JPH0454867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は冷暖房給湯装置に関し、特に大量の給
湯熱量を必要とする施設等に用いられる冷暖房給
湯装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、ヒートポンプ装置を用いて、ヒートポン
プ装置自体の加熱力あるいは冷房時の排熱（冷却
排熱）を利用して給湯予熱を行うようにした冷暖
房給湯装置が知られている。 一般に、ヒートポンプ装置は外気温が高くなる
ほど、その能力及び効率が向上する一方、暖房負
荷が低減するので、ヒートポンプ装置の能力に余
裕が生じ、給湯用ボイラーに比較して給湯エネル
ギーコストが低くなるという利点がある。 ところが、ヒートポンプ装置で高温の給湯温度
まで加熱する場合には、給湯エネルギーコストが
上昇するばかりでなく、暖房エネルギーコストも
上昇してしまう。 従つて、従来の冷暖房給湯装置ではヒートポン
プ装置で所定の温度まで予熱して、その後、温水
ボイラーで給湯温度まで加熱して給湯を行つてい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、一般に給湯負荷にはピークがあり、
このピーク時には多量の給湯が必要であるから、
即ち、一時に多量の温水が流れることになるか
ら、ヒートポンプ装置の能力を大きくオーバして
しまい、実質的に給湯予熱効果が極めて小さくな
つてしまう一方、暖房能力が大幅に低減してしま
うという問題点がある。 また、ヒートポンプ装置は熱の汲み上げ温度差
が小さいほど、効率が向上するため、冷房時にお
いてはブライン温度を高くし、一方、暖房時にお
いてはブライン温度が低い程効率が良く、配管等
における吸熱、あるいは放熱ロスが小さくなる。 ところが、上記の場合、酷暑時期及び厳寒期に
は、エアハンドリングユニツト及びフアンコイル
ユニツトの能力を大きくしないと、必要な冷暖房
能力が得られない。 さらに、給湯温度が低い程、ヒートポンプ装置
による給湯予熱量が大きくなり、放熱ロスが少な
くなる。ところが、給湯温度を下げた場合、追い
焚き装置のない温水ボイラーによる給湯方式で
は、浴槽内の湯の加温時に多量のさし湯が必要と
なる。 さらに、給湯のピーク負荷対策としてヒートポ
ンプ装置によつて加温された温水を蓄える貯湯タ
ンク（予熱タンク）を設けた場合、貯湯温度が低
いので、放熱ロスが低減する反面、必要蓄熱量を
確保するためタンク容量を大きくしなければなら
ない。 本発明の目的は給湯ピーク時においても冷暖房
効率及び給湯効率のよい冷暖房給湯装置を提供す
ることにある。 本発明の他の目的は貯湯容量タンク容量が小さ
くて済む冷暖房給湯装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、圧縮機と、該圧縮機の吐出側
に第１の切換弁を介して連結された第１の熱交換
器と、該第１の切換弁を介して前記第１の熱交換
器と並列に配設されたバイパス管路と、前記第１
の熱交換器に第２の切換弁を介して一端が連結さ
れ、他端が膨張装置に連結された第２の熱交換器
と、該膨張装置を介して前記第２の熱交換器に一
端が連結され、他端が前記第２の切換弁に連結さ
れた第３の熱交換器とを備え、前記第２の切換弁
が前記圧縮機の吸入側に連結されたヒートポンプ
装置と、前記第１の熱交換器に循環管路によつて
連結された給湯予熱タンクと、前記循環管路中に
設けた循環ポンプと、前記給湯予熱タンクに連結
された温水ボイラーと、前記第２の熱交換器とブ
ライン循環管路によつて連結されたブラインタン
クとを有することを特徴とする冷暖房給湯装置が
得られる。そして、上記のブラインタンクのブラ
イン温度及び上記の温水ボイラーの給湯温度を外
気温に応じて調整するようにしてもよい。 また、本発明によれば圧縮機と、該圧縮機の吐
出側に第１の切換弁を介して連結された第１の熱
交換器と、該第１の切換弁を介して前記第１の熱
交換器と並列に配設されたバイパス管路と、前記
第１の熱交換器に第２の切換弁を介して一端が連
結され、他端が膨張装置に連結された第２の熱交
換器と、該膨張装置を介して前記第２の熱交換器
に一端が連結され、他端が前記第２の切換弁に連
結された第３の熱交換器とを備え、前記第２の切
換弁が前記圧縮機の吸入側に連結されたヒートポ
ンプ装置と、前記第１の熱交換器に循環管路によ
つて連結された給湯予熱タンクと、前記循環管路
中に設けた循環ポンプと、前記給湯予熱タンクに
連結された温水ボイラーと、前記第２の熱交換器
とブライン循環管路によつて連結されたブライン
タンクと、温水ボイラーの温水を循環させ、前記
ブラインタンクのブラインと熱交換を行う第４の
熱交換器と、該第４の熱交換器をバイパスさせ
て、前記温水ボイラーの温水を前記給湯予熱タン
クに循環させるための第３の切換弁とを有するこ
とを特徴とする冷暖房給湯装置が得られる。 〔実施例〕 以下本発明について実施例によつて説明する。 図面を参照して、まず、本発明による冷暖房給
湯装置の構成について説明すると、圧縮機１の吐
出側（出口側）は三方弁２の第１のポート２ａに
連結されている。三方弁２の第２のポート２ｂは
給湯予熱用熱交換器３の一端に連続され、三方弁
２の第３ポート２ｃと給湯予熱用熱交換器３の他
端とが連結されている。即ち、給湯予熱用熱交換
器３に並列にバイパス管路３１が設けられてい
る。 給湯予熱用熱交換器３の他端は四方弁４の第１
のポート４ａに連結されている。四方弁４の第２
のポート４ｂには三方弁５の第１のポート５ａが
連結され、その第２のポート５ｂは冷媒−ブライ
ン熱交換器６の一端に連結されている。冷媒−ブ
ライン熱交換器６の他端は三方弁５の第３のポー
ト５ｃに連結されるとともに膨張装置（メカトロ
膨張弁）９を介して送風機８を備える冷媒−空気
熱交換器７の一端に連結されている。冷媒−空気
熱交換器７の他端は四方弁４の第３のポート４ｃ
に連結され、四方弁４の第４のポート４ｄは圧縮
機１の吸入側（入口側）に連結されている。 給湯予熱用熱交換器３には逆止弁３２ａを備え
る温水管路３２によつて給湯予熱タンク１３が接
続されており、一方、給湯予熱タンク１３には温
水管路３２により市水が給水される。また循環ポ
ンプ１４の駆動により、給湯予熱タンク１３内の
水が給湯予熱用熱交換器３を介して循環する。 給湯予熱タンク１３は三方弁１７を備える温水
管１３によつて温水ボイラ１５に連結されてお
り、循環ポンプ１６の駆動によつて、給湯予熱タ
ンク１３内の水（温水）が温水ボイラー１５を循
環する。一方、温水ボイラー１５には給湯管１５
１を介して蛇口１５ａ，１５ｂが取り付けられて
いる。さらに、三方弁１７には図示のようにブラ
インタンク１０内に配設されたバツクアツプ用熱
交換器１１の一端が接続され、バツクアツプ用熱
交換器１１の他端は温水ボイラー１５に連結され
ている。冷媒−ブライン熱交換器６は複数の室に
設けられた室内ユニツト（図示せず）にブライン
タンク１０を介してブライン管路１０１によつて
連結されており、ブラインタンク１０内のブライ
ンはブライン循環ポンプ１２によつて循環する。 冷房運動の場合、三方弁２によつて圧縮機１と
給湯予熱用熱交換器３が連結され、圧縮機１から
の冷媒は給湯予熱用熱交換器３、四方弁４の第１
のポート４ａ、第３のポート４ｃ、冷媒−空気熱
交換器７、膨張装置９、冷媒−ブライン熱交換器
６、三方弁５、四方弁４の第２のポート４ｂ、第
４のポート４ｄを通つて圧縮機１に戻るように、
冷媒流路が形成される。給湯予熱タンク１３には
市水が給湯予熱用熱交換器３を介して給水され
る。即ち、市水は給湯予熱用熱交換器３で予熱さ
れて、給湯予熱タンク１３に給水される。給湯予
熱タンク１３内への給水が所定の温度より低い
と、循環ポンプ１４が駆動され、給湯予熱タンク
１３内の水が給湯予熱用熱交換器３を介して再循
環され、さらに加温される。また、ブライン循環
ポンプ１２が駆動されて、ブラインタンク１０及
び冷媒−ブライン熱交換器６を介して、室内ユニ
ツトに低温のブライン（あるいは冷水）が循環さ
れる。即ち、冷媒−ブライン熱交換器６によつて
室内ユニツトを循環するブラインが冷却され、そ
の結果、冷房が行われる。なお、給湯予熱用熱交
換器３での加熱量が多い場合には送風機８が停止
される。 給湯が始まると、給湯予熱タンク１３内の温水
は温水ボイラー１５で加熱されて、蛇口１５ａ及
び１５ｂより給湯される。そして、給湯中には常
に循環ポンプ１４が駆動される。冷房及び暖房の
オフシーズンにおいては、圧縮機１からの冷媒が
給湯予熱用熱交換器３、四方弁４の第１のポート
４ａ、第２のポート４ｂ、三方弁５、膨張装置
９、冷媒−空気熱交換器７、四方弁４の第３のポ
ート４ｃ、第４のポート４ｄを通つて圧縮機１に
戻る冷媒流路が形成される。 一方、前述と同様にして、市水が給湯予熱用熱
交換器３で予熱されて給水予熱タンク１３に給水
される。給湯予熱タンクへの給水が所定温度より
低いと、循環ポンプ１４が駆動され、給湯予熱タ
ンク１３内の水が給湯予熱用熱交換器３を介して
再循環され、さらに加温される。給湯が始まる
と、給湯予熱タンク１３の温水は温水ボイラー１
５で加熱され、蛇口１５ａ及び１５ｂより給湯さ
れる。そして、給湯中は常に循環ポンプ１４が駆
動される。なお、給湯予熱タンク１３の温水が所
定温度を越え、かつ給湯が行われていない場合に
は、ヒートポンプ装置（即ち圧縮機１）の駆動が
停止される。 暖房時において、ヒートポンプ装置の暖房能力
に余裕があつてブライン温度が暖房に必要な温度
を維持している場合には、三方弁２によつて圧縮
機１と給湯予熱用熱交換器３が連結され、圧縮機
１からの冷媒は給湯予熱用熱交換器３、四方弁４
の第１のポート４ａ、第２のポート４ｂ、三方弁
５、冷媒−ブライン熱交換器６、膨張装置９、冷
媒−空気熱交換器７、四方弁４の第３のポート４
ｃ、第４のポート４ｄを通つて圧縮機１に戻るよ
うに流媒流路が形成される。 ブライン循環ポンプ１２の駆動により、ブライ
ンタンク１０及び冷媒−ブライン熱交換器６を介
して、室内ユニツトに高温のブライン（あるいは
温水）が循環される。即ち、冷媒−ブライン熱交
換６によつて室内ユニツトを循環するブラインが
加温されて、その結果、暖房が行われる。 一方、市水が給湯予熱用熱交換器３で予熱され
て給水予熱タンク１３に給水される。さらに、循
環ポンプ１４が駆動され、給湯予熱タンク１３内
の温水が給湯予熱用熱交換器３を介して循環さ
れ、加温される。給湯が始まると、給湯予熱タン
ク１３の温水は温水ボイラー１５で加熱されて、
蛇口１５ａ及び１５ｂより給湯される。 ところで、暖房時に、ヒートポンプ装置の暖房
能力に余裕がない場合には（即ち、厳寒期あるい
は暖房の立上り時）には、まず、三方弁２によつ
て圧縮機１から吐出された冷媒は給湯予熱用熱交
換器３をバイパスして、四方弁４の第１のポート
４ａ、第２のポート４ｂ、三方弁５の第１のポー
ト５ａ、第２のポート５ｂ、冷媒−ブライン熱交
換器６、膨張装置９、冷媒−空気熱交換器７、四
方弁４の第３のポート４ｃ、第４のポート４ｄを
通つて圧縮機１に戻るように流媒流路が形成され
る。一方、循環ポンプ１６の駆動により、温水ボ
イラー１５で加熱された温水ボイラー１５内の温
水が三方弁１７を介して、バツクアツプ用熱交換
器１１に循環される。従つて、ブラインタンク１
０内のブラインが加温される。 ブライン循環ポンプ１２の駆動により、バツク
アツプ用熱交換器１１で加温された温水（ブライ
ン）が室内ユニツトに循環され、暖房が行われ
る。 ところで、２０はマイコン制御によるコントロ
ーラであり、冷房、暖房、給湯予熱の運転モード
スイツチ（図示せず）によつて、三方弁２及び
５、四方弁４、ブライン循環ポンプ１２、送風機
８の制御を行う。また、コントローラ２０はブラ
イン温度センサー２１の信号に応じて圧縮機１の
運転を制御して、ブライン温度のコントロールを
行う。 冷房時においては、冷媒−ブライン熱交換器６
の入口及び出口に設けられた冷媒温度センサー
（図示せず）によつて、暖房時においては、冷媒
−空気熱交換器７の入口及び出口に設けられた冷
媒温度センサ（図示せず）によつて冷媒温度を検
知してコントローラ２０によつてメカトロ膨張弁
９の開度を制御する。さらに、給湯予熱熱交換器
温度センサー２２と給湯予熱温度センサ２３とに
よつて給湯予熱交換器３の出口側温度と給湯予熱
タンク１３の温水との温度差を検知して、給湯予
熱温度（給湯予熱タンク１３の温度）が低下する
と、コントローラ２０は循環ポンプ１４を運転し
て、再加熱を行う。 また、外気温度センサ２５で検知された外気温
に基づいて、コントローラ２０は圧縮機１及び温
水ボイラー１５の運転を制御して、給湯予熱温
度、給湯温度、及びブライン温度を制御する。な
お、下記の表に外気温度とブライン温度及び給湯
温度との関係（制御）について一例を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による冷暖房給湯装
置では従来の冷暖房給湯装置に比べて冷暖房及び
給湯の能力を実質的に高くすることができ、ま
た、給湯ピーク時においても冷暖房給湯能力が低
下することがない。また、給湯予熱タンク内の温
水を第１の熱交換器に再循環して加熱しているか
ら、給湯予熱タンク内の温水を適温に維持でき、
従つて給湯予熱タンクを小型化できる。 さらに、本発明では給湯予熱タンクとブライン
タンクとバツクアツプボイラーとを並列に配置し
ているから、バツクアツプボイラーを多目的に利
用できるという効果がある。つまり、通常時には
バツクアツプボイラーを給湯用に用い、厳寒時に
は、バツクアツプボイラーを暖房用として用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による冷暖房給湯装置の一実施例
を示す図である。 １…圧縮機、２…三方弁、３…給湯予熱用熱交
換器、４…四方弁、５…三方弁、６…冷媒−ブラ
イン熱交換器、７…冷媒−空気熱交換器、８…送
風機、９…膨張装置、１０…ブラインタンク、１
１…バツクアツプ用熱交換器、１２…ブライン循
環ポンプ、１３…給湯予熱タンク、１４…循環ポ
ンプ、１５…温水ボイラ、１６…循環ポンプ、１
７…三方弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機と、該圧縮機の吐出側に第１の切換弁
   を介して連結された第１の熱交換器と、該第１の
   切換弁を介して前記第１の熱交換器と並列に配設
   されたバイパス管路と、前記第１の熱交換器に第
   ２の切換弁を介して一端が連結され、他端が膨張
   装置に連結された第２の熱交換器と、該膨張装置
   を介して前記第２の熱交換器に一端が連結され、
   他端が前記第２の切換弁に連結された第３の熱交
   換器とを備え、前記第２の切換弁が前記圧縮機の
   吸入側に連結されたヒートポンプ装置と、前記第
   １の熱交換器に循環管路によつて連結された給湯
   予熱タンクと、前記循環管路中に設けた循環ポン
   プと、前記給湯予熱タンクに連結された温水ボイ
   ラーと、前記第２の熱交換器とブライン循環管路
   によつて連結されたブラインタンクと、前記温水
   ボイラーの温水を循環させて、前記ブラインタン
   クのブラインと熱交換を行う第４の熱交換器と、
   該第４の熱交換器をバイパスさせて、前記温水ボ
   イラーの温水を前記給湯予熱タンクに循環させる
   ための第３の切換弁とを有することを特徴とする
   冷暖房給湯装置。