JP4738293B2 - ヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置100の全体構成を示す概略構成図である。図1に基づいて、ヒートポンプ装置100の構成について説明する。ここでは、このヒートポンプ装置100がヒートポンプ給湯機である場合を例に示すものとする。また、冷媒には、二酸化炭素(以下、単にCO2 という)を使用しているものとして説明する。
そして、貯湯運転モード時よりも空気熱交換器4内に存在する冷媒量が増加して余剰冷媒が貯留され、圧縮機1から吐出する冷媒圧力上昇を抑制できるようになっている。また、空気熱交換器4を流出した気液二相冷媒(状態(6))は、高低圧熱交換器5へ流入する高温・高圧の冷媒(状態(3))によって加熱されてガス冷媒(状態(1))となって圧縮機1へ吸引されてサイクルを形成する。
図7は、圧縮機1の回転数及び膨張弁3の開度の制御の一例を示す説明図である。図7に示すように、圧縮機1の回転数及び膨張弁3の開度を除霜運転モード開始と同時に大きく変化、つまり圧縮機1の回転数を低下させ、膨張弁3の開度を大きくさせると、空気熱交換器4内に流入する冷媒量が急激に増加することになる。つまり、過渡的に圧縮機1の入口における冷媒の乾き度が外気温度L304以下となり、圧縮機1へ液バックしてしまうことになる。
図9は、本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ装置100aの全体構成を示す概略構成図である。図9に基づいて、ヒートポンプ装置100aの構成について説明する。ここでは、このヒートポンプ装置100aがヒートポンプ給湯機である場合を例に示すものとする。また、冷媒には、CO2を使用しているものとして説明する。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
図10は、本発明の実施の形態3に係るヒートポンプ装置100bの全体構成を示す概略構成図である。図10に基づいて、ヒートポンプ装置100bの構成について説明する。ここでは、このヒートポンプ装置100bがヒートポンプ給湯機である場合を例に示すものとする。また、冷媒には、CO2を使用しているものとして説明する。なお、実施の形態3では実施の形態1及び実施の形態2との相違点を中心に説明し、実施の形態1及び実施の形態2と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
貯湯運転モード時おいて、制御装置40は、第3開閉弁6cを開くように制御する。こうすることにより、水熱交換器2の出口における冷媒は、キャピラリ7で減圧され温度低下することなく高低圧熱交換器5へ流入できる。つまり、高低圧熱交換器5の熱交換量が低下しないのである。したがって、水熱交換器2へ流入する貯湯装置60を循環する水の温度が高い場合でも、空気熱交換器4の入口における冷媒の乾き度が低下するため、空気熱交換器4の冷媒量が増加し、圧縮機1から吐出する冷媒圧力上昇が抑制されることになる。
Claims (16)
- 圧縮機と、放熱器と、高低圧熱交換器と、第1減圧装置と、吸熱器とが順次接続された主回路と、
第1開閉弁が配設されており、前記主回路の前記圧縮機と前記放熱器との間から分岐させ、前記放熱器と前記高低圧熱交換器との間で前記主回路に合流させた第1バイパス管と、
前記第1バイパス管と、前記圧縮機と、前記高低圧熱交換器と、前記第1減圧装置と、前記吸熱器とで構成された除霜回路と、
前記放熱器と前記第1バイパス管の出口との間に設けられた第2減圧装置と、
第3開閉弁が配設されており、前記放熱器と前記第2減圧装置との間から前記冷媒配管を分岐し、前記第2減圧装置と前記第1バイパス管の出口との間で前記冷媒配管に合流する第2バイパス管と、
前記圧縮機、前記第1開閉弁、前記第1減圧装置及び前記第3開閉弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記吸熱器の状態に応じて、前記第1開閉弁を開き、前記第3開閉弁を閉じるとともに、前記圧縮機の回転数を低下または前記第1減圧装置の開度を大きくし、前記除霜回路及び前記主回路に冷媒を流通させ、前記吸熱器に流入する冷媒の蒸発温度を高くする除霜準備運転モードを行ない、前記蒸発温度が予め設定してある所定値以上となった後に、前記第1開閉弁を開いたまま、前記圧縮機の回転数を低下させたときには前記圧縮機の回転数を前記除霜準備運転モード時よりも増加させ、または、前記第1減圧装置の開度を大きくしたときには前記第1減圧装置の開度を前記除霜準備運転モード時よりも小さくした状態で、前記除霜回路及び前記主回路に冷媒を流通させ、前記圧縮機が吐出する高温・高圧冷媒を前記高低圧熱交換器に供給し、前記吸熱器に付着した霜を除去する除霜運転モードを行なう
ことを特徴とするヒートポンプ装置。 - 前記吸熱器に流入する冷媒の蒸発温度を検知するための蒸発温度検知手段を備え、
前記制御装置は、
前記蒸発温度検知手段から送られる蒸発温度に基づいて前記吸熱器の着霜状態を判断して前記除霜準備運転モードを開始する
ことを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ装置。 - 前記吸熱器の周囲温度を検知するための外気温度検知手段を備え、
前記制御装置は、
前記蒸発温度に加えて、前記外気温度検知手段から送られる外気温度にも基づいて前記吸熱器の着霜状態を判断して前記除霜準備運転モードを開始する
ことを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプ装置。 - 前記第1減圧装置が膨張弁であり、
前記制御装置は、
前記圧縮機の回転数、前記膨張弁の開度のうち少なくともいずれかを制御して前記除霜準備運転モードを行なう
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記制御装置は、
前記圧縮機の回転数及び前記膨張弁の開度を所定の時間間隔で段階的に制御する
ことを特徴とする請求項4に記載のヒートポンプ装置。 - 前記制御装置は、
前記蒸発温度と予め設定してある所定値との比較に基づいて前記除霜準備運転モードから前記除霜運転モードに切り替える
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記制御装置は、
前記蒸発温度が前記吸熱器に付着した霜が溶ける温度以上であると判断したときに前記除霜準備運転モードから前記除霜運転モードに切り替える
ことを特徴とする請求項6に記載のヒートポンプ装置。 - 前記制御装置は、
前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転モードにおいて、
前記除霜回路を流れる冷媒流量を前記放熱器に流入する冷媒流量よりも多くなるように前記第1開閉弁の開閉を制御する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記第1バイパス管の入口と前記放熱器との間に第2開閉弁を設け、
前記制御装置は、
前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転モードにおいて、
前記第1開閉弁を開制御しているときに、前記第2開閉弁を閉制御する
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記吸熱器に空気を供給するための送風機を設け、
前記制御装置は、
前記除霜運転モードにおいて、
前記送風機の回転数を前記除霜準備運転モード時よりも低下させる
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記第2減圧装置は、
前記第1開閉弁を開いたときの前記除霜回路の冷媒流量が、該第2減圧装置に流入する冷媒流量よりも多くなるもので構成する
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記圧縮機が低圧シェル型である
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記冷媒を二酸化炭素とした
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のヒートポンプ装置。 - 前記請求項1〜13のいずれかに記載のヒートポンプ装置に、
前記放熱器に水を送り込む水ポンプと、
前記放熱器で加熱された水を貯える貯湯タンクとで構成された貯湯装置を設け、
前記制御装置は、
前記水ポンプの駆動を制御して貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードを行なう
ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。 - 前記制御装置は、
前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転モードにおける水の流量を前記貯湯運転モードにおける水の流量よりも少なくするように前記水ポンプの駆動を制御する
ことを特徴とする請求項14に記載のヒートポンプ給湯機。 - 前記制御装置は、
前記外気温度検知手段から送られる外気温度と、前記貯湯運転モードに要する時間とに基づいて前記吸熱器の着霜状態を判断して前記除霜準備運転モードを開始する
ことを特徴とする請求項14または15に記載のヒートポンプ給湯機。
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