JP2004360973A - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents

ヒートポンプ給湯装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2004360973A
JP2004360973A JP2003158512A JP2003158512A JP2004360973A JP 2004360973 A JP2004360973 A JP 2004360973A JP 2003158512 A JP2003158512 A JP 2003158512A JP 2003158512 A JP2003158512 A JP 2003158512A JP 2004360973 A JP2004360973 A JP 2004360973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat pump
hot water
water supply
evaporator
pump cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003158512A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4021374B2 (ja
Inventor
Masahiro Ohama
昌宏 尾浜
Takeji Watanabe
竹司 渡辺
Keijiro Kunimoto
啓次郎 國本
Kazuhiko Marumoto
一彦 丸本
Nobuhiko Fujiwara
宣彦 藤原
Tatsumura Mo
立群 毛
Seiichi Yasuki
誠一 安木
Takayuki Takatani
隆幸 高谷
Yusuke Mochizuki
裕介 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2003158512A priority Critical patent/JP4021374B2/ja
Publication of JP2004360973A publication Critical patent/JP2004360973A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4021374B2 publication Critical patent/JP4021374B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1051Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
    • F24D19/1054Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water the system uses a heat pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/10Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/136Defrosting or de-icing; Preventing freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/227Temperature of the refrigerant in heat pump cycles
    • F24H15/231Temperature of the refrigerant in heat pump cycles at the evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305Control of valves
    • F24H15/325Control of valves of by-pass valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/375Control of heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02Water heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02Defrosting cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/238Flow rate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/06Several compression cycles arranged in parallel

Abstract

【課題】蒸発器に着霜した場合に除霜すると同時に給湯も継続させることができるヒートポンプ給湯装置を提供する。
【解決手段】圧縮機11、給湯用熱交換器30の放熱管12、膨張弁13及び蒸発器14を配管で接続した第1のヒートポンプサイクル10及び圧縮機21、給湯用熱交換器30の放熱管22、膨張弁23及び蒸発器24を配管で接続した第2のヒートポンプサイクル20を備える。各ヒートポンプサイクル10、20はバイパス回路15、25を有し、バイパス回路15、25は除霜運転時に制御弁16、26により開放される。各ヒートポンプサイクル10、20の除霜運転は同時に行わないように制御回路19、29で制御される。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを複数備え、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし型のヒートポンプ給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ヒートポンプサイクルを利用した給湯装置が提案されており、例えば、貯湯タンクを備え、この貯湯タンクにあらかじめ溜めたお湯を利用する貯湯型の給湯装置が提案されている。しかし、このような貯湯型の給湯装置では、貯湯タンクが小さいと湯切れを生じる場合があり、湯切れを生じないためには大きな貯湯タンクが必要となってしまう。
そこで、貯湯タンクを利用することなく、熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし型の給湯装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
ところで、この瞬間湯沸かし型の給湯装置は比較的長時間運転すると着霜することがある。特許文献1には着霜した霜を除霜する方法について記載されていない。一方、貯湯式ヒートポンプ給湯機における除霜方法としては、ヒートポンプ回路にホットガスバイパス回路を設け、除霜時に貯湯動作を停止させ、冷媒をホットガスバイパス回路にバイパスさせて蒸発器の除霜を行うものが提案されている(例えば特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平2−223767号公報(図1参照)
【特許文献2】
特開2001−280697号公報(図1参照)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように特許文献1の瞬間湯沸かし型の給湯装置は、シャワーや風呂給湯などの大能力運転時には、ヒートポンプサイクルを長時間運転させるため蒸発器に着霜することがある。この着霜を除霜するにはヒートポンプの加熱運転を停止させて給湯を停止した状態で、蒸発器を加熱しなければならないため、その間湯を利用できないなど利便性に問題がある。また、これを避けるために給湯を継続しても、湯の温度が低下してしまい、給湯を停止せざるを得ない。
一方、特許文献2のヒートポンプ回路は、除霜のために貯湯動作を停止させ、冷媒をホットガスバイパス回路にバイパスさせて蒸発器の除霜を行うことができる。この場合、給湯は貯湯槽から行うことができるので、給湯が中断されることはない。しかし、除霜時に給湯を継続させるには貯湯槽が必要である。
【0005】
そこで本発明は、ヒートポンプサイクルを利用した瞬間湯沸かし型の給湯装置であって、蒸発器に着霜した場合に貯湯槽を必要とせずに除霜すると同時に給湯も継続させることができるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを複数備え、前記給湯用熱交換器で加熱した温水を給湯端末から出湯するヒートポンプ給湯装置であって、それぞれの前記ヒートポンプサイクル毎に前記蒸発器に付着した霜を溶かす除霜手段と、前記除霜手段を前記ヒートポンプサイクル毎に動作させる制御手段とを設けたことを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載のヒートポンプ給湯装置において、
前記蒸発器への着霜を検出する着霜検出手段を、前記ヒートポンプサイクル毎に設けたことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記着霜検出手段を、前記蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器冷媒温度検出手段としたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、複数の前記ヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、前記ヒートポンプサイクルの全てが同時に除霜運転を行わないことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項2から請求項4のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、前記ヒートポンプサイクルの給湯運転モード終了時に、前記着霜検出手段によって前記蒸発器への着霜を検出し、前記着霜検出手段によって前記蒸発器への着霜を検出した場合には、前記除霜手段によって前記蒸発器に付着した霜を溶かした後に前記ヒートポンプサイクルの運転を停止することを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、複数の前記ヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、前記除霜手段を動作させる制御手段の動作条件を、前記ヒートポンプサイクル毎に異ならせたことを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、複数の前記ヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、前記除霜手段を動作させる制御手段の初回の動作条件を、前記ヒートポンプサイクル毎に異ならせたことを特徴とする。
請求項8記載の本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを備え、前記給湯用熱交換器で加熱した温水を給湯端末から出湯するヒートポンプ給湯装置であって、前記蒸発器に付着した霜を溶かす除霜手段と、前記除霜手段を動作させる制御手段とを設けたことを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項1から請求項8のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、前記ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明による第1の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置は、複数のヒートポンプサイクルを備え、それぞれのヒートポンプサイクル毎に蒸発器に付着した霜を溶かす除霜手段と、除霜手段をヒートポンプサイクル毎に動作させる制御手段とを設けたものである。本実施の形態によれば、除霜するヒートポンプサイクルを複数のヒートポンプサイクルで切り替えることにより、1つのヒートポンプサイクルが除霜している間でも他のヒートポンプサイクルで給湯加熱運転させることができるので、途切れることなく常に給湯することができる。また、ヒートポンプサイクルを複数備えているので、能力に応じてヒートポンプサイクルの運転台数を切り換え、幅広い能力において大COPにて運転することが可能となる。
本発明による第2の実施の形態は、第1の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、蒸発器への着霜を検出する着霜検出手段をヒートポンプサイクル毎に設けたものである。本実施の形態によれば、ヒートポンプサイクル毎に除霜のタイミングを検出することができる。
本発明による第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、着霜検出手段として蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器冷媒温度検出手段としたものである。本実施の形態によれば、蒸発器の着霜の状態を正確に検出することができる。
本発明による第4の実施の形態は、第1から第3のいずれかの実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、複数のヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、ヒートポンプサイクルの全てが同時に除霜運転を行わないようにしたものである。本実施の形態によれば、除霜すべきヒートポンプサイクルが複数ある場合でも、除霜すべき複数のヒートポンプサイクルの除霜運転のタイミングをずらし、少なくとも1つのヒートポンプサイクルを給湯運転させることができる。したがって、除霜と給湯の同時運転が可能になり、給湯が途切れることがない。
本発明による第5の実施の形態は、第2から第4のいずれかの実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、ヒートポンプサイクルの給湯運転モード終了時に、着霜検出手段によって蒸発器への着霜を検出し、蒸発器への着霜を検出した場合には、除霜手段によって蒸発器に付着した霜を溶かした後にヒートポンプサイクルの運転を停止するにしたものである。本実施の形態によれば、ヒートポンプサイクルが停止した状態で着霜していることがないので、次の運転開始時に直ちに給湯運転を開始することができる。したがって、給湯運転の立ち上げを早くすることができる。
本発明による第6の実施の形態は、第1から第5のいずれかの実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、複数のヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、除霜手段を動作させる制御手段の動作条件を、ヒートポンプサイクル毎に異ならせたものである。本実施の形態によれば、ヒートポンプサイクル毎に除霜開始のタイミングをずらすことができるので、全てのヒートポンプサイクルを同時に除霜運転させることを防止し、少なくとも1つのヒートポンプサイクルを給湯運転させるようにすることができる。
本発明による第7の実施の形態は、第1から第5のいずれかの実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、複数のヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、除霜手段を動作させる制御手段の初回の動作条件をヒートポンプサイクル毎に異ならせたものである。本実施の形態によれば、初回の除霜運転時のみ除霜運転のタイミングをずらすことができるので、全てのヒートポンプサイクルを同時に除霜運転させることを防止し、少なくとも1つのヒートポンプサイクルを給湯運転させるようにすることができる。そして、2回目以降の除霜運転のタイミングをずらす制御を行うことなく、給湯運転を効率的に行うことができる。
本発明による第8の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置は、蒸発器に付着した霜を溶かす除霜手段と、除霜手段を動作させる制御手段とを設けたものである。本実施の形態によれば、給湯に与える影響を最小限に抑えて蒸発器に付着した霜を除霜することができる。
本発明による第9の実施の形態は、第1から第8のいずれかの実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転するものである。本実施の形態によれば、高温の湯を生成することができ、また貯湯タンクを併用する場合には高温の湯を貯留できるため、貯湯タンクを小型化できる。
【0008】
【実施例】
以下、本発明の一実施例によるヒートポンプ給湯装置について図面を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例によるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。本実施例によるヒートポンプ給湯装置は、第1のヒートポンプサイクル10と、第2のヒートポンプサイクル20とを備えている。第1のヒートポンプサイクル10及び第2のヒートポンプサイクル20は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。
第1のヒートポンプサイクル10は、圧縮機11、給湯用熱交換器30の放熱管12、膨張弁13、及び蒸発器14を順に配管で接続して構成されている。また、第1のヒートポンプサイクル10は、放熱管12をバイパスするバイパス回路15を備え、このバイパス回路15には制御弁16を設けている。また、第1のヒートポンプサイクル10には、蒸発器14の冷媒温度を検出する温度センサ17備えている。温度センサ17の検出温度により蒸発器14の着霜の状態を検出することができる。さらに蒸発器14に送風するためのファン18を設けている。第1のヒートポンプサイクル10の各部の動作は制御回路(制御手段)19により制御される。
一方、第2のヒートポンプサイクル20は、圧縮機21、給湯用熱交換器30の放熱管22、膨張弁23、及び蒸発器24を順に配管で接続して構成されている。また、第2のヒートポンプサイクル20は、放熱管22をバイパスするバイパス回路25を備え、このバイパス回路25には制御弁26を設けている。また、第2のヒートポンプサイクル20には、蒸発器24の冷媒温度を検出する温度センサ27備えている。温度センサ27の検出温度により蒸発器24の着霜の状態を検出することができる。さらに蒸発器24に送風するためのファン28を設けている。第2のヒートポンプサイクル20の各部の動作は制御回路(制御手段)29により制御される。
給湯用熱交換器30の水用配管31は、流入側には流量調整弁32を介して水道管等の水供給配管33に接続されている。流量調整弁32の出口側には水用配管31への入水量を検出する流量センサ34が設けられている。一方、水用配管31の流出側は給湯管35によりキッチンや洗面所、浴室等の給湯用の蛇口36に接続されている。
【0009】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の動作について説明する。
蛇口36の開放を流量センサ34にて検知し、第1のヒートポンプサイクル10は制御回路19により、第2のヒートポンプサイクル20は制御回路29により制御されて運転を開始する。
第1のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器30の放熱管12で放熱し、膨張弁13で減圧された後、蒸発器14にて吸熱し、ガス状態で圧縮機11に吸入される。このとき、制御弁16は閉状態で、バイパス回路15には冷媒は流れない。
第2のヒートポンプサイクル20では、圧縮機21で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器30の放熱管22で放熱し、膨張弁23で減圧された後、蒸発器24にて吸熱し、ガス状態で圧縮機21に吸入される。このとき、制御弁26は閉状態で、バイパス回路25には冷媒は流れない。
水供給配管33から供給される水は、流量調整弁32で流量調整され、給湯用熱交換器30の水用配管31に導かれる。水用配管31を通る水は、放熱管12、22からの放熱により加熱され、給湯管35により蛇口36に導かれる。
【0010】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の除霜運転モードについて説明する。
第1のヒートポンプサイクル10及び第2のヒートポンプサイクル20を運転して給湯を行い、外気温が低い状態である時間を経過すると第1のヒートポンプサイクル10の蒸発器14及び第2のヒートポンプサイクル20の蒸発器24に着霜現象が発生する。蒸発器14の着霜の状態は温度センサ17の検出温度で、蒸発器24の着霜の状態は温度センサ27の検出温度で検出される。
【0011】
図2に温度センサ17、27の検出した蒸発器14、24の温度変化の一例を示す。
給湯運転を開始すると蒸発器14、24には少しずつ霜が着霜して、蒸発器14、24の温度は初期の温度Tから曲線のように下がり始める。蒸発器14、24の温度がTまで下がったP点に達すると、給湯運転が正常に行えなくなるので除霜運転を開始させる。
第1のヒートポンプサイクル10での除霜運転は、制御回路19により制御弁16を開とし、ファン18の動作を停止して行う。圧縮機11で圧縮された冷媒は、バイパス回路15を流れ、蒸発器14にて放熱し、圧縮機11に吸入される。このように蒸発器14にて所定時間冷媒を放熱させることで、蒸発器14の除霜を行うことができる。蒸発器14の除霜が終了すると制御弁16を閉じて給湯運転を開始又は待機する。
第2のヒートポンプサイクル20での除霜運転は、制御回路29により制御弁26を開とし、ファン27の動作を停止して行う。圧縮機21で圧縮された冷媒は、バイパス回路25を流れ、蒸発器24にて放熱し、圧縮機21に吸入される。このように蒸発器24にて所定時間冷媒を放熱させることで、蒸発器24の除霜を行うことができる。蒸発器24の除霜が終了すると制御弁26を閉じて給湯運転を開始又は待機する。
【0012】
第1のヒートポンプサイクル10の除霜運転及び第2のヒートポンプサイクル20の除霜運転は同時に行われないように制御回路19、29により制御される。すなわち、第1のヒートポンプサイクル10が除霜運転している間は第2のヒートポンプサイクル20は除霜運転を行わずに給湯運転を行うようにする。このように制御すれば、蛇口36への給湯は第1のヒートポンプサイクル10が除霜運転している間も第2のヒートポンプサイクル20により継続され、給湯が中断されることがない。第1のヒートポンプサイクル10の除霜運転が完了したら、第1のヒートポンプサイクル10は給湯運転モードに変更し、第2のヒートポンプサイクル20を除霜運転モードに切り替えて除霜運転を開始する。このとき蛇口36への給湯は第1のヒートポンプサイクル10で行われる。このように、第1のヒートポンプサイクル10と第2のヒートポンプサイクル20で同時に除霜運転を行わないように制御回路19、29で制御することにより、蛇口36への給湯を中断することなく除霜することができる。
第1のヒートポンプサイクル10の除霜運転及び第2のヒートポンプサイクル20の除霜運転を同時に行わないようにするには、たとえば、図2において、第1のヒートポンプサイクル10は蒸発器14の温度がTになるP点に達する前の温度TになったQ点で除霜運転を開始し、第2のヒートポンプサイクル20は第1のヒートポンプサイクル10の除霜運転が完了するまで除霜運転を開始させず、第1のヒートポンプサイクル10の除霜運転が完了したときに除霜運転を開始させる。そのときの蒸発器24の温度はたとえばP点に達している。
【0013】
この動作条件は、第1のヒートポンプサイクル10の制御回路19の除霜運転開始温度をTに、第2のヒートポンプサイクル20の制御回路29の除霜運転開始温度をTに設定すればよい。
また、この動作条件は、蒸発器14、24の温度以外に、給湯運転開始後、所定時間経過したときに自動的に除霜運転に切り替えるようにし、この所定の経過時間を第1のヒートポンプサイクル10と第2のヒートポンプサイクル20で異ならせるように設定することもできる。
また、この動作条件は、ヒートポンプサイクル10と第2のヒートポンプサイクル20の除霜運転の都度設定してもよいが、ヒートポンプサイクル10と第2のヒートポンプサイクル20の給湯運転開始後、初回の動作条件をヒートポンプサイクル毎に異ならせるようにしてもよい。初回の動作条件を異ならせれば、以降の蒸発器14、24の着霜状況は各ヒートポンプサイクル間でその分異なるので、図2に示した温度変化曲線のタイミングもその分異なる。したがって、2回目以降の除霜運転では、その都度条件を再設定する必要がないので、給湯運転の効率を低下させることがなく、蒸発器14、24を効率的に運転させることができる。
【0014】
給湯運転が終了すると、温度センサ17、27で蒸発器14、24への着霜状態を検出し、蒸発器14、24に着霜がある場合は、除霜運転して蒸発器14、24に付着した霜を溶かした後にヒートポンプサイクル10、20の運転を停止する。この場合は、すでに給湯が終了しているので、ヒートポンプサイクル10及びヒートポンプサイクル20の除霜運転は同時に行ってもよい。
このように、給湯運転が終了したときに各ヒートポンプサイクル10及びヒートポンプサイクル20の除霜運転を行ってから停止させると、ヒートポンプサイクルが停止した状態で着霜していることがないので、次の運転開始時に直ちに給湯運転を開始することができる。したがって、給湯運転の立ち上げを早くすることができる。
【0015】
なお、上記実施例では冷媒として二酸化炭素を用いた場合で説明したが、冷媒としてR410A冷媒やHC冷媒などのその他の冷媒を用いてもよい。
また、上記実施例では、第1のヒートポンプサイクル10と第2のヒートポンプサイクル20とを備えたヒートポンプ給湯装置を用いて説明したが、3つ以上のヒートポンプサイクルを用いてもよい。この場合は、少なくとも1つのヒートポンプサイクルが必ず給湯運転状態になるように制御すればよい。
また、上記実施例では、除霜運転時にはバイパス回路15、25だけに冷媒を流す場合で説明したが、圧縮機11、21で圧縮された冷媒を、バイパス回路15、25だけでなく、放熱管12、22にも一部流すように構成してもよい。
また、上記実施例では、バイパス回路15、25と制御弁16、26とで除霜手段を構成する場合で説明したが、除霜手段として、このようなバイパス回路15、25や制御弁16、26を用いることなく、膨張弁13、23を開放することで、高圧高温冷媒を蒸発器14、24に導くように構成してもよく、その他四方弁の切り換えによって冷媒の流れを変えることで、高圧高温冷媒を蒸発器14、24に導くように構成してもよい。
また、除霜運転時に圧縮機11、21で圧縮された冷媒を、バイパス回路15、25だけでなく放熱管12、22にも一部流すように構成した場合や、膨張弁13、23を開放することで高圧高温冷媒を蒸発器14、24に導くように構成した場合には、必ずしも複数のヒートポンプサイクルを用いなくてもよい。
また、制御回路19及び制御回路29を第1のヒートポンプサイクル10と第2のヒートポンプサイクル20にそれぞれ別に設けたが、両者を一体として共通の制御回路を設けるようにしてもよい。
【0016】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ヒートポンプサイクルを利用した瞬間湯沸かし型の給湯装置であって、貯湯槽を必要とせずに、蒸発器の除霜をしている間でも給湯を継続させることができる。したがって、給湯が途切れることなく常に給湯することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるヒートポンプ給湯装置の回路構成図
【図2】本発明の一実施例によるヒートポンプ給湯装置の除霜動作を説明するための蒸発器温度の特性図
【符号の説明】
10 第1のヒートポンプサイクル
11 圧縮機
12 放熱管
13 膨張弁
14 蒸発器
15 バイパス回路
16 制御弁
17 温度センサ
18 ファン
19 制御回路(制御手段)
20 第2のヒートポンプサイクル
21 圧縮機
22 放熱管
23 膨張弁
24 蒸発器
25 バイパス回路
26 制御弁
27 温度センサ
28 ファン
29 制御回路(制御手段)
30 給湯用熱交換器
31 水用配管
36 蛇口

Claims (9)

  1. 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを複数備え、前記給湯用熱交換器で加熱した温水を給湯端末から出湯するヒートポンプ給湯装置であって、それぞれの前記ヒートポンプサイクル毎に前記蒸発器に付着した霜を溶かす除霜手段と、前記除霜手段を前記ヒートポンプサイクル毎に動作させる制御手段とを設けたことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
  2. 前記蒸発器への着霜を検出する着霜検出手段を、前記ヒートポンプサイクル毎に設けたことを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ給湯装置。
  3. 前記着霜検出手段を、前記蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器冷媒温度検出手段としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヒートポンプ給湯装置。
  4. 複数の前記ヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、前記ヒートポンプサイクルの全てが同時に除霜運転を行わないことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
  5. 前記ヒートポンプサイクルの給湯運転モード終了時に、前記着霜検出手段によって前記蒸発器への着霜を検出し、前記着霜検出手段によって前記蒸発器への着霜を検出した場合には、前記除霜手段によって前記蒸発器に付着した霜を溶かした後に前記ヒートポンプサイクルの運転を停止することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
  6. 複数の前記ヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、前記除霜手段を動作させる制御手段の動作条件を、前記ヒートポンプサイクル毎に異ならせたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
  7. 複数の前記ヒートポンプサイクルによる給湯運転モード時に、前記除霜手段を動作させる制御手段の初回の動作条件を、前記ヒートポンプサイクル毎に異ならせたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
  8. 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを備え、前記給湯用熱交換器で加熱した温水を給湯端末から出湯するヒートポンプ給湯装置であって、前記蒸発器に付着した霜を溶かす除霜手段と、前記除霜手段を動作させる制御手段とを設けたことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
  9. 前記ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
JP2003158512A 2003-06-03 2003-06-03 ヒートポンプ給湯装置 Expired - Fee Related JP4021374B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003158512A JP4021374B2 (ja) 2003-06-03 2003-06-03 ヒートポンプ給湯装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003158512A JP4021374B2 (ja) 2003-06-03 2003-06-03 ヒートポンプ給湯装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004360973A true JP2004360973A (ja) 2004-12-24
JP4021374B2 JP4021374B2 (ja) 2007-12-12

Family

ID=34051891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003158512A Expired - Fee Related JP4021374B2 (ja) 2003-06-03 2003-06-03 ヒートポンプ給湯装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4021374B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101058843B1 (ko) 2009-03-18 2011-08-23 고세진 무제상 히트펌프(온수제조) 사이클
JP2013036683A (ja) * 2011-08-08 2013-02-21 Toshiba Carrier Corp 加温装置
CN103900250A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 福州斯狄渢电热水器有限公司 即热式热水器
WO2014101662A1 (zh) * 2012-12-25 2014-07-03 Chen Jianliang 即热式热水器
JP2014228214A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 株式会社ノーリツ ヒートポンプ給湯装置
JP2016061539A (ja) * 2014-09-22 2016-04-25 株式会社コロナ 複合熱源ヒートポンプ装置
JP2016061540A (ja) * 2014-09-22 2016-04-25 株式会社コロナ 複合熱源ヒートポンプ装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101058843B1 (ko) 2009-03-18 2011-08-23 고세진 무제상 히트펌프(온수제조) 사이클
JP2013036683A (ja) * 2011-08-08 2013-02-21 Toshiba Carrier Corp 加温装置
CN103900250A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 福州斯狄渢电热水器有限公司 即热式热水器
WO2014101662A1 (zh) * 2012-12-25 2014-07-03 Chen Jianliang 即热式热水器
JP2014228214A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 株式会社ノーリツ ヒートポンプ給湯装置
JP2016061539A (ja) * 2014-09-22 2016-04-25 株式会社コロナ 複合熱源ヒートポンプ装置
JP2016061540A (ja) * 2014-09-22 2016-04-25 株式会社コロナ 複合熱源ヒートポンプ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4021374B2 (ja) 2007-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4622990B2 (ja) 空気調和機
JP2010255921A (ja) 空気調和機
WO2014080612A1 (ja) 冷凍サイクル装置及びそれを備えた温水生成装置
JP5210364B2 (ja) 空気調和機
JP2008116156A (ja) 空気調和装置
JP5274174B2 (ja) 空気調和装置
JP2013119954A (ja) ヒートポンプ式温水暖房機
JP2008241173A (ja) ヒートポンプ給湯装置
JP2008039298A (ja) ヒートポンプサイクル
JP4804528B2 (ja) 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法
JP2015064169A (ja) 温水生成装置
EP2933579B1 (en) Heat pump water heater
JP3737357B2 (ja) 給湯装置
EP3757477B1 (en) Hot water supply device
JP2004360973A (ja) ヒートポンプ給湯装置
JP2008241176A (ja) 冷凍サイクル装置
JP2008039335A (ja) ヒートポンプ用デフロスト回路およびヒートポンプ式給湯機並びにヒートポンプ式給湯機におけるデフロスト方法
JP2007198637A (ja) ヒートポンプ式給湯装置
JP4561093B2 (ja) 給湯用ヒートポンプサイクル
EP2489946B1 (en) Cold/hot water supply apparatus
JP7038277B2 (ja) 冷凍サイクル装置およびそれを備えた液体加熱装置
JP5092692B2 (ja) ヒートポンプ給湯装置
JP2009085476A (ja) ヒートポンプ給湯装置
JP2009281629A (ja) ヒートポンプ給湯装置
JP3904007B2 (ja) ヒートポンプ給湯装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060601

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070628

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070904

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070926

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101005

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131005

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees