JP2006308158A - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ式給湯装置の設置工事時にエア抜き工事などを行わなかった場合において、圧縮機の戸出冷媒の圧力の上昇を抑え、ヒートポンプ式給湯装置を正常に運転させる。
【解決手段】圧縮機１、給湯用熱交換器２、減圧装置３、蒸発器４を順次環状に接続した冷媒回路と、貯湯槽１１、前記貯湯槽の水を送り出すポンプ１２、給湯用熱交換器２を配管で順次接続した循環回路と、圧縮機１から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力検出手段６を備えたヒートポンプ式給湯装置１５において、前記圧力検出手段が異常を検出した結果に基づいて、前記ポンプを制御し、循環回路のみを一定時間運転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯装置の運転方法に関するものである。

従来のヒートポンプ式給湯装置は、図３に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。以下図３を用いて従来のヒートポンプ式給湯装置の構成について説明する。図３は従来のヒートポンプ式給湯装置の構成図である。

従来のヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機１０１、冷媒と水が熱交換する給湯熱交換器１０２、冷媒を減圧する膨張弁１０３、冷媒と空気が熱交換を行う蒸発器１０４を順次、冷媒配管１０５で環状に接続した冷媒回路と、貯湯槽１０６、貯湯槽１０６から給湯熱交換器１０２に水を送るポンプ１０７、給湯熱交換器１０２を順次、配管１０８で環状に接続した給湯回路で構成され、貯湯槽１０６には、湯を出湯する出湯配管１０９と、貯湯槽１０６に水を供給する給水配管１１０を設けている。

上記構成のヒートポンプ式給湯装置を使用する場合には、必ず設置工事の段階で給湯回路内の空気を抜くエア抜きなどの処理を行わなければならない。
特開２００４−２１８９６５号公報

しかしながら従来のヒートポンプ式給湯装置では、設置工事時においてエア抜きなどの処理を忘れてしまった場合に、配管１０８に空気と水とが混在してしまい、給湯熱交換器１０２において、水と冷媒とがうまく熱交換されない。そのため圧縮機１０１には熱交換されないままの冷媒が吸入されてしまい、圧縮機１の吐出冷媒の圧力が異常に高くなり、エア抜きなどの処理を忘れた時には運転が継続できないという一般的な課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプ式給湯装置の水中に空気が混入している時でも、圧縮機の吐出冷媒の圧力が上昇してしまうのを抑制できるヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とするものである。

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式給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、蒸発器を順次環状に接続した冷媒回路と、貯湯槽、前記貯湯槽の水を搬送する搬送手段、前記給湯用熱交換器を順次接続した循環回路と、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記圧力検出手段の検出値に基づいて、前記搬送手段の動作を制御することで、設置工事時にエア抜き処理を忘れ、ヒートポンプ式給湯装置の水中に空気が混入している時でも、圧縮機の吐出冷媒の圧力が上昇することを抑制し、運転を可能にさせるものである。

本発明は、ヒートポンプ式給湯装置の水中に空気が混入している時でも、圧縮機の吐出冷媒の圧力上昇を抑制し、運転を可能にするヒートポンプ式給湯装置の提供できる。

第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、蒸発器を順次環状に接続した冷媒回路と、貯湯槽、前記貯湯槽の水を搬送する搬送手段、前記給湯用熱交換器を順次接続し
た循環回路と、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記圧力検出手段が異常を検出した場合には、冷媒回路の運転をやめ、前記搬送手段の出力量を一定値に設定し、循環回路のみを一定時間運転する。その結果、循環回路内にある空気は循環し、貯湯槽内に移動する。そのため次にヒートポンプ式給湯装置を運転した時には、圧縮機から吐出される冷媒の圧力上昇を抑えることができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、圧力検出手段に圧力スイッチを用いたものである。圧力スイッチを用いることで、圧縮機の吐出冷媒の圧力に以上を検出した時には圧力スイッチがＯＦＦになり冷媒回路の運転を止め、搬送手段の出力量を一定値に設定し、循環回路のみを一定時間運転させることで、循環回路内にある空気は循環し、次に運転した時には圧縮機から吐出される冷媒の圧力上昇を抑えることができる。

第３の発明は、特に第１の発明において、圧力検出手段に圧力センサを用いたものである。圧力センサを用いることで、圧縮機から吐出される冷媒の圧力を精度よく検出できる。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、冷媒に二酸化炭素を用いたものである。二酸化炭素は比較的安価であり、安定した冷媒であるので、より安価で信頼性の高いヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯装置の構成図である。以下図１を用いて本発明のヒートポンプ式給湯装置の構成を説明する。

本発明のヒートポンプ式給湯装置１５は、圧縮機１と給湯用熱交換器２と減圧装置３と蒸発器４とを冷媒配管５で順次環状に接続して構成されたヒートポンプサイクル部１０と、給湯用の液体を蓄える貯湯槽１１と貯湯槽１１内の液体を給湯用熱交換器２に送る搬送手段であるポンプ１２と給湯用熱交換器２とを液体配管１３で順次環状に接続して構成された液体サイクル部１４と、圧縮機１の吐出冷媒の圧力を検出するための圧力検出手段６と、マイクロコンピュータ７と、蒸発器４の熱交換に空気を送り込むファン８と、ファン８を動作させるファンモータ９で構成される。本実施の形態１では圧縮機１はインバータ式圧縮機を用いる。

以上のように構成されたヒートポンプ式給湯装置１５について、以下その動作、作用を説明する。図２は、ヒートポンプ式給湯装置１５の動作フローチャート図である。

図１、図２において、ヒートポンプ式給湯装置１５を運転開始後、給湯用熱交換器２の温度状態は、蒸発器４で冷媒と熱交換を行う外気の温度や圧縮機１の回転数によって変わってくるため、給湯用熱交換器２の温度状態が低いと、冷媒と水が効率よく熱交換できない。そこで、これらの状況に基づいて、マイクロコンピュータ７でポンプ１２から給湯用熱交換器２に送る流量を決定し、ヒートポンプ式給湯装置１５を運転している。

しかしながら、ヒートポンプ式給湯装置１５の設置工事時に行わなければならないエア抜き工事などが行われておらず、液体サイクル部１４の液体配管１３内に空気と水とが混在している場合がある。もし空気と水が混在していると給湯用熱交換器２での熱交換ができず、圧縮機１には熱交換がされないままの冷媒が吸入されるため、圧縮機１の吐出冷媒の圧力が異常に高くなることがある。吐出冷媒の圧力が正常である場合は、給湯用熱交換器２の温度状態に基づいた運転を行う。

本実施の形態１では、圧縮機１の吐出冷媒の圧力を計測するために、圧力検出手段６と
して圧力スイッチを設ける。圧力スイッチを設けたことで、圧縮機１の吐出冷媒の圧力が高い場合には、圧力スイッチがＯＦＦになり、圧縮機１の動作を停止させて、ヒートポンプサイクル部１０の運転が止まる。

図２に示すように、圧力スイッチはＯＦＦになると、ヒートポンプサイクル部１０の運転は停止するが、ポンプ１２の動作は継続させ、異常が発生してからある一定時間Ｔｆ（例えば、３分〜５分）の間、液体サイクル部の運転のみを続ける。このときのポンプの流量αは任意であるが、水が循環する量とする。そしてある一定時間Ｔｆが経過すると、ポンプ１２の運転を停止させ、ポンプの流量をゼロにして、液体サイクル部１４の運転を止める。

そして圧縮機１の吐出冷媒の圧力に異常が発生してからある一定時間Ｔｓ（例えば、５分〜１０分）経過すると、圧力の値が正常値にもどり、圧力スイッチがＯＮとなりヒートポンプサイクル部の運転が可能な状態となる。

このような制御を行うことで、次にヒートポンプサイクル部１０が運転を再開した時には、液体配管１３内に混在していた空気が循環するため、給湯用熱交換器２での熱交換が正常に行われ、圧縮機１の吐出冷媒の圧力も上昇しない。そのため、ヒートポンプ式給湯装置１５の運転を継続することができる。

したがって、設置工事時にエア抜きなどの処理をしていない場合でも、ヒートポンプ式給湯装置１５のリモコンなどに異常表示をすることがなく、ヒートポンプ式給湯装置１５の運転を継続することができる。

なお本実施の形態１では、マイクロコンピュータ７のみを用いたが、ヒートポンプサイクル部を制御するマイクロコンピュータと液体サイクル部を制御するマイクロコンピュータの２つに分けて実施してもよい。また冷媒は、冷媒回路で熱交換を行えるものであれば何でもよいが、例えば比較的安価で安定な二酸化炭素を用いることで、製品コストを抑えるとともに信頼性も向上させることができる。また二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も非常に低いため、地球環境にもやさしい。また本実施の形態１では圧力検出手段６は圧力スイッチを設けたが、圧力センサや温度センサを用いて圧力を検出し、その検出値に基づいて制御を行ってもよい。また本実施の形態１で用いた一定時間Ｔｆ、Ｔｓは任意の時間であり、製品の設計に基づく値である。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ式給湯装置１５は、エア抜きなどの処理を忘れていてもヒートポンプ式給湯装置１５を運転することができるため、給湯だけに限らず、このような仕組みを用いた暖房器具などにも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯装置の構成図 同ヒートポンプ式給湯装置の動作フローチャート 従来のヒートポンプ式給湯装置の構成図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 給湯用熱交換器
３ 減圧装置
４ 蒸発器
５ 冷媒配管
６ 圧力検出手段
７ マイクロコンピュータ
８ ファン
９ ファンモータ
１０ ヒートポンプサイクル部
１１ 貯湯槽
１２ ポンプ
１３ 液体配管
１４ 液体サイクル部
１５ ヒートポンプ式給湯装置

Claims (4)

1. 圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、蒸発器を順次環状に接続した冷媒回路と、貯湯槽、前記貯湯槽の水を搬送する搬送手段、前記給湯用熱交換器を順次接続した循環回路と、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、前記圧力検出手段の検出値に基づいて前記搬送手段の動作を制御することを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 圧力検出手段として圧力スイッチを用いることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
3. 圧力検出手段として圧力センサを用いることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
4. 冷媒に二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置。

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