特開 2024-168844 温水暖房システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168844

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】温水暖房システム

(51)【国際特許分類】

   F24D 3/00 20220101AFI20241128BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

F24D3/00 A

F25B1/00 399Y

F25B1/00 397C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085846

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000000538

【氏名又は名称】株式会社コロナ

(72)【発明者】

【氏名】田中 結衣

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 勝

【テーマコード（参考）】

3L070

【Ｆターム（参考）】

3L070BB14

(57)【要約】

【課題】騒音発生を未然に阻止可能な温水暖房システムを提供する。
【解決手段】第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂよりも高さが低くなるよう、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４を設置する。第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４とを直列に接続した負荷側循環回路３１において、第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂと同一高さ以下の場合、負荷側循環回路３１内を循環液が流動すると、第１液出口３３ｂ付近に空気溜まりが発生しやすく騒音発生の原因となる。第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂよりも高さが低い位置にあることで、循環液が流動するときに第１液出口３３ｂが循環液で満たされ空気溜まりが発生しないことから、騒音発生を未然に阻止することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１圧縮機、第１負荷側熱交換器、第１減圧手段、第１熱源側熱交換器を備え内部に冷媒を循環させる第１ヒートポンプ回路と、
第２圧縮機、第２負荷側熱交換器、第２減圧手段、第２熱源側熱交換器を備え内部に冷媒を循環させる第２ヒートポンプ回路と、
室内端末に循環液を循環させる負荷側循環ポンプを有した負荷側循環回路と、を備え、
前記負荷側循環回路は、前記第１負荷側熱交換器が前記第２負荷側熱交換器の上流側に位置すると共に、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器とが直列に設置され、
前記第１ヒートポンプ回路及び前記第２ヒートポンプ回路にある駆動部を動作させると共に前記負荷側循環ポンプを駆動させ、前記第１負荷側熱交換器及び前記第２負荷側熱交換器で前記循環液を加熱するものであり、
前記第１負荷側熱交換器は、
下部に位置し前記循環液が流入する第１液入口と、
上部に位置し前記第１液入口から流入した前記循環液が流出する第１液出口と、を有し、
前記第２負荷側熱交換器は、
下部に位置し前記第１液出口から流出した前記循環液が流入する第２液入口と、
上部に位置し前記第２液入口から流入した前記循環液が流出する第２液出口と、を有し、
前記第１液出口が前記第２液出口よりも高さが低くなるよう、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器を設置することを特徴とした温水暖房システム。

【請求項2】

前記第１液出口の上端が前記第２液出口の下端よりも高さが低くなるよう、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器を設置することを特徴とした請求項１記載の温水暖房システム。

【請求項3】

前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器は、水平方向に隣り合うよう設置することを特徴とした請求項２記載の温水暖房システム。

【請求項4】

前記第１負荷側熱交換器は、少なくとも前記第１液出口が水平方向を向くように設置することを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載の温水暖房システム。

【請求項5】

前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器は、プレート式熱交換器で構成されたことを特徴とする請求項４記載の温水暖房システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、加熱された水や不凍液等の循環液を室内端末に供給する温水暖房システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のものでは、圧縮機と、負荷側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路を複数備え、第１ヒートポンプ回路の第１負荷側熱交換器及び第２ヒートポンプ回路の第２負荷側熱交換器を直列に設置し、循環ポンプが駆動することで２つの負荷側熱交換器で加熱した循環液を室内に設置された室内端末に供給し、室内の暖房を行う負荷側循環回路を備えたものにおいて、第１負荷側熱交換器と第２負荷側熱交換器とを互いに隣り合うように設置するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６８７３９８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、この従来のものでは、第１負荷側熱交換器の循環液が流出する第１液出口と、第２負荷側熱交換器の循環液が流出する第２液出口とが同一高さ位置となるよう、第１負荷側熱交換器と第２負荷側熱交換器とを設置した場合、上流側に位置する第１負荷側熱交換器の第１液出口の全体に循環液が行き渡らず空気溜まりが発生し、負荷側循環回路内を循環液が流動するとき空気溜まりにより第１液出口で騒音が発生することから、改善の余地があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、第１圧縮機、第１負荷側熱交換器、第１減圧手段、第１熱源側熱交換器を備え内部に冷媒を循環させる第１ヒートポンプ回路と、
第２圧縮機、第２負荷側熱交換器、第２減圧手段、第２熱源側熱交換器を備え内部に冷媒を循環させる第２ヒートポンプ回路と、
室内端末に循環液を循環させる負荷側循環ポンプを有した負荷側循環回路と、を備え、
前記負荷側循環回路は、前記第１負荷側熱交換器が前記第２負荷側熱交換器の上流側に位置すると共に、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器とが直列に設置され、
前記第１ヒートポンプ回路及び前記第２ヒートポンプ回路にある駆動部を動作させると共に前記負荷側循環ポンプを駆動させ、前記第１負荷側熱交換器及び前記第２負荷側熱交換器で前記循環液を加熱するものであり、
前記第１負荷側熱交換器は、
下部に位置し前記循環液が流入する第１液入口と、
上部に位置し前記第１液入口から流入した前記循環液が流出する第１液出口と、を有し、
前記第２負荷側熱交換器は、
下部に位置し前記第１液出口から流出した前記循環液が流入する第２液入口と、
上部に位置し前記第２液入口から流入した前記循環液が流出する第２液出口と、を有し、
前記第１液出口が前記第２液出口よりも高さが低くなるよう、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器を設置する
ことを特徴とした。

【0006】

また、請求項２では、前記第１液出口の上端が前記第２液出口の下端よりも高さが低くなるよう、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器を設置することを特徴とした。

【0007】

また、請求項３では、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器は、水平方向に隣り合うよう設置することを特徴とした。

【0008】

また、請求項４では、前記第１負荷側熱交換器は、少なくとも前記第１液出口が水平方向を向くように設置することを特徴とした。

【0009】

また、請求項５では、前記第１負荷側熱交換器と前記第２負荷側熱交換器は、プレート式熱交換器で構成されたことを特徴とした。

【発明の効果】

【0010】

この発明によれば、第１負荷側熱交換器が有する第１液出口が第２負荷側熱交換器が有する第２液出口よりも高さが低くなるよう、第１負荷側熱交換器と第２負荷側熱交換器を設置するので、負荷側循環回路内を循環液が流動するとき第１液出口の全体を循環液で十分に満たすことができ、空気溜まりの発生を防ぐことができるため、第１液出口での騒音発生を未然に阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例における温水暖房システムの主要なユニットを示す構成図である。

【図2】実施例の全体構成を示す構成図である。

【図3】実施例の循環ポンプユニットの内部について主要な構成を示した正面視図である。

【図4】図３の負荷側熱交換器の上部付近を示す要部拡大正面視図

【図5】比較例を示す要部拡大正面視図

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説明する。

【0013】

図１を参照する。温水暖房システム１は、第１ヒートポンプ装置１０と、第２ヒートポンプ装置２０と、循環ポンプユニット３０と、室内端末４０と、リモコン５０と、を有している。
第１ヒートポンプ装置１０と循環ポンプユニット３０は第１ヒートポンプ回路１１を構成する第１冷媒配管１２で接続され、第２ヒートポンプ装置２０と循環ポンプユニット３０は第２ヒートポンプ回路２１を構成する第２冷媒配管２２で接続されている。
循環ポンプユニット３０と室内端末４０は負荷側循環回路３１を構成する往き管３２ａ、及び戻り管３２ｂで接続されている。
リモコン５０は、図示しない複数のスイッチと画面とを備え、ユーザの指示に合うスイッチを押すことで画面表示が変化し、第１ヒートポンプ装置１０、第２ヒートポンプ装置２０、及び循環ポンプユニット３０内の駆動部を動作させ、ユーザの指示に合う状態にする。

【0014】

図２を参照する。第１ヒートポンプ装置１０は、第１ヒートポンプ回路１１を構成する環状の第１冷媒配管１２を有している。第１冷媒配管１２には、冷媒を圧縮する回転数可変で駆動部としての第１圧縮機１３と、冷媒を減圧する第１減圧手段であり駆動部としての第１膨張弁１４と、内部を通流する冷媒が駆動部としての第１送風ファン１６から送風された空気と熱交換し蒸発する蒸発器としての第１熱源側熱交換器１５と、が配管途中に設置されている。

【0015】

また、第１ヒートポンプ装置１０には、第１圧縮機１３から吐出する冷媒温度を検知する第１吐出温度センサ１７ａと、第１膨張弁１４から第１熱源側熱交換器１５へ向かう冷媒の温度を検知する第１冷媒温度センサ１７ｂと、外気温を検知する第１外気温センサ１７ｃと、マイコンで構成され記憶部、及び演算部を備えた第１制御部１９と、が配置されている。

【0016】

第１制御部１９は、第１吐出温度センサ１７ａで異常高温が検知されたと判断したら、第１ヒートポンプ装置１０、第２ヒートポンプ装置２０、及び循環ポンプユニット３０内の駆動部を強制停止させ安全を図る。また、第１制御部１９は、第１冷媒温度センサ１７ｂと第１外気温センサ１７ｃとでの検知温度に基づき、第１熱源側熱交換器１５の除霜有無を判断する。

【0017】

図２を参照する。第２ヒートポンプ装置２０は、第２ヒートポンプ回路２１を構成する環状の第２冷媒配管２２を有している。第２冷媒配管２２には、冷媒を圧縮する回転数可変で駆動部としての第２圧縮機２３と、冷媒を減圧する第２減圧手段であり駆動部としての第２膨張弁２４と、内部を通流する冷媒が駆動部としての第２送風ファン２６から送風された空気と熱交換し蒸発する蒸発器としての第２熱源側熱交換器２５と、が配管途中に設置されている。

【0018】

また、第２ヒートポンプ装置２０には、第２圧縮機２３から吐出する冷媒温度を検知する第２吐出温度センサ２７ａと、第２膨張弁２４から第２熱源側熱交換器２５へ向かう冷媒の温度を検知する第２冷媒温度センサ２７ｂと、外気温を検知する第２外気温センサ２７ｃと、マイコンで構成され記憶部、及び演算部を備えた第２制御部２９と、が配置されている。

【0019】

第２制御部２９は、第２吐出温度センサ２７ａで異常高温が検知されたと判断したら、第１ヒートポンプ装置１０、第２ヒートポンプ装置２０、及び循環ポンプユニット３０内の駆動部を強制停止させ安全を図る。また、第２制御部２９は、第２冷媒温度センサ２７ｂと第２外気温センサ２７ｃとでの検知温度に基づき、第２熱源側熱交換器２５の除霜有無を判断する。

【0020】

図２を参照する。循環ポンプユニット３０には、第１ヒートポンプ回路１１を構成する第１冷媒配管１２と負荷側循環回路３１を構成する往き管３２ａとに接続された第１負荷側熱交換器３３と、第２ヒートポンプ回路２１を構成する第２冷媒配管２２と負荷側循環回路３１を構成する戻り管３２ｂとに接続された第２負荷側熱交換器３４と、配管内にあり水や不凍液等である循環液を循環させる負荷側循環ポンプ３５と、循環液を所定量だけ溜めることができ圧力調整のためのシスターンタンク３６と、戻り管３２ｂ内を通流する循環液の温度を検知する戻り温度センサ３７と、マイコンで構成され記憶部、及び演算部を備えたメイン制御部３９と、が配置されている。

【0021】

また、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４との間は中継管３２ｃで接続されている。よって、負荷側循環回路３１において、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４とが直列に設置されており、上流側にある第１負荷側熱交換器３３を通過した循環液が下流側の第２負荷側熱交換器３４を通過し、往き管３２ａを介して室内端末４０へ循環液が流入する。これにより、循環液の温度を効率よく上昇させることができ、暖房効率が向上する。

【0022】

また、第１負荷側熱交換器３３、及び第２負荷側熱交換器３４は、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。

【0023】

図１を参照する。リモコン５０とメイン制御部３９とは通信線で接続されており、メイン制御部３９と第１制御部１９、及び第２制御部２９とは通信線で接続されている。ユーザによる指示を受けたリモコン５０からメイン制御部３９に指示内容が送信され、メイン制御部３９から負荷側循環ポンプ３５の駆動内容と、第１制御部１９、及び第２制御部２９へ指示内容に沿う駆動部の動作内容が送信されることで、リモコン５０で受けた指示内容に沿った動作が実行可能となる。

【0024】

次に、温水暖房システム１の運転動作を説明する。

【0025】

メイン制御部３９は、リモコン５０の図示しないスイッチ操作がされ、ユーザによる暖房運転の開始指示があったと判断したら、負荷側循環ポンプ３５を所定の回転数で駆動させると共に、第１制御部１９及び第２制御部２９に信号を送信する。信号を受信した第１制御部１９及び第２制御部２９は、第１圧縮機１３、及び第２圧縮機２３を所定の回転数で駆動させ、第１膨張弁１４及び第２膨張弁２４を所定の開度にすることで、第１負荷側熱交換器３３及び第２負荷側熱交換器３４で循環液を加熱し、往き管３２ａを介して室内端末４０へ送ることで、室内端末４０が設置された室内の暖房運転が実施される。

【0026】

メイン制御部３９は、戻り温度センサ３７での検知値がリモコン５０で指示されたモードの暖房出力に即した目標温度となるよう、第１制御部１９及び第２制御部２９で第１圧縮機１３、及び第２圧縮機２３の回転数と、第１膨張弁１４及び第２膨張弁２４の開度とを調節する。これにより、室内端末４０が設置された室内をユーザの指示に沿う状態にすることができる。

【0027】

次に、循環ポンプユニット３０内に配置された各部材の構成、及び配置場所について詳述する。

【0028】

図３を参照する。プレート式熱交換器で構成された第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４は、伝熱プレートが鉛直方向に沿うよう縦向きに設置する。これにより、第１負荷側熱交換器３３は、下部に位置し戻り管３２ｂと接続し循環液が流入する第１液入口３３ａと、上部に位置し中継管３２ｃと接続し循環液が流出する第１液出口３３ｂと、が水平方向を向いて設置される。また、第２負荷側熱交換器３４は、下部に位置し中継管３２ｃと接続し循環液が流入する第２液入口３４ａと、上部に位置し往き管３２ａと接続し循環液が流出する第２液出口３４ｂと、が水平方向を向いて設置される。

【0029】

また、第１負荷側熱交換器３３、及び第２負荷側熱交換器３４は、共に上部から冷媒が流入し下部から冷媒が流出する構成である。下部から上部に向けて流動する循環液と、上部から下部に向けて流動する冷媒とで熱交換することで、循環液を効率よく温度上昇させ往き管３２ａを介して室内端末４０へ送ることができる。

【0030】

図３、及び図４を参照する。第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４は、第１液出口３３ｂよりも上方に第２液出口３４ｂが位置するよう、高さ方向において段違いとなるように設置されている。第１負荷側熱交換器３３の上端と第２負荷側熱交換器３４は、高さ方向についてｄだけ差がある。当該ｄは、少なくとも第１液出口３３ｂの内径よりも大きくなるよう設定されており、第１液出口３３ｂの上端よりも上方に第２液出口３４ｂが位置するよう、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４とが設置される。

【0031】

次に、第２負荷側熱交換器３４の第２液出口３４ｂとの相対的な位置関係による第１負荷側熱交換器３３の第１液出口３３ｂにおける空気溜まりの発生有無について説明する。

【0032】

第１負荷側熱交換器３３の第１液出口３３ｂは、第１負荷側熱交換器３３の上部に位置しており、第１液出口３３ｂが一端側に接続した中継管３２ｃの他端側が第２負荷側熱交換器３４の下部に位置する第２液入口３４ａと接続していることも相まって、空気溜まりが発生しやすい箇所となる。特に、図５で示すように第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４とを同一高さ位置となるよう設置すると、第１液出口３３ｂと第２液出口３４ｂとが同一高さ位置になり、負荷側循環回路３１内を循環液が循環すると第１液出口３３ｂ、及び第１液出口３３ｂに接続する中継管３２ｃ内の全体を十分に循環液で満たすことができず、空気溜まりが発生しやすい。空気溜まりが発生した状態で循環液が流動すると、騒音が発生するので好ましくない。

【0033】

そこで、図３、及び図４で示すように第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂよりも低い位置となるよう、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４を段違いに設置する。
これにより、負荷側循環ポンプ３５が駆動し負荷側循環回路３１内を循環液が循環したとき、第１液出口３３ｂと第１液出口３３ｂに接続する中継管３２ｃの全体が循環液で満たされる。第１液出口３３ｂと第１液出口３３ｂに接続する中継管３２ｃの上部において空気溜まりが発生せず、騒音の発生を未然に阻止することができる。

【0034】

また、第１液出口３３ｂの上端よりも上方に第２液出口３４ｂの下端が位置することで、第２液出口３４ｂに接続する往き管３２ａを第１負荷側熱交換器３３の上方に設置することができ、省スペースでの配管の引き回しが可能となることから循環ポンプユニット３０を構成する筐体の大型化を阻止することができるため、製品性が向上する。

【0035】

次に、本発明の効果を説明する。

【0036】

第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂよりも高さが低くなるよう、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４を設置する。第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４とを直列に接続した負荷側循環回路３１において、第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂと同一高さ以下の場合、負荷側循環回路３１内を循環液が流動すると、第１液出口３３ｂ付近に空気溜まりが発生しやすく騒音発生の原因となる。第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂよりも高さが低い位置にあることで、循環液が流動するときに第１液出口３３ｂの全体が循環液で満たされ空気溜まりが発生しないことから、騒音発生を未然に阻止することができる。

【0037】

また、第１液出口３３ｂの上端が第２液出口３４ｂの下端よりも高さが低くなるよう、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４を設置する。負荷側循環回路３１内を循環液が流動するとき、第１液出口３３ｂの上端まで確実に循環液で満たすことができ、第１液出口３３ｂ付近で空気溜まりが発生しないことから、騒音発生を未然に阻止することができる。

【0038】

また、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４は、水平方向に隣り合うよう設置する。これにより、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４とが占める設置スペースを小さくすることができるため、循環ポンプユニット３０を構成する筐体の大型化を阻止することができ、製品性が向上する。

【0039】

また、第１負荷側熱交換器３３は、少なくとも第１液出口３３ｂが水平方向を向くように設置する。第１液出口３３ｂが鉛直方向を向いた場合と比較し、水平方向を向いた場合の方が第１液出口３３ｂ全体を循環液で満たすことが難しく、空気溜まりが発生しやすい。よって、特に第１液出口３３ｂが水平方向を向くように第１負荷側熱交換器３３を設置したとき、空気溜まりによる騒音発生を未然に阻止することができる効果が高い。更に、第１液出口３３ｂが水平方向を向くことで第１液出口３３ｂの上方にスペースができ、配管の引き回しが可能となることから、循環ポンプユニット３０を構成する筐体の大型化を阻止することができる。

【0040】

また、第１負荷側熱交換器３３と第２負荷側熱交換器３４は、プレート式熱交換器で構成された。循環液が流入する液入口、及び循環液が流出する液出口が水平方向を向いたプレート式熱交換において、第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂよりも高さが低い位置にあるようにしたので、空気溜まりによる騒音発生を未然に阻止することができる効果が特に高い。

【0041】

本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらの実施例は、例として提示したものであり、特許請求の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0042】

例えば、本発明に係る第１負荷側熱交換器３３、及び第２負荷側熱交換器３４は、プレート式熱交換である例を用いて説明したが、プレート式熱交換に限られない。少なくとも、２つの負荷側熱交換器を直列に設置したもので、上流側にある負荷側熱交換器の循環液の出口である液出口が水平方向を向いており、当該液出口付近で空気溜まりが発生する熱交換器において、本発明は適用可能である。

【0043】

また、第１液出口３３ｂの上端が第２液出口３４ｂの下端より高さが低いものである例を用いて説明したが、高さ方向において第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂより低いが、水平方向に第１液出口３３ｂと第２液出口３４ｂの一部が重なるよう第１負荷側熱交換器３３及び第２負荷側熱交換器３４を設置したものであってもよい。全体として第１液出口３３ｂが第２液出口３４ｂよりも高さが低い位置にあれば、第１液出口３３ｂ付近での空気溜まり発生を阻止する効果があるため、水平方向において第１液出口３３ｂと第２液出口３４ｂの一部が重なったものであっても本発明の範疇である。

【符号の説明】

【0044】

１ 温水暖房システム
１０ 第１ヒートポンプ装置
１１ 第１ヒートポンプ回路
１３ 第１圧縮機
１４ 第１膨張弁
１５ 第１熱源側熱交換器
２０ 第２ヒートポンプ装置
２１ 第２ヒートポンプ回路
２３ 第２圧縮機
２４ 第２膨張弁
２５ 第２熱源側熱交換器
３１ 負荷側循環回路
３３ 第１負荷側熱交換器
３３ａ 第１液入口
３３ｂ 第１液出口
３４ 第２負荷側熱交換器
３４ａ 第２液入口
３４ｂ 第２液出口
３５ 負荷側循環ポンプ
４０ 室内端末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】