媒C1と熱交換する熱源として(この例では地中に)設置された地中熱交換器23とが、熱媒配管としての熱源側配管21によって環状に接続されている。この熱源側配管21には、熱源側循環ポンプ22によって、熱媒として熱源側循環液H(水や不凍液)が循環されると共に、熱源側循環液Hを貯留し熱源側循環回路20の圧力を調整する熱源側シスターン24が設けられている。
負荷側循環回路30は、第1負荷側熱交換器41と、第2負荷側熱交換器51と、床暖房パネルや冷温水パネルやファンコイル等の負荷端末としての空調端末36とが、負荷側配管31によって上流側から順に環状に接続されている。この負荷側配管31には、負荷側循環回路30に負荷側循環液Lを循環させる負荷側循環ポンプ32が設けられており、空調端末36毎に分岐した負荷側配管31の各々には、その開閉により空調端末36への負荷側循環液Lの供給を制御する熱動弁33がそれぞれ設けられ、熱動弁33は、空調端末36が設置された室内の室温が所定の温度になるように開閉が制御されるものであり、図2では空調端末36外に設けられているが、空調端末36に内蔵されていてもよいものである。なお、空調端末36は、図2では2つ設けられているが、1つであってもよく、3つ以上であってもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。
また、図2に示す負荷側循環回路30において、符号34は、負荷側配管31に設けられ空調端末36から第1負荷側熱交換器41に流入する負荷側循環液Lの温度を検出する戻り温度センサであり、符号35は、負荷側循環液Lを貯留し負荷側循環回路30の圧力を調整する負荷側シスターンである。
制御装置6は、熱源側循環回路20、負荷側循環回路30、および第1ヒートポンプ回路40の動作を制御する地中熱ヒートポンプ制御装置61と、第2ヒートポンプ回路50の動作を制御する空気熱ヒートポンプ制御装置62とを備えている。制御装置6は、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えており、外気温度センサ52c等の温度センサ、およびリモコン60からの信号を受けて、複合熱源ヒートポンプ装置1の動作を制御できるようになっている。
制御装置6は、暖房運転中、第1負荷側熱交換器41の直上流側の負荷側循環液Lの温度を検出する戻り温度センサ34の検出値が、リモコン60の設定値に基づいて設定される目標温水温度になるように、第1ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43の回転速度と、第2ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53の回転速度とをそれぞれ制御する。すなわち、制御装置6は、空調端末36から流出した負荷側循環液Lの温度から全体の暖房負荷を把握して、これに応じて第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の作動を制御するように構成されている。
また、制御装置6は、第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度を、戻り温度センサ34の検出値に基づいて制御される第1圧縮機43の回転速度とリモコン60の設定値とに基づいて決定し設定する。そして、制御装置6は、暖房運転中、冷媒吐出温度センサ42aの検出する第1圧縮機43から吐出された冷媒の温度が、設定された目標吐出温度になるように、第1膨張弁45の開度を開閉制御する。さらに、制御装置6は、第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度を、戻り温度センサ34の検出値に基づいて制御される第2圧縮機53の回転速度とリモコン60の設定値とに基づいて決定し設定する。そして、制御装置6は、暖房運転中、冷媒吐出温度センサ52aの検出する第2圧縮機53から吐出された冷媒の温度が、設定された目標吐出温度になるように、第2膨張弁55の開度を開閉制御する。
次に、図1および図2に示す複合熱源ヒートポンプ装置1の動作について説明する。なお、図2中の矢印は、冷媒や循環液の流れる方向を示したものである。
空調端末36によって加熱される被空調空間にはリモコン60が各々設置されており、リモコン60から被空調空間の加熱の指示がなされると、制御装置6は、外気温度センサ52cの検出する外気温度に基づき、地中熱源を利用する第1ヒートポンプ回路40および空気熱源を利用する第2ヒートポンプ回路50のうち、熱源として採熱効率のよい方を選択して作動させる。
例えば春季や秋季のように外気温度がそれほど低くない場合(例えば5℃以上)で、暖房負荷が小さい場合には、制御装置6は、空気熱源を利用する第2ヒートポンプ回路50のみを作動させる。この場合、制御装置6は、第2圧縮機53、第2膨張弁55、送風ファン56、および負荷側循環ポンプ32の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。暖房運転が開始されると、第2負荷側熱交換器51では負荷側循環ポンプ32により循環される負荷側循環液Lと第2圧縮機53から吐出された高温高圧の第2冷媒C2とが熱交換され、加熱された負荷側循環液Lが空調端末36に供給され被空調空間を加熱するとともに、第2熱源側熱交換器57では、送風ファン56の作動により送られる空気と第2膨張弁55から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、空気熱により冷媒を加熱し蒸発させる。なお、この場合、負荷側循環回路30を循環する負荷側循環液Lは、第1負荷側熱交換器41も通過することになるが、このときには第1ヒートポンプ回路40は作動していないため、第1負荷側熱交換器41では加熱されることなく通過する。
一方、冬季のように外気温度が低い場合(例えば5℃以下)には、制御装置6は、地中熱源を利用する第1ヒートポンプ回路40のみを作動させる。この場合、制御装置6は、第1圧縮機43、第1膨張弁45、熱源側循環ポンプ22、および負荷側循環ポンプ32の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。暖房運転が開始されると、第1負荷側熱交換器41では負荷側循環ポンプ32により循環される負荷側循環液Lと第1圧縮機43から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された負荷側循環液Lが空調端末36に供給され被空調空間を加熱するとともに、第1熱源側熱交換器46では、熱源側循環ポンプ22により循環され地中熱交換器23を介して地中熱を採熱した熱媒と第1膨張弁45から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させる。なお、この場合、負荷側循環回路30を循環する負荷側循環液Lは、第2負荷側熱交換器51も通過することになるが、このときには第2ヒートポンプ回路50は作動していないため、第2負荷側熱交換器51では加熱されることなく通過する。
また、暖房運転の立ち上げ時など、暖房負荷が大きいときに第1ヒートポンプ回路40もしくは第2ヒートポンプ回路50のどちらか一方の作動のみでは所望の暖房出力が得られない場合に、制御装置6は、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方を作動させる。この場合、制御装置6は、第1圧縮機43、第1膨張弁45、熱源側循環ポンプ22、第2圧縮機53、第2膨張弁55、送風ファン56、および負荷側循環ポンプ32を駆動させ暖房運転を行う。暖房運転中、第1負荷側熱交換器41では、負荷側循環ポンプ32により循環される負荷側循環液Lと第1圧縮機43から吐出された高温高圧の冷媒とが対向して流れて熱交換が行われて負荷側循環液Lが加熱され、また、第2負荷側熱交換器51では、負荷側循環ポンプ32により循環される負荷側循環液Lと第2圧縮機53から吐出された高温高圧の冷媒とが対向して流れて熱交換が行われて負荷側循環液Lが加熱される。このように、負荷側循環回路30を循環する負荷側循環液Lは、第1負荷側熱交換器41で加熱された後、第2負荷側熱交換器51でも加熱されて、熱動弁33を介して空調端末36に送られ、リモコン60により指示された被空調空間を加熱する。
次に、図3のフローチャートを参照して、暖房運転時における第1ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度、および第2ヒートポンプ回路50第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度の設定処理について説明する。
図3に示すように暖房運転時において、制御装置6は、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50のうち、第1ヒートポンプ回路40のみが作動しているか否かを判断する(ステップS1)。
前記ステップS1において第1ヒートポンプ回路40のみが作動していると判断された場合(ステップS1でYes)、制御装置6は、図4に示す第3テーブルデータTCを参照して、第1ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度T3を決定して設定する(ステップS2)。なお、この目標吐出温度T3は、後記する第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動する場合の第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度T1よりも高く、後記する第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動する場合の第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度T2よりも低い値とされる。
図4は、第3テーブルデータTCの一例を示す図である。第3テーブルデータTCは、圧縮機43,53の回転速度と、リモコン60で設定される設定温度とに基づいて決まる、圧縮機43,53から吐出される冷媒の目標吐出温度を示している。この第3テーブルデータTCは、第1ヒートポンプ回路40が単独で作動する場合に第1ヒートポンプ回路40について参照され、あるいは後記するように第2ヒートポンプ回路50が単独で作動する場合に第2ヒートポンプ回路50について参照される。なお、第3テーブルデータTCは、制御装置6に内蔵される記憶部に保存されている。そして、ステップS2の後、制御装置6は、ステップS1に処理を戻す。
一方、ステップS1において第1ヒートポンプ回路40のみが作動している状態ではないと判断された場合(ステップS1でNo)、制御装置6は、ステップS3に処理を移行させる。
前記ステップS3では、制御装置6は、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50のうち、第2ヒートポンプ回路50のみが作動しているか否かを判断する。
前記ステップS3において第2ヒートポンプ回路50のみが作動していると判断された場合(ステップS3でYes)、制御装置6は、図4に示す第3テーブルデータTCを参照して、第2ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度T3を決定して設定する。(ステップS2)。そして、ステップS2の後、制御装置6は、ステップS1に処理を戻す。
一方、前記ステップS3において第2ヒートポンプ回路50のみが作動している状態ではないと判断された場合(ステップS3でNo)、制御装置6は、ステップS4に処理を移行させる。
前記ステップS4では、制御装置6は、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動しているか否かを判断する。
前記ステップS4において第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動していると判断された場合(ステップS4でYes)、制御装置6は、図5に示す第1テーブルデータTAを参照して、第1ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度T1を決定して設定するとともに、図6に示す第2テーブルデータTBを参照して、第2ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度T2を決定して設定する(ステップS5)。
図5は、第1テーブルデータTAの一例を示す図である。第1テーブルデータTAは、第1圧縮機43の回転速度と、リモコン60で設定される設定温度とに基づいて決まる、第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度を示している。この第1テーブルデータTAは、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動する場合に第1ヒートポンプ回路40について参照される。なお、第1テーブルデータTAは、制御装置6に内蔵される記憶部に保存されている。
図6は、第2テーブルデータTBの一例を示す図である。第2テーブルデータTBは、第2圧縮機53の回転速度と、リモコン60で設定される設定温度とに基づいて決まる、第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度を示している。この第2テーブルデータTBは、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動する場合に第2ヒートポンプ回路50について参照される。なお、第2テーブルデータTBは、制御装置6に内蔵される記憶部に保存されている。
図5と図6とを比較すればわかるように、図6に示す目標吐出温度の値は、図5に示す目標吐出温度の値よりも高くされている。したがって、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動して暖房運転が行われている場合には、第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度T2は、第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度T1よりも大きくなるように設定される。そして、ステップS5の後、またはステップS4でNoと判断された場合、制御装置6は、ステップS1に処理を戻す。
前記したように、本実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置1は、第1負荷側熱交換器41、第2負荷側熱交換器51、および空調端末36を上流側から順に負荷側配管31で環状に接続して形成され、負荷側循環液Lが循環する負荷側循環回路30と、第1圧縮機43を備え第1負荷側熱交換器41を介して負荷側循環液Lを加熱する第1ヒートポンプ回路40と、第2圧縮機53を備え第2負荷側熱交換器51を介して負荷側循環液Lを加熱する第2ヒートポンプ回路50と、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動する場合に、第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度をT1、第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度をT2としたとき、T1<T2となるように設定する制御装置6とを有している。
したがって、このような本実施形態によれば、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動する場合には、第2ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度T2が、第1ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43から吐出される冷媒の目標吐出温度T1よりも高く設定される。これにより、第2負荷側熱交換器51を流通する冷媒の温度が高くなり、第2負荷側熱交換器51に流入する負荷側循環液Lの既に高くなった温度をさらに上昇させるのに十分な加熱が第2負荷側熱交換器51を介して行われ、暖房出力が高まり、所望の暖房出力を得ることができるものである。また、第2圧縮機53から吐出される冷媒の目標吐出温度を上げることにより、第2熱源側熱交換器57での冷媒の温度と第2圧縮機53に吸入される冷媒の温度との差が大きくなるため、第2ヒートポンプ回路50における冷凍サイクルの効率が向上する。
また、本実施形態では、制御装置6は、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50のうちの一方のみが作動する場合に、第1圧縮機43および第2圧縮機53のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をT3としたとき、T1<T3<T2となるように設定する。
ここで、従来、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50のうちの一方のみが作動する場合に、第1圧縮機43および第2圧縮機53のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をT3としたとき、T3=T1となるように設定していたものを、効率向上を目的として実験を行い、目標吐出温度T3をT1<T3<T2としたところ数パーセント運転効率が向上するという結果が得られた。このことから、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50のうちの一方のみが作動する場合には、第1圧縮機43および第2圧縮機53のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度T3を、T1<T3<T2となるように設定したことで、単独運転時において運転効率の良い最適な温度に決定することができ、所望の暖房出力を得ることができると共に運転効率が向上するものである。
なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものでなく、本実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。また、前記実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。
例えば、本実施形態では、制御装置6は、図4〜6に示す第1テーブルデータTA、第2テーブルデータTB、第3テーブルデータTCを参照して、圧縮機43,53から吐出される冷媒の目標吐出温度を決定し設定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御装置6は、目標吐出温度の設定の際に参照対象となる一つのテーブルデータを用意しておき、暖房運転の状況として、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方が作動する場合なのか、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50のうちの一方のみが作動する場合なのかによって、当該テーブルデータの値に対し、運転状況に応じた所定の値を加減算した上で参照するようにしてもよい。
また、本実施形態では、地中熱交換器23を1本だけ地中に設置しているが、地中熱交換器23は地中に複数設置されていてもよく、その複数の地中熱交換器23は互いに並列に接続されていてもよく、直列に接続されていてもよい。
また、本実施形態では、地中熱交換器23を地中に設置するものとし、地中熱交換器23は地中に直接埋設され地中熱を採熱しているが、地中熱交換器23を井戸の中に設置し、例えば暖房運転の場合には地中熱によって温められた井戸水から採熱するものも地中熱交換器23を地中に設置するものに含まれるものである。
1 複合熱源ヒートポンプ装置
6 制御装置
30 負荷側循環回路
36 空調端末
40 第1ヒートポンプ回路
41 第1負荷側熱交換器
42 第1冷媒配管
43 第1圧縮機
45 第1膨張弁
46 第1熱源側熱交換器(地中熱源熱交換器)
50 第2ヒートポンプ回路
51 第2負荷側熱交換器
52 第2冷媒配管
52c 外気温度センサ
53 第2圧縮機
55 第2膨張弁
57 第2熱源側熱交換器(空気熱源熱交換器)
L 負荷側循環液
6 制御装置
30 負荷側循環回路
36 空調端末
40 第1ヒートポンプ回路
41 第1負荷側熱交換器
42 第1冷媒配管
43 第1圧縮機
45 第1膨張弁
46 第1熱源側熱交換器(地中熱源熱交換器)
50 第2ヒートポンプ回路
51 第2負荷側熱交換器
52 第2冷媒配管
52c 外気温度センサ
53 第2圧縮機
55 第2膨張弁
57 第2熱源側熱交換器(空気熱源熱交換器)
L 負荷側循環液
Claims (2)
- 凝縮器としての第1負荷側熱交換器、凝縮器としての第2負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、
第1圧縮機、前記第1負荷側熱交換器、第1減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第1冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第1負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第1ヒートポンプ回路と、
第2圧縮機、前記第2負荷側熱交換器、第2減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第2冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第2負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第2ヒートポンプ回路と、
前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路の両方が作動する場合に、前記第1圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をT1、前記第2圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をT2としたとき、T1<T2となるように設定する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合に、前記第1圧縮機および前記第2圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をT3としたとき、T1<T3<T2となるように設定することを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。 - 凝縮器としての第1負荷側熱交換器、凝縮器としての第2負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、
第1圧縮機、前記第1負荷側熱交換器、第1減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第1冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第1負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第1ヒートポンプ回路と、
第2圧縮機、前記第2負荷側熱交換器、第2減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第2冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第2負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第2ヒートポンプ回路と、
前記負荷側循環回路を循環する循環液の目標温水温度に応じて決定される、冷媒の圧縮後の目標吐出温度を示す第1テーブルデータ、第2テーブルデータ、および第3テーブルデータの3つのテーブルデータを記憶する記憶部と、
前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路の両方が作動する場合には、前記第1圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第1テーブルデータを参照して設定し、前記第2圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第2テーブルデータを参照して設定し、前記第1ヒートポンプ回路および前記第2ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、前記第1圧縮機および前記第2圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第3テーブルデータを参照して設定する制御部と、を有し、
前記第2テーブルデータの目標吐出温度は、前記第1テーブルデータの目標吐出温度よりも高くされ、前記第3テーブルデータの目標吐出温度は、前記第1テーブルデータの目標吐出温度よりも高く、前記第2テーブルデータの目標吐出温度よりも低くされていることを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018167199A JP6968769B2 (ja) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 複合熱源ヒートポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020041712A JP2020041712A (ja) | 2020-03-19 |
JP6968769B2 true JP6968769B2 (ja) | 2021-11-17 |
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JP2018167199A Active JP6968769B2 (ja) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 複合熱源ヒートポンプ装置 |
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JP7396725B1 (ja) | 2022-09-26 | 2023-12-12 | クラフトワーク株式会社 | ヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法 |
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