JP2012159228A

JP2012159228A - ヒートポンプ給湯機の制御装置及び制御方法

Info

Publication number: JP2012159228A
Application number: JP2011018543A
Authority: JP
Inventors: Manabu Kikukawa; 覚菊川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-23

Abstract

【課題】空気熱交換器に霜が付着し又は外部から強い逆向きの風が吹きつけた場合でも外気温度を正しく検出することにより給湯機の効率的で安定した運転制御を実現することができるヒートポンプ給湯機の制御装置及び制御方法を提供すること。
【解決手段】空気熱交換器６の外気吸い込み側に据え付けた外気温度サーミスタ９と空気熱交換器６のファン８側に空気熱交換器６から離して設置した外気温度サーミスタ１０で空気温度を検出しその二つの外気温度を比較すると、温度が高いほうが正しい外気温度となる為、高い方の検出値を沸き上げ制御で使用する外気温度とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、ヒートポンプ給湯機の制御装置及び制御方法に関するものである。

従来のヒートポンプ給湯機は、１個の外気温度サーミスタで外気温度を検出し、検出された外気温度を制御に使用している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１５６４９５号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、上記従来のヒートポンプ給湯機は、１個の外気温度サーミスタを空気熱交換器の空気吸い込み側に取り付けているので、空気熱交換器に霜が付いて外気が空気熱交換器側に吸い込まれなくなると、外気温度サーミスタが霜の影響を受けて実際の外気温度よりも低い温度を検出してしまうことがある。また、ファンの回転による空気熱交換器の外気温度サーミスタを設置した側から外気を吸い込むように空気の流れを作るのとは逆向きに強い外風があたり、空気熱交換器に逆向きの空気が流れてしまうと、空気熱交換器で冷やされた空気の温度を外気温度サーミスタが検出してしまうことがある。

ヒートポンプ給湯ユニットは外気温度から目標とする圧縮機の回転数や吐出温度を決めている。これらは効率の良い運転を行うために予め設定している値であるが、上記のように外気温度を低く検出してしまう状態では必要以上に能力を上げた運転を行う状態となり、運転効率が悪くなり、異常も発生しやすくなる等の問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、空気熱交換器に霜が付着し又は外部から強い逆向きの風が吹きつけた場合でも外気温度を正しく検出することにより給湯機の効率的で安定した運転制御を実現することができるヒートポンプ給湯機の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ給湯機の制御装置は、空気熱交換器及びこの空気熱交換器に送風させる送風機を含むヒートポンプ回路を筐体内に有して成るヒートポンプ給湯ユニットとこのヒートポンプ給湯ユニットに接続された給湯機タンクユニットとを備えたヒートポンプ給湯器の制御装置であって、前記空気熱交換器の外気吸い込み側に配置された第１の外気温度センサと、前記筐体内で前記空気熱交換器から離隔して前記送風機側に配置された第２の外気温度センサと、前記第１及び第２の外気温度センサによりそれぞれ検出された温度を比較し、より高い温度を外気温度として検出し、この検出された外気温度に基づいて前記ヒートポンプ給湯器の運転制御を行う制御処理部と、を備えることを特徴とする。

この発明は、第１の外気温度センサを空気熱交換器の外気吸い込み側に設けると共に第２の外気温度センサを送風機側に設置するように構成したので、いずれか一方の外気温度センサが検出したより高い温度を外気温度とすることで常に正しい外気温度を検出でき、この正しい外気温度に基づいた運転制御により、常時、効率的で安定したヒートポンプ給湯機の運転を実現することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態におけるヒートポンプ給湯機を示す全体構成図である。図２は、実施の形態におけるヒートポンプ給湯ユニットの断面構造図である。図３は、実施の形態に係るヒートポンプ給湯機の制御装置の構成を示すブロック図である。図４は、実施の形態に係るヒートポンプ給湯機の制御装置による外気温度の検出処理のフローチャートである。

以下に、本発明に係るヒートポンプ給湯機の制御装置及び制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機を示す全体構成図である。図１に示すように、ヒートポンプ給湯機は、給湯タンク等を内蔵する給湯機タンクユニット１と、給湯機タンクユニット１に例えば電源線・通信線・水配管により接続され、ヒートポンプ回路を利用して給湯機タンクユニット１から導かれた水を加熱するヒートポンプ給湯ユニット２と、給湯機タンクユニット１に通信線（例えば電源線兼用）により接続された運転操作用の例えば台所用リモコン３及び浴室用リモコン４とを備えている。

図２は、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯ユニットの断面構造図である。図２に示すように、ヒートポンプ給湯ユニット２には、湯を沸かす運転の制御を行う制御基板５、断面略Ｌ字形状で、冷やした冷媒に外気から熱を取り込むための空気熱交換器６、ファン８を回転させるファンモータ７（送風機電動機）、空気熱交換器６に外気を通す送風機としてのファン８、空気熱交換器６の外気吸い込み側に据え付けられると共に制御基板５に接続された外気温度サーミスタ９（第１の外気温度センサ）、及び空気熱交換器６のファン８側に空気熱交換器６から離して設置されると共に制御基板５に接続された外気温度サーミスタ１０（第２の外気温度センサ）等が設けられている。また、制御基板５、空気熱交換器６、ファンモータ７、ファン８、及び外気温度サーミスタ１０は、筐体３０内に配置されている。なお、図２では、ヒートポンプ給湯ユニット２の構成の一部を示しており、例えば圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁等のヒートポンプ回路の他の構成要素などについては図示を省略している。

筐体３０には、ファン８が配置される風路室３２が設けられている。また、筐体３０には、ファン８の回転により矢印の向きに発生した送風を排出するための外気吹出し口３１が設けられている。さらに、筐体３０には、外気吹出し口３１が設けられた側面と対向する側面に外気の導入口である外気吸込み口（図示せず）が設けられている。外気温度サーミスタ９は空気熱交換器６の空気吸い込み側、例えば筐体３０の外表面上に配置される。また、外気温度サーミスタ１０は空気熱交換器６のファン８側の風路室３２内で空気熱交換器６から離隔して配置されている。

図３は、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯機の制御装置の構成を示すブロック図である。ヒートポンプ給湯ユニットの制御装置は、制御基板５、温度センサ１３、及び圧力センサ１５を備えて構成され、圧縮機１８、ファンモータ７、及び電子膨張弁２１を制御する。図３に示すように、制御基板５は、ヒートポンプ給湯ユニット２の運転制御を行うマイクロコンピュータ１１（制御処理部）、給湯機タンクユニット１と通信を行う通信回路１２、外気温度サーミスタ９，１０を含む温度センサ１３からの信号をマイクロコンピュータ１１が読み取れる信号に変換して温度を検出する温度検出回路１４、圧力センサ１５からの信号をマイクロコンピュータ１１が読み取れる信号に変換して圧力を検出する圧力検出回路１６、ヒートポンプ給湯ユニット２の制御に使用するデータ及び異常の履歴を保存する不揮発性記憶装置１７、マイクロコンピュータ１１からの制御信号に基づき圧縮機１８を駆動する圧縮機駆動回路１９、マイクロコンピュータ１１からの制御信号に基づきファンモータ７を駆動するファンモータ駆動回路２０、並びにマイクロコンピュータ１１からの制御信号に基づき電子膨張弁２１を駆動する電子膨張弁駆動回路２２を備えている。

なお、温度センサ１３には、筐体３０内で冷媒温度を検出するセンサが含まれる。また、圧力センサ１５は、例えば筐体３０内で圧縮機１８の吐出側、吸入側に配置され、それぞれの配置場所における冷媒の圧力を検出するセンサである。台所用リモコン３及び浴室用リモコン４の操作により設定された運転指示情報は、給湯機タンクユニット１を経て通信回路１２を介して制御基板５に入力される。

また、マイクロコンピュータ１１内では、制御手段２３が検出温度、検出圧力、運転指示情報及び不揮発性記憶装置１７に記憶されたデータ等に基づいて運転内容の判断を実施し、異常検出手段２４が異常発生を検出し、指示手段２５が不揮発性記憶装置１７とデータのやりとりを行う。

次に、本実施の形態の動作について図１〜図３を参照して説明する。ヒートポンプ給湯ユニット２は、まず外気温度を検出して圧縮機１８の基本となる運転周波数を決定する。詳細には、制御手段２３が、温度センサ１３により検出された外気温度、圧力センサ１５により検出された圧力、及び運転指示情報等に基づいて基本運転周波数を決定する。外気温度が高い場合は空気熱交換器６との温度差が大きくなるので熱交換効率が良くなり圧縮機１８の運転周波数を低く設定して無駄の少ない運転を行うことができる。また、外気温度が低い場合は、空気熱交換器６の温度を下げないと外気から熱を得られないので圧縮機１８の運転周波数を上げて能力の出せる運転を行う。

これらの制御情報は、マイクロコンピュータ１１内の制御手段２３や不揮発性記憶装置１７にデータとして収められている。

また、外気温度により制御するものは、圧縮機１８の運転周波数だけではなく、ファンモータ７の運転周波数、及び電子膨張弁２１の開度も含まれる。これらは、外気温度だけではなく他の温度センサ１３、及び圧力センサ１５が検出した情報からも制御しているが、外気温度による影響が一番大きい。その為、外気温度を低く検出してしまうと圧縮機１８の運転周波数を無駄に上げてしまい、効率の悪い運転となったり、異常が発生しやすくなったりしてしまう。

このように構成されたヒートポンプ給湯ユニット２においては、通常、ファン８が回転して外気が空気熱交換器６の外気温度サーミスタ９側から吸い込まれ、外気温度サーミスタ９が正しい外気温度を検出し、外気温度サーミスタ１０は空気熱交換器６で冷やされた実際の外気温度よりも低い温度を検出する。

しかしながら、運転を行っていると冷やされた空気熱交換器６に霜が付き外気の通り道を塞いでしまう場合がある。このような場合、外気温度サーミスタ９は空気熱交換器６の温度を検出してしまい、検出される温度は実際の外気温度よりも低い温度となってしまう。しかし、この場合は、空気熱交換器６側の外気の通り道が塞がれて空気が流れにくくなっているので、外気温度サーミスタ１０には空気熱交換器６で冷やされた空気が当たらず、外気温度サーミスタ１０は正しい外気温度を検出することができる。

また、ファン８が回転して発生させる空気の流れとは逆の向きに外部から強い風が当たり、空気熱交換器６に逆向きに空気が流れてしまう場合は、外気温度サーミスタ９には空気熱交換器６で冷やされた空気が当たり外気温度よりも低い温度を検出してしまう。しかし、この場合は、外気温度サーミスタ１０には空気熱交換器６で冷やされる前の空気が当たるので、外気温度サーミスタ１０は正しい外気温度を検出できる。

図４は、実施の形態に係るヒートポンプ給湯機の制御装置による外気温度の検出処理のフローチャートである。図４に示すように、制御手段２３は、外気温度サーミスタ９により検出された第１の外気温度サーミスタ検出値Ｔｇ１（第１の外気温度検出値）を取得し（Ｓ１）、さらに、外気温度サーミスタ１０により検出された第２の外気温度サーミスタ検出値Ｔｇ２（第２の外気温度検出値）を取得する（Ｓ２）。

続いて、制御手段２３は、Ｔｇ１とＴｇ２とを比較し（Ｓ３）、Ｔｇ１＜Ｔｇ２である場合は（Ｓ３，Ｙｅｓ）、外気温度をＴｇ２とし（Ｓ５）、Ｔｇ１≧Ｔｇ２である場合は（Ｓ３，Ｎｏ）、外気温度をＴｇ１として検出する（Ｓ６）。すなわち、制御手段２３は、Ｔｇ１，Ｔｇ２のうち高いほうの温度を外気温度とする。これにより、制御手段２３は、霜の影響や空気熱交換器６で冷やされた空気の影響を受けていない正しい外気温度を得ることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、外気温度サーミスタ９を空気熱交換器６の空気吸い込み側に配置すると共に外気温度サーミスタ１０をファン８側に配置するようにしたので、いずれか一方の外気温度サーミスタが常に正しい外気温度を検出でき、この正しい外気温度に基づいたヒートポンプ給湯機の運転制御を行うことにより、常時、効率的で安定した（沸き上げ）運転を実現することができる。

また、本実施の形態によれば、外気温度サーミスタ９，１０の温度検出値のうち、いずれが正しい外気温度に相当するのかを容易に判断できる判定処理方法を使用しているので、マイクロコンピュータ１１の処理に大きな負荷を与えることなく、常に正しい外気温度を検出することができる。

本発明は、ヒートポンプ給湯機の制御装置及び制御方法として有用である。

１給湯機タンクユニット
２ヒートポンプ給湯ユニット
３台所用リモコン
４浴室用リモコン
５制御基板
６空気熱交換器
７ファンモータ
８ファン
９，１０外気温度サーミスタ
１１マイクロコンピュータ
１２通信回路
１３温度センサ
１４温度検出回路
１５圧力センサ
１６圧力検出回路
１７不揮発性記憶装置
１８圧縮機
１９圧縮機駆動回路
２０ファンモータ駆動回路
２１電子膨張弁
２２電子膨張弁駆動回路
２３制御手段
２４異常検出手段
２５指示手段
３０筐体
３１外気吹出し口
３２風路室

Claims

空気熱交換器及びこの空気熱交換器に送風させる送風機を含むヒートポンプ回路を筐体内に有して成るヒートポンプ給湯ユニットとこのヒートポンプ給湯ユニットに接続された給湯機タンクユニットとを備えたヒートポンプ給湯器の制御装置であって、
前記空気熱交換器の外気吸い込み側に配置された第１の外気温度センサと、
前記筐体内で前記空気熱交換器から離隔して前記送風機側に配置された第２の外気温度センサと、
前記第１及び第２の外気温度センサによりそれぞれ検出された温度を比較し、より高い温度を外気温度として検出し、この検出された外気温度に基づいて前記ヒートポンプ給湯器の運転制御を行う制御処理部と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ給湯機の制御装置。
前記第２の外気温度センサは、前記筐体内の風路室内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機の制御装置。
前記ヒートポンプ給湯ユニットは、前記ヒートポンプ回路を構成する圧縮機及び膨張弁、並びに前記送風機を回転駆動する送風機電動機を備え、
前記制御処理部は、検出された前記外気温度に基づいて、前記圧縮機の運転周波数、前記膨張弁の開度、及び前記送風機電動機の運転周波数を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯機の制御装置。
空気熱交換器及びこの空気熱交換器に送風させる送風機を含むヒートポンプ回路を筐体内に有して成るヒートポンプ給湯ユニットとこのヒートポンプ給湯ユニットに接続された給湯機タンクユニットとを備えたヒートポンプ給湯器の制御方法であって、
前記空気熱交換器の外気吸い込み側に配置された第１の外気温度センサにより第１の外気温度検出値を検出するステップと、
前記筐体内で前記空気熱交換器から離隔して前記送風機側に配置された第２の外気温度センサにより第２の外気温度検出値を検出するステップと、
前記第１及び第２の外気温度検出値を比較し、より高い温度を外気温度として検出し、この検出された外気温度に基づいて前記ヒートポンプ給湯器の運転制御を行うステップと、
を含むことを特徴とするヒートポンプ給湯機の制御方法。