JP5378504B2 - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

ヒートポンプ式給湯機 Download PDF

Info

Publication number
JP5378504B2
JP5378504B2 JP2011505796A JP2011505796A JP5378504B2 JP 5378504 B2 JP5378504 B2 JP 5378504B2 JP 2011505796 A JP2011505796 A JP 2011505796A JP 2011505796 A JP2011505796 A JP 2011505796A JP 5378504 B2 JP5378504 B2 JP 5378504B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
temperature
heat exchanger
refrigerant
storage tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011505796A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2010109689A1 (ja
Inventor
哲也 北村
和生 居山
純一 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Appliances Inc
Original Assignee
Hitachi Appliances Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Appliances Inc filed Critical Hitachi Appliances Inc
Priority to JP2011505796A priority Critical patent/JP5378504B2/ja
Publication of JPWO2010109689A1 publication Critical patent/JPWO2010109689A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5378504B2 publication Critical patent/JP5378504B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02Defrosting cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

本発明は、圧縮機,液−冷媒熱交換器(水−冷媒熱交換器を含む),膨張弁,蒸発器を冷媒配管で接続したヒートポンプ回路を利用して、液−冷媒熱交換器にて液体(水を含む)を沸上げるヒートポンプ式給湯機に関するものである。
深夜電力等を利用してヒートポンプ回路を駆動し、低温水を加熱して所望温度の湯を貯湯タンクに貯える沸上機能を備えたヒートポンプ式給湯機が知られている。このようなヒートポンプ給湯機は、低外気温時などの条件下で運転した場合、蒸発器に外気中の水分が氷結して着霜し、蒸発器の性能を低下させてしまう。このため、蒸発器の除霜運転を実施して霜取りを行うようになっている。
除霜運転を実施する場合には、除霜運転の効率を良くするために、ヒートポンプ回路の水−冷媒熱交換器を通して貯湯タンクの水を循環させる循環ポンプを停止させることが提案されている(例えば、特許文献1)。このようにすれば、ヒートポンプ回路を循環する冷媒が水−冷媒熱交換器を通る際に水−冷媒熱交換器内の水に吸熱される熱量を少なくすることができるため、冷媒の熱を蒸発器での除霜に有効に利用することができる。
また、除霜運転の効率を良くするために、ヒートポンプ回路の水−冷媒熱交換器を通して貯湯タンクの水を循環させる循環ポンプの流量を低下させる除霜準備運転を、除霜運転に先立って行うことが提案されている(例えば、特許文献2)。
しかし、特許文献2に記載の発明では、除霜準備運転中に少ない流量ではあるが循環ポンプを駆動させるものであるため、貯湯タンク内の低温の水が水−冷媒熱交換器に導入されてしまい、その分、ヒートポンプ回路を循環する冷媒の熱が水−冷媒熱交換器を通る際に水−冷媒熱交換器内の水に吸熱されてしまうという問題がある。
そこで、水−冷媒熱交換器から導出された水を貯湯タンクをバイパスして流すバイパス配管を設け、除霜準備運転中は前記水−冷媒熱交換器から導出された水をバイパス配管を通して循環させ、除霜運転中は循環ポンプを停止させることが提案されている(例えば、特許文献3)。
特許3297657号公報 特開2008−39360号公報 特開2008−121923号公報 特開2004−37011号公報 特開2007−333340号公報 特開平5−272812号公報 特開2003−222391号公報
しかしながら、特許文献3に記載のヒートポンプ式給湯機は、除霜運転中は循環ポンプを停止させるものであるため、外気温度が例えば−15℃以下のような極低温になった環境で運転された場合、循環配管内の凍結が発生してしまい、その後の沸上げ運転が困難となったり不可能となるといった問題の発生する虞があった。
そこで、本発明は、外気条件が極低温の環境で運転された場合でも、配管内の水の凍結を防止して安定した沸上げ運転を行うことのできるヒートポンプ式給湯機を提供することを目的とする。
本発明に係るヒートポンプ式給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される高温,高圧の冷媒により貯蔵タンクに貯蔵される液体を加熱する液−冷媒熱交換器と、前記液−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温,低圧の冷媒を空気と熱交換させる蒸発器と、液−冷媒熱交換器で加熱された液体を貯蔵する貯蔵タンクと、低温の液体を前記液−冷媒熱交換器に送る往き配管と、前記液−冷媒熱交換器で加熱された液体を前記貯蔵タンクに戻す戻り配管とを備え、前記低温の液体を加熱して前記貯蔵タンクに貯える沸上げ運転を行い、さらに、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が前記貯蔵タンクをバイパスするように前記往き配管及び戻り配管を接続するバイパス配管と、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクに送られる経路と貯蔵タンクをバイパスする経路とを切り換える経路切換機構とを備え、高温の冷媒を前記蒸発器に導入して蒸発器に付着した霜を溶かす除霜運転を行うヒートポンプ式給湯機において、除霜運転前に前記低温の液体よりも高温の液体を前記液−冷媒熱交換器に導入する高温液導入動作を行い、除霜運転中は、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体を前記沸上げ運転時よりも少ない流量でバイパス配管を通して循環させるバイパス循環動作を行うことを特徴とする。
上記構成からなるヒートポンプ式給湯機によれば、除霜運転中であっても液−冷媒熱交換器には温水が導入されるため、除霜運転中の配管内の凍結を防止することができ、しかも、冷媒が液−冷媒熱交換器で温度低下するのを防止して、冷媒の熱を蒸発器での除霜に有効に利用することができ、除霜運転の効率を良くすることができる。
また、前記ヒートポンプ式給湯機は、外気温度を検知する外気温度検知部をさらに備え、外気温度検知部で検知された温度が所定の温度以下となった場合に前記高温液導入動作を行うことが好ましい。このようにすれば、高温液導入動作を行わなくても配管の凍結が発生しない程度の外気温度である場合には高温液導入動作を行わず、配管の凍結が発生する虞がある外気温度の場合にのみ高温液導入動作を行うことで、エネルギー効率が不必要に低下するのを好適に防止することができる。
また、前記ヒートポンプ式給湯機は、前記高温液導入動作の開始時に前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクをバイパスする経路となるように前記経路切換機構を切り換えることが好ましい。
また、前記ヒートポンプ式給湯機は、液−冷媒熱交換器に流入する液体の温度を検知する流入液温度検出部をさらに備え、高温液導入動作は、前記流入液温度検出部で検出される温度が所定の温度以上となったこと、又は、所定の時間が経過したことのいずれかを満たす場合に終了することが好ましい。このようにすれば、温水を確実に液−冷媒熱交換器に導入することができる。
ところで、上記のような配管内の凍結は、外気温度によっては除霜運転中以外(例えば、通常の沸上げ運転中)にも発生する場合があり、この場合には沸上げ運転が困難となったり不可能となるといった問題の発生する虞があった。その点、上記のような高温液導入動作を行えば凍結の防止を図ることができる。
即ち、本発明に係るヒートポンプ式給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される高温,高圧の冷媒により貯蔵タンクに貯蔵される液体を加熱する液−冷媒熱交換器と、前記液−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温,低圧の冷媒を空気と熱交換させる蒸発器と、液−冷媒熱交換器で加熱された液体を貯蔵する貯蔵タンクと、低温の液体を前記液−冷媒熱交換器に送り出す往き配管と、前記液−冷媒熱交換器で加熱された液体を前記貯蔵タンクに戻す戻り配管とを備え、前記低温の液体を加熱して前記貯蔵タンクに貯える沸上げ運転を行い、さらに、前記貯蔵タンクをバイパスして前記往き配管及び戻り配管を接続するバイパス配管と、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクに送られる経路と貯蔵タンクをバイパスする経路とを切り換える経路切換機構と、前記液−冷媒熱交換器に流入する液体の温度を検知する流入液温度検出部とを備えるヒートポンプ式給湯機において、前記流入液温度検出部で検出される温度が所定の時間に亘って所定の温度以下であった場合、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクをバイパスする経路となるように前記経路切換機構を切り換えて、前記低温の液体よりも高温の液体を前記液−冷媒熱交換器に導入し、且つ、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体を前記沸上げ運転時よりも少ない流量でバイパス配管を通して循環させ、前記液−冷媒熱交換器へ向かう往き配管の凍結を防止する凍結防止運転を行うことを特徴とする。
また、本発明に係るヒートポンプ式給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される高温,高圧の冷媒により貯蔵タンクに貯蔵される液体を加熱する液−冷媒熱交換器と、前記液−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温,低圧の冷媒を空気と熱交換させる蒸発器と、低温の液体を前記液−冷媒熱交換器に送り出す往き配管と、前記液−冷媒熱交換器で加熱された液体を前記貯蔵タンクに戻す戻り配管とを備え、前記低温の液体を加熱して前記貯蔵タンクに貯える沸上げ運転を行い、さらに、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が前記貯蔵タンクをバイパスするように前記往き配管及び戻り配管を接続するバイパス配管と、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクに送られる経路と貯蔵タンクをバイパスする経路とを切り換える経路切換機構とを備えるヒートポンプ式給湯機において、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクをバイパスする経路となるように前記経路切換機構を切り換えて、前記低温の液体よりも高温の液体を前記液−冷媒熱交換器に導入する高温液導入動作を行った後、高温の冷媒を前記蒸発器に導入する高温冷媒導入動作を行い、且つ、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体を前記沸上げ運転時よりも少ない流量でバイパス配管を通して循環させるバイパス循環動作を行うことを特徴とする。
本発明によれば、外気条件が極低温になった場合でも、除霜運転中や沸上げ運転中の配管内の水の凍結を防止することができ、安定した沸上げ運転を行うことができる。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の系統構成図である。 本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の除霜運転制御のフロー図である。 本発明の他の実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の系統構成図である。
図1に本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の系統構成図を、図2に本実施形態の特徴部分である除霜運転制御の制御フロー図を示す。
図1に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯機は、図面の左側に示す液−冷媒熱交換器(本実施形態では、水−冷媒熱交換器)を含む冷媒サイクルを箱体内部に搭載したヒートポンプユニット1と、図面の右側に示す貯蔵タンクとしての貯湯タンク9を含めた給湯サイクルを箱体内部に搭載したタンクユニット2を備えて構成される。ヒートポンプユニット1及びタンクユニット2は、ヒートポンプ式給湯機の施工現場にて接続配管3を使用して接続する構造となっている。なお、接続配管3は施工時に選定されるため、現地の状況により長さ,曲り数,断熱材の種類が異なる。
冷媒サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機4と、圧縮機4から吐出される高温,高圧の冷媒が貯湯タンク9から導かれた水と熱交換する液−冷媒熱交換器としての水−冷媒熱交換器5と、水−冷媒熱交換器5から流出された冷媒が減圧される減圧弁6と、減圧弁6により減圧された低温・低圧の冷媒が空気と熱交換する蒸発器7とが、冷媒配管によって環状に接続される構成となっている。蒸発器7は、ファン8によって導入された外気と熱交換する構造となっている。
水サイクルは、所定量の湯を貯える貯湯タンク9と、貯湯タンク9の底部の水が導かれる循環ポンプ10と、循環ポンプ10から吐出された水が冷媒と熱交換する水−冷媒熱交換器5とが、循環配管によって環状に接続される構成となっている。水−冷媒熱交換器5から吐出された水は、貯湯タンク9の頂部に戻される。また、貯湯タンク9の底部には、給水配管11を介して水道などの給水源(図示せず)が接続され、頂部には、使用箇所に給湯するための給湯配管12が接続されている。
また、このヒートポンプ式給湯機には、低温の液体(本実施形態では、貯湯タンク9底部からの低温水)を水−冷媒熱交換器5に送る往き配管3Aと、水−冷媒熱交換器5で加熱された水を貯湯タンク9に戻す戻り配管3Bが設けられる。水−冷媒熱交換器への往き配管3A及び戻り配管3Bは、接続配管3を使用して構成される。往き配管3A及び戻り配管3Bには、水−冷媒熱交換器5から導出された水がタンク9をバイパスするためのバイパス配管13が接続される。
また、このヒートポンプ式給湯機には、水−冷媒熱交換器5から導出された水が貯湯タンク9に送られる経路と貯湯タンク9をバイパスする経路とを切り換える経路切換機構が設けられる。具体的には、接続配管3とバイパス配管13との接続箇所に、水の経路を切換える経路切換機構としての切換え弁14が設けられている。この切換え弁14は、水−冷媒熱交換器への往き配管3Aとバイパス配管13との接続箇所に設けられている。なお、経路切換機構としては、切換え弁14以外にも、接続配管3及びバイパス配管13にそれぞれ備えられる開閉弁によって構成されるものであってもよい。
なお、前記バイパス配管13は、タンクユニット2に備えられ、後述するバイパス循環動作(又は、温水循環動作)の際には、ヒートポンプユニット1及びタンクユニット2に跨って温水が循環することとなる。このような構成により、最も凍結しやすい液−冷媒熱交換器への往き配管3Aの凍結を好適に防止することができる。また、循環ポンプ10は、ヒートポンプユニット1に備えられる。
ヒートポンプユニット1には、外気温度を検知する外気温度検知部としての外気温度センサ15が設けられており、具体的には、外気温度センサ15は蒸発器7の近傍に設けられている。また、冷媒の蒸発器入口及び出口には、それぞれ蒸発器入口温度センサ16と蒸発器出口温度センサ17とが設けられている。水−冷媒熱交換器5の前後の配管には、水−冷媒熱交換器5に流入する水の温度を検知する流入液温度検出部としての入水温度センサ18と、水−冷媒熱交換器5から流出する水の温度を検知する流出液温度検出部としての出湯温度センサ19とが設けられている。
次に、図1に示す様に構成されたヒートポンプ式給湯機における除霜運転制御を図2を用いて詳述する。
沸上げ運転の際には、切換え弁14を貯湯タンク9側にセットし、水−冷媒熱交換器5で加熱した湯を貯湯タンク9に貯湯する貯湯運転を行う。また、沸上げ運転の際には、除霜運転が必要かの判断を実行し、外気温度センサ15から得られる外気温度、蒸発器に流入する冷媒の温度を検知する流入冷媒温度検出部としての蒸発器入口温度センサ16から得られる蒸発器入口温度、蒸発器から流出する冷媒の温度を検知する流出冷媒温度検出部としての蒸発器出口温度センサ17から得られる蒸発器出口温度に基づいて、除霜運転が必要かの判断を実行する。具体的には、所定の除霜運転開始条件を満たす場合に除霜運転を実行する。所定の除霜運転開始条件は、蒸発器入口温度センサ16から得られる蒸発器入口温度及び蒸発器出口温度センサ17から得られる蒸発器出口温度が所定の温度に達した場合である。
除霜運転が必要と判断された場合、次に除霜準備運転が必要かの判断を実行する。具体的には、外気温度が除霜準備運転が必要となる所定の温度となった場合に除霜準備運転が必要と判断される。除霜準備運転が必要となる所定の温度は、配管内の水が凍結する恐れがある温度(例えば、−15℃以下)である。除霜準備運転では、低温の水(即ち、低温水)よりも高温の水(即ち、湯)を水−冷媒熱交換器5に導入する高温水導入動作(又は、温水導入動作)を行う。具体的には、ヒートポンプ運転を継続したまま切換え弁14をバイパス配管13側にセットし、接続配管3,バイパス配管13内の水を水−冷媒熱交換器5により加熱して温水とする。
この除霜準備運転は、所定の除霜準備運転終了条件を満たすまで行われる。所定の除霜準備運転終了条件は、除霜準備運転中に検知される入水温度センサ18の入水温度が所定の温度(例えば70℃)以上となったこと、又は、除霜準備運転開始から所定の時間(例えば3分)が経過したことのいずれかを満たす場合である。ただし、これに限定されるものではなく、どちらか一方であってもよく、これ以外のものであってもよい。例えば、除霜準備運転中に検知される出口温度センサ19が水の温度が所定の温度以上となったのを検出した場合などのように、循環する水の温度の変化によるものでもよい。
このように除霜準備運転終了条件として入水温度だけでなく除霜準備運転時間を設けているのは、実際の製品では接続配管3の長さや配管断熱の状態等により入水温度が所定の温度まで上がらない可能性があり、その場合には本来必要となる除霜運転とは異なる運転を長く行うこととなり、好ましくないからである。
除霜準備運転の終了後、除霜運転を開始する。除霜運転では、高温の冷媒を蒸発器7に導入する高温冷媒導入動作を行って蒸発器7に付着した霜を溶かす。この方法としては、圧縮機の吐出冷媒を高温のまま蒸発器に導入するホットガス除霜や、ヒートポンプサイクルを逆転させる逆サイクル除霜があり、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯機では、減圧弁6として開度調整可能な電磁膨張弁を用い、電磁膨張弁の開度を沸上げ運転時よりも大きくして、沸上げ運転時よりも高温の冷媒を蒸発器7に導入する。
また、除霜運転中は、水−冷媒熱交換器5から導出された水をバイパス配管13を通して循環させるバイパス循環動作を行う。具体的には、バイパス循環動作では、沸上げ運転時よりも少ない所定の流量で水が流れるように制御される。具体的には、沸上げ運転時の流量は約1.0L/分であるのに対し、バイパス循環動作の前記所定の流量は約0.1〜0.2L/分とされる。
より具体的には、循環ポンプ10の回転数を所定の低速回転数にセットする。ここで、所定の低速回転数は、通常の沸上げ運転時の回転数よりも低く、かつ配管の湯水が循環する回転数とすることが望ましい。ただし、循環ポンプ10の回転数を沸上げ運転時より低下させる以外にも、循環ポンプ10を間欠的(又は、断続的)に駆動させるものであってもよい。
この除霜運転は、所定の除霜運転終了条件を満たすまで行われる。ここで、ヒートポンプユニット1が配置される場所の外気温度によっては、既に霜が除去されているにもかかわらず蒸発器出口温度センサ17の蒸発器出口温度が所定の温度まで上昇しない場合がある。この場合は霜が除去されているにもかかわらず除霜運転を継続することになり、無駄な運転を行うことになる。
従って、前記所定の除霜運転終了条件は、所定の除霜運転終了温度条件を満たすこと、又は所定の除霜運転終了時間条件を満たすことのいずれかを満たす場合とされる。ただし、これに限定されるものではなく、どちらか一方であってもよく、これ以外のものであってもよい。例えばこれ以外の除霜運転終了条件の例としては、外気温度センサ15の検出値と蒸発器入口温度センサ16の検出値との温度差が所定範囲以内になった場合のように、外気温度を加味した温度変化の条件であってもよい。
まず、所定の除霜運転終了温度条件について説明すると、少なくとも、蒸発器出口温度センサ17の蒸発器出口温度が所定の温度(例えば7℃)以上となった場合である。また、除霜を確実に行うため、蒸発器入口温度センサ16の蒸発器入口温度も利用している。具体的には、前記蒸発器入口温度が所定の温度及び蒸発器出口温度が所定の温度(例えば7℃)以上となった場合を前記除霜運転終了温度条件としている。ただし、これに限定されるものではなく、どちらか一方であってもよく、これ以外のものであってもよい。また、前記所定の除霜運転終了時間条件は、除霜運転開始から所定の時間(例えば10分)が経過した場合である。
除霜運転が終了したら、沸上げ運転へ移行する。
上記制御により、外気温が極低温となった場合でも、除霜運転中の配管内は温水で満たされ、且つ温水を循環させるため配管内における凍結を防止することができ、また高温の温水が循環しているため、水−冷媒熱交換器5を流れる冷媒から除霜のエネルギーを奪うことが無いため、除霜運転への影響を抑えることができる。
ところで、上記のような配管内の凍結は、外気温度によっては除霜運転中以外(例えば、通常の沸上げ運転中)にも発生する場合があり、この場合には沸上げ運転が困難となったり不可能となるといった問題の発生する虞がある。その点、上記のような温水導入動作を行えば凍結の防止を図ることができる。
即ち、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯機は、除霜運転の必要にかかわらず、図2に示すとおり、入水温度センサ18で検出される水−冷媒熱交換器5への入水温度が所定の時間(例えば3分)に亘って所定の温度(例えば3℃)以下であった場合、強制的に上述のバイパス循環動作を行う凍結防止運転を実行する。
凍結防止運転は、具体的には、水−冷媒熱交換器5から流出した水が貯湯タンク9をバイパスする経路となるように経路切換機構を切り換えて、低温の水よりも高温の水を水−冷媒熱交換器5に導入し、且つ、水−冷媒熱交換器5から流出した水をバイパス配管13を通して循環させ、水−冷媒熱交換器5へ向かう往き配管3Aの凍結を防止する。
この凍結防止運転を実施することにより、沸上げ運転中に配管内の水が凍結していたとしても氷を溶かすことが可能となり、配管凍結による沸上げ運転の不具合を防ぐことができる。
そして、この凍結防止運転を行った場合には、引き続き前記除霜運転を行う。これは、凍結防止運転及び除霜準備運転において行われる動作が同様の温水循環動作であり、水−冷媒熱交換器5やバイパス配管13に温水が導入されるため、そのまま除霜運転へ移行する方が通常の沸上げ運転へ移行するのに比べて水−冷媒熱交換器5やバイパス配管13に導入した温水が無駄とならず、また、仮にこの時点で蒸発器7が着霜していたとしてもこの霜を除去することができるため、エネルギー効率が良くなるからである。
なお、本発明に係るヒートポンプ式給湯機は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、ヒートポンプ回路を利用して沸上げられた温水が貯湯タンク9に貯められ、給湯の際にはこの貯湯タンク9から温水が給湯端末で給湯されるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、給湯端末で給湯される温水は、低温水を貯蔵タンクに貯蔵された高温の液体との熱交換によって間接的に加熱されて生成されるものであり、貯蔵タンクは、ヒートポンプ回路によって加熱される液体を貯蔵するものであってもよい。この場合、前記液体は、熱媒体として機能するものであればよく、水であってもよく、ブラインであってもよい。例えば、貯蔵タンクに貯蔵された高温の液体により低温水を水−液熱交換器で間接的に熱交換して加熱し、給湯端末で給湯される温水を生成して給湯端末で給湯するものである。
これを他の実施形態として、図3に図示する。図3の構成と図1の構成とで実質的に異なるのは、熱媒体の液体を貯えるタンクと給湯端末(図示省略)との間に、水−液熱交換器20を備えることである。その他の構成は、図示のとおり実質的に同じであるが、符号及び呼称を一部変えている。すなわち、タンクに貯えられる加熱された水若しくは水以外の液体で低温水を間接的に加熱することに対応して、液−冷媒熱交換器5′,貯蔵タンク9′,循環液入口配管11′,循環液出口配管12′,入口温度センサ18′,出口温度センサ19′のように変えた。
この図3の実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の除霜運転制御は、図1の実施形態のの除霜運転制御のフロー図と実質的に同じであり、説明を省略する。
上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
1 ヒートポンプユニット
2 タンクユニット
3 接続配管
4 圧縮機
5 水−冷媒熱交換器
5′ 液−冷媒熱交換器
6 減圧弁
7 蒸発器
8 ファン
9 貯湯タンク
9′ 貯蔵タンク
10 循環ポンプ
11 給水配管
11′ 循環液入口配管
12 給湯配管
12′ 循環液出口配管
13 バイパス配管
14 切換え弁
15 外気温度センサ
16 蒸発器入口温度センサ
17 蒸発器出口温度センサ
18 入水温度センサ
18′ 入口温度センサ
19 出湯温度センサ
19′ 出口温度センサ
20 水−液熱交換器

Claims (10)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される高温,高圧の冷媒により貯蔵タンクに貯蔵される液体を加熱する液−冷媒熱交換器と、前記液−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温,低圧の冷媒を空気と熱交換させる蒸発器と、液−冷媒熱交換器で加熱された液体を貯蔵する貯蔵タンクと、低温の液体を前記液−冷媒熱交換器に送る往き配管と、前記液−冷媒熱交換器で加熱された液体を前記貯蔵タンクに戻す戻り配管とを備え、
    前記低温の液体を加熱して前記貯蔵タンクに貯える沸上げ運転を行い、
    さらに、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が前記貯蔵タンクをバイパスするように前記往き配管及び戻り配管を接続するバイパス配管と、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクに送られる経路と貯蔵タンクをバイパスする経路とを切り換える経路切換機構とを備え、
    高温の冷媒を前記蒸発器に導入して蒸発器に付着した霜を溶かす除霜運転を行うヒートポンプ式給湯機において、
    除霜運転前に前記低温の液体よりも高温の液体を前記液−冷媒熱交換器に導入する高温液導入動作を行い、
    除霜運転中は、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体を前記沸上げ運転時よりも少ない流量でバイパス配管を通して循環させるバイパス循環動作を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  2. 請求項1に記載のヒートポンプ式給湯機において、
    外気温度を検知する外気温度検知部をさらに備え、
    外気温度検知部で検知された温度が所定の温度以下となった場合に前記高温液導入動作を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  3. 請求項1に記載のヒートポンプ式給湯機において、
    前記高温液導入動作の開始時に前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクをバイパスする経路となるように前記経路切換機構を切り換えることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  4. 請求項2に記載のヒートポンプ式給湯機において、
    前記高温液導入動作の開始時に前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクをバイパスする経路となるように前記経路切換機構を切り換えることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  5. 請求項1項に記載のヒートポンプ式給湯機において、
    液−冷媒熱交換器に流入する液体の温度を検知する流入液温度検出部をさらに備え、
    高温液導入動作は、前記流入液温度検出部で検出される温度が所定の温度以上となったこと、又は、所定の時間が経過したことのいずれかを満たす場合に終了することを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  6. 請求項2項に記載のヒートポンプ式給湯機において、
    液−冷媒熱交換器に流入する液体の温度を検知する流入液温度検出部をさらに備え、
    高温液導入動作は、前記流入液温度検出部で検出される温度が所定の温度以上となったこと、又は、所定の時間が経過したことのいずれかを満たす場合に終了することを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  7. 請求項3に記載のヒートポンプ式給湯機において、
    液−冷媒熱交換器に流入する液体の温度を検知する流入液温度検出部をさらに備え、
    高温液導入動作は、前記流入液温度検出部で検出される温度が所定の温度以上となったこと、又は、所定の時間が経過したことのいずれかを満たす場合に終了することを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  8. 請求項4に記載のヒートポンプ式給湯機において、
    液−冷媒熱交換器に流入する液体の温度を検知する流入液温度検出部をさらに備え、
    高温液導入動作は、前記流入液温度検出部で検出される温度が所定の温度以上となったこと、又は、所定の時間が経過したことのいずれかを満たす場合に終了することを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  9. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される高温,高圧の冷媒により貯蔵タンクに貯蔵される液体を加熱する液−冷媒熱交換器と、前記液−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温,低圧の冷媒を空気と熱交換させる蒸発器と、液−冷媒熱交換器で加熱された液体を貯蔵する貯蔵タンクと、低温の液体を前記液−冷媒熱交換器に送り出す往き配管と、前記液−冷媒熱交換器で加熱された液体を前記貯蔵タンクに戻す戻り配管とを備え、
    前記低温の液体を加熱して前記貯蔵タンクに貯える沸上げ運転を行い、
    さらに、前記貯蔵タンクをバイパスして前記往き配管及び戻り配管を接続するバイパス配管と、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクに送られる経路と貯蔵タンクをバイパスする経路とを切り換える経路切換機構と、前記液−冷媒熱交換器に流入する液体の温度を検知する流入液温度検出部とを備えるヒートポンプ式給湯機において、
    前記流入液温度検出部で検出される温度が所定の時間に亘って所定の温度以下であった場合、
    前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクをバイパスする経路となるように前記経路切換機構を切り換えて、前記低温の液体よりも高温の液体を前記液−冷媒熱交換器に導入し、且つ、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体を前記沸上げ運転時よりも少ない流量でバイパス配管を通して循環させ、前記液−冷媒熱交換器へ向かう往き配管の凍結を防止する凍結防止運転を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
  10. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される高温,高圧の冷媒により貯蔵タンクに貯蔵される液体を加熱する液−冷媒熱交換器と、前記液−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温,低圧の冷媒を空気と熱交換させる蒸発器と、低温の液体を前記液−冷媒熱交換器に送り出す往き配管と、前記液−冷媒熱交換器で加熱された液体を前記貯蔵タンクに戻す戻り配管とを備え、
    前記低温の液体を加熱して前記貯蔵タンクに貯える沸上げ運転を行い、
    さらに、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が前記貯蔵タンクをバイパスするように前記往き配管及び戻り配管を接続するバイパス配管と、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクに送られる経路と貯蔵タンクをバイパスする経路とを切り換える経路切換機構とを備えるヒートポンプ式給湯機において、
    前記液−冷媒熱交換器から流出した液体が貯蔵タンクをバイパスする経路となるように前記経路切換機構を切り換えて、前記低温の液体よりも高温の液体を前記液−冷媒熱交換器に導入する高温液導入動作を行った後、
    高温の冷媒を前記蒸発器に導入する高温冷媒導入動作を行い、且つ、前記液−冷媒熱交換器から流出した液体を前記沸上げ運転時よりも少ない流量でバイパス配管を通して循環させるバイパス循環動作を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
JP2011505796A 2009-03-27 2009-08-18 ヒートポンプ式給湯機 Active JP5378504B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011505796A JP5378504B2 (ja) 2009-03-27 2009-08-18 ヒートポンプ式給湯機

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009078006 2009-03-27
JP2009078006 2009-03-27
JP2011505796A JP5378504B2 (ja) 2009-03-27 2009-08-18 ヒートポンプ式給湯機
PCT/JP2009/064437 WO2010109689A1 (ja) 2009-03-27 2009-08-18 ヒートポンプ式給湯機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2010109689A1 JPWO2010109689A1 (ja) 2012-09-27
JP5378504B2 true JP5378504B2 (ja) 2013-12-25

Family

ID=42780396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011505796A Active JP5378504B2 (ja) 2009-03-27 2009-08-18 ヒートポンプ式給湯機

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5378504B2 (ja)
KR (1) KR20110125234A (ja)
CN (1) CN102348938B (ja)
WO (1) WO2010109689A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017010148A1 (de) * 2017-11-02 2019-05-02 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Heizungsanlage und Steuerverfahren für eine Heizungsanlage

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5681787B2 (ja) * 2011-03-09 2015-03-11 東芝キヤリア株式会社 2元冷凍サイクル装置
JP5573740B2 (ja) * 2011-03-18 2014-08-20 三菱電機株式会社 ヒートポンプ式給湯機
JP2014196849A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 パナソニック株式会社 ヒートポンプ給湯装置
JP6087211B2 (ja) * 2013-05-27 2017-03-01 リンナイ株式会社 暖房システム
CN104566965B (zh) * 2014-12-31 2017-09-01 孙厚永 一种空气能分体式壁挂炉
CN104792075A (zh) * 2015-04-28 2015-07-22 广东美的暖通设备有限公司 一种三管制多联机空调***回油或化霜控制方法及其***
CN104792076A (zh) * 2015-04-28 2015-07-22 广东美的暖通设备有限公司 一种三管制多联机空调***回油或化霜控制方法及其***
CN105135689B (zh) * 2015-09-25 2018-04-06 广东美的暖通设备有限公司 循环式热水机防冻预警控制方法以及装置
ITUB20159146A1 (it) * 2015-12-24 2017-06-24 Cordivari S R L Sistema di scambio termico e di stratificazione termica del fluido contenuto in un serbatoio e bollitore comprendente detto sistema.
JP2019158285A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社デンソー ヒートポンプ式給湯機
CN110595122B (zh) * 2018-06-12 2022-03-08 浙江盾安机电科技有限公司 热泵的除霜控制方法、装置及***
CN114963528B (zh) * 2021-06-29 2023-08-18 青岛海尔新能源电器有限公司 冷媒检测方法、装置、设备及存储介质
CN114739063B (zh) * 2022-04-26 2024-02-23 青岛海尔空调电子有限公司 热泵机组及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147610A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプ給湯装置
JP2008039360A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプ式給湯機
JP2008121923A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Denso Corp ヒートポンプ式給湯機
JP2009041860A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Toshiba Carrier Corp ヒートポンプ給湯装置の制御方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3742356B2 (ja) * 2002-03-20 2006-02-01 株式会社日立製作所 ヒートポンプ給湯機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147610A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプ給湯装置
JP2008039360A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプ式給湯機
JP2008121923A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Denso Corp ヒートポンプ式給湯機
JP2009041860A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Toshiba Carrier Corp ヒートポンプ給湯装置の制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017010148A1 (de) * 2017-11-02 2019-05-02 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Heizungsanlage und Steuerverfahren für eine Heizungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010109689A1 (ja) 2010-09-30
KR20110125234A (ko) 2011-11-18
CN102348938A (zh) 2012-02-08
CN102348938B (zh) 2015-08-12
JPWO2010109689A1 (ja) 2012-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5378504B2 (ja) ヒートポンプ式給湯機
JP5809872B2 (ja) 加温装置
JP2008232576A (ja) 給湯装置
JP2012057869A (ja) 空気調和機
JP5144728B2 (ja) 空気調和機
WO2003042606A1 (fr) Dispositif d'alimentation en eau chaude de pompe a chaleur
JP2008070013A (ja) ヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機
JP2008096044A (ja) 貯湯式給湯装置
JP5501279B2 (ja) ヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法
JP2003139405A (ja) 貯湯式給湯器
JP2002048399A (ja) ヒートポンプ式給湯装置
JP2009063246A (ja) ヒートポンプ給湯機
JP5333507B2 (ja) ヒートポンプ給湯装置
JP2010091128A (ja) 熱交換器および温水システム
JP6465332B2 (ja) ヒートポンプ給湯システム
JP5682552B2 (ja) ヒートポンプ式給湯機
JP2014031930A (ja) 冷凍サイクル装置
JP4479836B2 (ja) 温水システム
JP2009074736A (ja) ヒートポンプ式給湯装置
JP2012083066A (ja) 空気調和機
JP3919610B2 (ja) ヒートポンプ式給湯機における凍結防止装置
JP2020165552A (ja) ヒートポンプ式給湯装置
JP2010054145A (ja) ヒートポンプ給湯機
JP6152689B2 (ja) ヒートポンプ給湯装置
JP2003222416A (ja) 蓄熱式空気調和装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130308

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130906

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130925

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5378504

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350