JPWO2014102934A1 - ヒートポンプ温水暖房機 - Google Patents
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Abstract
Description
この給湯器のように、外気と冷媒との熱交換が行われる室外熱交換器を備えるヒートポンプ装置では、外気の温度が低い場合に、室外熱交換器に霜が付着して運転効率が低下することがある。この場合、ヒートポンプ装置は、室外熱交換器に付着した霜を融かすためのデフロスト運転を行う。例えば、ヒートポンプ装置は、冷媒回路における冷媒の循環方向を通常運転時と逆にする逆サイクル運転を行う。これにより、圧縮機で圧縮された高温の冷媒が室外熱交換器に流入して、室外熱交換器の除霜(デフロスト)が行われる。
本発明の目的は、水の凍結を防止することができるヒートポンプ温水暖房機を提供することである。
このヒートポンプ温水暖房機は、デフロスト運転の開始時に、正サイクル運転によるデフロスト運転、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転のいずれかを選択して実行する。制御部は、第2熱交換器に流入する水の温度が所定の温度以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うことで水回路を流れる水が凍結する可能性があると判断する。この場合、このヒートポンプ温水暖房機は、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
このヒートポンプ温水暖房機は、デフロスト運転の開始時に、正サイクル運転によるデフロスト運転、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転のいずれかを選択して実行する。制御部は、第1熱交換器で熱交換される空気の温度が所定の温度以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うことで水回路を流れる水が凍結する可能性があると判断する。この場合、このヒートポンプ温水暖房機は、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
このヒートポンプ温水暖房機は、デフロスト運転の開始時に、正サイクル運転によるデフロスト運転、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転のいずれかを選択して実行する。制御部は、デフロスト運転の開始時において、正サイクル運転によって水回路の水を加熱する通常運転の停止時間が所定の時間以上である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うことで水回路を流れる水が凍結する可能性があると判断する。この場合、このヒートポンプ温水暖房機は、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
このヒートポンプ温水暖房機は、デフロスト運転の開始時に、正サイクル運転によるデフロスト運転、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転のいずれかを選択して実行する。制御部は、前回のデフロスト運転の実行時間が所定の時間以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うことで水回路を流れる水が凍結する可能性があると判断する。この場合、このヒートポンプ温水暖房機は、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
このヒートポンプ温水暖房機は、逆サイクル運転によるデフロスト運転の実行時に、正サイクル運転によるデフロスト運転、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転のいずれかを選択して実行する。制御部は、逆サイクル運転によるデフロスト運転の実行時において、第2熱交換器に流入する水の温度が所定の温度以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続けることで水回路を流れる水が凍結する可能性があると判断する。この場合、このヒートポンプ温水暖房機は、逆サイクル運転によるデフロスト運転を停止して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
このヒートポンプ温水暖房機は、逆サイクル運転によるデフロスト運転の実行時に、正サイクル運転によって水回路の水を加熱する通常運転、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転のいずれかを選択して実行する。制御部は、逆サイクル運転によるデフロスト運転の実行時において、第2熱交換器に流入する水の温度が所定の温度以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続けることで水回路を流れる水が凍結する可能性があると判断する。この場合、このヒートポンプ温水暖房機は、逆サイクル運転によるデフロスト運転を停止して、正サイクル運転による通常運転を開始する。
本実施形態に係るヒートポンプ温水暖房機10は、主として、冷媒回路20と、水回路30と、制御部40とから構成される。冷媒回路20は、冷媒が循環する回路である。水回路30は、水が循環する回路である。冷媒回路20は、ヒートポンプとして機能する。
冷媒回路20は、主として、第1熱交換器21と、圧縮機22と、膨張弁23と、四方切替弁24と、第2熱交換器25とが接続された冷媒回路である。冷媒回路20は、第1温度センサ26を有している。冷媒回路20を循環する冷媒は、例えば、R134aである。
圧縮機22は、冷媒回路20を流れる低圧の冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機である。圧縮機22は、例えば、ロータリー圧縮機である。
膨張弁23は、冷媒回路20を循環する冷媒の流量および圧力を調節するための電動弁である。
第1温度センサ26は、第1熱交換器21で熱交換される外気の温度を測定するセンサである。第1温度センサ26は、ファン21aによって第1熱交換器21に送風される外気の温度、または、第1熱交換器21が設置されている屋外の空気の温度を測定する。第1温度センサ26は、第1熱交換器21に取り付けられている。
正サイクル運転時における冷媒回路20の動作について説明する。正サイクル運転は、ヒートポンプ温水暖房機10の通常運転時に行われる。冷媒は、低圧のガス冷媒として圧縮機22に吸入されて圧縮される。圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒として圧縮機22から吐出され、四方切替弁24の第1ポート24aおよび第2ポート24bを通過して、第2熱交換器25に送られる。第2熱交換器25では、冷媒が冷媒熱交換部25aを通過し、水が水熱交換部25bを通過する。第2熱交換器25では、高温の冷媒から低温の水へ熱が移動することで、冷媒と水との間で熱交換が行われる。これにより、第2熱交換器25において、高温高圧のガス冷媒である冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、冷媒は、膨張弁23を通過することで減圧され、低圧の気液二相状態の冷媒となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、第1熱交換器21において外気との熱交換により蒸発して、低圧のガス冷媒となる。そして、冷媒は、四方切替弁24の第3ポート24cおよび第4ポート24dを通過して、圧縮機22に送られる。正サイクル運転を行う冷媒回路20は、以上の工程を繰り返すことで、外気の熱を、冷媒を介して、水回路30を循環する水に供給する。
水回路30は、主として、第2熱交換器25と、給水ポンプ31と、貯湯タンク32と、暖房ユニット33とが接続された回路である。水回路30は、第2温度センサ34を有している。水回路30では、水が循環する。水回路30では、給水ポンプ31、第2熱交換器25、貯湯タンク32、暖房ユニット33および給水ポンプ31の順に、水が循環する。図1および図2において、水回路30を循環する水の流れ方向は、矢印で示されている。
第2熱交換器25は、水−冷媒熱交換器である。上述したように、第2熱交換器25では、冷媒回路20を循環する冷媒と、水回路30を循環する水との間の熱交換が行われる。第2熱交換器25において熱交換される水は、水熱交換部25bを通過する。水熱交換部25bの入口は、給水ポンプ31と配管を介して接続されている。水熱交換部25bの出口は、貯湯タンク32と配管を介して接続されている。
貯湯タンク32は、第2熱交換器25で加熱された水を貯留するためのタンクである。貯湯タンク32に貯留された湯は、暖房ユニット33に送られる。貯湯タンク32は、貯留されている湯を保温するための保温ヒーターを備えていてもよい。
第2温度センサ34は、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を測定するセンサである。第2温度センサ34は、例えば、水熱交換部25bの入口近傍の配管に取り付けられている。
水回路30の動作について説明する。給水ポンプ31によって第2熱交換器25に水が送られる。第2熱交換器25では、高温の冷媒から低温の水へ熱が移動することで、冷媒と水との間で熱交換が行われる。これにより、第2熱交換器25において、水が加熱される。第2熱交換器25で加熱された水は、湯として、貯湯タンク32に送られる。貯湯タンク32に貯留されている湯は、暖房ユニット33に供給される。暖房ユニット33では、暖房用配管33aの内部を湯が流れることで、暖房ユニット33が設置されている空間の空気を加熱する。暖房用配管33aを通過して温度が低下した水は、給水ポンプ31に送られる。
制御部40は、ヒートポンプ温水暖房機10の各構成要素を制御するためのコンピュータである。制御部40は、圧縮機22、膨張弁23、四方切替弁24、第1温度センサ26、給水ポンプ31、暖房ユニット33および第2温度センサ34に接続されている。制御部40は、例えば、ヒートポンプ温水暖房機10内部の電装品ユニット(図示せず)に設置されている。
制御部40は、圧縮機22の運転周波数を調節して、圧縮機22を起動および停止させることができる。制御部40は、膨張弁23の開度を調節して、膨張弁23を通過する冷媒の流量を制御することができる。制御部40は、給水ポンプ31の回転数を制御して、給水ポンプ31を起動および停止させることができる。制御部40は、暖房ユニット33に送られる湯の流量を調節して、暖房ユニット33が設置されている空間の温度を調節することができる。
制御部40は、冷媒回路20の第1温度センサ26によって測定された、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度を受け取ることができる。制御部40は、水回路30の第2温度センサ34によって測定された、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を受け取ることができる。
また、制御部40は、ヒートポンプ温水暖房機10の運転に関する情報を記憶する。制御部40は、例えば、圧縮機22が起動した時間、および、圧縮機22が停止した時間を監視して記憶する。これにより、制御部40は、例えば、圧縮機22が連続して停止している時間、ヒートポンプ温水暖房機10の通常運転が連続して行われている時間、および、ヒートポンプ温水暖房機10のデフロスト運転が連続して行われている時間を算出することができる。
(2−1)通常運転およびデフロスト運転について
ヒートポンプ温水暖房機10の動作について説明する。ヒートポンプ温水暖房機10は、通常運転またはデフロスト運転を行う。図1は、通常運転時におけるヒートポンプ温水暖房機10の回路構成図である。ヒートポンプ温水暖房機10の通常運転時において、冷媒回路20は正サイクル運転を行う。この場合、図1に示されるように、冷媒回路20の四方切替弁24は、第1連通状態にある。水回路30では、給水ポンプ31によって第2熱交換器25に水が送られ、第2熱交換器25において水が加熱され、貯湯タンク32および暖房ユニット33に湯が送られる。
ヒートポンプ温水暖房機10の通常運転時において、冷媒回路20の第1熱交換器21では、外気から冷媒へ熱が移動する熱交換が行われる。すなわち、ファン21aによって送風される外気は、第1熱交換器21において熱が奪われる。そのため、寒冷地および冬季等、外気の温度が低い条件下において、第1熱交換器21に霜が付着することがある。第1熱交換器21に霜が付着すると、第1熱交換器21に霜が付着していない状態と比べて、第1熱交換器21における熱交換の効率が低下して、ヒートポンプ温水暖房機10の運転効率が低下してしまう。そのため、ヒートポンプ温水暖房機10は、外気の温度が低い条件下において、運転効率の低下を抑制するために、第1熱交換器21に付着した霜を除去するデフロスト運転を定期的に行う必要がある。ヒートポンプ温水暖房機10のデフロスト運転は、第1熱交換器21に付着した霜を熱で融かすことによって行われる。
逆サイクル運転における冷媒回路20の冷媒の循環方向は、正サイクル運転における冷媒の循環方向と反対である。具体的には、逆サイクル運転において、冷媒回路20の冷媒は、圧縮機22、四方切替弁24(第1ポート24aおよび第3ポート24c)、第1熱交換器21、膨張弁23、第2熱交換器25、四方切替弁24(第2ポート24bおよび第4ポート24d)、圧縮機22を、順番に通過して循環する。
このヒートポンプ温水暖房機10では、制御部40は、水回路30の水の凍結可能性を判断して、正サイクル運転によるデフロスト運転を行うか、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うかを選択する。制御部40は、水回路30の水が凍結する可能性があると判断した場合に、正サイクル運転によるデフロスト運転を行う。制御部40は、水回路30の水が凍結する可能性がないと判断した場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行う。
制御部40が、水回路30の水の凍結可能性を判断する時点は、通常運転が終了してデフロスト運転が開始する時点、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転の実行時の少なくとも一方である。
図5は、逆サイクル運転によるデフロスト運転の実行時において、制御部40が、水回路30の水の凍結可能性を判断するルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは、ステップS21〜S25から構成される。ステップS21では、制御部40は、通常運転を停止する。ステップS22では、制御部40は、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。ステップS23では、制御部40は、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40が、水回路30の水が凍結する可能性があると判断した場合、ステップS24を実行し、凍結する可能性がないと判断した場合、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続行する。ステップS24では、制御部40は、逆サイクル運転によるデフロスト運転を停止して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。ステップS25では、制御部40は、デフロスト運転を停止する。
第1の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、水回路30の第2温度センサ34から、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を取得する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度を超える場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第2の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、冷媒回路20の第1温度センサ26から、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度を取得する。制御部40は、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度が所定の温度以下である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、第1熱交換器21で熱交換される空気が所定の温度を超える場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第3の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、冷媒回路20の圧縮機22の運転に関する情報を取得する。制御部40は、デフロスト運転の開始前に圧縮機22が連続して停止している時間が所定の時間以上である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、デフロスト運転の開始前に圧縮機22が連続して停止している時間が所定の時間未満である場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第4の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、ヒートポンプ温水暖房機10のデフロスト運転に関する情報を取得する。制御部40は、前回のデフロスト運転の実行時間が所定の時間以下である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、前回のデフロスト運転の実行時間が所定の時間を超える場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第5の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了して逆サイクル運転によるデフロスト運転を実行している時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、水回路30の第2温度センサ34から、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を取得する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である場合、水回路30の給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第2連通状態から第1連通状態に切り替えて、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度を超える場合、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続行する。
第6の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了して逆サイクル運転によるデフロスト運転を実行している時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、水回路30の第2温度センサ34から、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を取得する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である場合、四方切替弁24を第2連通状態から第1連通状態に切り替えて、デフロスト運転を中止して、正サイクル運転による通常運転を開始する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度を超える場合、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続行する。
このヒートポンプ温水暖房機10は、第2熱交換器25を共有する冷媒回路20および水回路30を備えるヒートポンプ装置である。冷媒回路20の圧縮機22で圧縮された高温の冷媒は、第2熱交換器25において、水回路30を流れる水と熱交換される。第2熱交換器25では、冷媒熱交換部25aを流れる冷媒から、水熱交換部25bを流れる水に、熱が移動する。これにより、水回路30を流れる水が加熱されて、湯が生成される。生成された湯は、貯湯タンク32に一時的に貯留され、暖房ユニット33によって室内の暖房に利用される。
逆サイクル運転によるデフロスト運転では、圧縮機22で圧縮された高温の冷媒が第1熱交換器21に直接流入するので、第1熱交換器21に付着した霜が効率的に除去される。しかし、逆サイクル運転によるデフロスト運転では、第2熱交換器25において、水回路30を流れる水から、冷媒回路20を流れる冷媒に熱が移動する熱交換が行われる。そのため、第2熱交換器25に流入する水の温度が低い場合に、第2熱交換器25で熱交換される水の温度が低下して、水が凍結する可能性がある。水は、凝固すると、その体積が増加する。そのため、水回路30の水が、水回路30の配管内で凍結すると、配管内の圧力の増加によって配管が破壊されるおそれがある。一方、正サイクル運転によるデフロスト運転では、第2熱交換器25における熱交換が抑制され、圧縮機22および第2熱交換器25に蓄積された熱によって、第1熱交換器21に付着した霜が除去される。そのため、水回路30の水が凍結するおそれがない。従って、ヒートポンプ温水暖房機10は、デフロスト運転時における水の凍結を防止することができる。
制御部40は、第1の判断基準に基づいて、デフロスト運転の開始時において、第2熱交換器25に流入する水の温度が所定の温度以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うことで水回路30の水が凍結する可能性があると判断する。この場合、ヒートポンプ温水暖房機10は、通常運転を終了して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始することで、水回路30の水の凍結を防止することができる。
また、制御部40は、第2の判断基準に基づいて、デフロスト運転の開始時において、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度が所定の温度以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うことで水回路30の水が凍結する可能性があると判断する。この場合、ヒートポンプ温水暖房機10は、通常運転を終了して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始することで、水回路30の水の凍結を防止することができる。
また、制御部40は、第4の判断基準に基づいて、デフロスト運転の開始時において、前回のデフロスト運転の実行時間が所定の時間以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うことで水回路30の水が凍結する可能性があると判断する。この場合、ヒートポンプ温水暖房機10は、通常運転を終了して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始することで、水回路30の水の凍結を防止することができる。
また、制御部40は、第6の判断基準に基づいて、逆サイクル運転によるデフロスト運転の実行時において、第2熱交換器25に流入する水の温度が所定の温度以下である場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続けることで水回路30を流れる水が凍結する可能性があると判断する。この場合、ヒートポンプ温水暖房機10は、逆サイクル運転によるデフロスト運転を停止して、正サイクル運転による通常運転を開始する。
本発明の実施形態の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。以下、本発明の実施形態に適用可能な変形例について説明する。
本実施形態では、ヒートポンプ温水暖房機10の制御部40は、第1乃至第6の判断基準のいずれか1つに基づいて、水回路30の水の凍結可能性を判断する。しかし、制御部40は、第1乃至第6の判断基準から複数の判断基準を選択し、選択された複数の判断基準を組み合わせた判断基準に基づいて、水回路30の水の凍結可能性を判断してもよい。
例えば、ヒートポンプ温水暖房機10は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、第1の判断基準および第2の判断基準に基づいてデフロスト運転を開始してもよい。この場合、制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である条件、または、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度が所定の温度以下である条件のいずれかが満たされた場合に、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始してもよい。また、この場合、制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である条件、および、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度が所定の温度以下である条件の両方が満たされた場合に、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始してもよい。
ヒートポンプ温水暖房機10は、正サイクル運転によるデフロスト運転の実行時において、正サイクル運転によるデフロスト運転を停止して、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始してもよい。
制御部40は、例えば、第5の判断基準に基づいて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始してもよい。すなわち、正サイクル運転によるデフロスト運転の実行時において、制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度を超えている場合、水回路30の給水ポンプ31を起動し、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始してもよい。この場合、制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である場合、正サイクル運転によるデフロスト運転を続行する。
20 冷媒回路
21 第1熱交換器
22 圧縮機
25 第2熱交換器
30 水回路
31 給水ポンプ(給水機構)
40 制御部
本実施形態に係るヒートポンプ温水暖房機10は、主として、冷媒回路20と、水回路30と、制御部40とから構成される。冷媒回路20は、冷媒が循環する回路である。水回路30は、水が循環する回路である。冷媒回路20は、ヒートポンプとして機能する。
冷媒回路20は、主として、第1熱交換器21と、圧縮機22と、膨張弁23と、四方切替弁24と、第2熱交換器25とが接続された冷媒回路である。冷媒回路20は、第1温度センサ26を有している。冷媒回路20を循環する冷媒は、例えば、R134aである。
水回路30は、主として、第2熱交換器25と、給水ポンプ31と、貯湯タンク32と、暖房ユニット33とが接続された回路である。水回路30は、第2温度センサ34を有している。水回路30では、水が循環する。水回路30では、給水ポンプ31、第2熱交換器25、貯湯タンク32、暖房ユニット33および給水ポンプ31の順に、水が循環する。図1および図2において、水回路30を循環する水の流れ方向は、矢印で示されている。
制御部40は、ヒートポンプ温水暖房機10の各構成要素を制御するためのコンピュータである。制御部40は、圧縮機22、膨張弁23、四方切替弁24、第1温度センサ26、給水ポンプ31、暖房ユニット33および第2温度センサ34に接続されている。制御部40は、例えば、ヒートポンプ温水暖房機10内部の電装品ユニット(図示せず)に設置されている。
(2−1)通常運転およびデフロスト運転について
ヒートポンプ温水暖房機10の動作について説明する。ヒートポンプ温水暖房機10は、通常運転またはデフロスト運転を行う。図1は、通常運転時におけるヒートポンプ温水暖房機10の回路構成図である。ヒートポンプ温水暖房機10の通常運転時において、冷媒回路20は正サイクル運転を行う。この場合、図1に示されるように、冷媒回路20の四方切替弁24は、第1連通状態にある。水回路30では、給水ポンプ31によって第2熱交換器25に水が送られ、第2熱交換器25において水が加熱され、貯湯タンク32および暖房ユニット33に湯が送られる。
このヒートポンプ温水暖房機10では、制御部40は、水回路30の水の凍結可能性を判断して、正サイクル運転によるデフロスト運転を行うか、または、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行うかを選択する。制御部40は、水回路30の水が凍結する可能性があると判断した場合に、正サイクル運転によるデフロスト運転を行う。制御部40は、水回路30の水が凍結する可能性がないと判断した場合に、逆サイクル運転によるデフロスト運転を行う。
第1の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、水回路30の第2温度センサ34から、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を取得する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度を超える場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第2の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、冷媒回路20の第1温度センサ26から、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度を取得する。制御部40は、第1熱交換器21で熱交換される空気の温度が所定の温度以下である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、第1熱交換器21で熱交換される空気が所定の温度を超える場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第3の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、冷媒回路20の圧縮機22の運転に関する情報を取得する。制御部40は、デフロスト運転の開始前に圧縮機22が連続して停止している時間が所定の時間以上である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、デフロスト運転の開始前に圧縮機22が連続して停止している時間が所定の時間未満である場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第4の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了してデフロスト運転を開始する時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、ヒートポンプ温水暖房機10のデフロスト運転に関する情報を取得する。制御部40は、前回のデフロスト運転の実行時間が所定の時間以下である場合、給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第1連通状態に維持して、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、前回のデフロスト運転の実行時間が所定の時間を超える場合、四方切替弁24を第1連通状態から第2連通状態に切り替えて、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。
第5の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了して逆サイクル運転によるデフロスト運転を実行している時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、水回路30の第2温度センサ34から、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を取得する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である場合、水回路30の給水ポンプ31を停止し、四方切替弁24を第2連通状態から第1連通状態に切り替えて、正サイクル運転によるデフロスト運転を開始する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度を超える場合、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続行する。
第6の判断基準では、制御部40は、通常運転を終了して逆サイクル運転によるデフロスト運転を実行している時に、水回路30の水の凍結可能性を判断する。制御部40は、水回路30の第2温度センサ34から、第2熱交換器25の水熱交換部25bに流入する水の温度を取得する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度以下である場合、四方切替弁24を第2連通状態から第1連通状態に切り替えて、デフロスト運転を中止して、正サイクル運転による通常運転を開始する。制御部40は、水熱交換部25bに流入する水の温度が所定の温度を超える場合、逆サイクル運転によるデフロスト運転を続行する。
このヒートポンプ温水暖房機10は、第2熱交換器25を共有する冷媒回路20および水回路30を備えるヒートポンプ装置である。冷媒回路20の圧縮機22で圧縮された高温の冷媒は、第2熱交換器25において、水回路30を流れる水と熱交換される。第2熱交換器25では、冷媒熱交換部25aを流れる冷媒から、水熱交換部25bを流れる水に、熱が移動する。これにより、水回路30を流れる水が加熱されて、湯が生成される。生成された湯は、貯湯タンク32に一時的に貯留され、暖房ユニット33によって室内の暖房に利用される。
本発明の実施形態の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。以下、本発明の実施形態に適用可能な変形例について説明する。
本実施形態では、ヒートポンプ温水暖房機10の制御部40は、第1乃至第6の判断基準のいずれか1つに基づいて、水回路30の水の凍結可能性を判断する。しかし、制御部40は、第1乃至第6の判断基準から複数の判断基準を選択し、選択された複数の判断基準を組み合わせた判断基準に基づいて、水回路30の水の凍結可能性を判断してもよい。
ヒートポンプ温水暖房機10は、正サイクル運転によるデフロスト運転の実行時において、正サイクル運転によるデフロスト運転を停止して、逆サイクル運転によるデフロスト運転を開始してもよい。
20 冷媒回路
21 第1熱交換器
22 圧縮機
25 第2熱交換器
30 水回路
31 給水ポンプ(給水機構)
40 制御部
Claims (7)
- 空気と冷媒とを熱交換させる第1熱交換器(21)と、前記冷媒と水とを熱交換させる第2熱交換器(25)と、前記冷媒を圧縮する圧縮機(22)とを有し、前記冷媒が循環する冷媒回路(20)と、
前記第2熱交換器と、前記第2熱交換器に前記水を供給する給水機構(31)とを有し、前記水が流れる水回路(30)と、
前記第1熱交換器のデフロスト運転を行うために、前記冷媒回路および前記水回路を制御する制御部(40)と、
を備え、
前記冷媒回路は、
前記圧縮機、前記第2熱交換器、前記第1熱交換器および前記圧縮機の順に、前記冷媒が循環する正サイクル運転と、
前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記第2熱交換器および前記圧縮機の順に、前記冷媒が循環する逆サイクル運転と、
を切り替え可能であり、
前記制御部は、前記デフロスト運転の開始時、および、前記デフロスト運転の実行時の少なくとも一方において、前記水回路の前記水の凍結可能性を判断して、前記正サイクル運転を行うか、または、前記逆サイクル運転を行うかを選択し、前記デフロスト運転を行う、
ヒートポンプ温水暖房機(10)。 - 前記制御部は、前記デフロスト運転の開始時において、前記第2熱交換器に流入する前記水の温度が第1温度以下である場合に、前記正サイクル運転を行うことを選択し、かつ、前記給水機構の運転を停止する、
請求項1に記載のヒートポンプ温水暖房機。 - 前記制御部は、前記デフロスト運転の開始時において、前記第1熱交換器で熱交換される前記空気の温度が第2温度以下である場合に、前記正サイクル運転を行うことを選択し、かつ、前記給水機構の運転を停止する、
請求項1または2に記載のヒートポンプ温水暖房機。 - 前記制御部は、前記デフロスト運転の開始時において、前記デフロスト運転の開始前に前記圧縮機が停止している時間が第1時間以上である場合に、前記正サイクル運転を行うことを選択し、かつ、前記給水機構の運転を停止する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のヒートポンプ温水暖房機。 - 前記制御部は、前記デフロスト運転の開始時において、前回の前記デフロスト運転の実行時間が第2時間以下である場合に、前記正サイクル運転を行うことを選択し、かつ、前記給水機構の運転を停止する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のヒートポンプ温水暖房機。 - 前記制御部は、前記逆サイクル運転による前記デフロスト運転の実行時において、前記第2熱交換器に流入する前記水の温度が第3温度以下である場合に、前記正サイクル運転を行うことを選択し、かつ、前記給水機構の運転を停止する、
請求項1から5のいずれか1項に記載のヒートポンプ温水暖房機。 - 前記制御部は、前記逆サイクル運転による前記デフロスト運転の実行時において、前記第2熱交換器に流入する前記水の温度が第4温度以下である場合に、前記正サイクル運転を行うことを選択する、
請求項1から5のいずれか1項に記載のヒートポンプ温水暖房機。
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