(57)【要約】【課題】給湯機、及び暖房機の連係を持たせた運転制御を簡単に行うことができるヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機１０と、第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機２０とを備え、第１温水配管１５に水対水熱交換器３１を接続し、この水対水熱交換器３１を第２温水配管２５に温水暖房機器２７と並列に接続したことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して第１負荷を接続した第１ヒートポンプ装置と、
第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して第２負荷を接続した第２ヒートポンプ装置とを備え、
第１温水配管または第２温水配管に水対水熱交換器を接続し、
この水対水熱交換器を第２温水配管または第１温水配管に第２負荷または第１負荷と並列に接続したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、
第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、
第１温水配管に第１冷媒対水熱交換器と直列に水対水熱交換器を接続し、
この水対水熱交換器を第２温水配管に温水暖房機器と並列に接続したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項３】
第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、
第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、
第２温水配管に第２冷媒対水熱交換器と直列に水対水熱交換器を接続し、
この水対水熱交換器を第１温水配管に貯湯タンクと並列に接続したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項４】
第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、
第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、
第１温水配管に第１冷媒対水熱交換器と並列に水対水熱交換器を接続し、
この水対水熱交換器を第２温水配管に温水暖房機器と並列に接続したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項５】
第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、
第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、
第２温水配管に第２冷媒対水熱交換器と並列に水対水熱交換器を接続し、
この水対水熱交換器を第１温水配管に貯湯タンクと並列に接続したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯と暖房を行うヒートポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機が知られている（特許文献１参照）。一方、第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−２８５３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の給湯機、或いは暖房機を、ビル等に別々に設置した場合、例えば、夜間に暖房運転を停止させて、ヒートポンプ暖房機の熱を、ヒートポンプ給湯機に汲み上げて給湯運転したり、或いは、ヒートポンプ給湯機で夜間に蓄熱運転させておいて、この蓄熱を昼間に、ヒートポンプ暖房機に汲み上げて暖房運転したり、等の運転制御を行うことはできない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、給湯機、及び暖房機の連係を持たせた運転制御を簡単に行うことができるヒートポンプ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して第１負荷を接続した第１ヒートポンプ装置と、第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して第２負荷を接続した第２ヒートポンプ装置とを備え、第１温水配管または第２温水配管に水対水熱交換器を接続し、この水対水熱交換器を第２温水配管または第１温水配管に第２負荷または第１負荷と並列に接続したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、第１温水配管に第１冷媒対水熱交換器と直列に水対水熱交換器を接続し、この水対水熱交換器を第２温水配管に温水暖房機器と並列に接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、第２温水配管に第２冷媒対水熱交換器と直列に水対水熱交換器を接続し、この水対水熱交換器を第１温水配管に貯湯タンクと並列に接続したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４記載の発明は、第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、第１温水配管に第１冷媒対水熱交換器と並列に水対水熱交換器を接続し、この水対水熱交換器を第２温水配管に温水暖房機器と並列に接続したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、第１圧縮機、第１冷媒対水熱交換器、第１減圧装置、第１蒸発器を閉ループに接続し、第１冷媒対水熱交換器には第１温水配管、第１循環ポンプを介して貯湯タンクを接続したヒートポンプ給湯機と、第２圧縮機、第２冷媒対水熱交換器、第２減圧装置、第２蒸発器を閉ループに接続し、第２冷媒対水熱交換器には第２温水配管、第２循環ポンプを介して温水暖房機器を接続したヒートポンプ暖房機とを備え、第２温水配管に第２冷媒対水熱交換器と並列に水対水熱交換器を接続し、この水対水熱交換器を第１温水配管に貯湯タンクと並列に接続し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。
【００１２】
第一の実施形態
図１は、本発明に係るヒートポンプ装置の一実施形態を示す冷媒回路図である。このヒートポンプ装置３０は、ヒートポンプ給湯機１０と、ヒートポンプ暖房機２０とを備えて構成される。
【００１３】
ヒートポンプ給湯機１０は、第１圧縮機１１、第１冷媒対水熱交換器（以下、第１ガスクーラという。）１２、第１減圧装置１３、第１蒸発器１４、アキュムレータ１８を冷媒配管１９によって閉ループに接続し、第１ガスクーラ１２には、第１温水配管１５、第１循環ポンプ１６を介して貯湯タンク（第１負荷）１７を接続して構成されている。ヒートポンプ暖房機２０は、第２圧縮機２１、第２冷媒対水熱交換器（以下、第２ガスクーラという。）２２、第２減圧装置２３、第２蒸発器２４、アキュムレータ２８を冷媒配管２９によって閉ループに接続し、第２ガスクーラ２２には第２温水配管２５、第２循環ポンプ２６を介して温水暖房機器（第２負荷）２７を接続して構成されている。
【００１４】
ヒートポンプ給湯機１０の第１温水配管１５の内、第１ガスクーラ１２への温水供給管１５Ａには、第１循環ポンプ１６が接続され、この第１循環ポンプ１６と第１ガスクーラ１２との間には、第１ガスクーラ１２と直列に、水対水熱交換器３１が接続されている。また、ヒートポンプ暖房機２０の第２温水配管２５の内、第２ガスクーラ２２への温水供給管２５Ａには、第２循環ポンプ２６が接続されている。
【００１５】
水対水熱交換器３１は、第１温水配管１５につながる第１水コイル３１Ａと、第２温水配管２５につながる第２水コイル３１Ｂとを備えて構成されている。この水対水熱交換器３１は、第２温水配管２５に対し、上記温水暖房機器２７と並列に接続されている。すなわち、水対水熱交換器３１の第２水コイル３１Ｂの一端Ａは、配管３２を介して、温水暖房機器２７と第２循環ポンプ２６との間の温水供給管２５Ａに接続され、第２水コイル３１Ｂの他端Ｂは、配管３３を介して、三方弁３４に接続され、この三方弁３４は、第２ガスクーラ２２からの温水戻り管２５Ｂに接続されている。
【００１６】
ヒートポンプ給湯機１０の冷凍サイクル、及びヒートポンプ暖房機２０の冷凍サイクルには、二酸化炭素冷媒が封入されている。この二酸化炭素冷媒が封入された場合、図２のエンタルピ・圧力線図に示すように、ガス管１９Ａ，２９Ａ内は運転中に超臨界圧力で運転される。ガス管１９Ａ，２９Ａ内が、超臨界圧力で運転される冷媒には、二酸化炭素冷媒のほかに、例えばエチレン、ディボラン、エタン、酸化窒素等が挙げられる。
【００１７】
図２では、圧縮機２の出口は状態ａで示される。冷媒は、ガスクーラ１２，２２を通って循環し、そこで状態ｂまで冷却され、熱を温水配管１５，２５内の水に放出する。冷媒は、所望により、状態ｃまで冷却される。ついで、冷媒は、減圧装置１３，２３での圧力低下により、状態ｄに至り、ここではガス／液体の２相混合体が形成される。冷媒は、蒸発器１４，２４において、液相の蒸発により熱を吸収する。ガス相の冷媒は、状態ｅを経て、状態ｆまで加熱されてから、蒸発器１４，２４を出て圧縮機２の吸込管に向かう。
【００１８】
上記超臨界サイクルにおいて、圧縮機２から吐出される高圧単相ガス冷媒は、凝縮されないが、熱交換器において温度低下が起こる。
【００１９】
ガスクーラ１２，２２（状態ｂ）における冷媒の最終温度は、温水の温度よりも数度高い。そして、高圧ガスはガスクーラ１２，２２において、数度低い状態ｃまで冷却される。
【００２０】
つぎに、動作を説明する。
【００２１】
通常運転時には、ヒートポンプ暖房機２０の三方弁３４が、通常運転位置に切り替わって、ヒートポンプ給湯機１０と、ヒートポンプ暖房機２０との連係が断たれ、各々別個に運転される。
【００２２】
ヒートポンプ給湯機１０では、第１圧縮機１１、第１ガスクーラ１２、第１減圧装置１３、第１蒸発器１４、アキュムレータ１８の順に冷媒が流れる。そして、第１ガスクーラ１２で、第１温水配管１５内を循環する温水が暖められ、この温水が貯湯タンク１７に貯湯される。
【００２３】
ヒートポンプ暖房機２０では、第２圧縮機２１、第２ガスクーラ２２、第２減圧装置２３、第２蒸発器２４、アキュムレータ２８の順に冷媒が流れる。そして、第２ガスクーラ２２で、第２温水配管２５内を循環する温水が暖められ、この温水が温水暖房機器２７に供給され、この温水暖房機器２７によって被調和室が暖房される。２７Ａはファンである。
【００２４】
本実施形態では、ヒートポンプ給湯機１０と、ヒートポンプ暖房機２０との連係運転が可能である。この場合、ヒートポンプ暖房機２０の三方弁３４が、連係運転位置に切り替わる。ここで連係運転とは、ヒートポンプ給湯機１０と、ヒートポンプ暖房機２０とを同時に運転させながら、ヒートポンプ暖房機２０側では、第２ガスクーラ２２で暖められた温水を、温水暖房機器２７をバイパスさせて、すべてヒートポンプ給湯機１０の水対水熱交換器３１の第２水コイル３１Ｂに循環させる運転である。
【００２５】
本実施形態では、例えば、夜間等に被調和室の暖房が不要になった場合、ヒートポンプ暖房機２０の三方弁３４を連係運転位置に切り替えることにより、温水暖房機器２７を利用しての暖房運転を停止させ、このヒートポンプ暖房機２０側の温水を、配管３２，３３を介して、水対水熱交換器３１に循環させることにより、当該温水の熱を、ヒートポンプ給湯機１０側に汲み上げながら給湯運転することが可能になり、給湯効率が向上する。
【００２６】
第二の実施形態
図３は、別の実施形態を示す。
【００２７】
この実施形態では、ヒートポンプ暖房機２０の第２温水配管２５の内、第２循環ポンプ２６と第２ガスクーラ２２との間の温水供給管２５Ａに、第２ガスクーラ２２と直列に、水対水熱交換器４１が接続されている。
【００２８】
この水対水熱交換器４１は、第２温水配管２５につながる第１水コイル４１Ａと、第１温水配管１５につながる第２水コイル４１Ｂとを備えて構成されている。この水対水熱交換器４１は、第１温水配管１５に対し、上記貯湯タンク１７と並列に接続されている。
【００２９】
すなわち、水対水熱交換器４１の第２水コイル４１Ｂの一端Ａは、水用の配管４２を介して、貯湯タンク１７と第１循環ポンプ１６との間の温水供給管１５Ａに接続され、第２水コイル４１Ｂの他端Ｂは、水用の配管４３を介して、三方弁４４に接続され、この三方弁４４は、第１ガスクーラ１２からの温水戻り管１５Ｂに接続されている。
【００３０】
通常運転時、ヒートポンプ給湯機１０の三方弁４４が、通常運転位置に切り替わって、ヒートポンプ給湯機１０と、ヒートポンプ暖房機２０との連係が断たれ、各々別個に運転される。
【００３１】
本実施形態では、上記実施形態と同様に連係運転が可能である。例えば、電気料金の安価な夜間に、まずヒートポンプ給湯機１０を運転し、貯湯タンク１７内に温水蓄熱させる。
【００３２】
そして、暖房が必要となった場合、ヒートポンプ給湯機１０の三方弁４４を連係運転位置に切り替え、第１循環ポンプ１６を運転させると共に、ヒートポンプ暖房機２０を運転させる。すると、第１循環ポンプ１６の運転により、貯湯タンク１７内に貯えられた温水が、第１ガスクーラ１２、三方弁４４、水用の配管４３、４２を介して、水対水熱交換器４１の第２水コイル４１Ｂを循環する。
【００３３】
これによれば、貯湯タンク１７に貯えられた温水の熱を、ヒートポンプ暖房機２０側に汲み上げることができ、これを汲み上げながらの暖房運転となるため、暖房効率が向上する。
【００３４】
第三の実施形態
図４は、別の実施形態を示す。
【００３５】
この実施形態では、第１循環ポンプ１６と第１ガスクーラ１２との間に、第１ガスクーラ１２と並列に、水対水熱交換器５０が接続されている。その他の構成は、図１の実施形態とほぼ同様である。
【００３６】
水対水熱交換器５０は、第１温水配管１５につながる第１水コイル５０Ａと、第２温水配管２５につながる第２水コイル５０Ｂとを備えて構成されている。この水対水熱交換器５０は、第２温水配管２５に対し、上記温水暖房機器２７と並列に接続されている。すなわち、水対水熱交換器５０の第２水コイル５０Ｂの一端Ａは、配管３２を介して、温水暖房機器２７と第２循環ポンプ２６との間の温水供給管２５Ａに接続され、第２水コイル５０Ｂの他端Ｂは、配管３３を介して、三方弁３４に接続され、この三方弁３４は、第２ガスクーラ２２からの温水戻り管２５Ｂに接続されている。
【００３７】
この構成では、図１の実施形態と同様に、例えば、夜間等に被調和室の暖房が不要になった場合、ヒートポンプ暖房機２０の三方弁３４を連係運転位置に切り替えることにより、温水暖房機器２７を利用しての暖房運転を停止させ、このヒートポンプ暖房機２０側の温水を、配管３２，３３を介して、水対水熱交換器３１に循環させることにより、当該温水の熱を、ヒートポンプ給湯機１０側に汲み上げながら給湯運転することが可能になり、給湯効率が向上する。
【００３８】
本実施形態では、図１の実施形態と異なり、水対水熱交換器５０が、第１ガスクーラ１２と並列に接続されているため、第１循環ポンプ１６を通じて循環する温水は、第１ガスクーラ１２、及び水対水熱交換器５０に並列に流すことができる。従って、これらが直列に接続された場合（図１）と比較して、第１ガスクーラ１２の効率を向上させることができる。
【００３９】
第四の実施形態
図３の実施形態では、上述したように、第２温水配管２５に対し、第２ガスクーラ２２と並列に、水対水熱交換器４１を接続して構成されている。これに対し、第四の実施形態としては、図示は省略したが、第２温水配管２５に対し、第２ガスクーラ２２と並列に、水対水熱交換器を接続してもよい。この構成では、第三の実施形態と同様に、これらが直列に接続された場合（図３）と比較し、第２ガスクーラ２２の効率を向上させることができる。
【００４０】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明では、給湯機、及び暖房機の連係を持たせ、ヒートポンプ暖房機の熱を、ヒートポンプ給湯機に汲み上げて給湯運転したり、或いは、ヒートポンプ給湯機で蓄熱した熱を、ヒートポンプ暖房機に汲み上げて暖房運転したり、等の運転制御を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートポンプ装置の一実施の形態を示す冷媒回路図である。
【図２】エンタルピ・圧力線図である。
【図３】別の実施の形態を示す冷媒回路図である。
【図４】別の実施の形態を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
１０  ヒートポンプ給湯機
１１  第１圧縮機
１２  第１冷媒対水熱交換器（第１ガスクーラ）
１３  第１減圧装置
１４  第１蒸発器
１５  第１温水配管
１６  第１循環ポンプ
１７  貯湯タンク
２０  ヒートポンプ暖房機（第１負荷）
２１  第２圧縮機
２２  第２冷媒対水熱交換器（第２ガスクーラ）
２３  第２減圧装置
２４  第２蒸発器
２５  第２温水配管
２６  第２循環ポンプ
２７  温水暖房機器（第２負荷）
３０  ヒートポンプ装置
３１，４１  水対水熱交換器
３４，４４  三方弁
【図１】
2004257627.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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