KR101465572B1 - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 설치 장소에 따라 다른 액체 유로의 상태의 요인을 배제하고, 액체 유로의 이상을 검출 가능한 신뢰성이 높은 히트 펌프식 급탕기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 용량 가변인 압축기(4)와, 압축기로부터 토출되는 고온, 고압의 냉매에 의해 피가열 액체를 가열하는 액-냉매 열교환기(5)와, 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도를 검지하는 액체 온도 검지부(15)와, 압축기의 용량을 제어하는 제어부를 구비하고, 피가열 액체가 액-냉매 열교환기에 도입되어 액-냉매 열교환기를 통과한 후에 액-냉매 열교환기로부터 유출하는 액체 유로를 갖고, 제어부는, 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도가 미리 설정된 목표 액체 온도로 되도록 압축기의 용량을 제어하고, 압축기가 미리 설정된 기준 용량 이하로 운전되고 있을 때에 액-냉매 열교환기에서 열교환된 액체의 온도가 목표 액체 온도보다 높은 경우에는, 액체 유로의 이상으로 판단한다.An object of the present invention is to provide a highly reliable heat pump type hot water heater capable of detecting an abnormality of a liquid flow path by eliminating factors of conditions of liquid flow paths other than the installation place. A liquid-refrigerant heat exchanger (5) for heating the liquid to be heated by the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the compressor, and a liquid-refrigerant heat exchanger Refrigerant heat exchanger, and a control unit for controlling the capacity of the compressor. The liquid-refrigerant heat exchanger is provided with a liquid temperature detection unit 15 for detecting the temperature of the liquid refrigerant, And the control unit controls the capacity of the compressor so that the temperature of the liquid to be heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger becomes a predetermined target liquid temperature, and when the compressor is operated at a preset reference capacity or less, When the temperature of the liquid heat exchanged in the unit is higher than the target liquid temperature, it is judged that the liquid flow path is abnormal.
Description
본 발명은, 물-냉매 열교환기로 비등한 물을 탱크에 모으도록 한 히트 펌프식 급탕기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat pump type water heater in which boiling water is collected in a tank by a water-refrigerant heat exchanger.
심야 전력 등을 이용해서 히트 펌프 사이클을 구동하여, 저온수를 가열해서 원하는 온도의 뜨거운 물을 탱크에 저장하는 비등 기능을 구비한 히트 펌프식 급탕기가 알려져 있다.There is known a heat pump type hot water boiler provided with a boiling function for heating a low temperature water to store hot water of a desired temperature in a tank by driving a heat pump cycle using nighttime power or the like.
이러한 히트 펌프식 급탕기는, 히트 펌프 사이클 내에 설치된 물-냉매 열교환기와 탱크를 배관으로 접속하고, 접속한 배관 내에서 탱크 내의 물을 순환시켜, 물-냉매 열교환기에 있어서 탱크 내의 물과 히트 펌프 사이클의 냉매에서 열교환을 행하여 비등을 행하고 있다.Such a heat pump type hot water heater is configured such that a water-refrigerant heat exchanger installed in a heat pump cycle and a tank are connected by piping, water in the tank is circulated in the connected piping, and water in the tank and heat pump cycle And boiling is performed by performing heat exchange with the refrigerant.
이러한 비등을 행하는 히트 펌프식 급탕기에서는, 물 배관 내의 먼지 막힘이나 수돗물 내에 함유되는 경도 성분(예를 들면 탄산칼슘)이 스케일로서 석출하여 배관 내에 부착된 스케일 막힘, 배관 내의 공기 빼기 부족에 의한 공기 막힘 등에 의해 비등을 행하는 물의 순환을 할 수 없게 되어, 기기 이상에 의한 운전 정지가 발생하는 문제가 있다.In such a heat pump type hot water boiler that performs boiling, dust clogging in a water pipe, hardness components (e.g., calcium carbonate) contained in tap water are precipitated as scale, scale clogging adhered to the pipe, air clogging due to lack of air in the pipe, The circulation of the water for boiling can not be performed, and there is a problem that the operation stop due to the abnormality of the apparatus occurs.
이 문제에 대응하기 위해서, 펌프에 의해 순환하는 물의 유량과 물-냉매 열교환기로부터 유출하는 냉매의 온도나 물의 온도의 관계로부터 물 배관 내의 막힘을 검출하는 방법(예를 들면 특허문헌 1 참조)이 제안되어 있다.In order to cope with this problem, a method of detecting clogging in a water pipe (see, for example, Patent Document 1) based on the relationship between the flow rate of water circulated by the pump, the temperature of the refrigerant flowing out of the water-refrigerant heat exchanger, Has been proposed.
그러나, 히트 펌프식 급탕기는, 액체 유로를 흐르는 액체의 압력이나, 피가열 액체의 유량이나, 액체 유로의 압력 손실이 설치 장소에 따라 다른 것이기 때문에, 펌프의 유량 제어 범위가 펌프의 최대 회전수와 최소 회전수 사이의 어느 범위가 될지가 설치되는 장소에 따라 다르다. 이것에서는, 히트 펌프식 급탕기가 설치되는 장소에 따라, 이상의 검출 정밀도가 다르게 된다는 문제가 있다.However, since the heat pump type hot water heater differs from the installation site in the pressure of the liquid flowing through the liquid flow path, the flow rate of the liquid to be heated, and the pressure loss of the liquid flow path, The range between the minimum number of revolutions will depend on where it is installed. In this case, there is a problem that the detection accuracy is different depending on the place where the heat pump type hot water heater is installed.
예를 들면, 펌프의 유량 제어 범위가 펌프의 최소 회전수에 가까운 경우에는, 이상으로 판단해야 할 상태인데도 이상을 검출할 수 없어 간과하게 될 우려가 있다. 또한, 펌프의 유량 제어 범위가 펌프의 최대 회전수에 가까운 경우에는, 돌발적인 흐름의 변동으로 회전수가 바로 최대 회전수로 되게 될 우려나, 이상으로 판단하면 안 되는 상태인데도 이상으로 검출하게 될 우려가 있다.For example, when the flow rate control range of the pump is close to the minimum number of revolutions of the pump, there is a fear that the abnormality can not be detected even though the abnormality can be detected. Further, when the flow rate control range of the pump is close to the maximum rotation number of the pump, it is feared that the rotation number may become the maximum rotation number immediately due to a sudden fluctuation of the flow, .
그래서, 본 발명은, 설치 장소에 따라 다른 액체 유로의 상태의 요인을 배제하고, 액체 유로의 이상을 검출할 수 있는 신뢰성이 높은 히트 펌프식 급탕기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a highly reliable heat pump type hot water heater which can detect an abnormality of a liquid flow path by eliminating factors of conditions of liquid flow paths other than the installation place.
본 발명은, 용량 가변인 압축기와, 상기 압축기로부터 토출되는 고온, 고압의 냉매에 의해 피가열 액체를 가열하는 액-냉매 열교환기와, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도를 검지하는 액체 온도 검지부와, 상기 압축기의 용량을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 피가열 액체가 상기 액-냉매 열교환기에 도입되어 상기 액-냉매 열교환기를 통과한 후에 상기 액-냉매 열교환기로부터 유출하는 액체 유로를 갖고, 상기 제어부는, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도가 미리 설정된 목표 액체 온도로 되도록 상기 압축기의 용량을 제어하고, 상기 압축기가 미리 설정된 기준 용량 이하로 운전되고 있을 때에 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 액체의 온도가 상기 목표 액체 온도보다 높은 경우에는, 상기 액체 유로의 이상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a liquid refrigerant heat exchanger, comprising: a compressor having a variable capacity; a liquid-refrigerant heat exchanger for heating the liquid to be heated by high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor; Refrigerant heat exchanger, and a control unit for controlling the capacity of the compressor. The liquid-refrigerant heat exchanger is characterized in that the liquid-refrigerant heat exchanger And the control unit controls the capacity of the compressor so that the temperature of the liquid to be heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger becomes a predetermined target liquid temperature, and when the compressor is operated at a preset reference capacity or less When the temperature of the liquid heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger is higher than the target liquid temperature, It characterized in that the determination as to the least.
혹은, 본 발명은, 용량 가변인 압축기와, 상기 압축기로부터 토출되는 고온, 고압의 냉매에 의해 피가열 액체를 가열하는 액-냉매 열교환기와, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도를 검지하는 액체 온도 검지부와, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 냉매의 온도를 검지하는 냉매 온도 검지부와, 상기 압축기의 용량을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 피가열 액체가 상기 액-냉매 열교환기에 도입되어 상기 액-냉매 열교환기를 통과한 후에 상기 액-냉매 열교환기로부터 유출하는 액체 유로를 갖고, 상기 제어부는, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도가 미리 설정된 목표 액체 온도로 되도록 상기 압축기의 용량을 제어하고, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 냉매의 온도가 상기 목표 액체 온도에 의거해서 정해지는 기준 온도 이상인 경우에는, 상기 액체 유로의 이상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the present invention can be applied to a liquid-refrigerant heat exchanger which has a capacity variable compressor, a liquid-refrigerant heat exchanger which heats the liquid to be heated by the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor, A refrigerant temperature detection unit for detecting the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the liquid refrigerant heat exchanger; and a control unit for controlling the capacity of the compressor, wherein the liquid to be heated is subjected to the liquid-refrigerant heat exchange Refrigerant heat exchanger and the liquid refrigerant flowing out of the liquid refrigerant heat exchanger after passing through the liquid refrigerant heat exchanger, wherein the control unit controls the temperature of the liquid-refrigerant heat exchanger so that the temperature of the heat- And the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger is controlled based on the target liquid temperature And judging that the liquid flow path is abnormal when the temperature is equal to or higher than the reference temperature determined by the liquid flow rate determination means.
본 발명에 따르면, 설치 장소에 따라 다른 액체 유로의 상태의 요인을 배제하고, 액체 유로의 이상을 검출할 수 있는 히트 펌프식 급탕기를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a heat pump type hot water heater capable of detecting an abnormality in the liquid flow path by eliminating factors of conditions of other liquid flow paths depending on installation places.
도 1은 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기의 계통 구성도.
도 2는 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기의 제어 플로도.
도 3은 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기에 있어서, 물 배관 내의 막힘이 없는 상태에 있어서의 압축기 회전수와 물-냉매 열교환기 출구 온수 온도의 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기에 있어서, 물 배관 내에 막힘이 발생한 상태에 있어서의 압축기 회전수와 물-냉매 열교환기 출구 온수 온도의 변화를 나타내는 그래프.
도 5는 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기의 계통 구성도.
도 6은 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기의 제어 플로도.
도 7은 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기에 있어서, 물 배관 내의 막힘이 없는 상태에 있어서의 압축기 온도, 물-냉매 열교환기 출구 온수 온도, 물-냉매 열교환기 출구 냉매 온도의 변화를 나타내는 그래프.
도 8은 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기에 있어서, 물 배관 내에 막힘이 발생한 상태에 있어서의 압축기 온도, 물-냉매 열교환기 출구 온수 온도, 물-냉매 열교환기 출구 냉매 온도의 변화를 나타내는 그래프.
도 9는 실시예 3에 따른 히트 펌프식 급탕기의 제어 플로도.1 is a system configuration diagram of a heat pump type hot water heater according to Embodiment 1. Fig.
2 is a control flowchart of the heat pump type hot water heater according to the first embodiment;
3 is a graph showing changes in compressor rpm and water-refrigerant heat exchanger outlet hot water temperature in a state in which no clogging occurs in a water pipe in the heat pump type water heater according to Embodiment 1. Fig.
FIG. 4 is a graph showing changes in the compressor rotational speed and the water-refrigerant heat exchanger outlet hot water temperature in a state where clogging occurs in a water pipe in the heat pump type hot water heater according to Embodiment 1. FIG.
5 is a system configuration diagram of a heat pump type hot water heater according to
6 is a control flowchart of the heat pump type hot water heater according to the second embodiment;
7 is a graph showing changes in the compressor temperature, the water-refrigerant heat exchanger outlet hot water temperature, and the water-refrigerant heat exchanger outlet refrigerant temperature in a state where no clogging occurs in the water pipe in the heat pump type water heater according to
8 is a graph showing changes in the compressor temperature, the water-refrigerant heat exchanger outlet hot water temperature, and the water-refrigerant heat exchanger outlet refrigerant temperature in the state where the clogging occurs in the water pipe in the heat pump type hot water heater according to
9 is a control flowchart of the heat pump type hot water heater according to the third embodiment;
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(실시예 1)(Example 1)
실시예 1은, 물 유로에 발생하는 이상(특히, 유량 감소)을 고정밀도로 검출할 수 있는 히트 펌프식 급탕기에 관한 것이다.The first embodiment relates to a heat pump type hot water heater capable of detecting an abnormality (particularly, a flow rate reduction) occurring in a water flow path with high accuracy.
도 1은, 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기의 계통 구성도를 나타낸다. 도 2는, 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기의 운전 시의 제어 플로도를 나타낸다. 도 3은, 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기의 물 유로에 이상이 발생해 있지 않은 상태에 있어서의 압축기 회전수와 물-냉매 열교환기의 출구 온수 온도의 시간 변화를 나타낸다. 도 4는, 실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기의 물 유로에 이상(유량 감소)이 발생했을 때의 압축기 회전수와 물-냉매 열교환기의 출구 온수 온도의 시간 변화를 나타낸다.1 is a system block diagram of a heat pump type hot water heater according to a first embodiment. Fig. 2 is a control flow chart of the operation of the heat pump type hot water heater according to the first embodiment. Fig. Fig. 3 shows a temporal change of the compressor rotational speed and the outlet hot water temperature of the water-refrigerant heat exchanger in a state in which no abnormality occurs in the water flow path of the heat pump type hot water heater according to the first embodiment. 4 shows changes over time in the compressor rotational speed and the outlet hot water temperature of the water-refrigerant heat exchanger when an abnormality (reduction in flow rate) occurs in the water flow path of the heat pump type hot water heater according to the first embodiment.
실시예 1에 따른 히트 펌프식 급탕기는, 용량 가변인 압축기(4)와, 압축기(4)로부터 토출되는 고온, 고압의 냉매에 의해 물을 가열하는 물-냉매 열교환기(5)와, 물-냉매 열교환기(5)에서 열교환된 물의 온도를 검지하는 수온 검지부(15)와, 압축기의 용량을 제어하는 제어부(20)를 구비한다. 또한, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물이 물-냉매 열교환기(5)에 도입되어 물-냉매 열교환기(5)를 통과한 후에 물-냉매 열교환기(5)로부터 유출하는 물 유로(F)(액체 유로)를 갖는다.The heat pump type hot water heater according to the first embodiment includes a
또한, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물-냉매 열교환기(5)에서 가열된 온수를 저류(貯留)하는 탱크(9)와, 탱크(9)를 수용하는 탱크 유닛(2)과, 압축기(4) 및 물-냉매 열교환기(5)를 수용하는 히트 펌프 유닛(1)을 구비한다. 그리고, 물 유로(F)는, 탱크 유닛(2)과 히트 펌프 유닛(1)에 걸쳐서 설치된다.The heat pump type hot water heater includes a tank 9 for storing hot water heated by the water-
구체적으로는, 이 히트 펌프식 급탕기는, 도 1의 좌측에 나타내는 물-냉매 열교환기(5)를 포함하는 냉동 사이클을 하우징 내부에 탑재한 히트 펌프 유닛(1)과, 도면의 우측에 나타내는 탱크(9)를 포함한 급탕 회로를 케이싱 내부에 탑재한 탱크 유닛(2)을 구비해서 구성된다. 그리고, 히트 펌프 유닛(1)과 탱크 유닛(2)은, 히트 펌프식 급탕기의 설치 장소에 있어서, 접속 배관(3)을 사용해서 접속되는 구조로 되어 있다. 한편, 탱크(9)는, 뜨거운 물이 저류되는 경우가 많고, 이 경우에는 저탕(貯湯) 탱크라 불린다.Specifically, the heat pump type hot water heater includes a heat pump unit 1 in which a refrigeration cycle including the water-
냉동 사이클은, 냉매를 압축하는 압축기(4)와, 압축기(4)로부터 토출되는 고온·고압의 냉매가 탱크(9)로부터 도입된 물과 열교환하는 물-냉매 열교환기(5)와, 물-냉매 열교환기(5)로부터 유출된 냉매가 감압되는 감압 밸브(6)와, 감압 밸브(6)에 의해 감압된 저온·저압의 냉매가 공기와 열교환하는 증발기(7)를 냉매 배관을 통해서 환상으로 접속하는 구성으로 되어 있다. 증발기(7)에는, 팬(8)에 의해 외기가 통풍되는 구조로 되어 있다. 한편, 이 냉동 사이클에서는, 이산화탄소가 냉매로서 사용된다.The refrigeration cycle includes a
압축기(4)는, 물-냉매 열교환기(5)에서 열교환된 온수의 온도가 미리 설정된 목표 온수 온도가 되도록 제어부(20)에 의해 용량 제어된다. 구체적으로는, 압축기(4)는, 압축기 회전수를 제어함으로써 용량이 제어되는 인버터 압축기이다. 단, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 토출된 냉매를 흡입측으로 되돌림으로써 용량 제어를 행하는 압축기이어도 된다. 또한, 압축기의 압축 방식은, 스크롤 방식이지만, 로터리 방식이나 왕복동 방식의 것이어도 된다.The compressor (4) is capacity-controlled by the controller (20) so that the temperature of the hot water heat-exchanged in the water-refrigerant heat exchanger (5) becomes a preset target hot water temperature. Specifically, the compressor (4) is an inverter compressor in which the capacity is controlled by controlling the number of revolutions of the compressor. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be a compressor that performs the capacity control by returning the discharged refrigerant to the suction side. The compression method of the compressor is a scroll method, but may be a rotary method or a reciprocating method.
물 사이클은, 필요량의 뜨거운 물을 모으는 탱크(9)와, 탱크(9) 저부(底部)의 물을 도입하는 펌프(순환 펌프)(10)와, 펌프(순환 펌프)(10)로부터 토출된 물을 냉매와 열교환시키는 물-냉매 열교환기(5)가 순환 배관에 의해 환상으로 접속되는 구성으로 되어 있으며, 물-냉매 열교환기(5)로부터 토출된 물은 탱크(9)의 정부(頂部)로 되돌려지는 구조로 되어 있다. 즉, 물 유로(F)는, 실시예 1에서는 탱크(9)로부터 물을 취출하는 부분을 기점으로 하고, 탱크(9)로 뜨거운 물이 되돌려지는 부분을 종점으로 한다. 또한, 탱크(9)의 저부는 급수 배관(11)을 통해서 도시하지 않은 수도 등의 급수원과 접속되고, 정부에는 수도 꼭지나 샤워기 등의 급탕 단말에 급탕하는 급탕 배관(12)이 접속되어 있다.The water cycle includes a tank 9 for collecting a necessary amount of hot water, a pump (circulation pump) 10 for introducing water at the bottom of the tank 9, The water discharged from the water-refrigerant heat exchanger (5) is connected to the top of the tank (9) by a water-refrigerant heat exchanger (5) for exchanging water with the refrigerant in a ring- As shown in Fig. That is, the water flow path F has a portion where water is taken out from the tank 9 as a starting point in the first embodiment, and a portion where hot water is returned to the tank 9 as an end point. A bottom portion of the tank 9 is connected to a water supply source such as water not shown through a
압축기(4)에는, 하우징 온도를 측정하기 위해서 압축기 온도 센서(13)가 설치되어 있다. 이에 따라, 압축기(4)로부터 토출되는 냉매의 온도(냉매 토출 온도)를 검지할 수 있다. 한편, 냉매 토출 온도는, 냉매의 토출 배관에 설치되는 온도 센서에 의해 검지하는 온도이어도 된다. 단, 냉매 토출 온도로서 압축기(4)의 하우징 온도를 검지하는 편이, 냉매의 토출 배관의 온도를 검지하는 것보다, 냉매 온도의 변동을 낮게 억제할 수 있으며, 압축기(4)를 제어하기 쉽다는 메리트를 갖는다.The compressor (4) is provided with a compressor temperature sensor (13) for measuring the housing temperature. Thus, the temperature (refrigerant discharge temperature) of the refrigerant discharged from the
또한, 물-냉매 열교환기(5)의 전후에 설치되어 있는 물 사이클의 배관에는, 물-냉매 열교환기(5)에 유입하는 물의 온도를 검지하는 수온 검지부(14)로서의 물-냉매 열교환기 입구 물 온도 센서와, 물-냉매 열교환기(5)로부터 유출하는 물의 온도를 계측하는 수온 검지부(15)로서의 물-냉매 열교환기 출구 온수 온도 센서가 설치되어 있다.The water-refrigerant heat exchanger (5) is connected to the water-refrigerant heat exchanger (5) by a water-refrigerant heat exchanger inlet (14) serving as a water temperature detecting section (14) for detecting the temperature of water flowing into the water- A water temperature sensor, and a water-refrigerant heat exchanger outlet hot water temperature sensor serving as a water
그리고, 이 히트 펌프식 급탕기는, 압축기(4)가 미리 설정된 기준 용량 이하로 운전되고 있을 때에 물-냉매 열교환기(5)에서 열교환된 물의 온도가 목표 온수 온도보다 높은 경우에는, 물 유로의 이상으로 판단한다. 이렇게 하면, 설치 장소에 따라 다른 물 유로의 상태의 요인을 배제하고, 물 유로의 이상을 검출할 수 있다. 또한, 압축기를 포함하는 냉동 사이클은, 유체의 압력이나 압력 손실 등이 히트 펌프식 급탕기의 설치 장소마다 크게 다른 것은 아니기 때문에, 펌프의 회전수에 의거해서 물 유로(F)의 이상을 검출하는 경우에 비해서, 검출 정밀도를 높일 수 있다.When the temperature of the water heat-exchanged in the water-refrigerant heat exchanger (5) is higher than the target hot water temperature when the compressor (4) is operated at a preset reference capacity or less, the heat pump type hot water heater . In this way, it is possible to eliminate the factor of the state of the water flow path depending on the installation place, and to detect an abnormality in the water flow path. In the refrigeration cycle including the compressor, since the pressure or pressure loss of the fluid is not greatly different from place to place of the heat pump type water heater, when detecting the abnormality of the water flow passage F based on the number of revolutions of the pump The detection accuracy can be enhanced.
또한, 이 히트 펌프식 급탕기에서는, 물 유로(F)가 탱크 유닛(2)과 히트 펌프 유닛(1)에 걸쳐서 설치되는 것이기 때문에, 실시예 1의 제어는, 이하와 같은 이유에 의해, 물 유로(F)의 이상을 고정밀도로 검출하기에 적합하다. 일반적인 히트 펌프식 급탕기에서는, 탱크(9)와 물-냉매 열교환기(5)를 수납한 냉동 사이클이 분리된 다른 유닛으로 구성된다. 이 경우, 설치 시에 행해지는 접속 배관(3)의 형상이나 길이, 굴곡부의 수 등에 따라, 물 유로(F)의 상태(배관 저항 등)는, 히트 펌프식 급탕기마다 크게 다른 것으로 된다. 그 점에서, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물 유로(F)의 유량이나 펌프(10)의 회전수에 의거해서가 아닌, 압축기(4)의 용량에 의거해서 제어하는 것이기 때문에, 설치 장소에 상관없이, 고정밀도인 검출을 행할 수 있다.In this heat pump type hot water heater, since the water flow path F is provided across the
한편, 기준 용량은, 압축기(4)의 최저 회전수에 의거해서 설정된다. 압축기(4)의 최저 회전수란, 압축기(4)의 구동 범위로서 미리 정해진 회전수 범위의 하한값으로 설정된다. 구체적으로는, 압축기(4)의 부조(不調)나 고장의 발생을 방지하기 위해, 압축기(4)가 냉매 압축의 작업을 하고 있는 것으로 평가할 수 있는 한계 회전수보다 여유를 가지고 조금 높게 설정된다. 한편, 여유의 크기는, 압축기(4)의 특성에 따라 임의의 값으로 할 수 있지만, 특별히 여유를 갖게 하지 않은 것이어도 된다.On the other hand, the reference capacity is set based on the minimum number of revolutions of the compressor (4). The minimum rotation number of the compressor (4) is set as a lower limit value of a predetermined rotation number range as a drive range of the compressor (4). Concretely, in order to prevent the occurrence of a failure or malfunction of the
구체적으로는, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물-냉매 열교환기(5)에서 열교환된 물의 온도가 목표 온수 온도보다 높은 상태가 소정의 시간 이상 계속되었을 경우에는, 물 유로(F)의 이상으로 판단한다. 이렇게 하면, 온도의 우발적인 변동을 이상으로 판단하는 경우가 없어, 이상 판단의 정밀도를 보다 높일 수 있다.Specifically, when the temperature of the water heat-exchanged in the water-
또한, 이 히트 펌프식 급탕기는, 상기와 같은 방법으로 이상으로 판단했을 경우, 물 유로(F)를 흐르는 물의 유량이 감소되어 있는 것으로 판단한다. 그리고, 물 유로(F)의 물의 유량 감소에 관계되는 통지를 행한다. 구체적으로는, 리모컨 등에 설치되는 표시 화면에 에러를 표시한다.This heat pump type water heater determines that the flow rate of the water flowing through the water flow path F is reduced when it is determined in the above manner. Then, a notification related to the decrease in the flow rate of water in the water passage F is performed. Specifically, an error is displayed on a display screen provided on a remote controller or the like.
다음으로, 실시예 1에 따른 운전 시의 제어 플로를 도 2를 사용해서 설명한다.Next, a control flow at the time of operation according to the first embodiment will be described with reference to Fig.
비등 운전 시, 제어부(20)에 대해서 목표 온수 온도와 압축기 목표 온도를 세트(도 2 중 S1)한 후, 비등 운전을 개시한다. 비등 운전 개시 시로부터, 압축기 온도 센서(13)로부터 얻어지는 압축기 온도(도 2 중 S2)가 압축기 목표 온도와 일치하도록 감압 밸브(6)의 개방도를 수정한다(도 2 중 S3).At the time of boiling operation, boiling operation is started after setting the target hot water temperature and the compressor target temperature to the control unit 20 (S1 in Fig. 2). The opening degree of the
또한, 제어부(20)는, 수온 검지부(15)에 의해 얻어지는 출구 온수 온도(도 2 중 S4)와 목표 온수 온도가 일치하도록 압축기(4)의 회전수를 수정한다(도 2 중 S5). 이 동작에 의해, 순환하고 있는 물의 양에 대해서, 가열 능력을 출력하고 있는 압축기 회전수가 증감하기 때문에, 현재 출력하고 있는 가열 능력을 정확하게 파악하는 것이 가능해진다.The
이러한 동작으로 비등 운전을 행하고 있는 동안, 배관 내에 막힘 등이 없고, 정규의 물 순환량이 확보되어 있을 경우, 정규의 가열 능력을 출력하기 때문에, 압축기 회전수의 대폭적인 저하는 발생하지 않는다.When the boiling operation is performed by this operation, there is no clogging in the piping, and when the regular water circulation amount is secured, the normal heating capacity is outputted, so that the compressor rotation speed is not greatly reduced.
그러나, 배관 내에 막힘 등의 이상이 발생하여, 정규의 물 순환량을 확보할 수 없어졌을 경우에는, 가열 대상 액체인 물의 순환량이 감소하기 때문에, 필요로 되는 가열 능력은 작아진다. 따라서, 출구 온수 온도가 상승하기 때문에, 출구 온수 온도와 목표 온수 온도가 일치하도록, 제어부(20)는, 압축기(4)의 회전수를 저하시킨다.However, when an abnormality such as clogging occurs in the piping and the regular water circulation amount can not be ensured, the amount of circulation of water as the liquid to be heated decreases, so that the required heating capacity is reduced. Therefore, since the outlet hot water temperature rises, the
그리고, 이 상태가 진행되면, 물 순환량이 대폭 감소하며, 압축기(4)는 제어부(20)에서 규정되는 최저 회전수로 운전하게 된다. 이 현상을 검출하기 위해서, 본 실시예에서는 비등 운전 중에 항상, 압축기(4)의 회전수가 최저 회전수보다 높은 회전수로 운전되고 있는지를 감시하는 기능(도 2 중 S6)을 마련한다.In this state, the amount of water circulation is greatly reduced, and the
압축기(4)의 회전수가 최저 회전수보다 높은 회전수로 운전되고 있는 경우에는(도 2 중 S6→No), 전술한 감압 밸브 개방도의 변경과 압축기 회전수의 수정을 행한다. 압축기 회전수가 규정되어 있는 최저 회전수와 동일해졌을 경우(도 2 중 S6→Yes), 출구 온수 온도의 확인을 행한다(도면 중 S7). 확인된 출구 온수 온도가 목표 온수 온도 이하인 경우에는(도 2 중 S7→No), 전술한 감압 밸브 개방도 변경과 압축기 회전수의 수정을 행한다. 출구 온수 온도가 목표 온수 온도보다 높은 경우에는(도 2 중 S7→Yes), 온도가 높은 상태가 소정의 시간 경과해도 유지되어 있는 것을 확인한 후(도면 중 S8), 물 순환 에러를 발신(도 2 중 S9)하고 운전을 정지한다. 한편, 상기 소정의 시간은, 유량 감소 감시 시간이라고도 부를 수 있다.When the number of revolutions of the
따라서, 물 배관 내의 먼지 막힘이나 수돗물 내에 함유되는 경도 성분(예를 들면 탄산칼슘)이 스케일로서 석출하여 배관 내에 부착된 스케일 막힘, 배관 내의 공기 빼기 부족에 의한 공기 막힘 등에 의해 비등을 행하는 물의 순환을 할 수 없어지는 문제가 발생했을 때, 고정밀도이며 또한 저렴한 방법으로 문제를 검출해서 이상 통지에 의한 신속한 대응을 도모할 수 있기 때문에, 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.Therefore, the circulation of water that boils by clogging of dust in a water pipe or clogging of scale attached to a pipe due to precipitation of a hard component (for example, calcium carbonate) contained in tap water as scale and air shortage due to shortage of air in the pipe It is possible to detect a problem with high accuracy and inexpensively and to respond promptly by an abnormality notification, thereby improving the reliability.
도 4의 실험예를 사용해서, 물 유로(F)에 이상(유량 감소)이 발생했을 때의 압축기 회전수와 물-냉매 열교환기(5)의 출구 온수 온도의 시간 변화를 설명한다. 시각 T1에 있어서, 압축기(4)의 운전을 개시한 후, 물 유로(F)에 이상이 있는 경우, 서서히 압축기(4)의 회전수가 저하되어 간다. 그리고, 시각 T2에 있어서, 압축기(4)의 회전수가 최저 회전수로 된다. 도 4의 실험예에서는, 시각 T1에서부터 시각 T2까지의 시간은, 5∼10분 정도이다. 그리고, 시각 T2에 상기 상태로 되고나서 소정의 시간(유량 감소 감시 시간) 이상이 계속되고 있는 것을 확인하면, 시각 T3에 있어서 이상을 통지한다. 도 4의 실험예에서는, 상기 유량 감소 감시 시간(시각 T2∼시각 T3)은 15분 정도이다. 단, 상기 유량 감소 감시 시간은 2분 정도의 짧은 시간이어도 된다.The time change of the compressor rotational speed and the outlet hot water temperature of the water-
일반적으로, 스케일 막힘이나 작은 먼지 막힘 등의 이상은, 조금씩 진행하는(즉, 유량이 감소해 가는) 것이다. 한편, 물 유로(F)에 배치되는 밸브가 폐쇄되어 있는 경우나, 큰 먼지 막힘 등의 경우에는, 흐름이 돌연 정지하는 것이다. 이 점에서, 실시예 1에 따른 이상 검지는, 이상 검지를 위해서 압축기(4)의 회전수를 제어하기 시작하고나서 최저 회전수로 될 때까지의 시간이 5∼10분 정도 걸리는 것이며, 변화가 비교적 완만하기 때문에, 조금씩 진행하는 유량 감소의 이상 검지에 적합하다.Generally, an abnormality such as scale clogging or small dust clogging is gradually progressed (that is, the flow rate is decreased). On the other hand, when the valve disposed in the water passage F is closed, or when a large dust clogging occurs, the flow suddenly stops. In this respect, in the abnormality detection according to the first embodiment, the time from the start of the control of the number of rotations of the
이러한 제어로 함으로써, 도 3에 나타내는 출구 온수 온도와 압축기 회전수의 정상 시의 관계(물 배관 내의 막힘 등이 없어, 정규의 물 순환량이 확보되어 있는 상태)와, 도 4에 나타내는 출구 온수 온도와 압축기 회전수의 이상 시의 관계(물 배관 내의 막힘 등이 발생하여, 정규의 물 순환량을 확보할 수 없어진 상태)의 상위를 비등 운전 중에 검출할 수 있다. 따라서, 오검출 없이 물 순환 이상을 발신하고, 비등 운전을 정지할 수 있다.By this control, the relationship between the outlet hot water temperature and the compressor rotational speed as shown in Fig. 3 (the state in which the normal water circulation amount is secured without clogging in the water pipe) and the outlet hot water temperature It is possible to detect an abnormality in the boiling operation when the relationship of the number of revolutions of the compressor is abnormal (the clogging in the water pipe occurs and the normal water circulation amount can not be ensured). Therefore, it is possible to send out abnormal water circulation without erroneous detection and stop boiling operation.
(실시예 2)(Example 2)
실시예 2는, 물 유로(F')에 발생하는 이상(특히, 흐름 정지)을 고정밀도로 검출할 수 있는 히트 펌프식 급탕기에 관한 것이다.The second embodiment relates to a heat pump type hot water heater capable of accurately detecting an abnormality (particularly, a flow stop) occurring in the water passage F '.
도 5는, 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기의 계통 구성도를 나타낸다. 도 6은, 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기 운전 시의 제어 플로도를 나타낸다. 도 7은, 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기의 물 유로에 이상이 발생해 있지 않은 상태에 있어서의 압축기 온도와 물-냉매 열교환기의 출구 냉매 온도와 출구 온수 온도의 시간 변화를 나타낸다. 도 8은, 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기의 물 유로에 이상(흐름 정지)이 발생했을 때의 압축기 온도와 물-냉매 열교환기의 출구 냉매 온도와 출구 온수 온도의 시간 변화를 나타낸다.5 is a system block diagram of the heat pump type hot water heater according to the second embodiment. FIG. 6 is a control flow chart at the time of operation of the heat pump type hot water heater according to the second embodiment. Fig. 7 shows a temporal change of the compressor temperature in a state in which no abnormality occurs in the water flow path of the heat pump type water heater according to the second embodiment, the outlet refrigerant temperature of the water-refrigerant heat exchanger, and the outlet hot water temperature. 8 shows time changes of the compressor temperature when the abnormality (flow stop) occurs in the water passage of the heat pump type water heater according to the second embodiment, the outlet refrigerant temperature of the water-refrigerant heat exchanger, and the outlet hot water temperature.
실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기는, 용량 가변인 압축기(104)와, 압축기(104)로부터 토출되는 고온, 고압의 냉매에 의해 물을 가열하는 물-냉매 열교환기(105)와, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 물의 온도를 검지하는 수온 검지부(115)와, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 냉매의 온도를 검지하는 냉매 온도 검지부(116)와, 압축기(104)의 용량을 제어하는 제어부(120)를 구비한다. 또한, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물이 물-냉매 열교환기(105)에 도입되어 물-냉매 열교환기(105)를 통과한 후에 물-냉매 열교환기(105)로부터 유출하는 물 유로(F')를 갖는다.The heat pump type hot water heater according to the second embodiment includes a
또한, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물-냉매 열교환기(105)에서 가열된 온수를 저류하는 탱크(109)와, 탱크(109)를 수용하는 탱크 유닛(102)과, 압축기(104) 및 물-냉매 열교환기(105)를 수용하는 히트 펌프 유닛(101)을 구비한다. 그리고, 물 유로(F')는, 탱크 유닛(102)과 히트 펌프 유닛(101)에 걸쳐서 설치된다.The heat pump type hot water heater includes a
구체적으로는, 이 히트 펌프식 급탕기는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 도면의 좌측에 나타내는 물-냉매 열교환기(105)를 포함하는 냉동 사이클을 케이싱 내부에 탑재한 히트 펌프 유닛(101)과, 도면의 우측에 나타내는 탱크(109)를 포함한 급탕 회로를 케이싱 내부에 탑재한 탱크 유닛(102)을 구비해서 구성된다. 그리고, 히트 펌프 유닛(101)과 탱크 유닛(102)은, 히트 펌프식 급탕기의 설치 장소에 있어서, 접속 배관(103)을 사용해서 접속되는 구조로 되어 있다.Specifically, as shown in Fig. 5, this heat pump type hot water heater includes a
한편, 탱크(109)는, 뜨거운 물이 저류되는 경우가 많고, 이 경우에는, 저탕 탱크라 불리는 경우가 있다. 또한, 물-냉매 열교환기(105)는, 일반적으로는 물을 가열하는 것이며, 물-냉매 열교환기라 불리는 경우가 있다.On the other hand, in many cases, hot water is stored in the
냉동 사이클은, 냉매를 압축하는 압축기(104)와, 압축기(104)로부터 토출되는 고온·고압의 냉매가 탱크(109)로부터 도입된 물과 열교환하는 물-냉매 열교환기(105)와, 물-냉매 열교환기(105)로부터 유출된 냉매가 감압되는 감압 밸브(106)와, 감압 밸브(106)에 의해 감압된 저온·저압의 냉매가 공기와 열교환하는 증발기(107)를 냉매 배관을 통해서 환상으로 접속하는 구성으로 되어 있다. 증발기(107)에는, 팬(108)에 의해 외기가 통풍되는 구조로 되어 있다. 한편, 이 냉동 사이클에서는, 이산화탄소가 냉매로서 사용된다.The refrigeration cycle includes a
압축기(104)는, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 온수의 온도가 미리 설정된 목표 온수 온도로 되도록 제어부(120)에 의해 용량이 제어된다. 구체적으로는, 압축기(104)는, 압축기 회전수를 제어함으로써 용량이 제어되는 인버터 압축기이다. 단, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 토출된 냉매를 흡입측으로 되돌림으로써 용량 제어를 행하는 압축기이어도 된다. 또한, 압축기의 압축 방식은, 스크롤 방식이지만, 로터리 방식이나 왕복동 방식의 것이어도 된다.The compressor (104) is controlled in capacity by the controller (120) so that the temperature of the hot water heat-exchanged in the water-refrigerant heat exchanger (105) becomes a predetermined target hot water temperature. Specifically, the
물 사이클은, 필요량의 뜨거운 물을 모으는 탱크(109)와, 탱크(109) 저부의 물이 도입되는 펌프(순환 펌프)(110)와, 펌프(순환 펌프)(110)로부터 토출된 물이 냉매와 열교환하는 물-냉매 열교환기(105)가 순환 배관에 의해 환상으로 접속되는 구성으로 되어 있으며, 물-냉매 열교환기(105)로부터 토출된 물은 탱크(109)의 정부로 되돌려지는 구조로 되어 있다. 즉, 물 유로(F')는, 실시예 2에서는 탱크(109)로부터 물을 취출하는 부분을 기점으로 하고, 탱크(109)에 뜨거운 물이 되돌려지는 부분을 종점으로 한다. 또한 탱크(109)의 저부는 급수 배관(111)을 통해서 도시하지 않은 수도 등의 급수원과 접속되고, 정부에는 수도 꼭지나 샤워기 등의 급탕 단말에 급탕하는 급탕 배관(112)이 접속되어 있다.The water cycle includes a
압축기(104)에는, 압축기(104)의 하우징 온도를 측정하기 위해서 압축기 온도 센서(113)가 설치되어 있다. 이에 따라, 압축기(104)로부터 토출되는 냉매의 온도(냉매 토출 온도)를 검지할 수 있다. 한편, 냉매 토출 온도는, 냉매의 토출 배관에 설치되는 온도 센서에 의해 검지하는 것이어도 된다. 단, 냉매 토출 온도로서 압축기(104)의 하우징 온도를 검지하는 편이, 냉매의 토출 배관의 온도를 검지하는 것보다, 냉매 온도의 변동을 낮게 억제할 수 있으며, 압축기(104)를 제어하기 쉽다는 메리트를 갖는다.The
물-냉매 열교환기(105)로부터 유출하는 냉매 온도를 검지하기 위해서, 물-냉매 열교환기(105)보다 하류에 있는 냉매 배관에는, 냉매 온도 검지부(116)로서의 물-냉매 열교환기 출구 냉매 온도 센서가 설치되어 있다. 또한, 물-냉매 열교환기(105)의 전후에 설치되어 있는 물 사이클의 배관에는, 물-냉매 열교환기(5)에 유입되는 물의 온도를 검지하는 수온 검지부(114)로서의 물-냉매 열교환기 입구 물 온도 센서와, 물-냉매 열교환기(5)로부터 유출하는 물의 온도를 검지하는 수온 검지부(115)로서의 물-냉매 열교환기 출구 온수 온도 센서가 설치되어 있다.To detect the temperature of refrigerant flowing out of the water-
그리고, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 냉매의 온도가 목표 온수 온도에 의거해서 정해지는 기준 온도 이상인 경우에는, 물 유로(F')의 이상으로 판단한다. 이렇게 하면, 설치 장소에 따라 다른 물 유로(F')의 상태의 요인을 배제하고, 물 유로(F')의 이상을 검출할 수 있다. 또한, 압축기(104)를 포함하는 냉동 사이클은, 유체의 압력이나 압력 손실 등이 히트 펌프식 급탕기의 설치 장소마다 크게 다른 것은 아니기 때문에, 펌프의 회전수 에 의거해서 물 유로(F')의 이상을 검출하는 경우에 비해서, 검출 정밀도를 높일 수 있다.The heat pump type hot water heater is judged to be abnormal in the water flow path F 'when the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the water-
한편, 기준 온도는, 목표 온수 온도와 동일해진다. 단, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 온수의 온도가 목표 온수 온도로 되도록 압축기(104)의 용량을 제어할 때, 물의 온도가 상승하는 과정에서 목표 온수 온도를 일시적으로 넘는 경우(소위, 오버슛)가 있다. 이것을 고려해서, 이 히트 펌프식 급탕기에서는, 기준 온도를 목표 온수 온도보다 수 ℃ 정도 높게 설정하고 있다. 이에 따라, 온수의 온도가 목표 온수 온도를 일시적으로 넘었을 경우에도, 즉시 이상으로 판단하지 않도록 되어 있다.On the other hand, the reference temperature becomes equal to the target hot water temperature. However, when the capacity of the
또한, 이 히트 펌프식 급탕기에서는, 물 유로(F')가 탱크 유닛(102)과 히트 펌프 유닛(101)에 걸쳐서 설치되는 것이기 때문에, 실시예 2의 제어는, 이하와 같은 이유에 의해, 물 유로(F')의 이상을 고정밀도로 검출하기에 적합하다. 일반적인 히트 펌프식 급탕기에서는, 탱크(109)와 물-냉매 열교환기(105)를 수납한 냉동 사이클이 분리된 다른 유닛으로 구성된다. 이 경우, 설치 시에 행해지는 접속 배관(103)의 형상이나 길이, 굴곡부의 수 등에 따라, 물 유로(F')의 상태(배관 저항 등)는, 히트 펌프식 급탕기마다 크게 다른 것으로 된다. 그 점에서, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물 유로(F')의 유량에 의거해서가 아닌, 압축기(104)의 용량에 의거해서 제어하는 것이기 때문에, 설치 장소에 상관없이, 고정밀도인 검출을 행할 수 있다.In this heat pump type hot water heater, since the water flow path F 'is provided across the
구체적으로는, 이 히트 펌프식 급탕기는, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 냉매의 온도가 목표 온수 온도 이상인 상태가 소정의 시간 이상 계속되었을 경우에는, 물 유로(F')의 이상으로 판단한다. 이렇게 하면, 온도의 우발적인 변동을 이상으로 판단하는 경우가 없어, 이상 판단의 정밀도를 보다 높일 수 있다.Specifically, when the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the water-
또한, 이 히트 펌프식 급탕기는, 상기와 같은 방법으로 이상으로 판단했을 경우, 물 유로(F')를 흐르는 물의 흐름이 정지해 있는 것으로 판단한다. 그리고, 물 유로(F')의 물의 흐름이 정지해 있는 것에 관계되는 통지를 행한다. 구체적으로는, 리모컨 등에 설치되는 표시 화면에 에러를 표시한다.The heat pump type water heater determines that the flow of the water flowing through the water passage F 'is stopped when it is judged as abnormal as described above. Then, a notification is issued to the effect that the water flow of the water passage F 'is stopped. Specifically, an error is displayed on a display screen provided on a remote controller or the like.
다음으로, 실시예 2에 따른 운전 시의 제어 플로를 도 6을 사용해서 설명한다.Next, a control flow at the time of operation according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
비등 운전의 시, 제어부(120)에 대해서 목표 온수 온도와 압축기 목표 온도를 세트(도 6 중 S101)한 후, 비등 운전을 개시한다. 비등 운전 개시 시로부터, 압축기 온도 센서(113)로부터 얻어지는 압축기 온도(도 6 중 S102)가 압축기 목표 온도와 일치하도록 감압 밸브(106)의 개방도를 수정한다(도 6 중 S103).At the time of the boiling operation, the boiler operation is started after setting the target hot water temperature and the compressor target temperature to the control unit 120 (S101 in Fig. 6). The opening degree of the
또한, 제어부(120)는, 수온 검지부(115)로부터 얻어지는 출구 온수 온도(도 6 중 S104)와 목표 온수 온도가 일치하도록 압축기(104)의 회전수를 수정한다(도 6 중 S105). 이 동작에 의해, 순환하고 있는 물의 양에 대해서, 가열 능력을 출력하고 있는 압축기 회전수가 증감하기 때문에, 현재 출력하고 있는 가열 능력을 정확하게 파악하는 것이 가능해진다.Further, the
이러한 동작으로 비등 운전을 행하고 있는 동안, 배관 내에 막힘 등이 없어, 정규의 물 순환량이 확보되어 있는 경우, 물-냉매 열교환기(105)에 있어서 물과 냉매에 의해 열교환이 행해지며, 냉매는 보유하고 있는 열에너지를 물로 방열하기 때문에, 도 3에 나타내는 바와 같이 물-냉매 열교환기 출구의 냉매 온도는 비등 목표 온도보다 낮은 온도로 된다.In the water-refrigerant heat exchanger (105), heat exchange is carried out by water and a refrigerant when the water circulation amount is secured without clogging or the like during the boiling operation by this operation, The refrigerant temperature at the outlet of the water-refrigerant heat exchanger becomes lower than the boiling target temperature, as shown in Fig.
그러나, 배관 내에 막힘 등의 이상이 발생하여, 정규의 물 순환량을 확보할 수 없어졌을 경우에는, 물-냉매 열교환기(105)에 있어서 냉매가 가열 대상 액체인 물로 방열할 수 없게 되기 때문에, 도 8에 나타내는 바와 같이 물-냉매 열교환기(105)의 출구 냉매 온도는 비등 목표 온도에 근접해 간다.However, when an abnormality such as clogging occurs in the piping and the normal water circulation amount can not be ensured, the refrigerant in the water-
이 현상을 검출하기 위해서, 본 실시형태에서는 비등 운전 중에 항상, 물-냉매 열교환기(105)의 출구 냉매 온도의 감시(도 6 중 S106)을 행하여, 출구 냉매 온도가 비등 목표 온도보다 낮은 온도로 되어 있는지를 감시하는 기능(도 6 중 S107)을 마련한다.In order to detect this phenomenon, in the present embodiment, the outlet refrigerant temperature of the water-
출구 냉매 온도가 비등 목표 온도보다 낮은 온도로 되어 있는 경우에는(도 6 중 S107→No), 전술한 감압 밸브(106)의 개방도 변경과 압축기 회전수의 수정을 행한다. 출구 냉매 온도가 비등 목표 온도보다 높은 온도로 되었을 경우에는(도 6 중 S7→Yes), 온도가 높은 상태가 소정의 시간 경과해도 유지되어 있는 것을 확인한 후(도 6 중 S108→Yes), 물 순환 에러를 발신(도 6 중 S109)하고 운전을 정지한다. 한편, 상기 소정의 시간은, 흐름 정지 감시 시간이라고도 부를 수 있다.When the outlet refrigerant temperature is lower than the boiling target temperature (S107 → No in FIG. 6), the opening degree of the
따라서, 물 배관 내의 먼지 막힘이나 수돗물 내에 함유되는 경도 성분(예를 들면 탄산칼슘)이 스케일로서 석출하여 배관 내에 부착된 스케일 막힘, 배관 내의 공기 빼기 부족에 의한 공기 막힘 등에 의해 비등을 행하는 물의 순환을 할 수 없어지는 문제가 발생했을 때, 고정밀도이며 또한 저렴한 방법으로 문제를 검출해서 이상 통지에 의한 신속한 대응을 도모할 수 있기 때문에, 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.Therefore, the circulation of water that boils by clogging of dust in a water pipe or clogging of scale attached to a pipe due to precipitation of a hard component (for example, calcium carbonate) contained in tap water as scale and air shortage due to shortage of air in the pipe It is possible to detect a problem with high accuracy and inexpensively and to respond promptly by an abnormality notification, thereby improving the reliability.
도 8의 실험예를 사용해서, 물 유로(F')에 이상(흐름 정지)이 발생했을 때의 압축기 회전수와 물-냉매 열교환기의 출구 냉매 온도의 시간 변화를 설명한다. 시각 T11에 있어서, 압축기(104)의 운전을 개시한 후, 물 유로(F')에 이상이 있는 경우, 서서히 출구 냉매 온도가 상승해 간다. 그리고, 시각 T12에 있어서, 출구 냉매 온도가 압축기(104)의 하우징 온도를 넘는다. 도 8의 실험예에서는, 시각 T11에서부터 시각 T12까지의 시간은, 1∼2분 정도이다. 그리고, 시각 T12에 상기 상태로 되고나서 소정의 시간(흐름 정지 감시 시간) 이상이 계속되고 있는 것을 확인하면, 시각 T13에 있어서, 이상을 통지한다. 도 8의 실험예에서는, 흐름 정지 감시 시간(시각 T12∼시각 T13)은 2분 정도이다.The time change of the compressor rotational speed when the abnormality (flow stop) occurs in the water passage F 'and the outlet refrigerant temperature of the water-refrigerant heat exchanger will be described with reference to the experimental example of Fig. At time T11, when the operation of the
일반적으로, 스케일 막힘이나 작은 먼지 막힘 등의 이상은, 조금씩 진행하는(즉, 유량이 감소해 가는) 것이다. 한편, 물 유로(F')에 배치되는 밸브가 폐쇄되어 있는 경우나, 큰 먼지 막힘 등의 경우에는, 흐름이 돌연 정지하는 것이다. 이 점에서, 실시예 2에 따른 이상 검지는, 이상 상태에서 가열을 개시하고나서 출구 온수 온도가 압축기(104)의 하우징 온도를 넘을 때까지의 시간이 1∼2분 정도이며, 변화가 비교적 급격하기 때문에, 돌연 발생하는 흐름 정지의 이상 검지에 적합하다.Generally, an abnormality such as scale clogging or small dust clogging is gradually progressed (that is, the flow rate is decreased). On the other hand, in the case where the valve disposed in the water passage F 'is closed, or when large dust clogging occurs, the flow suddenly stops. In this regard, the abnormality detection according to the second embodiment is based on the fact that the time from the start of heating in the abnormal state to the time when the outlet hot water temperature exceeds the housing temperature of the
이러한 제어로 함으로써, 도 7에 나타내는 물-냉매 열교환기(105)의 출구 냉매 온도와 출구 온수 온도의 정상 시의 관계(물 배관 내의 막힘 등이 없어, 정규의 물 순환량이 확보되어 있는 상태)와, 도 8에 나타내는 물-냉매 열교환기(105)의 출구 냉매 온도와 출구 온수 온도의 이상 시의 관계(물 배관 내의 막힘 등이 발생하여, 정규의 물 순환량을 확보할 수 없게 된 상태)의 변화를 비등 운전 중에 검출할 수 있다. 따라서, 오검출 없이 물 순환 이상을 발신하고, 비등 운전을 정지할 수 있다. 또한 이상 검출의 판정을 비등 목표 온도로 행하기 때문에, 비등 목표 온도가 어떠한 값으로 설정되었다고 해도 오검출 없이 물 순환 이상을 발신하고, 비등 운전을 정지할 수 있다.With this control, the relationship between the outlet refrigerant temperature and the outlet hot water temperature of the water-
(실시예 3)(Example 3)
실시예 3에 따른 히트 펌프식 급탕기는, 도 5에 나타내는 실시예 2에 따른 히트 펌프식 급탕기와 기본적으로 공통되는 구조를 갖는 것이기 때문에, 배관 구성 등에 관해서는 설명을 동일 부호를 부여하고 생략한다.Since the heat pump type hot water heater according to the third embodiment has a structure that is basically the same as that of the heat pump type hot water heater according to the second embodiment shown in Fig. 5, the description of the piping structure and the like is omitted by omitting the same reference numerals.
실시예 3은, 실시예 1에서 설명한 물 유로(F)에 발생하는 유량 감소의 이상, 및 실시예 2에서 설명한 물 유로(F')에 발생하는 흐름 정지의 이상을 모두 검출할 수 있는 히트 펌프식 급탕기에 관한 것이다.The third embodiment is a heat pump capable of detecting both an abnormality of the flow rate reduction occurring in the water passage F described in the first embodiment and an abnormality of the flow stoppage occurring in the water passage F ' The present invention relates to a water heater.
즉, 실시예 3에 따른 히트 펌프식 급탕기는, 압축기(104)가 미리 설정된 기준 용량 이하로 운전되고 있을 때에 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 물의 온도가 목표 온수 온도보다 높을 경우에는, 물 유로(F')를 흐르는 물의 유량이 감소해 있는 것으로 판단하고, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 냉매의 온도가 목표 온수 온도 이상인 경우에는, 물 유로(F')의 물의 흐름이 정지해 있는 것으로 판단한다.That is, in the heat pump type hot water heater according to the third embodiment, when the temperature of the water heat-exchanged in the water-
실시예 3에 있어서의 유량 감소의 이상 검지는 실시예 1에서 설명한 것이며, 흐름 정지의 이상 검지는 실시예 2에서 설명한 것이기 때문에, 구체적인 제어의 내용에 관해서는 설명을 생략한다.Since the abnormality detection of the flow rate reduction in the third embodiment is described in the first embodiment and the abnormality detection of the flow stop is described in the second embodiment, the detailed description of the control is omitted.
한편, 도 9에 있어서의 스텝 S201∼S205는, 실시예 1의 스텝 S1∼S5, 및 실시예 2의 스텝 S101∼S105에 각각 대응한다. 또한, 스텝 S206은, 실시예 2의 스텝 S106에 대응한다. 또한, 스텝 S207∼S209는, 실시예 1의 스텝 S6∼S8에 대응한다. 또한, 스텝 S211∼S212는, 실시예 2의 스텝 S107∼S108에 대응한다. 그리고, 스텝 S210은, 실시예 1의 스텝 S9, 및 실시예 2의 스텝 S109에 각각 대응한다.On the other hand, steps S201 to S205 in Fig. 9 correspond to steps S1 to S5 in the first embodiment and steps S101 to S105 in the second embodiment, respectively. Step S206 corresponds to step S106 of the second embodiment. Steps S207 to S209 correspond to steps S6 to S8 of the first embodiment. Steps S211 to S212 correspond to steps S107 to S108 in the second embodiment. Step S210 corresponds to step S9 of the first embodiment and step S109 of the second embodiment, respectively.
일반적으로, 스케일 막힘이나 작은 먼지 막힘 등의 이상은, 조금씩 진행하는(즉 유량이 감소해 가는) 것이다. 한편, 물 유로(F')에 배치되는 밸브가 폐쇄되어 있다거나, 큰 먼지 막힘 등의 이상은, 흐름이 돌연 정지하는 것이다. 이 점에서, 압축기(104)가 미리 설정된 기준 용량 이하로 운전되고 있을 때에 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 물의 온도가 목표 온수 온도보다 높은 것을 검지하는 이상 검지는, 이상 검지에 요하는 시간이 비교적 길기 때문에, 조금씩 진행하는 유량 감소의 이상 검지에 적합하다. 한편, 물-냉매 열교환기(105)에서 열교환된 냉매의 온도가 목표 온수 온도에 의거해서 정해지는 기준 온도 이상인 것을 검지하는 이상 검지는, 이상 검지에 요하는 시간이 비교적 짧기 때문에, 돌연 발생하는 흐름 정지의 이상 검지에 적합하다.Generally, an abnormality such as scale clogging or small dust clogging gradually proceeds (that is, the flow rate decreases). On the other hand, when the valve disposed in the water passage F 'is closed or an abnormality such as large dust clogging occurs, the flow suddenly stops. In this respect, the abnormality detection in which the temperature of the water heat-exchanged in the water-
따라서, 실시예 3에 따른 히트 펌프식 급탕기에 따르면, 유량 감소 또는 흐름 정지의 어느 하나의 이상이 발생해도, 각각 정밀하게 검지할 수 있다. 또한, 흐름이 정지할 정도는 아니지만 급격한 유량 저하가 발생했을 경우(예를 들면, 중간 정도 크기의 먼지 막힘이 발생했을 경우)이어도, 유량 감소 또는 흐름 정지의 어느 하나의 이상으로서 확실하게 검지할 수 있다.Therefore, according to the heat pump type hot water heater according to the third embodiment, even if any one of the flow reduction or the flow stop occurs, it can be accurately detected. Even if the flow is not stopped but a sudden drop in flow rate occurs (for example, when a medium-sized dust blockage occurs), it is possible to reliably detect have.
한편, 본 발명에 따른 히트 펌프식 급탕기는, 상기 실시형태의 구성으로 한정되는 것은 아니며, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.On the other hand, the heat pump type hot water heater according to the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention.
예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는, 가열 대상 액체(피가열 액체)로서 물을 예로 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 가열 대상 액체(피가열 액체)는, 물 이외의 액체(예를 들면, 축열 액체 등)이어도 된다. 이러한 히트 펌프식 급탕기로서는, 예를 들면 히트 펌프에서 가열된 고온의 액체를 탱크에 저류해 두고, 이 고온의 액체를 사용해서 급수를 간접적으로 가열해서 급탕하는 방식의 것을 생각할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 상기 물-냉매 열교환기는, 액-냉매 열교환기로 대체할 수 있고, 온수 온도나 수온은, 액체 온도로 대체할 수 있고, 물 유로는 액체 유로로 대체할 수 있다.For example, although water has been described as an example of the liquid to be heated (liquid to be heated) in the above embodiment, the liquid to be heated (liquid to be heated) is not limited to this, , Storage liquid, etc.). As such a heat pump type hot water heater, for example, a system in which hot liquid heated by a heat pump is stored in a tank, and the hot water is indirectly heated and hot water is supplied by using this high temperature liquid. In this case, the water-refrigerant heat exchanger can be replaced with a liquid-refrigerant heat exchanger, and the hot water temperature and water temperature can be replaced with liquid temperature, and the water flow path can be replaced with a liquid flow path.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 히트 펌프에서 가열된 고온의 물을 탱크 내에 저류하는 히트 펌프식 급탕기를 예로 설명했지만, 본 발명은, 히트 펌프에서 가열된 고온의 물을 그대로 급탕 단말에 공급하는 방식의 히트 펌프식 급탕기에도 적용가능하다.In the above embodiment, a heat pump type hot water heater for storing high temperature water heated by a heat pump is described as an example. However, the present invention is applicable to a system in which high temperature water heated by a heat pump is supplied to a hot water tank terminal The present invention is also applicable to a heat pump type hot water heater.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 탱크에 저류된 물을 물-냉매 열교환기에 도입해서 가열하는 히트 펌프식 급탕기를 예로 설명했지만, 본 발명은, 급수원으로부터의 물을 그대로 물-냉매 열교환기에 도입해서 가열하는 방식의 히트 펌프식 급탕기에도 적용 가능하다.In the above embodiment, a heat pump type hot water heater for introducing and heating water stored in a tank into a water-refrigerant heat exchanger has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, The present invention is also applicable to a heat pump type hot water heater of a heating type.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 탱크(9)를 수용하는 탱크 유닛(2)과, 압축기(4) 및 액-냉매 열교환기(5)를 수용하는 히트 펌프 유닛(1)이 별개로 설치되는 것을 예로 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 탱크나 압축기나 액-냉매 열교환기가 하나의 유닛에 일체로 설치되는 것이어도 된다.In the above embodiment, the
1, 101 : 히트 펌프 유닛
2, 102 : 탱크 유닛
3, 103 : 접속 배관
4, 104 : 압축기
5, 105 : 물-냉매 열교환기
6, 106 : 감압 밸브
7, 107 : 증발기
8, 108 : 팬
9, 109 : 탱크
10, 110 : 펌프
11, 111 : 급수 배관
12, 112 : 급탕 배관
13, 113 : 압축기 온도 센서
14, 15, 114, 115 : 수온 검지부
116 : 냉매 온도 검지부1, 101: Heat pump unit
2, 102: tank unit
3, 103: Connection piping
4, 104: Compressor
5, 105: Water-refrigerant heat exchanger
6, 106: Pressure reducing valve
7, 107: Evaporator
8, 108: Fan
9, 109: tank
10, 110: pump
11, 111: Water supply pipe
12, 112: Hot water piping
13, 113: Compressor temperature sensor
14, 15, 114, 115: a water temperature detection unit
116: Refrigerant temperature detection unit
Claims (8)
상기 피가열 액체가 상기 액-냉매 열교환기에 도입되어 상기 액-냉매 열교환기를 통과한 후에 상기 액-냉매 열교환기로부터 유출하는 액체 유로를 갖고,
상기 제어부는, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도가 미리 설정된 목표 액체 온도로 되도록 상기 압축기의 용량을 제어하고,
상기 압축기가 미리 설정된 용량 이하로 운전되고 있을 때에 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 액체의 온도가 상기 목표 액체 온도보다 높은 경우에는, 상기 액체 유로의 이상(異常)으로 판단하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕기.A liquid-refrigerant heat exchanger for heating the liquid to be heated by the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the compressor, and a liquid temperature detector for detecting the temperature of the liquid to be heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger, And a control unit for controlling the capacity of the compressor,
The liquid-refrigerant heat exchanger according to claim 1, wherein the liquid-refrigerant heat exchanger is a liquid-refrigerant heat exchanger,
The control unit controls the capacity of the compressor so that the temperature of the liquid to be heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger becomes a predetermined target liquid temperature,
Wherein when the temperature of the liquid heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger is higher than the target liquid temperature while the compressor is operating at a preset capacity or less, it is determined that the liquid flow path is abnormal (abnormal) Pump type water heater.
상기 압축기가 미리 설정된 용량 이하로 운전되고 있을 때에 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 액체의 온도가 상기 목표 액체 온도보다 높은 상태가 소정의 시간 이상 계속되었을 경우에는, 상기 액체 유로의 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕기.The method according to claim 1,
When the state in which the temperature of the liquid heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger is higher than the target liquid temperature continues for a predetermined time or longer when the compressor is operated at a preset capacity or less, Wherein said heat pump type hot water heater is a heat pump type hot water heater.
상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도가 목표 액체 온도로 되도록 상기 압축기의 용량을 제어하고, 상기 압축기가 미리 설정된 용량 이하로 운전되고 있을 때에 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 액체의 온도가 상기 목표 액체 온도보다 높은 경우에는, 상기 액체 유로의 피가열 액체의 유량 감소에 관계되는 통지를 행하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕기.The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the capacity of the compressor so that the temperature of the liquid to be heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger becomes the target liquid temperature, and when the compressor is operated at a preset capacity or less, Is notified of a decrease in the flow rate of the liquid to be heated of the liquid flow path when the temperature of the liquid flow path is higher than the target liquid temperature.
상기 피가열 액체를 상기 액-냉매 열교환기에 도입해서 상기 액-냉매 열교환기를 통과시킨 후에 상기 액-냉매 열교환기로부터 취출하는 액체 유로를 갖고,
상기 제어부는, 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 피가열 액체의 온도가 미리 설정된 목표 액체 온도로 되도록 상기 압축기의 용량을 제어하고,
상기 압축기가 미리 설정된 용량 이하로 운전되고 있을 때에 상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 액체의 온도가 상기 목표 액체 온도보다 높은 경우에는, 상기 액체 유로를 흐르는 피가열 액체의 유량이 감소해 있는 것으로 판단하고,
상기 액-냉매 열교환기에서 열교환된 냉매의 온도가 상기 목표 액체 온도에 의거해서 정해지는 온도 이상인 경우에는, 상기 액체 유로의 피가열 액체의 흐름이 이상(異常)이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕기.A liquid-refrigerant heat exchanger for heating the liquid to be heated by the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the compressor, and a liquid temperature detector for detecting the temperature of the liquid to be heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger, A refrigerant temperature detection unit for detecting the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger, and a control unit for controlling the capacity of the compressor,
And a liquid flow path for introducing the liquid to be heated into the liquid-refrigerant heat exchanger and passing through the liquid-refrigerant heat exchanger,
The control unit controls the capacity of the compressor so that the temperature of the liquid to be heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger becomes a predetermined target liquid temperature,
When the temperature of the liquid heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger is higher than the target liquid temperature when the compressor is operating at a preset capacity or less, it is judged that the flow rate of the liquid to be heated flowing through the liquid flow path is decreased and,
Wherein when the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the liquid-refrigerant heat exchanger is equal to or higher than a temperature determined based on the target liquid temperature, it is determined that the flow of the liquid to be heated in the liquid flow path is abnormal Water heater.
상기 액-냉매 열교환기에서 가열된 피가열 액체를 저류(貯留)하는 탱크와,
상기 탱크를 수용하는 탱크 유닛과,
상기 압축기와 상기 액-냉매 열교환기를 수용하는 히트 펌프 유닛을 구비하고,
상기 액체 유로가 상기 탱크 유닛과 히트 펌프 유닛에 걸쳐서 설치되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕기.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A tank for storing the heated liquid heated by the liquid-refrigerant heat exchanger,
A tank unit for containing the tank,
And a heat pump unit for receiving the compressor and the liquid refrigerant heat exchanger,
Wherein the liquid flow path is provided across the tank unit and the heat pump unit.
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