JP5333507B2 - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents
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[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯装置の概略構成を示す図である。図1に示すとおり、本実施形態のヒートポンプ給湯装置は、ヒートポンプユニット100とタンクユニット200とを備えている。ヒートポンプユニット100内には、圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器3、膨張弁4および熱源側熱交換器5が搭載され、これらが冷媒配管13によって環状に接続されることにより冷凍サイクル回路が形成されている。四方弁2は、図1に示すように冷媒配管13における圧縮機1の前後に介在するように配置され、連通させるポートの切り替えを行うことにより、冷媒配管13を流通する冷媒の流れ方向を切り替え可能に構成されている。
次に、本実施の形態1のヒートポンプ給湯装置での運転動作について説明する。
先ず、本実施の形態1のヒートポンプ式給湯装置の沸き上げ運転動作について説明する。沸き上げ運転とは、ヒートポンプユニット100とタンクユニット200とを動作させ、貯湯タンク6の下部から水ポンプ7で低温水を流出させて貯湯タンク6に送水し、利用側熱交換器3で冷媒と熱交換することにより沸き上げて高温水とし、この高温水を貯湯タンク6の上部に戻す運転動作である。
次に、本実施の形態1のヒートポンプ給湯装置の除霜運転動作について説明する。除霜運転とは、熱源側熱交換器5に付着した霜を、圧縮機1から吐出された冷媒の熱で溶かすための運転動作である。熱源側熱交換器5での冷媒の蒸発温度が0℃以下の場合、空気中に存在している水分が熱源側熱交換器5に付着し、霜となって堆積する。その堆積量は時間とともに増加する。図3は、利用側熱交換器3における加熱能力の時間変化を示す図である。この図に示すとおり、熱源側熱交換器5の一部であるフィンに付着した霜によって熱抵抗、通風抵抗が増加すると、図3に示すように、利用側熱交換器3における加熱能力が時間とともに低下する。このため、熱源側熱交換器5に霜が付着している場合には、沸き上げ運転を一時中断して定期的に除霜運転を行い熱源側熱交換器5の霜を除去する必要がある。
Qh=Vw×C×(Tout-Tin) ・・・(1)
次に、図10および図11を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。図10は、本発明の実施の形態2におけるヒートポンプ給湯装置の概略構成を示す図である。図10に示すとおり、本実施形態のヒートポンプ給湯装置は、冷媒配管13における利用側熱交換器3の前後に、第4の温度検出手段15と第5の温度検出手段16とがそれぞれ配設されている点を除き、図1に示すヒートポンプ給湯装置と同様に構成されている。第4の温度検出手段15では、除霜運転時に利用側熱交換器3に入る冷媒の温度を検出し、第5の温度検出手段15では、除霜運転時に利用側熱交換器3から出る冷媒の温度を検出する。
次に、図12および図13を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。図12は、本発明の実施の形態3におけるヒートポンプ給湯装置の概略構成を示す図である。図12に示すとおり、本実施形態のヒートポンプ給湯装置は、第4の水配管25を貯湯タンク6の下部に接続せずに排水する構造とした点を除き、図1に示すヒートポンプ給湯装置と同様に構成されている。
2 四方弁
3 利用側熱交換器
4 膨張弁
5 熱源側熱交換器
6 貯湯タンク
7 水ポンプ
8 第1の三方弁(混合弁)
9 第2の三方弁(流路切替手段、第2の流路切替手段)
10 第1の温度検出手段
11 第2の温度検出手段
12 配管
13 冷媒配管
14 第3の温度検出手段
15 第4の温度検出手段
16 第5の温度検出手段
19 上部配管
20 下部配管
21 第1の水配管
22 第2の水配管
24 第3の水配管
25 第4の水配管
41 バイパス回路(バイパス管)
42 開閉弁
100 ヒートポンプユニット
200 タンクユニット
Claims (6)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒によって水を加熱するための利用側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とがこの順に冷媒流路で接続された冷凍サイクル回路と、
貯湯タンクと、一端が前記利用側熱交換器の水の入口に接続された第1の水配管と、前記第1の水配管の途中に設けられた水ポンプと、前記利用側熱交換器の水の出口と前記貯湯タンクの上部とを接続する第2の水配管と、前記第1の水配管の他端に配設された混合弁と、前記混合弁と前記貯湯タンクの下部とを接続する下部配管と、前記混合弁と前記貯湯タンクにおける前記下部配管との接続部よりも上部とを接続する上部配管と、第2の水配管の途中から分岐して前記貯湯タンクの下部へと接続された第3の水配管と、前記第2の水配管と前記第3の水配管との分岐点に設けられ、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの上部に連通させる状態と前記貯湯タンクの下部に連通させる状態とに切り替え可能な流路切替手段と、を有する給湯水回路と、
前記第3の水配管から前記貯湯タンクの下部へ循環される循環水の温度を検知するための第1の温度検知手段と、
前記貯湯タンクの下部へ市水を供給する市水供給手段と、
市水の温度を検知する第2の温度検知手段と、
前記冷凍サイクル回路および前記給湯水回路を制御する制御手段と、を備え、
前記混合弁は、前記下部配管を流れる水量と前記上部配管を流れる水量との比率を調整可能に構成され、
前記制御手段は、前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒を逆流させて前記熱源側熱交換器の除霜を行う除霜運転時に、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの下部に連通させる状態に前記流路切替手段を切り替えるとともに、前記循環水の温度が前記市水の温度と等しくなるように、前記混合弁の開度を制御するヒートポンプ給湯装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒によって水を加熱するための利用側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とがこの順に冷媒流路で接続された冷凍サイクル回路と、
貯湯タンクと、一端が前記利用側熱交換器の水の入口に接続された第1の水配管と、前記第1の水配管の途中に設けられた水ポンプと、前記利用側熱交換器の水の出口と前記貯湯タンクの上部とを接続する第2の水配管と、前記第1の水配管の他端に配設された混合弁と、前記混合弁と前記貯湯タンクの下部とを接続する下部配管と、前記混合弁と前記貯湯タンクにおける前記下部配管との接続部よりも上部とを接続する上部配管と、第2の水配管の途中から分岐して前記貯湯タンクの下部へと接続された第3の水配管と、前記第2の水配管と前記第3の水配管との分岐点に設けられ、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの上部に連通させる状態と前記貯湯タンクの下部に連通させる状態とに切り替え可能な流路切替手段と、を有する給湯水回路と、
前記第3の水配管から前記貯湯タンクの下部へ循環される循環水の温度を検知するための第1の温度検知手段と、
前記貯湯タンクの下部に貯留されている下部貯留水の温度を検知する第3の温度検知手段と、を更に備え、
前記冷凍サイクル回路および前記給湯水回路を制御する制御手段と、を備え、
前記混合弁は、前記下部配管を流れる水量と前記上部配管を流れる水量との比率を調整可能に構成され、
前記制御手段は、前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒を逆流させて前記熱源側熱交換器の除霜を行う除霜運転時に、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの下部に連通させる状態に前記流路切替手段を切り替えるとともに、前記循環水の温度が前記下部貯留水の温度と等しくなるように、前記混合弁の開度を制御するヒートポンプ給湯装置。 - 前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記膨張弁を全開に開弁する請求項1または2記載のヒートポンプ給湯装置。
- 前記冷媒流路から前記膨張弁をバイパスするバイパス管と、
前記バイパス管を開閉する開閉弁と、を更に備え、
前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記開閉弁を開弁する請求項1または2記載のヒートポンプ給湯装置。 - 前記第3の水配管から前記貯湯タンクの下部へ循環される循環水の温度を検知するための第1の温度検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記循環水の温度が0℃以上となるように前記三方弁を制御する請求項1乃至4の何れか1項記載のヒートポンプ給湯装置。 - 前記利用側熱交換器の冷媒の入口の冷媒温度を検知する第4の温度検知手段と、
前記利用側熱交換器の冷媒の出口の冷媒温度を検知する第5の温度検知手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記第4の温度検知手段によって検知される冷媒温度が前記第5の温度検知手段によって検知される冷媒温度よりも高い場合に、前記圧縮機の回転数を低下させる請求項1乃至5の何れか1項記載のヒートポンプ給湯装置。
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