JP2015197255A - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a vapor compression refrigeration cycle apparatus.
従来、特許文献1に、ヒートポンプ式給湯機に適用されて加熱対象流体である給湯水を加熱する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が開示されている。
Conventionally,
この種の冷凍サイクル装置では、低圧冷媒と外気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる室外熱交換器(蒸発器)を備えており、低外気温かつ高湿度条件時等に作動させると、室外熱交換器に着霜が生じてしまうおそれがある。このような着霜が生じると、室外熱交換器の外気通路が霜によって閉塞されてしまうので、室外熱交換器における冷媒の吸熱量が減少して、冷凍サイクル装置の給湯水の加熱能力が大きく低下してしまう。 This type of refrigeration cycle apparatus includes an outdoor heat exchanger (evaporator) that evaporates the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant and the outside air. When operated at low outdoor temperature and high humidity conditions, There is a risk of frost formation on the outdoor heat exchanger. When such frost formation occurs, the outdoor air passage of the outdoor heat exchanger is blocked by frost, so the amount of heat absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger is reduced, and the heating capacity of the hot water in the refrigeration cycle apparatus is increased. It will decline.
これに対して、特許文献1の冷凍サイクル装置では、室外熱交換器の温度が予め定めた基準温度以下となった際に、室外熱交換器へ向けて外気を送風する送風機の回転数(送風能力)を増加させている。これにより、室外熱交換器における冷媒の吸熱量を増加させて、室外熱交換器に着霜が生じてしまうことを抑制するとともに、冷凍サイクル装置の給湯水(加熱対象流体)の加熱能力の低下を抑制している。
In contrast, in the refrigeration cycle apparatus of
ところが、特許文献1の冷凍サイクル装置のように、室外熱交換器の温度が基準温度以下となった際に、送風機の回転数を増加させてしまうと、室外熱交換器に着霜が生じてしまうことを抑制できるものの、送風機の作動音(騒音)が大きくなり、この作動音がユーザにとって耳障りとなってしまうおそれがある。
However, like the refrigeration cycle apparatus of
本発明は、上記点に鑑み、騒音の増加を招くことなく、蒸発器の着霜による加熱対象流体の加熱能力の低下を抑制可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the refrigerating-cycle apparatus which can suppress the fall of the heating capability of the heating target fluid by the frost formation of an evaporator, without causing the increase in noise in view of the said point.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒と加熱対象流体とを熱交換させて加熱対象流体を加熱する放熱器(12)と、放熱器(12)から流出した冷媒を減圧させる減圧手段(13)と、減圧手段(13)にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(14)と、圧縮機(11)の冷媒吐出能力を制御する吐出能力制御手段(40a)と、減圧手段(13)の絞り開度を制御する絞り開度制御手段(40b)と、蒸発器(14)に着霜が生じているか否かを判定する着霜判定手段(S11)と、を備え、
着霜判定手段(S11)が蒸発器(14)に着霜が生じていると判定した際に、吐出能力制御手段(40a)が冷媒吐出能力を増加させるとともに、絞り開度制御手段(40b)が減圧手段(13)の絞り開度を増加させる冷凍サイクル装置を特徴としている。
The present invention has been devised in order to achieve the above object. In the invention according to
When the frost formation determination means (S11) determines that frost formation has occurred in the evaporator (14), the discharge capacity control means (40a) increases the refrigerant discharge capacity and the throttle opening degree control means (40b). Is characterized by a refrigeration cycle device that increases the throttle opening of the decompression means (13).
これによれば、着霜判定手段(S11)が蒸発器(14)に着霜が生じていると判定した際に、絞り開度制御手段(40b)が減圧手段(13)の絞り開度を増加させるので、蒸発器(14)へ流入する低圧冷媒の圧力を上昇させて、蒸発器(14)における冷媒蒸発温度を上昇させることができる。従って、蒸発器(14)に着霜が生じてしまうこと、あるいは、蒸発器(14)の着霜が進行してしまうことを抑制できる。 According to this, when the frosting determination means (S11) determines that frost formation has occurred in the evaporator (14), the throttle opening degree control means (40b) determines the throttle opening degree of the pressure reduction means (13). Therefore, the pressure of the low-pressure refrigerant flowing into the evaporator (14) can be increased, and the refrigerant evaporation temperature in the evaporator (14) can be increased. Therefore, it can suppress that frost formation arises in an evaporator (14) or frost formation of an evaporator (14) advances.
さらに、着霜判定手段(S11)が蒸発器(14)に着霜が生じていると判定した際に、吐出能力制御手段(40a)が冷媒吐出能力を増加させるので、放熱器(12)を流通する冷媒流量を増加させることができる。従って、蒸発器(14)における冷媒蒸発温度を上昇させて、蒸発器(14)における低圧冷媒の吸熱量を低下させてしまっても、冷凍サイクル装置の加熱対象流体の加熱能力が低下してしまうことを抑制できる。 Further, when the frost determination means (S11) determines that frost is generated in the evaporator (14), the discharge capacity control means (40a) increases the refrigerant discharge capacity. The flow rate of the circulating refrigerant can be increased. Therefore, even if the refrigerant evaporation temperature in the evaporator (14) is increased and the heat absorption amount of the low-pressure refrigerant in the evaporator (14) is decreased, the heating capacity of the heating target fluid of the refrigeration cycle apparatus is decreased. This can be suppressed.
つまり、本請求項に記載の発明によれば、従来技術のような騒音の増加を招くことなく、蒸発器(14)の着霜による加熱対象流体の加熱能力の低下を抑制可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。 In other words, according to the invention described in this claim, a refrigeration cycle apparatus capable of suppressing a decrease in the heating capacity of the fluid to be heated due to frost formation of the evaporator (14) without causing an increase in noise as in the prior art. Can be provided.
ここで、本請求項における冷凍サイクル装置の加熱対象流体の加熱能力とは、放熱器(12)における加熱対象流体の加熱能力である。従って、加熱対象流体の加熱能力は、放熱器(12)入口側冷媒のエンタルピから放熱器(12)出口側冷媒のエンタルピを減算したエンタルピ差と、放熱器(12)を流通する高圧冷媒の流量(質量流量)とを積算した値等を用いて定義することができる。 Here, the heating capability of the fluid to be heated of the refrigeration cycle apparatus in the present claims is the heating capability of the fluid to be heated in the radiator (12). Therefore, the heating capacity of the fluid to be heated includes the enthalpy difference obtained by subtracting the enthalpy of the radiator (12) outlet side refrigerant from the enthalpy of the radiator (12) inlet side refrigerant, and the flow rate of the high-pressure refrigerant flowing through the radiator (12). It can be defined using a value obtained by integrating (mass flow rate).
また、本請求項における着霜判定手段(S11)は、実際に蒸発器(14)に着霜が生じているか否かを判定する判定手段に限定されることなく、蒸発器(14)に着霜が生じ得る運転条件であるか否かを判定し、蒸発器(14)に着霜が生じ得る運転条件であると判定した際に蒸発器(14)に着霜が生じていると判定する判定手段や、蒸発器(14)に着霜が生じている可能性があるか否かを判定し、蒸発器(14)に着霜が生じている可能性があると判定した際に蒸発器(14)に着霜が生じていると判定する判定手段を含む。 Further, the frosting determination means (S11) in this claim is not limited to the determination means for determining whether or not frost formation has actually occurred in the evaporator (14), and the frosting determination means (S11) is attached to the evaporator (14). It is determined whether or not the operating conditions can cause frost, and when it is determined that the operating conditions can cause frost formation in the evaporator (14), it is determined that frost formation has occurred in the evaporator (14). It is determined whether there is a possibility that frost formation has occurred in the determination means or the evaporator (14), and when it is determined that frost formation may have occurred in the evaporator (14), the evaporator (14) includes determination means for determining that frost formation has occurred.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜図3を用いて、本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置(ヒートポンプサイクル)10を、ヒートポンプ式給湯機1に適用している。さらに、ヒートポンプ式給湯機1は、図1の全体構成図に示すように、冷凍サイクル装置10の他に、貯湯タンク20、および水循環回路30等を備えている。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described using FIGS. 1-3. In the present embodiment, a refrigeration cycle apparatus (heat pump cycle) 10 according to the present invention is applied to a heat pump type
冷凍サイクル装置10は、ヒートポンプ式給湯機1において、加熱対象流体である給湯水を加熱する機能を果たす。貯湯タンク20は、冷凍サイクル装置10にて加熱された給湯水を貯湯する貯湯手段である。さらに、水循環回路30は、冷凍サイクル装置10の水−冷媒熱交換器12と貯湯タンク20との間で給湯水を循環させる水回路である。
The
より詳細には、冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、水−冷媒熱交換器12、電気式膨張弁13、および室外熱交換器14を順次配管で接続して構成されたものである。
More specifically, the
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機11の吐出口側から電気式膨張弁13の入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
Further, in the
圧縮機11は、冷凍サイクル装置10において冷媒を吸入し、臨界圧力以上となるまで圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構を電動モータにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機構としては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。
The
電動モータは、後述する制御装置40から出力される制御信号によって、その回転数が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態の電動モータは、圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
The electric motor has its rotational speed controlled by a control signal output from the
圧縮機11の吐出口には、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12a入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路12a、および水循環回路30を循環する給湯水を流通させる水通路12bを有し、冷媒通路12aを流通する高圧冷媒と水通路12bを流通する給湯水とを熱交換させて、給湯水を加熱する放熱器である。
A
このような水−冷媒熱交換器12の具体的構成として、冷媒通路12aの外周に水通路12bを配置して冷媒と冷却水とを熱交換させる構成や、冷媒通路12aとして冷媒を流通させる蛇行状のチューブあるいは複数本のチューブを採用し、隣り合うチューブ間に水通路12bを形成し、さらに、冷媒と冷却水との間の熱交換を促進するコルゲートフィンやプレートフィンを設ける構成等を採用してもよい。
As a specific configuration of such a water-
さらに、本実施形態では、水−冷媒熱交換器12として、冷媒通路12aを流通する冷媒の流れ方向と水通路12bを流通する給湯水の流れ方向が対向流となる対向流型の熱交換器を採用している。
Further, in the present embodiment, the water-
このような対向流型の熱交換器では、冷媒通路12a入口側の冷媒と水通路12b出口側の給湯水とを熱交換させ、冷媒通路12a出口側の冷媒と水通路12b入口側の給湯水とを熱交換させることができるので、熱交換領域の全域に亘って給湯水と冷媒との温度差を確保して熱交換効率を向上させることができる。
In such a counter-flow heat exchanger, heat is exchanged between the refrigerant on the
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、前述の如く、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aでは、冷媒は凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。
In addition, since the
水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12a出口側には、電気式膨張弁13の入口側が接続されている。電気式膨張弁13は冷媒通路12aから流出した冷媒を減圧させる減圧手段である。
The inlet side of the
より具体的には、電気式膨張弁13は、絞り開度を変更可能に構成された弁体、およびこの弁体の絞り開度を変化させる電動アクチュエータを有する可変絞り機構で構成されている。この電動アクチュエータは、制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
More specifically, the
電気式膨張弁13の出口側には、室外熱交換器14の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器14は、電気式膨張弁13にて減圧された低圧冷媒と送風ファン14aにより送風された外気(室外空気)とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器である。送風ファン14aは、制御装置40から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される外気送風手段である。
The refrigerant inlet side of the
室外熱交換器14の冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。なお、室外熱交換器14の冷媒出口側から圧縮機11の吸入口側へ至る冷媒経路に、室外熱交換器14から流出した冷媒の気液を分離し、分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入口側へ流出させるとともに、分離された液相冷媒を余剰冷媒として貯えるアキュムレータを配置してもよい。
The refrigerant outlet of the
なお、図1の破線で囲まれた冷凍サイクル装置10の各構成機器11〜14、送風ファン14a等は、1つの筐体内に収容されてヒートポンプユニット100として一体的に構成されている。さらに、ヒートポンプユニット100は、室外に配置されている。
In addition, each component apparatus 11-14 of the refrigerating-
貯湯タンク20は、耐食性に優れた金属(例えば、ステンレス)で形成され、その外周を断熱材で覆う断熱構造あるいは二重タンクによる真空断熱構造等を有し、高温の給湯水を長時間保温することができる温水タンクである。また、本実施形態の貯湯タンク20は、中空円柱状に形成され、軸方向が略鉛直方向に延びる縦長形状に形成されている。
The hot
貯湯タンク20の上方側には、貯湯タンク20内に貯湯されている給湯水を流出させる流出用配管21、および水循環回路30を構成する高温側水配管32が接続されている。一方、貯湯タンク20の下方側には、水道水を流入させる給水用配管22、および水循環回路30を構成する低温側水配管31が接続されている。
Connected to the upper side of the hot
流出用配管21の出口側には、図示しない温度調整弁が接続されている。そして、この温度調整弁にて、貯湯タンク20から流出した高温の給湯水と低温の水道水が混合されることによって、目標出湯温度に調整された給湯水が、キッチンや風呂場等に配置された蛇口、シャワー等の給湯端末から出湯される。
A temperature control valve (not shown) is connected to the outlet side of the
なお、図1の一点鎖線で囲まれた貯湯タンク20、流出用配管21の一部、給水用配管22の一部等は、1つの筐体内に収容されてタンクユニット200として一体的に構成されている。さらに、タンクユニット200は、ヒートポンプユニット100と同様に、室外に配置されている。
Note that the hot
水循環回路30は、低温側水配管31、および高温側水配管32を有して構成されている。低温側水配管31は、貯湯タンク20から流出した低温の給湯水を水−冷媒熱交換器12の水通路12b入口側へ導く低温側水通路である。高温側水配管32は、水−冷媒熱交換器12の水通路12b出口側から流出した高温の給湯水を貯湯タンク20側へ導く高温側水通路である。
The
低温側水配管31には、水循環ポンプ34が配置されている。水循環ポンプ34は、貯湯タンク20の下方側から流出した給湯水を吸入して、水−冷媒熱交換器12の水通路12b側へ圧送する水圧送手段である。この水循環ポンプ34の回転数(水圧送能力)は、制御装置40から出力される制御電圧によって制御される。
A
そして、制御装置40が水循環ポンプ34を作動させると、貯湯タンク20の下方側から流出した給湯水が、低温側水配管31→水循環ポンプ34→水−冷媒熱交換器12の水通路12b→高温側水配管32の順に流れて、貯湯タンク20の上方側へ流入する。なお、本実施形態では、水循環回路30に配置された水循環ポンプ34は、図1の破線で示すように、ヒートポンプユニット100の筐体内に収容されている。
When the
次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。制御装置40は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する。
Next, an outline of the electric control unit of the present embodiment will be described. The
制御装置40の出力側には、圧縮機11の電動モータ、電気式膨張弁13の電動アクチュエータ、送風ファン14a、および水循環ポンプ34等の各種制御対象機器が接続されている。
Various control target devices such as an electric motor of the
一方、制御装置40の入力側には、タンク内温度センサ41、入水温度センサ42、沸上温度センサ43、蒸発器温度センサ44、外気温センサ45、高圧側圧力センサ46等が接続され、これらのセンサ群の検出信号が制御装置40へ入力される。
On the other hand, a tank
タンク内温度センサ41は、貯湯タンク20内に貯湯された給湯水の温度を検出するタンク内温度検出手段である。より具体的には、本実施形態のタンク内温度センサ41は、貯湯タンク20内に上下方向に並んで配置された複数個(本実施形態では、5つ)の温度センサによって構成されている。これにより、制御装置40では、複数のタンク内温度センサ41の出力信号によって、貯湯タンク20内の水位レベルに応じた給湯水の温度、および貯湯タンク20内の温度分布を検出することができる。
The tank
入水温度センサ42は、水−冷媒熱交換器12の水通路12b入口側の給湯水温度である入水温度Twiを検出する入水温度検出手段である。
The incoming
沸上温度センサ43は、水通路12b出口側の給湯水温度である沸上温度Twoを検出する沸上温度検出手段である。
The boiling
蒸発器温度センサ44は、室外熱交換器14の温度(室外熱交換器14における冷媒蒸発温度に相当)である蒸発器温度Teを検出する蒸発器温度検出手段である。より具体的には、本実施形態の蒸発器温度センサ44は、室外熱交換器14内の冷媒温度を検出している。もちろん、蒸発器温度検出手段として、室外熱交換器14の熱交換フィン温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、室外熱交換器14のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。
The
外気温センサ45は、室外熱交換器14にて低圧冷媒と熱交換する外気の温度である外気温Tamを検出する外気温検出手段である。
The outside
高圧側圧力センサ46は、圧縮機11の吐出口側から電気式膨張弁13の入口側へ至るから吐出されたサイクルの高圧側冷媒圧力Pdを検出する高圧側圧力検出手段である。なお、図1では、図示の明確化のために、高圧側圧力センサ46を水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aの出口側から電気式膨張弁13の入口側へ至る冷媒通路内の冷媒圧力を検出するように配置した例を図示したが、もちろん圧縮機11の吐出口側から冷媒通路12aの入口側へ至る冷媒通路内の冷媒圧力を検出するように配置してもよい。
The high pressure
さらに、制御装置40の入力側には、室内に配置されたリモコン(操作パネル)50が接続されている。このリモコン50には、ヒートポンプ式給湯機1の作動を要求する作動要求信号および停止を要求する停止要求信号を出力する作動スイッチ、各給湯端末から出湯される給湯水の温度(目標出湯温度)を設定する温度設定スイッチ等が設けられており、これらのスイッチの操作信号が制御装置40へ入力される。
Further, a remote controller (operation panel) 50 disposed in the room is connected to the input side of the
なお、本実施形態の制御装置40は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体的に構成されたものであるが、制御装置40のうちそれぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。
Note that the
例えば、制御装置40のうち、圧縮機11の冷媒吐出能力(回転数)を制御する構成が、吐出能力制御手段40aを構成しており、電気式膨張弁13の絞り開度を制御する構成が、絞り開度制御手段40bを構成している。さらに、制御装置40の記憶回路のうち、後述する目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を記憶している回路が目標値記憶手段40cを構成している。
For example, in the
さらに、吐出能力制御手段40a、絞り開度制御手段40b等を制御装置40に対して別の装置で構成してもよいし、制御装置40のうち冷凍サイクル装置10構成機器の作動を制御する制御装置をヒートポンプ側制御装置として制御装置40に対して別の装置で構成してもよい。
Further, the discharge capacity control means 40a, the throttle opening degree control means 40b, and the like may be configured by another device with respect to the
次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機1の作動について説明する。ヒートポンプ式給湯機1に外部から電源が供給された状態で、リモコン50の作動スイッチが投入されると、制御装置40が予め記憶回路に記憶している制御処理(制御プログラム)を実行する。
Next, the operation of the heat pump
この制御処理では、貯湯タンク20に冷凍サイクル装置10の水−冷媒熱交換器12にて加熱された給湯水を貯湯するための沸上運転の制御処理が実行される。
In this control process, a boiling operation control process for storing hot water heated in the hot
沸上運転では、制御装置40が、リモコン50の操作信号およびセンサ群41〜46等により検出された検出信号を読み込み、読み込まれた操作信号および検出信号に基づいて、冷凍サイクル装置10の各種制御対象機器11、13、14a、および水循環ポンプ34へ出力される制御信号あるいは制御電圧を決定する。
In the boiling operation, the
例えば、圧縮機11(具体的には、圧縮機11の電動モータ)へ出力される制御信号については、外気温センサ45により検出された検出外気温Tamに基づいて、予め制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。より具体的には、外気温Tamの低下に伴って、圧縮機11の目標回転数(目標冷媒吐出能力)が増加するように決定される。
For example, the control signal output to the compressor 11 (specifically, the electric motor of the compressor 11) is stored in the
また、電気式膨張弁13(具体的には、電気式膨張弁13の電動アクチュエータ)へ出力される制御信号については、フィードバック制御手法等を用いて、高圧側圧力センサ46によって検出された高圧側冷媒圧力Pdが目標高圧となるように決定される。この目標高圧は、外気温Tamおよび高圧側冷媒圧力Pd等に基づいて、予め制御装置40に記憶された制御マップを参照して、冷凍サイクル装置10の成績係数(COP)が極大値となるように決定される。
The control signal output to the electric expansion valve 13 (specifically, the electric actuator of the electric expansion valve 13) is detected by the high pressure
また、送風ファン14aへ出力される制御電圧については、外気温Tamに基づいて、予め制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。
The control voltage output to the
また、水循環ポンプ34へ出力される制御電圧については、フィードバック制御手法等を用いて、沸上温度センサ43によって検出された沸上温度Twoが目標沸上温度Tw(本実施形態では、90℃)となるように決定される。この目標沸上温度Twは、沸上運転によって貯湯タンク20に貯えられる給湯水の温度が、貯湯タンク20内のレジオネラ菌を死滅させることのできる温度以上、あるいは、レジオネラ菌の繁殖を抑制可能な温度以上となるように設定されている。
Moreover, about the control voltage output to the
そして、制御装置40は、上記の如く決定した制御信号および制御電圧を各種制御対象機器へ出力する。その後、予め定めた沸上運転の終了条件が成立するまで、検出信号および操作信号の読み込み→各種制御対象機器の制御状態の決定→各種制御対象機器への制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。
And the
従って、沸上運転時には、冷凍サイクル装置10の圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒が、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aへ流入して、水循環ポンプ34によって水通路12bへ圧送された給湯水と熱交換する。これにより、水通路12bへ流入した給湯水が目標沸上温度Twとなるように加熱される。
Therefore, during the boiling operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
水−冷媒熱交換器12から流出した高圧冷媒は、電気式膨張弁13にて減圧される。電気式膨張弁13にて減圧された冷媒は、室外熱交換器14へ流入し、送風ファン14aから送風された外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器14から流出した冷媒は、圧縮機11へ吸入されて再び圧縮される。
The high-pressure refrigerant flowing out of the water-
一方、水−冷媒熱交換器12にて加熱された給湯水は、高温側水配管32を介して、貯湯タンク20の上方側へ流入して貯湯タンク20内に貯湯される。前述の如く、本実施形態の貯湯タンク20は、その軸方向が略鉛直方向に延びる縦長形状に形成されているので、沸上運転が終了した際の貯湯タンク20内の給湯水には、上方側から下方側へ向かって徐々に温度低下する温度分布が生じることになる。
On the other hand, the hot water heated by the water-
また、本実施形態の制御装置40では、タイマー手段等を用いて、夜間の安価な商用電力を利用できる深夜電力時間帯(例えば、23時から翌朝7時迄)に沸上運転を実行している。これにより、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1では、貯湯タンク20に貯えられる給湯水を沸き上げるために必要な電力コストを低減させている。
Further, in the
ここで、本実施形態の冷凍サイクル装置10のように、室外熱交換器14にて低圧冷媒と外気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる構成では、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度が着霜温度(具体的には、0℃)以下になってしまうと、室外熱交換器14に着霜が生じてしまうおそれがある。
Here, as in the
このような着霜は、室外熱交換器14の外気通路を閉塞させて、室外熱交換器14の熱交換性能を著しく低下させてしまうので、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量を減少させてしまう。その結果、冷凍サイクル装置10の給湯水の加熱能力、すなわち水−冷媒熱交換器12における給湯水の加熱能力を低下させてしまう。
Such frosting blocks the outdoor air passage of the
なお、本実施形態の水−冷媒熱交換器12における給湯水の加熱能力は、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12a入口側冷媒のエンタルピから冷媒通路12a出口側冷媒のエンタルピを減算したエンタルピ差と、水−冷媒熱交換器12を流通する高圧冷媒の流量(質量流量)とを積算した値によって定義される。
The heating capacity of the hot water supply in the water-
そこで、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、制御装置40が図2のフローチャートに示す制御処理を実行することによって、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、室外熱交換器14に着霜が生じてしまうこと、あるいは、室外熱交換器14の着霜が進行してしまうことを抑制している。
Therefore, in the
図2に示す制御処理は、メインルーチンである沸上運転の制御処理のサブルーチンとして所定の制御周期毎に実行される。また、図2のフローチャートの各制御ステップは、制御装置40が有する各種の機能実現手段を構成している。
The control process shown in FIG. 2 is executed at predetermined control cycles as a subroutine of the boiling operation control process that is the main routine. Further, each control step in the flowchart of FIG. 2 constitutes various function realizing means possessed by the
まず、ステップS11では、室外熱交換器14に着霜が生じているか否かを判定する。具体的には、ステップS11では、外気温Tamから蒸発器温度センサ44によって検出された蒸発器温度Teを減算した温度差(Tam−Te)が、予め定めた基準温度差以上となっている際に、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定する。
First, in step S11, it is determined whether or not frost formation has occurred in the
従って、このステップS11は、特許請求の範囲に記載された着霜判定手段を構成している。さらに、本実施形態のステップS11では、実際に室外熱交換器14に着霜が生じているか否かを判定するために、室外熱交換器14に着霜が生じ得る運転条件になっているか否かを判定している。換言すると、ステップS11では、室外熱交換器14に着霜が生じている可能性があるか否かを判定していると表現することもできる。
Therefore, this step S11 comprises the frost formation determination means described in the claims. Furthermore, in step S11 of this embodiment, in order to determine whether or not frost formation has actually occurred in the
そして、ステップS11にて、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際には、ステップS12へ進み、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定されなかった際には、メインルーチンへ戻る。
And when it determines with the frost formation having arisen in the
ステップS12では、目標値記憶手段40cに記憶された目標冷媒吐出能力となるように、制御装置40の吐出能力制御手段40aが圧縮機11の冷媒吐出能力(回転数)を徐々に増加させる。さらに、目標値記憶手段40cに記憶された目標絞り開度となるように、制御装置40の絞り開度制御手段40bが電気式膨張弁13の絞り開度を徐々に増加させる。
In step S12, the discharge capacity control means 40a of the
ここで、目標値記憶手段40cでは、図3の制御特性図に示すように、蒸発器温度Teに対応する目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を記憶している。この制御特性図の詳細については後述する。さらに、ステップS12では、予め定めた所定の待機時間の経過を待って、メインルーチンへ戻る。 Here, the target value storage means 40c stores the target refrigerant discharge capacity and the target throttle opening corresponding to the evaporator temperature Te as shown in the control characteristic diagram of FIG. Details of this control characteristic diagram will be described later. Further, in step S12, the process returns to the main routine after a predetermined standby time has elapsed.
次に、沸上運転によって高温の給湯水が貯湯タンクに貯湯された状態で、各種給湯端末からの出湯が要求された際には、制御装置40は、各種給湯端末から出湯される給湯水の温度がリモコン50の温度設定スイッチによって設定された各給湯端末の目標出湯温度となるように、温度調整弁の作動を制御する。なお、本実施形態における「各種給湯端末からの出湯が要求された際」とは、「ユーザによって蛇口、シャワー等の出湯操作(開栓操作)が行われた際」等が該当する。
Next, when hot water from the various hot water supply terminals is requested in a state where hot hot water is stored in the hot water storage tank by the boiling operation, the
以上の如く、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1では、沸上運転を実行することによって、貯湯タンク20に高温の給湯水を貯湯する。そして、温度調整弁にて、貯湯タンク20に貯えられた高温の給湯水に水道水を混合させることによって、ユーザの所望の温度に調整された給湯水を各給湯端末から出湯させることができる。
As described above, in the heat pump type
さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10によれば、着霜判定手段を構成する制御ステップS11にて、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、制御ステップS12にて、電気式膨張弁13の絞り開度を増加させる。
Furthermore, according to the
これにより、室外熱交換器14へ流入させる低圧冷媒の圧力を上昇させて、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を上昇させることができる。従って、室外熱交換器14に着霜が生じてしまうこと、あるいは、室外熱交換器14の着霜が進行してしまうことを抑制できる。
Thereby, the pressure of the low-pressure refrigerant flowing into the
これに加えて、制御ステップS11にて、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、制御ステップS12にて、圧縮機11の冷媒吐出能力(回転数)を増加させるので、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aを流通する冷媒流量を増加させることができる。
In addition to this, when it is determined in control step S11 that frost formation has occurred in the
これにより、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を上昇させて、室外熱交換器14における低圧冷媒の吸熱量を低下させてしまっても、水−冷媒熱交換器12における給湯水の加熱能力が低下してしまうことを抑制できる。
Thereby, even if the refrigerant | coolant evaporation temperature in the
その結果、本実施形態の冷凍サイクル装置10によれば、送風ファン14aの騒音の増加を招くことなく、室外熱交換器14の着霜による給湯水の加熱能力の低下を抑制することができる。
As a result, according to the
ここで、制御ステップS11にて、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、電気式膨張弁13の絞り開度を大きく増加させると、外気温Tamと室外熱交換器14における冷媒蒸発温度との温度差が縮小してしまい、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が大きく減少してしまうおそれがある。
Here, when it is determined in control step S11 that frost formation has occurred in the
さらに、電気式膨張弁13の絞り開度を不必要に増加させると、室外熱交換器14における冷媒の飽和温度が外気温Tamより高くなってしまい、低圧冷媒が室外熱交換器14にて外気から吸熱できなくなってしまう。従って、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際には、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量を大きく低下させないように、電気式膨張弁13の絞り開度を増加させることが望ましい。
Furthermore, if the throttle opening degree of the
一方、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、圧縮機11の冷媒吐出能力を大きく増加させると、圧縮機11の作動音(騒音)が大きくなり、この作動音がユーザにとって耳障りとなってしまうおそれがある。従って、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際には、圧縮機11の騒音が大きくならないように、圧縮機11の冷媒吐出能力を増加させることが望ましい。
On the other hand, when it is determined that frost formation has occurred in the
そこで、本実施形態では、目標値記憶手段40cが、前述の図3の制御特性図に示すように、蒸発器温度Teに対応する目標絞り開度および目標冷媒吐出能力を記憶しており、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が大きく減少してしまうこと、および圧縮機11の騒音が大きくなってしまうことの双方を抑制している。
Therefore, in the present embodiment, the target value storage means 40c stores the target throttle opening and the target refrigerant discharge capacity corresponding to the evaporator temperature Te as shown in the control characteristic diagram of FIG. Both the heat absorption amount of the refrigerant in the
より詳細には、図3の制御特性図において、左下側から右上側へ向かって延びる破線は、蒸発器温度Teの変化を表している。さらに、図3の横軸は、蒸発器温度Teに対応する目標冷媒吐出能力を表し、図3の縦軸は、蒸発器温度Teに対応する目標絞り開度を表している。 More specifically, in the control characteristic diagram of FIG. 3, a broken line extending from the lower left side to the upper right side represents a change in the evaporator temperature Te. Further, the horizontal axis in FIG. 3 represents the target refrigerant discharge capacity corresponding to the evaporator temperature Te, and the vertical axis in FIG. 3 represents the target throttle opening corresponding to the evaporator temperature Te.
例えば、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定されていない通常時に対して、室外熱交換器14に着霜が生じていることが判定された際の蒸発器温度Teが−5℃であれば、目標冷媒吐出能力をN5に増加させ、目標絞り開度をO5に増加させる。また、室外熱交換器14に着霜が生じていることが判定された際の蒸発器温度Teが−10℃であれば、目標冷媒吐出能力をN10に増加させ、目標絞り開度をO10に増加させる。
For example, the evaporator temperature Te when it is determined that frost formation has occurred in the
さらに、図3に示すように、N5<N10、およびO5<O10の関係になっているので、本実施形態の目標値記憶手段40cでは、蒸発器温度Teの低下に伴って、目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を増加させるように記憶している。
Furthermore, as shown in FIG. 3, since N 5 <N 10 and O 5 <O 10 , the target
このように、目標値記憶手段40cが、蒸発器温度Teに応じた目標絞り開度および目標冷媒吐出能力を予め記憶していることで、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、電気式膨張弁13の絞り開度および圧縮機11の冷媒吐出能力の双方を不必要に増加させてしまうことを確実に抑制できる。その結果、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が大きく減少してしまうこと、および圧縮機11の騒音が大きくなってしまうことの双方を確実に抑制することができる。
Thus, it is determined that frost formation has occurred in the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図2の制御ステップS12の制御態様を変更した例を説明する。
(Second Embodiment)
This embodiment demonstrates the example which changed the control aspect of control step S12 of FIG. 2 with respect to 1st Embodiment.
本実施形態の制御ステップS12では、目標値範囲記憶手段10dに記憶された目標冷媒吐出能力の範囲内で吐出能力制御手段40aが圧縮機11の冷媒吐出能力(回転数)を徐々に増加させる。さらに、目標値範囲記憶手段10dに記憶された目標絞り開度の範囲内で絞り開度制御手段40bが電気式膨張弁13の絞り開度を徐々に増加させる。
In control step S12 of the present embodiment, the discharge capacity control means 40a gradually increases the refrigerant discharge capacity (rotation speed) of the
つまり、目標値範囲記憶手段10dでは、図4の制御特性図に示すように、蒸発器温度Teに対応する目標冷媒吐出能力の範囲および目標絞り開度の範囲を記憶している。また、この目標冷媒吐出能力の範囲および目標絞り開度の範囲は、第1実施形態と同様に、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が大きく減少してしまうこと、および圧縮機11の騒音が大きくなってしまうことの双方を抑制できるように決定された範囲である。
That is, the target value range storage means 10d stores a target refrigerant discharge capacity range and a target throttle opening range corresponding to the evaporator temperature Te as shown in the control characteristic diagram of FIG. Further, in the range of the target refrigerant discharge capacity and the range of the target throttle opening, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the
より詳細には、図4の制御特性図において、左下側から右上側へ向かって延びる一点鎖線および破線は、蒸発器温度Teの変化を表している。さらに、上側の一点鎖線は、蒸発器温度Teに応じた目標冷媒吐出能力の範囲の下限値および目標絞り開度の上限値を示している。一方、下側の破線は、蒸発器温度Teに応じた目標冷媒吐出能力の範囲の上限値および目標絞り開度の下限値を示している。 More specifically, in the control characteristic diagram of FIG. 4, the alternate long and short dash line and the broken line extending from the lower left side to the upper right side represent changes in the evaporator temperature Te. Furthermore, the upper one-dot chain line indicates the lower limit value of the target refrigerant discharge capacity range and the upper limit value of the target throttle opening degree according to the evaporator temperature Te. On the other hand, the lower broken line indicates the upper limit value of the target refrigerant discharge capacity range and the lower limit value of the target throttle opening degree according to the evaporator temperature Te.
従って、図4にて上側の一点鎖線と下側の破線とに挟まれた領域は、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が大きく減少してしまうこと、および圧縮機11の騒音が大きくなってしまうことの双方を抑制可能な領域となる。
Therefore, in the region between the upper one-dot chain line and the lower dashed line in FIG. 4, the heat absorption amount of the refrigerant in the
また、図4にて上側の一点鎖線よりも上側の領域(図4の斜線ハッチングで示す領域)は、電気式膨張弁13の絞り開度が大きくなり、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が大きく減少してしまうおそれがある領域となる。一方、図中の下側の破線よりも下側の領域(図5の網掛けハッチングで示す領域)は、圧縮機11の冷媒吐出能力が大きくなり、圧縮機11の騒音が大きくなってしまうおそれがある領域となる。
Further, in the region above the upper one-dot chain line in FIG. 4 (the region indicated by hatching in FIG. 4), the throttle opening of the
例えば、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定されていない通常時に対して、室外熱交換器14に着霜が生じていることが判定された際の蒸発器温度Teが−5℃であれば、目標冷媒吐出能力の範囲は、図4に示すN5min以上、かつ、N5max以下となる。同様に、目標絞り開度の範囲は、図4に示すO5min以上、かつ、O5max以下となる。
For example, the evaporator temperature Te when it is determined that frost formation has occurred in the
さらに、蒸発器温度Teが−10℃であれば、目標冷媒吐出能力の範囲は、図4に示すN10min以上、かつ、N10max以下となる。同様に、目標絞り開度の範囲は、図4に示すO10min以上、かつ、O10max以下となる。 Furthermore, if the evaporator temperature Te is −10 ° C., the range of the target refrigerant discharge capacity is N 10 min or more and N 10 max or less shown in FIG. Similarly, the range of the target throttle opening is O 10 min or more and O 10max or less shown in FIG.
さらに、図4に示すように、N5min<N10min、およびN5max<N10maxの関係になっており、O5min<O10min、およびO5max<O10maxの関係になっている。従って、目標値範囲記憶手段10dでは、蒸発器温度Teの低下に伴って、目標冷媒吐出能力の範囲の下限値および上限値、並びに、目標絞り開度の範囲の下限値および上限値を増加させるように記憶している。 Furthermore, as shown in FIG. 4, N 5min <N 10min, and N 5max <has become a relation of N 10Max, it has a relationship of O 5min <O 10min, and O 5max <O 10max. Accordingly, the target value range storage means 10d increases the lower limit value and upper limit value of the target refrigerant discharge capacity range and the lower limit value and upper limit value of the target throttle opening range as the evaporator temperature Te decreases. I remember that.
また、本実施形態の制御ステップS12では、深夜電力時間帯に実行される沸上運転時に、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際には、上側の一点鎖線を用いて目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を決定する。さらに、深夜電力時間帯であっても、低外気温時のように高い加熱能力が要求される際には、下側の破線を用いて目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を決定する。
Further, in the control step S12 of the present embodiment, when it is determined that frost formation has occurred in the
その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10においても、第1実施形態と同様に、騒音の増加を招くことなく、室外熱交換器14の着霜による給湯水の加熱能力の低下を抑制することができる。
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, also in the
さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、深夜電力時間帯に実行される沸上運転時に、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、上側の一点鎖線を用いて目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を決定している。
Furthermore, in the
つまり、絞り開度制御手段40bが、目標絞り開度の範囲内の上限値となるように電気式膨張弁13の絞り開度を増加させ、吐出能力制御手段40aが、目標冷媒吐出能力の範囲内の下限値となるように圧縮機11の冷媒吐出能力を増加させる。従って、深夜電力時間帯に圧縮機11の騒音が大きくなってしまうことを効果的に抑制することができる。
That is, the throttle opening degree control means 40b increases the throttle opening degree of the
また、深夜電力時間帯であっても外気温が予め定めた基準外気温度よりも低くなっており高い加熱能力が要求される際には、下側の破線を用いて目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を決定する。 Also, when the outside air temperature is lower than the predetermined reference outside air temperature even in the late-night power hours and a high heating capacity is required, the target refrigerant discharge capacity and the target throttle are used using the lower broken line. Determine the opening.
つまり、絞り開度制御手段40bが、目標絞り開度の範囲内の下限値となるように電気式膨張弁13の絞り開度を増加させ、吐出能力制御手段40aが、目標冷媒吐出能力の範囲内の上限値となるように圧縮機11の冷媒吐出能力を増加させる。従って、高い加熱能力が要求される際には、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が減少してしまうことを効果的に抑制することができる。
That is, the throttle opening degree control means 40b increases the throttle opening degree of the
以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10によれば、運転条件に応じて目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を変化させることによって、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量が大きく減少してしまうことの抑制効果、および圧縮機11の騒音が大きくなってしまうことの抑制効果を適切に得ることができる。
As described above, according to the
もちろん、目標冷媒吐出能力および目標絞り開度は、上限値あるいは下限値に限定されることなく、それぞれ図4の制御特性図に示される目標冷媒吐出能力の範囲内および目標絞り開度の範囲内で決定してもよい。 Of course, the target refrigerant discharge capacity and the target throttle opening are not limited to the upper limit value or the lower limit value, but are within the target refrigerant discharge capacity range and target throttle opening range shown in the control characteristic diagram of FIG. You may decide by.
さらに、図4では、上側の一点鎖線および下側の破線の傾きが異なっている制御特性図について説明したが、これらの傾きはこれに限定されない。つまり、上側の一点鎖線および下側の破線の傾きは、冷凍サイクル装置10の作動特性に応じて決定すればよく、上側の一点鎖線および下側の破線の傾きが同一となっていてもよい。
Furthermore, although FIG. 4 demonstrated the control characteristic figure from which the inclination of the upper dashed-dotted line and the lower broken line differed, these inclinations are not limited to this. That is, the slopes of the upper one-dot chain line and the lower dashed line may be determined according to the operating characteristics of the
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、室外熱交換器14に着霜が生じてしまうこと、あるいは、室外熱交換器14の着霜が進行してしまうことを抑制するためのサブルーチンの制御態様を、図5のフローチャートに示すように変更した例を説明する。
(Third embodiment)
In the present embodiment, compared to the first embodiment, a subroutine for suppressing the frost formation in the
本実施形態のステップS11では、第1実施形態と同様に、室外熱交換器14に着霜が生じているか否かを判定する。ステップS11にて、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際には、ステップS13へ進み、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定されなかった際には、メインルーチンへ戻る。
In step S11 of the present embodiment, it is determined whether frost formation has occurred in the
ステップS13では、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際の圧縮機11の駆動トルクを算出する。具体的には、高圧側冷媒圧力Pd、および蒸発器温度Teから求められる室外熱交換器14における冷媒蒸発圧力(低圧側冷媒圧力)を用いて圧縮機11の駆動トルクを算定してステップS14へ進む。従って、本実施形態のステップS13は、特許請求の範囲に記載されたトルク算定手段を構成している。
In step S13, the driving torque of the
ステップS14では、ステップS13にて算出された圧縮機11の駆動トルクが維持されるように(すなわち、ステップS13にて算出された圧縮機11の駆動トルクが変化しないように)、絞り開度制御手段40bが電気式膨張弁13の絞り開度を徐々に増加させ、吐出能力制御手段40aが圧縮機11の冷媒吐出能力(回転数)を徐々に増加させる。
In step S14, the throttle opening degree control is performed so that the driving torque of the
具体的には、このステップS14では、蒸発器温度Teに基づいて、目標値記憶手段40cに記憶された制御マップを参照して、電気式膨張弁13の目標絞り開度を決定する。さらに、決定された目標絞り開度に基づいて、図6の制御特性図に示すように、圧縮機11の目標冷媒吐出能力を決定する。
Specifically, in step S14, the target throttle opening degree of the
より詳細には、図6の制御特性図において、左下側から右上側へ向かって延びる実線は、圧縮機11の駆動トルクが一定となる線を示している。なお、図6では、3本の実線を例示しているが、これらの線はそれぞれ異なる駆動トルクTa、Tb、Txを表しており、Ta<Tx<Tbの関係がある。また、駆動トルクTxを示す実線の両側の破線は、駆動トルクの許容誤差範囲を示している。
More specifically, in the control characteristic diagram of FIG. 6, a solid line extending from the lower left side toward the upper right side indicates a line where the driving torque of the
例えば、室外熱交換器14に着霜が生じていることが判定された際の蒸発器温度Teが−X℃であり、圧縮機11の駆動トルクがTxだった際には、理想的な目標冷媒吐出能力は、図6に示すNxに決定され、許容誤差範囲からNxは、Nxmin以上、かつ、Nxmax以下に決定される。
For example, when the evaporator temperature Te when it is determined that frost formation has occurred in the
そして、上記の如く決定された目標絞り開度をOxとなるように、電気式膨張弁13の絞り開度を増加させ、さらに、上記の如く決定された目標冷媒吐出能力をNxとなるように、圧縮機11の冷媒吐出能力(回転数)を増加させる。その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。
Then, the throttle opening of the
従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10においても、第1実施形態と同様に、騒音の増加を招くことなく、室外熱交換器14の着霜による給湯水の加熱能力の低下を抑制することができる。
Therefore, also in the
より詳細には、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器14に着霜が生じていると判定された際に、圧縮機11の騒音を増加させる要因となる駆動トルクの増加を抑制するように、圧縮機11の冷媒吐出能力を増加させている。従って、圧縮機11の騒音が大きくなってしまうことを効果的に抑制できる。
More specifically, in the
ここで、特許請求の範囲に記載された「圧縮機(11)の駆動トルクが維持される」とは、「圧縮機11の駆動トルクが全く変化しないように維持される」という意味に限定されず、本実施形態の如く、圧縮機(11)の駆動トルクが予め定めた許容誤差範囲内で維持される」ことも含む意味である。
Here, “the driving torque of the compressor (11) is maintained” described in the claims is limited to the meaning of “the driving torque of the
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、着霜判定手段を構成する制御ステップS1にて、温度差(Tam−Te)に基づいて、室外熱交換器14に着霜が生じているか否かを判定した例を説明したが、着霜判定手段における具体的な判定条件はこれに限定されない。例えば、着霜判定手段にて、外気温Tamが0℃以下となっている際に室外熱交換器14に着霜が生じていると判定してもよいし、蒸発器温度Teが予め定めた基準着霜温度以下となっている際に室外熱交換器14に着霜が生じていると判定してもよい。
(1) In the above-described embodiment, whether or not frost formation has occurred in the
(2)上述の実施形態では、沸上運転の終了条件の詳細について説明していないが、沸上運転の終了条件としては、例えば、複数個の温度センサによって構成されるタンク内温度センサ41のうち所定の温度センサ(例えば、最下方側に配置された温度センサ)によって検出された温度が予め定めた沸上運転終了温度となった際に、沸上運転を終了させるようにしてもよい。
(2) In the above-described embodiment, details of the end condition of the boiling operation are not described. However, as the end condition of the boiling operation, for example, the
また、沸上温度センサ43によって検出された沸上温度Two、水循環ポンプ34の水圧送能力、および冷凍サイクル装置10の作動時間等から算出される貯湯タンク20内に給湯水に供給された総熱量が予め定めた基準総熱量以上となった際に、沸上運転を終了させるようにしてもよい。また、沸上運転の開始から予め定めた所定時間が経過した際に、沸上運転を終了させるようにしてもよい。
Further, the total amount of heat supplied to the hot water supply in the hot
(3)上述の第3実施形態では、制御ステップS13にて圧縮機11の駆動トルクを算定して、算定された駆動トルクか維持されるように、圧縮機11および電気式膨張弁13の作動を制御した例を説明したが、圧縮機11の駆動トルクを検出してトルク検出手段を設け、制御ステップS13にてトルク検出手段の検出信号を読み込むようにしてもよい。
(3) In the third embodiment described above, the drive torque of the
さらに、第3実施形態では、蒸発器温度Teに基づいて決定された目標絞り開度を用いて、圧縮機11の駆動トルクが維持されるように、圧縮機11の目標冷媒吐出能力を決定した例を説明したが、逆に、蒸発器温度Teに基づいて決定された目標冷媒吐出能力を用いて、圧縮機11の駆動トルクが維持されるように、電気式膨張弁13の目標絞り開度を決定してもよい。
Furthermore, in 3rd Embodiment, the target refrigerant | coolant discharge capability of the
(4)上述の実施形態では、圧縮機11として電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機11はこれに限定されない。例えば、圧縮機として、プーリ、ベルト等を介して内燃機関(エンジン)から伝達される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機を採用してもよい。エンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能な可変容量型圧縮機等を採用することができる。
(4) In the above-described embodiment, the example in which the electric compressor is adopted as the
(5)上述の実施形態では、給湯端末として、蛇口、シャワー等を設けた例を説明したが、給湯端末として、浴槽へ給湯水を出湯させる浴槽用給湯端末、床暖房用の温水パネル、あるいは壁暖房用の温水パネル等を設けてもよい。 (5) In the above-described embodiment, an example in which a faucet, a shower, and the like are provided as a hot water supply terminal has been described. However, as a hot water supply terminal, a hot water terminal for a bathtub that discharges hot water to the bathtub, a hot water panel for floor heating, or A hot water panel for wall heating may be provided.
(6)上述の実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒として二酸化炭素を採用し、超臨界冷凍サイクルを構成しているが、これに限らず、冷媒としてフロン系冷媒、HC系冷媒等を採用して、サイクルの高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成してもよい。
(6) In the
11 圧縮機
12 水−冷媒熱交換器(放熱器)
13 電気式膨張弁(減圧手段)
14 室外熱交換器(蒸発器)
40a 吐出能力制御手段
40b 絞り開度制御手段
11
13 Electric expansion valve (pressure reduction means)
14 Outdoor heat exchanger (evaporator)
40a discharge capacity control means 40b throttle opening control means
Claims (8)
前記圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒と加熱対象流体とを熱交換させて前記加熱対象流体を加熱する放熱器(12)と、
前記放熱器(12)から流出した冷媒を減圧させる減圧手段(13)と、
前記減圧手段(13)にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させて前記低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(14)と、
前記圧縮機(11)の冷媒吐出能力を制御する吐出能力制御手段(40a)と、
前記減圧手段(13)の絞り開度を制御する絞り開度制御手段(40b)と、
前記蒸発器(14)に着霜が生じているか否かを判定する着霜判定手段(S11)と、を備え、
前記着霜判定手段(S11)が前記蒸発器(14)に着霜が生じていると判定した際に、前記吐出能力制御手段(40a)が前記冷媒吐出能力を増加させるとともに、前記絞り開度制御手段(40b)が前記減圧手段(13)の絞り開度を増加させることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A compressor (11) for compressing and discharging the refrigerant;
A radiator (12) that heats the fluid to be heated by exchanging heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11) and the fluid to be heated;
Decompression means (13) for decompressing the refrigerant flowing out of the radiator (12);
An evaporator (14) for exchanging heat between the low pressure refrigerant decompressed by the decompression means (13) and the outside air to evaporate the low pressure refrigerant;
Discharge capacity control means (40a) for controlling the refrigerant discharge capacity of the compressor (11);
Throttle opening control means (40b) for controlling the throttle opening of the pressure reducing means (13);
Frosting determination means (S11) for determining whether or not frost is generated in the evaporator (14),
When the frosting determination means (S11) determines that frost formation has occurred in the evaporator (14), the discharge capacity control means (40a) increases the refrigerant discharge capacity and the throttle opening degree. The refrigeration cycle apparatus characterized in that the control means (40b) increases the throttle opening of the pressure reducing means (13).
前記蒸発器温度検出手段(44)によって検出された蒸発器温度(Te)に対応する目標冷媒吐出能力および目標絞り開度を記憶する目標値記憶手段(40c)と、を備え、
前記目標値記憶手段(40c)は、前記蒸発器温度(Te)の低下に伴って、前記目標冷媒吐出能力および前記目標絞り開度を増加させるように記憶しており、
前記着霜判定手段(S11)が前記蒸発器(14)に着霜が生じていると判定した際に、前記吐出能力制御手段(40a)が前記目標冷媒吐出能力となるように前記冷媒吐出能力を増加させるとともに、前記絞り開度制御手段(40b)が前記目標絞り開度となるように前記絞り開度を増加させることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 Evaporator temperature detecting means (44) for detecting the temperature of the evaporator (14);
Target value storage means (40c) for storing the target refrigerant discharge capacity and target throttle opening corresponding to the evaporator temperature (Te) detected by the evaporator temperature detection means (44),
The target value storage means (40c) stores the target refrigerant discharge capacity and the target throttle opening so as to increase as the evaporator temperature (Te) decreases.
When the frosting determination means (S11) determines that frost formation has occurred in the evaporator (14), the refrigerant discharge capacity is set so that the discharge capacity control means (40a) becomes the target refrigerant discharge capacity. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the throttle opening degree is increased so that the throttle opening degree control means (40b) reaches the target throttle opening degree.
前記蒸発器温度検出手段(44)によって検出された蒸発器温度(Te)に対応する目標冷媒吐出能力の範囲および目標絞り開度の範囲を記憶する目標値範囲記憶手段(10d)を備え、
前記目標値範囲記憶手段(10d)は、前記蒸発器温度(Te)の低下に伴って、前記目標冷媒吐出能力の範囲の下限値および上限値、並びに、前記目標絞り開度の範囲の下限値および上限値を増加させるように記憶しており、
前記着霜判定手段(S11)が前記蒸発器(14)に着霜が生じていると判定した際に、前記吐出能力制御手段(40a)が前記目標冷媒吐出能力の範囲内で前記冷媒吐出能力を増加させるとともに、前記絞り開度制御手段(40b)が前記目標絞り開度の範囲内で前記絞り開度を増加させることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 Evaporator temperature detecting means (44) for detecting the temperature of the evaporator (14);
A target value range storage means (10d) for storing a target refrigerant discharge capacity range and a target throttle opening range corresponding to the evaporator temperature (Te) detected by the evaporator temperature detection means (44);
The target value range storage means (10d) has a lower limit value and an upper limit value of the range of the target refrigerant discharge capacity, and a lower limit value of the range of the target throttle opening as the evaporator temperature (Te) decreases. And remember to increase the upper limit,
When the frost determination means (S11) determines that frost is generated in the evaporator (14), the discharge capacity control means (40a) is within the range of the target refrigerant discharge capacity. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the throttle opening control means (40b) increases the throttle opening within a range of the target throttle opening.
少なくとも前記高圧側圧力検出手段(46)によって検出された高圧側冷媒圧力(Pd)を用いて、前記圧縮機(11)の駆動トルクを算定するトルク算定手段(S13)と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 High pressure side pressure detecting means (46) for detecting the pressure of the high pressure side refrigerant from the discharge port of the compressor (11) to the inlet side of the pressure reducing means;
Torque calculating means (S13) for calculating the driving torque of the compressor (11) using at least the high pressure side refrigerant pressure (Pd) detected by the high pressure side pressure detecting means (46). The refrigeration cycle apparatus according to claim 6.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114026481A (en) * | 2019-06-14 | 2022-02-08 | 株式会社尼康 | Variable magnification optical system, optical apparatus, and method for manufacturing variable magnification optical system |
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2014
- 2014-04-02 JP JP2014075890A patent/JP2015197255A/en active Pending
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