JP2016223669A - 制御装置及びヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】空気熱交換器5に付着する霜の量を推定し、ヒータ51の通電時間もしくはヒータ51の電力(加熱能力)を可変することにより、ドレインパン52上での氷結による問題を無くす。【解決手段】ヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機2と、圧縮された冷媒を空気熱交換器5で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置1とを備える。ヒートポンプ装置1の空気熱交換器5の下部にドレインパン52が設けられ、ドレインパン52はヒータ51にて加熱される。圧縮機2は制御装置で制御され、制御装置は、着霜状態検出手段70が空気熱交換器5の所定着霜状態を検出したときには、空気熱交換器5に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置1の除霜運転を行なう手段を備える。更に制御装置は、空気熱交換器5の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させる。【選択図】図2
Description
本発明は、ヒートポンプ装置の制御装置及びヒートポンプ式給湯装置に関わり、特にドレインパンに設置されているヒータの制御に関するものである。
従来、ドレインパンヒータの搭載位置に関する特許文献1に記載の室外機が知られている。この室外機は、ドレインパンヒータによってドレインパンを効率よく加熱できるものである。そのために、室外機は、下段圧縮機及び上段圧縮機と、空気熱交換器と、この空気熱交換器に隣接して設置された室外ファンと、を備えている。除霜運転時に発生するドレイン水の受け皿であるドレインパンが空気熱交換器の下方に設置されており、このドレインパンの下面にはドレインパンヒータが取り付けられている。このドレインパンヒータは、下段圧縮機及び上段圧縮機から吐出された冷媒を空気熱交換器に供給するのに用いられる冷媒配管から構成されている。
上記特許文献1の室外機は、空気熱交換器の下で、かつ、ファンの下に、冷媒配管から構成されたドレインパンヒータを設置し凍結を防ぐことを目的としているが、ドレインパンヒータの発熱量の制御に関する記述はない。また、特許文献1は、ドレインパンヒータを設置する位置をファンの直下にする、及びドレイン水の排水経路にヒータを置くという構成を有する。しかし、異常な量のドレイン水が出る、もしくは雪が吹き込むといった現象が起こると、ドレインパン上での氷結を防ぎきることができない。このため、発生した氷により他の機能品の故障、例えば、空気熱交換器の下にできた氷の上方に押し上げる力により、空気熱交換器の配管が損傷を受けるという問題を起こすことが考えられる。
本発明は上記問題点に鑑み、ドレインパンヒータの通電時間もしくはヒータの電力を可変することにより、ドレインパン上での大量氷結による問題を無くすことができる制御装置及びヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明では、圧縮機(2)と空気熱交換器(5)と、空気熱交換器(5)の下方に設けられたドレインパン(52)と、ドレインパン(52)を加熱するヒータ(51)とを有し、圧縮機(2)で圧縮された冷媒を空気熱交換器(5)で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置(1)の制御装置(100)であって、空気熱交換器(5)における着霜状態を検出したときには、空気熱交換器(5)に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置(1)の除霜運転を行なう除霜手段(S2601)と、ヒートポンプ装置(1)の除霜運転の開始状態又はヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報から、空気熱交換器(5)の着霜量を推定してヒータ(51)の消費電力量を可変させる可変手段(S2603、S2604)と、を備える。
この発明によれば、ヒートポンプ装置の除霜運転の開始状態、又はヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報から空気熱交換器の着霜量を推定している。そして、この着霜量が多いほど解氷能力が高くなるようにヒータの消費電力量を可変させることができる。故に、ヒータの消費電力量が一定の装置に比べ、ドレインパン上での大量氷結による問題を少なくすることができる。
次に、圧縮機(2)及び空気熱交換器(5)を有し、圧縮機(2)で圧縮された冷媒を空気熱交換器(5)で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置(1)と、空気熱交換器(5)の下方に設けられたドレインパン(52)と、ドレインパン(52)を加熱するヒータ(51)と、空気熱交換器(5)で吸熱した熱で温水を加熱する給湯用熱交換器(3)と、給湯用熱交換器(3)で加熱された温水を貯湯する貯湯タンク(10)と、少なくとも圧縮機(2)を制御する制御装置(100)と、を備え、制御装置(100)は、空気熱交換器(5)における着霜状態を検出したときには、空気熱交換器(5)に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置(1)の除霜運転を行なう除霜手段(S2601)と、ヒートポンプ装置(1)の除霜運転の開始状態、又はヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報から、空気熱交換器(5)の着霜量を推定してヒータ(51)の消費電力量を可変させる可変手段(S2603、S2604)と、を備えることを特徴としている。
この発明によれば、ヒートポンプ装置の除霜運転の開始状態、又はヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報から空気熱交換器の着霜量を推定する。そして、この着霜量が多いほど消費電力量が多く解氷能力が高いようにヒータの消費電力量を可変させることができる。故に、ヒータの消費電力量が一定の装置に比べ、ドレインパン上での大量氷結による問題が少ないヒートポンプ式給湯装置を提供できる。
なお、特許請求の範囲及び上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図6を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示す。図1において、耐食性に優れた金属製(例えばステンレス製)の貯湯タンク10は、外周部に断熱材が設置されており、給湯用の湯を長時間に渡って保温することができる。この貯湯タンク10は、縦長形状であり、その底面には導入口11が設けられ、この導入口11には、貯湯タンク10内に水道水を導入する給水経路である導入管12が接続されている。
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図6を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示す。図1において、耐食性に優れた金属製(例えばステンレス製)の貯湯タンク10は、外周部に断熱材が設置されており、給湯用の湯を長時間に渡って保温することができる。この貯湯タンク10は、縦長形状であり、その底面には導入口11が設けられ、この導入口11には、貯湯タンク10内に水道水を導入する給水経路である導入管12が接続されている。
貯湯タンク10の下部には、貯湯タンク10内の水を吸入するための吸入口13が設けられ、貯湯タンク10の上部には、貯湯タンク10内の湯を吐出するための吐出口14が設けられている。吸入口13と吐出口14とは循環回路16で接続されており、循環回路16の一部はヒートポンプ装置1内に設置されている。循環回路16には、ヒートポンプ装置1の内部もしくは外部に循環ポンプ16aが設けられている。
循環回路16のヒートポンプ装置1内に設置された部分には、給湯用熱交換器3が設けられている。給湯用熱交換器3は、水−冷媒熱交換器とも呼ばれる。給湯用熱交換器3は、吸入口13から吸入した貯湯タンク10内の下部の水を高温冷媒との熱交換により加熱して沸き上げて湯とし、この沸き上げた湯を循環ポンプ16aによって吐出口14から貯湯タンク10内に戻すことができる。
図2は、ヒートポンプ装置1の金属製の筐体1kの内部構造を透視して示している。図2において、CO2冷媒を使用したヒートポンプ装置1は、圧縮機2で高温高圧に圧縮されたCO2冷媒が、給湯用熱交換器3で高温水を生成し、減圧弁4で減圧される。減圧弁4は、開度可変式である。更に、冷媒は、空気熱交換器5で蒸発し、外気から吸熱し、再び圧縮機2に吸入される。ヒートポンプ装置1の各機能品は、冷媒配管にて連結されている。
空気熱交換器5の図2における裏側には外気温度を測定できる外気温度センサ70Td設けられている。この外気温度センサ70Tdのサーミスタはファン5fによって空気熱交換器5に吸い込まれる前の外気温度を検出する。そのため、より正確に外気の状態を把握できる。そして検出した外気温度によって、圧縮機2の回転数や減圧弁4の開度を調整し、外気温度に基づく最適なヒートポンプ装置1の運転を実施する。
インバータECU50は、圧縮機2と減圧弁4との動作や、サーミスタの温度検知等の機能品動作指示や、サーミスタ情報からの判定及び演算を行うマイコンを持つ。筐体1kの底部にはドレインパン52が設けられ、このドレインパン52の裏側にヒータ51が設けられている。ヒータ51は、絶縁シース内に抵抗線が設けられ蛇行配線されてドレインパン52の金属底部を通電されることにより加熱する。
ヒータ51は、インバータECU50からのON−OFFの指示に基づいて通電されることにより、ドレインパン52上で水が大量凍結するのを防ぐ役割をする。なお、図2においては、給湯用熱交換器3及び空気熱交換器5が縦置きで設置されている。なお、縦置きとは、熱交換器の空気の通り面が垂直に置かれることを言う。この縦置きの場合は、ヒートポンプ装置1の奥行寸法D2を小さくすることができる。その結果、マンション等の建屋に熱交換器が搭載しやすい。しかし、縦置きでは、空気熱交換器5等に着霜した水が下のドレインパン52に溜まり易く、ヒータ51の適切な運転が特に重要になる。
図1又は図2において、ヒートポンプ装置1は、圧縮機2、給湯用熱交換器3、可変式の減圧弁4、空気熱交換器5が順次環状に冷媒配管1aにより接続されて形成されている。ヒートポンプ装置1は、例えばマンションの場合、ベランダ等に設置される。冷媒配管1a内を循環する冷媒として二酸化炭素(CO2)を使用しているが他の冷媒を使用しても良い。
圧縮機2は、内蔵される電動モータによって駆動され、吸入した気相冷媒を臨界圧力以上に圧縮して吐出する。なお、圧縮機2は、制御装置100の中のヒートポンプ制御装置102によって稼働及びその冷媒吐出量(回転数)が制御されるようになっている。
給湯用熱交換器3は、圧縮機2より吐出された高温冷媒(ホットガス)と、貯湯タンク10内から供給される給湯用水との間で熱交換し、放熱作用によって給湯用水を加熱して湯とするものである。
この給湯用熱交換器3は、冷媒が流れる冷媒流路3aと、給湯用水が流れる給湯用水流路3bとを有し、冷媒流路3aを流れる冷媒の流れ方向と給湯用水流路3bを流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。なお、給湯用熱交換器3を流れる二酸化炭素冷媒は、圧縮機2で臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器3を流通する給湯用水に放熱して温度低下しても凝縮することはない。
減圧弁4は、給湯用熱交換器3から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧手段であり、具体的には弁開度を小さくするほど大きく減圧を行なうようになっている。減圧弁4は、制御装置100のヒートポンプ制御装置102によって弁開度が電気的に制御されるようになっている。
蒸発器を構成する空気熱交換器5は、図2のファン5fによって送風され、外気から吸熱して、減圧弁4で減圧された冷媒を蒸発させる熱源用熱交換器である。
前述した循環回路16のうち、ヒートポンプ装置1の中の給湯用熱交換器3より下流側の部位は、ヒートポンプ装置1により沸き上げられた湯を貯湯タンク10の上部に供給するための供給配管18となっている。
循環回路16には、給湯用熱交換器3の下流側において、供給配管18から分岐するように給湯配管19が設けられている。そして、供給配管18の給湯配管19の分岐接続点には、バルブ17が設けられている。このバルブ17は、ヒートポンプ装置1で沸き上げた湯の流通経路を供給配管18の下流端部をなす配管18aの方向もしくは給湯配管19の方向に切り替える切替手段(切替バルブ)としての機能を有する。
貯湯タンク10の上部における吐出口14は、貯湯タンク10の上部の湯を導出するための導出口20としての機能も有しており、この吐出口14を兼ねる導出口20に接続する配管18aは、貯湯タンク10の上部の湯を導出するための給湯配管でもある。
バルブ17は、ヒートポンプ装置1で沸き上げた湯の流通経路を給湯配管19の方向に切り替えたときには、給湯用熱交換器3から供給される湯の量と貯湯タンク10の導出口20から導出される湯の量との比率を制御するための混合バルブとしても機能する。すなわち、バルブ17は、混合割合調節手段に相当する。
給湯配管19には、導入管12から分岐した給水配管28の下流端が接続されている。そして、この接続点には、給湯配管19を流れる湯の量と給水配管28を介して供給される水の量の比率を制御し下流側にある風呂、シャワー及びカラン等の使用側端末に送る湯の温度を設定温度とするための混合バルブ29が設けられている。
貯湯タンク10の外壁面には、複数のサーミスタ(水位サーミスタ)が縦方向に間隔をあけて設置され、貯湯タンク10内の各水位レベルにおける温度情報を制御装置100に出力するようになっている。また、各配管経路にはサーミスタが適宜配設され、各配管を流れる冷媒、湯もしくは水の温度情報を制御装置100に出力するようになっている。
ヒートポンプ装置1においては、冷媒の温度を検出する着霜状態検出手段70であるサーミスタ70tが設けられている。循環回路16の給湯用熱交換器3における給湯用水流路3bより下流側かつバルブ17より上流側には、給湯用熱交換器3を通過した水の温度を検出する水温検出手段であるサーミスタ31が設けられている。
また、給湯配管19のバルブ17の下流側かつ混合バルブ29より上流側には、バルブ17により混合された湯の温度を検出する水温検出手段であるサーミスタ32が設けられている。更に、給湯配管19の混合バルブ29より下流側には、混合バルブ29により水を混合された湯の温度を検出する水温検出手段であるサーミスタ33が設けられている。また、給湯配管19には流量カウンタが設けられており、給湯配管19を流れる湯の流量情報を制御装置100に出力するようになっている。
図1の制御装置100は、貯湯タンク10のユニットを制御する貯湯タンク制御装置(貯湯タンクECU)101と、ヒートポンプ装置1を制御するヒートポンプ制御装置(ヒートポンプECU)102とにより構成されている。また、操作手段をなす操作盤110には各種操作スイッチや表示部が設けられている。
制御装置100は、外気温度センサ70Tdと、サーミスタ31、32、33及び給水サーミスタ34等の他のサーミスタからの温度情報、流量カウンタからの流量情報、及び操作盤110に設けられた操作スイッチからの信号等を受け入れている。そして、制御装置100は、手順に従って、ヒートポンプ装置1、ポンプ16a、各バルブ17、29等を制御するように構成されている。ヒートポンプ装置1の制御では、具体的には、減圧弁4の開度や圧縮機2を駆動する交流電源の周波数(圧縮機回転数)を制御するようになっている。
次に、上記構成に基づき、第1実施形態のヒートポンプ式給湯装置の作動について説明する。この実施形態のヒートポンプ式給湯装置では、制御装置100が、過去の使用実績等に基づく所定熱量を貯湯タンク10内に貯留するようにヒートポンプ装置1を運転する。
このとき、制御装置100は、サーミスタ31の検出温度が貯湯目標温度となるようにヒートポンプ装置1における沸き上げ運転制御を行なうとともにポンプ16aの循環流量制御を行なう。
これにより、貯湯タンク10内の下方部の水がヒートポンプ装置1の給湯用熱交換器3で加熱されて沸き上げられ、貯湯タンク10内の上部側から貯えられる。制御装置100は、使用側端末において出湯操作がなされると、使用側端末へ給湯するための給湯制御を行なう。
図3は、制御装置100の給湯時の概略制御動作を示すフローチャートである。給湯装置に電力供給されているときには、制御装置100は、使用側端末において出湯操作がなされたか否かを、給湯配管19に設けた流量カウンタからの流量情報に基づいて監視している(ステップS210)。
使用側端末における出湯の検出は、流量カウンタからの流量情報によるものに限定されず、例えばフロースイッチ等による流れ検出情報でもよい。また、検出位置も給湯配管19に限定されず、例えば、導入管12で検出するものでもよい。出湯検出としては、上記以外に、給湯配管19内の温度情報もしくは圧力情報、貯湯タンク10内の熱量情報や圧力情報等に基づいて行なってもよい。
ステップS210において、出湯を検出した場合には、ヒートポンプ装置1を運転して給湯用熱交換器3で給湯用水の沸き上げを行なう(ステップS220)。ステップS220では、ヒートポンプ装置1が停止しているときには運転を開始し、ヒートポンプ装置1が既に運転されている場合には運転を継続する。
ステップS220でヒートポンプ装置1の運転を開始もしくは継続したら、混合弁であるバルブ17の開度(開度比)制御を行なう(ステップS230)。これに合わせて、図1の混合バルブ29の開度(開度比)制御も行なう。ステップS220、S230では、具体的には、サーミスタ31の検出温度が第1所定温度となるようにヒートポンプ装置1を運転し、サーミスタ32の検出温度が第2所定温度となるようにバルブ17の開度比を調節する。また、サーミスタ33の検出温度が第3所定温度となるように混合バルブ29の開度比を調節する。
ここで、サーミスタ31の第1所定温度は、操作盤110等において設定された使用側端末における給湯設定温度に基づいて決定された温度でもよいし、一定温度でもよい。ただし、第1所定温度を比較的低い温度とした方がヒートポンプ装置1を高効率で運転することができ好ましい。例えば、第1所定温度は、給湯設定温度より若干低い温度(例えば設定温度−5℃)でもよいし、給湯設定温度と同等もしくは給湯設定温度より若干高い程度に抑制した温度(例えば設定温度+5℃)でもよい。
また、第2所定温度は、給湯設定温度と同等もしくは給湯設定温度より若干高い温度(例えば設定温度+5℃)であればよい。ただし、給湯温度と同等温度とするよりも若干高い温度としたほうが、給湯配管19の下流側において水を混合することで湯温をコントロールし易く、使用側端末への流量を増加することができ好ましい。また、第3所定温度は、給湯設定温度とすればよい。
これにより、ヒートポンプ装置1で出湯用の湯を沸き上げ、バルブ17でヒートポンプ装置1における給湯用熱交換器3からの湯に、必要に応じて貯湯タンク10からの湯を混合して給湯配管19に送る。更に、混合バルブ29で給湯配管19を流れる湯に必要に応じて水を混合し、設定された温度の湯を使用側端末から出湯する。
ステップS210において、出湯を検出しなかった場合には、ヒートポンプ装置1の運転を停止(OFF)する(ステップS240)。ステップS240では、ヒートポンプ装置1が運転しているときには運転を停止し、ヒートポンプ装置1が既に停止されている場合には停止状態を継続する。そして、ステップS210へリターンする。
ステップS230を実行して、ヒートポンプ装置1により湯を沸き上げ使用側端末へ出湯しているときには、空気熱交換器5が所定着霜状態に至ったか否か監視している(ステップS250)。ステップS250で所定着霜状態に至っていないと判断した場合には、ステップS210へリターンする。ここで、所定着霜状態とは、空気熱交換器5の外側に生成した霜により良好な熱交換(吸熱)が行なえず、除霜を必要とする着霜状態である。
上記したように、サーミスタ70tは、空気熱交換器5から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段であり、着霜状態検出手段でもある。流出冷媒温度は空気熱交換器5の着霜状態に応じて変動するものであるので、この検出温度に応じて空気熱交換器を構成する空気熱交換器5が所定着霜状態であるか否かを判断することができる。
従って、サーミスタ70t又は70fは、共に本実施形態における着霜状態検出手段70の一例であると言える。この第1実施形態では、図1のサーミスタ70t又は図2のサーミスタ70fの検出温度が−10℃となったときに、空気熱交換器5が除霜を必要とする所定着霜状態になったと判断している。
着霜状態検出手段70は、空気熱交換器流出冷媒温度を検出するサーミスタ70tに限定されず、空気熱交換器5の着霜状態を検出可能なものであればよい。従って、空気熱交換器5のフィン温度もしくはその関連値を検出できるものでもよい。つまり、着霜状態検出手段70として図2の空気熱交換器5のフィン温度を検出するサーミスタ70fを用いても良い。また、例えば、空気熱交換器5自体の温度、空気熱交換器5内を流通する冷媒の温度、空気熱交換器5の流入冷媒温度と流出冷媒温度との差、空気熱交換器5の流入冷媒温度と空気熱交換器5の中間部流通冷媒温度との差等を検出するものでもよい。また、ファン5fの送風抵抗の増加を検出して着霜検出しても良い。
更に、例えば、空気熱交換器5の中間部冷媒温度と空気熱交換器5の流出冷媒温度との差、外気温度、圧縮機の周波数(圧縮機回転数)等を検出するものでもよい。
次に、ステップS260の詳細を図4に示す。ステップS250で空気熱交換器5が所定着霜状態になったと判断した場合には、空気熱交換器5から霜を除去するように、ヒートポンプ装置1を除霜運転状態とする(ステップS2601)。具体的には、ヒートポンプ装置1の減圧弁4の開度を大きく開き、空気熱交換器5内に高温の冷媒を流通する。これにより、空気熱交換器5の外側における霜を融解して除霜する。
ここでは、減圧弁4の開度を調節して除霜運転状態としたが、空気熱交換器5の中に高温の冷媒を導入することができれば、これに限定されるものではない。例えば、圧縮機2の吐出側と空気熱交換器5の入口側とを繋ぐバイパス通路を設け、沸き上げ運転時にはこのバイパス通路を閉塞し、除霜運転時にはこの通路を開くものでもよい。
制御装置100は、ステップS2602において、給湯制御が開始されてからステップS2601の除霜運転が開始されるまでの経過時間を演算する。次に、ステップS2603において経過時間に応じてヒータ51の通電時間を演算する。次に、ステップS2604において、演算された通電時間に応じてドレインパン52の裏側のヒータ51に通電する。ステップS2603とステップS2604とは、ヒータ51への通電状態を可変させる可変手段を構成する。
次に、図3のステップS270において使用側端末から出湯中であるか否か判断する。ここでの出湯の検出は、ステップS210と同様に、給湯配管19に設けた流量カウンタからの流量情報等に基づいて行なう。
ステップS270において使用側端末から出湯中であると検出された場合には、混合割合調節手段となるバルブ17の開度比を変更する(ステップS280)。ここでは、速やかに、給湯用熱交換器3側の開度を絞るとともに貯湯タンク10側の開度を開くように所定開度比に変更し、給湯用熱交換器3からの出湯を停止もしくは大きく減少させる。
具体例としては、給湯用熱交換器3からの湯量と貯湯タンク10からの湯量の比が0%:100%、もしくは5%:95%となるような開度比に変更する。その後、ステップS230と同様に、サーミスタ32の検出温度が給湯設定温度に基づく温度(前述の第2所定温度)となるように、上記開度比が制御される。
原則的に、ステップS280の実行は、ステップS260におけるヒートポンプ装置1の除霜運転の開始と同時に行なわれるが、ステップS280の実行は、ステップS260におけるヒートポンプ装置1の除霜運転の開始に対し若干前後するものでもよい。換言すれば、バルブ17の開度比変更は、ヒートポンプ装置1の除霜運転の開始に対し、略同時であればよい。
ヒートポンプ装置1が除霜運転を開始しても、給湯用熱交換器3の熱容量等の熱的特性や給湯用熱交換器3からバルブ17までの配管長さ等に応じて、給湯用熱交換器3側からバルブ17に到達する湯の温度低下量が異なる。従って、バルブ17の開度比変更は、ヒートポンプ装置1の除霜運転の開始に対し、若干遅らせるものでもよい。
また、ステップS250において空気熱交換器5の所定着霜状態を検出した場合に、ステップS260においてヒートポンプ装置1の除霜運転を開始する前にステップS270、S280を実行しても良い。そして、バルブ17の開度比変更を、ヒートポンプ装置1の除霜運転の開始に対し、若干早めるものでもよい。
制御装置100は、ステップS280を実行したらステップS250へリターンする。また、ステップS270において使用側端末から出湯中でないと判断した場合には、ステップS280を行なうことなくステップS250へリターンする。
上記の構成及び作動によれば、制御装置100は、サーミスタ70t又は70fから成る着霜状態検出手段70の検出冷媒温度に基づいて空気熱交換器5が除霜を要する所定着霜状態であると判断する。そして所定着霜状態であると判断した場合には、空気熱交換器5に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置1の除霜運転を行なう。またそれとともに、除霜運転の開始と略同時に給湯用熱交換器3からの出湯を停止もしくは減少するようにバルブ17の開度変更を行なう。
また、ステップS260においては、給湯制御が開始されてからステップS2601の除霜運転が開始されるまでの経過時間をメモリに記憶する。そして、この経過時間により空気熱交換器5の着霜量を推定し、ひいては、ドレインパン52に付着する氷の厚さを推定することができる。よって経過時間から図5のマップを用いてヒータ51の通電時間をステップS2603によって決定する。
すなわち、着霜しやすい場合はドレインパン52に付着する氷の厚さも厚いとして、ドレインパン52の下のヒータ51への通電状態を変えることができる。具体的には、ヒータ51への通電時間を変えて氷の厚さが厚いと推定されるほど通電時間を長くするが、リレーの切り替えにより、通電するヒータ51の抵抗値を切り替えても良い。あるいはヒータ51への通電時間をオンオフにて切り替える場合において、オンオフの一周期におけるオン時間の割合を増加させるデューティ制御を実行しても良い。
これによると、給湯中に空気熱交換器5の所定着霜状態を検出してヒートポンプ装置1の除霜運転を開始した場合に、除霜運転の開始と略同時にヒートポンプ装置1の給湯用熱交換器3からの出湯を停止もしくは減少する。その結果、貯湯タンク10から全給湯量を出湯もしくは出湯量を増加することができる。更に、ヒータ51に通電し、その加熱量を最適化して、限られた電力を使用して、ドレインパン52への氷の付着防止又は氷の厚さを制限し、機器の破損を防止することができる。
また、サーミスタ70f又は70tの検出冷媒温度に基づいて所定着霜状態を検出するので、比較的簡素な構成により空気熱交換器5の着霜を容易に検出することができる。また、本実施形態のヒートポンプ装置1は冷媒が二酸化炭素であり、圧縮機2により臨界圧以上に加圧される所謂超臨界冷凍サイクルである。これによると、臨界圧以上に昇圧された二酸化炭素冷媒により、給湯用熱交換器3において水を加熱することができる。臨界圧以上に昇圧された冷媒は水と熱交換しても凝縮しないため、給湯用熱交換器3の全域において冷媒と水との温度差を確保し易い。従って、熱交換効率を向上できるとともに高温の湯を得ることが容易である。よって、高温のお湯を貯湯タンク10に貯められるため、ヒートポンプ装置1の除霜運転中に貯湯タンク10からの出湯量を多くしても、湯が不足することがない。
図6は、図2のヒートポンプ装置1と図1の貯湯タンク10との関係を図示している。ヒートポンプ装置1はCO2冷媒ヒートポンプ装置であり、高温の湯を生成して貯湯タンク10に貯湯できる。ヒートポンプ沸き上げ及び貯湯熱量学習の演算は、貯湯タンクECU101で処理し、ユーザーは操作盤110又はリモコン110cを操作し、給湯温度設定及び湯張り等の指示を行う。
(第1実施形態の作用効果)
まず、第1実施形態の比較例について説明する。この比較例となるドレインパンヒータの制御では、ある外気温度(例えば零℃)以下で除霜運転が作動した場合に、除霜運転時間プラス予め定められた一定時間(例えば10分)だけヒータに通電する制御である。この比較例は、空気熱交換器9の裏側の外気温度センサ70TdによりヒータをONするかどうかを判定しているものである。この比較例は、外気温度が変動した際にヒータの通電時間又はヒータに供給される電力量、すなわちヒータの消費電力量(kwh)又はヒータによる発熱量(kcal)が変わるものではない。従って、ドレインパン52上での氷結が大きくなりやすい状況ほど、ヒータ51の解氷能力を高めることができない。つまり、解氷能力が一定であり、きわめて氷結しやすい状態においては氷結が大きくなり機器の破損に至ることが考えられる。また、余分に解氷能力を大きくすると、無駄に電力を消費してしまう。
まず、第1実施形態の比較例について説明する。この比較例となるドレインパンヒータの制御では、ある外気温度(例えば零℃)以下で除霜運転が作動した場合に、除霜運転時間プラス予め定められた一定時間(例えば10分)だけヒータに通電する制御である。この比較例は、空気熱交換器9の裏側の外気温度センサ70TdによりヒータをONするかどうかを判定しているものである。この比較例は、外気温度が変動した際にヒータの通電時間又はヒータに供給される電力量、すなわちヒータの消費電力量(kwh)又はヒータによる発熱量(kcal)が変わるものではない。従って、ドレインパン52上での氷結が大きくなりやすい状況ほど、ヒータ51の解氷能力を高めることができない。つまり、解氷能力が一定であり、きわめて氷結しやすい状態においては氷結が大きくなり機器の破損に至ることが考えられる。また、余分に解氷能力を大きくすると、無駄に電力を消費してしまう。
一方、上記第1実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置は、冷媒を圧縮する圧縮機2と、圧縮された冷媒を空気熱交換器5で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置1とを備える。ヒートポンプ装置1の空気熱交換器5の下部にドレインパン52が設けられ、ドレインパン52はヒータ51にて加熱される。
空気熱交換器5で吸熱した熱で給湯用熱交換器3が温水を加熱する。給湯用熱交換器3からの温水は貯湯タンク10に貯湯される。圧縮機2は制御装置100にて制御される。制御装置100は、着霜状態検出手段70が空気熱交換器5の所定着霜状態を検出したときには、空気熱交換器5に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置1の除霜運転を行なう除霜手段S2601を備える。更に制御装置100は、ヒートポンプ装置1の運転状態から空気熱交換器5の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させる可変手段S2603、S2604を備える。
これによれば、ヒートポンプ装置1の運転状態から空気熱交換器5の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変できる。そのため、上記比較例のように、ヒータ51への通電を外気温度に依存させ通電時間を一定にする装置に比べ、ドレインパン52上での大量氷結による問題を無くすことができる。また、ヒータ51での電力の浪費を抑制できる。
具体的には、図4のステップS2603において経過時間(除霜運転の開始状態)に応じてヒータ51の通電時間が演算される。この演算は、図5のような制御マップを用いて演算できる。次に、ステップS2604において、演算された通電時間だけドレインパン52の裏側のヒータ51が通電される。
つまり、ステップS2603とステップS2604とは、ヒータ51への通電状態を可変させる可変手段となる。この可変手段S2603、S2604は、ヒートポンプ装置1の起動から除霜運転の開始までの経過時間が短いほどヒータ51の解氷能力を大きくするようにヒータ51の通電状態を可変させる。
これによれば、除霜運転の開始から次の除霜運転の開始までの時間が短いほどヒータ51の解氷能力を大きくできるから、ドレインパン52上での氷結が大きくなりやすい状況ほど、ヒータ51の解氷能力を高めることができる。
次に、図2及び図6に示すように、ヒートポンプ装置1の筐体1kの中には、ヒートポンプ装置1の圧縮機2と、空気熱交換器5と給湯用熱交換器3とが収納されている。また、筐体1kの下部のドレインパン52と筐体1kの天井部との間に空気熱交換器5と給湯用熱交換器3とが縦置きに設置されている。これによれば、ヒートポンプ装置1の筐体1kの体格において奥行寸法D2を小さく構成でき、建屋への搭載が容易になる。その反面、ドレインパン52に凝縮水が溜まり着氷しやすくなるが、ヒータ51の上記可変手段S2603、S2604による制御により大量着氷の問題を解消できる。よってこの組み合わせにより、搭載性に優れ、かつ寒冷地において故障の少ないヒートポンプ装置1が得られる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第2実施形態以下については、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。第1実施形態においては、ヒートポンプ装置の制御開始から一回目の除霜制御までの経過時間に応じてドレインパンを加熱するヒータ51への通電状態を変化させたが、この第2実施形態は、外気温度に応じてヒータ51への通電状態を変化させるものである。図7は、本発明の第2実施形態を示すフローチャートである。図7において、除霜運転開始時の外気温度Tdfを判定し、外気温度によりヒータ51の通電時間を長く設定する制御を行う。この制御は図2のインバータECU50の中で行われてもよい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第2実施形態以下については、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。第1実施形態においては、ヒートポンプ装置の制御開始から一回目の除霜制御までの経過時間に応じてドレインパンを加熱するヒータ51への通電状態を変化させたが、この第2実施形態は、外気温度に応じてヒータ51への通電状態を変化させるものである。図7は、本発明の第2実施形態を示すフローチャートである。図7において、除霜運転開始時の外気温度Tdfを判定し、外気温度によりヒータ51の通電時間を長く設定する制御を行う。この制御は図2のインバータECU50の中で行われてもよい。
図7において、ステップS701で除霜運転の開始を検出すると制御がスタートし、ステップS702において除霜運転開始時の外気温度Tdfを読み取る。次に、ステップS703で予め設定した所定温度T3と外気温度Tdfとを比較し、外気温度Tdfが所定温度T3より大きいかどうかを判定する。図8は、図7のフローチャートにより実行される制御の特性図である。図8のグラフのように、外気温度Tdfが所定温度T3より大きい場合は、ステップS704でヒータ51に通電して運転する時間は0分とし、ヒータ51に通電しないで除霜運転を行う。
外気温度Tdfが所定温度T3より大きくないNOの場合は、ステップS705に進み、予め設定した所定温度T2及びT3と外気温度Tdfとを比較し、外気温度Tdfが所定温度T2以上で所定温度T3より低いかどうかを判定する。図8のグラフにおいて外気温度Tdfが所定温度T2以上で所定温度T3より低い領域の場合は、ステップS706でヒータ51に通電して運転する時間はγ分とし、ヒータ51の運転を行う。
ステップS705において、外気温度Tdfが所定温度T2以上で所定温度T3より低いかどうかを判定した結果、NOと判定された場合は、ステップS707に進む。ステップS707では、予め設定した所定温度T1及びT2と外気温度Tdfとを比較し、外気温度Tdfが所定温度T1以上で所定温度T2より低いかどうかを判定する。図8のグラフにおいて、外気温度Tdfが所定温度T1以上で所定温度T2より低い領域の場合は、ステップS708でヒータ51に通電して運転する時間はβ分とし、ヒータ51の運転を行う。
外気温度Tdfが所定温度T1以上で所定温度T2より低いかどうかを判定した結果、NOと判定された場合は、ステップS709に進み、予め設定した所定温度T1と外気温度Tdfとを比較し、外気温度Tdfが所定温度T1より低いかどうかを判定する。図8において、外気温度Tdfが所定温度T1より低い領域の場合は、ステップS710でヒータ51に通電して運転する時間はα分とし、ヒータ51の運転を行う。図8から明らかなように、T1<T2<T3であり、ヒータ51の通電時間はγ<β<αである。
(第2実施形態の作用効果)
第2実施形態においては、ヒータ51への通電状態を可変させる可変手段S2603、S2604は、外気温度Tdfに関わる情報から空気熱交換器5の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させる手段からなる。これによれば、外気温度センサに関わるセンサ情報から空気熱交換器5の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させるから、外気温度が低いほどヒータ51の解氷能力を高めることができる。また、外気温度は、ヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報である。
第2実施形態においては、ヒータ51への通電状態を可変させる可変手段S2603、S2604は、外気温度Tdfに関わる情報から空気熱交換器5の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させる手段からなる。これによれば、外気温度センサに関わるセンサ情報から空気熱交換器5の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させるから、外気温度が低いほどヒータ51の解氷能力を高めることができる。また、外気温度は、ヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報である。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図9は、本発明の第3実施形態を示す。第3実施形態においても第1実施形態と同様に、空気熱交換器5の図2における裏側には外気温度を判定できる外気温度センサ70Tdのサーミスタが設けられている。このサーミスタはファン5fによって空気熱交換器5に吸い込まれる前の外気温度を検出するため、より正確に外気の状態を把握できる。そして検出した外気温度によって、ヒートポンプ装置1では圧縮機2の回転数や減圧弁4の開度が調整され、外気温度に基づく最適な運転を実施している。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図9は、本発明の第3実施形態を示す。第3実施形態においても第1実施形態と同様に、空気熱交換器5の図2における裏側には外気温度を判定できる外気温度センサ70Tdのサーミスタが設けられている。このサーミスタはファン5fによって空気熱交換器5に吸い込まれる前の外気温度を検出するため、より正確に外気の状態を把握できる。そして検出した外気温度によって、ヒートポンプ装置1では圧縮機2の回転数や減圧弁4の開度が調整され、外気温度に基づく最適な運転を実施している。
第2実施形態においては、図8のように外気温度を3段階に分けてヒータ51の通電時間を設定したが、この第3実施形態は、図9の様に外気温度と通電時間との関係を連続した線形の形とし、多段階にヒータ51の通電時間を変更できる様にしたものである。第3実施形態によれば、図9の制御マップを読み込んでヒータ51の通電時間を決定することでヒータ51の通電制御を実行できる。この場合は、援用する図4のステップS2602において外気温度を読み込み、ステップS2603においてマップ演算にて通電時間を決定する。
そして、低外気温度になるに従いヒータ51の通電時間を増やすことにより、大量凍結のリスクを軽減できる。また、第3実施形態は、ヒータ51の通電を制御によって変動させるものであり、搭載するヒータ51の長さ(定格)や搭載個数(本数)を変えることがないために搭載上への影響が少なく、搭載性及び組み付け性に優れるというメリットがある。
(第3実施形態の作用効果)
第3実施形態においては、第1実施形態と同様に、圧縮機2及び空気熱交換器5を有し、圧縮機2で圧縮された冷媒を空気熱交換器5で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置1を有する。また、空気熱交換器5の下方に設けられたドレインパン52と、ドレインパン52を加熱するヒータ51とが設けられている。
第3実施形態においては、第1実施形態と同様に、圧縮機2及び空気熱交換器5を有し、圧縮機2で圧縮された冷媒を空気熱交換器5で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置1を有する。また、空気熱交換器5の下方に設けられたドレインパン52と、ドレインパン52を加熱するヒータ51とが設けられている。
更に、空気熱交換器5で吸熱した熱で温水を加熱する給湯用熱交換器3と、給湯用熱交換器3で加熱された温水を貯湯する貯湯タンク10と、少なくとも圧縮機2を制御する制御装置100とが備えられている。そして、制御装置100は、空気熱交換器5における着霜状態を検出したときには、空気熱交換器5に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置1の除霜運転を行なう除霜手段S2601を有する。
第3実施形態においては、ヒートポンプ装置1の運転状態に反映されるセンサ情報の一例となる外気温度から、空気熱交換器5の着霜量を推定してヒータ51の消費電力量を可変させる可変手段S2603、S2604を備える。ただし、図4のステップS2602においては外気温度を読み込み、ステップS2603においては、図9の制御マップから通電時間を演算する。
これにより、可変手段S2603、S2604は、外気温度に関わるセンサ情報から空気熱交換器の着霜量を推定して着霜量が大きいと推定されるほどヒータ51への消費電力量が大きくなるように消費電力量を可変させる。従って、外気温度が低く、ドレインパン52の氷が大きくなりやすい状態ほどヒータ51の解氷能力を高められるから、大きな氷で機器を変形させることが無い。
(第3実施形態の変形例)
この変形例においても、可変手段は、外気温度に関わるセンサ情報から空気熱交換器5の着霜量を推定して着霜量が大きいと推定されるほどヒータ51への消費電力量が大きくなるように消費電力量を可変させる。この場合に、上記外気温度の代わりに、外気温度の変化量である外気温度の低下量(℃)に応じてヒータ51への通電時間を制御しても良い。
この変形例においても、可変手段は、外気温度に関わるセンサ情報から空気熱交換器5の着霜量を推定して着霜量が大きいと推定されるほどヒータ51への消費電力量が大きくなるように消費電力量を可変させる。この場合に、上記外気温度の代わりに、外気温度の変化量である外気温度の低下量(℃)に応じてヒータ51への通電時間を制御しても良い。
例えば始動時から30分ごとに外気温度を検出し、外気温度の低下量を演算して、図10に示すように、外気温度の低下量が大きいほどヒータ51の通電時間を多くしても良い。外気温度の低下量は、低下前の温度と低下後の温度との差の温度(℃)であり、外気温度の低下量が大きいほどヒータ51の通電時間を長くする。また通電時間を変化させず、ワット数を可変させることにより、ヒータ51の時間当たりの加熱能力(消費電力)を変動させても良い。
なお外気温度の低下量は、第1回目の検出時外気温度から次の第2回目の検出時外気温度を減算した値としてもよい。第1回目の検出時から次の第2回目の検出時までのインターバルは、所定時間ごと、例えば上記のように30分ごとでも良いが、第1回目の除霜時と次の除霜時までとしても良いし、あらかじめ定めた時刻ごと、例えば23時と25時のように設定しても良い。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図11は、本発明の第4実施形態を示す給水温度に対するヒータ51の通電時間を示す特性図である。図1において、貯湯タンク10の底面には導入口11が設けられ、この導入口11には、貯湯タンク10内に水道水を導入する給水経路である導入管12が接続されている。給水温度は、給水経路内に設けた給水サーミスタ34等によって検出できる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図11は、本発明の第4実施形態を示す給水温度に対するヒータ51の通電時間を示す特性図である。図1において、貯湯タンク10の底面には導入口11が設けられ、この導入口11には、貯湯タンク10内に水道水を導入する給水経路である導入管12が接続されている。給水温度は、給水経路内に設けた給水サーミスタ34等によって検出できる。
(第4実施形態の作用効果)
第4実施形態においては、援用する図4のステップS2602において給水温度を読み込み、ステップS2603において図11を使用したマップ演算にて通電時間を決定する。そして、低給水温度になるに従いヒータ51の通電時間を増やすことにより、大量凍結のリスクを軽減できる。この第4実施形態は、ヒータ51の通電時間を制御によって変動させるものであり、搭載するヒータ51の長さ(定格)や搭載個数(本数)を変えることがないために搭載上への影響が少なく、搭載性及び組み付け性に優れるというメリットがある。
第4実施形態においては、援用する図4のステップS2602において給水温度を読み込み、ステップS2603において図11を使用したマップ演算にて通電時間を決定する。そして、低給水温度になるに従いヒータ51の通電時間を増やすことにより、大量凍結のリスクを軽減できる。この第4実施形態は、ヒータ51の通電時間を制御によって変動させるものであり、搭載するヒータ51の長さ(定格)や搭載個数(本数)を変えることがないために搭載上への影響が少なく、搭載性及び組み付け性に優れるというメリットがある。
ヒータ51への通電状態を可変させる可変手段S2603、S2604は、図11のように、貯湯タンク10への給水温度に関わる情報から空気熱交換器の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させる手段からなる。これによれば、給水温度センサに関わるセンサ情報から空気熱交換器の着霜量を推定し、ヒータ51への通電状態を可変させるから、給水温度が低いほどヒータ51の解氷能力を高めることができる。
(第4実施形態の変形例)
この第4実施形態の変形例においても、可変手段S2603、S2604は、給水温度に関わるセンサ情報から空気熱交換器5の着霜量を推定している。そして、着霜量が大きいと推定されるほどヒータ51への消費電力量が大きくなるように消費電力量を可変させる。この場合に、図12のように、上記給水温度の代わりに、給水温度の変化量(低下度合を表す)である給水温度の低下量(℃)に応じてヒータ51への通電時間を制御している。
この第4実施形態の変形例においても、可変手段S2603、S2604は、給水温度に関わるセンサ情報から空気熱交換器5の着霜量を推定している。そして、着霜量が大きいと推定されるほどヒータ51への消費電力量が大きくなるように消費電力量を可変させる。この場合に、図12のように、上記給水温度の代わりに、給水温度の変化量(低下度合を表す)である給水温度の低下量(℃)に応じてヒータ51への通電時間を制御している。
例えば始動時から30分ごとに給水温度を検出し、給水温度の低下量を演算して、図12に示すように、給水温度の低下量が大きいほどヒータ51の通電時間を長くして消費電力量、つまり発熱量を多くしても良い。給水温度の低下量は、低下前の温度と低下後の温度との差の温度(℃)であり、給水温度の低下量が大きいほど、例えばヒータ51の通電時間を長くする。また通電時間を変化させず、ヒータ51のワット数を可変させることにより、ヒータ51の加熱能力つまり消費電力量を変動させても良い。要は、可変手段S2603、S2604が、貯湯タンク10への給水温度に関わるセンサ情報から空気熱交換器5の着霜量を推定して着霜量が大きいと推定されるほどヒータ51への消費電力量を大きくすればよい。
なお給水温度の低下量は、第1回目の検出時給水温度から次の第2回目の検出時給水温度を減算した値である。第1回目の検出時から次の第2回目の検出時までのインターバルは、所定時間ごと、例えば上記のように30分ごとでも良いが、第1回目の除霜時と次の除霜時としても良いし、あらかじめ定めた時刻ごと、例えば23時と25時のように設定しても良い。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図13は、本発明の第5実施形態におけるヒータ51の通電構造を示す。図13において、ヒータ51は複数本設けられ、ヒータ51の発熱量を増加させる場合はリレー接点51sのオンオフによって通電するヒータ51の本数を変化させればよい。なお、通電するヒータ51の消費電力を、夫々異ならせても良い。リレー接点51sの代わりに半導体スイッチが使用できる場合は、半導体スイッチをON、OFFさせてデューティ比を変えてヒータ51の消費電力を制御しても良い。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図13は、本発明の第5実施形態におけるヒータ51の通電構造を示す。図13において、ヒータ51は複数本設けられ、ヒータ51の発熱量を増加させる場合はリレー接点51sのオンオフによって通電するヒータ51の本数を変化させればよい。なお、通電するヒータ51の消費電力を、夫々異ならせても良い。リレー接点51sの代わりに半導体スイッチが使用できる場合は、半導体スイッチをON、OFFさせてデューティ比を変えてヒータ51の消費電力を制御しても良い。
(他の実施形態)
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
外気温度と、運転開始から1回目の除霜運転までの時間と、給水温度とのすべてから、その日の着霜量を推定し、ヒータ51の通電時間を変動させても良い。またヒータ51への通電は、交流で行っても良い。
次に外気温度の低下量と給水温度の低下量とは、低下の度合い(変化量)を示すものであり、温度の差でなく温度の比率にて表しても良い。つまり先に検出下温度を後に検出下温度にて除した値も低下の度合い(変化量)を示す。このような低下の度合を使用すれば、急激な天候変動による雪や雹の発生に対応しやすい。また外気温度の低下量と低下度合の双方から通電時間等を決定しても良い。この場合、低下の度合が大きければヒータの発熱量を増加させる。
1 ヒートポンプ装置
2 圧縮機
3 給湯用熱交換器
5 空気熱交換器
10 貯湯タンク
51 ヒータ
52 ドレインパン
70 着霜状態検出手段
S2601 除霜手段
S2603、S2604 可変手段
2 圧縮機
3 給湯用熱交換器
5 空気熱交換器
10 貯湯タンク
51 ヒータ
52 ドレインパン
70 着霜状態検出手段
S2601 除霜手段
S2603、S2604 可変手段
Claims (8)
- 圧縮機(2)と空気熱交換器(5)と、前記空気熱交換器(5)の下方に設けられたドレインパン(52)と、前記ドレインパン(52)を加熱するヒータ(51)とを有し、前記圧縮機(2)で圧縮された冷媒を前記空気熱交換器(5)で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置(1)の制御装置(100)であって、
前記空気熱交換器(5)における着霜状態を検出したときには、前記空気熱交換器(5)に高温冷媒を流通するように前記ヒートポンプ装置(1)の除霜運転を行なう除霜手段(S2601)と、
前記ヒートポンプ装置(1)の前記除霜運転の開始状態又は前記ヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報から、前記空気熱交換器(5)の着霜量を推定して前記ヒータ(51)の消費電力量を可変させる可変手段(S2603、S2604)と、を備えることを特徴とする制御装置。 - 圧縮機(2)及び空気熱交換器(5)を有し、前記圧縮機(2)で圧縮された冷媒を前記空気熱交換器(5)で蒸発させて外気から熱を吸収するヒートポンプ装置(1)と、
前記空気熱交換器(5)の下方に設けられたドレインパン(52)と、
前記ドレインパン(52)を加熱するヒータ(51)と、
前記空気熱交換器(5)で吸熱した熱で温水を加熱する給湯用熱交換器(3)と、
前記給湯用熱交換器(3)で加熱された温水を貯湯する貯湯タンク(10)と、
少なくとも前記圧縮機(2)を制御する制御装置(100)と、を備え、
前記制御装置(100)は、前記空気熱交換器(5)における着霜状態を検出したときには、前記空気熱交換器(5)に高温冷媒を流通するように前記ヒートポンプ装置(1)の除霜運転を行なう除霜手段(S2601)と、
前記ヒートポンプ装置(1)の前記除霜運転の開始状態又は前記ヒートポンプ装置の運転状態に反映されるセンサ情報から、前記空気熱交換器(5)の着霜量を推定して前記ヒータ(51)の消費電力量を可変させる可変手段(S2603、S2604)と、を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 - 前記可変手段は、前記ヒートポンプ装置の起動から前記除霜運転の開始までの経過時間が短い前記除霜運転の開始状態ほど前記ヒータの解氷能力を大きくするように前記ヒータの前記消費電力量を可変させることを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 前記可変手段は、外気温度に関わる前記センサ情報から前記空気熱交換器の前記着霜量を推定して前記着霜量が大きいと推定されるほど前記ヒータへの前記消費電力量が大きくなるように前記消費電力量を可変させることを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 前記可変手段は、前記貯湯タンクへの給水温度に関わる前記センサ情報から前記空気熱交換器の前記着霜量を推定して前記着霜量が大きいと推定されるほど前記ヒータへの前記消費電力量が大きくなるように前記ヒータの前記消費電力量を可変させることを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 前記ヒートポンプ装置(1)は筐体(1k)を備え、
前記圧縮機(2)と前記空気熱交換器(5)と前記給湯用熱交換器(3)とが前記筐体(1k)の中に収納されており、
前記筐体(1k)の下部に設けられた前記ドレインパン(52)と前記筐体の天井部との間に前記空気熱交換器(5)と前記給湯用熱交換器(3)とが縦置きに設置されていることを特徴とする請求項2又は5に記載のヒートポンプ式給湯装置。 - 前記可変手段は、前記空気熱交換器の前記着霜量を推定して前記着霜量が大きいと推定されるほど前記ヒータへの前記消費電力量が大きくなるように前記ヒータへの通電時間を可変させることを特徴とする請求項2ないし6のいずれか一項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 前記可変手段は、前記センサ情報の低下度合から、前記空気熱交換器(5)の着霜量を推定することを特徴とする請求項2ないし7のいずれか一項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
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