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Die
vorliegende Erfindung betrifft Heißwasserliefervorrichtungen
und insbesondere eine Wärmepumpenart-Heißwasserliefervorrichtung
unter Verwendung eines Kältemittels.
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In
letzter Zeit weisen Heißwasserliefervorrichtungen,
die eine Wärmepumpe
verwenden, angesichts der Energiesparmöglichkeit einen breiten Gebrauch
auf. Allgemein weisen, wie in 7 gezeigt, diese
Art von Heißwasserliefervorrichtungen,
eine Wanne 1, eine Wärmepumpe 2 zum
Erwärmen
von von außen
zugeführten
Wassers, einen Heißwasser-Speichertank 3 zum
Speichern des durch die Wärmepumpe 2 erwärmten heißen Wassers,
und ein Leitungsrohr 4, um das im Speichertank 3 gespeicherte
heiße
Wasser zur Wanne 1 zu leiten, auf.
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Speziell
ist, wie in 8 gezeigt, die Wärmepumpe 2 vorgesehen
mit: einem Verdichter 6 zum Verdichten eines Kältemittels
durch seine Verdichtungskraft, die durch die Frequenz der daran
gelieferten elektrischen Antriebsleistung geregelt wird; einem Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher 8,
der mit dem Auslaß des
Verdichters 6 durch ein erstes Leitungsrohr 7a zum Übertragen
der im Kältemittel
gespeicherten thermischen Energie an das im Speichertank 3 gespeicherte
Wasser verbunden ist; einem Expansionsventil 9, das mit
dem Auslaß des Kältemittel-Wasser-Wärmetauschers 8 durch
ein zweites Leitungsrohr 7b zum Expandieren des Kältemittels,
bei dem der Wärmeaustausch
im Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher 8 erfolgt
ist, verbunden ist; einem Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 10,
der mit dem Auslaß des
Expansionsventils 9 durch ein drittes Leitungsrohr 7c zum Übertragen
der in der Luft gespeicherten thermischen Energie an das Kältemittel
verbunden ist; einem vierten Leitungsrohr 7d, um das Kältemittel,
bei dem der Wärmeaustausch
im Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 10 erfolgt
ist, zum Verdichter 6 zu leiten; einem Ausstoßtemperatursensor 11 zum
Ermitteln der Temperatur des vom Verdichter 6 ausgestoßenen Kältemittels;
und einem Wärmepumpenregler 12 zum
Vergleichen der durch den Ausstoßtemperatursensor 11 ermittelten
Kältemitteltemperatur
mit einer vorgegebenen Sollausstoßtemperatur und zum derartigen
Regeln des Betriebs des Verdichters 6, so daß die Abweichung
zwischen den Temperaturen reduziert werden kann.
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Auch
ist ein Drucksammler 13 in das vierte Leitungsrohr 7d zwischen
dem Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 10 und
dem Verdichter 6, diese jeweils verbindend, eingefügt, um den
Verdichter 6 von einer Verdichtung von Flüssigkeit
zu schützen,
für den
Fall, daß ein
komplettes Verdampfen des Kältemittels
im Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 10 scheitert.
Ferner ist ein innerer Wärmetauscher 14 über das
zweite und vierte Leitungsrohr 7b und 7d eingefügt, um dem durch
das zweite Leitungsrohr 7b strömenden Kältemittel ein Abkühlen durch
den Wärmeaustausch
mit dem durch das vierte Leitungsrohr 7d strömenden Kältemittel
(Niedertemperatur-Kältemittel)
zu ermöglichen.
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Der
Wärmepumpenregler
12 hat
einen Stromsensor (nicht gezeigt in
8) zum Ermitteln des
an die Wärmepumpe
2 gelieferten
Stromwerts der Antriebsleistung. Der Wärmepumpenregler
12 überwacht
den durch den Stromsensor ermittelten Stromwert und führt einen
Regelvorgang derart aus, so daß ein Überlastbetrieb
des Verdichters
6 nicht ablaufen kann. Eine Wärmepumpenreglervorrichtung,
die derart angepaßt
ist, um diese Art der Wärmepumpenregelung
auszuüben,
ist aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. geprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. H05-54022 ).
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In
der für
diese Art der Wärmepumpenreglervorrichtung
typischen Wärmepumpenregelung
wird, wenn der Verdichter überlastet
ist, die Wärmepumpe auf
der Basis des durch den Stromsensor ermittelten Stromwerts geregelt.
Speziell wird, falls der an den Verdichter gelieferte Strom einen
vorgegebenen oberen Grenzstromwert überschreitet, die am Verdichter angelegte
Antriebsleistungsfrequenz abgesenkt, d.h. der Betriebsmodus wird
auf einen regulierten Betriebsmodus umgeschaltet. Wenn danach ein
Abfall des Stromwerts unter einen vorgegebenen Regulierungswert,
der kleiner als der obere Grenzstromwert ist, ermittelt wird, hebt
der Wärmepumpenregler
die Antriebsleistungsfrequentz an, um den Betriebsmodus auf einen
normalen Betriebsmodus umzuschalten.
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Mit
dieser Wärmepumpenregeltechnik
tritt jedoch manchmal der Fall auf, daß der Betriebsmodus bald nach
dem Umschalten vom regulierten Betriebsmodus auf den normalen Betriebsmodus
erneut auf den regulierten Betriebsmodus umschaltet, was den Regelvorgang
instabil macht. Besonders in Fällen, bei
denen der Verdichter allein geregelt wird, wie oben erwähnt, ist
die Wärmepumpenregelung
nicht in der Lage, mit dem Anstieg des an die Wärmepumpe gelieferten Stroms
zurechtzukommen, was die Erzielung eines stabilen Betriebs erschwert.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Heißwasserliefervorrichtung vorzusehen,
bei der ein Aussetzen oder ein instabiler Betrieb aufgrund eines Überstroms
sogar unter Überlastbedingungen
vermieden wird, und daher der Vorrichtung ermöglicht wird, einen sicheren
Betrieb zu erhalten.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Heißwasserliefervorrichtung vor,
aufweisend: eine Wärmepumpe;
und einen Speichertank zum Speichern des von der Wärmepumpe
erwärmten
heißen
Wassers.
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Die
Wärmepumpe
beinhaltet einen Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels
mit einer Verdichtungskraft, der durch eine Frequenz eine daran angelegte
elektrische Antriebsleistung geregelt wird, und einen Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher,
der an einem Auslaß des
Verdichters durch ein erstes Leitungsrohr zum Übertragen der im Kältemittel
gespeicherten thermischen Energie an das im Speichertank gespeicherte
Wasser verbunden ist. Ferner beinhaltet die Wärmepumpe ein Expansionsventil
mit einer variablen Öffnung
und ist mit einem Auslaß des Kältemittel-Wasser-Wärmetauschers
durch eine zweite Verbindungsleitung zum Expandieren des Kältemittels,
bei dem der Wärmeaustausch
im Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher
erfolgt ist, verbunden. Ferner beinhaltet die Wärmepumpe einen Luft-Kältemittel-Wärmetauscher, der mit einem
Auslaß des
Expansionsventils durch ein drittes Leitungsrohr zum Übertragen
der in der Luft gespeicherten thermischen Energie an das Kältemittel
verbunden ist, und ein viertes Leitungsrohr, um das Kältemittel,
bei dem der Wärmeaustausch
im Luft-Kältemittel-Wärmetauscher
erfolgt ist, zum Verdichter zu leiten. Auch beinhaltet die Wärmepumpe
einen Ausstoßtemperatursensor
zum Ermitteln der vom Verdichter ausgestoßenen Kältemitteltemperatur, und einen
Wärmepumpenregler
zum Vergleichen der durch den Ausstoßtemperatursensor ermittelten
Kältemitteltemperatur mit
einer vorgegebenen Sollausstoßtemperatur,
und zum Regeln der Verdichtungskraft des Verdichters durch ein derartiges
Einstellen der Frequenz der elektrischen Antriebsleistung, so daß eine Abweichung
zwischen der ermittelten Kältemitteltemperatur
und der vorgegebenen Sollausstoßtemperatur Null
wird. Der Wärmepumpenregler
beinhaltet einen Stromsensor zum Ermitteln eines an die Wärmepumpe
gelieferten Stromwerts der elektrischen Antriebsleistung und hat
einen regulierten Betriebsmodus, bei dem, wenn der durch den Stromsensor
ermittelte Stromwert einen vorgegebenen oberen Grenzstromwert überschreitet,
die Frequenz der an den Verdichter gelieferten elektrischen Antriebsleistung
abgesenkt wird, und wenn danach der durch den Stromsensor ermittelte
Stromwert kleiner wird als ein vorgegebener Wiederherstellungsstromwert,
der kleiner ist als der obere Grenzstromwert, wird die Frequenz der
elektrischen Antriebsleistung angehoben, wobei die Öffnung des
Expansionsventils vergrößert wird, und
die Sollausstoßtemperatur
für das
vom Verdichter ausgestoßene
Kältemittel
abgesenkt wird.
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Daher
wird im regulierten Betriebsmodus die an den sich in der Wärmepumpe
befindlichen Verdichter gelieferte Antriebsleistungsfrequenz abgesenkt,
wenn der durch den Stromsensor, der zum Ermitteln des an die Wärmepumpe
gelieferten Stroms der Antriebsleistung dient, ermittelte Stromwert
den vorgegebenen oberen Grenzstromwert überschreitet, und wenn der
danach durch den Stromsensor ermittelte Stromwert kleiner wird als
der vor gegebene Wiederherstellungsstromwert (recovery current), wird
die Frequenz der Antriebsleistung angehoben, wobei sich die Öffnung des
Expansionsventils vergrößert, und
die Sollausstoßtemperatur
des von dem Verdichter ausgestoßenen
Kältemittels
abgesenkt wird. Folglich kann sogar in Fällen, bei denen die Wärmepumpe überlastet
ist, ein stabiler Betrieb der Wärmepumpe
fortgeführt
werden.
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Vorzugsweise
schaltet der Wärmepumpenregler
die Stromversorgung an den Verdichter ab, wenn die Frequenz der
elektrischen Antriebsleistung zum Antreiben des Verdichters gleich
einer vorgegebenen Minimumfrequenz ist, und auch der durch den Stromsensor
ermittelte Stromwert größer ist
als ein vorgegebener Stromwert.
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Daher
wird, wenn die Frequenz der Speisespannung zum Antreiben des Verdichters
gleich der Minimumfrequenz ist, und gleichzeitig der durch den Stromsensor
ermittelte Stromwert größer ist
als der vorgegebene Stromwert, die Stromversorgung an den Verdichter
abgeschaltet, wodurch eine hohe Sicherheit sichergestellt ist.
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An
den Verdichter wird eine von den vorgegebenen unterschiedlichen
Frequenzen der elektrischen Antriebsleistung angelegt, und der Wärmepumpenregler
senkt die gegenwärtig
angelegte Frequenz der elektrischen Antriebsleistung ab, falls für eine vorgegebene
Zeitdauer fortlaufend ein Stromwert ermittelt wird, der den vorgegebenen
oberen Grenzstromwert, der der gegenwärtig angelegten Frequenz zugeordnet
ist, überschreitet.
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Vorzugsweise
hebt der Wärmepumpenregler die
gegenwärtig
angelegte Frequenz der elektrischen Antriebsleistung an, falls fortlaufend
ein Stromwert, der kleiner ist als ein der gegen wärtig angelegten Frequenz
zugeordneter vorgegebener Wiederherstellungsstromwert, ermittelt
wird.
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Auch
bricht der Wärmepumpenregler
den regulierten Betriebsmodus ab, wenn die Frequenz der elektrischen
Antriebsleistung auf eine vor dem Umschalten auf den regulierten
Betriebsmodus angelegte Frequenz zurückkehrt.
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Vorzugsweise
bricht der Wärmepumpenregler
den regulierten Betriebsmodus ab, wenn die Frequenz der elektrischen
Antriebsleistung nach einem Umschalten auf den regulierten Betriebsmodus
bei einem Anfahren des Verdichters auf eine vorgegebene Sollantriebsfrequenz
zurückkehrt.
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Vorzugsweise
bricht darüber
hinaus der Wärmepumpenregler
den regulierten Betriebsmodus ab, wenn nach einem Umschalten auf
den regulierten Betriebsmodus während
des Abtausteuervorgangs ein Abtausteuervorgang endet.
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Auch
wenn der regulierte Betriebsmodus abgebrochen wird, führt die
Wärmepumpe
für eine
vorgegebene Zeitdauer das Anlegen der Dann-Anliege-Frequenz der
elektrischen Antriebsleistung an den Verdichter fort.
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In
dieser Weise wird, wenn der regulierte Betriebsmodus abgebrochen
wird, der Verdichter mit der Frequenz der elektrischen Antriebsleistung,
die auf der Dann-Anliege-Frequenz für eine vorgegebene Zeitdauer
gehalten wird, betrieben, wobei der Betriebsmodus an einem erneuten
Umschalten in den regulierten Betriebsmodus, kurz nach der Wiederkehr
aus dem regulierten Betriebsmodus, gehindert wird, und daher praktische
Vorteile, wie z.B. Regelstabilität,
resultieren.
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Mit
der obigen Heißwasserliefervorrichtung kann
ein Aussetzen oder ein instabiler Betrieb der Wärmepumpe aufgrund des Fließens eines Überstroms
während
eines Überlastbetriebs
verhindert werden, und der Betrieb kann sicher fortgeführt werden.
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Ein
weiteres Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung wird aus der
nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Jedoch sollte
klar sein, daß die
detaillierte Beschreibung und das spezifische Beispiel, das die
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung anzeigt, nur zu Erläuterungszwecken angegeben ist,
da verschiedene Veränderungen
und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Erfindungsrahmens
für den Fachmann
aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.
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Die
Art der Erfindung, wie auch andere Ziele und Vorteile davon, werden
im folgenden mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen erläutert, wobei
in den Figuren durchgehend gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche
Teile benennen, und wobei:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Stromversorgungsabschnitts zum
Antreiben eines Verdichters in einer Heißwasserliefervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
Flußdiagramm
ist, das einen Betriebsablauf für
die Heißwasserliefervorrichtung
der Ausführungsform
veranschaulicht;
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3 im
Voraus eingestellte obere Grenzstromwerte und Wiederherstellungsstromwerte
für jeweilige
Antriebsleistungsfrequenzen anzeigt;
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4 ein
Flußdiagramm
ist, das einen Anfahrablauf des in 2 vorkommenden
Regelvorgangs veranschaulicht;
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5 ein
Flußdiagramm
ist, das einen Ablauf für
einen in 2 vorkommenden normalen Regelvorgang
veranschaulicht;
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6 ein
Flußdiagramm
ist, das einen Ablauf für
einen in 2 vorkommenden Abtausteuervorgang
veranschaulicht;
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7 eine
schematische Anordnung einer Heißwasserliefervorrichtung unter
Verwendung einer Wärmepumpe
anzeigt; und
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8 ein
schematisches Blockdiagramm eines Hauptteils der Wärmepumpe
ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezugnahme auf die
anhängenden
Zeichnungen beschrieben. 1 bis 6 veranschaulichen
den Betrieb einer Heißwasserliefervorrichtung
mit einer Wärmepumpe gemäß der Ausführungsform.
Die Heißwasserliefervorrichtung
und die Wärmepumpe
haben Grundausführungen,
die jeweils mit denen in 7 und 8 gezeigten
identisch sind und daher wird hier im folgenden keine zusätzliche
Erläuterung
mehr über
die Anordnungen angegeben (im Folgenden wird auch eine Bezugnahme
auf die in den 7 und 8 gezeigten
Teile gemacht).
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Der
in 1 gezeigte Verdichter 6 wird z.B. durch
eine Induktionsmotor, der wiederum durch einen Wechselrichter 20 angetrieben
wird und in der Lage ist, die an den Elektromotor gelieferte Frequenz der
elektrischen Antriebsleistung derart zu variieren, um diesen zu
drehen. Der Wechselrichter 20 ist mit der Gleichstromleistung
eines Wandlers 22 eine Eingangsgröße für einen Gleichstrom, wobei
der Wandler 22 derart angepaßt ist, um einen Wechselstrom mit
einer kommerziellen Frequenz, die von einem kommerziellen Netzteil 21 geliefert
wird, in Gleichstrom umzuwandeln. Ein Stromsensor 23 wird
in die primäre
Seite des Wandlers 22 eingefügt, um den von dem gewerblichen
Netzteil 21 gelieferten elektrischen Strom zu ermitteln,
wobei der durch den Stromsensor 23 ermittelte Stromwert
an den Wärmepumpenregler 12 geliefert
wird.
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Der
Wärmepumpenregler 12 betreibt
die Wärmepumpe
gemäß einem
in dem Flußdiagramm von 2 gezeigten
Steuerablauf, und beinhaltet einen später im Detail beschriebenen
Anfahrsteuervorgang, einen Normalsteuervorgang und einen Abtausteuervorgang.
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Wenn
die Stromversorgung eingeschaltet wird, beginnt der Wärmepumpenregler 12 einen
Bereitschaftsvorgang (Schritt S1), bei dem der Wärmepumpenregler 12 auf
eine Eingabe einer Betriebsanweisung von einem nicht gezeigten Bedienungsfeld wartet.
Beim Empfang eines Erwärmbetriebsbefehls (Schritt
S2) während
des Bereitschaftsvorgangs schreitet der Wärmepumpenregler zu einem Betriebsvorgang
(Schritt S3) voran. In dem Betriebsvorgang berechnet der Wärmepumpenregler 12 eine
benötigte
Heißwasserlieferkapazität und dergleichen auf
der Basis der äußeren Lufttemperatur,
die durch einen nicht gezeigten äußeren Lufttemperatursensor erfaßt wird,
und der Temperatur des in die Wärmepumpe 2 eingeführten Wasser,
etc. und ermittelt Betriebsbedingungen (Schritt S4), wie z.B. eine
an den Verdichter anzulegende Sollantriebsfrequenz.
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Nach
der Ermittlung der Betriebsbedingungen übt der Wärmepumpenregler 12 einen
Anfahrsteuervorgang für
die Wärmepumpe 2 (Schritt
S5) aus. In dem Anfahrsteuervorgang wird die dem Verdichter 6 angelegte
Antriebsleistungsfrequenz schrittweise in vorgegebenen Zeitintervallen
T angehoben, und gleichzeitig wird die Öffnung des Expansionsventils 9 schrittweise
derart vergrößert, so
daß die
im Schritt S4 ermittelten Betriebsbedingungen erfüllt sein
können.
Der Anfahrsteuervorgang wird fortgeführt, bis die in Schritt S4
ermittelten Bedienbedingungen befriedigt sind, und wenn das Anlaufen
der Wärmepumpe 2 als
abgeschlossen beurteilt wird (Schritt S6), leitet der Wärmepumpenregler 12 einen Normalsteuervorgang
(Schritt S7) ein.
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Im
Anschluss an den Normalsteuervorgang vergleicht der Wärmepumpenregler 12 die
Temperatur des zur Wärmepumpe 2 zurückgekehrten
Wassers mit einer vorspezifizierten Wasserabschlußtemperatur
(Schritt S8) und falls der frühere
Wert größer als
der letztere Wert beurteilt wird, wird der Erwärmungsbetrieb beendet (Schritt
S9) und der Ablauf kehrt in den Bereitschaftsvorgang (Schritt S1)
zurück.
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Auch
falls während
des Normalsteuervorgangs (Schritt S7) beurteilt wird, daß ein Abtauen ausgeübt werden
muss, schreitet der Ablauf zu einem Abtausteuervorgang (Schritt
S10) voran, und dann werden Schritt S5 und die nachfolgenden Schritte
erneut ausgeführt.
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Das
obige ist ein Überblick über den
Betrieb der Heißwasserliefervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und im Folgenden werden die, die vorliegenden Erfindung
kennzeichnenden Steuermerkmale detaillierter erläutert. Die durch den Wärmepumpenregler 12 an
den Verdichter 6 angelegte Antriebsleistungsfrequenz kann
auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen durch ein aufeinanderfolgendes
Addieren eines vorgegebenen Frequenzschritts Δf auf eine Minimumfrequenz f
variiert werden. Die Antriebsleistungsfrequenz, nämlich die Ausgabefrequenz
des Wechselrichters 20, wird schrittweise von der Minimumfrequenz
f erhöht,
bis eine vorgegebene Antriebskapazität erreicht ist. Auch wird,
wie in 3 gezeigt, ein oberer Grenzwert (oberer Grenzstromwert)
für den
an den Verdichter 6 gelieferten Strom, und ein Wiederherstellungsstromwert
bezüglich
der jeweiligen Antriebsfrequenzen im Voraus eingestellt. Der Wiederherstellungsstromwert
wird als Bezugswert verwendet, wenn die Antriebsfrequenz und daher
die Antriebskapazität
nach einem Überstromfluß durch
den Verdichter 6, der durch eine Überlastung oder dergleichen
verursacht wurde, erneut erhöht
wird, und wird durch ein vorübergehendes
Absenken der Antriebsfrequenz und daher der Antriebskapazität vermieden. Die
den jeweiligen Antriebsfrequenzen zugeordneten Stromwerte stehen
in der Beziehung zueinander: Ir < I0 < I1 < I2 < ... < I5 < I6 < I7,
und werden z.B. derart eingestellt, so daß der einer bestimmten Antriebsfrequenz
zugeordnete obere Grenzstromwert gleich dem Wiederherstellungsstromwert
ist, der der Antriebsfrequenz, die um einen Schritt Δf größer ist
als die bestimmte Antriebsfrequenz, zugeordnet.
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In
dem durch den vorher genannten Schritt S5 ausgeübten Anlaufsteuervorgang führt der
Wärmepumpenregler 12 die
in 4 gezeigten Schritte aus. Als erstes ermittelt
der Wärmepumpenregler 12, ob
der durch den Stromsensor 23 erfasste Strom einen Wert
aufzeigt, der größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, der der am Verdichter 6 (Schritt
S20) gegenwärtig
angelegten Antriebsleistungsfrequenz zugeordnet ist, oder nicht.
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Falls
in Schritt S20 beurteilt wird, daß der erfasste Stromwert größer oder
gleich ist als der der gegenwärtig
angelegten Antriebsleistungsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert,
ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob die Überstromlieferung über eine
vorgegebene Zeitdauer ta (z.B. ca. 5 Sekunden) fortgeführt wurde
oder nicht (Schritt S21).
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Falls
in Schritt S21 beurteilt wird, daß die Zeitdauer, während der
der ermittelte Stromwert größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, kürzer ist als die vorgegebene
Zeitdauer ta, kehrt der Wärmepumpenregler
zu Schritt S20 zurück
und führt die Überwachung
des erfassten Stroms fort.
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Andererseits,
falls im Schritt S21 beurteilt wird, daß der ermittelte Stromwert über eine
vorgegebene Zeitdauer ta größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob die gegenwärtig
am Verdichter 6 angelegte Antriebsleistungsfrequenz die
Minimumfrequenz ist oder nicht (Schritt S22). Falls im Schritt S22
beurteilt wird, daß die
gegenwärtig
am Verdichter 6 angelegte Antriebsleistungsfrequenz nicht
die Minimumfrequenz ist, senkt der Wärmepumpenregler 12 die
am Verdichter 6 anzulegende Antriebsleistungsfrequenz um
eine Stufe ab. Zum Beispiel wird, falls die gegenwärtige Antriebsleistungsfrequenz
f + 4Δf
ist, die Antriebsleistungsfrequenz f + 3Δf, die um eine Stufe (Δf) kleiner
ist als die gegenwärtige
Frequenz, an den Verdichter 6 angelegt (Schritt S23). Der
Wärmepumpenregler 12 beendet
dann den Anlaufsteuervorgang (Schritt S24) und schaltet den Betriebsmodus
in den regulierten Betriebsmodus (Schritt S25) um.
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Anschließend schlägt der Wärmepumpenregler 12 die
in 3 gezeigten Werte nach, um zu ermitteln, ob der
durch den Stromsensor 23 ermittelte Strom einen Wert aufzeigt,
der kleiner oder gleich ist als der Wiederherstellungsstromwert,
der der am Verdichter 6 gegenwärtig angelegten, abgesenkten Antriebsfrequenz
zugeordnet ist, oder nicht (Schritt S26). Dann ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob der ermittelte Stromwert über
eine vorgegebene Zeitdauer tb (z.B. ca. 20 Sekunden) kleiner oder
gleich ist als der Wiederherstellungsstromwert oder nicht, und falls
beurteilt wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer tb überschritten
wurde, wird ermittelt, ob die gegenwärtig am Verdichter 6 angelegte
Antriebsleistungsfrequenz die Sollantriebsfrequenz erreicht hat
oder nicht (Schritt S28). Falls in Schritt S28 beurteilt wird, daß die Antriebsleistungsfrequenz
die Sollantriebsfrequenz erreicht hat, bricht der Wärmepumpenregler 12 den
regulierten Betriebsmodus ab und startet den Normalsteuervorgang
(Schritt S29).
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Falls
in Schritt S27 beurteilt wird, daß die Zeitdauer, bei der der
erfasste Stromwert kleiner oder gleich ist als der Wiederherstellungsstromwert,
kürzer
ist als die vorgegebenen Zeitdauer tb, kehrt der Wärmepumpenregler 12 zum
Schritt S26 zurück
und führt
die Überwachung
des erfassten Stroms fort. Auch falls im Schritt S28 beurteilt wird,
daß die
Sollantriebsfrequenz nicht erreicht wird, führt der Wärmepumpenregler 12 erneut
Schritt S25 und die nachfolgenden Schritte aus, um den regulierten
Betriebsmodus fortzuführen.
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Ferner
stoppt der Wärmepumpenregler 12 den
Betrieb des Verdichters 6 (Schritt S30) in der Annahme,
daß irgendeine
Abnormalität
(Fehler) aufgetreten ist, falls in Schritt S22 beurteilt wird, daß die gegenwärtig angelegte
Antriebsleistungsfrequenz die Minimumfrequenz ist. Auch wenn im
Schritt S26 beurteilt wird, daß der
durch den Stromsensor 23 erfasste Stromwert größer ist
als der Wiederherstellungsstromwert, der der am Verdichter 6 gegenwärtig angelegten,
abgesenkten Antriebs frequenz zugeordnet ist, ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob der ermittelte Strom einen Wert aufzeigt, der größer oder gleich
ist als der der abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert,
oder nicht (Schritt S31).
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Falls
im Schritt S31 beurteilt wird, daß der erfasste Stromwert kleiner
ist als der der abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert,
führt der
Wärmepumpenregler 12 erneut
Schritt S25 und die nachfolgenden Schritte aus. Andererseits, falls
beurteilt wird, daß der
ermittelte Stromwert größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, wird ermittelt, ob der
erfasste Stromwert über
die vorgegebene Zeitdauer ta größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert (Schritt S32). Falls in
Schritt S32 beurteilt wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer ta noch nicht überschritten ist, führt der
Wärmepumpenregler 12 erneut
Schritt S25 und die nachfolgenden Schritte aus; falls beurteilt
wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer ta verstrichen ist, werden Schritt S22 und die
nachfolgenden Schritte ausgeführt.
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Daher
senkt der Wärmepumpenregler 12, falls
der durch den Stromsensor 23 erfasste Stromwert größer ist
als der Wiederehrstellungsstromwert und gleichzeitig größer oder
gleich ist als der der gleichen Antriebsfrequenz zugeordnete obere
Grenzstromwert, die am Verdichter anzulegende Antriebsleistungsfrequenz
um eine Stufe ab, sofern die Antriebsleistungsfrequenz nicht der
Minimumfrequenz entspricht, und führt den Betrieb unter Verwendung des
oberen Grenzstromwerts und des der abgesenkten Antriebsfrequenz
zugeordneten Wiederehrstellungsstromwerts als Kriterien fort.
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Der
durch den Wärmepumpenregler 12 in der
Heißwasserliefervorrichtung
der vorliegenden Erfindung ausgeübte
Normalsteuervor gang wird nun mit Bezugnahme auf das Flußdiagramm
der 5 detaillierter beschrieben. Als erstes ermittelt
der Wärmepumpenregler 12,
ob der durch den Stromsensor 23 erfaßte Strom einen Wert aufzeigt,
der größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, der der am Verdichter 6 gegenwärtig angelegten
Antriebsleistungsfrequenz zugeordnet ist, oder nicht (Schritt S40).
Falls im Schritt S40 beurteilt wird, daß der erfaßte Stromwert größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenregler, ob
die Überstromlieferung über die
vorgegebene Zeitdauer ta (z.B. um die 5 Sekunden) fortgeführt wurde
(Schritt S41). Falls dann im Schritt S41 beurteilt wird, daß die Zeitdauer,
bei der der erfasste Stromwert größer oder gleich ist als der
obere Grenzstromwert, kürzer
ist als eine vorgegebene Zeitdauer ta, kehrt der Wärmepumpenregler 12 in
den Schritt S40 zurück
und führt
die Überwachung
des erfasstem Stroms fort.
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Andererseits,
falls im Schritt S41 beurteilt wird, daß der erfasste Stromwert über der
vorgegebenen Zeitdauer ta größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob die an den Verdichter 6 anzulegende Antriebsleistungsfrequenz
der Minimumfrequenz entspricht, oder nicht (Schritt S42). Falls
im Schritt S42 beurteilt wird, daß die am Verdichter 6 gegenwärtig angelegte
Antriebsleistungsfrequenz nicht der Minimumfrequenz entspricht,
senkt der Wärmepumpenregler 12 die
Antriebsleistungsfrequenz um eine Stufe ab (Schritt S43).
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Anschließend schaltet
der Wärmepumpenregler 12 den
Betriebsmodus auf den regulierten Betriebsmodus um (Schritt S44).
Der Wärmepumpenregler 12 schlägt dann
die in 3 gezeigten Werte nach, um zu ermitteln, ob der
durch den Stromsensor 23 erfaßte Strom einen Wert aufzeigt,
der kleiner oder gleich ist als der Wiederherstellungsstromwert, der
der am Verdichter 6 gegenwärtig angelegten, abgesenkten
Antriebsfrequenz zugeordnet ist, oder nicht (Schritt S45). Dann
ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob der erfaßte
Stromwert für
eine vorgegebene Zeitdauer tb (z.B. ca. 20 Sekunden) kleiner oder
gleich ist als der Wiederherstellungsstromwert, oder nicht (Schritt
S46). Falls beurteilt wird, daß die vorgegebene
Zeitdauer tb überschritten
wurde, hebt der Wärmepumpenregler
die am Verdichter 6 angelegte Antriebsleistungsfrequenz
um eine Stufe an, wobei sich auch die Öffnung des Expansionsventils vergrößert, und
der Zieltemperaturwert (Sollausstoßtemperatur) des vom Verdichter 6 ausgestoßenen Kältemittels
absenkt wird (Schritt S47). In Schritt S47 senkt der Wärmepumpenregler 12 nämlich die
am Verdichter 6 angelegte Last ab, um den Stromfluß zum Verdichter 6 zu
verringern. Anschließend
kehrt der Wärmepumpenregler 12 zum
Schritt S44 zurück und
führt Schritt
S44 und die nachfolgenden Schritte aus.
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Falls
in Schritt S42 beurteilt wird, daß die Antriebsleistungsfrequenz
der Miniumumfrequenz entspricht, stoppt der Wärmepumpenergler 12 den
Betrieb des Verdichters 6 (Schritt S48) in der Annahme, daß irgendeine
Abnormalität
(Fehler) aufgetreten ist. Falls im Schritt S45 beurteilt wird, daß der durch
den Stromsensor 23 erfaßte Stromwert größer ist
als der Wiederherstellungsstromwert, der der am Verdichter 6 gegenwärtig angelegten,
abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnet ist, ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob der durch den Stromsensor erfaßte Strom einen Wert aufzeigt,
der größer oder
gleich ist als der der abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnete
obere Grenzstromwert, oder nicht (Schritt S49).
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Falls
im Schritt S49 beurteilt wird, daß der erfaßte Stromwert nicht größer oder
gleich ist als der der abgesenkten Antriebs frequenz zugeordnete
obere Grenzstromwert, führt
der Wärmepumpenregler 12 erneut
Schritt S44 und die nachfolgenden Schritte aus. Andererseits, falls
beurteilt wird, daß der
erfaßte Stromwert
größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, wird ermittelt, ob der
erfaßte
Stromwert über
die vorgegebene Zeitdauer ta größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert (Schritt S50). Falls in
Schritt S50 beurteilt wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer ta noch nicht überschritten ist, führt der Wärmepumpenregler 12 erneut
Schritt 544 und die nachfolgenden Schritte aus; falls beurteilt
wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer ta verstrichen ist, werden Schritt S42 und
die nachfolgenden Schritte ausgeführt.
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Der
durch den Wärmepumpenregler 12 in der
Heißwasserliefervorrichtung
der vorliegenden Erfindung ausgeübte
Abtausteuervorgang wird jetzt mit Bezugnahme auf das Flußdiagramm
der 6 detaillierter beschrieben. Als erstes ermittelt
der Wärmepumpenregler 12,
ob der der durch den Stromsensor 23 erfaßte Strom
einen Wert aufzeigt, der größer oder
gleich ist als der der gegenwärtig
angelegten Antriebsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert, oder
nicht (Schritt S60). Falls in Schritt S60 beurteilt wird, daß der erfaßte Stromwert
größer oder gleich
ist als der der gegenwärtigen
Antriebsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
ob die Überstromlieferung über die
vorgegebene Zeitdauer ta (z.B. ca. 5 Sekunden) fortgeführt wurde
(Schritt S61).
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Falls
in Schritt S61 beurteilt wird, daß die Zeitdauer, bei der der
erfaßte
Stromwert größer oder gleich
ist als der obere Grenzstromwert, kürzer ist als die vorgegebene
Zeitdauer ta, kehrt der Wärmepumpenregler
zu Schritt S60 zurück
und führt
die Überwachung
des erfaßten
Stroms fort. Andererseits, falls im Schritt S61 beurteilt wird,
daß der
erfaßte
Stromwert über die
vorgegebenen Zeitdauer ta größer oder gleich
ist als der obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenergler 12,
ob die am Verdichter 6 gegenwärtig angelegte Antriebsleistungsfrequenz
der Minimumfrequenz entspricht oder nicht (Schritt S62).
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Falls
in Schritt S62 beurteilt wird, daß die am Verdichter 6 gegenwärtig angelegte
Antriebsleistungsfrequenz nicht der Minimumfrequenz entspricht,
senkt der Wärmepumpenregler 12 die
an den Verdichter 6 anzulegende Antriebsleistungsfrequenz um
einen Schritt (Schritt S63).
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Anschließend schaltet
der Wärmepumpenregler 12 den
Betriebsmodus auf den regulierten Betriebsmodus um (Schritt S64).
Der Wärmepumpenregler 12 ermittelt
dann, ob die Abtausteuerung ausgeführt wird (Schritt S65) oder
nicht, und falls beurteilt wird, daß die Abtausteuerung ausgeführt wird, ermittelt
der Wärmepumpenregler 12,
ob der durch den Stromsensor 23 erfaßte Strom einen Wert zeigt, der
kleiner oder gleich ist als der Wiederherstellungsstromwert, der
der an dem Verdichter 6 gegenwärtig angelegten, abgesenkten
Antriebsfrequenz zugeordnet ist, oder nicht (Schritt S66). Anschließend ermittelt
der Wärmepumpenregler 12,
ob der erfaßte Stromwert über die
vorgegebene Zeitdauer tb (z.B. ca. 20 Sekunden) kleiner oder gleich
ist als der Wiederherstellungsstromwert (Schritt S67). Falls beurteilt
wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer tb noch nicht überschritten ist, kehrt der
Wärmepumpenregler
zu Schritt S66 zurück
und wiederholt den Vergleich; falls beurteilt wird, daß die vorgegebene
Zeitdauer tb verstrichen ist, kehrt der Wärmepumpenregler zu Schritt
S60 zurück
und führt
die Regelung fort. Wenn in Schritt S65 entschieden wird, daß die Abtausteuerung
nicht ausgeführt
wird und beendet wurde, bricht der Wär mepumpenregler den regulierten
Betriebsmodus ab und beginnt den Normalsteuervorgang (Schritt S69).
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Ferner,
falls in Schritt S62 beurteilt wird, daß die vorliegende Antriebsleistungsfrequenz
der Minimumfrequenz entspricht, stoppt der Wärmepumpenregler 12 den
Betrieb des Verdichters 6 (Schritt S68) in der Annahme,
daß irgendeine
Abnormalität
(Fehler) aufgetreten ist. Auch ermittelt der Wärmepumpenregler 12,
falls in Schritt S66 beurteilt wird, daß der durch den Stromsensor
erfaßte
Stromwert größer ist
als der der abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnete Wiederehrstellungsstromwert,
ob der durch den Stromsensor erfaßte Strom einen Wert aufzeigt, der
größer oder
gleich ist als der der abgesenkten Antriebsleistungsfrequenz zugeordnete
obere Grenzstromwert, oder nicht (Schritt S70).
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Falls
in Schritt S70 beurteilt wird, daß der erfaßte Stromwert kleiner ist als
der der abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert,
führt der
Wärmepumpenregler 12 erneut
Schritt S64 und die nachfolgenden Schritte aus. Andererseits, falls
beurteilt wird, daß der
erfaßte
Stromwert größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, wird ermittelt, ob der
erfaßte
Stromwert über
eine vorgegebene Zeitdauer ta größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert (Schritt S71). Falls in
Schritt S71 beurteilt wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer ta noch nicht überschritten ist, führt der
Wärmepumpenregler 12 erneut
Schritt S64 und die nachfolgenden Schritte aus; falls beurteilt
wird, daß die
vorgegebene Zeitdauer ta verstrichen ist, werden Schritt S62 und die
nachfolgenden Schritte ausgeführt.
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Wie
oben erläutert,
wird in der Heißwasserliefervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung die an den Verdichter 6 in der Wärmepumpe 2 angelegte
Antriebsleistungsfrequenz abgesenkt, falls der an die Wärmepumpe 2 gelieferte
Stromwert der Antriebsleistung, der durch den Stromsensor 23 erfaßt wird, über eine
erste vorgegebene Zeitdauer größer oder
gleich als der entsprechende obere Grenzstromwert ist. Dann wird
der Betriebsmodus auf den regulierten Betriebsmodus umgeschaltet,
bei dem die Antriebsleistungsfrequenz angehoben, wobei die Öffnung des
Expansionsventils 9 vergrößert wird, und die Sollausstoßtemperatur
für das
vom Verdichter 6 ausgestoßene Kältemittel abgesenkt wird, falls der
durch den Stromsensor 23 erfaßte Stromwert über eine
zweite vorgegebene Zeitdauer kleiner oder gleich ist als der entsprechende
Wiederherstellungsstromwert. Folglich kann sogar der sichere Betrieb der
Wärmepumpe 2 erhalten
bleiben, falls die Wärmepumpe 2 überlastet
ist.
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Auch
wird mit der Heißwasserliefervorrichtung
der vorliegenden Erfindung die Stromversorgung zum Verdichter 6 abgeschaltet
und dadurch eine hohe Sicherheit sichergestellt werden, wenn der durch
den Stromsensor 23 erfaßte Stromwert größer oder
gleich ist als der entsprechende obere Grenzstromwert und gleichzeitig
die Frequenz der am Verdichter angelegte Speisespannung der Minimumfrequenz
entspricht,.
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In
Fällen,
bei denen der Betriebsmodus während
des Anfahrsteuervorgangs oder des Normalsteuervorgangs oder des
Abtausteuervorgangs auf den regulierten Betriebsmodus umgeschaltet
wird und die Antriebsleistungsfrequenz danach auf die vor dem Umschalten
in den regulierten Betriebsmodus angelegte Frequenz zurückkehrt,
kann der regulierte Betriebsmodus abgebrochen werden, und der Verdichter
kann auch mit der Dann-Anliege-Frequenz betrieben
werden, die für
eine vorgegebene Zeitdauer überwacht
wird. Dies vermeidet die Situation, bei der der regulierte Betriebsmodus
sofort nach dem Abbruch des regulierten Betriebsmodus erneut aufgenommen
wird, oder das sogenannte Nachpendeln, was zu praktischen Vorteile
führt,
wie zum Beispiel eine Regelstabilität.