JP2009030905A - ヒートポンプ式加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱用熱交換器2内の流体が局所沸騰することを防ぎつつ、除霜運転中に加熱用熱交換器2内の流体に熱量が奪われるのを防ぐことで、効率良く除霜して時間短縮を図る。
【解決手段】制御装置8は、室外熱交換器4に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、電動膨張弁3を所定開度まで開くとともに、制御装置8は、吐出冷媒温センサ11で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、給水ポンプ6を停止させるようにしている。
これによれば、圧縮機1から吐出される冷媒温度が、所定温度よりも低くなった時点で給水ポンプ6を停止させる(つまりは、電動膨張弁3の絞りが開ききる前に給水ポンプ6を停止させる)ことで、水冷媒熱交換器2内で被加熱流体が局所沸騰するのを防ぎつつ、水冷媒熱交換器2で放熱されるホットガスの熱量を少なくできることより、効率良く除霜して除霜時間を短縮することができる。
【選択図】図2
【解決手段】制御装置8は、室外熱交換器4に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、電動膨張弁3を所定開度まで開くとともに、制御装置8は、吐出冷媒温センサ11で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、給水ポンプ6を停止させるようにしている。
これによれば、圧縮機1から吐出される冷媒温度が、所定温度よりも低くなった時点で給水ポンプ6を停止させる(つまりは、電動膨張弁3の絞りが開ききる前に給水ポンプ6を停止させる)ことで、水冷媒熱交換器2内で被加熱流体が局所沸騰するのを防ぎつつ、水冷媒熱交換器2で放熱されるホットガスの熱量を少なくできることより、効率良く除霜して除霜時間を短縮することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、低温側の熱を高温側に移動させて流体を加熱するヒートポンプ式加熱装置に関するものであり、特に室外熱交換器に発生(着霜)した霜を取り除くための除霜運転に関するものである。
低温側の熱を高温側に移動させるヒートポンプサイクルとして、膨張弁などの減圧手段にて等エンタルピ的に冷媒を減圧する膨張弁サイクルと、エジェクタにて冷媒を減圧膨張させて吸熱用熱交換器にて蒸発したガス冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧力を上昇させるエジェクタサイクルとがある。
このヒートポンプサイクルを、流体の加熱に利用したヒートポンプ式加熱装置においては、冬場などの外気温度が低い環境下で加熱を行うと、外気と熱交換する吸熱用熱交換器に霜が発生して付着し、吸熱性能が著しく低下するため、付着した霜を取り除くための除霜運転が必要となる。
従来、この除霜方法として、除霜運転時にはポンプなどの流体供給手段の運転を停止するとともに、可変式減圧機構(膨張弁やエジェクタ)の絞り開度を通常運転時よりも大きく(例えば全開)する方法が知られている。これにより、加熱用熱交換器で放熱されるホットガスの熱量を少なくでき、且つ可変式減圧機構での減圧による温度低下を小さくできる。
その結果、圧縮機から吐出されたホットガスの温度低下を最小限に抑えることができ、ホットガスが吸熱用熱交換器まで到達して除霜を行うことができる。なお、このような除霜運転を短縮化する従来技術として、下記特許文献1に示されたものがある。この従来技術では、流体循環ポンプでの循環量を減らした後に可変式の膨張弁を開くことにより、除霜熱量を水冷媒熱交換器に放熱させることを極力防ぐようにしている。
特許第3783711号
しかしながら、上記特許文献1の制御の場合、循環量を減らすタイミングに対して膨張弁の開きが遅れた場合、水冷媒熱交換器内の水が過度に加熱されるため、水冷媒熱交換器内で局所沸騰が生じるというおそれがある。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、加熱用熱交換器内の流体が局所沸騰することを防ぎつつ、除霜運転中に加熱用熱交換器内の流体に熱量が奪われるのを防ぐことで、効率良く除霜して時間短縮を図ることのできるヒートポンプ式加熱装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機(1)と、圧縮機(1)から吐出される高温冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器(2)と、加熱用熱交換器(2)から流出する冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段(3)と、可変式減圧手段(3)で減圧された冷媒を外気の熱で蒸発させたのち、圧縮機(1)へ流出させる吸熱用熱交換器(4)と、加熱用熱交換器(2)へ被加熱流体を供給する流体供給手段(6)と、圧縮機(1)から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段(11)と、このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段(8)とを備え、
制御手段(8)は、吸熱用熱交換器(4)に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、可変式減圧手段(3)を所定開度まで開くとともに、制御手段(8)は、冷媒温度検知手段(11)で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、流体供給手段(6)を停止させることを特徴としている。
制御手段(8)は、吸熱用熱交換器(4)に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、可変式減圧手段(3)を所定開度まで開くとともに、制御手段(8)は、冷媒温度検知手段(11)で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、流体供給手段(6)を停止させることを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明では、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機(1)と、圧縮機(1)から吐出される高温高圧冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器(2)と、低温低圧冷媒を外気の熱で蒸発させる吸熱用熱交換器(4)と、高圧冷媒を減圧膨張させるノズル(31)を有して加熱用熱交換器(2)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、ノズル(31)から噴射する高い速度の冷媒流により吸熱用熱交換器(4)にて蒸発した低圧冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(1)の吸入圧を上昇させ、その絞り開度を可変できる可変式エジェクタ(30)と、加熱用熱交換器(2)へ被加熱流体を供給する流体供給手段(6)と、圧縮機(1)から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段(11)と、このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段(8)とを備え、
制御手段(8)は、吸熱用熱交換器(4)に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、可変式エジェクタ(30)を所定開度まで開くとともに、制御手段(8)は、冷媒温度検知手段(11)で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、流体供給手段(6)を停止させることを特徴としている。
制御手段(8)は、吸熱用熱交換器(4)に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、可変式エジェクタ(30)を所定開度まで開くとともに、制御手段(8)は、冷媒温度検知手段(11)で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、流体供給手段(6)を停止させることを特徴としている。
請求項1は、膨張弁式サイクルであり、請求項2は、エジェクタ式サイクルである。これら請求項1および2に記載の発明によれば、圧縮機(1)から吐出される冷媒温度が、所定温度よりも低くなった時点で流体供給手段(6)を停止させる(つまりは、可変絞り機構(3)、(30)の絞りが開ききる前に流体供給手段(6)を停止させる)ことで、加熱用熱交換器(2)内で被加熱流体が局所沸騰するのを防ぎつつ、加熱用熱交換器(2)で放熱されるホットガスの熱量を少なくできることより、効率良く除霜して除霜時間を短縮することができる。
また、請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載のヒートポンプ式加熱装置において、所定温度は、前記被加熱流体の沸点温度に相当することを特徴としている。この請求項3に記載の発明によれば、加熱用熱交換器(2)内で被加熱流体が局所沸騰するのを、確実に防ぐことができる。
また、請求項4に記載の発明では、請求項1または2に記載のヒートポンプ式加熱装置において、外気の温度を検知する外気温検知手段(9)と、吸熱用熱交換器(4)から流出した冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温検知手段(10)とを備え、
制御手段(8)は、外気温度検知手段(9)で検知される外気の温度が所定外気温度より低くなり、かつその外気の温度と、蒸発冷媒温検知手段(10)で検知される吸熱用熱交換器(4)の出口における冷媒温度との差が、所定の値よりも大きくなったとき、徐霜運転を開始することを特徴としている。
制御手段(8)は、外気温度検知手段(9)で検知される外気の温度が所定外気温度より低くなり、かつその外気の温度と、蒸発冷媒温検知手段(10)で検知される吸熱用熱交換器(4)の出口における冷媒温度との差が、所定の値よりも大きくなったとき、徐霜運転を開始することを特徴としている。
この請求項4に記載の発明によれば、吸熱用熱交換器(4)に霜が発生しうる低外気温であり、かつ、吸熱用熱交換器(4)から流出する冷媒温が、その低外気温から更に所定温度以上下がってしまう状態は、吸熱用熱交換器(4)が着霜して外気から充分に吸熱できない状態であると判断し、徐霜運転を開始するものである。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、添付した図1〜3を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態におけるヒートポンプ式加熱装置100の模式図である。本実施形態は、可変式減圧機構として電動膨張弁3を用いたヒートポンプ式加熱装置100を、貯湯式給湯装置に適用したものである。
以下、本発明の第1実施形態について、添付した図1〜3を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態におけるヒートポンプ式加熱装置100の模式図である。本実施形態は、可変式減圧機構として電動膨張弁3を用いたヒートポンプ式加熱装置100を、貯湯式給湯装置に適用したものである。
本実施形態での貯湯式給湯装置は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて、給湯用水(被加熱流体)を高温(本実施形態では約90℃)に加熱して利用するものである。なお、超臨界ヒートポンプサイクル(以下、ヒートポンプと略す。)とは、高圧側の冷媒圧力が、冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。
貯湯式給湯装置は大きく分けて、ヒートポンプユニットとしてのヒートポンプ式加熱装置100と、タンクユニットと、これらのユニット間を連結する循環配管とからなっている。ヒートポンプ式加熱装置100には、主に後述する冷凍サイクル機器が収納されており、タンクユニットには、主に後述する貯湯タンク(貯湯槽)7が収納されている。また、ヒートポンプ式加熱装置100内は、大きく分けてヒートポンプサイクルの冷媒回路Rと、給湯関係の給湯用水加熱回路Kとで構成されている。
まず、冷媒回路Rは、冷媒を圧縮する圧縮機1と、給湯用水の加熱手段である水冷媒熱交換器(加熱用熱交換器)2と、冷媒を減圧させる電動膨張弁(可変式減圧手段)3と、外気から吸熱するための室外熱交換器(吸熱用熱交換器)4とを環状に接続したものである。なお、室外熱交換器4と圧縮機1との間に、冷媒を気液分離する気液分離器を構成したものであっても良い。冷媒としては、臨界温度の低い二酸化炭素(CO2)が封入されている。
圧縮機1は、内蔵する駆動モータと、吸引したガス冷媒を臨界圧力以上の高圧にまで昇圧して吐出する高圧圧縮部とで構成しており、これらが密閉容器内に収納されている。圧縮機1の作動は、制御装置(制御手段)8により制御される。なお、レシプロ、ロータリー、スクロールなどの圧縮方式は問わない。また、エンジン駆動式であっても良い。
水冷媒熱交換器2は、圧縮機1の高圧圧縮部で昇圧された高温高圧のガス冷媒と、給湯用水とを熱交換して給湯用水を加熱するものである。高圧冷媒通路2aに隣接して、給湯用水通路2bが設けられ、その高圧冷媒通路2aを流れる冷媒の流れ方向と、給湯用水通路2bを流れる給湯用水の流れ方向とが、対向するように構成されている。
高圧冷媒通路2aを流出した冷媒は、電動膨張弁3で等エンタルピ的に減圧される。なお、電動膨張弁3は、絞り開度を可変することができ、制御装置8にてその絞り開度が制御される。電動膨張弁3で減圧された冷媒は、室外熱交換器4に流入し、外気ファン5によって供給される外気から吸熱して低圧冷媒を蒸発させる。なお、この外気ファン5も、制御装置8により制御される。そして、室外熱交換器4から流出する冷媒は、圧縮機1に吸引されて冷媒回路Rを循環する。
次に、給湯用水加熱回路Kは、上述した水冷媒熱交換器2の給湯用水通路2bと、給湯用水を循環させる給水ポンプ(流体供給手段)6と、加熱前後の水と湯とを貯留する貯湯タンク7とを環状に接続して構成される。給水ポンプ6は、図1に示すように、貯湯タンク7の下部に設けられた冷水流出部7aから、冷水を水冷媒熱交換器2の給湯用水通路2bに供給し、貯湯タンク7の上部に設けられた温水流入部7bへ還流するように水流を発生させる。この給水ポンプ6は、内蔵するモータの回転数に応じて給水量を調節することができ、制御装置8にてその給水量が制御される。
貯湯タンク7は、耐蝕性に優れた金属(例えばステンレス)製で断熱構造を有し、高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク7に貯留された高温の湯は、貯湯タンク7の上部に設けられた温水流出部7cから出湯され、主に台所や風呂などに給湯される。なお、出湯時には図示しない温調弁で、水道からの冷水と混合して温度調節が成される。また、貯湯タンク7内の下部に設けられた冷水流入部7dからは、水道からの冷水が給湯用水として補給(給水)されるようになっている。
本貯湯式給湯器には少なくとも、室外熱交換器4と熱交換する外気の温度を検知する外気温センサ(外気温検知手段)9と、室外熱交換器4から流出する冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温センサ(蒸発冷媒温検知手段)10と、圧縮機1が吐出する冷媒の温度を検知する吐出冷媒温センサ(吐出冷媒温検知手段)11とを備えている。これら、サーミスタなどを用いた各温度センサ9〜11の検知信号は、制御装置8に入力される。
なお、高圧側の冷媒温度は、高圧側の圧力を検知する図示しない圧力センサの検知値から算出しても良い。制御装置8は、本貯湯式給湯装置の作動を制御する制御手段であり、図示しない操作パネルや各部の温度センサ、その他の機器からの信号が入力され、圧縮機1、電動膨張弁3、外気ファン5、および給水ポンプ6などに制御信号を出力する。
次に、本実施形態での作動の概要を説明する。まず、圧縮機1で冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。吐出された高温高圧の冷媒は、水冷媒熱交換器2の高圧冷媒通路2aに流入し、隣接して設けられた給湯用水通路2bを流通する給湯用水と熱交換する。つまり、冷媒は冷却され、給湯用水は加熱される。
加熱された高温水は、貯湯タンク7に貯められて給湯用途に使用される。一方、水冷媒熱交換器2で冷却された高圧の冷媒は、電動膨張弁3で減圧されたのち室外熱交換器4に流入する。そして、外気ファン5による送風を受け、外気から吸熱して蒸発したガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入されて循環する。
次に、本実施形態での除霜運転について説明する。図2は、図1のヒートポンプ式加熱装置100における除霜運転のフローチャートであり、図3は、図2のフローチャートにおけるヒートポンプ式加熱装置100の制御動作を示すタイムチャートである。まず、ステップS1では、ヒートポンプ式加熱装置100が運転中であるか否かを判定する。この判定結果がYESで、運転中である場合にはステップS2へと進む。
ステップS2では、外気温センサ9で検知される外気温度が、10℃以下であるか否かを判定する。この判定結果がYESで、外気温度が10℃以下の場合にはステップS3へと進む。ステップS3では、外気温センサ9で検知された外気温度と、低圧冷媒温センサ10で検知される室外熱交換器(蒸発器)4出口の冷媒温度との差が、10℃以上であるか否かを判定する。この判定結果がYESで、温度差が10℃以上である場合には着霜したと判断して、以下の除霜作動を行う。なお、着霜の判断、つまりは除霜運転の要否の判断は、これに限るものではない。
まず、ステップS4では、電動膨張弁3の可変絞り機構を、所定開度(ほぼ全開、図3中の開度b)まで開くとともに、外気ファン5を停止させる。次いで、ステップS5では、吐出冷媒温センサ11で検知される冷媒温度が、所定温度(所定値、図3参照)より低くなったか否かを判定する。なお、この所定温度には、被加熱流体の沸点を用いており、本実施形態では給湯用水の沸点=100℃を所定温度としている。
この判定結果がYESで、冷媒温度が所定温度より低くなった時点(図3参照)でステップS6へと進み、ステップS6では給湯用水を循環させている給水ポンプ6を停止させる。これにより、圧縮機1から吐出されたホットガスは、水冷媒熱交換器2や電動膨張弁3での温度低下が最小限に抑えられて室外熱交換器4まで到達することにより、室外熱交換器4の除霜が効率良く行われる。
そして、次のステップS7では、低圧冷媒温センサ10で検知される室外熱交換器(蒸発器)4出口の冷媒温度が、10℃以上となったか否かを判定する。この判定結果がYESで、冷媒温度が10℃以上となった場合には、室外熱交換器4の霜が完全に取れたと判断してステップS8へ進む。ステップS8では、電動膨張弁3を絞り、外気ファン5や給水ポンプ6を運転して通常の運転状態に戻る。
次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、制御装置8は、室外熱交換器4に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、電動膨張弁3を所定開度まで開くとともに、制御装置8は、吐出冷媒温センサ11で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、給水ポンプ6を停止させるようにしている。
これによれば、圧縮機1から吐出される冷媒温度が、所定温度よりも低くなった時点で給水ポンプ6を停止させる(つまりは、電動膨張弁3の絞りが開ききる前に給水ポンプ6を停止させる)ことで、水冷媒熱交換器2内で被加熱流体が局所沸騰するのを防ぎつつ、水冷媒熱交換器2で放熱されるホットガスの熱量を少なくできることより、効率良く除霜して除霜時間を短縮することができる。また、所定温度は、給湯用水の沸点温度に相当する。これによれば、水冷媒熱交換器2内で給湯用水が局所沸騰するのを、確実に防ぐことができる。
また、外気の温度を検知する外気温センサ9と、室外熱交換器4から流出した冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温センサ10とを備え、制御装置8は、外気温センサ9で検知される外気の温度が所定外気温度より低くなり、かつその外気の温度と、蒸発冷媒温センサ10で検知される室外熱交換器4の出口における冷媒温度との差が、所定の値よりも大きくなったとき、徐霜運転を開始するようにしている。
これによれば、室外熱交換器4に霜が発生しうる低外気温であり、かつ、室外熱交換器4から流出する冷媒温が、その低外気温から更に所定温度以上下がってしまう状態は、室外熱交換器4が着霜して外気から充分に吸熱できない状態であると判断し、徐霜運転を開始するものである。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。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100の模式図である。なお、本実施形態においては、前述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。本実施形態は、可変式減圧機構として電動エジェクタ(可変式エジェクタ)30を用いているとともに、そのヒートポンプ式加熱装置100を、床暖房装置に適用したものである。
次に、第2実施形態について説明する。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100の模式図である。なお、本実施形態においては、前述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。本実施形態は、可変式減圧機構として電動エジェクタ(可変式エジェクタ)30を用いているとともに、そのヒートポンプ式加熱装置100を、床暖房装置に適用したものである。
本実施形態の床暖房装置は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて不凍液などのブライン(熱交換媒体)を、中温(本実施形態では約60℃)に加熱して利用するものである。床暖房装置は、冷凍サイクル機器が収納されたヒートポンプユニットとしてのヒートポンプ式加熱装置100と、そのブライン回路Bに接続した床暖房パネル13と、それらの間を連結する循環配管とからなる。
また、ヒートポンプ式加熱装置100内は、大きく分けてエジェクタ式サイクルの冷媒回路Rと、ブラインが循環するブライン回路Bとで構成されている。また、冷媒回路Rも大きく分けて第1冷媒回路R1と、第2冷媒回路R2とで構成されている。第1冷媒回路R1は、冷媒を圧縮する圧縮機1、ブラインの加熱手段であるブライン冷媒熱交換器(加熱用熱交換器)2、電動エジェクタ30、および冷媒を気液分離する気液分離器12とを環状に接続している。
第2冷媒回路R2は、気液分離器12、所定の圧力損失を発生させる絞り手段13、外気から吸熱するための室外熱交換器(吸熱用熱交換器)4、電動エジェクタ30を環状に接続している。本実施形態での特徴構成である電動エジェクタ30の構造について、図4の模式図にて説明する。
電動エジェクタ30は、圧縮機1で加圧され、ブライン冷媒熱交換器2を経由して流入する高圧冷媒の圧力エネルギー(圧力ヘッド)を、速度エネルギー(速度ヘッド)に変換して冷媒を減圧膨張させるノズル31と、そのノズル31から噴射する高い速度の冷媒流により、低圧側に接続した室外熱交換器4で蒸発したガス冷媒を吸引する吸引部32と、その吸引した冷媒とノズル31から噴射する冷媒とを混合させる混合部33と、速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ部34とを有している。
ノズル31の冷媒上流側には、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り機構35を設けている。この可変絞り機構35は、制御装置8により絞り開度が制御される。これにより、除霜運転時には絞りを所定開度まで開くことができる。なお、電動エジェクタ30から噴出する冷媒は、必ずしもディフィーザ部34のみで昇圧されるものではなく、混合部33においても、低圧側で蒸発したガス冷媒を吸引する際に冷媒圧力を上昇させるので、混台部33とディフィーザ部34とを総称して昇圧部と呼ぶ。
また、本実施形態では、混合部33の断面積はディフィーザ部34まで一定であるが、混合部33の断面積をディフィーザ部34に向かうほど大きくなるようにテーパ状としても良い。これにより、電動エジェクタ30の動力回収効果により、膨張弁を用いた場合と比べて20%ほど熱交換効率(COP)を向上させることができる。また、冷媒回路Rを流通する冷媒はCO2冷媒であり、CO2冷媒のように圧縮機1からの吐出圧力が高い方が、電動エジェクタ30の効果を得易い。そして、電動エジェクタ30から流出した冷媒は気液分離器12に流入する。
気液分離器12に流入した気液二相冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とに分離され、ガス冷媒は圧縮機1に吸入される。また液冷媒は、キャピラリーチューブなどの絞り手段13を経て、室外熱交換器4に供給され、外気ファン5による送風を受けて外気から吸熱して蒸発する。そして、室外熱交換器4から流出する冷媒は、電動エジェクタ30の吸引部32から吸引されて循環する。
次に、ブライン回路Bは、ブラインの加熱手段であるブライン冷媒熱交換器2のブライン通路2bと、ブラインを循環させるブラインポンプ6と、床暖房パネル13とを環状に接続して構成される。ブラインポンプ6は、内蔵するモータ(図示しない)の回転数に応じてブラインの循環量を調節することができる。他の構成は第1実施形態と同様である。
次に、本実施形態での作動の概要を説明する。まず、圧縮機1で冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。吐出された高温高圧の冷媒は、ブライン冷媒熱交換器2の高圧冷媒通路2aに流入し、隣接して設けられたブライン通路2bを流通するブラインと熱交換することにより、冷媒は冷却されブラインは加熱される。加熱されたブラインは、床暖房パネル13に循環されて床暖房がなされる。
一方、ブライン冷媒熱交換器2で冷却された高圧の冷媒は、可変絞り機構35を経て電動エジェクタ30のノズル31から気液二相冷媒で噴射されたのち、気液分離器12に流入して液冷媒とガス冷媒とに分離される。液冷媒は貯留され、ガス冷媒のみ圧縮機1に再び吸入される。また液冷媒は、キャピラリーチューブなどの絞り手段13を経て室外熱交換器4に供給され、外気ファン5による送風を受けて外気から吸熱して蒸発する。そして、室外熱交換器4から流出する冷媒は、電動エジェクタ30の吸引部32から吸引されて循環する。
なお、上述したように、第1実施形態とはヒートポンプサイクルの構成が異なるが、除霜に関する作動は同様のため、説明は省略する。また、このような構成のヒートポンプ式加熱装置100においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、本発明によるヒートポンプ式加熱装置100を貯湯式給湯装置や床暖房装置に適用しているが、温風暖房装置や乾燥装置など、加熱した流体の温熱を利用する装置の除霜に広く適用することができる。また、上述の実施形態では、超臨界ヒートポンプサイクルとして二酸化炭素を冷媒としたが、フロンなどの冷媒を用いた亜臨界ヒートポンプサイクルであっても良い。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、本発明によるヒートポンプ式加熱装置100を貯湯式給湯装置や床暖房装置に適用しているが、温風暖房装置や乾燥装置など、加熱した流体の温熱を利用する装置の除霜に広く適用することができる。また、上述の実施形態では、超臨界ヒートポンプサイクルとして二酸化炭素を冷媒としたが、フロンなどの冷媒を用いた亜臨界ヒートポンプサイクルであっても良い。
また、上述の実施形態では、電動エジェクタ30の吐出側に気液分離器12を配置して、気液分離器12の液冷媒下流側に室外熱交換器(蒸発器)4を配置したエジェクタ式サイクルとしているが、エジェクタの吐出側に蒸発器を配置したもの、加熱用熱交換器の冷媒下流側で分岐して、循環冷媒の一部をエジェクタに導いて吸引させる冷媒分岐通路を有し、その冷媒分岐通路に蒸発器を配置したもの、これらを組み合わせたものなど、蒸発器の配置や構成は限定されるものではない。
1…圧縮機
2…水冷媒熱交換器、ブライン冷媒熱交換器(加熱用熱交換器)
3…電動膨張弁(可変式減圧手段)
4…室外熱交換器(吸熱用熱交換器)
6…給水ポンプ、ブラインポンプ(流体供給手段)
8…制御装置(制御手段)
9…外気温センサ(外気温検知手段)
10…蒸発冷媒温センサ(蒸発冷媒温検知手段)
11…吐出冷媒温センサ(吐出冷媒温検知手段)
30…電動エジェクタ(可変式エジェクタ)
31…ノズル
2…水冷媒熱交換器、ブライン冷媒熱交換器(加熱用熱交換器)
3…電動膨張弁(可変式減圧手段)
4…室外熱交換器(吸熱用熱交換器)
6…給水ポンプ、ブラインポンプ(流体供給手段)
8…制御装置(制御手段)
9…外気温センサ(外気温検知手段)
10…蒸発冷媒温センサ(蒸発冷媒温検知手段)
11…吐出冷媒温センサ(吐出冷媒温検知手段)
30…電動エジェクタ(可変式エジェクタ)
31…ノズル
Claims (4)
- 冷媒を吸入して圧縮する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)から吐出される高温冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器(2)と、
前記加熱用熱交換器(2)から流出する冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段(3)と、
前記可変式減圧手段(3)で減圧された冷媒を外気の熱で蒸発させたのち、前記圧縮機(1)へ流出させる吸熱用熱交換器(4)と、
前記加熱用熱交換器(2)へ前記被加熱流体を供給する流体供給手段(6)と、
前記圧縮機(1)から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段(11)と、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段(8)とを備え、
前記制御手段(8)は、前記吸熱用熱交換器(4)に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、前記可変式減圧手段(3)を所定開度まで開くとともに、
前記制御手段(8)は、前記冷媒温度検知手段(11)で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、前記流体供給手段(6)を停止させることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 - 冷媒を吸入して圧縮する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)から吐出される高温高圧冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器(2)と、
低温低圧冷媒を外気の熱で蒸発させる吸熱用熱交換器(4)と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル(31)を有して前記加熱用熱交換器(2)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、前記ノズル(31)から噴射する高い速度の冷媒流により前記吸熱用熱交換器(4)にて蒸発した低圧冷媒を吸引するとともに、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(1)の吸入圧を上昇させ、その絞り開度を可変できる可変式エジェクタ(30)と、
前記加熱用熱交換器(2)へ前記被加熱流体を供給する流体供給手段(6)と、
前記圧縮機(1)から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段(11)と、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段(8)とを備え、
前記制御手段(8)は、前記吸熱用熱交換器(4)に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、前記可変式エジェクタ(30)を所定開度まで開くとともに、
前記制御手段(8)は、前記冷媒温度検知手段(11)で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、前記流体供給手段(6)を停止させることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 - 前記所定温度は、前記被加熱流体の沸点温度に相当することを特徴とする請求項1または2に記載のヒートポンプ式加熱装置。
- 前記外気の温度を検知する外気温検知手段(9)と、
前記吸熱用熱交換器(4)から流出した冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温検知手段(10)とを備え、
前記制御手段(8)は、前記外気温度検知手段(9)で検知される前記外気の温度が所定外気温度より低くなり、かつその外気の温度と、前記蒸発冷媒温検知手段(10)で検知される前記吸熱用熱交換器(4)の出口における冷媒温度との差が、所定の値よりも大きくなったとき、前記徐霜運転を開始することを特徴とする請求項1または2に記載のヒートポンプ式加熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007196584A JP2009030905A (ja) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | ヒートポンプ式加熱装置 |
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JP2007196584A JP2009030905A (ja) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | ヒートポンプ式加熱装置 |
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JP2009030905A true JP2009030905A (ja) | 2009-02-12 |
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Family Applications (1)
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JP2007196584A Pending JP2009030905A (ja) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | ヒートポンプ式加熱装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010243095A (ja) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍サイクル装置及び気液分離器 |
JP2011102678A (ja) * | 2009-11-11 | 2011-05-26 | Daikin Industries Ltd | ヒートポンプ装置 |
CN113483385A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-08 | 青岛海信日立空调系统有限公司 | 一种空气源热泵机组 |
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WO2005077015A2 (en) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Carrier Corporation | Defrost mode for hvac heat pump systems |
JP2006234375A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-09-07 | Denso Corp | ヒートポンプ式給湯器 |
-
2007
- 2007-07-27 JP JP2007196584A patent/JP2009030905A/ja active Pending
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