JPWO2017158782A1 - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
二酸化炭素が循環する冷媒回路と給湯回路とを有し、前記給湯回路を流れる水と前記冷媒回路を流れる前記二酸化炭素とが第1熱交換器で熱交換するヒートポンプ給湯機であって、前記冷媒回路は、圧縮機、前記第1熱交換器の冷媒流路、膨張弁、及び第2熱交換器を有し、前記給湯回路は、前記第1熱交換器の水流路及びタンクを有し、前記ヒートポンプ給湯機は、前記圧縮機から吐出される前記二酸化炭素の温度を検出する第1センサと、前記第1熱交換器の前記水流路に流入する水の温度を検出する第2センサと、前記第1熱交換器の前記水流路から流出した水の温度を検出する第3センサとを備え、前記膨張弁は、第1の値と目標値との差が減るように開度が設定され、前記第1の値は、前記第3センサの検出値と前記第1センサの検出値との差であり、前記目標値は、前記第2センサの検出値が第1温度である場合には、前記第1温度よりも小さい第2温度である場合よりも、小さい値である。A heat pump water heater having a refrigerant circuit in which carbon dioxide circulates and a hot water supply circuit, wherein water flowing through the hot water supply circuit and the carbon dioxide flowing through the refrigerant circuit exchange heat with a first heat exchanger, The circuit has a compressor, a refrigerant flow path of the first heat exchanger, an expansion valve, and a second heat exchanger, and the hot water supply circuit has a water flow path and a tank of the first heat exchanger, The heat pump water heater includes a first sensor that detects a temperature of the carbon dioxide discharged from the compressor, a second sensor that detects a temperature of water flowing into the water flow path of the first heat exchanger, A third sensor for detecting the temperature of the water flowing out of the water flow path of the first heat exchanger, and the expansion valve has an opening set so that a difference between the first value and a target value is reduced. , The first value is the value detected by the third sensor and the value of the first sensor. The target value is a smaller value when the detection value of the second sensor is the first temperature than when the second temperature is lower than the first temperature. .
Description
本発明は、二酸化炭素を冷媒とする冷媒回路と給湯回路とを有し、給湯回路を流れる水と冷媒回路を流れる二酸化炭素とが熱交換するヒートポンプ給湯機に関する。 The present invention relates to a heat pump water heater having a refrigerant circuit and a hot water supply circuit using carbon dioxide as a refrigerant, and exchanging heat between water flowing through the hot water supply circuit and carbon dioxide flowing through the refrigerant circuit.
従来、HC(炭化水素)系冷媒を用いる冷媒回路と給湯回路とを備えたヒートポンプ給湯機において、圧縮機からの吐出温度と給湯用熱交換器からの出湯温度との温度差が、COP(Coefficient of Performance:成績係数)が最大となるような目標値になるように、膨張弁の開度を制御する技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a heat pump water heater having a refrigerant circuit using an HC (hydrocarbon) refrigerant and a hot water supply circuit, the temperature difference between the discharge temperature from the compressor and the tapping temperature from the hot water heat exchanger is COP (Coefficient A technique for controlling the opening degree of the expansion valve has been proposed so that the target value is maximized (of performance: coefficient of performance) (see, for example, Patent Document 1).
冷媒回路を循環する冷媒の一種として、二酸化炭素がある。二酸化炭素は、不燃性で地球温暖化係数が低いといったメリットがある一方で、炭化水素系冷媒と比較して冷媒回路内での圧力が高いという特性がある。上記特許文献1には、炭化水素系冷媒を用いるヒートポンプ給湯機において、圧縮機の吐出冷媒温度と出湯温度との温度差が、COP(Coefficient of Performance:成績係数)が最大となるような目標値になるように膨張弁の開度を制御する旨の記載があるが、特許文献1で採用されている制御を、二酸化炭素を用いるヒートポンプ給湯機に適用することはできなかった。というのは、上述のように二酸化炭素は冷媒回路内での圧力が高いため、COPが最大となるように吐出冷媒温度と出湯温度との目標温度差を決定すると、高圧圧力が設計圧力を超えることがあり、そうなるとヒートポンプ運転を継続できなくなって給湯が停止されてしまうためである。また、二酸化炭素によって加熱される水の温度が高温である場合には、二酸化炭素の高圧が上昇しやすいという特性もあり、高圧の管理は重要である。このため、二酸化炭素を用いるヒートポンプ給湯機において、高圧の上昇を抑制して安定した給湯運転を行うことのできる技術が望まれていた。
One type of refrigerant circulating in the refrigerant circuit is carbon dioxide. Carbon dioxide has a merit that it is nonflammable and has a low global warming potential, but has a characteristic that the pressure in the refrigerant circuit is higher than that of hydrocarbon refrigerant.
本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、高圧の上昇を抑制して安定した給湯運転を行うことのできる二酸化炭素を冷媒として用いたヒートポンプ給湯機を提供するものである。 The present invention has been made against the background of the above-described problems, and provides a heat pump water heater using carbon dioxide as a refrigerant that can suppress a rise in high pressure and perform a stable hot water supply operation. .
本発明のヒートポンプ給湯機は、二酸化炭素が循環する冷媒回路と給湯回路とを有し、前記給湯回路を流れる水と前記冷媒回路を流れる前記二酸化炭素とが第1熱交換器で熱交換するヒートポンプ給湯機であって、前記冷媒回路は、圧縮機、前記第1熱交換器の冷媒流路、膨張弁、及び第2熱交換器を有し、前記給湯回路は、前記第1熱交換器の水流路及びタンクを有し、前記ヒートポンプ給湯機は、前記圧縮機から吐出される前記二酸化炭素の温度を検出する第1センサと、前記第1熱交換器の前記水流路に流入する水の温度を検出する第2センサと、前記第1熱交換器の前記水流路から流出した水の温度を検出する第3センサとを備え、前記膨張弁は、第1の値と目標値との差が減るように開度が設定され、前記第1の値は、前記第3センサの検出値と前記第1センサの検出値との差であり、前記目標値は、前記第2センサの検出値が第1温度である場合には、前記第1温度よりも小さい第2温度である場合よりも、小さい値であるものである。 The heat pump water heater of the present invention has a refrigerant circuit and a hot water supply circuit in which carbon dioxide circulates, and a heat pump in which water flowing through the hot water supply circuit and the carbon dioxide flowing through the refrigerant circuit exchange heat with a first heat exchanger. In the hot water supply device, the refrigerant circuit includes a compressor, a refrigerant flow path of the first heat exchanger, an expansion valve, and a second heat exchanger, and the hot water supply circuit includes the first heat exchanger. The heat pump water heater has a water flow path and a tank, and the heat pump water heater detects the temperature of the carbon dioxide discharged from the compressor, and the temperature of water flowing into the water flow path of the first heat exchanger And a third sensor for detecting the temperature of water flowing out of the water flow path of the first heat exchanger, and the expansion valve has a difference between the first value and the target value. The opening is set so as to decrease, and the first value is the third set. The target value is a difference between the detected value of the first sensor and the detected value of the first sensor, and the target value is a second temperature lower than the first temperature when the detected value of the second sensor is the first temperature. This is a smaller value than the case of.
本発明によれば、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路を備えたヒートポンプ給湯機において、圧縮機から吐出される冷媒の高圧の上昇を抑制して安定した給湯運転を行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the heat pump water heater provided with the refrigerant circuit which uses a carbon dioxide as a refrigerant | coolant, the raise of the high voltage | pressure of the refrigerant | coolant discharged from a compressor can be suppressed, and the stable hot water supply operation can be performed.
本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯機について図面を参照して説明する。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。 A heat pump water heater according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the relative dimensional relationship or shape of each component may differ from the actual one.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るヒートポンプ給湯機の回路構成図である。ヒートポンプ給湯機100は、冷媒としての二酸化炭素が循環する冷媒回路10と、給湯回路20とを備える。冷媒回路10と給湯回路20とは、水冷媒熱交換器である第1熱交換器12において熱的に接続されていて、冷媒回路10を循環する冷媒と給湯回路20を循環する水とが第1熱交換器12で熱交換する。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the heat pump water heater according to the first embodiment. The heat
冷媒回路10は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機11と、圧縮機11から吐出された冷媒が通過する第1熱交換器12の冷媒流路12aと、冷媒を減圧する膨張弁13と、第2熱交換器14とが、この順番で冷媒配管18によって環状に接続されて構成されている。圧縮機11は、例えばインバータ制御式のDCブラシレスモータ等を備えた駆動装置により駆動され、圧縮機11から吐出する冷媒の圧力及び温度を可変とする機能を有している。膨張弁13は、弁の開度が調整可能な構造であり、通過する冷媒の減圧状態を可変とする機能を有している。また、本実施の形態では、第2熱交換器14の下流側であって圧縮機11の上流側に、余剰冷媒を溜める容器であるアキュムレータ15が接続されている。第2熱交換器14は、冷媒回路10を循環する冷媒と外気とで熱交換を行う空気熱交換器である。第2熱交換器14に外気を送風する送風機16が第2熱交換器14の周囲に設置されている。
The
圧縮機11の吐出部には、圧縮機11から吐出される冷媒の温度を検出する温度センサである第1センサ17が設けられている。第1センサ17は、冷媒の温度を、直接的に、あるいは配管を介して間接的に検出する温度センサである。
The discharge part of the
給湯回路20は、水を溜めるタンク21と、第1熱交換器12の水流路12bとが、水循環用配管25で接続されて構成されている。水循環用配管25には、水を送出するポンプ22が設置されており、ポンプ22が動作することで給湯回路20内を水が循環する。水循環用配管25の一端はタンク21の下部に接続され、水循環用配管25の他端はタンク21の上部に接続されており、タンク21内の下部の比較的低温の水が、第1熱交換器12で加熱されてタンク21の上部からタンク21内に流入する構成になっている。
The hot
タンク21の下部には、水循環用配管25とは別の給水配管26が接続されており、この給水配管26を介して給水源からの水がタンク21内に溜められる。タンク21の上部には、水循環用配管25とは別の出湯配管27が接続されており、タンク21内の上部の比較的高温の水が、例えば浴槽等に供給される。なお、タンク21への給水及びタンク21からの出湯に係る配管構成は一例であり、これらの配管構成によって本発明は限定されない。
A
第1熱交換器12の水流路12bの入口には、第1熱交換器12に流入する水の温度を検出する温度センサである第2センサ23が設けられている。また、第1熱交換器12の水流路12bの出口には、第1熱交換器12から流出する水の温度を検出する温度センサである第3センサ24が設けられている。第2センサ23で検出される水入口温度Twiが、第1熱交換器12で加熱される前の水の温度であり、第3センサ24で検出される水出口温度Twoが、第1熱交換器12で加熱された後の水の温度である。第2センサ及び第3センサは、水の温度を、直接的にあるいは配管を介して間接的に検出する温度センサである。A
また、ヒートポンプ給湯機100は、温度センサである外気温度検出装置28を備える。外気温度検出装置28は、ヒートポンプ給湯機100の周囲の外気温度を計測することができる場所に設置されている。
The heat
図2は、実施の形態1に係るヒートポンプ給湯機の機能ブロック図である。ヒートポンプ給湯機100は、全体の制御を司る制御装置30を備え、制御装置30はメモリ31を備える。制御装置30には、第1センサ17、第2センサ23、第3センサ24、及び外気温度検出装置28の出力、並びに使用者が操作する操作手段からの情報等が入力される。制御装置30は、これらの入力情報に基づいて、圧縮機11、膨張弁13、送風機16、及びポンプ22に対して指令を出すことにより、これらアクチュエータの動作を制御する。具体的には、制御装置30は、圧縮機11の駆動装置の周波数を制御することにより、吐出する冷媒の圧力及び温度を調整するように圧縮機11の動作状態を制御する。また、制御装置30は、膨張弁13において冷媒が目的の減圧状態になるように、膨張弁13の開度を制御する。また、制御装置30は、送風機16及びポンプ22の動作状態を制御する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the heat pump water heater according to the first embodiment. The heat
制御装置30は、専用のハードウェア、またはメモリ31に格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)で構成される。
The
制御装置30が専用のハードウェアである場合、制御装置30は、例えば、単一回路、複合回路、ASIC(application specific integrated circuit)、FPGA(field-programmable gate array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置30が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。
When the
制御装置30がCPUの場合、制御装置30が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ31に格納される。CPUは、メモリ31に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置30の各機能を実現する。ここで、メモリ31は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、EEPROM等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。
When the
なお、制御装置30の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。また、図2では各アクチュエータの制御を制御装置30が統括して行うものとして示しているが、制御装置30は必ずしも物理的に図示のように構成されていることを要しない。すなわち、制御装置30の分散及び統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散又は統合して構成することができる。
Note that part of the functions of the
ヒートポンプ給湯機100の給湯運転の概要を説明する。周波数制御される圧縮機11が動作すると、圧縮された冷媒が圧縮機11から吐出される。圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒は、第1熱交換器12の冷媒流路12aに流入する。一方、給湯回路20においてはポンプ22が駆動され、ポンプ22の作用によってタンク21内の水が水循環用配管25を通って第1熱交換器12の水流路12bに流入する。冷媒流路12aを通過する高温高圧の冷媒と、水流路12bを通過する水とは、第1熱交換器12において熱交換し、温度が低下した冷媒と温度が上昇した高温水とが、それぞれ第1熱交換器12から流出する。第1熱交換器12で温度上昇した高温水は、水循環用配管25を通ってタンク21内に流入する。
An outline of the hot water supply operation of the heat
第1熱交換器12において水と熱交換して温度が低下した冷媒は、膨張弁13に流入する。膨張弁13に流入した冷媒は、膨張弁13の開度に応じた状態に減圧され、低圧の冷媒となって第2熱交換器14に流入する。第2熱交換器14に流入した冷媒は、第2熱交換器14を通過する過程において外気と熱交換して温度が上昇する。送風機16は、外気と冷媒との所望の熱交換量を得るために動作状態が制御されている。第2熱交換器14において外気と熱交換して温度が上昇した冷媒は、アキュムレータ15を介して圧縮機11に吸入される。制御装置30は、第1センサ17から出力される高圧側の冷媒圧力を監視しており、高圧側の冷媒圧力が設計時に定められた上限値を超えると、給湯運転を一時的に停止するように構成されている。
The refrigerant whose temperature has decreased due to heat exchange with water in the
次に、ヒートポンプ給湯機100の給湯運転における、冷媒回路10の運転制御の詳細を説明する。図3は、実施の形態1に係るヒートポンプ給湯機の冷媒回路の制御に係るフローチャートである。
Next, details of operation control of the
(S1)
制御装置30は、圧縮機11の駆動周波数を決定し、決定した駆動周波数で圧縮機11を動作させる。具体的には、制御装置30は、外気温度検出装置28から出力される外気温度Ta、及び第2センサ23から出力される水入口温度Twiに基づいて、圧縮機11の駆動周波数を決定する。外気温度Taが低い場合には高い場合に比べて、圧縮機11の駆動周波数は高く設定される。また、水入口温度Twiが低い場合には高い場合に比べて、圧縮機11の駆動周波数は高く決定される。例えば、外気温度Taと水入口温度Twiとの組み合わせと圧縮機11の駆動周波数との対応表を予め試験等により求め、その対応表をメモリ31に記憶しておき、制御装置30はメモリ31に記憶された対応表に基づいて駆動周波数を決定することができる。そのような対応表に基づいて駆動周波数を決定することに代えて、制御装置30は、検出された外気温度Taと水入口温度Twiを予め定められた演算式に適用して、駆動周波数を決定してもよい。(S1)
The
(S2)
制御装置30は、吐出冷媒温度Troと目標水出口温度Two_tとの温度差の目標値である目標温度差ΔT_tを設定する。ここで、目標水出口温度Two_tは、予め定められたタンク21に溜める水の温度に基づいて設定されている。吐出冷媒温度Troは、第1熱交換器12において冷媒によって加熱される水の温度が目標水出口温度Two_tになるように、目標水出口温度Two_tに対して余裕代分だけ高い温度として設定される。その余裕代分の値が、目標温度差ΔT_tである。ステップS2において目標温度差ΔT_tは、目標水出口温度Two_tに応じた値が設定される。例えば、目標水出口温度Two_tと目標温度差ΔT_tとの対応表を予めメモリ31に記憶しておくことができる。(S2)
(S3)
制御装置30は、ステップS2で設定した目標温度差ΔT_tを補正する。具体的には、制御装置30は、第2センサ23から出力される水入口温度Twiが第1温度V1である場合には、第2温度V2である場合(ただし、V1>V2)よりも、目標温度差ΔT_tが小さな値になるように、目標温度差ΔT_tを補正する。すなわち、目標水出口温度Two_tが同じであっても、水入口温度Twiに応じて目標温度差ΔT_tを異ならせ、水入口温度Twiが大きい場合には小さい場合よりも、目標温度差ΔT_tを小さな値とする。(S3)
The
図4は、実施の形態1に係るヒートポンプ給湯機の水入口温度と目標温度差との関係図の一例である。図4は、水入口温度Twiが大きいほど目標温度差ΔT_tが小さくなるように、目標温度差ΔT_tの補正値を段階的に異ならせる例を示している。図4に示した例のほか、水入口温度Twiの閾値を予め一つ決めておき、水入口温度Twiが閾値を超えた場合に、目標温度差ΔT_tから予め定めた補正値を減じることで目標温度差ΔT_tを補正するようにしてもよい。FIG. 4 is an example of a relationship diagram between the water inlet temperature and the target temperature difference of the heat pump water heater according to the first embodiment. 4, as the larger the water inlet temperature T wi target temperature difference [Delta] T _t decreases, shows an example of varying the correction value of the target temperature difference [Delta] T _t stepwise. In addition to the example shown in FIG. 4, the threshold value of the water inlet temperature T wi advance one determined, when the water inlet temperature T wi exceeds the threshold value, subtracting a predetermined correction value from the target temperature difference [Delta] T _t Thus, the target temperature difference ΔT_t may be corrected.
図5は、実施の形態1に係るヒートポンプ給湯機の水入口温度と目標温度差との関係図の他の例である。図5に示すように、目標温度差ΔT_tの補正においては、水入口温度Twiに加え、外気温度Taに応じて補正値を調整するようにしてもよい。具体的には、外気温度Taが高い場合(Ta=β℃)には、低い場合(Ta=α℃)に比べて目標温度差ΔT_tを小さくする。外気温度Taが高いほど、給湯回路20における水の放熱量が少ない。このため、外気温度Taが高い場合には目標温度差ΔT_tを小さくしても、所望の水出口温度Twoを得ることができる。FIG. 5 is another example of a relationship diagram between the water inlet temperature and the target temperature difference of the heat pump water heater according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, in the correction of the target temperature difference [Delta] T _t, in addition to the water inlet temperature T wi, may be adjusted to the correction value in accordance with the ambient temperature T a. Specifically, when the outside air temperature T a is high (T a = β ° C.), the target temperature difference ΔT_t is made smaller than when it is low (T a = α ° C.). The higher the ambient temperature T a, is less heat radiation amount of water in the hot
(S4)
制御装置30は、第1センサ17で検出される吐出冷媒温度Troと第3センサ24で検出される水出口温度Twoとの温度差ΔTが、ステップS3で補正した目標温度差ΔT_tに近づくように、膨張弁13の開度を制御する。(S4)
The
ステップS4の運転を実行している間、ポンプ22が動作してタンク21の下部からの水が第1熱交換器12の水流路12bを通過し、その過程で冷媒により水が加熱され、加熱された水がタンク21の上部からタンク21内に戻される。このようにして、タンク21内に沸き上げられた高温水が溜められる。ポンプ22の回転数は、第3センサ24の出力値が目標水出口温度Two_tとなるように制御される。ステップS4において目標温度差ΔT_tが得られるように膨張弁13の開度が制御されているため、すなわちヒートポンプサイクルにおける加熱能力が一定に維持されているため、ポンプ22の回転数の調整によって水出口温度Twoを確保することができる。While the operation of Step S4 is being performed, the
(S5)
制御装置30は、沸き上げ完了までステップS4の処理を継続的に行い、タンク21内に目標温度の湯が定められた量だけ溜まると、沸き上げ完了と判断して運転を終了する。(S5)
The
以上のように本実施の形態によれば、吐出冷媒温度Troと水出口温度Twoとの温度差ΔTと目標温度差ΔT_tとの差が小さくなるように膨張弁13の開度が制御される。そして、目標温度差ΔT_tの値は、水入口温度Twiが第1温度である場合には、第1温度よりも小さな値である第2温度の場合よりも、小さな値になるように設定される。このため、水入口温度Twiが大きい場合には、小さい場合に比べて、冷媒である二酸化炭素の過熱度が低くなるように膨張弁13の開度が制御され、これによってアキュムレータ15内に溜まる液冷媒量が増加する。アキュムレータ15内の液冷媒の量が増加することにより、圧縮機11から吐出される冷媒の高圧上昇が抑制される。上述のように制御装置30は、高圧側の冷媒圧力が設計時に定められた上限値を超えると給湯運転を一時的に停止するが、本実施の形態によれば冷媒の過度な高圧上昇が抑制されるので、安定的に給湯運転を継続することができ、信頼性の高いヒートポンプ給湯機100を得ることができる。なお、本願発明の第1の値は、本実施の形態では温度差ΔTに相当する。As described above, according to the present embodiment, the opening degree of the
実施の形態2.
本実施の形態では、前述の実施の形態1の変形例を説明する。前述の実施の形態1では、水入口温度Twiに基づいて目標温度差ΔT_tを補正することを説明したが、本実施の形態では、補正後の目標温度差ΔT_tの最小値の制御について説明する。本実施の形態は、実施の形態1に構成を追加することで実現するものであり、以下では実施の形態1との相違点を中心に説明する。Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, a modified example of the first embodiment will be described. In the first embodiment described above have been described to correct the target temperature difference [Delta] T _t based on water inlet temperature T wi, in the present embodiment, the control of the minimum value of the target temperature difference [Delta] T _t corrected explain. The present embodiment is realized by adding a configuration to the first embodiment, and the following description will focus on differences from the first embodiment.
図6は、実施の形態2に係るアキュムレータの構成図である。図6に示すように、アキュムレータ15の上部と下部には、それぞれ冷媒回路10の配管が挿入されており、上部の配管からアキュムレータ15内に冷媒が流入し、下部の配管からガス冷媒が流出する構成である。図1で示したように、アキュムレータ15から流出した冷媒は圧縮機11に吸入される。
FIG. 6 is a configuration diagram of the accumulator according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the piping of the
アキュムレータ15には、アキュムレータ15内の液冷媒の液面を検出する液面計19が設けられている。液面計19は、液冷媒の液面を検出する機能を有するものであれば、その具体的構成は特に限定されず、たとえばマグネットフロート式、静電容量式、超音波式などの任意のものを用いることができる。
The
図7は、実施の形態2に係るヒートポンプ給湯機の機能ブロック図である。図7に示すように、液面計19は制御装置30に対して通信可能に接続されており、液面計19からの出力が制御装置30に入力される。
FIG. 7 is a functional block diagram of the heat pump water heater according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the
ヒートポンプ給湯機100の冷媒回路10における水の加熱能力に関する運転制御は、実施の形態1において図3に示したのと同様に行われる。すなわち、吐出冷媒温度Troと目標水出口温度Two_tとの目標温度差ΔT_tが、水入口温度Twiに基づいて補正される。そして、検出された吐出冷媒温度Troと水出口温度Twoとの温度差ΔTが、補正後の目標温度差ΔT_tになるように、膨張弁13の開度が制御される。Operation control regarding the heating capability of water in the
ここで本実施の形態においても、目標温度差ΔT_tの値は、水入口温度Twiが高いほど小さな値になるように補正されるが、液面計19によってアキュムレータ15内の液面が閾値を超えたことが検出された場合には、目標温度差ΔT_tの下方補正は行われない。すなわち、液面計19が閾値を検出した場合、制御装置30は、水入口温度Twiの検出値にかかわらず、目標温度差ΔT_tの値を現状維持する、もしくは現在値よりも大きい値にする。Here, also in the present embodiment, the value of the target temperature difference ΔT_t is corrected so as to be smaller as the water inlet temperature T wi is higher, but the liquid level in the
このように本実施の形態では、アキュムレータ15内の液冷媒量が閾値に到達するまでは、制御装置30は、水入口温度Twiが高いほど目標温度差ΔT_tを小さくする補正を行うので、実施の形態1と同様に圧縮機11から吐出される冷媒の高圧上昇を抑制することができる。また、アキュムレータ15内の液冷媒量が閾値を超えると、制御装置30は目標温度差ΔT_tを小さくする補正を行わないので、冷媒回路10内を循環する冷媒量の不足を防ぐことができる。As described above, in the present embodiment, until the liquid refrigerant amount in the
10 冷媒回路、11 圧縮機、12 第1熱交換器、12a 冷媒流路、12b 水流路、13 膨張弁、14 第2熱交換器、15 アキュムレータ、16 送風機、17 第1センサ、18 冷媒配管、19 液面計、20 給湯回路、21 タンク、22 ポンプ、23 第2センサ、24 第3センサ、25 水循環用配管、26 給水配管、27 出湯配管、28 外気温度検出装置、30 制御装置、31 メモリ、100 ヒートポンプ給湯機。
DESCRIPTION OF
本発明のヒートポンプ給湯機は、二酸化炭素が循環する冷媒回路と給湯回路とを有し、前記給湯回路を流れる水と前記冷媒回路を流れる前記二酸化炭素とが第1熱交換器で熱交換するヒートポンプ給湯機であって、前記冷媒回路は、圧縮機、前記第1熱交換器の冷媒流路、膨張弁、及び第2熱交換器を有し、前記給湯回路は、前記第1熱交換器の水流路及びタンクを有し、前記ヒートポンプ給湯機は、前記圧縮機から吐出される前記二酸化炭素の温度を検出する第1センサと、前記第1熱交換器の前記水流路に流入する水の温度を検出する第2センサと、前記第1熱交換器の前記水流路から流出した水の温度を検出する第3センサと、前記冷媒回路の前記第2熱交換器の下流側かつ前記圧縮機の上流側に設けられたアキュムレータと、前記アキュムレータ内の二酸化炭素の液面を検出する液面計と、制御装置とを備え、前記膨張弁は、第1の値と目標値との差が減るように開度が設定され、前記第1の値は、前記第3センサの検出値と前記第1センサの検出値との差であり、前記目標値は、前記第2センサの検出値が第1温度である場合には、前記第1温度よりも小さい第2温度である場合よりも、小さい値であり、前記制御装置は、前記目標値を、前記第2センサの検出値が大きい場合は小さい場合に比べて、小さな値となるように補正し、前記制御装置は、前記液面計の検出値が閾値を超えた状態では、前記第2センサの検出値にかかわらず、前記目標値を小さな値とする補正を行わない
ものである。
The heat pump water heater of the present invention has a refrigerant circuit and a hot water supply circuit in which carbon dioxide circulates, and a heat pump in which water flowing through the hot water supply circuit and the carbon dioxide flowing through the refrigerant circuit exchange heat with a first heat exchanger. In the hot water supply device, the refrigerant circuit includes a compressor, a refrigerant flow path of the first heat exchanger, an expansion valve, and a second heat exchanger, and the hot water supply circuit includes the first heat exchanger. The heat pump water heater has a water flow path and a tank, and the heat pump water heater detects the temperature of the carbon dioxide discharged from the compressor, and the temperature of water flowing into the water flow path of the first heat exchanger A second sensor for detecting the temperature, a third sensor for detecting the temperature of the water flowing out of the water flow path of the first heat exchanger, a downstream side of the second heat exchanger of the refrigerant circuit and the compressor. An accumulator provided upstream, and the accumulator A liquid level gauge for detecting the liquid level of carbon dioxide in the Yumureta, and a control unit, the expansion valve opening degree is set such that the difference between the first value and the target value is reduced, the first Is the difference between the detection value of the third sensor and the detection value of the first sensor, and the target value is the first value when the detection value of the second sensor is the first temperature. than if a small second temperature than the temperature, Ri smaller der, the control device, the target value, as compared with the case when the detected value of the second sensor is large is small, a small value The control device does not correct the target value to be a small value regardless of the detection value of the second sensor in a state where the detection value of the liquid level meter exceeds a threshold value. /> Is.
Claims (3)
前記冷媒回路は、圧縮機、前記第1熱交換器の冷媒流路、膨張弁、及び第2熱交換器を有し、
前記給湯回路は、前記第1熱交換器の水流路及びタンクを有し、
前記ヒートポンプ給湯機は、
前記圧縮機から吐出される前記二酸化炭素の温度を検出する第1センサと、
前記第1熱交換器の前記水流路に流入する水の温度を検出する第2センサと、
前記第1熱交換器の前記水流路から流出した水の温度を検出する第3センサとを備え、
前記膨張弁は、第1の値と目標値との差が減るように開度が設定され、前記第1の値は、前記第3センサの検出値と前記第1センサの検出値との差であり、前記目標値は、前記第2センサの検出値が第1温度である場合には、前記第1温度よりも小さい第2温度である場合よりも、小さい値である
ヒートポンプ給湯機。A heat pump water heater having a refrigerant circuit and a hot water supply circuit in which carbon dioxide circulates, wherein water flowing through the hot water supply circuit and the carbon dioxide flowing through the refrigerant circuit exchange heat with a first heat exchanger,
The refrigerant circuit includes a compressor, a refrigerant flow path of the first heat exchanger, an expansion valve, and a second heat exchanger.
The hot water supply circuit has a water flow path and a tank of the first heat exchanger,
The heat pump water heater is
A first sensor for detecting a temperature of the carbon dioxide discharged from the compressor;
A second sensor for detecting a temperature of water flowing into the water flow path of the first heat exchanger;
A third sensor for detecting the temperature of water flowing out of the water flow path of the first heat exchanger,
The opening of the expansion valve is set so that the difference between the first value and the target value is reduced, and the first value is the difference between the detection value of the third sensor and the detection value of the first sensor. The target value is smaller when the detection value of the second sensor is the first temperature than when the second temperature is lower than the first temperature.
請求項1記載のヒートポンプ給湯機。The heat pump water heater according to claim 1, wherein the target value is a smaller value when the outside air temperature is high than when the target temperature is low.
前記アキュムレータ内の二酸化炭素の液面を検出する液面計と、
前記目標値を、前記第2センサの検出値が大きい場合は小さい場合に比べて、小さな値となるように補正する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記液面計の検出値が閾値を超えた状態では、前記第2センサの検出値にかかわらず、前記目標値を小さな値とする補正を行わない
請求項1または請求項2に記載のヒートポンプ給湯機。An accumulator provided downstream of the second heat exchanger and upstream of the compressor of the refrigerant circuit;
A liquid level gauge for detecting the liquid level of carbon dioxide in the accumulator;
A control device that corrects the target value so that the target value is smaller when the detection value of the second sensor is larger than when it is smaller;
The control device does not perform correction to make the target value a small value regardless of the detection value of the second sensor when the detection value of the liquid level meter exceeds a threshold value. The heat pump water heater described in 1.
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