JP2009243774A - Heat pump type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ式給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type water heater.
従来の技術として、冷凍サイクルが高圧異常のときに作動すべき保安用圧力スイッチと、この保安用圧力スイッチの作動圧力よりも低い圧力で作動する制御用圧力スイッチとを高圧側に設け圧力スイッチが作動したときに、ヒートポンプユニットの圧縮機の駆動を停止させるというものである(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成のように、冷媒配管内の高圧が所定圧力値に到達した場合に圧縮機の運転を停止させる高圧保護装置を備えるのが一般的であるが、冷媒配管により環状に接続して構成されるヒートポンプサイクルの異常だけではなく、給湯用の液体を蓄える貯湯槽と貯湯槽内の液体が給湯用熱交換器を介し循環できる液体配管内の循環水系の異常によっても高圧保護装置が作動してしまい、どちらの回路の故障であるか特定が困難となり、サービス性が悪いという課題があった。 However, as in the conventional configuration, it is common to provide a high-pressure protection device that stops the operation of the compressor when the high pressure in the refrigerant pipe reaches a predetermined pressure value. High pressure protection device not only due to abnormalities in the heat pump cycle configured as above, but also due to abnormalities in the hot water storage tank for storing hot water and the circulating water system in the liquid piping that allows the liquid in the hot water storage tank to circulate through the heat exchanger for hot water supply Has been activated, making it difficult to identify which circuit is faulty, resulting in poor serviceability.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高圧保護装置が作動したとしても、ヒートポンプサイクルの異常であるのか、給湯側の循環水系の異常であるのかを判断することが可能なヒートポンプ式給湯機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problem, and even if the high-pressure protection device is activated, it is possible to determine whether the heat pump cycle is abnormal or the circulating water system on the hot water supply side is abnormal. The purpose is to provide a water heater.
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機は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、熱源用熱交換器を冷媒配管により順次環状に接続して構成されるヒートポンプサイクルと、給湯用の液体を貯える貯湯槽と、前記貯湯槽内の液体が前記給湯用熱交換器を介して循環する液体配管と、前記液体配管内に前記貯湯槽内の液体を流通させるポンプと、前記冷媒配管内の高圧が所定の圧力値に到達した場合に前記圧縮機の運転を停止させる高圧保護装置とを備え、前記高圧保護装置が作動した場合に、前記ヒートポンプサイクルの異常と、前記液体配管に前記貯湯槽内の液体を循環させる循環系の異常のどちらの異常で前記高圧保護装置が作動したかを判断し表示することにより、どちらのサイクルでの故障であるかをサービスマン等が特定することができ、サービス性を向上させることができる。 In order to solve the above-described conventional problems, the heat pump type hot water heater of the present invention includes a compressor, a hot water supply heat exchanger, a decompression device, and a heat source heat exchanger that are sequentially connected in an annular manner through a refrigerant pipe. A cycle, a hot water storage tank for storing liquid for hot water supply, a liquid pipe for circulating the liquid in the hot water storage tank through the heat exchanger for hot water supply, and a pump for circulating the liquid in the hot water tank in the liquid pipe And a high pressure protection device that stops the operation of the compressor when the high pressure in the refrigerant pipe reaches a predetermined pressure value, and when the high pressure protection device is activated, an abnormality in the heat pump cycle, By determining and displaying which one of the abnormalities in the circulation system that circulates the liquid in the hot water tank through the liquid pipe is activated, it is possible to determine which cycle the failure has occurred. Can Suman like to identify, it is possible to improve the serviceability.
本発明は、高圧保護装置が作動したとしても、ヒートポンプサイクルの異常であるのか、給湯側の循環水系の異常であるのかを判断することが可能なヒートポンプ式給湯機を提供することができる。 The present invention can provide a heat pump type hot water heater capable of determining whether the heat pump cycle is abnormal or the circulating water system is abnormal on the hot water supply side even when the high pressure protection device is activated.
第1の発明のヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、熱源用熱交換器を冷媒配管により順次環状に接続して構成されるヒートポンプサイクルと、給湯用の液体を貯える貯湯槽と、前記貯湯槽内の液体が前記給湯用熱交換器を介して循環する液体配管と、前記液体配管内に前記貯湯槽内の液体を流通させるポンプと、前記冷媒配管内の高圧が所定の圧力値に到達した場合に前記圧縮機の運転を停止させる高圧保護装置とを備え、前記高圧保護装置が作動した場合に、前記ヒートポンプサイクルの異常と、前記液
体配管に前記貯湯槽内の液体を循環させる循環系の異常のどちらの異常で前記高圧保護装置が作動したかを判断し表示することにより、どちらのサイクルでの故障であるかをサービスマン等が特定することができ、サービス性を向上させることができる。
The heat pump type hot water heater of the first invention comprises a heat pump cycle configured by connecting a compressor, a hot water heat exchanger, a pressure reducing device, and a heat source heat exchanger in an annular fashion by a refrigerant pipe, and a hot water supply liquid. A hot water storage tank for storing, a liquid pipe for circulating the liquid in the hot water tank through the hot water heat exchanger, a pump for circulating the liquid in the hot water tank in the liquid pipe, and a high pressure in the refrigerant pipe A high-pressure protection device that stops the operation of the compressor when the pressure reaches a predetermined pressure value, and when the high-pressure protection device is activated, an abnormality in the heat pump cycle, and the liquid piping in the hot water storage tank By identifying and displaying which abnormality of the circulatory system that circulates the liquid caused the high-pressure protection device to operate, it is possible for a serviceman or the like to specify which cycle the failure occurred. , It is possible to improve the serviceability.
第2の発明のヒートポンプ式給湯機は、特に第1の発明において、前記給湯用熱交換器の入水温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、前記圧縮機から吐出する冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段とを備え、前記高圧保護装置の作動時に、前記入水温度検出手段で検出される入水温度と、前記出湯温度検出手段で検出される出湯温度との差が、所定値以上で、かつ、前記吐出温度検出手段で検出する吐出温度が、所定値以上であれば前記ヒートポンプサイクルの異常であると判断することにより、ヒートポンプサイクルの異常を特定することができ、さらに条件を満たさなければ液体の循環系の異常であることを特定することができる。 The heat pump type hot water heater of the second invention is the hot water temperature detecting means for detecting the incoming water temperature of the hot water supply heat exchanger and the outgoing hot water temperature of the hot water supply heat exchanger. A detection means, and a discharge temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor, and the incoming water temperature detected by the incoming water temperature detection means and the hot water temperature detection when the high-pressure protection device operates. By determining that the difference between the hot water temperature detected by the means is not less than a predetermined value and the discharge temperature detected by the discharge temperature detecting means is not less than the predetermined value, the heat pump cycle is abnormal. Abnormalities in the heat pump cycle can be specified, and if the conditions are not satisfied, it can be specified that the liquid circulation system is abnormal.
第3の発明のヒートポンプ式給湯機は、特に第2の発明のヒートポンプサイクルの異常判断の条件に、前記出湯温度検出手段で検出される出湯温度が、所定値未満であるという条件を加えることにより、さらに確実にヒートポンプサイクルの異常であることを特定することができるので、さらにサービス性を向上させることができる。 The heat pump type hot water heater according to the third aspect of the invention adds a condition that the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is less than a predetermined value, particularly to the condition for determining the abnormality of the heat pump cycle of the second aspect of the invention. In addition, since it is possible to identify the heat pump cycle abnormality more reliably, serviceability can be further improved.
第4の発明のヒートポンプ式給湯機は、特に第1から第3の発明において、前記圧縮機はアキュームレータの無い構成としたことにより、ヒートポンプ式給湯機本体の小型化、軽量化が可能となる。 In the heat pump type hot water heater of the fourth invention, particularly in the first to third inventions, the compressor has a configuration without an accumulator, so that the heat pump type hot water heater main body can be reduced in size and weight.
第5の発明のヒートポンプ式給湯機は、特に第1から第4の発明において、前記ヒートポンプサイクルの高圧側の圧力が、臨界圧力以上であることにより、給湯用熱交換器内の冷媒は臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器の水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。従って、給湯用熱交換器の全域で冷媒と水との間の温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。 In the heat pump type hot water heater of the fifth invention, particularly in the first to fourth inventions, when the pressure on the high pressure side of the heat pump cycle is equal to or higher than the critical pressure, the refrigerant in the heat exchanger for hot water supply is at the critical pressure. Since it is pressurized as described above, it does not condense even if the temperature is lowered due to heat deprived by the water in the hot water supply heat exchanger. Therefore, it becomes easy to form a temperature difference between the refrigerant and water over the entire area of the heat exchanger for hot water supply, so that hot water can be obtained and the heat exchange efficiency can be increased.
第6の発明のヒートポンプ式給湯機は、特に第1から第5の発明において、冷媒に二酸化炭素を使用したことにより、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用することにより、製品コストを抑えるとともに、信頼性を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、地球温暖化係数も代替冷媒HFC−407Cの約1700分の1と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。 The heat pump type water heater of the sixth invention is a product cost by using relatively inexpensive and stable carbon dioxide for the refrigerant, especially by using carbon dioxide for the refrigerant in the first to fifth inventions. And the reliability can be improved. In addition, carbon dioxide has an ozone depletion coefficient of zero and a global warming coefficient of about 1/700 of the alternative refrigerant HFC-407C, which is very small.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
図1は、第1の実施例におけるヒートポンプ式給湯機の構成図を示したものであり、圧縮機11、給湯用熱交換器12、減圧装置13、熱源用熱交換器14を冷媒配管15により環状に接続して構成され、減圧装置13の弁開度を調整できるヒートポンプサイクルと、給湯用の液体を蓄える貯湯槽16と、貯湯槽内の液体が前記給湯装置を介し循環できる液体配管18と、液体配管に貯湯槽内の液体を流通させるポンプ17と、冷媒配管15内の高圧が所定圧力値に到達した場合に圧縮機11の運転を停止させる圧力スイッチ等で構成される高圧保護装置19と、給湯用熱交換器12の入水温度を検出する入水温度検出手段31と出湯温度を検出する出湯温度検出手段32と圧縮機11の吐出冷媒温度を検出する吐出温度検出手段33で構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a heat pump type water heater in the first embodiment. A
図2は、本発明のヒートポンプ式給湯機の異常判断動作を示すフローチャートである。圧縮機11の吐出配管部に設けた高圧保護装置19が、所定圧力値に到達して作動すると
、圧縮機11の運転を停止させる。その際に、冷媒配管15により環状に接続して構成されるヒートポンプサイクルの異常により高圧保護装置の作動したのか、液体配管18に貯湯槽16内の液体を流通させる循環水系の異常により高圧保護装置の作動した場合を切り分けて判断し、リモコンなどの表示部に、異なった故障診断表示を行うというものである。
FIG. 2 is a flowchart showing an abnormality determination operation of the heat pump type water heater of the present invention. When the high-
ヒートポンプ式給湯機では、減圧装置13の故障や冷媒配管15の詰まり等によるヒートポンプサイクルの異常で高圧の異常上昇が発生する場合と、ポンプ17の故障や給湯用の液体を蓄える貯湯槽16と貯湯槽16内の液体が給湯用熱交換器12を介し循環できる液体配管内18の凍結や詰まり、エアー噛み等による循環水系の異常で高圧の異常上昇が発生する場合とがある。
In the heat pump type hot water heater, when the high pressure abnormally rises due to the abnormality of the heat pump cycle due to the failure of the
従来のヒートポンプ式給湯機では、高圧側の圧力が異常上昇した場合に、とにかく高圧保護装置を作動して、ヒートポンプサイクルの運転を停止していたために、故障要因の特定が複雑でサービス対応が困難となるという課題があったが、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機では、ヒートポンプサイクルの異常か、給湯用の液体を蓄える貯湯槽と貯湯槽内の液体が給湯用熱交換器を介し循環できる液体配管内の循環水系の異常かを切り分けて故障診断表示を行うため、高圧保護装置作動時の故障要因の特定が容易になりサービス性を向上することができる。 With conventional heat pump water heaters, if the pressure on the high pressure side rises abnormally, the high pressure protection device is activated anyway and the operation of the heat pump cycle is stopped. However, in the heat pump water heater in the present embodiment, the heat pump cycle is abnormal or the hot water storage tank for storing the hot water supply liquid and the liquid in the hot water storage tank can circulate through the hot water supply heat exchanger. Since the failure diagnosis display is performed by determining whether the circulating water system in the liquid pipe is abnormal, it is easy to identify the failure factor when the high-pressure protection device is activated, and the serviceability can be improved.
次に、ヒートポンプサイクルの異常判断について説明する。図3は、本実施の形態におけるヒートポンプサイクルの異常を決定するフローチャートであり、本実施の形態のヒートポンプ式給湯機は、給湯用熱交換器12の入水温度を検出する入水温度検出手段31と、出湯温度を検出する出湯温度検出手段32と、圧縮機から吐出させた冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段33を有している。
Next, the abnormality determination of the heat pump cycle will be described. FIG. 3 is a flowchart for determining an abnormality of the heat pump cycle in the present embodiment, and the heat pump type water heater of the present embodiment includes an incoming water temperature detecting means 31 for detecting the incoming water temperature of the hot water
そして、高圧保護装置19の作動時に、出湯温度検出手段32が検出する出湯温度Twoutと、入水温度検出手段31が検出する入水温度Twinの差が、ΔTwの時であって、ΔTwが所定値Tw0以上で、かつ、吐出温度検出手段33で検出される吐出温度Tdが、所定値Td0以上であればヒートポンプサイクルの異常と判断し、この判断基準から外れれば、循環水系の異常による高圧保護装置の作動であると判断して、リモコン等の表示部には、異なった故障診断表示を行うというものである。
When the high
このように判断することで、給湯用熱交換器12での放熱が十分にも関わらず、圧縮機11の吐出冷媒温度が通常より上昇していることからヒートポンプサイクルの異常と判断するため、より正確にヒートポンプサイクルの異常により高圧保護装置の作動した場合と循環水系の異常により高圧保護装置の作動した場合を切り分け故障診断表示を行うことができる。
By determining in this way, it is determined that the heat pump cycle is abnormal because the discharged refrigerant temperature of the
さらに、図4は、ヒートポンプサイクルの異常を決定する他のフローチャートである。上述したヒートポンプサイクルの異常判断の条件に、さらに出湯温度Twoutが、所定値Twout0未満であることをヒートポンプサイクルの異常であることの判断条件に加えるというものである。 Furthermore, FIG. 4 is another flowchart for determining an abnormality of the heat pump cycle. In addition to the above-described condition for determining the abnormality of the heat pump cycle, the fact that the hot water temperature Twout is less than the predetermined value Twout0 is added to the condition for determining the abnormality of the heat pump cycle.
このような条件を加えることで、確実にヒートポンプサイクルの異常であることを判断することができる。通常、循環水系の異常があれば、液体の循環流量が低下し出湯温度が通常より高くなるが、出湯温度が所定値未満である条件を加えることで、「循環水系が異常である」という判断を排除し、確実に給湯用熱交換器の放熱がされているにも関わらず圧縮機吐出冷媒温度が通常より上昇していることからヒートポンプサイクルの異常と判断できるため、さらに確実にヒートポンプサイクルの異常により高圧保護装置の作動した場
合と循環水系の異常により高圧保護装置の作動した場合を切り分けることができる。
By adding such conditions, it is possible to reliably determine that the heat pump cycle is abnormal. Normally, if there is an abnormality in the circulating water system, the circulating flow rate of the liquid will decrease and the hot water temperature will become higher than normal, but by adding the condition that the hot water temperature is less than the predetermined value, the judgment that "the circulating water system is abnormal" Since the compressor discharge refrigerant temperature is higher than normal even though the heat exchanger for hot water supply is surely radiating heat, it can be determined that the heat pump cycle is abnormal. A case where the high pressure protection device is activated due to an abnormality and a case where the high pressure protection device is activated due to an abnormality in the circulating water system can be distinguished.
また、圧縮機11がアキュームレータのない圧縮機構成としたもので、アキュームレータがないためヒートポンプ式給湯機本体の小型化、軽量化が可能となる。
Further, the
さらにヒートポンプ回路を、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたもので、給湯の水または空気を加熱することにより、給湯用熱交換器内の冷媒は臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器の水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。従って、給湯用熱交換器の全域で冷媒と水との間の温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。 Furthermore, the heat pump circuit is a supercritical heat pump cycle in which the pressure of the refrigerant is equal to or higher than the critical pressure. By heating the hot water or air, the refrigerant in the hot water heat exchanger is pressurized above the critical pressure. Therefore, it does not condense even if the temperature is lowered due to heat deprived by the water in the hot water heat exchanger. Therefore, it becomes easy to form a temperature difference between the refrigerant and water over the entire area of the heat exchanger for hot water supply, so that hot water can be obtained and the heat exchange efficiency can be increased.
さらに、使用する冷媒を二酸化炭素としたものであり、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用することにより、製品コストを抑えるとともに、信頼性を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、地球温暖化係数も代替冷媒HFC−407Cの約1700分の1と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。 Furthermore, the refrigerant to be used is carbon dioxide, and by using relatively inexpensive and stable carbon dioxide for the refrigerant, the product cost can be suppressed and the reliability can be improved. In addition, carbon dioxide has an ozone depletion coefficient of zero and a global warming coefficient of about 1/700 of the alternative refrigerant HFC-407C, which is very small.
以上のように、本発明は、ヒートポンプ式給湯機における高圧保護装置作動時の故障診断、サービス性の向上を図れる他、貯湯タンクとヒートポンプサイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ給湯機の高圧保護装置作動時にも適用でき、また本発明のヒートポンプ給湯は、給湯機能の他に、例えば、浴槽給湯機能、暖房機能、乾燥機能を有する装置にも適している。 As described above, the present invention can perform failure diagnosis and serviceability improvement when operating a high pressure protection device in a heat pump type hot water heater, and also provide high pressure protection for an integrated heat pump water heater in which a hot water storage tank and a heat pump cycle are integrated. The heat pump hot water supply of the present invention can also be applied during operation of the apparatus, and is also suitable for an apparatus having, for example, a bathtub hot water supply function, a heating function, and a drying function in addition to the hot water supply function.
11 圧縮機
12 給湯熱交換器
13 減圧装置(電気式膨張弁)
14 熱源用熱交換器
15 冷媒配管
16 貯湯槽
17 ポンプ(ウォータポンプ)
18 液体配管
19 高圧保護装置
20 ファンモータ
30 マイクロコンピュータ
31 入水温度検出手段
32 出湯温度検出手段
33 吐出温度検出手段
11
14 Heat exchanger for
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