JP2009228906A - Refrigerating cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機から吐出された吐出冷媒の温度を用いて圧縮機の作動を制御する冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus that controls the operation of a compressor using the temperature of refrigerant discharged from the compressor.
従来、特許文献1に、圧縮機から吐出された吐出冷媒の温度(以下、吐出冷媒温度という。)を検出する冷媒温度検出手段を備え、検出された検出吐出冷媒温度を用いて圧縮機の作動、すなわち、圧縮機の冷媒吐出能力を制御する冷凍サイクル装置が開示されている。
Conventionally,
具体的には、この特許文献1の冷凍サイクル装置では、サイクルの通常運転時には、冷媒温度検出手段によって検出された検出吐出冷媒温度が予め定めた通常目標温度となるように圧縮機の作動を制御し、サイクルの起動時には、検出吐出冷媒温度が通常目標温度よりも若干低く設定された初期目標温度となるように圧縮機の作動を制御している。これにより、起動時に吐出冷媒温度が異常上昇してしまうことを回避している。
しかしながら、特許文献1の冷凍サイクル装置では、冷媒温度検出手段である吐出温度センサの検出値(検出吐出冷媒温度)が、実際の吐出冷媒温度とほぼ等しい正常値であることを前提として、圧縮機の作動を制御している。そのため、吐出温度センサの検出値が、実際の吐出冷媒温度とは異なる異常値である場合には、実際の吐出冷媒温度が異常上昇してしまうおそれがある。
However, in the refrigeration cycle apparatus of
例えば、吐出温度センサの組み付け不良、取付位置不良などにより、検出吐出冷媒温度が実際の吐出冷媒温度よりも低い異常値である場合に、検出吐出冷媒温度が目標温度となるように圧縮機の作動を制御すると、実際の吐出冷媒温度が異常に上昇してしまう。そして、この吐出冷媒温度の異常上昇に伴って、吐出冷媒圧力が異常上昇してしまうと、圧縮機の故障や、圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼすといった問題を引き起こす。 For example, if the detected discharge refrigerant temperature is an abnormal value lower than the actual discharge refrigerant temperature due to improper assembly of the discharge temperature sensor, improper mounting position, etc., the compressor operates so that the detected discharge refrigerant temperature becomes the target temperature. If the control is performed, the actual discharged refrigerant temperature rises abnormally. If the discharge refrigerant pressure rises abnormally as the discharge refrigerant temperature rises abnormally, it causes problems such as failure of the compressor and adverse effects on the durable life of the compressor.
上記点に鑑み、本発明は、圧縮機から吐出された吐出冷媒の温度を用いて圧縮機の作動を制御する冷凍サイクル装置において、吐出冷媒温度の検出値が異常値となっても圧縮機を保護することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a refrigeration cycle apparatus that controls the operation of the compressor using the temperature of the refrigerant discharged from the compressor. The purpose is to protect.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(14)と、圧縮機(14)から吐出された高温冷媒の有する熱量を熱交換対象流体に放熱させる放熱器(15)と、放熱器(15)から流出した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧手段(16)と、減圧手段(16)にて減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(17)と、圧縮機(14)の冷媒吐出能力を変化させる吐出能力変更手段(14b)と、吐出能力変更手段(14b)の作動を制御する吐出能力制御手段(20a)と、圧縮機(14)吐出冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段(21)と、放熱器(15)から流出した熱交換対象流体の温度を検出する流体温度検出手段(22)とを備え、
吐出能力制御手段(20a)は、流体温度検出手段(22)によって検出された検出流体温度(Two)が、冷媒温度検出手段(21)によって検出された検出吐出冷媒温度(Td)より高い値になっているときに、圧縮機(14)の冷媒吐出能力を低下させる圧縮機保護制御を行う冷凍サイクル装置を特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the compressor (14) that compresses and discharges the refrigerant, and the amount of heat that the high-temperature refrigerant discharged from the compressor (14) has as the heat exchange target fluid. A radiator (15) for radiating heat, a decompression means (16) for decompressing and expanding the high-pressure refrigerant flowing out from the radiator (15), and an evaporator (17) for evaporating the low-pressure refrigerant decompressed by the decompression means (16) A discharge capacity changing means (14b) for changing the refrigerant discharge capacity of the compressor (14), a discharge capacity control means (20a) for controlling the operation of the discharge capacity changing means (14b), and a discharge of the compressor (14) Refrigerant temperature detection means (21) for detecting the temperature of the refrigerant, and fluid temperature detection means (22) for detecting the temperature of the heat exchange target fluid flowing out from the radiator (15),
The discharge capacity control means (20a) is configured such that the detected fluid temperature (Two) detected by the fluid temperature detection means (22) is higher than the detected discharge refrigerant temperature (Td) detected by the refrigerant temperature detection means (21). It is characterized by a refrigeration cycle apparatus that performs compressor protection control to reduce the refrigerant discharge capacity of the compressor (14) when it is turned on.
これによれば、検出流体温度(Two)が、検出吐出冷媒温度(Td)より高い値になっているときは、吐出能力制御手段(20a)が圧縮機(14)の冷媒吐出能力を低下させる圧縮機保護制御を行うので、冷媒温度検出手段(21)および流体温度検出手段(22)の検出値が異常値となっても、圧縮機(14)を保護することができる。 According to this, when the detected fluid temperature (Two) is higher than the detected discharge refrigerant temperature (Td), the discharge capacity control means (20a) decreases the refrigerant discharge capacity of the compressor (14). Since the compressor protection control is performed, the compressor (14) can be protected even if the detected values of the refrigerant temperature detecting means (21) and the fluid temperature detecting means (22) become abnormal values.
その理由は、熱交換対象流体は圧縮機(14)吐出冷媒を熱源として加熱されるので、放熱器(15)から流出した熱交換対象流体の実際の温度が、実際の圧縮機(14)吐出冷媒の温度よりも高くなることはあり得ないからである。 The reason is that the heat exchange target fluid is heated by using the refrigerant discharged from the compressor (14) as a heat source, so that the actual temperature of the heat exchange target fluid flowing out from the radiator (15) is discharged from the actual compressor (14). This is because it cannot be higher than the temperature of the refrigerant.
つまり、検出流体温度(Two)が、検出吐出冷媒温度(Td)より高い値になっていることは、冷媒温度検出手段(21)および流体温度検出手段(22)の少なくとも一方の検出値が異常値であることを意味する。 That is, if the detected fluid temperature (Two) is higher than the detected discharge refrigerant temperature (Td), at least one of the detected values of the refrigerant temperature detecting means (21) and the fluid temperature detecting means (22) is abnormal. Means value.
従って、検出吐出冷媒温度(Td)と検出流体温度(Two)と比較することで、容易に、冷媒温度検出手段(21)および流体温度検出手段(22)の検出値が異常値であることを判定できる。さらに、検出値が異常値であることが判定された場合には、圧縮機(14)の冷媒吐出能力を低下させるので、圧縮機(14)を保護することができる。 Therefore, by comparing the detected discharge refrigerant temperature (Td) with the detected fluid temperature (Two), it is easy to detect that the detected values of the refrigerant temperature detecting means (21) and the fluid temperature detecting means (22) are abnormal values. Can be judged. Furthermore, when it is determined that the detected value is an abnormal value, the refrigerant discharge capacity of the compressor (14) is reduced, so that the compressor (14) can be protected.
なお、本発明における「冷媒吐出能力を低下させる」とは、単に、冷媒吐出能力を低下させて、サイクルを循環する冷媒流量を減少させることや減圧手段の開度を変更して吐出圧力を低下させることのみを意味するものではなく、サイクルに冷媒を循環させない状態、すなわちサイクルを循環する冷媒流量を0として実質的にサイクルの運転を停止させることを含む意味である。 In the present invention, “reducing refrigerant discharge capacity” simply means reducing the refrigerant discharge capacity to reduce the flow rate of refrigerant circulating in the cycle or changing the opening of the decompression means to lower the discharge pressure. It does not mean that the refrigerant is circulated in the cycle, but includes a state in which the refrigerant is not circulated in the cycle, that is, the operation of the cycle is substantially stopped by setting the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle to zero.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、吐出能力制御手段(20a)は、サイクルの起動時から予め定めた時間を経過した後に、検出流体温度(Two)が、予め定めた温度以下になっている場合は、圧縮機(14)の冷媒吐出能力を低下させる起動時保護制御を行うことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, the discharge capacity control means (20a) has a detected fluid temperature (Two) after a predetermined time has elapsed since the start of the cycle. When the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, start-up protection control for reducing the refrigerant discharge capacity of the compressor (14) is performed.
これによれば、後述する実施形態に説明するように、冷媒温度検出手段(21)および流体温度検出手段(22)の双方の検出値が、実際の吐出冷媒温度および熱交換対象流体の温度よりも低い値になっている場合であっても、圧縮機(14)を保護することができる。 According to this, as will be described in an embodiment described later, the detection values of both the refrigerant temperature detection means (21) and the fluid temperature detection means (22) are based on the actual discharge refrigerant temperature and the temperature of the heat exchange target fluid. Even when the value is low, the compressor (14) can be protected.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置において、吐出能力制御手段(20a)は、流体温度検出手段(22)によって検出された検出流体温度(Two)に予め定めた基準オフセット量(α)を加えた温度が、冷媒温度検出手段(21)によって検出された検出吐出冷媒温度(Td)より高い値になっているときに、圧縮機保護制御を行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the first or second aspect, the discharge capacity control means (20a) is set in advance to the detected fluid temperature (Two) detected by the fluid temperature detection means (22). The compressor protection control is performed when the temperature to which the determined reference offset amount (α) is added is higher than the detected discharge refrigerant temperature (Td) detected by the refrigerant temperature detection means (21). Features.
これによれば、例えば、冷媒温度検出手段(21)および流体温度検出手段(22)の個体差による検出誤差が生じていても、適切に検出値異常を判定できる。その結果、不必要に圧縮機(14)の冷媒吐出能力を低下させることなく、圧縮機(14)を適切に保護することができる。 According to this, for example, even if a detection error due to an individual difference between the refrigerant temperature detection means (21) and the fluid temperature detection means (22) occurs, it is possible to appropriately determine the detection value abnormality. As a result, the compressor (14) can be appropriately protected without unnecessarily reducing the refrigerant discharge capacity of the compressor (14).
従って、請求項4に記載の発明のように、基準オフセット量(α)は、冷媒温度検出手段(21)および流体温度検出手段(22)のうち少なくとも一方の測定誤差量に基づいて決定すればよい。なお、この測定誤差量とは、冷媒温度検出手段(21)および流体温度検出手段(22)の製造誤差、個体差によって決まる値であって、例えば、測定誤差についての標準偏差の3倍の値等を作用できる。 Therefore, as in the invention described in claim 4, if the reference offset amount (α) is determined based on the measurement error amount of at least one of the refrigerant temperature detecting means (21) and the fluid temperature detecting means (22). Good. The measurement error amount is a value determined by manufacturing errors and individual differences of the refrigerant temperature detection means (21) and the fluid temperature detection means (22), and is, for example, a value that is three times the standard deviation of the measurement error. Etc. can work.
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置において、吐出能力制御手段(20a)は、さらに、検出流体温度(Two)が予め定めた基準温度(Kte)以上になっているときに、圧縮機保護制御を行うことを特徴とする。これによれば、例えば、サイクルの起動直後のように、実際の吐出冷媒温度が十分に上昇していないときに、不必要に検出値異常を判定してしまうことを防止できる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the discharge capacity control means (20a) further includes a reference temperature at which the detected fluid temperature (Two) is predetermined. (Kte) It is characterized by performing compressor protection control when it is equal to or greater than (Kte). According to this, it is possible to prevent the detection value abnormality from being unnecessarily determined when the actual discharged refrigerant temperature is not sufficiently increased, for example, immediately after the start of the cycle.
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置において、吐出能力制御手段(20a)は、サイクルの起動後であって、予め定めた基準時間(Kti)を経過した後に、圧縮機保護制御を行うことを特徴とする。これによれば、実際の吐出冷媒温度が十分に上昇した後に検出値異常を判定できるので、不必要に検出値異常を判定してしまうことを防止できる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the discharge capacity control means (20a) is a predetermined reference time (after the cycle is started) The compressor protection control is performed after elapse of Kti). According to this, since the detected value abnormality can be determined after the actual discharge refrigerant temperature has sufficiently increased, it is possible to prevent the detected value abnormality from being unnecessarily determined.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1、2により、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置をヒートポンプ式給湯機10に適用しており、図1は、本実施形態のヒートポンプ式給湯機10の全体構成図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the refrigeration cycle apparatus of the present invention is applied to a heat pump type
このヒートポンプ式給湯機10は、給湯水を貯留する貯湯タンク11、貯湯タンク11内の給湯水を循環させる水循環回路12、および、給湯水を加熱するための冷凍サイクル装置であるヒートポンプサイクル13を備えている。
The heat pump type
まず、貯湯タンク11は、耐食性に優れた金属(例えば、ステンレス)製で、断熱構造を有し、高温の給湯水を長時間保温することができる温水タンクである。
First, the hot
貯湯タンク11に貯留された給湯水は、貯湯タンク11の上部に設けられた出湯口11aから出湯され、図示しない温調弁において水道からの冷水と混合されて温度調節された後、台所や風呂等に給湯される。また、貯湯タンク11内の下部に設けられた給水口11bから水道水が給水されるようになっている。
Hot water stored in the hot
水循環回路12には、給湯水を循環させる電動水ポンプ12aが配置されており、この電動水ポンプ12aを作動させると、給湯水は、電動水ポンプ12a→後述する水−冷媒熱交換器15の水通路15a→貯湯タンク11上部の給湯水入口11d→貯湯タンク11→貯湯タンク11下部の給湯水出口11c→電動水ポンプ12aの順に循環する。
The
ヒートポンプサイクル13は、圧縮機14、水−冷媒熱交換器15、電気式膨張弁16、蒸発器17等を順次配管で接続した冷凍サイクルである。このヒートポンプサイクル13では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機14から吐出された高圧冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。
The
圧縮機14は、ヒートポンプサイクル13において冷媒を吸入し、臨界圧力以上となるまで圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機14aを電動モータ14bにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機14aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機、ベーン型圧縮機等の各種圧縮機構を採用できる。
The
電動モータ14bは、後述する制御装置20から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機14の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ14bが吐出能力変更手段を構成している。
The operation (rotation speed) of the
圧縮機14の冷媒吐出口には、水−冷媒熱交換器15の冷媒通路15b入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器15は、給湯水が通過する水通路15aと圧縮機14から吐出された高温高圧冷媒が通過する冷媒通路15bとを有して構成される熱交換器であって、圧縮機14吐出冷媒の有する熱量を給湯水に放熱させる放熱器である。
The refrigerant discharge port of the
従って、本実施形態では、給湯水が熱交換対象流体となる。なお、本実施形態のヒートポンプサイクル13では、圧縮機14吐出冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルを構成しているので、水−冷媒熱交換器15の冷媒通路15bを通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。
Therefore, in this embodiment, the hot water is the heat exchange target fluid. In the
水−冷媒熱交換器15の冷媒通路15b出口側には、電気式膨張弁16の入口側が接続されている。電気式膨張弁16は冷媒通路15bから流出した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧手段であるとともに、圧縮機14の冷媒吐出口から電気式膨張弁16の入口側へ至る高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御手段でもある。
The inlet side of the
より具体的には、この電気式膨張弁16は、絞り開度を調整可能な弁体16aと、この弁体16aの絞り開度を可変制御するサーボモータからなる電動アクチュエータ16bとを有して構成される。
More specifically, the
電気式膨張弁16の出口側には、蒸発器17が接続されている。蒸発器17は、電気式膨張弁16にて減圧された低圧冷媒と送風ファン17aにより送風された外気(室外空気)とを熱交換させることで、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用の熱交換器である。蒸発器17の冷媒出口側には、圧縮機14の冷媒吸入口が接続されている。
An
次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。制御装置20はマイクロコンピュータおよびその周辺回路等により構成され、その出力側には、電動水ポンプ12a、圧縮機14の電動モータ14b、電気式膨張弁16の電動アクチュエータ16b、送風ファン17a等が接続され、これらの機器の作動を制御する。
Next, an outline of the electric control unit of the present embodiment will be described. The
なお、制御装置20は、上記した各アクチュエータを制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、特に、制御装置20のうち圧縮機14の電動モータ14bの作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を吐出能力制御手段20aとする。もちろん、吐出能力制御手段20aと制御装置20とを別体に構成してもよい。
Although the
また、制御装置20の入力側には、圧縮機14から吐出された吐出冷媒温度を検出する吐出温度検出手段としての吐出冷媒温度センサ21、水−冷媒熱交換器15の水通路15aから流出した給湯水温度を検出する流体温度検出手段としての給湯水温度センサ22といったセンサ群が接続されている。
Further, on the input side of the
その他のセンサ群としては、水−冷媒熱交換器15の冷媒通路15bから流出した冷媒温度Tdoを検出する高圧冷媒温度センサ23、蒸発器17において電気式膨張弁16下流側の低圧冷媒と熱交換する外気温Tamを検出する外気温センサ24、蒸発器17における低圧冷媒の蒸発温度Teを検出する蒸発温度センサ25等が接続され、これらのセンサ群の検出信号が制御装置20へ入力される。
Other sensors include a high-pressure
本実施形態では、吐出冷媒温度センサ21として、具体的に、水−冷媒熱交換器15の冷媒通路15b入口側の冷媒配管の表面温度を検出するサーミスタを採用しているが、他の形式の吐出温度検出手段(例えば、熱電対等)を採用してもよい。また、圧縮機14吐出冷媒の温度を直接検出してもよいし、圧縮機14吐出冷媒の温度を検出できるように圧縮機14の内部あるいは表面に吐出温度検出手段を配置してもよい。
In the present embodiment, as the discharge refrigerant temperature sensor 21, a thermistor that specifically detects the surface temperature of the refrigerant pipe on the inlet side of the
また、給湯水温度センサ22として、具体的に、水−冷媒熱交換器15の水通路15a出口側の給湯水配管の表面温度を検出するサーミスタを採用しているが、他の形式の流体温度検出手段を採用してもよいし、水−冷媒熱交換器15の水通路15aから流出した給湯水の温度を直接検出してもよい。
Further, as the hot
さらに、制御装置20の入力側には、操作パネル26が接続され、給湯機作動・停止の操作信号、給湯機の給湯温度設定信号等が制御装置20へ入力される。
Further, an
次に、上記の構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機10の作動を図2により説明する。図2は、制御装置20が実行する制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、ヒートポンプ式給湯機10に外部から電源が供給された状態で、操作パネル26の給湯機作動信号が制御装置20に入力されるとスタートする。
Next, operation | movement of the heat pump
まず、ステップS10ではフラグ、タイマ等の初期化がなされる。そして、次のステップS20では、上述の各センサ21〜25等が作動しているか否かが判定される。具体的には、各センサから検出信号が出力されていない場合はセンサに断線が生じているものとし、各センサの検出信号が印可電圧に相当する値になっている場合はセンサに短絡(ショート)が生じているものとして、各センサが作動していないと判定される。 First, in step S10, flags, timers, etc. are initialized. In the next step S20, it is determined whether or not each of the above-described sensors 21 to 25 is operating. Specifically, if no detection signal is output from each sensor, it is assumed that the sensor is disconnected. If the detection signal of each sensor has a value corresponding to the applied voltage, the sensor is short-circuited (short-circuited). ) Has occurred, it is determined that each sensor is not operating.
ステップS20にて、各センサが作動していないと判定された場合は、ヒートポンプ式給湯機10の運転を停止させる。一方、ステップS20にて、各センサ21〜25等が作動していると判定された場合は、次のステップS30にて操作パネル26の操作信号およびセンサ群21〜25等により検出された検出信号を読み込む。
When it is determined in step S20 that each sensor is not operating, the operation of the heat pump type
次に、ステップS40へ進み、ステップS30で読み込んだ操作信号および検出信号に基づいて各種アクチュエータの制御状態、つまり、各種アクチュエータへ出力される制御信号が決定される。具体的には、電動水ポンプ12a、圧縮機14の電動モータ14b、電気式膨張弁16の電動アクチュエータ16bおよび送風ファン17a等へ出力される制御信号が決定される。
Next, the process proceeds to step S40, and control states of various actuators, that is, control signals output to the various actuators are determined based on the operation signal and detection signal read in step S30. Specifically, control signals to be output to the
例えば、電動水ポンプ12aに出力される制御信号については、給湯水温度センサ22によって検出された検出給湯水温度Twoが操作パネル26の設定給湯水温度に近づくように決定される。
For example, the control signal output to the
また、電動モータ14bに出力される制御信号については、吐出冷媒温度センサ21によって検出された検出吐出冷媒温度Tdが所定の目標温度に近づくように決定される。なお、この目標温度は、検出給湯水温度Two、外気温、操作パネル26の設定給湯水温度等に基づいて決定される値である。
The control signal output to the
また、電動アクチュエータ16bに出力される制御信号については、高圧側冷媒圧力が所定の目標高圧に近づくように決定される。なお、この目標高圧は、高圧冷媒温度センサ23によって検出された冷媒温度Tdoに基づいて、予め制御装置20に記憶されている制御マップを参照して、サイクルの成績係数(COP)が略最大となるように決定される値である。
The control signal output to the
次に、ステップS50へ進み、給湯水温度センサ22によって検出された検出給湯水温度Twoが、吐出冷媒温度センサ21によって検出された検出吐出冷媒温度Tdより高い値になっているか否かを判定する。
Next, the process proceeds to step S50, and it is determined whether or not the detected hot water temperature Two detected by the hot
そして、ステップS50にて、検出給湯水温度Twoが、検出吐出冷媒温度Tdより高い値になっている場合は、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのうち、少なくとも一方の検出値が圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値であると判定して、ステップS60にて圧縮機保護制御を行う。
In step S50, if the detected hot water temperature Two is higher than the detected discharge refrigerant temperature Td, at least one of the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two is compressed. It determines with it being an abnormal value which has a bad influence on the durable life of the
具体的には、ステップS60では、圧縮機14の冷媒吐出能力が0となるように電動モータ14bへ制御信号を出力して、圧縮機14の作動を停止させる。そして、ヒートポンプ式給湯機10の運転を停止させる。
Specifically, in step S60, a control signal is output to the
一方、ステップS50にて、検出給湯水温度Twoが、検出吐出冷媒温度Tdより高い値になっていない場合は、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのいずれの検出値も圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼすことのない正常値であると判定して、ステップS70へ進む。
On the other hand, when the detected hot water temperature Two is not higher than the detected discharge refrigerant temperature Td in step S50, both the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two are detected by the
つまり、本実施形態のステップS50は、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのうち、少なくとも一方の検出値が圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値であることを判定する検出値異常判定手段として機能している。
That is, step S50 of the present embodiment is a detection value for determining that at least one of the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two is an abnormal value that adversely affects the durable life of the
そして、ステップS70では、ステップS40で決定された制御状態が得られるように、制御装置20より各種アクチュエータ12a、14b、16b、17aに対して制御信号が出力される。
In step S70, control signals are output from the
次のステップS80では、操作パネル26からの給湯機停止信号が制御装置20へ入力されている場合は、各種アクチュエータの作動を停止させて、ヒートポンプ式給湯機10の運転を停止させる。一方、給湯機停止信号が入力されていない場合は、予め定めた制御周期の間待機した後、ステップS20に戻るようになっている。
In the next step S80, when the hot water heater stop signal from the
なお、図2には図示されていないが、本実施形態の制御フローでは、起動時保護制御も実行される。起動時保護制御とは、ヒートポンプ式給湯機10の起動時から予め定めた時間を経過した後に、検出給湯水温度Twoが、予め定めた沸き上げ温度以下になっている場合は、ヒートポンプ式給湯機10が給湯水を適切に加熱できていないものとして、ヒートポンプ式給湯機10の運転を停止させる制御である。
Although not shown in FIG. 2, startup protection control is also executed in the control flow of the present embodiment. Start-up protection control refers to a heat pump water heater when the detected hot water temperature Two is equal to or lower than a predetermined boiling temperature after a predetermined time has elapsed since the heat
従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯機10では、ステップS20にて、各センサ21〜25等が作動していると判定され、かつ、ステップS50にて、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのうち、少なくとも一方の検出値が圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値になっていないと判定された通常運転時には、以下のように作動する。
Therefore, in the heat pump
圧縮機14から吐出された高温高圧の冷媒は、水−冷媒熱交換器15の冷媒通路15bに流入して、電動水ポンプ12aによって貯湯タンク11の下方側から水−冷媒熱交換器15の水通路15aに流入した給湯水と熱交換する。これにより、給湯水が加熱され、加熱された給湯水は、貯湯タンク11の上方側に貯留される。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
この際、本実施形態のヒートポンプサイクル13では、冷媒として二酸化炭素を採用し、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、冷媒としてフロン等を採用する場合に対して、高圧冷媒の温度を上昇させることができる。その結果、水−冷媒熱交換器15において冷媒が給湯水に放熱する熱量を増加させて給湯水温度を高温化することができる。
At this time, in the
水−冷媒熱交換器15から流出した高圧冷媒は、電気式膨張弁16にて減圧膨張される。電気式膨張弁16にて減圧膨張された冷媒は、蒸発器5へ流入し、電動送風ファン17aから送風された外気から吸熱して蒸発する。そして、蒸発器5から流出した冷媒は、圧縮機14へ吸入される。
The high-pressure refrigerant flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 15 is decompressed and expanded by the
一方、ステップS50にて、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのうち、少なくとも一方の検出値が圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値になっていると判定された場合は、圧縮機保護制御によって、圧縮機14の冷媒吐出能力を低下させて、ヒートポンプ式給湯機10の運転を停止させるので、圧縮機14の保護を図ることができる。
On the other hand, if it is determined in step S50 that at least one of the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two is an abnormal value that adversely affects the durable life of the
ここで、本実施形態のステップS50において、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのうち、少なくとも一方の検出値が圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値であることを判定できる理由について説明する。
Here, in step S50 of the present embodiment, it is possible to determine that at least one of the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two is an abnormal value that adversely affects the durable life of the
本実施形態の給湯水は、水−冷媒熱交換器15において、圧縮機14吐出冷媒を熱源として加熱されるので、水−冷媒熱交換器15から流出した実際の給湯水温度が、実際の圧縮機14の吐出冷媒温度よりも高くなることは、原理的にあり得ない。
The hot water in the present embodiment is heated in the water-refrigerant heat exchanger 15 using the refrigerant discharged from the
従って、検出給湯水温度Twoが、検出吐出冷媒温度Tdより高い値になっていることは、吐出冷媒温度センサ21が実際の吐出冷媒温度よりも低い異常値を出力している、あるいは、給湯水温度センサ22が実際の給湯水温度よりも高い異常値を出力していることを意味している。
Therefore, if the detected hot water temperature Two is higher than the detected discharge refrigerant temperature Td, the discharge refrigerant temperature sensor 21 outputs an abnormal value lower than the actual discharge refrigerant temperature, or hot water supply water. This means that the
そして、吐出冷媒温度センサ21が実際の吐出冷媒温度よりも低い異常値を出力している場合は、制御装置20が、検出吐出冷媒温度Tdを目標温度に近づけるために、不必要に圧縮機14の冷媒吐出能力を増加させてしまう。つまり、制御装置20が、電動モータ14bの回転数を不必要に増加させて、圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼしてしまう。
When the discharge refrigerant temperature sensor 21 outputs an abnormal value lower than the actual discharge refrigerant temperature, the
従って、ステップS50において、検出給湯水温度Twoが、検出吐出冷媒温度Tdより高い値になっているか否かを判定すれば、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのうち、少なくとも一方の検出値が、圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値であることを容易に判定できる。
Therefore, if it is determined in step S50 whether or not the detected hot water temperature Two is higher than the detected discharge refrigerant temperature Td, at least one of the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two is detected. It can be easily determined that the value is an abnormal value that adversely affects the durable life of the
なお、吐出冷媒温度センサ21が実際の吐出冷媒温度よりも高い値を検出し、さらに、給湯水温度センサ22が実際の給湯水温度よりも高い値を検出している場合は、ステップS50において、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのいずれの検出値も圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼすことのない値であると判定してしまうことがある。
If the discharge refrigerant temperature sensor 21 detects a value higher than the actual discharge refrigerant temperature and the hot water
この場合は、制御装置20が、不必要に圧縮機14の冷媒吐出能力を低下させることになるので、実際の給湯水温度が、操作パネル26の設定給湯水温度よりも低くなってしまうだけで、圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼすことはない。
In this case, since the
また、吐出冷媒温度センサ21が実際の吐出冷媒温度よりも低い値を検出し、さらに、給湯水温度センサ22が実際の給湯水温度よりも低い値を検出している場合は、ステップS50において、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoのいずれの検出値も圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼすことのない値であると判定してしまうことがある。
If the discharge refrigerant temperature sensor 21 detects a value lower than the actual discharge refrigerant temperature, and further the hot water
この場合は、検出給湯水温度Twoの値が実際の給湯水温度よりも低い値となっているので、前述の起動時保護制御によってシステムを停止させることができる。従って、圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼすことはない。
In this case, since the value of the detected hot water temperature Two is lower than the actual hot water temperature, the system can be stopped by the above-described startup protection control. Therefore, the endurance life of the
以上の如く、本実施形態では、吐出冷媒温度センサ21および給湯水温度センサ22の検出値が異常値となっても、圧縮機14を保護することができる。
As described above, in this embodiment, the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図3に示すように、検出値異常判定手段であるステップS50を変更している。なお、図3は、第1実施形態の図2に対応するフローチャートであり、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。これは以下の図においても同様である。その他のヒートポンプ式給湯機10の構成は、第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 3, step S50 which is a detection value abnormality determination means is changed with respect to 1st Embodiment. FIG. 3 is a flowchart corresponding to FIG. 2 of the first embodiment, and the same or equivalent parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The same applies to the following drawings. The structure of the other heat pump
本実施形態のステップS50では、給湯水温度センサ22によって検出された検出給湯水温度Twoに予め定めた基準オフセット量αを加えた温度が、吐出冷媒温度センサ21によって検出された検出吐出冷媒温度Tdより高い値になっているか否かを判定する。
In step S50 of the present embodiment, a temperature obtained by adding a predetermined reference offset amount α to the detected hot water temperature Two detected by the hot
なお、本実施形態では、この基準オフセット量αを、吐出冷媒温度センサ21の測定誤差量に相当する値としている。また、測定誤差量とは、吐出冷媒温度センサ21の個体差に基づく測定バラツキを意味しており、例えば、複数の吐出冷媒温度センサ21で同一の温度を測定した場合の標準偏差の3倍の値等を採用すればよい。 In the present embodiment, the reference offset amount α is a value corresponding to the measurement error amount of the discharged refrigerant temperature sensor 21. Further, the measurement error amount means a measurement variation based on individual differences of the discharged refrigerant temperature sensors 21, and is, for example, three times the standard deviation when the same temperature is measured by a plurality of discharged refrigerant temperature sensors 21. A value or the like may be adopted.
本実施形態のヒートポンプ式給湯機10では、第1実施形態と同様の効果を得ることができるだけなく、吐出冷媒温度センサ21の個体差による検出誤差が生じていても、ステップS50にて適切に検出値異常を判定できる。もちろん、基準オフセット量αを給湯水温度センサ22の測定誤差量に相当する値としてもよいし、吐出冷媒温度センサ21の測定誤差量および給湯水温度センサ22の測定誤差量の合計値としてもよい。
In the heat pump
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図4に示すように、ステップS45を追加したものである。なお、図4は、第1実施形態の図2に対応するフローチャートである。その他のヒートポンプ式給湯機10の構成は、第1実施形態と同様である。
(Third embodiment)
In the present embodiment, step S45 is added to the first embodiment as shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart corresponding to FIG. 2 of the first embodiment. The structure of the other heat pump
本実施形態のステップS45では、給湯水温度センサ22によって検出された検出給湯水温度Twoが予め定めた基準温度Kte以上になっているか否かを判定し、検出給湯水温度Twoが基準温度Kte以上になっているときは、ステップS50へ進み、検出給湯水温度Twoが基準温度Kte以上になっていないときは、ステップS70へ進む。
In step S45 of this embodiment, it is determined whether or not the detected hot water temperature Two detected by the hot
本実施形態のヒートポンプ式給湯機10によれば、ヒートポンプ式給湯機10の起動直後のように、実際の吐出冷媒温度が十分に上昇していないときに、誤って検出値異常を判定してしまうことを防止できる。なお、基準温度Kteは、第1実施形態で説明した起動時保護制御に用いられる沸き上げ温度と同等の値としてもよい。
According to the heat pump type
(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図5に示すように、ステップS46を追加したものである。なお、図5は、第1実施形態の図2に対応するフローチャートである。その他のヒートポンプ式給湯機10の構成は、第1実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, step S46 is added to the first embodiment as shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart corresponding to FIG. 2 of the first embodiment. The structure of the other heat pump
本実施形態のステップS46では、サイクルの起動後に予め定めた基準時間Kti以上となっているか否かを判定し、基準時間Kti以上になっているときは、ステップS50へ進み、基準時間Kti以上になっていないときは、ステップS70へ進む。なお、基準時間Ktiは、実際の吐出冷媒温度が十分に上昇させるために必要な時間に相当する時間である。 In step S46 of this embodiment, it is determined whether or not the reference time Kti is equal to or greater than a predetermined reference time Kti after the start of the cycle. If the reference time Kti is greater than or equal to the reference time Kti, the process proceeds to step S50. If not, the process proceeds to step S70. The reference time Kti is a time corresponding to a time required for the actual discharge refrigerant temperature to sufficiently increase.
本実施形態のヒートポンプ式給湯機10によれば、ヒートポンプ式給湯機10の起動直後のように、実際の吐出冷媒温度が十分に上昇していないときに、誤って検出値異常を判定してしまうことを防止できる。
According to the heat pump type
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows.
(1)上述の実施形態では、ステップS50において、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoが、圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値であることを判定した場合に、圧縮機14の作動を停止させて、ヒートポンプ式給湯機10の運転を停止させているが、もちろん、圧縮機14の冷媒吐出能力を予め定めた分だけ低下させるようにしてもよい。
(1) In the above-described embodiment, when it is determined in step S50 that the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water supply temperature Two are abnormal values that adversely affect the durable life of the
さらに、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoが、圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値であると判定された場合に、これをユーザに光、音、振動等で警告する警告手段を設けてもよい。
Further, when it is determined that the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two are abnormal values that adversely affect the durable life of the
(2)上述の実施形態では、圧縮機保護制御として圧縮機14の吐出能力変更手段の作動を制御して圧縮機14の冷媒吐出能力を低下させているが、圧縮機保護制御として、流体温度検出手段によって検出された検出流体温度が、冷媒温度検出手段によって検出された検出吐出冷媒温度より高い値になっているときに、高圧側冷媒圧力を低下させる制御を行ってもよい。
(2) In the above-described embodiment, the refrigerant discharge capacity of the
例えば、圧縮機保護制御として電気式膨張弁16の開度を予め定めた分だけ増加させることで、圧縮機14の負荷を軽減させて、圧縮機14の保護を図ることができる。
For example, the
(3)上述の実施形態では、ステップS40にて各種アクチュエータの制御状態を決定した後に、検出吐出冷媒温度Tdおよび検出給湯水温度Twoが、圧縮機14の耐久寿命に悪影響を及ぼす異常値であるか否かの判定および判定された際の制御を行っているが、この判定と制御の実行タイミングはこれに限定されない。例えば、第1実施形態の図2において、ステップS30とステップS40との間に実行してもよい。
(3) In the above-described embodiment, the detected discharge refrigerant temperature Td and the detected hot water temperature Two are abnormal values that adversely affect the durable life of the
(4)上述の実施形態では、圧縮機14として電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機14はこれに限定されない。例えば、エンジン駆動式の可変容量型圧縮機を採用してもよい。この場合は、可変容量型圧縮機の容量制御手段が吐出能力変更手段となる。また、エンジン駆動式の固定容量型圧縮機を採用してもよい。この場合は、エンジンと固定容量型圧縮機との動力伝達を断続する電磁クラッチが吐出能力変更手段となる。
(4) In the above-described embodiment, an example in which an electric compressor is employed as the
(5)上述の実施形態のヒートポンプサイクル13に、蒸発器17流出冷媒の気液を分離して、余剰冷媒を蓄える気液分離手段としてのアキュムレータを設けてもよい。
(5) The
(6)上述の実施形態のヒートポンプサイクル13に、圧縮機14吸入冷媒と水−冷媒熱交換器15の冷媒通路15b流出冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を設けてもよい。
(6) The
14 圧縮機
14b 電動モータ
15 水−冷媒熱交換器
16 電気式膨張弁
17 蒸発器
20a 吐出能力制御手段
21 吐出冷媒温度センサ
22 給湯水温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記圧縮機(14)から吐出された高温冷媒の有する熱量を熱交換対象流体に放熱させる放熱器(15)と、
前記放熱器(15)から流出した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧手段(16)と、
前記減圧手段(16)にて減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(17)と、
前記圧縮機(14)の冷媒吐出能力を変化させる吐出能力変更手段(14b)と、
前記吐出能力変更手段(14b)の作動を制御する吐出能力制御手段(20a)と、
前記圧縮機(14)吐出冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段(21)と、
前記放熱器(15)から流出した前記熱交換対象流体の温度を検出する流体温度検出手段(22)とを備え、
前記吐出能力制御手段(20a)は、前記流体温度検出手段(22)によって検出された検出流体温度(Two)が、前記冷媒温度検出手段(21)によって検出された検出吐出冷媒温度(Td)より高い値になっているときに、前記圧縮機(14)の冷媒吐出能力を低下させる圧縮機保護制御を行うことを特徴とする冷凍サイクル装置。 A compressor (14) for compressing and discharging the refrigerant;
A heat radiator (15) for radiating heat of the high-temperature refrigerant discharged from the compressor (14) to the heat exchange target fluid;
Decompression means (16) for decompressing and expanding the high-pressure refrigerant flowing out of the radiator (15);
An evaporator (17) for evaporating the low-pressure refrigerant decompressed by the decompression means (16);
Discharge capacity changing means (14b) for changing the refrigerant discharge capacity of the compressor (14);
A discharge capacity control means (20a) for controlling the operation of the discharge capacity changing means (14b);
Refrigerant temperature detection means (21) for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (14);
Fluid temperature detecting means (22) for detecting the temperature of the heat exchange target fluid flowing out of the radiator (15),
The discharge capacity control means (20a) has a detected fluid temperature (Two) detected by the fluid temperature detection means (22) based on a detected discharge refrigerant temperature (Td) detected by the refrigerant temperature detection means (21). A refrigeration cycle apparatus that performs compressor protection control for reducing the refrigerant discharge capacity of the compressor (14) when the value is high.
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2008
- 2008-03-19 JP JP2008070865A patent/JP2009228906A/en active Pending
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