JP2012225548A - 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装置に関する。 The present invention relates to a heat pump type hot water supply apparatus.
空気冷媒熱交換器において空気の熱を冷媒に吸収し、圧縮機で圧縮して高温とした冷媒を水冷媒熱交換器に導き、この水冷媒熱交換器において水を加熱して湯を生成するヒートポンプ給湯室外機を備えたヒートポンプ式給湯装置が広く用いられている。ヒートポンプ給湯室外機を低外気温度条件で運転すると、空気冷媒熱交換器の着霜量が徐々に増加し、空気冷媒熱交換器の冷媒と空気の熱交換能力は徐々に低下するので、一時的に沸き上げ運転を中断し、空気冷媒熱交換器の着霜を除霜するための除霜運転を行う。除霜運転は、通常、圧縮機を駆動し、圧縮機に発生する冷媒の熱量を空気冷媒熱交換器の加熱に利用する方式としており、除霜運転では、沸き上げが行われずに圧縮機が電力を使用しながら駆動するので、年間効率低下の原因となっている。従って、年間効率の低下を抑制するため、圧縮機の駆動に要する電力の増加を抑制しながら除霜加熱能力を増加させ、除霜運転時間を短縮させることが望まれている。 In the air-refrigerant heat exchanger, air heat is absorbed by the refrigerant, the refrigerant compressed to high temperature by the compressor is led to the water-refrigerant heat exchanger, and water is heated in this water-refrigerant heat exchanger to generate hot water. 2. Description of the Related Art A heat pump type hot water supply apparatus including a heat pump hot water supply outdoor unit is widely used. When the heat pump hot water supply outdoor unit is operated at a low outside air temperature condition, the frost formation amount of the air refrigerant heat exchanger gradually increases, and the heat exchange capacity of the air refrigerant heat exchanger with the refrigerant gradually decreases. Then, the boiling operation is interrupted and the defrosting operation is performed to defrost the air refrigerant heat exchanger. In the defrosting operation, the compressor is usually driven and the amount of refrigerant generated in the compressor is used for heating the air refrigerant heat exchanger. In the defrosting operation, the compressor is not heated and the compressor is operated. Since it is driven while using electric power, it is the cause of annual efficiency decline. Therefore, in order to suppress a decrease in annual efficiency, it is desired to increase the defrosting heating capacity while suppressing an increase in electric power required for driving the compressor and shorten the defrosting operation time.
特許文献1には、空気冷媒熱交換器の送風ファンによる送風の風上側に放熱器を備え、水冷媒熱交換器で加熱される前の給水をこの放熱器に通すように水配管を接続することにより、水冷媒熱交換器で加熱される前の水の熱量を上記放熱器で放熱して除霜をしながら沸き上げ運転を行うヒートポンプ式給湯装置が開示されている。
In
しかしながら、水の熱量を放熱する放熱器を空気冷媒熱交換器の外側に隣接して設けると、著しい量の配管の追加が必要になり、更に、ヒートポンプ給湯室外機の構造が複雑かつ大型となり、コストが著しく増加する等の問題点がある。 However, if a radiator that dissipates the heat of water is provided adjacent to the outside of the air refrigerant heat exchanger, a significant amount of piping is required, and the structure of the heat pump hot water outdoor unit becomes complicated and large. There are problems such as a significant increase in cost.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、構造の複雑化および製造コスト増加を抑制しながら、空気冷媒熱交換器の着霜を除霜する除霜加熱能力を増加させ、除霜運転時間を短縮させることのできるヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and increases the defrosting heating capability for defrosting the air refrigerant heat exchanger while suppressing the complexity of the structure and the increase in manufacturing cost. An object of the present invention is to provide a heat pump hot water supply apparatus that can shorten the defrosting operation time.
本発明に係るヒートポンプ式給湯装置は、ヒートポンプ給湯室外機を備えたヒートポンプ式給湯装置であって、ヒートポンプ給湯室外機は、湯水が流れる室外機水回路と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室外機水回路の湯水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、冷媒と空気との熱交換を行う空気冷媒熱交換器と、空気冷媒熱交換器に送風する送風機と、送風機を収納する送風機室と、送風機室内に設けられ、室外機水回路に接続された送風機室水配管と、を有するものである。 A heat pump hot water supply apparatus according to the present invention is a heat pump hot water supply apparatus including a heat pump hot water supply outdoor unit, and the heat pump hot water supply outdoor unit includes an outdoor unit water circuit through which hot water flows, a compressor that compresses refrigerant, and a refrigerant. A water refrigerant heat exchanger that exchanges heat with hot water in the outdoor unit water circuit, an air refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and air, a blower that blows air to the air refrigerant heat exchanger, and a blower are housed It has a fan room and a fan room water pipe provided in the fan room and connected to an outdoor unit water circuit.
本発明によれば、送風機室内に設けた送風機室水配管からの放熱量を空気冷媒熱交換器を除霜する除霜加熱能力に利用することにより、圧縮機の駆動に要する電力の増加を抑制しながら除霜加熱能力は増加し、除霜運転時間は短縮し、年間効率低下が抑制できる。また、著しい量の配管の追加は不要であり、ヒートポンプ給湯室外機の構造が複雑かつ大型となることが抑制できるので、コスト増加を抑制することができる。 According to the present invention, an increase in the power required to drive the compressor is suppressed by utilizing the amount of heat released from the blower chamber water pipe provided in the blower chamber for the defrosting heating capacity for defrosting the air refrigerant heat exchanger. However, the defrosting heating capacity is increased, the defrosting operation time is shortened, and the annual efficiency reduction can be suppressed. In addition, it is not necessary to add a significant amount of piping, and the increase in cost can be suppressed because the structure of the heat pump hot water supply outdoor unit can be suppressed from becoming complicated and large.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のヒートポンプ式給湯装置が備えるヒートポンプ給湯室外機を示す分解斜視図である。まず、図1を参照して、本実施形態のヒートポンプ給湯室外機の全体構成について説明する。なお、図1中では、左下が前方、右上が後方である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a heat pump hot water supply outdoor unit provided in the heat pump hot water supply apparatus according to
図1に示す本実施形態のヒートポンプ給湯室外機1の外郭は、底部(基部)となるベース17と、前面部18、後面部19、上面部20、右側面部21および左側面部22を有する筐体とで構成される。空気冷媒熱交換器7の設置部以外は、上記筐体で覆われている。筐体は、通常、板金材から成形される。ヒートポンプ給湯室外機1の内部は、仕切板16が設けられ、この仕切板16により、前面から見て右側の機械室14と左側の送風機室15とに区画されている。送風機室15の下方のベース17の上には、水冷媒熱交換器8が設置されている。
1 includes a
図1では図示を省略しているものもあるが、仕切板16により分離された右側の機械室14内には、冷媒を圧縮するための圧縮機2、冷媒を減圧するための膨張弁3、これらを接続する吸入管4や吐出管5等の冷媒配管、その他の冷媒回路部品が組み込まれている。圧縮機2の内部には、冷媒の圧縮動作を行う圧縮部(図示せず)と、圧縮部と接続され圧縮部を駆動するモータ(図示せず)とが組み込まれ、外部から供給される電力によりモータおよび圧縮部が所定の回転数で駆動するようになっている。また、圧縮機2の下部に取り付けられた脚部材には3〜4個の防振マウントが取り付けられている。防振マウントは、概略円筒形のゴムあるいは金属コイルの成形品である。防振マウントは、ベース17の上面に設置され、圧縮機2を弾性的に支持している。また、冷媒を吸入するための吸入管4と、冷媒を圧縮機2の内部で圧縮した後に吐出するための吐出管5とが、圧縮機2にそれぞれ取り付けられている。圧縮機2は、吐出管5を介して水冷媒熱交換器8の冷媒入口部と接続され、水冷媒熱交換器8の冷媒出口部は、出口側冷媒配管を介して膨張弁3の入口部と接続されている。膨張弁3は、冷媒流路本体外側面にコイル部材が取り付けられ、このコイル部材に外部から通電することにより発生する電磁作用により、内部の流路抵抗調節部を稼動させて冷媒の流路抵抗を調節し、膨張弁3の上流側の高圧冷媒と下流側の低圧冷媒とを所定の圧力に調節している。膨張弁3の出口部は、別の冷媒配管を介して空気冷媒熱交換器7の冷媒入口部と接続されている。空気冷媒熱交換器7の冷媒出口部は、吸入管4を介して圧縮機2と接続されている。また、冷媒配管の途中にはその他の冷媒回路部品が取り付けられている場合もある。このように構成された冷媒回路の密閉空間内に所定の量の冷媒が封入されており、通常CO2冷媒が使用されている。
Although there are some illustrations omitted in FIG. 1, a
機械室14内には、更に、第1内部水配管24、水冷媒熱交換器8の給湯出口部と接続された第2内部水配管25等の、室外機水回路の部品が組み込まれている。筐体の右側下部には、水入口バルブ29と、給湯出口バルブ30とが設けられている。第1内部水配管24は水入口バルブ29に接続され、第2内部水配管25は給湯出口バルブ30に接続されている。また、水入口バルブ29と給湯出口バルブ30を保護するため、サービスパネル23が筐体の右側面部21に取り付けられている。
The
仕切板16により分離された左側の送風機室15内には、送風機6と、送風機6の後方に配置された空気冷媒熱交換器7とが組み込まれている。送風機室15内は、風路確保のため大きな空間を有している。送風機6は、2〜3枚の翼を有するプロペラ翼と、このプロペラ翼を回転駆動させるモータとが組み合わされており、外部から電力がモータに供給されることによりプロペラ翼が所定の回転数で回転するようになっている。空気冷媒熱交換器7は、複数回往復曲げ成形された長い冷媒配管に多数のアルミ薄板のフィンが密着して構成され、略平板状の全体形状を有している。この空気冷媒熱交換器7では、冷媒配管内の冷媒とフィン周辺の空気とで熱交換が行われるようになっており、送風機6により各フィン間を流れて通過する空気の風量が増やされて調節され、熱交換の量が増やされて調節されている。
A
電気部品収納箱9は、圧縮機2、膨張弁3、送風機6等の動作部品を駆動制御する電源装置、制御装置等の電気部品を収納している。電源装置は、圧縮機2のモータの回転数を数十rps(Hz)〜百rps(Hz)程度の所定回転数に変化させ、また、膨張弁3の開度を所定量に変化させ、また、送風機6の回転数を数百rpm〜千rpm程度の所定回転数に変化させるよう制御している。電気部品収納箱9の右部には外部電気配線を接続する端子台9aが設けられ、筐体の右側面部21に取り付けられているサービスパネル23が端子台9aを保護している。冷媒配管、水配管に取り付けられている温度センサは、取り付け箇所の冷媒温度、水温度を検出し、制御装置に検出情報を伝送する。制御装置は、沸き上げ運転、除霜運転等での圧縮機2、膨張弁3、送風機6等の動作部品の動作内容を決定し、電源装置に動作指示内容を伝送する。
The electrical
図2は、ヒートポンプ給湯室外機1におけるベース17に対する水冷媒熱交換器8の設置状態を説明するための分解斜視図である。水冷媒熱交換器8は、冷媒の熱により水回路内の湯水を加熱する装置である。図2に示すように、水冷媒熱交換器8は、前方から見て左右に長い略直方体形状の外形を有する発泡材の収納容器12に収納され、送風機室15内の送風機6の下方に位置するベース17の上面に設置されている。水冷媒熱交換器8を収納した収納容器12は、ベース17に取り付けられた板金材の収納囲部材10に囲まれ、発泡材の収納容器蓋13により上側を覆われる。この収納容器蓋13を更に覆うように、板金材の収納蓋部材11が設置される。
FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining an installation state of the water
図3は、ヒートポンプ給湯室外機1の内部構成を模式的に示す正面図である。図4は、送風機室水配管41を示す図である。これらの図を参照して、送風機室15内に設けられた送風機室水配管41について説明する。
FIG. 3 is a front view schematically showing the internal configuration of the heat pump hot water supply
図4に示すように、送風機室水配管41は、略U字形状が逆さになった形状となっている。図3に示すように、送風機室15内の収納蓋部材11の上には、送風機6を支持するモータサポート46(支持部材)が設置されている。モータサポート46は、複数(本実施形態では2本)の支柱を組み合わせた形状をなしており、このモータサポート46に送風機6のモータが固定されている。モータサポート46の支柱に近接して、送風機室水配管41が設けられている。送風機室水配管41は、モータサポート46の一方の支柱に沿って下部から上部に延び、上部で折り返し、他方の支柱に沿って下部に戻るように配設されている。送風機室水配管41の一端は、第1内部水配管24に接続されている。送風機室水配管41の他端は、水冷媒熱交換器8の水入口部の水配管8aと接続されている。送風機室水配管41の配管外径は、モータサポート46の支柱の幅以下となっている。このため、送風機室水配管41がモータサポート46の支柱の幅に収まるので、送風機室15内の空気の流れの抵抗増加を抑制することができる。
As shown in FIG. 4, the blower
水冷媒熱交換器8は、1本の水配管8aの外周に、複数本に分岐された冷媒配管8bが螺旋状に密着接合され、ハンダ付け、あるいは、ロウ付け等により接合が固着された構成となっている。この接合構造体が、略直方体形状の収納容器12に収納可能なように数回曲げ成形されている。水配管8a内の水と、冷媒配管8b内の冷媒とで、熱交換が行われる。
The water-
図6は、本発明の実施の形態1のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。図6に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、上述したヒートポンプ給湯室外機1と、貯湯装置31とを備えている。ヒートポンプ給湯室外機1と、貯湯装置31とは、第1外部水配管36、第2外部水配管37、および電気配線(図示せず)を介して接続されている。貯湯装置31には、例えば数百リットル程度の容量の貯湯タンク32と、送水ポンプ33と、切換弁35(流路切換手段)と、水配管42,43,44,45と、送水ポンプ33や切換弁35等の動作部品を駆動制御する電源装置および制御装置が設けられている。水配管42は、貯湯タンク32の下部と切換弁35とを接続している。水配管43は、切換弁35と第1外部水配管36の一端とを接続している。水配管43の途中に送水ポンプ33が設けられている。第1外部水配管36の他端は、ヒートポンプ給湯室外機1の水入口バルブ29を介して、ヒートポンプ給湯室外機1の第1内部水配管24と接続されている。水配管44は、貯湯タンク32の上部と切換弁35とを接続している。水配管45は、切換弁35と第2外部水配管37の一端とを接続している。第2外部水配管37の他端は、給湯出口バルブ30を介して、ヒートポンプ給湯室外機1の第2内部水配管25と接続されている。送水ポンプ33は、送水部を駆動するモータが組み込まれ、外部から電源供給されることによりモータと送水部が所定回転数で駆動するようになっている。切換弁35は、切換状態Aと切換状態Bとに切換可能になっている。切換状態Aでは、水配管42と水配管43とが接続されるとともに、水配管44と水配管45とが接続される。これに対し、切換状態Bでは水配管43と水配管45とが接続される。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and a water circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to
次に、貯湯装置31内の貯湯タンク32内の湯量を増やすための沸き上げ運転における機能部品の動作について説明する。貯湯装置31では、切換弁35が切換状態Aとされ、送水ポンプ33が駆動される。ヒートポンプ給湯室外機1では、電気部品収納箱9に収納された制御装置から動作内容が指示され、電源装置から圧縮機2内のモータに電源供給されるとモータが駆動し、モータと接続された圧縮機2内の圧縮部が駆動する。電源装置は、モータの回転数を数十rps(Hz)〜百rps(Hz)程度の所定回転数に変化させ、冷媒が循環して行われるヒートポンプサイクルの循環速度、冷媒の流量を変化させることにより、所定沸き上げ能力に調節制御している。また、電気部品収納箱9に収納された制御装置から動作内容が指示され、電源装置から送風機6のモータに電源供給されるとモータが駆動し、モータと接続された送風機6のプロペラ翼が回転駆動する。電源装置は、モータの回転数を数百rpm〜千rpm程度に変化させ、空気冷媒熱交換器7を通過する空気の流量を変化させることにより、空気冷媒熱交換器7での冷媒と空気の熱交換量を所定量に調節制御している。空気は送風機6の後方に設置された空気冷媒熱交換器7の後方から送風機6により吸い込まれ、空気冷媒熱交換器7を通過し、空気冷媒熱交換器7の前方へ排出される。また、電気部品収納箱9に収納された制御装置から動作内容が指示され、電源装置から膨張弁3の冷媒流路本体外側面に取り付けられたコイル部材に通電されると、膨張弁3はコイルに発生する電磁作用により内部の流路抵抗調節部を稼動させて冷媒の流路抵抗度を調節し、膨張弁3の上流側高圧と下流側低圧の冷媒を所定圧力に調節制御している。圧縮機2の回転数、送風機6の回転数、膨張弁3の流路抵抗度は、ヒートポンプ給湯室外機1の設置環境、使用環境に応じて制御されている。
Next, the operation of the functional components in the boiling operation for increasing the amount of hot water in the hot
次に、ヒートポンプ給湯室外機1の冷媒回路の沸き上げ運転における冷媒のヒートポンプサイクル作用について説明する。圧縮機2、膨張弁3、送風機6等は、電気部品収納箱9に収納された制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動され、貯湯装置31の送水ポンプ33、切換弁35等は、貯湯装置31の制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動される。圧縮機2内の圧縮部が駆動すると圧縮部内で冷媒の圧縮動作が行われ、低圧冷媒は吸入管4から圧縮機2に吸入される。低圧冷媒は圧縮機2内の圧縮部で高温高圧冷媒に圧縮されエンタルピを増加させ、圧縮機2から吐出管5に吐出され、高温高圧冷媒は吐出管5から水冷媒熱交換器8の冷媒入口部に流入し、高温高圧冷媒は水冷媒熱交換器8で低温水と熱交換し、低温水を加熱して高温湯を生成させる。高温高圧冷媒は水冷媒熱交換器8でエンタルピを低下させ、温度を低下させて水冷媒熱交換器8の冷媒出口部から膨張弁3の入口部に流入する。高圧冷媒は膨張弁3で所定圧力に減圧され温度降下し低温低圧冷媒となり膨張弁3の出口部から空気冷媒熱交換器7の入口部に流入する。低温低圧冷媒は空気冷媒熱交換器7で空気と熱交換し、圧縮機2でのエンタルピ増加量の数倍エンタルピを増加させ、空気冷媒熱交換器7の出口部から吸入管4に流入し、圧縮機2に吸入される。このように冷媒が循環してヒートポンプサイクルが行われる。また、同時に、送風機6による送風で空気冷媒熱交換器7を通過する空気の風量が増やされて調節され、空気と冷媒の熱交換の量が増やされて調節されており、冷媒のエンタルピは圧縮機2での増加量、水冷媒熱交換器8での増減量、空気冷媒熱交換器7での増加量でほぼ熱収支がとれ、ヒートポンプサイクルが成立している。貯湯装置31内の切換弁35は、切換状態Aに切り換えられ、送水ポンプ33は所定回転数で駆動している。冷媒のヒートポンプサイクルと同時に、送水ポンプ33により、貯湯タンク32内の下部の低温水が、水配管42,43、第1外部水配管36を通って流れ、ヒートポンプ給湯室外機1の第1内部水配管24に流入し、送風機室水配管41内を流れ、水冷媒熱交換器8の水入口部に流入し、水冷媒熱交換器8で冷媒と熱交換し、水はおよそ水冷媒熱交換器8での冷媒のエンタルピの低下分エンタルピを増加させ、加熱されて高温湯に生成される。生成された高温湯は水冷媒熱交換器8の給湯出口部から第2内部水配管25に流入し、給湯出口バルブ30を介して第2外部水配管37内を流れ、貯湯装置31内の水配管45,44内を流れ、貯湯タンク32の上部に戻される。このように水あるいは湯が、ヒートポンプ給湯室外機1の水回路と貯湯装置31の水回路を循環して貯湯タンク32内の高温湯の量が増加している。
Next, the heat pump cycle action of the refrigerant in the boiling operation of the refrigerant circuit of the heat pump hot water supply
次に、空気冷媒熱交換器7の着霜を除霜するための除霜運転について説明する。ヒートポンプ給湯室外機1を低外気温度条件で運転すると、空気冷媒熱交換器7の着霜量が徐々に増加し、空気冷媒熱交換器7の冷媒と空気の熱交換能力は徐々に低下するので、一時的に沸き上げ運転を中断し、空気冷媒熱交換器7を除霜するための除霜運転を行う。圧縮機2、膨張弁3、送風機6等は、電気部品収納箱9に収納された制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動され、貯湯装置31の送水ポンプ33、切換弁35等は、貯湯装置31の制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動される。除霜運転制御は、第1ステップ、第2ステップ、第3ステップの3つの工程を含む。除霜運転開始直前の第1ステップでは、圧縮機2、送風機6、送水ポンプ33を所定回転数で駆動し、膨張弁3を所定開度に調節し、切換弁35を切換状態Bに切り換え、水回路内の水のほぼ全域を短時間で高温湯の状態にさせる。その後、第2ステップに移行し、除霜運転開始する。第2ステップでは、圧縮機2を所定回転数で駆動させ、冷媒がほとんど減圧しないように膨張弁3を調節し、送風機6を停止させ、切換弁35は切換状態Bを維持させ、送水ポンプ33を所定回転数で駆動させる。循環する湯水の温度が所定温度以上である間は第1ステップを継続し、循環する湯水が所定温度以下となった時に第2ステップに移行し、送水ポンプ33のみ停止させ、送水ポンプ33以外は第1ステップの状態を継続させる。除霜運転中の第2ステップでは、冷媒は吸入管4から圧縮機2に吸入され、圧縮機2内の圧縮部で圧縮されエンタルピを増加させ、圧縮機2から吐出管5に吐出され、高温高圧冷媒は吐出管5から水冷媒熱交換器8の冷媒入口部に流入する。冷媒は水冷媒熱交換器8で湯水に熱量を与えるか受け取るかわずかな熱量の熱交換をし、水冷媒熱交換器8の冷媒出口部から膨張弁3の入口部に流入する。高圧冷媒は膨張弁3ではほとんど減圧されず膨張弁3の出口部から空気冷媒熱交換器7入口部に流入する。冷媒は空気冷媒熱交換器7で熱量を与えエンタルピを低下させ、空気冷媒熱交換器7の出口部から吸入管4に流入し、圧縮機2に吸入される。このように冷媒が循環している。また、冷媒のエンタルピは圧縮機2での増加量、水冷媒熱交換器8での増減量、空気冷媒熱交換器7での低下量でほぼ熱収支がとれ、サイクルが成立している。また、第2ステップでは、冷媒のヒートポンプサイクルと同時に、送水ポンプ33により高温湯が水配管43、第1外部水配管36内を流れ、第1内部水配管24に流入し、送風機室水配管41内を流れ、送風機室水配管41内の湯は送風機室15内で放熱し、水冷媒熱交換器8の水入口部に流入し、水冷媒熱交換器8で冷媒と少量の熱量の熱交換をし、第2内部水配管25に流入し、給湯出口バルブ30を介して第2外部水配管37内を流れ、水配管45、切換弁35、水配管43を経由して送水ポンプ33に戻され、循環している。第2ステップでは、空気冷媒熱交換器7の着霜は、冷媒からの熱量と送風機室水配管41を通る湯水から送風機室15内に放熱された熱量とにより、除霜される。第2ステップで、循環する湯水は除霜運転開始後から徐々に温度が低下するので、所定温度以下となった時に第3ステップに移行し、圧縮機は駆動させたまま送水ポンプ33の駆動を停止し、水冷媒熱交換器8で湯水と冷媒の熱交換量をできるだけ減少するようにする。第3ステップでの冷媒のヒートポンプサイクルは第2ステップとほぼ同じであるが、空気冷媒熱交換器7の着霜は冷媒からの熱量により除霜される。空気冷媒熱交換器7の着霜がほぼ全て除霜されたら、除霜運転を終了し、沸き上げ運転を開始するが、以上の除霜運転開始直前の第1ステップ、除霜運転中の第2ステップ、第3ステップ、沸き上げ運転等の切り換えは、冷媒配管、水配管に取り付けられている温度センサで検出される冷媒温度、水温度等に基づき、電気部品収納箱9に収納された制御装置で決定される。送風機室水配管41が設けられていないヒートポンプ給湯室外機と比較し、第2ステップでは除霜加熱能力が増加し、第3ステップでは除霜加熱能力が同等になるので、第2ステップでの増加分だけ除霜加熱能力は増加するので、圧縮機2の駆動に要する電力の増加を抑制しながら除霜加熱能力が増加するので、除霜運転時間を短縮させ、年間効率低下を抑制することができる。また、送風機室15内に送風機室水配管41を設けたので、著しい量の配管の追加は不要になり、更に、ヒートポンプ給湯室外機1の構造が複雑かつ大型となることが抑制でき、コストが著しく増加することが抑制できる。
Next, a defrosting operation for defrosting the frost formation of the air
以上のように、本実施形態では、送風機室水配管41を設けたことにより、ヒートポンプ給湯室外機1の空気冷媒熱交換器7を除霜する除霜加熱能力を増加させることによる年間効率向上に効果があり、コストの増加を抑制しながら効率面で優れたヒートポンプ給湯室外機1を得ることができる。すなわち、本実施形態のヒートポンプ給湯室外機1は、従来の給湯装置と比較して、効率が良く、電力消費量を低減することができ、効率向上に著しく貢献する。
As described above, in the present embodiment, by providing the blower
上述した例では、モータサポート46の支柱に近接して送風機室水配管41を設けているが、送風機室水配管41をモータサポート46の支柱に接触あるいは密着させ、送風機室水配管41の熱をモータサポート46に伝達させて、空気冷媒熱交換器7の着霜を除霜する除霜加熱能力を増加させるようにしてもよい。この場合、送風機室水配管41とモータサポート46の支柱とを溶接、ロウ付け、ハンダ付け等により接合させてもよい。送風機室水配管41をモータサポート46の支柱に接触させることにより、空気冷媒熱交換器7の着霜を除霜する除霜運転中の第2ステップでは、送風機室水配管41内の湯水の熱量はモータサポート46に伝達し、モータサポート46が接触している箇所から空気冷媒熱交換器7に熱量が伝達し、局所的に除霜加熱能力が大きく伝達するので、除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
In the example described above, the blower
図5は、送風機室水配管41の他の構成例を示す図である。図5に示す送風機室水配管41には、薄板状のフィン41aが取り付けられ、放熱量を増加させるように構成されている。複数枚のフィン41aは、例えばアルミ材等で構成される。空気冷媒熱交換器7の着霜を除霜する除霜運転中の第2ステップでは、送風機室水配管41内の湯水の熱量は送風機室15内で放熱し、除霜加熱能力に利用されており、フィン41aにより放熱量が増加し、除霜加熱能力が更に増加するので、除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration example of the blower
実施の形態2.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図7は、本発明の実施の形態2のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals. Is omitted. FIG. 7 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and a water circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to
実施の形態1では貯湯装置31内に送水ポンプ33が設けられているが、本実施形態では、貯湯装置31内でなく、ヒートポンプ給湯室外機1内に送水ポンプ26が設けられている。ヒートポンプ給湯室外機1には、送水ポンプ26と、水冷媒熱交換器8と、送風機室水配管41と、第1内部水配管24a,24bと、第2内部水配管25a,25bと、切換弁27(流路切換手段)等が組み込まれている。切換弁27は、切換状態Aと切換状態Bとに切換可能になっている。切換状態Aでは、第1内部水配管24aと第1内部水配管24bとが接続されるとともに、第2内部水配管25aと第2内部水配管25bとが接続される。これに対し、切換状態Bでは、第1内部水配管24aと第2内部水配管25aとが接続される。貯湯装置31には、貯湯タンク32と、第1外部水配管36に連通する水配管42と、第2外部水配管37に連通する水配管44等が組み込まれている。
In the first embodiment, the
本実施形態の構成は、送水ポンプ26および切換弁27が、貯湯装置31内でなく、ヒートポンプ給湯室外機1内に設けられていること以外は、実施の形態1とほぼ同様である。ヒートポンプ給湯室外機1および貯湯装置31の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第1ステップ、除霜運転時の第2ステップ、第3ステップでの動作は、実施の形態1とほぼ同様であり、切換弁27で、湯水の流れが第1外部水配管36および第2外部水配管37を経由するか、経由しないでバイパスしてヒートポンプ給湯室外機1の水回路を循環するかを切り換えられるようになっている。本実施形態によれば、実施の形態1と同様な効果が得られる。
The configuration of this embodiment is almost the same as that of
実施の形態3.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図8は、本発明の実施の形態3のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals. Is omitted. FIG. 8 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and a water circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to
本実施形態では、実施の形態1と同様に貯湯装置31内に切換弁35を設けるほかに、ヒートポンプ給湯室外機1内に第2切換弁28(バイパス手段)を追加して設け、沸き上げ運転時の効率低下を抑制する。ヒートポンプ給湯室外機1には、水冷媒熱交換器8と、送風機室水配管41と、第1内部水配管24a,24bと、第2内部水配管25と、第2切換弁28等が組み込まれている。ヒートポンプ給湯室外機1の構造は、第2切換弁28が設けられ、送風機室水配管41、第1内部水配管24a,24bの接続状態が異なること以外は、実施の形態1のヒートポンプ給湯室外機1とほぼ同様である。貯湯装置31の構造は、実施の形態1の貯湯装置31とほぼ同様である。第2切換弁28は、湯水の流れが送風機室水配管41を経由する切換状態Bと、湯水の流れが送風機室水配管41を経由しないでバイパスする切換状態Aとを切り換え可能になっている。切換状態Bでは、第1内部水配管24aと第1内部水配管24bとが接続される。切換状態Aでは、水冷媒熱交換器8の水入口部と第1内部水配管24bとが接続される。沸き上げ運転時では、湯水の流れが送風機室水配管41を経由しないでバイパスする切換状態Aに切換弁28が切り換えられる。除霜運転開始直前の第1ステップ、除霜運転中の第2ステップ、第3ステップでは、湯水の流れが送風機室水配管41を経由する切換状態Bに切換弁28が切り換えられる。ヒートポンプ給湯室外機1および貯湯装置31の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第1ステップ、除霜運転時の第2ステップ、第3ステップでの動作は、第2切換弁28の動作以外は、実施の形態1とほぼ同様である。本実施形態によれば、実施の形態1と同様な効果に加え、更に次の効果が得られる。沸き上げ運転中に水が送風機室水配管41内を流れている場合、送風機室水配管41内の水の温度が周囲の温度より低い時に、送風機室水配管41内の水の熱量が送風機室15内に放熱され、沸き上げ熱量が低下し、沸き上げ効率が低下する。これに対し、本実施形態では、沸き上げ運転中に水が送風機室水配管41内を流れないようにするので、沸き上げ効率の低下が抑制され、年間効率低下を更に抑制することができる。
In the present embodiment, a switching valve 35 is provided in the hot
実施の形態4.
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態4について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図9は、本発明の実施の形態4のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals. Is omitted. FIG. 9 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit and a water circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to
実施の形態3では、水冷媒熱交換器8の入水側に第2切換弁28(バイパス手段)が設けられているが、本実施形態では、水冷媒熱交換器8の出湯側に第2切換弁28が設けられている。ヒートポンプ給湯室外機1の構造は、水冷媒熱交換器8の出湯側に第2切換弁28が設けられ、送風機室水配管41、第1内部水配管24、第2内部水配管25a,25b,25cの接続状態が異なること以外は、実施の形態1のヒートポンプ給湯室外機1とほぼ同様である。貯湯装置31の構造は、実施の形態1および実施の形態3の貯湯装置31とほぼ同様である。第2切換弁28は、湯水の流れが送風機室水配管41を経由する切換状態Bと、湯水の流れが送風機室水配管41を経由しないでバイパスする切換状態Aとを切り換え可能になっている。切換状態Bでは、第2内部水配管25aと第2内部水配管25bとが接続される。切換状態Aでは、第2内部水配管25aと第2内部水配管25cとが接続される。沸き上げ運転時では、湯水の流れが送風機室水配管41を経由しないでバイパスする切換状態Aに第2切換弁28が切り換えられる。除霜運転開始直前の第1ステップ、除霜運転中の第2ステップ、第3ステップでは、湯水の流れが送風機室水配管41を経由する切換状態Bに第2切換弁28が切り換えられる。ヒートポンプ給湯室外機1の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第1ステップ、除霜運転時の第2ステップ、第3ステップでの動作は、実施の形態3とほぼ同様である。貯湯装置31の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第1ステップ、除霜運転時の第2ステップ、第3ステップでの動作は、実施の形態1および実施の形態3とほぼ同様である。本実施形態では、実施の形態3と同様な効果に加え、更に次の効果が得られる。除霜運転開始直前の第1ステップでは、切り換え直後から湯水(高温湯)が送風機室水配管41内を流れるので、送風機室水配管41内の湯水の熱量はモータサポート46に伝達し、モータサポート46が接触している箇所から空気冷媒熱交換器7に熱量が伝達するので、局所的に除霜加熱能力が大きく伝達し、この第1ステップでの除霜加熱効果により除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
In the third embodiment, the second switching valve 28 (bypass means) is provided on the water inlet side of the water
以上説明した各実施の形態では、除霜運転中の第2ステップ、第3ステップで送風機6を停止させているが、除霜運転中の第2ステップ、第3ステップで送風機6側から空気冷媒熱交換器7側への送風方向となるように送風機6を駆動させ、除霜加熱能力を更に増加させるようにしてもよい。すなわち、沸き上げ運転時には、空気は送風機6により送風機6の後方に設置された空気冷媒熱交換器7の後方から吸い込まれ、空気冷媒熱交換器7を通過し、空気冷媒熱交換器7と反対側の前方へ排出されるよう駆動される。これに対し、除霜運転中の第2ステップ、第3ステップでは、送風機6側から空気冷媒熱交換器7側への送風方向となるように送風機6を駆動させる。これにより、除霜運転時の第2ステップ、第3ステップでは、送風機室水配管41から送風機室15内に放熱された熱量が、空気冷媒熱交換器7側へ送風されるので、熱量伝達は促進され、除霜加熱能力が更に増加するので、除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
In each embodiment described above, the
1 ヒートポンプ給湯室外機
2 圧縮機
3 膨張弁
4 吸入管
5 吐出管
6 送風機
7 空気冷媒熱交換器
8 水冷媒熱交換器
8a 水配管
8b 冷媒配管
9 電気部品収納箱
14 機械室
15 送風機室
17 ベース
18 前面部
19 後面部
20 上面部
21 右側面部
22 左側面部
23 サービスパネル
24,24a,24b 第1内部水配管
25,25a,25b,25c 第2内部水配管
26,33 送水ポンプ
27,35 切換弁
28 第2切換弁
29 水入口バルブ
30 給湯出口バルブ
31 貯湯装置
32 貯湯タンク
36 第1外部水配管
37 第2外部水配管
41 送風機室水配管
41a フィン
42,43,44,45 水配管
46 モータサポート
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ヒートポンプ給湯室外機は、
湯水が流れる室外機水回路と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒と前記室外機水回路の湯水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、
冷媒と空気との熱交換を行う空気冷媒熱交換器と、
前記空気冷媒熱交換器に送風する送風機と、
前記送風機を収納する送風機室と、
前記送風機室内に設けられ、前記室外機水回路に接続された送風機室水配管と、
を有するヒートポンプ式給湯装置。 A heat pump type hot water supply device equipped with a heat pump hot water supply outdoor unit,
The heat pump hot water supply outdoor unit is
An outdoor unit water circuit through which hot water flows,
A compressor for compressing the refrigerant;
A water-refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and hot water of the outdoor unit water circuit;
An air refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and air;
A blower for blowing air to the air refrigerant heat exchanger;
A blower chamber that houses the blower;
A blower room water pipe provided in the blower room and connected to the outdoor unit water circuit;
A heat pump type hot water supply apparatus having
前記送風機室水配管は、前記支柱に沿って設けられた部分を有し、
前記送風機室水配管の外径が前記支柱の幅以下である請求項1記載のヒートポンプ式給湯装置。 Forming a combination of a plurality of struts, comprising a support member that supports the blower
The blower chamber water pipe has a portion provided along the support column,
The heat pump hot water supply apparatus according to claim 1, wherein an outer diameter of the blower chamber water pipe is equal to or less than a width of the support column.
前記送風機室水配管は、前記支柱と接触して設けられた部分を有する請求項1記載のヒートポンプ式給湯装置。 Forming a combination of a plurality of struts, comprising a support member that supports the blower
The heat pump hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the blower chamber water pipe has a portion provided in contact with the support column.
前記水冷媒熱交換器で加熱された湯水が前記送風機室水配管に循環するように送水する送水ポンプと、
を備え、
前記空気冷媒熱交換器の着霜を除霜する除霜運転の少なくとも一部の工程において、前記水冷媒熱交換器で加熱された湯水が前記送風機室水配管に循環するように前記流路切換手段を切り換えて前記送水ポンプを作動させる請求項1乃至4の何れか1項記載のヒートポンプ式給湯装置。 Channel switching means capable of switching channels so that hot water heated by the water refrigerant heat exchanger can be circulated to the blower chamber water piping;
A water supply pump for supplying water so that hot water heated by the water refrigerant heat exchanger circulates in the blower chamber water pipe;
With
In at least a part of the defrosting operation for defrosting the frosting of the air refrigerant heat exchanger, the flow path switching is performed so that hot water heated by the water refrigerant heat exchanger circulates in the blower chamber water pipe. The heat pump type hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the water pump is operated by switching means.
前記流路切換手段および前記送水ポンプが前記貯湯装置に設けられている請求項5記載のヒートポンプ式給湯装置。 It further comprises a hot water storage device connected to the outdoor unit water circuit via an external water pipe,
The heat pump type hot water supply apparatus according to claim 5, wherein the flow path switching means and the water supply pump are provided in the hot water storage apparatus.
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