JP2008134051A - ヒートポンプ式加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 圧縮機10からの吐出圧力Phや吐出温度Thが所定圧力Psや所定温度Tsを超えないようにエジェクタ40での絞り開度を開いて装置を破損から保護する保護的な制御を行いつつ、絞り開度を開いたことによって所定の加熱能力より不足する分だけ圧縮機10の目標回転数Nを補正回転数N´に増速補正して冷媒流量を増加させることにより、所定の加熱能力を確保することができる。
これにより、例えば本加熱装置を給湯装置に用いた場合であれば、所定の時間内で所定の沸き上げ温度に沸き上げることができる。このように、本発明は特に、各種保護制御が働いて吐出圧力Ph・吐出温度Th・温度差Δt・エンタルピー差Δiを維持できない場合に有効である。
【選択図】図3
Description
制御手段(70)は、吐出温度検出手段(13)にて検出される吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなった場合、可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、吐出圧力検出手段(14)にて検出される吐出圧力(Ph)に対する制御手段(70)で算出する目標吐出圧力(Pt)の比率に応じて制御手段(70)で算出する圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴としている。
制御手段(70)は、吐出圧力検出手段(14)にて検出される吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、吐出温度検出手段(13)にて検出される吐出温度(Th)に対する制御手段(70)で算出する目標吐出温度(Tt)の比率に応じて制御手段(70)で算出する圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴としている。
制御手段(70)は、吐出温度検出手段(13)にて検出される吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなるか、もしくは吐出圧力検出手段(14)にて検出される吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、温度差検出手段(15、16)にて検出される温度差(Δt)に対する制御手段(70)で算出する目標温度差(Δtt)の比率に応じて制御手段(70)で算出する圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴としている。
制御手段(70)は、吐出温度検出手段(13)にて検出される吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなるか、もしくは吐出圧力検出手段(14)にて検出される吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、吐出温度検出手段(13)にて検出される吐出温度(Th)と吐出圧力検出手段(14)にて検出される吐出圧力(Ph)と熱交換後温度検出手段(15)にて検出される熱交換後温度(To)とから算出されるエンタルピー差(Δi)に対する制御手段(70)で算出する目標エンタルピー差(Δit)の比率に応じて制御手段(70)で算出する圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴としている。
制御手段(70)は、吐出温度検出手段(13)にて検出される吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなるか、もしくは吐出圧力検出手段(14)にて検出される吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、吸入圧力検出手段(11)にて検出される吸入圧力(Pl)と吸入温度検出手段(12)にて検出される吸入温度(Tl)とから導出される冷媒密度(D)と、吐出温度検出手段(13)にて検出される吐出温度(Th)と吐出圧力検出手段(14)にて検出される吐出圧力(Ph)と熱交換後温度検出手段(15)にて検出される熱交換後温度(To)とから算出されるエンタルピー差(Δi)とを用いて算出される加熱能力(Q)に対する制御手段(70)で算出する目標加熱能力(Qt)の比率に応じて制御手段(70)で算出する圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴としている。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るエジェクタサイクルを用いたヒートポンプ式加熱装置の全体構成模式図である。本実施形態のヒートポンプ式加熱装置は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて給湯用水を高温(本実施形態での最大目標沸き上げ温度は90℃)に加熱して貯湯タンク1に貯湯しながら給湯を行うヒートポンプ式給湯装置に適用したものである。
図4は、本発明の第2実施形態におけるヒートポンプ式加熱装置の制御のフローチャートである。上述した第1実施形態でのフローチャートと異なる特徴は、通常運転もしくは保護制御とそれによる補正を行うか否かを、吐出温度Thではなく吐出圧力Phで行う点である。
図5は、本発明の第3実施形態に係る膨張弁サイクルを用いたヒートポンプ式加熱装置の全体構成模式図である。上述した実施形態と異なる特徴は、可変式減圧手段80は、膨張弁80である。可変式の膨脹弁80は、冷媒水熱交換器20から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段であり、本実施形態では、制御装置70により通常は高圧側冷媒の圧力が所定範囲となるように膨脹弁80の絞り開度が可変制御されている。これによれば、減圧手段に膨張弁80を用いた膨張弁サイクルにおいても同様の効果を得ることができる。
上述の実施形態では、冷媒をCO2として高圧側圧力を臨界圧力以上としたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、CO2以外の冷媒で有っても良いし、高圧側圧力も臨界圧力以下であっても良い。また、上述の実施形態では、貯湯式の給湯装置を例に本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、貯湯式でなくても良いし、ブラインを加熱してその温熱を利用する床暖房装置・浴室乾燥装置・パネルヒータなどに用いても良い。
11…吸入圧力センサー(吸入圧力検出手段)
12…吸入温度センサー(吸入温度検出手段)
13…吐出温度センサー(吐出温度検出手段)
14…吐出圧力センサー(吐出圧力検出手段)
15…出口冷媒温センサー(温度差検出手段、熱交換後温度検出手段)
16…入口水温センサー(温度差検出手段)
20…冷媒水熱交換器(高圧側熱交換器)
30…冷媒空気熱交換器(低圧側熱交換器)
40…エジェクタ(可変式減圧手段)
41…ノズル
70…制御装置(制御手段)
80…膨張弁(可変式減圧手段)
D…冷媒密度
N…目標回転数
N´…補正回転数
Ph…吐出圧力
Pl…吸入圧力
Ps…所定圧力
Pt…目標吐出圧力
Q…加熱能力
Qt…目標加熱能力
Th…吐出温度
Tl…吸入温度
To…熱交換後温度
Ts…所定温度
Tt…目標吐出温度
Δi…エンタルピー差
Δit…目標エンタルピー差
Δt…温度差
Δtt…目標温度差
Claims (8)
- 低温側の熱を高温側に移動させて流体を加熱する蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを用いた加熱装置であり、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、
前記圧縮機(10)が吐出する高温高圧の冷媒と被加熱流体とを熱交換させる高圧側熱交換器(20)と、
前記高圧側熱交換器(20)から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段(40、80)と、
低温低圧の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、
前記圧縮機(10)からの吐出温度(Th)を検出する吐出温度検出手段(13)と、
前記圧縮機(10)からの吐出圧力(Ph)を検出する吐出圧力検出手段(14)と、
上記各機器の作動を制御する制御手段(70)とを有し、
前記制御手段(70)は、前記吐出温度検出手段(13)にて検出される前記吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなった場合、
前記可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、
前記吐出圧力検出手段(14)にて検出される前記吐出圧力(Ph)に対する前記制御手段(70)で算出する目標吐出圧力(Pt)の比率に応じて前記制御手段(70)で算出する前記圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 - 低温側の熱を高温側に移動させて流体を加熱する蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを用いた加熱装置であり、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、
前記圧縮機(10)が吐出する高温高圧の冷媒と被加熱流体とを熱交換させる高圧側熱交換器(20)と、
前記高圧側熱交換器(20)から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段(40、80)と、
低温低圧の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、
前記圧縮機(10)からの吐出温度(Th)を検出する吐出温度検出手段(13)と、
前記圧縮機(10)からの吐出圧力(Ph)を検出する吐出圧力検出手段(14)と、
上記各機器の作動を制御する制御手段(70)とを有し、
前記制御手段(70)は、前記吐出圧力検出手段(14)にて検出される前記吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、
前記可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、
前記吐出温度検出手段(13)にて検出される前記吐出温度(Th)に対する前記制御手段(70)で算出する目標吐出温度(Tt)の比率に応じて前記制御手段(70)で算出する前記圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 - 低温側の熱を高温側に移動させて流体を加熱する蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを用いた加熱装置であり、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、
前記圧縮機(10)が吐出する高温高圧の冷媒と被加熱流体とを熱交換させる高圧側熱交換器(20)と、
前記高圧側熱交換器(20)から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段(40、80)と、
低温低圧の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、
前記圧縮機(10)からの吐出温度(Th)を検出する吐出温度検出手段(13)、もしくは前記圧縮機(10)からの吐出圧力(Ph)を検出する吐出圧力検出手段(14)と、
前記高圧側熱交換器(20)へ流入する被加熱流体の温度と前記高圧側熱交換器(20)から流出する冷媒の温度との温度差(Δt)を検出する温度差検出手段(15、16)と、
上記各機器の作動を制御する制御手段(70)とを有し、
前記制御手段(70)は、前記吐出温度検出手段(13)にて検出される前記吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなるか、もしくは前記吐出圧力検出手段(14)にて検出される前記吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、
前記可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、
前記温度差検出手段(15、16)にて検出される前記温度差(Δt)に対する前記制御手段(70)で算出する目標温度差(Δtt)の比率に応じて前記制御手段(70)で算出する前記圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 - 低温側の熱を高温側に移動させて流体を加熱する蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを用いた加熱装置であり、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、
前記圧縮機(10)が吐出する高温高圧の冷媒と被加熱流体とを熱交換させる高圧側熱交換器(20)と、
前記高圧側熱交換器(20)から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段(40、80)と、
低温低圧の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、
前記圧縮機(10)からの吐出温度(Th)を検出する吐出温度検出手段(13)と、
前記圧縮機(10)からの吐出圧力(Ph)を検出する吐出圧力検出手段(14)と、
前記高圧側熱交換器(20)から流出する熱交換後温度(To)を検出する熱交換後温度検出手段(15)と、
上記各機器の作動を制御する制御手段(70)とを有し、
前記制御手段(70)は、前記吐出温度検出手段(13)にて検出される前記吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなるか、もしくは前記吐出圧力検出手段(14)にて検出される前記吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、
前記可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、
前記吐出温度検出手段(13)にて検出される前記吐出温度(Th)と前記吐出圧力検出手段(14)にて検出される前記吐出圧力(Ph)と前記熱交換後温度検出手段(15)にて検出される前記熱交換後温度(To)とから算出されるエンタルピー差(Δi)に対する前記制御手段(70)で算出する目標エンタルピー差(Δit)の比率に応じて前記制御手段(70)で算出する前記圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 - 低温側の熱を高温側に移動させて流体を加熱する蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを用いた加熱装置であり、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、
前記圧縮機(10)が吐出する高温高圧の冷媒と被加熱流体とを熱交換させる高圧側熱交換器(20)と、
前記高圧側熱交換器(20)から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段(40、80)と、
低温低圧の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、
前記圧縮機(10)への吸入圧力(Pl)を検出する吸入圧力検出手段(11)と、
前記圧縮機(10)への吸入温度(Tl)を検出する吸入温度検出手段(12)と、
前記圧縮機(10)からの吐出温度(Th)を検出する吐出温度検出手段(13)と、
前記圧縮機(10)からの吐出圧力(Ph)を検出する吐出圧力検出手段(14)と、
前記高圧側熱交換器(20)から流出する熱交換後温度(To)を検出する熱交換後温度検出手段(15)と、
上記各機器の作動を制御する制御手段(70)とを有し、
前記制御手段(70)は、前記吐出温度検出手段(13)にて検出される前記吐出温度(Th)が所定温度(Ts)よりも高くなるか、もしくは前記吐出圧力検出手段(14)にて検出される前記吐出圧力(Ph)が所定圧力(Ps)よりも高くなった場合、
前記可変式減圧手段(40、80)での絞り開度を開くとともに、
前記吸入圧力検出手段(11)にて検出される前記吸入圧力(Pl)と前記吸入温度検出手段(12)にて検出される前記吸入温度(Tl)とから導出される冷媒密度(D)と、前記吐出温度検出手段(13)にて検出される前記吐出温度(Th)と前記吐出圧力検出手段(14)にて検出される前記吐出圧力(Ph)と前記熱交換後温度検出手段(15)にて検出される前記熱交換後温度(To)とから算出されるエンタルピー差(Δi)とを用いて算出される加熱能力(Q)に対する前記制御手段(70)で算出する目標加熱能力(Qt)の比率に応じて前記制御手段(70)で算出する前記圧縮機(10)の目標回転数(N)を補正回転数(N´)に増速補正して運転することを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 - 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを用いたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のヒートポンプ式加熱装置。
- 前記可変式減圧手段(40)は、高圧冷媒を減圧膨張させるノズル(41)を有し、前記ノズル(41)から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器(30)にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機(10)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(40)であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のヒートポンプ式加熱装置。
- 前記可変式減圧手段(80)は、膨張弁(80)であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のヒートポンプ式加熱装置。
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