JP2011179762A - ヒートポンプ温水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧側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、給湯サイクルの異常であるのかを判断して表示できるヒートポンプ温水生成装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機１１、給湯用熱交換器１２を有するヒートポンプサイクル１５と、前記給湯用熱交換器１２に湯水を循環させる循環手段１７を有する給湯サイクル１８と、前記圧縮機１１運転時、前記ヒートポンプサイクル１５の高サイドの圧力または前記圧縮機１１の吐出温度が所定の値に到達した場合に、前記圧縮機１１の運転を停止させる高圧側保護装置１９とを備え、前記高圧側保護装置１９作動後、前記給湯用熱交換器１２の出湯温度の変化量に基づき、前記ヒートポンプサイクル１５側の異常か、前記給湯サイクル１８側の異常かを表示する構成としたことを特徴とするヒートポンプ温水生成装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプ温水生成装置に関するものである。

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）。

特開２００４−１１６８９２号公報

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側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なく、給湯用の湯水を貯える貯湯槽と貯湯槽内の湯水が給湯用熱交換器を介して循環できる給湯サイクル内の循環水系の異常によっても高圧側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。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高圧側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、給湯サイクルの異常であるのかを判断して表示できるヒートポンプ温水生成装置を提供することを目的とする。

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温水生成装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続したヒートポンプサイクルと、前記給湯用熱交換器に湯水を循環させる循環手段を有する給湯サイクルと、前記圧縮機運転時、前記ヒートポンプサイクルの高サイドの圧力または前記圧縮機の吐出温度が所定の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側保護装置と、前記給湯用熱交換器からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、制御手段とを備え、前記高圧側保護装置作動後、前記給湯用熱交換器の出湯温度の変化量に基づき、前記ヒートポンプサイクル側の異常か、前記給湯サイクル側の異常かを表示する構成としたことを特徴とするもので、故障診断性能を向上させることで、使用性を向上できる。

本発明によれば、高圧側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、給湯サイクルの異常であるのかを判断して表示できるヒートポンプ温水生成装置を提供できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ温水生成装置の本体構成図 同ヒートポンプ温水生成装置の異常判断動作を示すフローチャート 同ヒートポンプ温水生成装置の異常を決定するフローチャート 同ヒートポンプ温水生成装置の他の異常を決定するフローチャート

第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続したヒートポンプサイクルと、前記給湯用熱交換器に湯水を循環させる循環手段を有する給湯サイクルと、前記圧縮機運転時、前記ヒートポンプサイクルの高サイドの圧力または前記圧縮機の吐出温度が所定の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側保護装置と、前記給湯用熱交換器からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、制御手段とを備え、前記高圧側保護装置作動後、前記給湯用熱交換器の出湯温度の変化量に基づき、前記ヒートポンプサイクル側の異常か、前記給湯サイクル側の異常かを表示する構成としたことを特徴とするもので、故障診断性能を向上させることで、使用性を向上できる。

第２の発明は、特に第１の発明において、給湯用熱交換器の出湯温度を検知する出湯温度検出手段を備え、高圧側保護装置が作動後の前記出湯温度検出手段により検出した出湯温度を比較し、その温度差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表示する構成としたことを特徴とするもので、ヒートポンプサイクルの異常か、給湯サイクルの異常かを特定することができ、故障診断性能を向上させることで、使用性を向上できる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ温水生成装置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、蒸発器１４を冷媒配管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１５と、給湯用の湯水を貯える貯湯槽１６と、貯湯槽１６内の湯水が循環する給湯サイクル１８と、給湯サイクル１８に貯湯槽１６内の湯水を循環させる循環手段であるポンプ１７とで構成されている。

また、ヒートポンプサイクル１５内の高サイド圧力が所定圧力値に達した場合に、圧縮機１１の運転を停止させる圧力スイッチ等や、ヒートポンプサイクル１５内の高サイド圧力の上昇とともに、圧縮機１１の吐出冷媒温度が所定温度に達した場合に、圧縮機１１の運転を停止させる吐出温度検出手段３３等から構成される高圧側保護装置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とが設けられている。

図２は、本発明のヒートポンプ温水生成装置の異常判断動作を示すフローチャートである。ヒートポンプサイクル１５内の高サイド圧力が上昇し、圧縮機１１の吐出配管部に設けた高圧側保護装置１９が、所定圧力値や所定温度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１５の異常により高圧側保護装置１９が作動したのか、給湯サイクル１８の貯湯槽１６内の湯水を循環させる循環手段であるポンプ１７等の異常により高圧側保護装置が作動したのかを切り分けて判断し、リモコンなどの表示部（図示せず）に、異なった故障診断表示を行うというものである。

ヒートポンプ温水生成装置では、減圧装置１３の故障や冷媒配管の詰まり等によるヒートポンプサイクル１５の異常で、ヒートポンプサイクル１５の高サイド圧力および圧縮機１１の吐出冷媒温度の異常上昇が発生する場合と、ポンプ１７の故障や、給湯用の湯水を
貯える貯湯槽１６と貯湯槽１６内の湯水が給湯用熱交換器１２を介し循環する給湯サイクル内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。

従来のヒートポンプ温水生成装置では、高圧側の圧力が異常上昇した場合に、とにかく高圧側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、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。

しかしながら、本実施の形態におけるヒートポンプ温水生成装置では、ヒートポンプサイクル１５の異常か、給湯用の湯水を貯える貯湯槽１６と貯湯槽１６内の湯水が給湯用熱交換器１２を介し循環できる給湯サイクル１８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、高圧側保護装置１９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。

次に、ヒートポンプサイクル１５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１５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温水生成装置は、給湯用熱交換器１２の出湯温度を検出する出湯温度検出手段３２と、高圧側保護装置が作動した後の給湯用熱交換器１２の出湯温度の変化量を取得する制御手段３４を有している。

そして、高圧側保護装置１９の作動時に、出湯温度検出手段３２によって出湯温度を検出し、制御手段３４によって高圧側保護装置１９の作動後の出湯温度を常にモニタリングするとともに出湯温度の変化量を算出する。

この出湯温度の変化量が予め決めておいた変化量α以上であれば、給湯サイクル１８内に湯水が流通していることで出湯温度の変化量が大きくなっていると考えられ、すなわち、ヒートポンプサイクル１５の異常と判断でき、この判断基準から外れれば、循環水系の異常による高圧側保護装置１９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。

このように判断することで、より正確にヒートポンプサイクル１５により高圧側保護装置１９が作動した場合と、給湯サイクル１８の循環水系の異常により高圧側保護装置１９が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。

さらに、図４は、ヒートポンプサイクル１５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１５の異常判断を行う前に、高圧側保護装置１９の作動後から予め決めておいた時間ｔ１以上になった場合に、高圧側保護装置１９の作動時の給湯用熱交換器１２の出湯温度と、高圧側保護装置１９の作動後から予め決めておいた時間ｔ１以上になった時の給湯用熱交換器１２の出湯温度を比較し、その差が、所定値β以上であればヒートポンプサイクル１５の異常であると判断して、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。

このような条件を加えることで、高圧側保護装置１９の作動直後におこりうる給湯用熱交換器１２の冷媒熱影響による出湯温度のオーバーシュート、ダウンシュートといった不安定要素を排除することができる。

すなわち、さらに確実な出湯温度差を検出することができ、ヒートポンプサイクル１５により高圧側保護装置１９が作動した場合と、給湯サイクル１８の循環水系の異常により高圧側保護装置１９が作動した場合とを切り分け、故障診断表示を行うことができるので、さらにサービス性を向上させることができる。

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給湯機本体の小型化、軽量化が可能となる。

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、かつ熱交換率を高くできる。

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。

以上のように本発明は、ヒートポンプ温水生成装置における高圧側保護装置作動時の故障診断、使用性の向上を図れるとともに、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。

１１ 圧縮機
１２ 給湯用熱交換器
１３ 減圧装置（電気式膨張弁）
１４ 蒸発器
１５ ヒートポンプサイクル
１６ 貯湯槽
１７ ポンプ（循環手段）
１８ 給湯サイクル
１９ 高圧側保護装置
３１ 入水検出手段
３２ 出湯温度検出手段
３３ 吐出温度検出手段（高圧側保護装置）
３４ 制御手段

Claims (2)

1. 圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続したヒートポンプサイクルと、前記給湯用熱交換器に湯水を循環させる循環手段を有する給湯サイクルと、前記圧縮機運転時、前記ヒートポンプサイクルの高サイドの圧力または前記圧縮機の吐出温度が所定の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側保護装置と、前記給湯用熱交換器からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、制御手段とを備え、前記高圧側保護装置作動後、前記給湯用熱交換器の出湯温度の変化量に基づき、前記ヒートポンプサイクル側の異常か、前記給湯サイクル側の異常かを表示する構成としたことを特徴とするヒートポンプ温水生成装置。
2. 給湯用熱交換器の出湯温度を検知する出湯温度検出手段を備え、高圧側保護装置が作動後の前記出湯温度検出手段により検出した出湯温度を比較し、その温度差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表示する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水生成装置。