JP2013185803A - ヒートポンプ式温水暖房装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒漏れを誤検知することなく、使用性を向上させたヒートポンプ式温水暖房装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも圧縮機1、水冷媒熱交換器3、減圧装置4、室外熱交換器5から形成された冷凍サイクルと、圧縮機1の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段1bと、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度を検出する吐出過熱度検出手段と、制御装置11aとを備え、圧縮機1が起動してから所定時間後に、吐出圧力検出手段1bにより検出された吐出圧力が第1設定圧力未満で、かつ、吐出過熱度検出手段により検出された吐出過熱度が所定値以上の場合、または、吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が、前記第1設定圧力よりも低く設定された第2設定圧力よりも低い場合に、圧縮機1の運転を停止させることを特徴とするヒートポンプ式温水暖房装置。
【選択図】図1
【解決手段】少なくとも圧縮機1、水冷媒熱交換器3、減圧装置4、室外熱交換器5から形成された冷凍サイクルと、圧縮機1の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段1bと、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度を検出する吐出過熱度検出手段と、制御装置11aとを備え、圧縮機1が起動してから所定時間後に、吐出圧力検出手段1bにより検出された吐出圧力が第1設定圧力未満で、かつ、吐出過熱度検出手段により検出された吐出過熱度が所定値以上の場合、または、吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が、前記第1設定圧力よりも低く設定された第2設定圧力よりも低い場合に、圧縮機1の運転を停止させることを特徴とするヒートポンプ式温水暖房装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、ヒートポンプ式温水暖房装置に関するものである。
従来では、石油やガスなどの燃焼系の燃料を熱源とした暖房機器の利用が大半を占めていたが、近年ではヒートポンプ技術を利用した暖房市場が急激に拡大している。
図3は、従来の冷暖房可能なヒートポンプ式温水暖房装置の構成である。図3に示すように従来のヒートポンプ式温水暖房装置は、圧縮機1、四方弁2、水冷媒熱交換器3、減圧装置4、室外熱交換器5を順次冷媒配管で環状に接続して構成される冷凍サイクルを有している。
そして、水冷媒熱交換器3で生成した冷温水を冷暖房端末に送るための水ポンプ8、空気と冷媒との熱交換を促進させるための送風ファン6を備えている。ヒートポンプ式温水暖房装置は、四方弁2を切り換えることで水冷媒熱交換器3を凝縮器または蒸発器にして暖房(または給湯)または冷房運転を行っている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、水冷媒熱交換器3などが収納された熱交換ユニットと、圧縮機1や室外熱交換器5などが収納されたヒートポンプユニットとが、それぞれ屋内と屋外に設置されるヒートポンプ式温水暖房装置の分離型においては、ユニット間を接続する配管長は一定ではないため、ヒートポンプ式温水暖房装置では、蒸発器の運転使用温度範囲を正確に定めるのが困難のため、冷媒漏れを誤検知してしまう課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷媒漏れを誤検知することなく、使用性を向上させたヒートポンプ式温水暖房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式温水暖房装置は、少なくとも冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒と水とが熱交換を行う水冷媒熱交換器、前記冷媒を減圧する減圧装置、前記冷媒と空気とが熱交換を行う室外熱交換器から形成された冷凍サイクルと、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記圧縮機の吐出冷媒の過熱度を検出する吐出過熱度検出手段と、制御装置とを備え、前記圧縮機が起動してから所定時間後に、前記吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が第1設定圧力未満で、かつ、前記吐出過熱度検出手段により検出された吐出過熱度が所定値以上の場合、または、前記吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が、前記第1設定圧力よりも低く設定された第2設定圧力よりも低い場合に、前記制御装置は、前記圧縮機の運転を停止させることを特徴とするものである。
これにより、配管長変化なども考慮できるので、冷媒漏れを完全に検知することができ、使用性を向上させたヒートポンプ式温水暖房装置を提供できる。
本発明によれば、冷媒漏れを誤検知することなく、使用性を向上させたヒートポンプ式温水暖房装置を提供できる。
第1の発明は、少なくとも冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒と水とが熱交換を行う水冷媒熱交換器、前記冷媒を減圧する減圧装置、前記冷媒と空気とが熱交換を行う室外熱交換器から形成された冷凍サイクルと、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記圧縮機の吐出冷媒の過熱度を検出する吐出過熱度検出手段と、制御装置とを備え、前記圧縮機が起動してから所定時間後に、前記吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が第1設定圧力未満で、かつ、前記吐出過熱度検出手段により検出された吐出過熱度が所定値以上の場合、または、前記吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が、前記第1設定圧力よりも低く設定された第2設定圧力よりも低い場合に、前記制御装置は、前記圧縮機の運転を停止させることを特徴とするヒートポンプ式温水暖房装置である。
これにより、配管長変化なども考慮できるので、冷媒漏れを完全に検知することができ、使用性を向上させたヒートポンプ式温水暖房装置を提供できる。また、冷媒不足のまま圧縮機が運転し続けないので、圧縮機の耐久性を向上できる。
第2の発明は、特に第1の発明において、前記制御装置は、前記圧縮機の運転停止の回数が、所定回数以上の場合には、前記圧縮機を再起動させないとともに、その旨を報知する構成としたことを特徴とするものである。
これにより、圧縮機の耐久性を向上できるとともに、冷凍サイクルの異常を使用者に知らせることができる。
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、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ式温水暖房装置の構成図である。まず、図1を用いてヒートポンプ式温水暖房装置の構成を説明する。
図1は、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ式温水暖房装置の構成図である。まず、図1を用いてヒートポンプ式温水暖房装置の構成を説明する。
本実施の形態のヒートポンプ式温水暖房装置は、冷媒を圧縮して高温冷媒を吐出する圧縮機1と、水と高温冷媒とを熱交換して高温水を生成する水冷媒熱交換器3と、冷媒を減圧する減圧装置4と、空気と冷媒とで熱交換を行う室外熱交換器5とを冷媒配管7で接続してなる冷凍サイクルを有している。
また、前記冷凍サイクルには、暖房時には圧縮機1から冷媒を水冷媒熱交換器3に流すように、冷房時には圧縮機1から冷媒を室外熱交換器5に流すように、冷媒流路を切り換える四方弁2を設けている。
なお、ヒートポンプユニット10a内には、前記圧縮機1、前記減圧装置4、前記室外熱交換器5が配設されており、熱交換ユニット10b内には、前記水冷媒熱交換器3が配設されており、前記ヒートポンプユニット10aと前記熱交換ユニット10bとは、冷媒
配管にて接続されている。
配管にて接続されている。
また、圧縮機1の吐出配管には、前記圧縮機1から吐出された冷媒温度を検出する吐出温度検出手段である吐出温度センサ1aと、前記圧縮機1から吐出された冷媒の圧力を検出する圧力検出手段である吐出圧力センサ1bとが設けられている。
さらに、室外熱交換器5へ送風するための送風ファン6と、室外熱交換器5に吸い込まれる空気の温度を検出する外気温度検出手段である温度センサ5aとが設けられている。
吐出圧力センサ1bで検出された圧力が圧縮機1の運転使用範囲を超えないように、圧縮機1の周波数を制御している。なお、冷媒にはR410Aを用いているが、その他、フルオロカーボン系の冷媒を用いることができる。また、圧縮機1は密閉型であり、高圧側にモータを配し、モータには希土類磁石を用いている。また、アキュームレータを用いない構成とすることで、小型化・軽量化が可能となる。
また、居室内を冷暖房する冷暖房端末24(例えば、床暖房パネル、ラジエーターパネルやファンコイルユニット等)を備えており、冷暖房端末24の内部を水冷媒熱交換器3で生成した冷温水を流して居室内を冷暖房するものである。
更に、給湯(例えば、シャワー等)に用いるお湯を溜める給湯タンク22を備えており、水冷媒熱交換器3で生成した高温水を給湯用熱交換器23に流して給湯タンク内部の水を温める。そのため、流路切換弁21が水冷媒熱交換器3の出口側に設けられており、流路切換弁21を切り換えることで給湯用熱交換器23側の給湯用水回路20aと、冷暖房端末24側の冷暖房用水回路20bにそれぞれ水が循環する構成となっている。
水冷媒熱交換器3の入口側には水を循環させるための水ポンプ8を備えている。また、水冷媒熱交換器3の入口側には入水温度を検出する入水温度検出手段である温度センサ3aと、水冷媒熱交換器3の出口側には出水温度を検出する出水温度検出手段である温度センサ3bとを備えている。
そして、ヒートポンプ式温水暖房装置の給湯または冷暖房運転では、水ポンプ8を駆動して給湯用熱交換器23内または冷暖房端末24に冷温水を循環させるとともに、温度センサ3bが検出する冷温水の温度が、リモコン装置等(図示せず)で設定した設定温度よりも所定温度高い(冷房運転時は低い)ことを検出するまで冷凍サイクルを運転し、温度センサ3bが検出する温度が設定温度よりも所定温度高い(冷房運転時は低い)温度を検出すると、冷凍サイクルの運転を停止する。
一方、冷凍サイクルの運転は、吐出温度センサ1aで検出した吐出温度が、所定の温度となるように、減圧装置4の開度が制御される。但し、冷凍サイクルの運転を停止させた以降も、冷暖房端末24または給湯用熱交換器23内を循環する水の温度を検出しなければならないため、水ポンプ8は駆動させたままの状態にする。なお、水ポンプ8はACポンプとDCポンプのいずれであってもかまわない。
すなわち、本実施の形態のヒートポンプ式温水暖房装置は、冷凍サイクルを構成する機能部品のうち、水冷媒熱交換器3以外の部品をヒートポンプユニット10aの筐体内に収納し、水冷媒熱交換器3および水ポンプ8を、熱交換ユニット10bの筐体内に収納する構成としている。
この場合、ヒートポンプユニット10aを屋外に配し、熱交換ユニット10bを屋内に配することで、上記のように屋内と屋外とは冷媒配管によって接続されることになる。そ
のため冬期など外気温度が低い時であっても、屋内と屋外とは冷媒配管で接続されているため、水配管で接続されているときに比べて凍結の恐れが低いという利点がある。
のため冬期など外気温度が低い時であっても、屋内と屋外とは冷媒配管で接続されているため、水配管で接続されているときに比べて凍結の恐れが低いという利点がある。
また、ヒートポンプユニット10a、熱交換ユニット10bのいずれにも、制御装置11a、11bを有しており、各ユニット内に設けられた機器に運転指示を行う。
以上のように構成されたヒートポンプ式温水暖房装置において、以下、冷媒漏れ検知制御について説明する。
図2は、冷媒漏れ検知制御を示すフローチャートである。以下、本実施の形態の冷媒漏れ検知制御について、図2を用いて説明する。
運転が開始されると、まず圧縮機1を起動し(ステップ1)、圧縮機運転後所定時間が経過しているか判断する(ステップ2)。所定時間が経過している場合はステップ3に移行する。
ステップ3にて、吐出圧力センサ1bで検出した圧力が第2設定温度(第1設定温度よりも低い)未満かどうかを確認し、成立していればステップ5に移行し、条件が成立していない場合は、ステップ4に移行する。
ステップ3では、冷媒がほぼ完全に抜けてしまっているかを確認しており、冷媒が完全に抜けてしまった場合は、吐出過熱度が正しく検知できなくなるため、圧力のみで判定している。
ステップ4にて、圧力が第1設定温度未満かつ吐出過熱度が設定値以上かどうかを確認し、成立していればステップ5に移行し、条件が成立していない場合はステップ3に戻る。ステップ4では冷媒が中途半端に抜けてしまっていないかを判定している。
なお、吐出過熱度を検出する吐出過熱度検出手段は、吐出圧力センサ1bと吐出温度センサ1aから構成されており、圧力とその圧力に対応する凝縮温度が、ヒートポンプユニット制御装置11aに予め設定されており、吐出温度センサ1aが検出した温度から、吐出圧力センサ1bが検出した圧力に対応する予め設定された凝縮温度をマイナスすることで、吐出過熱度を計算している。
なお、凝縮器(暖房時は水冷媒熱交換器3、冷房時は室外熱交換器5)側に凝縮温度が検出できる温度センサがある場合は、吐出温度センサ1aで検出した吐出温度から、吐出圧力センサ1bの代わりに凝縮温度が検出できる温度センサが検出した凝縮温度をマイナスすることで、吐出過熱度を計算してもよい。
冷媒漏れを検知した場合は、圧縮機1を停止し(ステップ5)、異常回数をカウントアップする(ステップ6)。
ステップ7にて、異常回数が所定回数以上かどうかを確認し、成立していればシステムダウンし、リモコン装置等(図示せず)に異常表示を行い(ステップ9)、異常回数が未達であれば、圧縮機1の再起動待ちを行い(ステップ8)、3分経過した時点で、圧縮機1を再起動する。
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ式温水暖房装置は、ユニット間の接続配管長によらず冷媒漏れを確実に検知でき、圧縮機が損傷する前に安全に停止することができ、使用者にその異常を知らせることができる。
以上のように、本発明のヒートポンプ式温水暖房装置は、冷媒漏れを誤検知することなく使用性を向上させたヒートポンプ式温水暖房装置を提供できるため、家庭用のみならず業務用のヒートポンプ式温水暖房装置にも適用できる。
1 圧縮機
1a 吐出温度センサ
1b 吐出圧力センサ(吐出圧力検出手段)
2 四方弁
3 水冷媒熱交換器
4 減圧装置
5 室外熱交換器
6 送風ファン
8 水ポンプ
10a ヒートポンプユニット
10b 熱交換ユニット
11a ヒートポンプユニット制御装置
11b 熱交換ユニット制御装置
1a 吐出温度センサ
1b 吐出圧力センサ(吐出圧力検出手段)
2 四方弁
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4 減圧装置
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6 送風ファン
8 水ポンプ
10a ヒートポンプユニット
10b 熱交換ユニット
11a ヒートポンプユニット制御装置
11b 熱交換ユニット制御装置
Claims (2)
- 少なくとも冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒と水とが熱交換を行う水冷媒熱交換器、前記冷媒を減圧する減圧装置、前記冷媒と空気とが熱交換を行う室外熱交換器から形成された冷凍サイクルと、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記圧縮機の吐出冷媒の過熱度を検出する吐出過熱度検出手段と、制御装置とを備え、前記圧縮機が起動してから所定時間後に、前記吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が第1設定圧力未満で、かつ、前記吐出過熱度検出手段により検出された吐出過熱度が所定値以上の場合、または、前記吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が、前記第1設定圧力よりも低く設定された第2設定圧力よりも低い場合に、前記制御装置は、前記圧縮機の運転を停止させることを特徴とするヒートポンプ式温水暖房装置。
- 前記制御装置は、前記圧縮機の運転停止の回数が、所定回数以上の場合には、前記圧縮機を再起動させないとともに、その旨を報知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式温水暖房装置。
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