JP2004156848A - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプによる給湯機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ給湯機は特許文献1に示すものがある。以下、その構成について図14を参照しながら説明する。図14に示すように、圧縮機1、給湯熱交換器2、減圧装置3、空気熱交換器4からなる冷媒循環回路と、貯湯槽5、循環ポンプ6、前記給湯熱交換器2を接続した給湯回路ならなり、前記圧縮機1より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は給湯熱交換器2に流入し、ここで循環ポンプ6から送られてきた水を加熱する。そして、放熱した冷媒は減圧装置3で減圧され、空気熱交換器4に流入し、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機1に戻る。
【0003】
一方、給湯熱交換器2で加熱された湯は前記貯湯槽5の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。この時、給湯熱交換器2の水側出口に設けられた沸き上げ温度検出手段7からの信号で回転数制御手段8は循環ポンプ6の回転数を制御して、給湯熱交換器2の出口水温(沸き上げ温度)をほぼ一定になるように沸き上げる。そして、前記給湯熱交換器2の入口水温が設定値に達すると入水温度検出手段9が検知し、給湯加熱運転を停止する。また、制御手段10は、外気温度を検出する外気温度検出手段11と圧縮機1の吐出温度を検出する吐出温度検出手段12からの信号で、前記吐出温度を所定の吐出温度(目標吐出温度)になるように、減圧装置3の弁開度を制御する。
【0004】
ところで、外気温度が低いときに、前記空気熱交換器4に霜がつくことがある。上述従来例では言及していないが、この霜を解かす手段として、図14の一点鎖線のように、圧縮機1の出口と空気熱交換器4の入口とを開閉弁14を介して連結した除霜回路が知られている。即ち、通常の給湯加熱運転時には開閉弁14を閉じ、除霜運転時には圧縮機1から吐出された冷媒の熱で空気熱交換器4に付いた霜を解かすために開閉弁14を開く。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−346447号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、空気熱交換器4に霜がつき始めた場合にも、吐出温度を所定の吐出温度(目標吐出温度)になるように減圧装置3の弁開度を制御する吐出温度制御を行うので、空気熱交換器4への着霜がより一層促進させることになる。即ち、図15において、横軸に運転時間をとり、縦軸に減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。この図からわかるように、霜がつき始めると空気熱交換器4での熱交換量が減少し、蒸発温度も低下する。そして、それに従って、圧縮機1の吐出温度も低下しようとするので、減圧装置3の弁開度を小さくして、吐出温度を一定に保つ。この繰り返しが連続して起こるので、霜が空気熱交換器4の全面に付着し、蒸発温度が除霜開始温度に比較的短時間のうちに到達する。このため、除霜までの1回の給湯加熱運転時間が短かく、貯湯槽5を全量沸き上げるまでの除霜回数が多くなり、例えば電気料金の安い深夜時間帯では沸き上がらない場合があったので、ランニングコストが高いとか、給湯負荷を満たせなく湯切れが生じるなどの課題があった。また、除霜後の給湯加熱運転では、すぐに目標の沸き上げ温度にならず、低い温度で貯湯槽3の上から貯湯されるので、貯湯されている高温の湯と低温の湯とが混合(湯水混合)し、貯湯槽3の湯温を低下させることになり、結局、貯湯槽3を全量沸き上げたとしても貯湯熱量が少なくり、給湯負荷を満たせなく湯切れが生じることがあった。
【0007】
上述した図14の従来例は吐出温度を一定にする場合であるが、この他に、圧縮機1の吸入冷媒の過熱度をほぼ一定にする制御もある(図示せず)。この場合も空気熱交換器4に霜がつき始めると空気熱交換器4での熱交換量が減少し、蒸発温度も低下する。そして、それに従って、圧縮機1の吸入冷媒の過熱度も低下しようとするので、減圧装置3の弁開度を小さくして、吸入冷媒の過熱度をほぼ一定に保つ。この繰り返しが連続して起こるので、霜が空気熱交換器4の全面に付着し、蒸発温度が除霜開始温度に比較的短時間のうちに到達する。だから、この場合も図14の吐出温度制御をした場合と同様の課題を有する。
【0008】
本発明は上記課題を解決するもので、外気温度が低く、空気熱交換器4に霜が付く場合の給湯加熱運転の高効率化をはかることを主目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機と給湯熱交換器と減圧装置と大気熱を吸熱する空気熱交換器とを有する冷媒回路と、貯湯槽と循環ポンプと前記給湯熱交換器とを有する給湯水回路と、前記冷媒回路の冷媒循環量を制御する冷媒循環量制御手段と、前記空気熱交換器への着霜を検出する着霜検出手段とを備え、所定の条件が成立した時に前記冷媒循環量の制御を停止するようにしたものである。
【0010】
これによって、所定の条件が成立した時に、前記減圧装置の弁開度を制御せず一定とするため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項に記載の形態で実施できるものであり、請求項1記載の発明は、圧縮機と給湯熱交換器と減圧装置と大気熱を吸熱する空気熱交換器とを有する冷媒回路と、貯湯槽と循環ポンプと前記給湯熱交換器とを有する給湯水回路と、前記冷媒回路の冷媒循環量を制御する冷媒循環量制御手段と、前記空気熱交換器への着霜を検出する着霜検出手段とを備え、所定の条件が成立した時に前記冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0012】
請求項2記載の発明は、冷媒循環量制御手段として、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と減圧装置とを備え、所定の条件が成立した時に吐出温度の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0013】
請求項3記載の発明は、冷媒循環量制御手段として、圧縮機の吸入冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と減圧装置とを備え、所定の条件が成立した時に圧縮機吸入冷媒の過熱度制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0014】
請求項4記載の発明は、所定の条件が成立する場合として、給湯加熱運転時間が所定の時間に達した場合とするので、空気熱交換器への霜の付着が進行する前に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0015】
請求項5記載の発明は、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を備え、吐出圧力が所定の吐出圧力以下になった場合に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0016】
請求項6の発明は、吐出温度が所定の吐出温度以下になった場合に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0017】
請求項7の発明は、減圧装置の弁開度の変化速度が所定の変化速度以上になった場合に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0018】
請求項8の発明は、蒸発温度の変化速度が所定の変化速度以上になった場合に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0019】
請求項9の発明は、外気温度と蒸発温度との温度差が所定の温度差以上になった場合に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0020】
請求項10の発明は、電流値が所定の電流値以下になった場合に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0021】
請求項11の発明は、消費電力が所定の消費電力値以下になった場合に冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、除霜の回数をへらすことができる。
【0022】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0023】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1のヒートポンプ給湯機の構成図、図2は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図、図3は同ヒートポンプ給湯機の冷媒循環量制御手段として過熱度検出手段を用いた場合の構成図である。なお、従来例で説明した図14と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【0024】
図1において、15は冷媒回路を循環する冷媒量を制御する冷媒循環量制御手段、16は空気熱交換器4への着霜を検出する着霜検出手段である。また、冷媒循環量制御手段15は、一例として、減圧装置3と吐出温度検出手段12と制御装置10とから成り立っている。さらに、着霜検出手段16として蒸発温度検出手段17を用いている。
【0025】
次に動作、作用について説明する。給湯加熱運転時には、制御装置10は、圧縮機1の吐出温度を検出する吐出温度検出手段12からの信号で、前記吐出温度を所定の吐出温度(目標吐出温度)になるように、減圧装置3の弁開度を制御する。また、着霜検出手段16である蒸発温度検出手段17は空気熱交換器4を循環する冷媒の温度を検出する。そして、着霜検出手段16である蒸発温度検出手段17が着霜が進行していることを検出し、かつ、所定の条件が成立すると、冷媒循環量制御手段15は吐出温度を一定にする制御を停止する。すなわち、減圧装置3の弁開度をそのときの弁開度で一定とする。この場合、所定の条件が成立するとは給湯加熱運転時間が所定の時間以上経過することである。
【0026】
次に、外気温度が低く、空気熱交換器4への着霜が進行する場合について図2を用いて説明する。図2は横軸に運転時間をとり、縦軸に減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。同図中の点線は従来例で説明した図15の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。そして、従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機1の吐出温度制御を行うため、減圧装置3の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度に到達する。これに対して、本発明の場合には、所定の時間だけ経過すると減圧装置の弁開度を一定にするので、蒸発温度の低下速度は従来例の点線の場合よりも小さくなる。同図に示すように、除霜運転に入るまでの給湯加熱運転の時間は従来例の場合よりも、本発明の場合の方が長くなることがわかる。
【0027】
上記のように、空気熱交換器4への着霜を検出する着霜検出手段16とを備え、所定の条件(給湯加熱運転時間が所定の時間だけ経過)が成立した時に冷媒循環量の制御を停止し、空気熱交換器4への着霜の進行を抑えるため、除霜の回数をへらすことができる。
【0028】
次に、図1では、冷媒循環量制御手段15の一例として、減圧装置3と吐出温度検出手段12と制御装置10とを用いていたが、他の例を説明する。すなわち、図3に示すように、冷媒循環量制御手段15として、減圧装置3と過熱度検出手段18と制御装置10とを用いた場合である。この場合、過熱度検出手段18は圧縮機1の吸入冷媒の過熱度を検出し、この値がほぼ一定になるように、制御装置10は減圧装置3の弁開度を制御する(過熱度制御)。この時も図2で説明したことと同様のことが言える。
【0029】
なお、過熱度検出手段18として、圧縮機1の吸入温度を検出する吸入温度検出手段(図示せず)と圧縮機1の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段(図示せず)とを用いて、吸入温度と吸入圧力とから過熱度を演算で求めても良い。
【0030】
(実施例2)
図4は本発明の実施例2のヒートポンプ給湯機の構成図、図5は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出圧力と減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図である。
【0031】
本実施例において、図1の実施例1と異なる点は、圧縮機1の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段19を設けた構成としていることである。なお、実施例1と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【0032】
次に動作、作用について説明する。給湯加熱運転時には、制御装置10は、圧縮機1の吐出温度を検出する吐出温度検出手段12からの信号で、前記吐出温度を所定の吐出温度(目標吐出温度)になるように、減圧装置3の弁開度を制御する。また、着霜検出手段16である蒸発温度検出手段17は空気熱交換器4を循環する冷媒の温度を検出する。そして、着霜検出手段16である蒸発温度検出手段17が着霜が進行していることを検出し、かつ、所定の条件が成立すると、冷媒循環量制御手段15は吐出温度を一定にする制御を停止する。すなわち、減圧装置3の弁開度をそのときの弁開度で一定とする。この場合、所定の条件が成立するとは吐出圧力が所定の吐出圧力以下になることである。
【0033】
次に、外気温度が低く、空気熱交換器4への着霜が進行する場合について図5を用いて説明する。図5は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出圧力と減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する吐出圧力と減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。図5中の点線は従来例で説明した図15の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。そして、従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機1の吐出温度制御を行うため、減圧装置3の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度に到達する。これに対して、本発明の場合には、吐出圧力が所定の吐出圧力になると減圧装置の弁開度を一定にするので、蒸発温度の低下速度は従来例の点線の場合よりも小さくなる。同図からわかるように、除霜運転に入るまでの給湯加熱運転の時間は従来例の場合よりも、本発明の場合の方が長くなる。
【0034】
(実施例3)
図6は本発明の実施例3のヒートポンプ給湯機の構成図、図7は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度と減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図である。
【0035】
本実施例において、実施例1の図3と異なる点は、圧縮機1の吐出温度を検出する吐出温度検出手段12を設けた構成としていることである。なお、実施例1の図3と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【0036】
次に動作、作用について説明する。給湯加熱運転時には、制御装置10は、過熱度検出手段18からの信号で圧縮機1の吸入冷媒の過熱度を検出し、この値がほぼ一定になるように、減圧装置3の弁開度を制御する。また、着霜検出手段16である蒸発温度検出手段17は空気熱交換器4を循環する冷媒の温度を検出する。そして、着霜検出手段16である蒸発温度検出手段17は着霜が進行していることを検出し、かつ、所定の条件が成立すると、冷媒循環量制御手段15は過熱度をほぼ一定にする制御を停止する。すなわち、減圧装置3の弁開度をそのときの弁開度で一定とする。
【0037】
この場合、所定の条件が成立するとは、図7に示すように、吐出温度が所定の吐出温度に以下になることである。同図において、横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度と減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する吐出温度と減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。図中の点線は従来例で説明した図15の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。そして、従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機1の過熱度制御を行うため、減圧装置3の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度に到達する。これに対して、本発明の場合には、吐出温度が所定の吐出温度に以下になると減圧装置の弁開度を一定にするので、蒸発温度の低下速度は従来例の点線の場合よりも小さくなる。同図からわかるように、除霜運転に入るまでの給湯加熱運転の時間は従来例の場合よりも、本発明の場合の方が長くなる。
【0038】
上記のように、吐出温度が所定の吐出温度に以下になった時に冷媒循環量の制御を停止し、空気熱交換器への着霜の進行を抑えるため、除霜の回数をへらすことができる。
【0039】
(実施例4)
図8は本発明の実施例4のヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図である。
【0040】
本実施例において、実施例1と異なる点は、所定の条件が成立する場合として、減圧装置3の弁開度の変化速度が所定の変化速度以上になった場合としていることである。なお、実施例1と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【0041】
次に動作、作用について説明する。図8を用いて、外気温度が低く空気熱交換器4への着霜が進行する場合について説明する。図8は横軸に運転時間をとり、縦軸に減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。同図中の点線は従来例で説明した図15の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。そして、従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機1の吐出温度制御(または過熱度制御)を行うため、減圧装置3の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度に到達する。この時、空気熱交換器4への着霜が進むほど蒸発温度の低下割合が大きくなり、その分、減圧装置3の弁開度の変更割合も大きくなる。そこで本発明の場合には、減圧装置3の弁開度の変化速度が所定の変化速度以上になった場合に減圧装置の弁開度を一定にするので、蒸発温度の低下速度は従来例の点線の場合よりも小さくなる。同図からわかるように、除霜運転に入るまでの給湯加熱運転の時間は従来例の場合よりも、本発明の場合の方が長くなる。
【0042】
上記のように、減圧装置3の弁開度の変化速度が所定の変化速度以上になった時に冷媒循環量の制御を停止し、空気熱交換器4への着霜の進行を抑えるため、除霜の回数をへらすことができる。
【0043】
(実施例5)
図9は本発明の実施例5のヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図である。
【0044】
本実施例において、実施例1と異なる点は、所定の条件が成立する場合として、蒸発温度の変化速度が所定の変化速度以上になった場合としていることである。なお、実施例1と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【0045】
次に動作、作用について説明する。図9を用いて、外気温度が低く空気熱交換器4への着霜が進行する場合について説明する。同図は横軸に運転時間をとり、縦軸に減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。同図中の点線は従来例で説明した図15の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。そして、従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機1の吐出温度制御(または過熱度制御)を行うため、減圧装置3の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度に到達する。この時、空気熱交換器4への着霜が進むほど蒸発温度の低下割合が大きくなる。そこで本発明の場合には、蒸発温度の変化速度が所定の変化速度以上になった場合に減圧装置の弁開度を一定にするので、蒸発温度の低下速度は従来例の点線の場合よりも小さくなる。同図からわかるように、除霜運転に入るまでの給湯加熱運転の時間は従来例の場合よりも、本発明の場合の方が長くなる。
【0046】
上記のように、蒸発温度の変化速度が所定の変化速度以上になった時に冷媒循環量の制御を停止し、空気熱交換器4への着霜の進行を抑えるため、除霜の回数をへらすことができる。
【0047】
(実施例6)
図10は本発明の実施例6のヒートポンプ給湯機の構成図、図11は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する外気温度と蒸発温度との温度差と減圧装置の弁開度と蒸発温度の変化を示す説明図である。
【0048】
本実施例において、実施例1と異なる点は、外気温度を検出する外気温度検出手段11を設けたことと、所定の条件が成立する場合として、外気温度と蒸発温度との温度差が所定の温度差以上になった場合としていることである。なお、実施例1と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【0049】
次に動作、作用について説明する。図11を用いて、外気温度が低く空気熱交換器4への着霜が進行する場合について説明する。同図は横軸に運転時間をとり、縦軸に外気温度と蒸発温度との温度差と減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する外気温度と蒸発温度との温度差と減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。同図中の点線は従来例で説明した図15の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。そして、従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機1の吐出温度制御(または過熱度制御)を行うため、減圧装置3の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度に到達する。この時、空気熱交換器4への着霜が進むほど蒸発温度は低下するが、逆に外気温度と蒸発温度との温度差とは大きくなっていく。そこで本発明の場合には、外気温度と蒸発温度との温度差が所定の温度差以上になった場合に減圧装置の弁開度を一定にするので、蒸発温度の低下速度は従来例の点線の場合よりも小さくなる。同図からわかるように、除霜運転に入るまでの給湯加熱運転の時間は従来例の場合よりも、本発明の場合の方が長くなる。
【0050】
上記のように、外気温度と蒸発温度との温度差が所定の温度差以上になった時に冷媒循環量の制御を停止し、空気熱交換器4への着霜の進行を抑えるため、除霜の回数をへらすことができる。
【0051】
(実施例7)
図12は本発明の実施例7のヒートポンプ給湯機の構成図、図13は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する電流値と消費電力値と減圧装置の弁開度と蒸発温度の変化を示す説明図である。
【0052】
本実施例において、実施例1と異なる点は、圧縮機1の電気特性値を検出する電気特性値検出手段20を設けたことと、所定の条件が成立する場合として、前記電気特性値が所定の電気特性値以下になった場合としていることである。また、電気特性値としては電流値や消費電力値などがある。なお、実施例1と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【0053】
次に動作、作用について説明する。図13を用いて、外気温度が低く空気熱交換器4への着霜が進行する場合について説明する。同図は横軸に運転時間をとり、縦軸に電流値と消費電力と減圧装置3の弁開度と空気熱交換器4での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する電流値と消費電力と減圧装置3の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。同図中の点線は従来例で説明した図15の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。そして、従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機1の吐出温度制御(または過熱度制御)を行うため、減圧装置3の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度に到達する。この時、空気熱交換器4への着霜が進むほど電気特性値である電流値と消費電力値とは減少する。そこで本発明の場合には、電流値が所定の電流値以下になった場合、または、消費電力値が所定の消費電力値以下になった場合に減圧装置の弁開度を一定にするので、蒸発温度の低下速度は従来例の点線の場合よりも小さくなる。同図からわかるように、除霜運転に入るまでの給湯加熱運転の時間は従来例の場合よりも、本発明の場合の方が長くなる。
【0054】
上記のように、圧縮機1の電気特性値を検出する電気特性値検出手段20をを備え、電流値が所定の電流値以下になった場合、または、消費電力値が所定の消費電力値以下になった場合に冷媒循環量の制御を停止し、空気熱交換器4への着霜の進行を抑えるため、除霜の回数をへらすことができる。
【0055】
なお各実施例において、使用する冷媒としては、R410a等のフロン系冷媒、プロパン等の炭化水素系冷媒、二酸化炭素冷媒が挙げられる。ヒートポンプサイクルの冷媒を超臨界圧にて二酸化炭素を使用する場合は、従来のフロン系冷媒より地球環境に負荷を与えない物質であることから、環境負荷が少ないヒートポンプ給湯装置とすることが出来る。
【0056】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、空気熱交換器に霜が着く着霜運転時に所定の条件が成立した場合に冷媒循環量の制御を停止するため、急激な蒸発温度の低下がないので、高効率の給湯加熱運転が可能となる。また、除霜までの給湯加熱運転の時間も長くでき、除霜の回数を減らすことができるので、貯湯槽内の湯水混合も少なくなり、湯切れが生じることが少なく、ランニングコストも安くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のヒートポンプ給湯機の構成図
【図2】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図
【図3】同ヒートポンプ給湯機の冷媒循環量制御手段として過熱度検出手段を用いた場合の構成図
【図4】本発明の実施例2のヒートポンプ給湯機の構成図
【図5】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出圧力と減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図
【図6】本発明の実施例3のヒートポンプ給湯機の構成図
【図7】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度と減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図
【図8】本発明の実施例4のヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図
【図9】本発明の実施例5のヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図
【図10】本発明の実施例6のヒートポンプ給湯機の構成図
【図11】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する外気温度と蒸発温度との温度差と減圧装置の弁開度と蒸発温度の変化を示す説明図
【図12】本発明の実施例7のヒートポンプ給湯機の構成図
【図13】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する電流値と消費電力値と減圧装置の弁開度と蒸発温度の変化を示す説明図
【図14】従来例におけるのヒートポンプ給湯機の構成図
【図15】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図
【符号の説明】
1 圧縮機
2 給湯熱交換器
3 減圧装置
4 空気熱交換器
5 貯湯槽
6 循環ポンプ
15 冷媒循環量制御手段
16 着霜検出手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a water heater using a heat pump.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of heat pump water heater is disclosed in
[0003]
On the other hand, the hot water heated by the hot water
[0004]
By the way, when the outside air temperature is low, the
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-34647 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above configuration, even when frost starts to form on the
[0007]
In the conventional example of FIG. 14 described above, the discharge temperature is kept constant. In addition, there is another control for keeping the degree of superheat of the refrigerant sucked into the
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its main object to improve the efficiency of hot water supply heating operation when the outside air temperature is low and the
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problems, a heat pump water heater according to the present invention includes a refrigerant circuit having a compressor, a hot water supply heat exchanger, a pressure reducing device, and an air heat exchanger that absorbs atmospheric heat, a hot water tank, and a circulation pump. And a hot water supply circuit having the hot water supply heat exchanger, a refrigerant circulation amount control means for controlling a refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit, and a frost detection means for detecting frost formation on the air heat exchanger. When the predetermined condition is satisfied, the control of the refrigerant circulation amount is stopped.
[0010]
Thereby, when a predetermined condition is satisfied, the valve opening of the pressure reducing device is kept constant without being controlled, so that the progress of frost on the air heat exchanger is suppressed, and the number of times of defrosting is reduced. Can be.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention can be embodied in the form described in each claim. The invention described in
[0012]
The invention according to
[0013]
According to a third aspect of the present invention, the refrigerant circulation amount control means includes superheat degree detection means for detecting the degree of superheat of the refrigerant sucked into the compressor, and a pressure reducing device. Since the degree control is stopped, the progress of frost formation on the air heat exchanger is suppressed, and the number of times of defrosting can be reduced.
[0014]
According to the fourth aspect of the present invention, since the predetermined condition is satisfied and the hot water supply heating operation time reaches a predetermined time, the amount of refrigerant circulating before the frost adheres to the air heat exchanger progresses. Is stopped, the progress of frost formation on the air heat exchanger is suppressed, and the number of times of defrosting can be reduced.
[0015]
The invention according to
[0016]
The invention according to
[0017]
The invention according to claim 7 suppresses the progress of frost formation on the air heat exchanger in order to stop the control of the refrigerant circulation amount when the rate of change of the valve opening of the pressure reducing device is equal to or higher than a predetermined rate of change. And the number of times of defrosting can be reduced.
[0018]
According to the invention of
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, the control of the refrigerant circulation amount is stopped when the temperature difference between the outside air temperature and the evaporation temperature becomes equal to or more than a predetermined temperature difference, so that the progress of frost formation on the air heat exchanger is suppressed. And the number of times of defrosting can be reduced.
[0020]
According to the tenth aspect of the present invention, the control of the refrigerant circulation amount is stopped when the current value becomes equal to or less than the predetermined current value, so that the progress of frost on the air heat exchanger is suppressed, and the number of times of defrosting is reduced. Can be reduced.
[0021]
According to the eleventh aspect of the present invention, when the power consumption becomes equal to or less than the predetermined power consumption value, the control of the refrigerant circulation amount is stopped, so that the progress of frost formation on the air heat exchanger is suppressed, and The number can be reduced.
[0022]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
(Example 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a change in a valve opening degree and an evaporation temperature of a pressure reducing device with respect to an operation time of the heat pump water heater, and FIG. It is a block diagram in the case of using a superheat degree detection means as a refrigerant | coolant circulation amount control means of a water heater. The same components as those in FIG. 14 described in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0024]
In FIG. 1,
[0025]
Next, the operation and operation will be described. At the time of the hot water supply heating operation, the
[0026]
Next, a case where the outside air temperature is low and frost formation on the
[0027]
As described above, the frost detection means 16 for detecting frost formation on the
[0028]
Next, in FIG. 1, the
[0029]
As the degree of superheat detection means 18, a suction temperature detection means (not shown) for detecting the suction temperature of the
[0030]
(Example 2)
FIG. 4 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to
[0031]
This embodiment is different from the first embodiment in FIG. 1 in that a discharge pressure detecting means 19 for detecting the discharge pressure of the
[0032]
Next, the operation and operation will be described. At the time of the hot water supply heating operation, the
[0033]
Next, a case where the outside air temperature is low and frost formation on the
[0034]
(Example 3)
FIG. 6 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to
[0035]
This embodiment is different from the first embodiment in FIG. 3 in that a discharge temperature detecting means 12 for detecting the discharge temperature of the
[0036]
Next, the operation and operation will be described. During the hot water supply heating operation, the
[0037]
In this case, the predetermined condition is satisfied when the discharge temperature becomes equal to or lower than the predetermined discharge temperature as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the operating time, the vertical axis represents the discharge temperature, the valve opening of the
[0038]
As described above, when the discharge temperature becomes equal to or lower than the predetermined discharge temperature, the control of the refrigerant circulation amount is stopped, and the number of times of defrosting can be reduced in order to suppress the progress of frost formation on the air heat exchanger. .
[0039]
(Example 4)
FIG. 8 is an explanatory diagram showing changes in the valve opening degree and the evaporation temperature of the pressure reducing device with respect to the operation time of the heat pump water heater of
[0040]
This embodiment is different from the first embodiment in that the predetermined condition is satisfied and that the rate of change of the valve opening of the
[0041]
Next, the operation and operation will be described. The case where the outside air temperature is low and frost formation on the
[0042]
As described above, when the rate of change of the valve opening of the
[0043]
(Example 5)
FIG. 9 is an explanatory diagram showing changes in the valve opening degree and the evaporation temperature of the pressure reducing device with respect to the operation time of the heat pump water heater of
[0044]
This embodiment is different from the first embodiment in that a predetermined condition is satisfied and a case where the changing speed of the evaporation temperature is equal to or higher than the predetermined changing speed. Note that the portions denoted by the same reference numerals as in the first embodiment have the same configuration, and description thereof will be omitted.
[0045]
Next, the operation and operation will be described. The case where the outside air temperature is low and frost formation on the
[0046]
As described above, when the change rate of the evaporation temperature becomes equal to or higher than the predetermined change rate, the control of the refrigerant circulation amount is stopped, and the number of times of defrosting is reduced in order to suppress the progress of frost formation on the
[0047]
(Example 6)
FIG. 10 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. FIG.
[0048]
This embodiment is different from the first embodiment in that an outside air temperature detecting means 11 for detecting an outside air temperature is provided, and when a predetermined condition is satisfied, a temperature difference between the outside air temperature and the evaporation temperature becomes a predetermined value. This is the case when the temperature difference is exceeded. Note that the portions denoted by the same reference numerals as in the first embodiment have the same configuration, and description thereof will be omitted.
[0049]
Next, the operation and operation will be described. The case where the outside air temperature is low and frost formation on the
[0050]
As described above, when the temperature difference between the outside air temperature and the evaporating temperature becomes equal to or more than the predetermined temperature difference, the control of the amount of circulating refrigerant is stopped, and in order to suppress the progress of frost on the
[0051]
(Example 7)
FIG. 12 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 13 is an explanatory diagram showing changes in current value, power consumption value, valve opening degree of a pressure reducing device, and evaporation temperature with respect to operation time of the heat pump water heater. It is.
[0052]
This embodiment is different from the first embodiment in that an electric characteristic
[0053]
Next, the operation and operation will be described. A case where the outside air temperature is low and frost formation on the
[0054]
As described above, the compressor is provided with the electric characteristic value detecting means 20 for detecting the electric characteristic value of the
[0055]
In each embodiment, examples of the refrigerant to be used include a chlorofluorocarbon refrigerant such as R410a, a hydrocarbon refrigerant such as propane, and a carbon dioxide refrigerant. When carbon dioxide is used as the refrigerant for the heat pump cycle at a supercritical pressure, it is a substance that does not place a burden on the global environment as compared with the conventional fluorocarbon-based refrigerant.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the control of the refrigerant circulation amount is stopped when a predetermined condition is satisfied during the frosting operation in which frost forms on the air heat exchanger, so that there is no sharp decrease in the evaporation temperature. In addition, a highly efficient hot water supply heating operation can be performed. In addition, the time for hot water supply heating operation until defrosting can be lengthened, and the number of times of defrosting can be reduced, so that mixing of hot and cold water in the hot water storage tank is reduced, running out of hot water is less likely, and running costs are reduced. There is an effect that can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a change in a valve opening degree and an evaporation temperature of a pressure reducing device with respect to an operation time of the heat pump water heater.
FIG. 3 is a configuration diagram of the heat pump water heater in a case where superheat degree detection means is used as refrigerant circulation amount control means;
FIG. 4 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing changes in the discharge pressure, the valve opening degree of the pressure reducing device, and the evaporation temperature with respect to the operation time of the heat pump water heater.
FIG. 6 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in the discharge temperature, the valve opening degree of the pressure reducing device, and the evaporation temperature with respect to the operation time of the heat pump water heater.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a change in a valve opening degree and an evaporation temperature of a pressure reducing device with respect to an operation time of a heat pump water heater according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a change in a valve opening degree and an evaporation temperature of a pressure reducing device with respect to an operation time of a heat pump water heater according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a temperature difference between an outside air temperature and an evaporation temperature, a change in a valve opening of a pressure reducing device, and a change in an evaporation temperature with respect to an operation time of the heat pump water heater.
FIG. 12 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing changes in current value, power consumption value, valve opening degree of a pressure reducing device, and evaporation temperature with respect to the operation time of the heat pump water heater.
FIG. 14 is a configuration diagram of a heat pump water heater in a conventional example.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing changes in the valve opening degree and the evaporation temperature of the pressure reducing device with respect to the operation time of the heat pump water heater.
[Explanation of symbols]
1 compressor
2 Hot water supply heat exchanger
3 Decompression device
4 Air heat exchanger
5 Hot water storage tank
6 Circulation pump
15 Refrigerant circulation amount control means
16 Frost detection means
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