JP2012067929A

JP2012067929A - ヒートポンプサイクル装置

Info

Publication number: JP2012067929A
Application number: JP2010210388A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tanaka; 章博田中; Yoshinao Nakamoto; 善直中本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】圧力異常判定時、実圧力に対する検知圧力の誤差が小さく、かつ、圧力スイッチによる電力を極力消費しない省エネルギーを実現したヒートポンプサイクル装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機２、放熱器３、減圧手段４、空気熱交換器５を接続して形成されたヒートポンプ１と、前記圧縮機２に流れる電流値を検知する電流値検出手段１３と、前記圧縮機２が吐出する冷媒の圧力を検知する圧力スイッチ１０と、前記圧力スイッチ１０への通電を行う通電手段１１とを備え、前記圧縮機２の起動開始から所定時間内に、前記電流値検出手段１３にて検出された電流値が所定値以下である場合には、前記通電手段１１にて、前記圧力スイッチ１０への通電を停止することを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプサイクル装置に関するものである。

図４は、従来のヒートポンプサイクル装置を搭載したヒートポンプ式給湯機を示すものである。図４に示すように、このヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク８と、ヒートポンプ１による加熱手段とを備え、貯湯タンク８の下部から沸上げ管９でヒートポンプ１と接続し、ヒートポンプ１から貯湯タンク８上部へ接続している。

ヒートポンプ１は、圧縮機２、放熱器３、減圧手段４、空気熱交換器５を環状に接続して構成される。沸き上げ運転では、ヒートポンプ１の圧縮機２で加圧された高温高圧のガス冷媒が放熱器３に送られ、沸き上げポンプ７で搬送されてきた貯湯タンク８の底部の冷水と熱交換して低温冷媒となる。

そして、放熱器３で冷水に放熱した冷媒は減圧手段４で減圧され、２相の冷媒となり、空気熱交換器５に送られて大気と熱交換し低温のガス冷媒となり圧縮機２に循環する。このとき、ヒートポンプ１内の圧縮機２による冷媒の吐出圧力が異常に上昇した場合、圧縮機２の駆動が停止される。

例えば、ヒートポンプ１の冷凍サイクルに異常が生じ、圧縮機２の吐出圧力が一定以上となると、圧縮機２への交流電力の供給ラインを圧力スイッチ１０のＯＦＦに応じて圧縮機２を停止する停止手段１６を用いた構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来のヒートポンプサイクル装置を搭載したヒートポンプ式給湯機は、図５に示すように構成される。圧力スイッチや圧力センサーのような圧力検出手段を備えず、吐出圧力を圧縮機２の電流より推定している。

例えば、圧縮機２の電流を検出する電流値検出手段１７にて圧縮機２の起動後、所定時間内に電流値検出手段１７にて検出された電流値が所定値以上となった時、吐出圧力異常と判断し、圧縮機停止手段１８にて圧縮機２の運転を停止させる構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４２２２２２７号公報特開２０１０−７１６０３号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の構成では、圧力スイッチを使用して冷媒の圧力により直接、異常を検知している為、実圧力に対する検知圧力の誤差が小さいが、反面、圧力スイッチ駆動による電力が常時必要となる。

また、前記特許文献２に記載の構成では、圧力スイッチの代わりに圧縮機の電流を検出して間接的に圧力を推定している為、実圧力に対する誤差が大きくなり、圧力異常の早動作、遅動作の可能性がある。

本発明は、前記従来の２つの課題を解決するもので、圧力異常判定時、実圧力に対する検知圧力の誤差が小さく、かつ、圧力スイッチによる電力を極力消費しない省エネルギーを実現したヒートポンプサイクル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サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧手段、蒸発器を接続して形成されたヒートポンプと、前記圧縮機に流れる電流値を検知する電流値検出手段と、前記圧縮機が吐出する冷媒の圧力を検知する圧力スイッチと、前記圧力スイッチへの通電を行う通電手段とを備え、前記圧縮機の起動開始から所定時間内に、前記電流値検出手段にて検出された電流値が所定値以下である場合には、前記通電手段にて、前記圧力スイッチへの通電を停止することを特徴とするものである。

これによって、圧力異常の検知は、圧力スイッチを使用して冷媒の圧力により直接、異常を検知して実圧力に対する検知圧力の誤差を小さくすることができる。また、圧力が安定状態を保ち圧力異常を検知不要の時には、圧力スイッチへの通電を停止させることで、圧力スイッチ通電にて消費される電力を削減することができる。

本発明によれば、圧力異常判定時、実圧力に対する検知圧力の誤差が小さく、かつ、圧力スイッチによる電力を極力消費しない省エネルギーを実現したヒートポンプサイクル装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯機の構成図同ヒートポンプサイクル装置の運転状態のタイムチャート同ヒートポンプサイクル装置の圧力異常時の運転状態のタイムチャート従来のヒートポンプ式給湯機の構成図他の従来のヒートポンプ式給湯機の構成図

第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧手段、蒸発器を接続して形成されたヒートポンプと、前記圧縮機に流れる電流値を検知する電流値検出手段と、前記圧縮機が吐出する冷媒の圧力を検知する圧力スイッチと、前記圧力スイッチへの通電を行う通電手段とを備え、前記圧縮機の起動開始から所定時間内に、前記電流値検出手段にて検出された電流値が所定値以下である場合には、前記通電手段にて、前記圧力スイッチへの通電を停止することを特徴とするヒートポンプサイクル装置ものである。

第２の発明は、前記圧力スイッチへの通電を停止中は、圧力異常と判定しない圧力異常判定手段を備えたものである。

これによって、圧縮機起動中に圧力スイッチへの通電を遮断しても、圧力異常と判断せず、運転を継続することが可能となる。

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式給湯機の構成図である。図１において、貯湯タンク８と、ヒートポンプ１による加熱手段とを備え、貯湯タンク８の下部から沸上げ管９でヒートポンプ１と接続し、ヒートポンプ１から貯湯タンク８上部へ接続している。

ヒートポンプ１は、圧縮機２、放熱器３、減圧手段４、空気熱交換器５（蒸発器）を環状に接続して構成される。また、圧縮機２が吐出する冷媒の圧力の所定値を検知し、その所定圧力に達すると通電を遮断する圧力スイッチ１０がヒートポンプ１に設けられる。

沸き上げ運転では、ヒートポンプ１の圧縮機２で加圧された高温高圧のガス冷媒が、放熱器３に送られ、沸き上げポンプ７で搬送されてきた貯湯タンク８の底部の冷水と熱交換して低温冷媒となる。そして、放熱器３で冷水に放熱した冷媒は減圧手段４で減圧され、二相の冷媒となり、空気熱交換器５に送られて大気と熱交換し低温のガス冷媒となり圧縮機２に循環する。

また、制御部１５には、圧縮機２の駆動電流を検出する電流値検出手段１３と、圧力スイッチ１０への通電を入り切りする通電手段１１と、圧力異常を判定する圧力異常判定手段１２と、圧力異常判定手段１２より圧力異常と判定された場合、圧縮機の運転を停止させる圧縮機停止手段１４が設けられる。

以上のように構成されたヒートポンプ式給湯機について、以下にその動作および作用を説明する。

図２は、各動作タイミングを示したものである。まず、圧縮機２が起動を開始する前に通電手段１１にて圧力スイッチ１０への通電を開始する。その後、圧縮機２が起動を開始し、圧縮機２の電流を電流値検出手段１３にて検出する。

圧縮機２の電流値は通常、冷凍サイクルの各圧力状態が概略一定となり上昇が鈍化して安定する。電流値が所定時間ｔ内に所定値αを超えなかった場合、通電手段１１にて圧力スイッチへの通電を停止する。

その際、圧力スイッチ１０への通電が停止されるが、圧力異常判定手段１２は圧力異常と判断せず、圧縮機２の運転を継続させる。つまり、圧力異常判定手段１２は、通電手段１１が通電を実施している時のみ異常判定を行うものとする。

所定時間ｔと所定値αの設定値については、減圧手段４の故障などなく、冷凍サイクルに異常がない場合に、圧縮機２の電流値が十分安定する時間と電流値以上にあらかじめ設定させておく。

また、図３は減圧手段４の故障などにより、冷凍サイクルに異常が合った場合の動作タイミングを示したものである。圧縮機２の起動後、電流値検出手段１３にて検出された電流値は冷凍サイクルの各圧力状態が安定しない為、圧力とともに上昇し続ける。

その後、所定時間ｔ内に所定値αを超えてしまう為、通電手段１１は圧力スイッチ１０への通電を継続させる。その後、電流値とともにさらに上昇し続けた圧力が異常検知レベルに達し、圧力スイッチ１０が圧力異常検知動作を行う。その際、圧力異常判定手段１２が圧力異常と判断し、圧縮機２を停止させる。

以上より、本発明のヒートポンプサイクル装置は、圧力検知精度の高い圧力スイッチ１０での圧力検知を行いつつも、減圧手段４などによる、冷凍サイクルの故障がないと判断した場合は、圧力スイッチ１０への通電を停止し、圧力スイッチ１０にて消費される電力の削減を行うことが可能である。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプサイクル装置は、圧力異常判定時、実圧力に対する検知圧力の誤差が小さく、かつ圧力スイッチによる電力を極力消費しないものであり、信頼性、省エネ性の高いヒートポンプ式給湯機等に有用である。

１ヒートポンプ
２圧縮機
３放熱器
４減圧手段
５空気熱交換器（蒸発器）
８貯湯タンク
１０圧力スイッチ
１１通電手段
１２圧力異常判定手段
１３電流値検出手段

Claims

圧縮機、放熱器、減圧手段、蒸発器を接続して形成されたヒートポンプと、前記圧縮機に流れる電流値を検知する電流値検出手段と、前記圧縮機が吐出する冷媒の圧力を検知する圧力スイッチと、前記圧力スイッチへの通電を行う通電手段とを備え、前記圧縮機の起動開始から所定時間内に、前記電流値検出手段にて検出された電流値が所定値以下である場合には、前記通電手段にて、前記圧力スイッチへの通電を停止することを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
前記圧力スイッチへの通電を停止中は、圧力異常と判定しない圧力異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル装置。