JP3703995B2

JP3703995B2 - Heat pump water heater

Info

Publication number: JP3703995B2
Application number: JP15328099A
Authority: JP
Inventors: 昌宏尾浜; 竹司渡辺; 吉継西山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2019-06-01
Also published as: JP2000346447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は貯湯式のヒートポンプ給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のヒートポンプ給湯機は特開昭６０−１６４１５７号公報に示すようなものがある。図１４は従来のヒートポンプ給湯機の構成説明図である。図１４において、圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、減圧装置３、蒸発器４からなる冷媒循環回路と、貯湯槽５、循環ポンプ６、前記冷媒対水熱交換器２、補助加熱器７を接続した給湯回路からなり前記圧縮機１より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は前記冷媒対水熱交換器２に流入し、ここで前記循環ポンプ６から送られてきた水を加熱する。そして、凝縮液化した冷媒は前記減圧装置３で減圧され、前記蒸発器４に流入し、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機１に戻る。一方、前記冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は前記貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、前記冷媒対水熱交換器２の入口水温が設定値に達すると水温度検出手段８が検知し、前記圧縮機１によるヒートポンプ運転を停止して、前記補助加熱器７の単独運転に切り換えるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記図１４に示す従来例のヒートポンプ給湯機では、減圧装置３としてキャピラリーチューブや温度式膨張弁を用いていた。減圧装置３としてキャピラリーチューブを用いる場合、一般的に、冷媒循環量の多い夏季の温度条件を基準にキャピラリーチューブの仕様を設計する。そのため、夏季以外の特に給湯負荷の大きい冬季には運転の効率が悪くなるという課題を有していた。また、同様に夏季以外の特に外気温度の低い冬季には冷媒循環回路に必要以上の冷媒が循環するため、圧縮機１に液冷媒が吸い込まれ、その結果、液圧縮となり圧縮機の耐久性が悪くなるという課題を有していた。
【０００４】
他方、減圧装置３として温度式膨張弁を用いる場合、一般的に、蒸発器４の出口の冷媒は過熱度がとれた過熱ガス状態となるように、減圧装置３としての温度式膨張弁の仕様を設計する。そのため、設計した外気温度よりも高い時には吐出圧力が上昇したり、外気温度の低い冬季には吐出温度が上昇したりして圧縮機の耐久性が悪くなるという課題を有していた。また、冬季において蒸発器４に着霜したときも、蒸発器４の出口の冷媒状態を過熱度がとれるように制御するため、いっそう着霜が進み、運転の効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００５】
本発明の目的は圧縮機の異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない給湯加熱運転を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる外気温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる外気温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とする。
【０００７】
上記発明において、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる外気温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる外気温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、圧縮機の異常温度上昇もなく、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる外気温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる外気温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とすることにより、圧縮機の異常圧力上昇がなく、圧縮機の異常温度上昇もなく、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成説明図、図２は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図、図３は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。なお、従来例で説明した図１４と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【００１１】
図１において、冷媒対水熱交換器２の水側出口に設けられた沸き上げ温度検出手段９からの信号で回転数制御手段１０は循環ポンプ６の回転数を制御して、冷媒対水熱交換器２の出口水温（沸き上げ温度）をほぼ一定になるように沸き上げる。また、制御手段１１は、外気温度を検出する外気温度検出手段１２と圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１３からの信号で減圧装置３を制御する。１４は外気温度に対する目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段である。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００１２】
次に動作、作用について説明する。
【００１３】
図２は横軸に減圧装置３の開度をとり、縦軸に吐出温度と吐出圧力と効率をとって、ある外気温度の時の減圧装置３の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率の関係を示したものである。同図からわかるように、効率は減圧装置３の開度に対して極大値がある。また、同図において、一点鎖線は圧縮機の通常使用時の最大温度である常用最大吐出温度を示しており、二点鎖線は圧縮機の通常使用時の最大圧力である常用最大吐出圧力を示している。ここで、効率が極大になる減圧装置３の開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。そして、各外気温度に対して、この目標吐出温度Ｙを求めると、図３のようになる。この外気温度に対する目標吐出温度の関係を第一の記憶手段１４に予め記憶させる。
【００１４】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は外気温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で外気温度と吐出温度とを検出する。そして、外気温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも低ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる方向）ように制御する。
【００１５】
上記のように、制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、外気温度が変化しても常に効率の良い給湯運転が可能となる。
【００１６】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成説明図、図５は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図、図６は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する吐出圧力と減圧装置の開度を示す説明図である。
【００１７】
本実施例において、実施例１と異なる点は、圧縮機１の吐出側に圧力検出手段１５を設けた構成としている点である。
【００１８】
なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００１９】
次に動作、作用について説明する。
【００２０】
図５は横軸に減圧装置３の開度をとり、縦軸に吐出温度と吐出圧力と効率をとって、ある外気温度の高い場合の減圧装置３の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率の関係を示したものである。同図に示すように、外気温度がかなり高くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出圧力が常用最大吐出圧力（例えば２．４ＭＰａ）を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出圧力はＣからＤに減少することになる。
【００２１】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は圧力検出手段１５からの信号で吐出圧力を検出する。この吐出圧力が常用最大吐出圧力（例えば２．４ＭＰａ）よりも低ければ、制御手段１１は外気温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で外気温度と吐出温度とを検出し、そして、外気温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも低ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる方向）ように制御する。
【００２２】
他方、圧力検出手段１５からの信号で検出した吐出圧力が常用最大吐出圧力（例えば２．４ＭＰａ）よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。
【００２３】
図６は横軸に外気温度をとり、縦軸に吐出圧力と減圧装置３の開度をとって、外気温度に対する吐出圧力と減圧装置３の開度の変化を示したものである。同図において、外気温度が高くなれば、上記説明のように吐出圧力による制御を行うことによって吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えないようにすることができるので、この吐出圧力制御をある時間毎に行えば、異常圧力上昇のない給湯運転が可能となる。なお、図中の点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは図５の同記号に対応する。
【００２４】
（実施例３）
図７は本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成説明図、図８は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図、図９は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。
【００２５】
本実施例において、実施例２と異なる点は、圧力検出手段として外気温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３を用い、さらに第二の記憶手段１６を設けた構成としている点である。
【００２６】
なお、実施例２と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００２７】
次に動作、作用について説明する。
【００２８】
図８は横軸に減圧装置３の開度をとり、縦軸に吐出温度と吐出圧力と効率をとって、ある外気温度の高い場合の減圧装置３の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率の関係を示したものである。同図に示すように、外気温度がかなり高くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出圧力が常用最大吐出圧力（例えば２．４ＭＰａ）を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出圧力はＣからＤに減少し、吐出温度はＥからＦに減少する。結局、同図に示す外気温度の場合には吐出圧力をＤにするためには吐出温度をＦにすればよいことになる。この減圧装置３の開度Ｂに対する吐出温度を目標吐出温度Ｚとする。そして、各外気温度に対して、この目標吐出温度Ｚを求めると、図９の実線のようになる。この外気温度に対する目標吐出温度Ｚの関係を第二の記憶手段１６に予め記憶させる。同図において、点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、実線と点線の交点の外気温度を高温側限界外気温度Ｔｕとする。
【００２９】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は外気温度検出手段１２からの信号で外気温度を検出する。この外気温度が高温側限界外気温度Ｔｕよりも低ければ、さらに、制御手段１１は外気温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で外気温度と吐出温度とを検出し、そして、外気温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも低ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる方向）ように制御する。
【００３０】
他方、外気温度検出手段１２からの信号で検出した外気温度が高温側限界外気温度Ｔｕよりも高ければ、吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、第二の記憶手段１６からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも低ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる方向）ように制御する。
【００３１】
上記のように制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、吐出温度による制御を行うことによって吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えないようにすることができるので、異常圧力上昇のない給湯運転が可能となる。
【００３２】
（実施例４）
図１０は本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成説明図、図１１は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図、図１２は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。
【００３３】
本実施例において、実施例１と異なる点は第三の記憶手段１７を設けた構成としている点である。
【００３４】
なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００３５】
次に動作、作用について説明する。
【００３６】
図１１は横軸に減圧装置３の開度をとり、縦軸に吐出温度と吐出圧力と効率をとって、ある外気温度の低い場合の減圧装置３の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率の関係を示したものである。同図に示すように、外気温度がかなり低くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出温度が常用最大吐出温度（例えば１０５゜Ｃ）を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出温度はＣからＤに減少することになる。また、図１２は横軸に外気温度をとり、縦軸に目標吐出温度をとって、外気温度に対する目標吐出温度Ｗの関係を示したものである。同図中の実線で示すように、低外気温度の場合の目標吐出温度Ｗは常用最大吐出温度（例えば１０５゜Ｃ）が一定となる。この外気温度に対する目標吐出温度Ｗの関係を第三の記憶手段１７に予め記憶させる。また、同図の点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、実線と点線の交点の外気温度を低温側限界外気温度Ｔｌとする。
【００３７】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は外気温度検出手段１２からの信号で外気温度を検出する。この外気温度が低温側限界外気温度Ｔｌよりも高ければ、制御手段１１は吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、外気温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも低ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる方向）ように制御する。
【００３８】
他方、外気温度検出手段１２からの信号で検出した外気温度が低温側限界外気温度Ｔｌよりも低ければ、制御手段１１は吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、外気温度と目標吐出温度との関係を記憶している第三の記憶手段１７からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも低ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる方向）ように制御する。
【００３９】
上記のように制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、吐出温度が常用最大吐出温度を越えないようにすることができるので、異常温度上昇のない給湯運転が可能となる。
【００４０】
（実施例５）
図１３は本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成説明図である。
【００４１】
本実施例において、実施例１と異なる点は減圧装置３の最小開度を記憶している最小開度記憶手段１８を設けた構成としている点である。
【００４２】
なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００４３】
次に動作、作用について説明する。
【００４４】
給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は外気温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で外気温度と吐出温度とを検出する。そして、外気温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く方向）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも低ければ、制御手段１１は最小開度記憶手段１８からの信号で得た減圧装置３の最小開度と現在の減圧装置３の開度とを比較する。そして、現在の減圧装置３の開度のほうが前記最小開度よりも大きければ、減圧装置３の開度を前記最小開度を下まわらない範囲で小さくする（閉じる方向）ように制御する。また、現在の減圧装置３の開度のほうが前記最小開度よりも小さいか等しければ、減圧装置３の開度を前記最小開度になるように制御する。
【００４５】
このようにすれば、外気温度が低い場合に蒸発器４に霜が付着して吐出温度や蒸発温度が低下しても減圧装置３の開度を必要以上に小さくすることがないので、効率の良い給湯加熱運転が維持できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機の異常圧力上昇がない、或いは液圧縮のない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機を示す構成説明図
【図２】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図
【図３】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する目標吐出温度を示す説明図
【図４】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成説明図
【図５】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図
【図６】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する吐出圧力と減圧装置の開度を示す説明図
【図７】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成説明図
【図８】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図
【図９】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する目標吐出温度を示す説明図
【図１０】本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成説明図
【図１１】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図
【図１２】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する目標吐出温度を示す説明図
【図１３】本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成説明図
【図１４】従来例におけるヒートポンプ給湯機の構成説明図
【符号の説明】
１圧縮機
２冷媒対水熱交換器
３減圧装置
４蒸発器
５貯湯槽
６循環ポンプ
１１制御手段
１２外気温度検出手段
１３吐出温度検出手段
１４第一の記憶手段
１５圧力検知手段
１６第二の記憶手段
１７第三の記憶手段
１８最小開度記憶手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot water storage type heat pump water heater.
[0002]
[Prior art]
A conventional heat pump water heater of this type is shown in Japanese Patent Laid-Open No. 60-164157. FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration of a conventional heat pump water heater. In FIG. 14, a refrigerant circulation circuit including a compressor 1, a refrigerant-to-water heat exchanger 2, a decompression device 3, and an evaporator 4, a hot water tank 5, a circulation pump 6, the refrigerant-to-water heat exchanger 2, and an auxiliary heater The high-temperature and high-pressure superheated gas refrigerant discharged from the compressor 1 is connected to the refrigerant-to-water heat exchanger 2 where the water sent from the circulation pump 6 is heated. . The condensed and liquefied refrigerant is decompressed by the decompression device 3 and flows into the evaporator 4, where it absorbs atmospheric heat to evaporate and returns to the compressor 1. On the other hand, the hot water heated in the refrigerant-to-water heat exchanger 2 flows into the upper part of the hot water storage tank 5 and is gradually stored from above. When the inlet water temperature of the refrigerant-to-water heat exchanger 2 reaches a set value, the water temperature detecting means 8 detects it, stops the heat pump operation by the compressor 1, and switches to the auxiliary operation of the auxiliary heater 7. Is.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional heat pump water heater shown in FIG. 14, a capillary tube or a temperature type expansion valve is used as the decompression device 3. When a capillary tube is used as the decompression device 3, the specification of the capillary tube is generally designed based on the summer temperature conditions in which the refrigerant circulation amount is large. For this reason, there is a problem that the operation efficiency is deteriorated in the winter season when the hot water supply load is particularly large except the summer season. Similarly, during the winter when the outside air temperature is low except in summer, excessive refrigerant circulates in the refrigerant circuit, so that the liquid refrigerant is sucked into the compressor 1, resulting in liquid compression and the durability of the compressor. Had the problem of getting worse.
[0004]
On the other hand, when a temperature expansion valve is used as the decompression device 3, generally, the specification of the temperature expansion valve as the decompression device 3 is such that the refrigerant at the outlet of the evaporator 4 is in a superheated gas state with a superheat degree. To design. Therefore, there has been a problem that the discharge pressure rises when the temperature is higher than the designed outside air temperature, or the discharge temperature rises in winter when the outside air temperature is low, and the durability of the compressor deteriorates. In addition, when the evaporator 4 is frosted in winter, the refrigerant state at the outlet of the evaporator 4 is controlled so that the degree of superheat can be obtained, so that frosting further proceeds and the efficiency of operation is deteriorated. It was.
[0005]
An object of the present invention is to realize an abnormal temperature rise and abnormal pressure rise such have supply hot water heating operation of the compressor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To solve the present invention the above object, a refrigeration cycle provided with a compression device and the refrigerant-water heat exchanger and the pressure reducing device, and the hot water storage tank, a hot water supply circuit having a refrigerant to water heat exchanger, the outside air temperature The outside air temperature detecting means for detecting the discharge temperature, the discharge temperature detecting means for detecting the discharge temperature of the compressor, and the decompression device open so that the temperature detected by the discharge temperature detecting means becomes a preset target discharge temperature. Control means for controlling the degree of pressure, the control means of the decompression device so as not to exceed the normal maximum discharge pressure when the discharge pressure of the compressor is an outside air temperature higher than a preset normal maximum discharge pressure A heat pump water heater that controls the opening degree and controls the opening degree of the decompression device so that it does not exceed the normal maximum discharge temperature when the discharge temperature of the compressor is outside air temperature that is higher than the preset normal discharge temperature .
[0007]
The invention smell Te, when the outside air temperature discharge pressure of the compressors is higher than the conventional maximum discharge pressure which is set in advance to control the opening of the pressure reducing device so as not to exceed the usual maximum discharge pressure, the discharge of the compressor When the outside air temperature is higher than the preset normal discharge temperature, the opening of the decompression device is controlled so that the maximum discharge temperature is not exceeded. A heat pump water heater with high durability without temperature rise can be realized.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention includes a refrigeration cycle provided with a compression device and the refrigerant-water heat exchanger and the pressure reducing device, and the hot water storage tank, a hot water supply circuit having a refrigerant to water heat exchanger, outdoor air temperature detection for detecting the outside air temperature Means, a discharge temperature detecting means for detecting the discharge temperature of the compressor, and a control means for controlling the opening of the pressure reducing device so that the temperature detected by the discharge temperature detecting means becomes a preset target discharge temperature. The control means controls the opening of the decompression device so that the normal maximum discharge pressure is not exceeded when the discharge temperature of the compressor is an outside air temperature that is higher than a preset maximum normal discharge pressure, By using a heat pump water heater that controls the opening of the decompression device so that it does not exceed the normal maximum discharge temperature when the discharge temperature of the compressor is higher than the preset normal maximum discharge temperature, Abnormal pressure rise Without no abnormal temperature rise of the compressor, durable heat pump water heater can be realized.
[0009]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0010]
(Example 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a heat pump water heater according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating discharge temperature, discharge pressure, and efficiency with respect to the opening of a decompression device of the heat pump water heater, and FIG. It is explanatory drawing which shows the target discharge temperature with respect to the external temperature of a machine. In addition, the same code | symbol is used for the same component as FIG. 14 demonstrated in the prior art example, and description is abbreviate | omitted.
[0011]
In FIG. 1, the rotation speed control means 10 controls the rotation speed of the circulation pump 6 by a signal from the boiling temperature detection means 9 provided at the water-side outlet of the refrigerant-to-water heat exchanger 2, and the refrigerant-to-water heat The outlet water temperature (boiling temperature) of the exchanger 2 is boiled so as to be substantially constant. Further, the control unit 11 controls the decompression device 3 with signals from the outside temperature detection unit 12 that detects the outside temperature and the discharge temperature detection unit 13 that detects the discharge temperature of the compressor 1. Reference numeral 14 denotes first storage means for storing a target discharge temperature with respect to the outside air temperature. The decompression device 3 includes an electric expansion valve (not shown).
[0012]
Next, the operation and action will be described.
[0013]
In FIG. 2, the opening of the decompression device 3 is taken on the horizontal axis, and the discharge temperature, the discharge pressure, and the efficiency are taken on the vertical axis, and the discharge temperature, the discharge pressure, and the efficiency with respect to the opening of the decompression device 3 at a certain outside air temperature. It shows the relationship. As can be seen from the figure, the efficiency has a maximum value with respect to the opening of the decompression device 3. In the figure, the alternate long and short dash line indicates the maximum normal discharge temperature, which is the maximum temperature during normal use of the compressor, and the double dotted line indicates the maximum normal discharge pressure, which is the maximum pressure during normal use of the compressor. ing. Here, the discharge temperature with respect to the opening degree X of the pressure reducing device 3 at which the efficiency is maximized is defined as a target discharge temperature Y. And when this target discharge temperature Y is calculated | required with respect to each external temperature, it will become like FIG. The relationship between the target discharge temperature and the outside air temperature is stored in the first storage unit 14 in advance.
[0014]
That is, when the hot water supply operation starts and the compressor 1 is started, the control unit 11 detects the outside air temperature and the discharge temperature based on signals from the outside air temperature detection unit 12 and the discharge temperature detection unit 13. If the current discharge temperature is higher than the target discharge temperature in the information from the first storage unit 14 storing the relationship between the outside air temperature and the target discharge temperature, the control unit 11 opens the opening of the decompression device 3. To increase (opening direction). Conversely, if the current discharge temperature is lower than the target discharge temperature, the control means 11 performs control so that the opening degree of the decompression device 3 is reduced (in the closing direction).
[0015]
As described above, if the discharge temperature control by the control means 11 is performed every certain time, an efficient hot water supply operation can always be performed even if the outside air temperature changes.
[0016]
(Example 2)
4 is a diagram illustrating the configuration of the heat pump water heater according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram illustrating the discharge temperature, the discharge pressure, and the efficiency with respect to the opening of the decompression device of the heat pump water heater, and FIG. It is explanatory drawing which shows the discharge pressure with respect to the external temperature of an apparatus, and the opening degree of a decompression device.
[0017]
The present embodiment is different from the first embodiment in that the pressure detecting means 15 is provided on the discharge side of the compressor 1.
[0018]
In addition, the part of the same code | symbol as Example 1 has the same structure, and abbreviate | omits description.
[0019]
Next, the operation and action will be described.
[0020]
In FIG. 5, the opening of the decompression device 3 is taken on the horizontal axis, and the discharge temperature, the discharge pressure, and the efficiency are taken on the vertical axis, and the discharge temperature, the discharge pressure, and the efficiency with respect to the opening of the decompression device 3 when a certain outside air temperature is high. This shows the relationship. As shown in the figure, when the outside air temperature becomes considerably high, the discharge pressure sometimes exceeds the normal maximum discharge pressure (for example, 2.4 MPa) at the opening of the decompression device 3 at which the efficiency reaches a maximum value. In this case, when the opening degree of the decompression device 3 is changed from A to B, the discharge pressure decreases from C to D.
[0021]
That is, when the hot water supply operation is started and the compressor 1 is started, the control means 11 detects the discharge pressure by the signal from the pressure detection means 15. If this discharge pressure is lower than the normal maximum discharge pressure (for example, 2.4 MPa), the control means 11 detects the outside air temperature and the discharge temperature by signals from the outside air temperature detection means 12 and the discharge temperature detection means 13, and If the current discharge temperature is higher than the target discharge temperature in the information from the first storage unit 14 storing the relationship between the outside air temperature and the target discharge temperature, the control unit 11 increases the opening of the decompression device 3. Control to do (opening direction). Conversely, if the current discharge temperature is lower than the target discharge temperature, the control means 11 performs control so that the opening degree of the decompression device 3 is reduced (in the closing direction).
[0022]
On the other hand, if the discharge pressure detected by the signal from the pressure detection means 15 is higher than the normal maximum discharge pressure (for example, 2.4 MPa), the control means 11 controls to increase the opening of the decompression device 3 (in the opening direction). To do.
[0023]
FIG. 6 shows changes in the discharge pressure and the opening degree of the decompression device 3 with respect to the outside air temperature, with the outside air temperature on the horizontal axis and the discharge pressure and the opening degree of the decompression device 3 on the vertical axis. In the same figure, if the outside air temperature becomes high, it is possible to prevent the discharge pressure from exceeding the normal maximum discharge pressure by performing the control by the discharge pressure as described above. In this way, a hot water supply operation without an abnormal pressure increase is possible. In addition, the dotted line in a figure is the case of control by the discharge temperature demonstrated in Example 1, and symbol A, B, C, D respond | corresponds to the same symbol of FIG.
[0024]
(Example 3)
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of a heat pump water heater according to a third embodiment of the present invention, FIG. 8 is a diagram illustrating discharge temperature, discharge pressure, and efficiency with respect to the opening of the decompression device of the heat pump water heater, and FIG. It is explanatory drawing which shows the target discharge temperature with respect to the external temperature of a machine.
[0025]
The present embodiment is different from the second embodiment in that the outside temperature detecting means 12 and the discharge temperature detecting means 13 are used as the pressure detecting means, and the second storage means 16 is further provided.
[0026]
In addition, the part of the same code | symbol as Example 2 has the same structure, and description is abbreviate | omitted.
[0027]
Next, the operation and action will be described.
[0028]
In FIG. 8, the opening of the decompression device 3 is taken on the horizontal axis, and the discharge temperature, the discharge pressure, and the efficiency are taken on the vertical axis, and the discharge temperature, the discharge pressure, and the efficiency with respect to the opening of the decompression device 3 when a certain outside air temperature is high. This shows the relationship. As shown in the figure, when the outside air temperature becomes considerably high, the discharge pressure sometimes exceeds the normal maximum discharge pressure (for example, 2.4 MPa) at the opening of the decompression device 3 at which the efficiency reaches a maximum value. In this case, when the opening degree of the decompression device 3 is changed from A to B, the discharge pressure decreases from C to D, and the discharge temperature decreases from E to F. Eventually, in the case of the outside air temperature shown in the figure, in order to set the discharge pressure to D, the discharge temperature may be set to F. The discharge temperature with respect to the opening degree B of the decompression device 3 is set as a target discharge temperature Z. And when this target discharge temperature Z is calculated | required with respect to each external temperature, it will become like the continuous line of FIG. The relationship between the target discharge temperature Z and the outside air temperature is stored in advance in the second storage unit 16. In the figure, a dotted line is the case of control by the discharge temperature demonstrated in Example 1, and let the external temperature of the intersection of a solid line and a dotted line be the high temperature side limit external temperature Tu.
[0029]
That is, when the hot water supply operation is started and the compressor 1 is started, the control unit 11 detects the outside air temperature by a signal from the outside air temperature detecting unit 12. If the outside air temperature is lower than the high temperature side limit outside air temperature Tu, the control means 11 further detects the outside air temperature and the discharge temperature by signals from the outside air temperature detecting means 12 and the discharge temperature detecting means 13, and the outside air temperature is detected. If the current discharge temperature is higher than the target discharge temperature by the information from the first storage means 14 storing the relationship between the target discharge temperature and the target discharge temperature, the control means 11 increases the opening of the decompression device 3 ( Open direction). Conversely, if the current discharge temperature is lower than the target discharge temperature, the control means 11 performs control so that the opening degree of the decompression device 3 is reduced (in the closing direction).
[0030]
On the other hand, if the outside air temperature detected by the signal from the outside air temperature detecting means 12 is higher than the high temperature side limit outside air temperature Tu, the discharge temperature is detected by the signal from the discharge temperature detecting means 13, and the second storage means 16 is used. If the current discharge temperature is higher than the target discharge temperature, the control means 11 performs control to increase the opening of the decompression device 3 (in the opening direction). Conversely, if the current discharge temperature is lower than the target discharge temperature, the control means 11 performs control so that the opening degree of the decompression device 3 is reduced (in the closing direction).
[0031]
If the discharge temperature control by the control means 11 is performed at a certain time as described above, it is possible to prevent the discharge pressure from exceeding the normal maximum discharge pressure by performing the control based on the discharge temperature, so there is no abnormal pressure increase. Hot water supply operation is possible.
[0032]
(Example 4)
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of a heat pump water heater according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 11 is a diagram illustrating discharge temperature, discharge pressure, and efficiency with respect to the opening of the decompression device of the heat pump water heater, and FIG. It is explanatory drawing which shows the target discharge temperature with respect to the external temperature of a machine.
[0033]
The present embodiment is different from the first embodiment in that the third storage unit 17 is provided.
[0034]
In addition, the part of the same code | symbol as Example 1 has the same structure, and abbreviate | omits description.
[0035]
Next, the operation and action will be described.
[0036]
FIG. 11 shows the opening temperature of the decompression device 3 on the horizontal axis and the discharge temperature, discharge pressure, and efficiency on the vertical axis, and the discharge temperature, discharge pressure, and efficiency with respect to the opening of the decompression device 3 when a certain outside air temperature is low. This shows the relationship. As shown in the figure, when the outside air temperature becomes considerably low, the discharge temperature sometimes exceeds the normal maximum discharge temperature (for example, 105 ° C.) at the opening of the decompression device 3 at which the efficiency reaches a maximum value. In this case, when the opening degree of the decompression device 3 is changed from A to B, the discharge temperature decreases from C to D. FIG. 12 shows the relationship of the target discharge temperature W with respect to the outside air temperature, with the outside air temperature on the horizontal axis and the target discharge temperature on the vertical axis. As shown by the solid line in the figure, the target maximum discharge temperature W (for example, 105 ° C.) is constant as the target discharge temperature W in the case of the low outside air temperature. The relationship between the target discharge temperature W and the outside air temperature is stored in advance in the third storage unit 17. Also, the dotted line in the figure shows the case of control by the discharge temperature described in the first embodiment, and the outside air temperature at the intersection of the solid line and the dotted line is the low limit side outside air temperature Tl.
[0037]
That is, when the hot water supply operation is started and the compressor 1 is started, the control unit 11 detects the outside air temperature by a signal from the outside air temperature detecting unit 12. If the outside air temperature is higher than the low-temperature side limit outside air temperature Tl, the control means 11 detects the discharge temperature by a signal from the discharge temperature detecting means 13 and stores the relationship between the outside air temperature and the target discharge temperature. If the current discharge temperature is higher than the target discharge temperature based on the information from the first storage means 14, the control means 11 performs control so that the opening degree of the decompression device 3 is increased (in the opening direction). Conversely, if the current discharge temperature is lower than the target discharge temperature, the control means 11 performs control so that the opening degree of the decompression device 3 is reduced (in the closing direction).
[0038]
On the other hand, if the outside air temperature detected by the signal from the outside air temperature detecting means 12 is lower than the low limit side outside air temperature Tl, the control means 11 detects the discharge temperature by the signal from the discharge temperature detecting means 13, and the outside air temperature If the current discharge temperature is higher than the target discharge temperature by the information from the third storage means 17 storing the relationship between the target discharge temperature and the target discharge temperature, the control means 11 increases the opening of the decompression device 3 ( Open direction). Conversely, if the current discharge temperature is lower than the target discharge temperature, the control means 11 performs control so that the opening degree of the decompression device 3 is reduced (in the closing direction).
[0039]
If the discharge temperature control by the control means 11 is performed at certain intervals as described above, the discharge temperature can be prevented from exceeding the normal maximum discharge temperature, so that a hot water supply operation without an abnormal temperature rise is possible.
[0040]
(Example 5)
FIG. 13 is a configuration explanatory diagram of a heat pump water heater according to a fifth embodiment of the present invention.
[0041]
The present embodiment is different from the first embodiment in that a minimum opening degree storage means 18 that stores the minimum opening degree of the decompression device 3 is provided.
[0042]
In addition, the part of the same code | symbol as Example 1 has the same structure, and abbreviate | omits description.
[0043]
Next, the operation and action will be described.
[0044]
When the hot water supply operation is started and the compressor 1 is started, the control unit 11 detects the outside air temperature and the discharge temperature based on signals from the outside air temperature detecting unit 12 and the discharge temperature detecting unit 13. If the current discharge temperature is higher than the target discharge temperature in the information from the first storage unit 14 storing the relationship between the outside air temperature and the target discharge temperature, the control unit 11 opens the opening of the decompression device 3. To increase (opening direction). On the contrary, if the current discharge temperature is lower than the target discharge temperature, the control means 11 determines the minimum opening degree of the decompression device 3 and the current opening degree of the decompression device 3 obtained from the signal from the minimum opening degree storage means 18. Compare. And if the opening degree of the present decompression device 3 is larger than the minimum opening degree, the opening degree of the decompression device 3 is controlled to be smaller (in the closing direction) within a range not lowering the minimum opening degree. Further, if the current opening of the decompression device 3 is smaller than or equal to the minimum opening, the opening of the decompression device 3 is controlled to be the minimum opening.
[0045]
In this way, when the outside air temperature is low, even if frost adheres to the evaporator 4 and the discharge temperature or the evaporation temperature decreases, the opening of the decompression device 3 is not reduced more than necessary. Good hot water heating operation can be maintained.
[0046]
【The invention's effect】
The above-described heat pump water heater of the present invention as described, it is not abnormal pressure rise in the compressors, or without liquid compression, durable heat pump water heater can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a heat pump water heater according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing discharge temperature, discharge pressure, and efficiency with respect to the opening of a pressure reducing device of the heat pump water heater. Explanatory drawing which shows target discharge temperature with respect to the outside temperature of a heat pump water heater [FIG. 4] Structure explanatory drawing of the heat pump water heater of Example 2 of this invention [FIG. 5] Discharge temperature with respect to the opening degree of the decompression device of the heat pump water heater Explanatory diagram showing discharge pressure and efficiency [FIG. 6] Explanatory diagram showing discharge pressure with respect to the outside air temperature of the heat pump water heater and the opening of the pressure reducing device [FIG. 7] FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing discharge temperature, discharge pressure and efficiency with respect to the opening of the pressure reducing device of the heat pump water heater. FIG. 9 is an explanatory diagram showing target discharge temperature with respect to the outside air temperature of the heat pump water heater. FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of a heat pump water heater according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating discharge temperature, discharge pressure, and efficiency with respect to the opening of a decompression device of the heat pump water heater. Explanatory drawing which shows the target discharge temperature with respect to the outside air temperature of FIG. 13 FIG. 14 is a structural explanatory diagram of a heat pump water heater according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a structural explanatory diagram of a heat pump water heater in a conventional example.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Refrigerant to water heat exchanger 3 Pressure reducing device 4 Evaporator 5 Hot water storage tank 6 Circulating pump 11 Control means 12 Outside air temperature detection means 13 Discharge temperature detection means 14 First storage means 15 Pressure detection means 16 Second memory Means 17 Third memory means 18 Minimum opening degree memory means

Claims

圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる外気温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる外気温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機。 A refrigeration cycle comprising a compressor, a refrigerant-to-water heat exchanger, and a pressure reducing device; a hot water storage tank; a hot water supply circuit having the refrigerant-to-water heat exchanger; an outside air temperature detecting means for detecting an outside air temperature; and the compression Discharge temperature detection means for detecting the discharge temperature of the machine, and control means for controlling the opening of the decompression device so that the temperature detected by the discharge temperature detection means becomes a preset target discharge temperature, The control means controls the opening of the decompression device so that the normal maximum discharge pressure is not exceeded when the discharge pressure of the compressor is higher than the preset maximum normal discharge pressure, so that the maximum discharge pressure is not exceeded. A heat pump water heater that controls the opening of the decompression device so that the maximum discharge temperature is not exceeded when the outside air temperature is higher than the preset maximum discharge temperature.