JP5011713B2 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents
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Description
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、この圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、この放熱器(220)から流出する冷媒を減圧する減圧器(230)と、この減圧器(230)から流出する冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させるとともに、圧縮機(210)の吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器(240)と、高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)とを備え、
放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるように減圧器(230)の開度を制御し、
冷媒圧力検出手段(271)もしくは吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、目標値となるように、減圧器(230)の開度もしくは圧縮機(210)の回転数を、第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴としている。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、この圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させる蒸発器(240)と、圧縮機(21)から吐出する冷媒を減圧膨張させるノズル部を有し、このノズル部から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器(240)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(210)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(235)と、高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)とを備え、
放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるようにエジェクタ(235)の開度を制御し、
冷媒圧力検出手段(271)もしくは吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、目標値となるように、エジェクタ(235)の開度もしくは圧縮機(210)の回転数を、第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴としている。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、この圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、この放熱器(220)から流出する冷媒を減圧する減圧器(230)と、この減圧器(230)から流出する冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させるとともに、圧縮機(210)の吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器(240)と、高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)とを備え、
放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるように圧縮機(210)の回転数を制御し、
冷媒圧力検出手段(271)もしくは吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、目標値となるように、減圧器(230)の開度もしくは圧縮機(210)の回転数を、第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴としている。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、この圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させるとともに、圧縮機(210)の吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器(240)と、圧縮機(21)から吐出する冷媒を減圧膨張させるノズル部を有し、このノズル部から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器(240)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(210)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(235)と、高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)と、を備え、
放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるように圧縮機(210)の回転数を制御し、
冷媒圧力検出手段(271)もしくは吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、目標値となるように、エジェクタ(235)の開度もしくは圧縮機(210)の回転数を、第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴としている。
冷媒圧力検出手段(271)もしくは吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、目標値となるように、減圧器(230)の開度、エジェクタ(235)の開度もしくは圧縮機(210)の回転数を、第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴としている。
以下、本発明の第1実施形態によるヒートポンプ式給湯装置を図1ないし図3に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係わるヒートポンプ式給湯装置であるヒートポンプユニット200をタンクユニット300に組み合わせたときの給湯システムに適用したものであって、図1は給湯システムの全体構成を示す模式図であり、図2は熱源制御装置270の制御処理を示すフローチャートである。
以上の第1実施形態では、実際の沸き上げ温度と外気温度とから求められた目標高圧圧力値PHOを目標値として設定し、その目標値となるように膨張弁230の開度を制御するように構成したが、これに限らず、実際の沸き上げ温度と外気温度とから求められた目標吐出温度TdOを目標値として設定し、その目標値となるように膨張弁230の開度を制御するように構成しても良い。
以上の実施形態では、ヒートポンプサイクルに膨張弁230を用いてヒートポンプユニット200を構成させたが、これに限らず、具体的には、図5に示すように、膨張弁230の代わりに、圧縮機210から吐出する冷媒を減圧膨張させるノズル部(図示せず)を有し、このノズル部から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器240にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機210の吸入圧を上昇させるエジェクタ235用いたヒートポンプユニット200を構成させて本発明を適用させても良い。
以上の実施形態では、実際の沸き上げ温度と外気温度とから求められた目標高圧圧力値PHOもしくは目標吐出温度TdOのいずれかを目標値として設定し、その目標値となるように膨張弁230もしくは可変式エジェクタ235のいずれかの開度を制御するように構成したが、これに限らず、目標値となるように圧縮機210の回転数を制御するように構成しても良い。
以上の実施形態では、本発明に係わるヒートポンプユニット(ヒートポンプ式給湯装置)200をタンクユニット300に貯える給湯水を加熱する給湯システムに本発明を適用させたが、これに限らず、ヒートポンプユニット200を瞬間式給湯機能となるように構成させて、タンクユニット300と組み合わせる給湯システムに本発明を適用させても良い。
以上の実施形態では、第1所定時間(周期約1秒)毎に検出された実際の沸き上げ温度に基づいて、目標高圧圧力値PHOを求めてその目標値を設定していたが、この実際の沸き上げ温度が第2所定時間(T1タイマで約10秒)内に変化がないときには目標高圧圧力値PHOを固定しても良い。
220…水熱交換器(放熱器)
230…膨張弁(減圧器)
235…可変式エジェクタ(エジェクタ)
240…蒸発器
273…冷媒圧力センサ(冷媒圧力検出手段)
276…吐出温度センサ(吐出温度検出手段)
PHO…目標高圧圧力値(目標値)
TdO…目標吐出温度(目標値)
Claims (5)
- 高温側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加熱するヒートポンプ式給湯装置であって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、
前記圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、
前記放熱器(220)から流出する冷媒を減圧する減圧器(230)と、
前記減圧器(230)から流出する冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機(210)の吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器(240)と、
高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)とを備え、
前記放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、前記蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは前記放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるように前記減圧器(230)の開度を制御し、
前記冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、前記目標値となるように、前記減圧器(230)の開度、もしくは前記圧縮機(210)の回転数を、前記第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 - 高温側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加熱するヒートポンプ式給湯装置であって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、
前記圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、
冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させる蒸発器(240)と、
前記圧縮機(21)から吐出する冷媒を減圧膨張させるノズル部を有し、前記ノズル部から噴射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器(240)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機(210)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(235)と、
高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)とを備え、
前記放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、前記蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは前記放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるように前記エジェクタ(235)の開度を制御し、
前記冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、前記目標値となるように、前記エジェクタ(235)の開度もしくは前記圧縮機(210)の回転数を、前記第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 - 前記減圧器(230)もしくは前記エジェクタ(235)は、その開度を電気的に調節可能なものであって、前記減圧器(230)もしくは前記エジェクタ(235)の開度を変化させることにより、高圧側の冷媒圧力、もしくは前記圧縮機(210)からの吐出温度のいずれか一方を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 高温側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加熱するヒートポンプ式給湯装置であって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、
前記圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、
前記放熱器(220)から流出する冷媒を減圧する減圧器(230)と、
前記減圧器(230)から流出する冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機(210)の吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器(240)と、
高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)とを備え、
前記放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、前記蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは前記放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるように前記圧縮機(210)の回転数を制御し、
前記冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、前記目標値となるように、前記減圧器(230)の開度もしくは前記圧縮機(210)の回転数を、前記第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 - 高温側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加熱するヒートポンプ式給湯装置であって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機(210)と、
前記圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)と、
冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機(210)の吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器(240)と、
前記圧縮機(21)から吐出する冷媒を減圧膨張させるノズル部を有し、前記ノズル部から噴射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器(240)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機(210)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(235)と、
高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記圧縮機(210)から吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段(276)と、を備え、
前記放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度と、外気温度、前記蒸発器(240)に流出入する冷媒温度もしくは前記放熱器(220)に流入する給湯用流体温度のいずれか一つとから求められた目標高圧圧力値(PHO)もしくは目標吐出温度(TdO)のいずれか一方を第1所定時間間隔毎に目標値として求め、当該求められた目標値となるように前記圧縮機(210)の回転数を制御し、
前記冷媒圧力検出手段(271)もしくは前記吐出温度検出手段(276)により検出された高圧側の冷媒圧力もしくは吐出温度の一方が、前記目標値となるように、前記エジェクタ(235)の開度もしくは前記圧縮機(210)の回転数を、前記第1所定時間間隔の複数回分以上の時間に設定された第2所定時間間隔毎に変化させることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
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