JP2007333340A - Heat pump type hot water supply apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は冬期間蒸発器に付着する霜を除去する除霜運転の機能を備えたヒートポンプ式給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump hot water supply apparatus having a function of a defrosting operation for removing frost adhering to an evaporator during a winter period.
従来よりこの種のものには、例えば、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出する冷媒と給湯用流水との熱交換をする冷媒対水熱交換器と、前記冷媒対水熱交換器から流出する冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁から流出する冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させる蒸発器とを兼ね備えるヒートポンプサイクルにて給湯用流水を加熱する給湯器であって、前記蒸発器において空気中の水分が凝結して除霜運転の際、発生する水滴を受け、排水するドレンパンと、前記ドレンパンで水滴が凍結・成長することを冷媒対水熱交換器に流入する給湯用流水配管の一部を用いて防ぐ機構をドレンパンに配することで、低外気温時の温度条件下でヒートポンプサイクルの除霜運転をする際に、ドレンパン上で水滴が凍結・成長することを給湯用流水配管の一部を前記ドレンパンに配することで防止している。(例えば、特許文献1参照)
ところが、この従来のものは、ドレンパンの凍結の心配はないが、寒冷地域で使用した場合に、給湯装置の使用状態にもよるが、低外気温や降雪等の悪条件が重なった場合には、通常の除霜運転では蒸発器の霜が溶けきらずに残り、長時間の運転で残った霜の量が更に多くなりついには蒸発器による熱交換ができなくなることで、異常停止が発生する問題があった。 However, this conventional product does not worry about freezing of the drain pan, but when it is used in a cold area, depending on the use condition of the hot water supply device, it may be affected by adverse conditions such as low outside air temperature or snowfall. In the normal defrosting operation, the frost of the evaporator remains without melting, and the amount of frost remaining in the long-time operation further increases and eventually the heat exchange by the evaporator becomes impossible, causing an abnormal stop. was there.
請求項1では、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧器、蒸発器を有する冷凍回路と、この冷凍回路の冷媒対水熱交換器で加熱された水を貯留可能に循環する貯湯タンクとを備えたヒートポンプ式給湯装置に於いて、前記貯湯タンクの下部と冷媒対水熱交換器とを接続するヒーポン往き管と、前記冷媒対水熱交換器と貯湯タンクの上部とを接続するヒーポン戻り管を備え、前記貯湯タンクとヒーポン往き管と冷媒対水熱交換器とヒーポン戻り管を連通してヒーポン循環回路を形成し、前記ヒーポン往き管とヒーポン戻り管とを除霜バイパス管にて接続することで除霜バイパス回路を形成し、この除霜バイパス回路に補助タンクを設け、前記除霜バイパス回路にヒーポン循環ポンプとヒーポン循環回路と除霜バイパス回路とを切り換える切換手段を設けたものである。 In claim 1, a refrigeration circuit having a compressor, a refrigerant-to-water heat exchanger, a decompressor, and an evaporator, and a hot water storage tank that circulates water heated by the refrigerant-to-water heat exchanger of the refrigeration circuit in a storable manner. A heat pump return pipe connecting the refrigerant-to-water heat exchanger and the upper part of the hot water storage tank, and a heat pump return pipe connecting the refrigerant-to-water heat exchanger and the upper part of the hot water storage tank. A hot water storage tank, a heat pump forward pipe, a refrigerant-to-water heat exchanger, and a heat pump return pipe are connected to form a heat pump circulation circuit, and the heat pump forward pipe and the heat pump return pipe are connected by a defrost bypass pipe. A defrosting bypass circuit is provided, an auxiliary tank is provided in the defrosting bypass circuit, and switching means for switching the heat pump circulation pump, the heat pump circulation circuit, and the defrost bypass circuit to the defrost bypass circuit is provided. Those digits.
また、請求項2では、前記蒸発器又は蒸発器入口側の冷媒配管に蒸発温度センサを設け、前記冷媒対水熱交換器の入口側配管に入水センサを設け、前記蒸発温度センサが所定の除霜条件を満たした場合に前記切換手段を作動して除霜バイパス回路を連通させた状態で冷凍回路を運転し、前記補助タンクに温水を貯め、前記入水センサが所定温度に達したら切換手段を切り換えて補助タンクに蓄えられた温水で蒸発器の除霜を行う制御部を設けたものである。 According to a second aspect of the present invention, an evaporation temperature sensor is provided in the evaporator or a refrigerant pipe on the evaporator inlet side, a water inlet sensor is provided in the inlet side pipe of the refrigerant-to-water heat exchanger, and the evaporation temperature sensor is a predetermined filter. When the frost condition is satisfied, the switching means is operated to operate the refrigeration circuit in a state where the defrost bypass circuit is communicated, hot water is stored in the auxiliary tank, and the switching means when the water sensor reaches a predetermined temperature. And a controller for defrosting the evaporator with hot water stored in the auxiliary tank.
また、請求項3では、前記入水センサが所定温度に達したら、前記減圧器を開いて除霜運転を開始すると共に、前記切換手段を切り換えて補助タンクに蓄えられた温水でも蒸発器の除霜を行う制御部を設けたものである。 According to a third aspect of the present invention, when the water inlet sensor reaches a predetermined temperature, the depressurizer is opened to start the defrosting operation, and the switching means is switched to remove the evaporator even with hot water stored in the auxiliary tank. A control unit that performs frost is provided.
この発明によれば、除霜能力を大きく向上することができ、寒冷地域での使用で低外気温や降雪等の悪条件が重なった場合でもスムーズな除霜運転を行うことができ、蒸発器の霜が原因で発生する異常停止を防止することができるものである。 According to the present invention, the defrosting capability can be greatly improved, and even when adverse conditions such as low outside air temperature and snowfall overlap when used in a cold region, a smooth defrosting operation can be performed. It is possible to prevent an abnormal stop caused by frost.
以下に本発明を実施するために好適な実施例を説明する。 Hereinafter, preferred examples for carrying out the present invention will be described.
次に、本発明の実施例1について図1〜2に基づいて説明する。
1は湯水を貯湯する貯湯タンク2等を収納する貯湯タンクユニット、3は貯湯タンク2内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニットで、内部には圧縮機4と凝縮器としての冷媒対水熱交換器5と減圧器としての電子膨張弁6と強制空冷式の蒸発器7とで構成され、このヒートポンプユニット3には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界冷凍回路を構成しているものである。また、前記圧縮機4や電子膨張弁6等により冷凍回路を駆動制御するヒーポン制御部8を設けている。
Next, Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
Reference numeral 1 denotes a hot water storage tank unit for storing a hot water storage tank 2 and the like for storing hot water.
前記ヒートポンプユニット3は背面と左側面に格子状の空気吸込口を、前面に略円形で格子状のガードを形成した空気吹出口を備え、前記吸込口の内側にはフィンチューブ式の熱交換器から成る前記蒸発器7を、前記吹出口の内側には送風ファン9を備え、前記吸込口と蒸発器7と送風ファン11と吹出口を連通して送風経路を形成している。
The
10は前記貯湯タンク2の下部と冷媒対水熱交換器5を接続するヒーポン往き管で、ヒーポン循環ポンプ11が取り付けられ、このヒーポン循環ポンプ11と前記貯湯タンク2の間には第1三方弁12を設けている。13は前記冷媒対水熱交換器5と貯湯タンク2の上部を接続するヒーポン戻り管で、前記貯湯タンク2とヒーポン往き管10と冷媒対水熱交換器5とヒーポン戻り管13を連通してヒーポン循環回路14を形成している。
A heat pump
15は前記貯湯タンク2の下部に接続され貯湯タンク2に水を給水する入水管。16は前記貯湯タンク2の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管。17は前記貯湯タンク2の中間位置に接続された中間出湯管。18は前記出湯管16からの湯水と前記中間出湯管17からの湯水とを任意の温度になるよう混合する中間混合弁。19は前記入水管15から分岐された給水管。20は前記中間混合弁18からの湯水と前記給水管19からの給水とを給湯設定温度に混合する給湯混合弁である。
A
21は前記ヒーポン循環回路14に第1三方弁12を介してバイパスするよう接続された暖房バイパス管。22は前記暖房バイパス管21途中に設けられ、その二次側に放熱部(図示せず)が接続された暖房用熱交換器。23は前記暖房バイパス管21途中で前記暖房用熱交換器22の下流側に前記貯湯タンク2の中間位置に接続された中間戻し管である。前記第1三方弁12はヒーポン往き管10のヒートポンプユニット3側を、ヒーポン往き管10の貯湯タンク2側に連通するか暖房バイパス管21側に連通するかを切換える電動三方弁より構成されている。なお、この第1三方弁12は前記ヒーポン循環回路24のヒーポン戻り管13側に設けてもよいものである。
A
24は前記暖房バイパス管21よりもヒートポンプユニット3側のヒーポン戻り管13に備えた切換手段としての第2三方弁で、この第2三方弁24よりヒーポン往き管10へ除霜バイパス管25を設けている。26はヒーポン往き管10の除霜バイパス管25とヒーポン循環ポンプ11の間に設け、内部に約5リットルの温水を蓄える補助タンクで、ヒーポン往き管10の補助タンク26とヒーポン循環ポンプ11と冷媒対水熱交換器5と除霜バイパス管25を連通して除霜バイパス回路27を形成している。
28は前記冷媒対水熱交換器5の入口配管、又はヒーポン往き管10の冷媒対水熱交換器5入口近傍に取り付けた入水センサで、サーミスタセンサ等によって配管の温度を検知するものである。29は前記冷媒対水熱交換器5の出口配管、又はヒーポン戻り管13の冷媒対水熱交換器5入口近傍に取り付けた沸上センサで、前記入水センサ28と同様にサーミスタセンサ等によって配管の温度を検知するものである。30は前記蒸発器7又は蒸発器7入口近傍の冷媒配管に取り付けた蒸発温度センサで、サーミスタセンサ等によって冷媒配管の温度を検知するものである。
28 is a water inlet sensor attached near the inlet pipe of the refrigerant-to-
31は前記三方弁12・24や循環ポンプ14、送風ファン11等の駆動制御を行うと共に、前記ヒーポン制御部8に指令を発し、予めプログラミングされたマイクロコンピュータを主体として構成されている制御部である。
ここで、貯湯タンク2内にヒートポンプユニット3で加熱された高温水を貯湯する貯湯運転について説明する。
制御部31は深夜時刻になると電力単価が安価な深夜時間帯内で朝の所定時刻までに沸き上がるように貯湯運転を開始し、三方弁12・24をヒートポンプユニット3と貯湯タンク2とが連通するように切換え、ヒーポン循環ポンプ11とヒートポンプユニット3を駆動および起動して、貯湯タンク2の下部から取り出した湯水をヒートポンプユニット3により沸き上げ温度まで沸き上げて貯湯タンク2の上部に積層させるように貯湯する。そして、所望の熱量を貯湯するとヒーポン循環ポンプ11およびヒートポンプユニット3を停止して貯湯運転を終了する。
Here, a hot water storage operation for storing hot water heated by the
At midnight, the
次に、ユーザーが給湯栓を開いて給湯する時の給湯運転について説明する。
給湯栓が開かれると入水管15から貯湯タンク2内に給水されると同時に出湯管16から貯湯温水が出湯される。このとき、中間混合弁18の混合比率により中間出湯管17からも貯湯温水が出湯され、中間混合弁18によってある温度に混合される。そして、この中間混合弁18からの湯水は給湯混合弁20に流入し、給水管19からの給水と混合されて所望の給湯設定温度で給湯栓から給湯される。
Next, a hot water supply operation when the user opens the hot water tap to supply hot water will be described.
When the hot water tap is opened, hot water is stored in the hot water storage tank 2 from the
次に、暖房運転について説明する。
暖房の要求が発生すると、前記制御部31は暖房の二次側の運転を開始すると共に、第1三方弁12を暖房バイパス管21とヒーポン循環回路14のヒートポンプユニット3側とが連通するように切換え、ヒーポン循環ポンプ11とヒートポンプユニット3を駆動及び起動して、ヒートポンプユニット3で沸き上げた高温水を暖房用熱交換器22に直接供給し、二次側と熱交換して温度低下した温水を再度ヒートポンプユニット3に直接循環させて再度加熱して暖房を行う。
Next, the heating operation will be described.
When the heating request is generated, the
次に、暖房運転と給湯運転とが同時に行われる併用運転について説明する。
暖房運転中に給湯運転の要求が発生すると、前記制御部31は第1三方弁12を貯湯タンク2とヒートポンプユニット3とが連通するように切換える。ヒートポンプユニット3で加熱された温水は暖房用熱交換器22を通過し、二次側との熱交換により温度低下した温水が中間戻し管23を介して貯湯タンク2の中間部に戻される。そして、貯湯タンク2の下部に貯められている湯水および入水管15から貯湯タンク2の下部に流入した冷水がヒーポン往き管10を介してヒートポンプユニット3に循環されて加熱される。一方、貯湯タンク2の中間部に戻された温水は、制御部31でコントロールされる中間混合弁18の混合比率に応じた量が中間出湯管17を介して出湯され、給湯混合弁20によって給湯設定温度の湯として給湯される。
Next, the combined operation in which the heating operation and the hot water supply operation are performed simultaneously will be described.
When a request for hot water supply operation occurs during the heating operation, the
次に、図2によって貯湯運転時の除霜運転について説明する。
寒冷地域の冬期間、制御部31は深夜時刻になると朝の所定時刻までに沸き上がるように前記の貯湯運転を開始する。蒸発温度センサ30が−15℃以下を継続すれば、制御部31は除霜条件が成立し、蒸発器7に霜が多く発生して除霜が必要と判断し、第2三方弁24を除霜バイパス回路27側に切り換えれば、冷媒対水熱交換器5で加熱され除霜バイパス回路27を循環する温水は除々に上昇し補助タンク26内に温水が蓄えられる。そして入水センサ28の温度が60℃に成ると、除霜に必要な熱量が充分蓄えられたと判断し、膨張弁6を開いて蒸発器7に熱い冷媒を送って蒸発器7に付着した霜を溶かす除霜運転を蒸発温度センサ30が約10℃になるまで(最大15分間)行う。そして第2三方弁24をヒーポン循環回路14側に切り換えると共に、膨張弁6を通常の開度まで閉じて貯湯運転に戻り貯湯運転を継続し、除霜条件が再度成立すれば、再度除霜運転を繰り返し、所望の熱量を貯湯するとヒーポン循環ポンプ11およびヒートポンプユニット3を停止して貯湯運転を終了する。
Next, the defrosting operation during the hot water storage operation will be described with reference to FIG.
During the winter period in the cold region, the
このように、補助タンク26と除霜バイパス回路27を設けることで、除霜能力を大きく向上することができ、寒冷地域での使用で低外気温や降雪等の悪条件が重なった場合でもスムーズな除霜運転を行うことができ、蒸発器の霜が原因で発生する異常停止を防止することができるものである。
Thus, by providing the
2 貯湯タンク
6 膨張弁(減圧器)
7 蒸発器
10 ヒーポン往き管
11 ヒーポン循環ポンプ
12 第1三方弁
13 ヒーポン戻り管
24 第2三方弁
25 除霜バイパス管
26 補助タンク
27 除霜バイパス回路
28 入水センサ
30 蒸発温度センサ
31 制御部
2 Hot
7
Claims (3)
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JP2006167800A JP2007333340A (en) | 2006-06-16 | 2006-06-16 | Heat pump type hot water supply apparatus |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008121923A (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Denso Corp | Heat pump water heater |
JP2012002471A (en) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Corona Corp | Heat pump hot water heating device |
US8794538B2 (en) | 2008-08-04 | 2014-08-05 | Lg Electronics Inc. | Hot water circulation system associated with heat pump |
JP2014228261A (en) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | リンナイ株式会社 | Heating system |
WO2017163305A1 (en) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 三菱電機株式会社 | Heat medium circulation system |
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2006
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