JP2011214744A - 温水暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な除霜運転を行う。
【解決手段】暖房運転時の圧縮機積算作動時間が第１の所定時間以上で、且つ、外気温センサの検知する外気温度が第１の所定温度以下で、且つ、外気温度と除霜センサの検知する熱交温度の温度差が第２の所定温度以上の場合にヒートポンプサイクルの除霜運転を開始しすると共に前記循環ポンプを停止し、除霜センサの温度が第３の所定温度以上か、又は、除霜運転開始後の圧縮機積算作動時間が第２の所定時間経過した場合に、除霜運転を終了して暖房運転と共に循環ポンプを再開し、運転停止時には、圧縮機積算作動時間が第２の所定時間以上で、且つ、外気温度が第１の所定温度以下の場合に、除霜運転を開始しすると共に循環ポンプの運転を継続し、除霜センサの温度が第３の所定温度以上か、又は、除霜運転開始後の圧縮機積算作動時間が第２の所定時間経過した後に、運転の全停止をする除霜運転制御手段を備えたものである。
【選択図】図３

Description

この発明は、温水を複数系列の温水パネルやファンコンベクタ等に循環して温水暖房を行う温水房装置に関するものである。

従来、空気調和機の暖房運転時における室外熱交換器の除霜を、運転中だけでなく運転停止時にも熱交温度センサの温度が除霜開始温度よりも低いときには所要の除霜運転を行ってから運転の全停止を行うことで、再運転の暖房運転開始時に室外熱交換器に残っていた霜によって充分な暖房能力が得られない等の不具合を解消するものであった。（例えば、特許文献１参照）

また、ヒートポンプを熱源とする温水床暖房では、暖房運転停止時には温水タンクや温水パネル等の温水回路内に蓄えられた熱が、自然放熱するものであった。

実開昭５７−７３５３６号公報

この従来例の空気調和機では運転停止時に除霜運転を行うことで、早い時間での再運転や、外気温が氷点下の場合での再運転には有効で有ったが、省エネに反するものであり、無駄な電力を消費するものであった。
また、後者の従来例では、暖房運転停止時には温水タンクや温水パネル等の温水回路内に蓄えられた熱は、無駄に自然放熱するものであった。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、インバータ装置によって多段階に能力可変可能な圧縮機と冷媒水熱交換器と膨張弁と蒸発器等を冷媒配管で接続してヒートポンプサイクルを形成し、熱源としての前記ヒートポンプサイクルと温水タンクと循環ポンプを内蔵した熱源機と、前記循環ポンプにて温水を複数系統の温水パネル等の放熱器に循環する温水暖房装置に於いて、前記蒸発器に吸い込まれる空気の温度を検知する外気温センサと蒸発器や蒸発器近傍の冷媒配管の温度を検知する除霜センサを設け、暖房運転時の圧縮機積算作動時間が第１の所定時間以上で、且つ、外気温センサの検知する外気温度が第１の所定温度以下で、且つ、前記外気温度と除霜センサの検知する熱交温度の温度差が第２の所定温度以上の場合にヒートポンプサイクルの除霜運転を開始しすると共に前記循環ポンプを停止し、前記除霜センサの温度が第３の所定温度以上か、又は、除霜運転開始後の圧縮機積算作動時間が第２の所定時間経過した場合に、除霜運転を終了して暖房運転と共に循環ポンプを再開し、運転停止時には、圧縮機積算作動時間が第２の所定時間以上で、且つ、前記外気温度が第１の所定温度以下の場合に、前記除霜運転を開始しすると共に前記循環ポンプの運転を継続し、前記除霜センサの温度が第３の所定温度以上か、又は、除霜運転開始後の圧縮機積算作動時間が第２の所定時間経過した後に、運転の全停止をする除霜運転制御手段を備えたものである。

この発明によれば、その運転停止時にも所要の除霜を行うので、従来、運転中のみしか除霜運転を行っていなかったために除霜を開始する直前で運転を停止したときには室外機に着霜したままの状態となり、再運転の暖房運転開始時には能力不足となって温風がなかなか吹き出してこないという欠点を解消することができる。
また、運転停止時の除霜運転では従来では自然放熱していた、温水タンクや温水パネル等の温水回路内に蓄えられた熱を使用するので、除霜時間も短時間ですみ、効率的な除霜を行うことができる。

この発明一実施例の斜視図。 同概略の説明図。 同フローチャート図。

次に、この発明に係る温水暖房装置を図面に示された一実施例で説明する。
１は温水暖房装置の熱源機で、水平仕切板２にて上下２室に分けられ、下部には冷凍回路室３を、上部には温水回路室４を備え、温水連絡配管５によって、室内に設置された床暖房の温水パネル６と接続されている。
前記冷凍回路室３の背面と左側面には空気吸込口７が、前面には吹出口８を備え、内部には圧縮機９、蒸発器１０、膨張弁１１、送風ファン１２と冷凍回路制御部１３等を設けている。

前記温水回路室４は上面に給水用蓋１４が、背面に配管取出口１５を備え、内部には冷媒接続バルブ１６、冷媒水熱交換器１７、温水タンク１８、循環ポンプ１９、往き温水ヘッダ２０と温水回路制御部２１等を設け、前記冷媒水熱交換器１７、温水タンク１８、循環ポンプ１９、往き温水ヘッダ２０を往き管２２にて順次接続している。

２３は前記温水パネル６で放熱した後、温度低下した温水が流れる戻り温水ヘッダで、戻り管２４にて前記冷媒水熱交換器１７に接続している。
前記往き温水ヘッダ２０は、温水を４方向まで分岐できるものであり、分岐後の出口にはそれぞれ熱動弁等の温水制御弁２５が取り付けられ、前記温水回路制御部２１内に備えた温水制御弁制御手段２１ａによって、熱動弁の閉弁の時間を調節することで各部屋に設置された温水パネル６の温度を調節する。

前記戻り温水ヘッダ２３は、各部屋の温水パネル６から戻る温水の温度をサーミスタセンサ等によって検知する戻りセンサ２６を設けている。
２７は前記往き温水ヘッダ２０と温水連絡配管５と温水パネル６と戻り温水ヘッダ２３を連通し、温水を循環することで床暖房を行う温水回路で、温水ヘッダ２０・２３の接続口の数によって最大４つの温水回路２７を設定することができる。

前記熱動弁２５は同じ温水回路２７の戻りセンサ２６の温度が設定温度に達するまでは開弁し、設定温度到達後の閉弁時間を調整することで暖房温度を調節するもので、それぞれの温水回路２７に対応するリモコン３６設定に従って各部屋の暖房を行うものである。
前記圧縮機９は冷凍回路制御部１３に備えたインバータ駆動回路（図示せず）にて約１５〜１０５Ｈｚの間で多段階に回転数を変化することで往き温水の温度を調整する。前記蒸発器１０は縦長で多数のアルミニューム薄板に銅管を貫通させたフィンチューブ式の熱交換器で風上側と風下側に密接して、それぞれ１列ずつ設けられている。銅管は上下に２４段設けられ、内部に前記膨張弁１１で減圧された液冷媒が流入し、空気中の熱を奪い蒸発器１０の出口では気体となり圧縮機９に戻っていく。

２８は前記水−冷媒熱交換器１７と膨張弁１１との間に設けられた放熱器で、前記蒸発器１０の風下側で下端より上下に２本の銅管にて構成し、前記水−冷媒熱交換器１７と膨張弁１１を接続するものであり、蒸発器１０の風下側のアルミニューム薄板を共用して、蒸発器１０と一体に形成されることで、内部熱交換器を使用せずに吐出圧力の上昇を抑えことができるので、製造コストを低く抑えることになる。また、除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。また、吐出圧力の上昇を抑えるので圧縮機９の消費電力増加を抑えることができ、高ＣＯＰを実現できる。

前記膨張弁１１は電子式の膨張弁で圧縮機９の回転数や冷凍回路の各部温度等によって冷凍回路制御部１３にて開度が制御されるものである。
前記送風ファン１２は樹脂製のプロペラファンで、回転数可変の送風モータ２９によって回転し、前記空気吸込口７、蒸発器１０、送風ファン１２、吹出口８で室外送風経路３０を形成し、蒸発器１０にて外気から熱を奪うものである。

３１は前記空気吸込口７の内側に設けられた外気温センサで、サーミスタセンサー等により吸込空気の温度を検知するものである。３２は前記蒸発器１０に取り付けられた除霜センサで、蒸発器１０に発生した霜を検知するものである。３３は前記圧縮機９の吐出側冷媒配管の表面に取り付けられた吐出温センサで、圧縮機９の能力制御に等のために吐出冷媒の温度を検知するものである。３４は前記冷媒水熱交換器１７に設けた熱交センサで水−冷媒熱交換器の温度によって冷凍回路と温水回路の温度を調節するものである。３５は前記往き管２２の温度を検知する往きセンサで、この温度によって各温水パネル６の最高温度が決まるものである。

３６は温水パネル６の設置された各室内で必要な温度をそれぞれに設定する温度設定手段としてのリモコンで、低温側から高温側まで９段階の温度を選択する温度設定スイッチ３７と、それぞれの部屋の暖房を運転・停止する運転スイッチ３８を設けている。
また、前記リモコン３６の各設定温度を基に温水の往き温度の最高温度を設定することで、温水パネル６の過熱を防止するものである。

前記冷凍回路制御部１３内には除霜運転制御手段としての除霜運転制御部１３ａを備え、前記圧縮機９の積算作動時間や外気温センサ３１の検知する外気温、除霜センサ３２の検知する蒸発器１０の温度等によって除霜運転制御部１３ａにて除霜運転が行われるものである。

図３のフローチャートによって除霜運転について説明すれば、ｓ１ではリモコン３５の運転スイッチ３８によって床暖房の運転が開始され暖房中である、そしてｓ２にて運転中の各リモコン３５の運転スイッチ３８の押圧によって、運転停止操作が行われ全てのリモコン３５で暖房運転が停止するかを判断し、Ｙｅｓであればｓ１０へ、Ｎｏであればｓ３へ進む。

ｓ２からｓ３・ｓ４の方向は暖房運転中に於ける通常の除霜運転を示し、ｓ１０・ｓ１１の方向は暖房運転停止時の除霜運転を示すものである。
ｓ３では除霜運転制御部１３ａにて圧縮機９の積算作動時間が第１の所定時間である４０分に達したかを判断し、Ｎｏで４０分に達するまでは暖房運転を継続する。

次にｓ４にて外気温センサ３１と除霜センサ３２を読込、ｓ５に進んで、外気温が第１の所定温度である２℃以下であるかを判断し、Ｙｅｓであればｓ６へ、Ｎｏであればｓ１へ戻り暖房運転を継続する。
次にｓ６では外気温度と蒸発器１０の温度差が第２の所定温度である８ｄｅｇよりも大きいかを判断し、Ｙｅｓではｓ７にて除霜運転を開始し、Ｎｏではｓ１の暖房運転に戻る。

次にｓ７にて除霜運転が開始されれば膨張弁１１を全開し、高温の冷媒を蒸発器１０に送って蒸発器１０表面に付着した霜を解凍するものであり、この時、冷凍回路の熱を蒸発器１０に集中して短時間で除霜運転を終了するために、温水回路２７の循環ポンプ１９を停止することで冷媒水熱交換器１７での熱交換を行わせず、温水回路２７への熱の移動を防止している。

次のｓ８では除霜運転の終了条件を判断するもので、除霜センサ３２の温度が第３の所定温度である５℃以上であるか、または、除霜時間が１０分を経過したかを、判断しＹｅｓになるまで除霜運転を継続し、ｓ９にて膨張弁１０が暖房開度に戻り、循環ポンプ１９が運転して除霜運転を終了し、ｓ１にて次の除霜運転まで暖房運転が継続される。

ｓ２にて暖房運転の停止の操作が行われた場合には、ｓ１０にて除霜運転制御部１３ａは圧縮機９の積算作動時間が第２の所定時間である２０分に達したかを判断し、Ｎｏでは除霜運転の必要がないと判断し、ｓ１５へ進んで圧縮機９・循環ポンプ１９等全停止を行う。Ｙｅｓではｓ１１にて外気温センサ３１と除霜センサ３２を読込、ｓ１２に進んで、外気温が第１の所定温度である２℃以下であるかを判断し、Ｙｅｓであればｓ１３に進んで除霜運転を開始し、Ｎｏではｓ１５へ進んで圧縮機９・循環ポンプ１９等全停止を行う。

ｓ１３では除霜運転が開始されれば膨張弁１１を全開し、高温の冷媒を蒸発器１０に送って蒸発器１０表面に付着した霜を解凍するものであり、この時、温水回路２７の循環ポンプ１９を積極的に運転することで、温水回路２７内の温水の保有する熱を利用して除霜を行うものである。

次にｓ１４では除霜運転の終了条件を判断するもので、除霜センサ３２の温度が第３の所定温度である５℃以上であるか、または、除霜時間が１０分を経過したかを、判断しＹｅｓになるまで除霜運転を継続し、ｓ１５にて全停止を行う。

このように、その運転停止時にも所要の除霜を行うので、従来、運転中のみしか除霜運転を行っていなかったために除霜を開始する直前で運転を停止したときには室外機に着霜したままの状態となり、再運転の暖房運転開始時には能力不足となって温風がなかなか吹き出してこないという欠点を解消することができる。
また、運転停止時の除霜運転では従来では自然放熱していた、温水タンクや温水パネル等の温水回路内に蓄えられた熱を使用するので、除霜時間も短時間ですみ、効率的な除霜を行うことができる。

尚、この実施例では通常の除霜運転での第１の所定値（ｓ５での外気温２℃）と運転停止時の第１の所定値（ｓ１２での外気温２℃）を同じ温度を使用したが温水パネルの設置枚数や設置状態によって異なった数値を使用しても良く、同様にｓ８とｓ１４における除霜センサ３２の温度である第３の所定温度をそれぞれ異なった温度を使用しても良いものである。

１ 熱源機
６ 温水パネル
１１ 膨張弁
１３ 冷凍回路制御部
１３ａ 除霜運転制御部
１７ 冷媒水熱交換器
１９ 循環ポンプ
２１ 温水回路制御部
３１ 外気温センサ
３２ 除霜センサ
３６ リモコン
３８ 運転スイッチ

Claims (1)

1. インバータ装置によって多段階に能力可変可能な圧縮機と冷媒水熱交換器と膨張弁と蒸発器等を冷媒配管で接続してヒートポンプサイクルを形成し、熱源としての前記ヒートポンプサイクルと温水タンクと循環ポンプを内蔵した熱源機と、前記循環ポンプにて温水を複数系統の温水パネル等の放熱器に循環する温水暖房装置に於いて、
   前記蒸発器に吸い込まれる空気の温度を検知する外気温センサと蒸発器や蒸発器近傍の冷媒配管の温度を検知する除霜センサを設け、
   暖房運転時の圧縮機積算作動時間が第１の所定時間以上で、
   且つ、外気温センサの検知する外気温度が第１の所定温度以下で、
   且つ、前記外気温度と除霜センサの検知する熱交温度の温度差が第２の所定温度以上の場合にヒートポンプサイクルの除霜運転を開始しすると共に前記循環ポンプを停止し、
   前記除霜センサの温度が第３の所定温度以上か、
   又は、除霜運転開始後の圧縮機積算作動時間が第２の所定時間経過した場合に、
   除霜運転を終了して暖房運転と共に循環ポンプを再開し、
   運転停止時には、圧縮機積算作動時間が第２の所定時間以上で、
   且つ、前記外気温度が第１の所定温度以下の場合に、前記除霜運転を開始しすると共に前記循環ポンプの運転を継続し、
   前記除霜センサの温度が第３の所定温度以上か、
   又は、除霜運転開始後の圧縮機積算作動時間が第２の所定時間経過した後に、
   運転の全停止をする除霜運転制御手段を備えたこと特徴とする温水暖房装置。

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