JP2008025962A

JP2008025962A - ヒートポンプ給湯装置

Info

Publication number: JP2008025962A
Application number: JP2006201576A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Tokunaga; 康孝徳永; Kenji Shirai; 健二白井; Hiroshi Arashima; 博荒島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】ヒートポンプ給湯装置において、配管長が所定の長さ以上で設置された場合に、流量が想定よりも低くなるため水の循環が悪くなり、製品として動作停止してしまうという課題があった。
【解決手段】配管長を区別して設定する配管長設定手段２５を有し、配管長設定手段によって設定した配管長が所定の長さ以上であると判定された場合、所定の長さ以下で流体循環ポンプ２３を運転させる固定流量を、一定の割合で増加させて流体循環ポンプを運転する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯装置において、長配管時の流体循環ポンプの運転制御に関するものである。

従来の技術では、ヒートポンプ給湯装置に配管長設定手段を有しておらず、設置状況により配管長が所定の長さ以上で設置された場合でも、所定の長さ以下の固定流量でしか運転することができなかった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１４０４３９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、配管長が所定の長さ以上で設置された場合は流量が想定よりも低くなるため水の循環が悪くなり、製品として動作停止してしまい、お湯ができない可能性があるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプ給湯装置に配管長設定手段を有することで、配管長設定手段により配管長が所定の長さ以上であると判定された場合でも、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させて流体循環ポンプを運転し、製品として動作停止などを防止することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプユニット式給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路を有したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットからの指示により流量を決定する流体循環ポンプ、およびヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯めるための貯湯タンクを有する貯湯タンクユニットからなるヒートポンプ給湯装置において、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットを接続する配管長を区別する配管長設定手段を有し、配管長設定手段により配管長が所定の長さ以上であると判定された場合、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を、一定の割合で増加させて流体循環ポンプを運転するものである。

これによって、配管長が所定の長さ以上で設置された場合でも、配管長設定手段により配管長が所定の長さ以上であると判定し、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させて流体循環ポンプを運転し、製品として動作停止などを防止することができる。

本発明のヒートポンプユニット式給湯装置は、配管長設定手段を有し、配管長設定手段により配管長が所定の長さ以上であると判定された場合、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させて流体循環ポンプを運転することで、製品としての動作停止などを防止することができ、設置状況に左右されることなく製品を提供することが可能となる。

第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路を有したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットからの指示により流
量を決定する流体循環ポンプ、およびヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯めるための貯湯タンクを有する貯湯タンクユニットからなるヒートポンプ給湯装置において、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットを接続する配管長を区別する配管長設定手段を有し、配管長設定手段による設定配管長が所定の長さ以上であると判定された場合、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させた固定流量増加運転を行うことで、製品としての動作停止などを防止することができ、設置状況に左右されることなく製品を提供することが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明で、流体循環ポンプをヒートポンプ側が有し、固定流量増加運転を行うことで、製品としての動作停止などを防止することができ、設置状況に左右されることなく製品を提供することが可能となる。

第３の発明は、特に第１の発明で、流体循環ポンプの固定流量増加運転を、圧縮機が起動する前、又は起動直後、又は停止した後、又は除霜制御中、又は凍結予防制御中のいずれか１つ又は２つ以上の場合に行うことで、製品としての動作停止などを防止することができ、設置状況に左右されることなく製品を提供することが可能となる。

第４の発明は、第１〜３の発明のヒートポンプ給湯装置において、ヒートポンプ回路を、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたもので、給湯用熱交換器内の冷媒は臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器の水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。従って、給湯用熱交換器の全域で冷媒と水との間の温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。

第５の発明は、第１〜４の発明のヒートポンプ給湯装置において、使用する冷媒を二酸化炭素としたものであり、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用することにより、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。まず、本実施の形態によるヒートポンプ給湯装置のヒートポンプ回路について説明する。

ヒートポンプ回路１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、メイン膨張弁１３Ａ、キャピラリーチューブ１３Ｂ、及び蒸発器１４を順に配管で接続して構成されている。また蒸発器１４に空気を送る送風機１５が蒸発器１４の風下側に設置されている。ヒートポンプ回路１０には、圧縮機１１の温度を検出する温度センサ１０Ａ、圧縮機１１からの吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０Ｂ、圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出する圧力センサ１０Ｃ、蒸発器１４の吸入空気を検出する温度センサ１０Ｄ、蒸発器１４の蒸発器温度を検出する温度センサ１０Ｅを備えている。ここで、温度センサ１０Ａはコールドスタートの検出を、圧力センサ１０Ｃは圧縮機１１又はヒートポンプ回路１０の異常検出を行う。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。

貯湯タンク２０の底部配管２１は、減圧弁３１を介して水道管等の水供給配管３２に接続されている。また貯湯タンク２０の底部配管２２は、流体循環ポンプ２３を介して給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａの流入側と接続されており、流体循環ポンプ２３の流量は、切換スイッチやリモコン等による配管長設定手段２５の設定により制御される。また
、貯湯タンク２０の上部循環用配管２４は、水用配管１２Ａの流出側と接続されている。なお、本実施の形態による貯湯タンク２０は、積層式の貯湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。

一方、貯湯タンク２０の上部出湯用配管３３は、混合弁３４に接続されている。また、貯湯タンク２０の底部配管２１から分岐させた出水用配管３５は、混合弁３４に接続されている。混合弁３４の流出側の出湯回路は、キッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口３６に接続されている。この出湯回路には、出湯量を検出する流量センサ３０Ａ、出湯温度を検出する温度センサ３０Ｂを備えている。

なお、貯湯タンク２０には、貯湯タンク２０内の湯量を検出するための複数の温度センサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが設けられている。また、水用配管１２Ａの流入側配管には、貯湯タンク２０の底部配管２２から導出される入水温度を検出する温度センサ２０Ｄが設けられている。また、上部循環用配管２４には、水用配管１２Ａから導出される出湯温度を検出する温度センサ２０Ｅが設けられている。

以下、本実施の形態によるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転動作について説明する。

時刻が所定時刻になるか、または、貯湯タンク２０内の温度センサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによって、貯湯タンク２０内の湯量が所定量以下となったことを検出すると、ヒートポンプ回路１０を動作させて貯湯運転を開始する。

ヒートポンプ回路１０では、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１２で放熱し、メイン膨張弁１３Ａ及びキャピラリーチューブ１３Ｂで減圧された後、蒸発器１４で送風機１５により送られてくる空気から熱を吸収し、ガス状態で圧縮機１１に吸入される。

一方、流体循環ポンプ２３の運転により、貯湯タンク２０内の水は、底部配管２２を通って水用配管１２Ａに導かれ、水用配管１２Ａで加熱された温水は、上部循環用配管２４を通って貯湯タンク２０に戻される。

圧縮機１１での能力制御及び膨張弁１３での開度制御は、温度センサ１０Ｂで検出される冷媒吐出冷媒温度が、あらかじめ設定された温度を維持するように制御される。

次に、図２を用いて本実施の形態による配管長が所定の長さ以上であると判定された場合、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させた流体循環ポンプの運転について説明する。

図２は、本実施の形態による固定流量の増加方法を示したフローチャートである。

配管長設定（Ｓ４１）により設定された配管長の長さが、所定の長さ以上かどうか判定（Ｓ４２）し、所定の長さ未満であると判定された場合は固定流量Ｘで（Ｓ４２）、所定の長さ以上であると判定された場合は固定流量Ｘに一定の割合で増加させた固定流量Ｘ×（１＋α）（Ｓ４３）を流体循環ポンプの流量として決定（Ｓ４５）する。

そして、流体循環ポンプの固定流量増加運転を、圧縮機が起動する前、又は圧縮機が起動直後、又は圧縮機が停止した後、又は除霜制御中、又は凍結予防制御中のいずれか１つ又は２つ以上の場合に行うことで、製品としての動作停止などを防止することができ、設置状況に左右されることなく製品を提供することが可能となる。

なお、本実施の形態では、貯湯タンクを有する場合で説明したが、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する瞬間湯沸かし式のヒートポンプ給湯装置であってもよい。

また、本実施の形態によるヒートポンプ回路１０は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。

以上のように、本発明は、ヒートポンプ給湯装置に適している。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図本発明の実施の形態１における固定流量の増加方法を示した断面図

符号の説明

１０ヒートポンプ回路
１１圧縮機
１２給湯用熱交換器
１３Ａメイン膨張弁
１４蒸発器
２０貯湯タンク
２３流体循環ポンプ
２５配管長設定手段

Claims

圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路を有したヒートポンプユニットと、前記ヒートポンプユニットからの指示により流量を決定する流体循環ポンプ、および前記ヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯めるための貯湯タンクを有する貯湯タンクユニットからなるヒートポンプ給湯装置において、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクユニットを接続する配管長を区別する配管長設定手段を有し、前記配管長設定手段により配管長が所定の長さ以上であると判定された場合、所定の長さ以下で前記流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させた固定流量増加運転を行うことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
前記流体循環ポンプをヒートポンプユニット側に有することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯装置。
前記流体循環ポンプの固定流量増加運転を、圧縮機が起動する前、又は起動直後、又は停止した後、又は除霜制御中、又は凍結予防制御中のいずれか１つ又は２つ以上の場合に行うことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯装置。
ヒートポンプ回路を、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
使用する冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。