JP2009186121A - ヒートポンプ式給湯用室外機及びヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機3、水熱交換器2、第1膨張弁7、空気熱交換器1を配管で接続したヒートポンプ式給湯用室外機100であって、水熱交換器2と第1膨張弁7との間に、水熱交換器2と第1膨張弁7との間を流れる冷媒と、空気熱交換器1と圧縮機3との間を流れる冷媒とを熱交換する第1内部熱交換器9と、第1内部熱交換器9と第1膨張弁7との間で分岐され、第2膨張弁8を介して圧縮機3に冷媒をインジェクションするインジェクション回路13と、第1内部熱交換器9と第1膨張弁7との間を流れる冷媒と、インジェクション回路13における第2膨張弁8と圧縮機3との間を流れる冷媒とを熱交換する第2内部熱交換器10とを備えた。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機の冷媒回路の一例を示すものである。
図2は、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機100の暖房給湯運転時の冷凍サイクル動作を示すP−h線図である。横軸は比エンタルピ[kJ/kg]、縦軸は冷媒圧力[MPa]となっている。図1及びこの図2を用いて、暖房給湯運転時の冷凍サイクル動作について説明する。
図3は、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機100の暖房給湯運転時の制御動作を示すフローチャートである。使用者から暖房運転開始の指令を受け取ると、ステップS1で、まず圧縮機3の容量、第3膨張弁6の開度、第1膨張弁7の開度、及び第2膨張弁8の開度が初期値に設定される。そして、ステップS2で所定時間経過後、運転状態に応じて各アクチュエータは以下のように制御される。
ヒートポンプ式給湯用室外機100は、貯湯タンク内(図示せず)に貯えた水を、循環ポンプ等(図示せず)で水配管15及び水熱交換器2を循環させることにより、水を加熱する。そして、水温が例えば使用者等の設定した設定水温になるまでこの循環を繰り返す。ここで、循環する水の温度は水熱交換器2の凝縮温度に依存して決まるため、水熱交換器2の目標凝縮温度は設定水温に対して決められる。したがって、圧力センサ12で検知される圧縮機3の圧縮機吐出冷媒圧力から求められる水熱交換器2の凝縮温度、及び設定水温から決まる水熱交換器2の目標凝縮温度に基づき圧縮機3の容量を制御する。
同様に、水熱交換器2の凝縮温度が目標凝縮温度より高い場合も、圧縮機3の運転周波数を下げ(圧縮機3の容量を低下させる)、つまり、冷凍サイクル内を循環する冷媒の量を減少させて水熱交換器2の熱交換能力を低下させ、ステップS4に進む。
第3膨張弁6は、水熱交換器2出口の冷媒過冷却度SCが予め設定された目標値になるように制御されている。したがって、水熱交換器2出口の冷媒過冷却度SCが目標値と等しいか近接している場合には、第3膨張弁6の開度を維持し、ステップS6へ進む。また、冷媒過冷却度SCが目標値より大きい場合、又は冷媒過冷却度SCが目標値より小さい場合には、ステップS5へ進む。
水熱交換器2出口の冷媒過冷却度SCが目標値より大きい場合には、第3膨張弁6の開度を大きくし、ステップS6へ進む。また、水熱交換器2出口の冷媒過冷却度SCが目標値より小さい場合には、第3膨張弁6の開度を小さくし、ステップS6へ進む。
第1膨張弁7は、圧縮機3の吸入口の冷媒過熱度SHが予め設定された目標値になるように制御されている。したがって、圧縮機3の吸入口の冷媒過熱度SHが目標値と等しいか近接している場合には、第1膨張弁7の開度を維持し、ステップS8へ進む。また、圧縮機3の吸入口の冷媒過熱度SHが目標値より大きい場合、又は圧縮機3の吸入口の冷媒過熱度SHが目標値より小さい場合には、ステップS7へ進む。
圧縮機3の吸入口の冷媒過熱度SHが目標値より大きい場合には、第1膨張弁7の開度を大きくし、ステップS8へ進む。また、圧縮機3の吸入口の冷媒過熱度SHが目標値より小さい場合には、第1膨張弁7の開度を小さくし、ステップS8へ進む。
第2膨張弁8は、圧縮機3の吐出口の冷媒過熱度SHdが予め設定された目標値になるように制御されている。圧縮機3の吐出口の冷媒過熱度SHdが目標値と等しいか或いは近接している場合には、第2膨張弁8の開度はそのまま維持し、ステップS12へ進む。また、圧縮機3の吐出口の冷媒過熱度SHdが目標値より大きい場合、又は圧縮機3の吐出口の冷媒過熱度SHdが目標値より小さい場合には、ステップS11へ進む。
第2膨張弁8の開度を変化させた時の冷媒状態変化は以下のようになる。第2膨張弁8の開度が大きくなると、インジェクション回路13に流れる冷媒流量が増加する。第2内部熱交換器10での熱交換量はインジェクション回路13の流量によって、大きく変化しないので、インジェクション回路13に流れる冷媒流量が増加すると、第2内部熱交換器10でのインジェクション回路13側の冷媒エンタルピ差(図2の点i→jの差)は小さくなり、インジェクションされる冷媒エンタルピ(図2点j)は低下する。従って、インジェクションされた冷媒が合流後の冷媒エンタルピ(図2点k)も低下し、結果、圧縮機3の吐出エンタルピ(図2点a)も低下し、圧縮機3の吐出口の冷媒過熱度SHdは低下する。逆に第2膨張弁8の開度が小さくなると、圧縮機3の吐出エンタルピ(図2点a)は上昇し、圧縮機3の吐出口の冷媒過熱度SHdは上昇する。従って、第2膨張弁8の開度制御は、圧縮機3の吐出口の冷媒過熱度SHdが目標値より高い場合には、第2膨張弁8の開度を大きく制御し、逆に冷媒過熱度SHdが目標値より低い場合には第2膨張弁8の開度を小さく制御するように、ステップS11で第2膨張弁8の開度を変更し、ステップS12へ進む。
Claims (7)
- 圧縮機、水と冷媒の熱交換を行う水熱交換器、第1の減圧装置、空気と前記冷媒の熱交換を行う空気熱交換器を配管で接続し、前記空気熱交換器を流れる前記冷媒によって前記空気から吸収した熱を、前記水熱交換器を流れる前記冷媒によって前記水熱交換器を流れる前記水に供給するヒートポンプ式給湯用室外機であって、
前記水熱交換器と前記第1の減圧装置との間に設けられ、前記水熱交換器と前記第1の減圧装置との間を流れる冷媒と、前記空気熱交換器と前記圧縮機との間を流れる冷媒とを熱交換する第1の内部熱交換器と、
前記第1の内部熱交換器と前記第1の減圧装置との間で分岐され、第2の減圧装置を介して前記圧縮機に冷媒をインジェクションするインジェクション回路と、
前記第1の内部熱交換器と前記第1の減圧装置との間を流れる冷媒と、前記インジェクション回路における前記第2の減圧装置と前記圧縮機との間を流れる冷媒とを熱交換する第2の内部熱交換器と、
を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯用室外機。 - 前記水熱交換器と前記第1の内部熱交換器との間に設けられた第3の減圧装置と、
前記圧縮機が吐出する冷媒の圧力(以下、圧縮機吐出冷媒圧力という)を検出する圧力検出センサと、
前記水熱交換器から流出した冷媒の温度(以下、水熱交換器出口冷媒温度という)を検出する凝縮器液冷媒温度検出センサと、
を備え、
前記圧縮機吐出冷媒圧力から求められる前記水熱交換器の凝縮温度、及び前記水熱交換器出口冷媒温度から演算される前記水熱交換器の冷媒過冷却度が所定値となるように、前記第3の減圧装置を制御することを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式給湯用室外機。 - 前記空気熱交換器に流入する冷媒の温度(以下、空気熱交換器入口冷媒温度という)を検出する蒸発器液冷媒温度検出センサと、
前記圧縮機が吸入する冷媒の温度(以下、吸入冷媒温度という)を検出する吸入冷媒温度検出センサと、
を備え、
前記空気熱交換器入口冷媒温度及び前記吸入冷媒温度から演算される前記圧縮機の吸入口の冷媒加熱度が所定値となるように、前記第1の減圧装置を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヒートポンプ式給湯用室外機。 - 前記圧縮機が吐出する冷媒の温度(以下、吐出冷媒温度という)を検出する吐出冷媒温度検出センサを備え、
前記吐出冷媒温度及び前記凝縮温度から演算される前記圧縮機の吐出口の冷媒加熱度が所定値となるように、前記第2の減圧装置を制御することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機。 - 外気温度を検出する外気温度検出センサと、
前記水熱交換器に流入する前記水の温度(以下、水入口温度という)を検出する水入口温度検出センサと、
を備え、
前記外気温度及び前記水入口温度に基づいて、前記第2の減圧装置の制御の開始及び終了の判定をすることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機。 - 前記冷媒は、R410A又はR407Cであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機。
- 請求項1〜請求項6のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機を搭載したことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
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