WO2012070082A1 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

ヒートポンプ式給湯装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012070082A1
WO2012070082A1 PCT/JP2010/006840 JP2010006840W WO2012070082A1 WO 2012070082 A1 WO2012070082 A1 WO 2012070082A1 JP 2010006840 W JP2010006840 W JP 2010006840W WO 2012070082 A1 WO2012070082 A1 WO 2012070082A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compressor
pipe
evaporator
refrigerant
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/006840
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杉本　猛
真之 岡▲崎▼
大林　誠善
阿部　敏郎
健介 井上
Original Assignee
三菱電機株式会社
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 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to EP10859908.5A priority Critical patent/EP2645019B1/en
Priority to JP2012545530A priority patent/JP5653451B2/ja
Priority to PCT/JP2010/006840 priority patent/WO2012070082A1/ja
Publication of WO2012070082A1 publication Critical patent/WO2012070082A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
    • F25B47/025—Defrosting cycles hot gas defrosting by reversing the cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/136—Defrosting or de-icing; Preventing freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/227—Temperature of the refrigerant in heat pump cycles
    • F24H15/232—Temperature of the refrigerant in heat pump cycles at the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/242—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/258—Outdoor temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305—Control of valves
    • F24H15/32—Control of valves of switching valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/044—Condensers with an integrated receiver
    • F25B2339/0443—Condensers with an integrated receiver the receiver being positioned horizontally
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves

Definitions

  • the present invention relates to a heat pump type hot water supply apparatus using a heat pump that circulates refrigerant, and in particular, defrosting that removes frost attached to a heat exchanger that functions as an evaporator even at a low outside air temperature (for example, 0 ° or less).
  • the present invention relates to a heat pump type hot water supply device that performs operation.
  • a heat pump type hot water supply apparatus that uses a heat pump that circulates a refrigerant and that can perform a defrosting operation that removes frost adhering to the evaporator.
  • a heat pump hot water supply apparatus equipped with a refrigeration cycle incorporating a water heat exchanger that generates water by heating water when the outside air temperature is below a predetermined temperature, water heat exchange
  • a control method of a heat pump hot water supply apparatus that regulates the set upper limit temperature of hot water generated by a water heater has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • a defrosting operation is performed in which frost adhering to the heat source side heat exchanger is melted by guiding the refrigerant discharged from the compressor (hot gas) to the heat source side heat exchanger. It is like that.
  • the water heat exchanger may freeze, and the water heat exchange is performed by opening the bypass circuit. Do not let the refrigerant flow through the water heater, or flow the refrigerant through the bypass circuit in parallel with the water heat exchanger to reduce the amount of refrigerant circulating to the water heat exchanger to prevent the water heat exchanger from freezing. It was.
  • the outside air temperature becomes equal to or lower than a predetermined temperature (for example, ⁇ 5 ° C.), the upper limit temperature of the desired hot water is decreased (for example, 65 ° C. ⁇ 58 ° C.).
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-41860 (for example, page 7, FIG. 1, etc.)
  • Patent Document 1 regulates the set upper limit temperature of hot water generated by the water heat exchanger when the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature for the purpose of reducing the burden on the compressor. It was like that. If it does in this way, the hot water temperature in a hot water tank will be less than 60 degreeC, and there existed a possibility that the hot water temperature in a hot water tank required for prevention of Resinellosis 60 degreeC could not be maintained.
  • the recommended temperature of the hot water stored in the hot water storage tank for suppressing the reproduction of Legionella is 60 ° C. or higher.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and requires a hot water temperature (for example, 65, which is required even when the temperature is low outside air (for example, when the outside air temperature is 0 ° C. or lower). It is an object of the present invention to provide a heat pump type hot water supply apparatus that can maintain the temperature (° C.) and can efficiently perform the defrosting operation of the evaporator.
  • a hot water temperature for example, 65, which is required even when the temperature is low outside air (for example, when the outside air temperature is 0 ° C. or lower).
  • the heat pump hot water supply apparatus has a main circuit in which a compressor, a flow switching device, a water heat exchanger, a throttling device, and an evaporator are connected by piping, and the flow of the refrigerant is switched by the flow switching device.
  • a heat pump hot water supply device for performing a reverse defrosting operation by causing the refrigerant discharged from the compressor to flow into the evaporator, and discharging from the compressor to a path other than the path located below the evaporator
  • the reverse defrosting operation is performed with the refrigerant conducted, and after the reverse defrosting operation is completed, the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, and the passage of the predetermined time or the compressor shell temperature and the low pressure saturation temperature
  • the refrigerant discharged from the compressor is branched between the compressor and the flow path switching device and in parallel with the water heat exchanger. At the bottom of To those for turning until the elapse of the predetermined time.
  • the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature
  • the elapse of a predetermined time or the difference between the compressor shell temperature and the low pressure saturation temperature is equal to or lower than a predetermined value.
  • the required hot water temperature (for example, 65 ° C.) can be maintained even when the outside air is low, and the refrigerant is not accumulated in the path located below the evaporator during the hot water supply operation. It is possible to perform the defrosting operation efficiently without deteriorating the heating capacity of the defrosting due to insufficient refrigerant amount during the defrosting operation.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of a heat pump water heater 100 according to an embodiment of the present invention.
  • An example of the circuit configuration of the heat pump hot water supply apparatus 100 will be described with reference to FIG.
  • the heat pump hot water supply apparatus 100 performs a hot water supply operation using a refrigeration cycle (heat pump cycle) for circulating a refrigerant.
  • a refrigeration cycle heat pump cycle
  • the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
  • a heat pump hot water supply apparatus 100 includes a compressor 1, a four-way valve 2 as a flow path switching valve, a water heat exchanger 3 (for example, a refrigerant circulating in the refrigerant circuit and water circulating in the water circuit).
  • a load side heat exchanger that exchanges heat with a heat medium
  • the heat pump hot water supply apparatus 100 can perform a hot water supply operation by circulating the refrigerant in the main circuit.
  • the heat pump hot water supply apparatus 100 includes an injection pipe 21 that branches the liquid pipe on the outlet side of the liquid receiver 6 and leads to the compressor 1 through the secondary side of the double pipe heat exchanger 7. Thereby, the fall of a heating capability can be suppressed also in a cold district.
  • An injection electronic expansion valve 8 is provided between the branch point of the injection tube 21 and the double tube heat exchanger 7.
  • An injection solenoid valve 9 is provided in the injection pipe 21 between the double pipe heat exchanger 7 and the compressor 1.
  • the heat pump hot water supply apparatus 100 includes a first bypass pipe 23 that branches off the refrigerant pipe 20 on the outlet side of the water heat exchanger 3 and connects to the outlet side of the double pipe heat exchanger 7.
  • the first bypass pipe 23 is provided with a first check valve 10.
  • the heat pump hot water supply apparatus 100 includes a second bypass pipe 24 that bypasses the expansion device 11.
  • a second check valve 12 is provided in the second bypass pipe 24.
  • the heat pump hot water supply apparatus 100 includes a hot gas conduction pipe 22 for guiding refrigerant discharged from the compressor 1 (hot gas) to the evaporator 13.
  • the hot gas conducting tube 22 is provided with a hot gas solenoid valve 14.
  • a high pressure sensor 15 is provided at the discharge portion of the compressor 1
  • a low pressure sensor 16 is provided at the suction portion of the compressor 1
  • a shell temperature sensor 17 is provided at the lower portion of the compressor 1
  • an outside air temperature is provided near the evaporator 13.
  • Each sensor 18 is provided.
  • the compressor 1 compresses the refrigerant sucked from the suction part, the injection pipe 21 and the hot gas conduction pipe 22 to bring it into a high temperature / high pressure state.
  • the compressor 1 may be configured by a capacity control type in which the rotation speed can be controlled by an inverter, for example.
  • the compressor 1 has a structure capable of injecting (injecting) the refrigerant flowing through the injection pipe 21 into the compression chamber in the compressor 1.
  • the compressor 1 has a structure that allows the refrigerant flowing through the hot gas conduction pipe 22 to flow into the compression chamber in the compressor 1.
  • the four-way valve 2 switches the refrigerant flow between the reverse defrosting operation and the hot water supply operation.
  • the water heat exchanger 3 delivers the warm heat stored in the refrigerant to the water circuit side.
  • the water circuit inlet connected to the water heat exchanger 3 is referred to as a water circuit inlet 4, and the water circuit outlet is referred to as a water circuit outlet 5.
  • the water circuit inlet 4 and the water circuit outlet 5 are connected to a hot water tank (not shown) to form a water circuit.
  • the hot water boiled by the water heat exchanger 3 is stored in the hot water storage tank.
  • the liquid receiver 6 is provided on the outlet side of the water heat exchanger 3 and stores excess refrigerant. Heat is exchanged between the refrigerant flowing out of the double pipe heat exchanger 7 and the liquid receiver 6 and flowing through the injection pipe 21 and the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 20.
  • This double pipe heat exchanger 7 has a liquid pipe (referred to as liquid pipe 20a) through which the liquid refrigerant flowing out from the liquid receiver 6 flows, and a pipe diameter larger than the pipe diameter of the liquid pipe 20a.
  • the injection pipe 21 is arranged so as to cover the pipe, and a pipe part (not shown) having a pipe diameter larger than the pipe diameter of the injection pipe 21 and forming a closed space.
  • the liquid pipe 20a side of the double pipe heat exchanger 7 is referred to as a primary side, and the injection pipe 21 side is referred to as a secondary side.
  • the throttle device 11 has a function as a pressure reducing valve or an expansion valve, and expands the refrigerant by decompressing it.
  • the expansion device 11 may be constituted by, for example, an electronic expansion valve whose opening degree can be variably controlled.
  • the evaporator 13 evaporates the refrigerant by exchanging heat between air (outside air) supplied from a fan (not shown) and the like and the refrigerant.
  • the refrigerant pipe 20 connects the component devices.
  • the liquid pipe 20 a, the injection pipe 21, the hot gas conduction pipe 22, the first bypass pipe 23, and the second bypass pipe 24 each constitute a part of the refrigerant pipe 20.
  • the injection electronic expansion valve 8 expands the refrigerant flowing through the injection pipe 21 by reducing the pressure.
  • the injection electronic expansion valve 8 may be constituted by, for example, an electronic expansion valve whose opening degree can be variably controlled.
  • the electromagnetic solenoid valve 9 for injection is controlled to be opened and closed, and adjusts the inflow of refrigerant into the injection pipe 21.
  • the first check valve 10 allows the refrigerant flow in one direction (from the expansion device 11 toward the water heat exchanger 3).
  • the second check valve 12 allows the flow of the refrigerant in one direction (from the evaporator 13 toward the inlet side of the first bypass pipe 23).
  • the hot gas solenoid valve 14 is controlled to be opened and closed, and adjusts the inflow of refrigerant into the hot gas conduction pipe 22.
  • the high pressure sensor 15 detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 1.
  • the low pressure sensor 16 detects the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 1.
  • the shell temperature sensor 17 detects the shell temperature of the compressor 1.
  • the outside air temperature sensor 18 detects the temperature of outside air that exchanges heat with the evaporator 13.
  • Information (pressure information, temperature information) detected by these sensors is sent to the control device 50, and the drive frequency of the compressor 1, switching of the four-way valve 2, opening of the expansion device 11, the electronic expansion valve for injection. 8 is used for opening / closing the electromagnetic valve 9 for injection, opening / closing the electromagnetic valve 14 for hot gas, and the like.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing an example of a pass pattern of the evaporator 13 of the heat pump hot water supply apparatus 100.
  • the evaporator 13 will be described in more detail with reference to FIG.
  • the evaporator 13 has an inlet header 31 provided on the inlet side, and the refrigerant branches into and flows into a plurality of paths, and the outlet header 32 provided with the refrigerant flowing out of the plurality of paths on the outlet side. It is supposed to join at.
  • FIG. 2 illustrates a state where the path of the evaporator 13 is a path 30a to a path 30h, that is, eight branches.
  • the lowermost path 33 of the evaporator 13 is not communicated with other paths (path 31a to path 31h). That is, the path 33 does not communicate with the inlet header 31 and the outlet header 32.
  • the path 33 is connected to the hot gas solenoid valve 14 on the inlet side and the suction portion of the compressor 1 on the outlet side via another pipe (hot gas conduction pipe 22). Therefore, during hot water supply operation (during heating operation), the hot gas solenoid valve 14 is controlled to be closed, so that the refrigerant does not flow.
  • a unit base 34 is provided below the evaporator 13. That is, the evaporator 13 is disposed on the unit base 34.
  • a state where one of the paths 33 located at the lowermost stage is not in communication with the other paths (paths 31a to 31h) is illustrated.
  • a plurality of stages of paths at the lower part may function in the same manner as the path 33.
  • Examples of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit constituting the heat pump water heater 100 include single refrigerants such as R-22, R-134a, and R-32, and pseudo-azeotropic refrigerant mixtures such as R-410A and R-404A. , R-407C and other non-azeotropic refrigerant mixtures, tetrafluoropropene which is a refrigerant containing a double bond in the chemical formula and having a chemical formula represented by C 3 H 2 F 4 and a relatively low global warming potential (HFO-1234yf or HFO-1234ze) or a mixture thereof, or a natural refrigerant such as CO 2 or propane can be used.
  • single refrigerants such as R-22, R-134a, and R-32
  • pseudo-azeotropic refrigerant mixtures such as R-410A and R-404A.
  • R-407C and other non-azeotropic refrigerant mixtures tetrafluoroprop
  • HFO-1234yf or HFO-1234ze a mixed refrigerant containing R-32 or R-32 and tetrafluoropropene having a small warming potential.
  • refrigerants such as R407C, R134a, HFO-1234yf, and HFO-1234ze are particularly desirable.
  • heat exchange is performed between the primary refrigerant flowing through the liquid pipe 20 a and the secondary refrigerant flowing through the injection pipe 21 and throttled by the injection electronic expansion valve 8. It is. That is, in the double pipe heat exchanger 7, heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the liquid pipe 20 a guided to the closed space and the refrigerant flowing through the injection pipe 21. Then, the liquid refrigerant supercooled by the secondary refrigerant is guided to the expansion device 11 and then flows into the evaporator 13.
  • the refrigerant passes through the paths 30a to 30h excluding the lowermost path 33, and heat exchange is performed between the refrigerant and the outside air.
  • the refrigerant having exchanged heat with the outside air joins at the outlet header 32 and is sucked again into the compressor 1 through the four-way valve 2. Further, during the hot water supply operation, the hot gas solenoid valve 14 is closed and the refrigerant does not flow through the path 33 located at the lowest stage of the evaporator 13.
  • the refrigerant that has flowed into the injection pipe 21 passes through the injection electronic expansion valve 8 and then exchanges heat with the primary liquid refrigerant in the double pipe heat exchanger 7.
  • This refrigerant flows out of the double-pipe heat exchanger 7 and then passes through an injection electromagnetic valve 9 that is controlled to open when injection is required, and enters an intermediate portion (injection port) of the compression chamber in the compressor 1. It is guided and the discharge gas of the compressor 1 is cooled.
  • the defrosting operation performed by the heat pump hot water supply apparatus 100 includes a reverse defrosting operation in which the refrigerant flow is reversed and the refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the evaporator 13, and the refrigerant discharged from the compressor 1 (hot gas). ) And a hot gas defrosting operation in which part of the gas is branched into the evaporator 13.
  • the defrosting operation will be described in detail.
  • the hot gas defrosting operation can be performed by opening the hot gas solenoid valve 14.
  • the hot gas solenoid valve 14 By doing so, it becomes possible to cause the refrigerant to flow into the hot gas conduction pipe 22 so as to be in parallel with the refrigerant circuit in the hot water supply operation. That is, by opening the hot gas solenoid valve 14, a part of the refrigerant discharged from the compressor 1 branches from between the compressor 1 and the four-way valve 2 and passes through the hot gas solenoid valve 14. Then, a part of the refrigerant that flows into the path 33 located at the lowest stage of the evaporator 13 and is discharged from the compressor 1 flows into the water heat exchanger 3 through the four-way valve 2. The refrigerant flowing into the path 33 exchanges heat with the frost attached to the lowermost stage of the evaporator 13, then flows in from the evaporator 13, and is guided to the suction side of the compressor 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the control operation during the defrosting operation (reverse defrosting operation, hot gas defrosting operation). Based on FIG. 3, the control operation during the defrosting operation will be described.
  • Control device 50 starts the defrosting operation when it is determined that predetermined conditions (for example, the accumulated operation time of compressor 1, a decrease in outside air temperature, etc.) are satisfied (step S101).
  • the control device 50 first performs the reverse defrosting operation by switching the four-way valve 2 and flowing hot gas through the path 30a to the path 30h of the evaporator 13 (step S102).
  • the control device 50 determines whether or not the outside air temperature is a predetermined temperature or lower (for example, 0 ° C. or lower) (step S104). When the outside air temperature is not equal to or lower than the predetermined temperature (step S104; NO), the control device 50 switches the four-way valve 2 and executes a hot water supply operation (step S110).
  • a predetermined condition for example, a predetermined time has elapsed
  • the control device 50 determines whether or not the outside air temperature is a predetermined temperature or lower (for example, 0 ° C. or lower) (step S104).
  • the control device 50 switches the four-way valve 2 and executes a hot water supply operation (step S110).
  • step S104 when the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature (step S104; YES), the control device 50 waits until a predetermined time (for example, 10 seconds) elapses after the reverse defrosting operation is completed (step S105).
  • a predetermined time for example, 10 seconds
  • the controller 50 opens the hot gas solenoid valve 14 and starts the hot gas defrosting operation (step S106). ).
  • the standby for a predetermined time is to switch the four-way valve 2 after the reverse defrosting operation is completed, but after the four-way valve 2 is reliably switched by a differential pressure before and after the four-way valve 2, the hot gas defrosting is performed. This is in order to be able to shift to driving.
  • Control device 50 determines whether or not a predetermined time (for example, about 5 minutes) has elapsed since the start of the hot gas defrosting operation (step S107). When it is determined that the predetermined time has elapsed since the start of the hot gas defrosting operation (step S107; YES), the control device 50 ends the hot gas defrosting operation (step S108), and the hot gas electromagnetic The valve 14 is closed and switched to a hot water supply operation (step S110).
  • a predetermined time for example, about 5 minutes
  • the control device 50 may return the liquid refrigerant to the compressor 1.
  • the shell temperature of the compressor 1 detected by the shell temperature sensor 17 and the low pressure detected by the low pressure sensor 16 are converted into a low pressure saturated gas temperature, and (compressor shell temperature ⁇ low pressure saturated gas temperature) is obtained. It is determined whether the value is equal to or less than a predetermined value (step S109).
  • step S109 If it is determined that (compressor shell temperature ⁇ low pressure saturated gas temperature) is not equal to or lower than the predetermined value (step S109; NO), has the control device 50 elapsed since the start of the hot gas defrosting operation? The process returns to the determination of whether or not (step S107). On the other hand, when it is determined that (compressor shell temperature ⁇ low pressure pressure saturated gas temperature) is equal to or lower than the predetermined value (step S109; YES), the controller 50 determines that there is a possibility of liquid back and removes the hot gas. Even if the predetermined time has not elapsed since the start of the frost operation, the hot gas defrosting operation is terminated to protect the compressor 1 (step S108). Then, the hot gas solenoid valve 14 is closed and switched to the hot water supply operation (step S110).
  • the refrigerant When the evaporator 13 has a lot of frost due to low outside air or snowfall, or when snow falls on the lower part of the evaporator 13, the refrigerant accumulates in the path 33 located at the lowest stage of the evaporator 13. May be included. In such a case, the refrigerant cannot be used at the time of the defrosting operation, and the amount of the refrigerant becomes insufficient, and the heating capacity may be reduced. Further, since the path 33 located at the lowermost stage of the evaporator 13 is provided in the vicinity of the unit base 34, the defrosting operation is performed during the defrosting operation by the snowfall or the cold unit base 34 accumulated in the unit base 34. I was deprived of the heat required.
  • the evaporator 13 is separated from the path 33 located at the lowest stage near the unit base 34 and the other paths 30a to 30h. Accordingly, during the hot water supply operation, the refrigerant is not stored in the path 33 located at the lowest stage of the evaporator 13, and therefore the heating capacity of the defrosting can be prevented from being reduced due to the insufficient refrigerant amount during the defrost operation. became. Moreover, even at the time of low outside air, the fall of hot water supply capability can be suppressed and the hot water supply temperature can be kept high (for example, 65 ° C.). Therefore, reproduction of Legionella bacteria etc. in a hot water tank can be suppressed.
  • the heat pump hot water supply apparatus 100 performs the reverse defrosting operation through the path 30a to the path 30h of the evaporator 13, and then flows the hot gas into the path 33 located at the lowest stage of the evaporator 13. Yes. Therefore, at the time of defrosting other than the pass 33 located at the lowermost stage of the evaporator 13, the water is dissolved by the reverse defrosting operation, and the dripping water is deprived of heating power without excessively heating the dripped water.
  • the hot gas defrosting operation can now be executed without being interrupted. For this reason, it becomes possible to reliably defrost the vicinity of the lower part of the evaporator 13 and the unit base 34, which are the starting points of the remaining ice, by the hot gas defrosting operation.
  • FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram illustrating another example of the refrigerant circuit configuration of the heat pump water heater 100 according to the embodiment of the present invention. Based on FIG. 4, another example of the circuit configuration of the heat pump hot water supply apparatus 100 will be described.
  • the first hot gas throttle device 25 and the path 33 of the evaporator 13 are provided between the compressor 1 and the hot gas solenoid valve 14.
  • a second hot gas throttling device 26 is provided between the suction of the compressor 1.
  • FIG. 4 shows an example in which the first hot gas throttling device 25 and the second hot gas throttling device 26 are constituted by capillaries.
  • the present invention is not limited to this, such as an expansion valve. You may make it comprise with a diaphragm
  • the control device 50 may be configured by a microcomputer or the like that can control the heat pump hot water supply device 100 in an integrated manner.

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)

Abstract

　ヒートポンプ給湯装置１００は、蒸発器１３の最下段に位置するパス３３以外のパス３１に圧縮機１からの吐出冷媒を導通させてリバース除霜運転を実行し、リバース除霜運転の終了後、外気温度が所定温度以下であり、かつ、所定時間の経過又は圧縮機１のシェル温度と低圧圧力飽和温度との差が所定値以下であるとき、圧縮機１からの吐出冷媒を、圧縮機１と四方弁２との間で分岐し、水熱交換器３と並列になるように蒸発器１３の最下段に位置するパス３３に所定時間が経過するまで導通させる。

Description

ヒートポンプ式給湯装置
　本発明は、冷媒を循環させるヒートポンプを利用したヒートポンプ式給湯装置に関し、特に低外気温（たとえば、０°以下）であっても蒸発器として機能する熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転を実行するヒートポンプ式給湯装置に関するものである。
　従来から、冷媒を循環させるヒートポンプを利用し、蒸発器に付着した霜を除去する除霜運転を実行可能にしたヒートポンプ式給湯装置が存在している。そのようなものとして、「水を加熱して湯を生成する水熱交換器を組み込んだ冷凍サイクルを備えるヒートポンプ給湯装置の制御方法において、外気温度が予め定めた温度以下の場合に、水熱交換器で生成される湯の設定上限温度を規制するヒートポンプ給湯装置の制御方法」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の技術では、圧縮機からの吐出冷媒（ホットガス）を熱源側熱交換器に導くことで熱源側熱交換器に付着した霜を溶解するようにした除霜運転が行われるようになっている。通常の除霜運転実行中において、水温が低下、または、水熱交換器温度が低下となったら水熱交換器が凍結するおそれがあると判断し、バイパス回路を開放することで、水熱交換器に冷媒を流さない、あるいは、水熱交換器とは並列にバイパス回路に冷媒を流し、水熱交換器への冷媒の循環量を低減することで水熱交換器の凍結を防止するようにしていた。そして、外気温度が予め定めた所定温度（たとえば、－５℃）以下となった場合に、希望する湯の上限温度を下げていた（たとえば、６５℃→５８℃）。
特開２００９－４１８６０号公報（たとえば、第７頁、第１図等）
　特許文献１に記載の技術は、圧縮機の負担を軽減する目的で、外気温度が予め定めた所定温度以下となった場合に、水熱交換器で生成される湯の設定上限温度を規制するようになっていた。このようにすると、貯湯槽内の湯温が６０℃を下回ることになり、レジネオラ症予防で必要な貯湯槽内の湯温６０℃を保てなくなる可能性があった。レジオネラ菌等の繁殖を抑えるための貯湯槽内に蓄えられる湯の推奨温度は６０℃以上である。
　本発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、低外気時（たとえば、外気温度が０℃以下となるような時）であっても必要とされる湯温（たとえば、６５℃）を保てるようにし、かつ、蒸発器の除霜運転を効率的に実施できるヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とするものである。
　本発明に係るヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、流路切替装置、水熱交換器、絞り装置、及び、蒸発器を配管接続した主回路を有し、前記流路切替装置により冷媒の流れを切り替えて前記記圧縮機からの吐出冷媒を前記蒸発器に流入させてリバース除霜運転を実行するヒートポンプ給湯装置であって、前記蒸発器の下部に位置するパス以外のパスに前記圧縮機からの吐出冷媒を導通させて前記リバース除霜運転を実行し、前記リバース除霜運転の終了後、外気温度が所定温度以下であり、かつ、所定時間の経過又は前記圧縮機のシェル温度と低圧圧力飽和温度との差が所定値以下であるとき、前記圧縮機からの吐出冷媒を、前記圧縮機と前記流路切替装置との間で分岐し、前記水熱交換器と並列になるように前記蒸発器の下部に位置するパスに所定時間が経過するまで導通させるものである。
　本発明に係るヒートポンプ給湯装置は、リバース除霜運転の終了後、外気温度が所定温度以下であり、かつ、所定時間の経過又は圧縮機のシェル温度と低圧圧力飽和温度との差が所定値以下であるとき、圧縮機からの吐出冷媒を、圧縮機と流路切替装置との間で分岐し、水熱交換器と並列になるように蒸発器の下部に位置するパスに所定時間が経過するまで導通させるので、低外気時であっても必要とされる湯温（たとえば、６５℃）を保てることができ、給湯運転時において、蒸発器の下部に位置するパスに冷媒を溜めないようにでき、除霜運転時に冷媒量不足により、霜取の加熱能力が低下せず、効率的に除霜運転を実行することができる。
本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置の蒸発器のパスパターンの一例を概略的示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るヒートポンプ装置の除霜運転時における制御動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置の冷媒回路構成の他の一例を示す冷媒回路図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１００の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００の回路構成の一例について説明する。このヒートポンプ給湯装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、給湯運転を行なうものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
　図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１００は、圧縮機１、流路切替弁としての四方弁２、水熱交換器３（たとえば、冷媒回路を循環する冷媒と水回路を循環する水等の熱媒体とで熱交換する負荷側熱交換器）、受液器６、二重管熱交換器７、絞り装置１１及び蒸発器１３を冷媒配管２０で配管接続した冷媒回路を主回路として備えている。つまり、主回路を冷媒が循環することによって、ヒートポンプ給湯装置１００は給湯運転することができるようになっているのである。
　また、ヒートポンプ給湯装置１００は、受液器６の出口側の液配管を分岐して、二重管熱交換器７の二次側を介して圧縮機１に導くインジェクション管２１を備えている。これにより、寒冷地においても加熱能力の低下を抑制することができるようになっている。インジェクション管２１の分岐点と二重管熱交換器７との間にはインジェクション用電子膨張弁８が設けられている。二重管熱交換器７と圧縮機１との間のインジェクション管２１にはインジェクション用電磁弁９が設けられている。さらに、ヒートポンプ給湯装置１００は、水熱交換器３の出口側の冷媒配管２０を分岐して、二重管熱交換器７の出口側に接続する第１バイパス管２３を備えている。この第１バイパス管２３には、第１逆止弁１０が設けられている。
　また、ヒートポンプ給湯装置１００は、絞り装置１１を迂回させる第２バイパス管２４を備えている。この第２バイパス管２４には、第２逆止弁１２が設けられている。さらに、ヒートポンプ給湯装置１００は、圧縮機１からの吐出冷媒（ホットガス）を蒸発器１３に導くためのホットガス導通管２２を備えている。このホットガス導通管２２には、ホットガス用電磁弁１４が設けられている。なお、圧縮機１の吐出部には高圧センサー１５が、圧縮機１の吸入部には低圧センサー１６が、圧縮機１の下部にはシェル温度センサー１７が、蒸発器１３の近傍には外気温度センサー１８が、それぞれ設けられている。
　圧縮機１は、吸入部、インジェクション管２１、ホットガス導通管２２から吸入される冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。圧縮機１は、たとえばインバーターにより回転数が制御可能な容量制御タイプで構成するとよい。圧縮機１は、インジェクション管２１を流れる冷媒を圧縮機１内の圧縮室内にインジェクション（注入）することができる構造となっている。また、圧縮機１は、ホットガス導通管２２を流れる冷媒を圧縮機１内の圧縮室内に流入することができる構造となっている。
　四方弁２は、リバース除霜運転時と給湯運転時とで冷媒の流れを切り替えるものである。水熱交換器３は、冷媒に蓄えられた温熱を水回路側に受け渡すものである。この水熱交換器３に接続する水回路の入口を水回路入口４と、水回路の出口を水回路出口５と、それぞれ称するものとする。水回路入口４及び水回路出口５は、図示省略の貯湯槽に接続され、水回路を構成している。なお、貯湯槽には、水熱交換器３で沸きあげられた湯が蓄えられるようになっている。
　受液器６は、水熱交換器３の出口側に設けられ、余剰な冷媒を蓄えるものである。二重管熱交換器７、受液器６から流出し、インジェクション管２１を流れる冷媒と冷媒配管２０を流れる冷媒とで熱交換を行なうものである。この二重管熱交換器７は、受液器６から流出した液冷媒が流れる液配管（液配管２０ａと称する）と、液配管２０ａの配管径よりも大きい配管径を有し、液配管２０ａを覆うように配置されているインジェクション管２１と、インジェクション管２１の配管径よりも配管径が大きく閉空間を形成する配管部（図示省略）と、で構成されている。なお、二重管熱交換器７の液配管２０ａ側を一次側、インジェクション管２１側を二次側と称して説明するものとする。
　絞り装置１１は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この絞り装置１１は、たとえば開度が可変に制御可能な電子式膨張弁等で構成するとよい。蒸発器１３は、図示省略のファン等から供給される空気（外気）と冷媒との間で熱交換を行なって冷媒を蒸発ガス化するものである。冷媒配管２０は、各要素機器を連結するものである。なお、液配管２０ａ、インジェクション管２１、ホットガス導通管２２、第１バイパス管２３、及び、第２バイパス管２４は、それぞれが冷媒配管２０の一部を構成している。
　インジェクション用電子膨張弁８は、インジェクション管２１を流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。このインジェクション用電子膨張弁８は、たとえば開度が可変に制御可能な電子式膨張弁等で構成するとよい。インジェクション用電磁弁９は、開閉が制御され、インジェクション管２１への冷媒の流入を調整するものである。第１逆止弁１０は、冷媒の流れを一方向（絞り装置１１から水熱交換器３側に向けて）に許容するものである。第２逆止弁１２は、冷媒の流れを一方向（蒸発器１３から第１バイパス管２３の入口側に向けて）に許容するものである。ホットガス用電磁弁１４は、開閉が制御され、ホットガス導通管２２への冷媒の流入を調整するものである。
　高圧センサー１５は、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を検出するものである。低圧センサー１６は、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力を検出するものである。シェル温度センサー１７は、圧縮機１のシェル温度を検出するものである。外気温度センサー１８は、蒸発器１３と熱交換する外気の温度を検出するものである。これらのセンサーで検出された情報（圧力情報、温度情報）は、制御装置５０に送られ、圧縮機１の駆動周波数や、四方弁２の切り替え、絞り装置１１の開度、インジェクション用電子膨張弁８の開度、インジェクション用電磁弁９の開閉、ホットガス用電磁弁１４の開閉等に利用されるようになっている。
　図２は、ヒートポンプ給湯装置１００の蒸発器１３のパスパターンの一例を概略的示す模式図である。図２に基づいて、蒸発器１３について更に詳しく説明する。図２に示すように、蒸発器１３は、入口側に設けられている入口ヘッダー３１で冷媒が複数パスに分岐され流入し、複数パスから流出した冷媒が出口側に設けられている出口ヘッダー３２で合流するようになっている。図２では、蒸発器１３のパスがパス３０ａ～パス３０ｈつまり８分岐されている状態を図示している。
　ただし、蒸発器１３の最下段のパス３３は、他のパス（パス３１ａ～パス３１ｈ）とは連通されていない。つまり、パス３３は、入口ヘッダー３１及び出口ヘッダー３２に連通していないのである。このパス３３は、別配管（ホットガス導通管２２）を介して入口側がホットガス用電磁弁１４と出口側が圧縮機１の吸入部と連通されている。したがって、給湯運転時（加熱運転時）には、ホットガス用電磁弁１４が閉制御されるため、冷媒が流れない状態になっている。なお、蒸発器１３の下方には、ユニットベース３４が設けられている。つまり、蒸発器１３は、ユニットベース３４上に配置されている。また、図２では、好適な例として、最下段に位置しているパス３３の１つが他のパス（パス３１ａ～３１ｈ）と連通していない状態を例に示しているが、蒸発器１３の下部（蒸発器１３の高さ方向中心から下側）にある複数段のパスをパス３３と同様に機能させてもよい。
　ヒートポンプ給湯装置１００を構成している冷媒回路を循環する冷媒としては、たとえばＲ－２２、Ｒ－１３４ａ、Ｒ－３２等の単一冷媒、Ｒ－４１０Ａ、Ｒ－４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒、Ｒ－４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、化学式内に二重結合を含み化学式がＣ3Ｈ2Ｆ4 で表され地球温暖化係数が比較的小さい値とされている冷媒であるテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆやＨＦＯ－１２３４ｚｅ）やその混合物、あるいはＣＯ2 やプロパン等の自然冷媒を用いることができる。なお、地球環境面を考慮すると、温暖化係数が小さいＲ－３２やＲ－３２とテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆやＨＦＯ－１２３４ｚｅ）を含む混合冷媒等を使用することが望ましい。また、高温出湯（たとえば、６５℃を貯湯槽に蓄える）の要求に応えるためには、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ１３４ａ、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ等の冷媒が特に望ましい。
　ここで、ヒートポンプ給湯装置１００の動作について説明する。
［給湯運転］
　給湯運転時は、圧縮機１から吐出された冷媒が四方弁２を経由し、水熱交換器３に導かれる。水熱交換器３に流入した冷媒は、水回路入口４から流入した水等の熱媒体と熱交換し、その水を加熱する。そして、加熱された熱媒体（ここでは湯）が水回路出口５から貯湯槽に導かれ、蓄えられる。なお、貯湯槽からの配管が水回路入口４に連通しているため、水熱交換器３と貯湯槽との間を熱媒体が循環していることになる。
　熱媒体を加熱した冷媒は、水熱交換器３から流出し、受液器６を経由した後、分岐され、一部が液配管２０ａに、残りがインジェクション管２１に、流入する。二重管熱交換器７では、液配管２０ａを流れる一次側の冷媒と、インジェクション管２１を流れ、インジェクション用電子膨張弁８で絞られた二次側の冷媒と、の間で熱交換が行なわれる。すなわち、二重管熱交換器７では、閉空間に導かれた液配管２０ａを流れる冷媒とインジェクション管２１を流れる冷媒との間で熱交換を行なうようなっている。そして、二次側の冷媒によって過冷却された液冷媒が絞り装置１１に導かれた後、蒸発器１３に流入する。
　このとき蒸発器１３では、最下段のパス３３を除いたパス３０ａ～パス３０ｈを冷媒が通過し、冷媒と外気との熱交換を行なう。外気と熱交換をした冷媒は、出口ヘッダー３２で合流され、四方弁２を介して圧縮機１に再度吸入される。また、給湯運転時においては、ホットガス用電磁弁１４が閉制御されており、蒸発器１３の最下段に位置するパス３３には冷媒が流れないようになっている。
　インジェクション管２１に流入した冷媒は、インジェクション用電子膨張弁８を通過した後、二重管熱交換器７で一次側の液冷媒と熱交換する。この冷媒は、二重管熱交換器７を流出した後、インジェクションが必要なときに開制御されるインジェクション用電磁弁９を通過し、圧縮機１内の圧縮室の中間部（インジェクションポート）に導かれ、圧縮機１の吐出ガスを冷却する。
　なお、寒冷地等で給湯運転を継続して実行していると、蒸発器１３に霜が付着することになる。蒸発器１３に付着した霜をそのままにしておくと、蒸発器１３の熱交換能力が低下することになる。そうなると、給湯運転において所望の能力が発揮できないことになってしまう。そこで、ヒートポンプ給湯装置１００においては、蒸発器１３に付着した霜を除去する除霜運転を適宜実行するようになっている。ヒートポンプ給湯装置１００が実行する除霜運転には、冷媒の流れを反転させて蒸発器１３に圧縮機１からの吐出冷媒を流入させるリバース除霜運転と、圧縮機１からの吐出冷媒（ホットガス）の一部を分岐して蒸発器１３に流入させるホットガス除霜運転と、の２種類がある。以下、除霜運転について詳細に説明する。
［除霜運転（リバース除霜運転＋ホットガス除霜運転）］
　次に除霜運転時の冷媒回路について説明する。
　リバース除霜運転時は、四方弁２を切り替えることにより、圧縮機１から吐出された冷媒が蒸発器１３に導かれる。このとき、蒸発器１３では、パス３３を除いた、パス３０ａ～パス３０ｈを冷媒が通過し、蒸発器１３に付着した霜を溶解する。蒸発器１３に付着した霜と熱交換をした冷媒は、出口ヘッダー３２で合流され、第２バイパス管２４、第１バイパス管２３を流れ、絞り装置１１、二重管熱交換器７及び受液器６をバイパスし、水熱交換器３を通過し、四方弁２を介して圧縮機１に再度吸入される。リバース除霜運転時、水熱交換器３では熱媒体を循環させて、熱媒体が凍結しないようにしている。
　また、リバース除霜運転が終了した後、ホットガス用電磁弁１４を開制御することでホットガス除霜運転が実行できる。こうすることで、給湯運転の冷媒回路と並列となるようにホットガス導通管２２に冷媒を流入させることが可能になる。つまり、ホットガス用電磁弁１４を開とすることで、圧縮機１から吐出された冷媒の一部が、圧縮機１と四方弁２との間から分岐し、ホットガス用電磁弁１４を経由し、蒸発器１３の最下段に位置するパス３３に流入し、圧縮機１から吐出された冷媒の一部が、四方弁２を介して水熱交換器３に流入する。パス３３に流入した冷媒は、蒸発器１３の最下段に付着した霜と熱交換を行なった後、蒸発器１３から流入し、圧縮機１の吸入側に導かれる。
　図３は、除霜運転時（リバース除霜運転、ホットガス除霜運転）における制御動作の流れを示すフローチャートである。図３に基づいて、除霜運転時における制御動作について説明する。制御装置５０は、所定の条件（たとえば、圧縮機１の運転積算時間、外気温度の低下等）が満たされたと判断したとき、除霜運転を開始する（ステップＳ１０１）。制御装置５０は、まず四方弁２を切り替えて蒸発器１３のパス３０ａ～パス３０ｈにホットガスを流すことでリバース除霜運転を実行する（ステップＳ１０２）。
　制御装置５０は、所定の条件（たとえば、所定時間経過等）が満たされたと判断したとき、リバース除霜運転を終了する（ステップＳ１０３）。その後、制御装置は、外気温度が所定温度以下（たとえば０℃以下）であるかどうかを判断する（ステップＳ１０４）。外気温度が所定温度以下でない場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、制御装置５０は、四方弁２を切り替え、給湯運転を実行する（ステップＳ１１０）。
　一方、外気温度が所定温度以下である場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、制御装置５０は、リバース除霜運転が終了してから所定時間（たとえば１０秒）が経過するまで待機する（ステップＳ１０５）。リバース除霜運転が終了してから所定時間が経過したとき（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、制御装置５０は、ホットガス用電磁弁１４を開制御して、ホットガス除霜運転を開始する（ステップＳ１０６）。このとき、所定時間待機するのは、リバース除霜運転が終了してから四方弁２を切り替えるが、四方弁２の前後における差圧等で確実に四方弁２が切り替わってから、ホットガス除霜運転に移行できるようにするためである。
　制御装置５０は、ホットガス除霜運転を開始してから所定時間（たとえば５分程度）が経過したかどうかを判断する（ステップＳ１０７）。ホットガス除霜運転を開始してから所定時間が経過していると判断した場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、制御装置５０は、ホットガス除霜運転を終了し（ステップＳ１０８）、ホットガス用電磁弁１４を閉制御し、給湯運転に切り替える（ステップＳ１１０）。
　一方、ホットガス除霜運転を開始してから所定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、制御装置５０は、液冷媒が圧縮機１に戻ってしまう可能性もあることから、シェル温度センサー１７で検出された圧縮機１のシェル温度と、低圧センサー１６により検出された低圧圧力を低圧圧力飽和ガス温度に換算し、（圧縮機シェル温度－低圧圧力飽和ガス温度）が所定値以下であるかどうかを判断する（ステップＳ１０９）。
　（圧縮機シェル温度－低圧圧力飽和ガス温度）が所定値以下ではないと判断した場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）、制御装置５０は、ホットガス除霜運転を開始してから所定時間が経過したかどうかの判断に戻る（ステップＳ１０７）。一方、（圧縮機シェル温度－低圧圧力飽和ガス温度）が所定値以下であると判断した場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、制御装置５０は、液バックの可能性があると判断し、ホットガス除霜運転を開始してから所定時間が経過していなくても、圧縮機１の保護のためホットガス除霜運転を終了する（ステップＳ１０８）。そして、ホットガス用電磁弁１４を閉制御し、給湯運転に切り替える（ステップＳ１１０）
　低外気時、降雪時などにより、蒸発器１３に霜付が多い場合や蒸発器１３の下部を降雪が覆っているような場合は、冷媒が蒸発器１３の最下段に位置するパス３３に溜まり込むことがある。このような場合、除霜運転時にその冷媒が利用できずに冷媒量不足になり、加熱能力の低下になってしまうことがある。また、蒸発器１３の最下段に位置するパス３３は、ユニットベース３４の近傍に設けられているので、ユニットベース３４に溜まった降雪や冷えているユニットベース３４によって、除霜運転時において霜取に要する熱を奪われていた。
　そこで、ヒートポンプ給湯装置１００においては、蒸発器１３をユニットベース３４の近傍の最下段に位置するパス３３と、その他のパス３０ａ～パス３０ｈとを分離するようにしている。したがって、給湯運転時において、蒸発器１３の最下段に位置するパス３３に冷媒を溜めないようにしているため、除霜運転時に冷媒量不足により、霜取の加熱能力が低下しないことが可能となった。また、低外気時であっても、給湯能力の低下を抑制することができ、給湯温度を高いまま（たとえば６５℃）に維持することができる。したがって、貯湯槽内におけるレジオネラ菌等の繁殖を抑えることができる。
　さらに、ヒートポンプ給湯装置１００は、蒸発器１３のパス３０ａ～パス３０ｈを介してリバース除霜運転を実行してから、蒸発器１３の最下段に位置するパス３３にホットガスを流すようになっている。したがって、蒸発器１３の最下段に位置するパス３３以外の霜取時には、リバース除霜運転で溶解し、パス３３に滴下した水を余分に加熱することなく、かつ滴下した水に加熱力を奪われることなくホットガス除霜運転が実行できるようになった。このため、残氷の起点となる、蒸発器１３の下部とユニットベース３４との近傍をホットガス除霜運転で確実に霜取することが可能になる。
　図４は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１００の冷媒回路構成の他の一例を示す冷媒回路図である。図４に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００の回路構成の他の一例について説明する。
　ホットガス除霜運転を実行する場合、蒸発器１３の最下段の霜取中、圧縮機１に吸入される冷媒の低圧、及び、圧縮機１から吐出される冷媒の高圧が上昇する。そこで、図４では、蒸発器１３の設計圧力を低い値で維持するため、圧縮機１とホットガス用電磁弁１４との間に第１ホットガス絞り装置２５と、蒸発器１３のパス３３と圧縮機１の吸入との間に第２ホットガス絞り装置２６を設けるようにしている。
　第１ホットガス絞り装置２５及び第２ホットガス絞り装置２６を設けることで、ホットガス除霜運転中であっても、圧縮機１に吸入される冷媒の低圧、及び、圧縮機１から吐出される冷媒の高圧が異常に上昇することがない。そのため、蒸発器１３の設計圧力を低い値で維持できるようになり、信頼性の更なる向上に寄与することができる。なお、図４では、第１ホットガス絞り装置２５及び第２ホットガス絞り装置２６がキャピラリーで構成されている状態を例に示しているが、これに限定するものでなく、膨張弁等のような絞り装置で構成するようにしてもよい。
　なお、ヒートポンプ給湯装置１００の適用される目的・用途に応じて使用する冷媒や、水熱交換器３の台数、温度センサー及び圧力センサーの個数を決定するとよい。また、制御装置５０は、ヒートポンプ給湯装置１００を統括制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成するとよい。
　１　圧縮機、２　四方弁、３　水熱交換器、４　水回路入口、５　水回路出口、６　受液器、７　二重管熱交換器、８　インジェクション用電子膨張弁、９　インジェクション用電磁弁、１０　第１逆止弁、１１　絞り装置、１２　第２逆止弁、１３　蒸発器、１４　ホットガス用電磁弁、１５　高圧センサー、１６　低圧センサー、１７　シェル温度センサー、１８　外気温度センサー、２０　冷媒配管、２０ａ　液配管、２１　インジェクション管、２２　ホットガス導通管、２３　第１バイパス管、２４　第２バイパス管、
２５　第１ホットガス絞り装置、２６　第２ホットガス絞り装置、３０ａ　パス、３０ｂ　パス、３０ｃ　パス、３０ｄ　パス、３０ｅ　パス、３０ｆ　パス、３０ｇ　パス、３１　入口ヘッダー、３２　出口ヘッダー、３３　パス、３４　ユニットベース、５０　制御装置、１００　ヒートポンプ給湯装置。

Claims (5)

  1. 　圧縮機、流路切替装置、水熱交換器、絞り装置、及び、蒸発器を配管接続した主回路を有し、前記流路切替装置により冷媒の流れを切り替えて前記圧縮機からの吐出冷媒を前記蒸発器に流入させてリバース除霜運転を実行するヒートポンプ給湯装置であって、
    　前記蒸発器の下部に位置するパス以外のパスに前記圧縮機からの吐出冷媒を導通させて前記リバース除霜運転を実行し、
    　前記リバース除霜運転の終了後、外気温度が所定温度以下であり、かつ、所定時間の経過又は前記圧縮機のシェル温度と低圧圧力飽和温度との差が所定値以下であるとき、
    　前記圧縮機からの吐出冷媒を、前記圧縮機と前記流路切替装置との間で分岐し、前記水熱交換器と並列になるように前記蒸発器の下部に位置するパスに所定時間が経過するまで導通させる
    　ヒートポンプ給湯装置。
  2. 　前記圧縮機と前記流路切替装置との間における配管を分岐し、前記蒸発器の下部に位置するパスを経由してから前記圧縮機の吸入側に接続するホットガス導通管と、
    　前記ホットガス導通管に設置されたホットガス用電磁弁と、を設け、
    　前記ホットガス用電磁弁の開閉によって、前記ホットガス導通管を介して前記蒸発器の下部に位置するパスに前記圧縮機からの吐出冷媒を導通させる
    　請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
  3. 　前記水熱交換器と前記絞り装置との間に設置した受液器と、
    　前記絞り装置と前記受液器との間に設置した二重管熱交換器と、
    　前記二重管熱交換器と前記受液器との間で冷媒配管を分岐させ、前記二重管熱交換器を介して前記圧縮機のインジェクションポートに接続したインジェクション管と、
    　前記インジェクション管の前記二重管熱交換器の上流側に設置したインジェクション用電子膨張弁と、
    　前記インジェクション管の前記二重管熱交換器と前記圧縮機との間に設置したインジェクション用電磁弁と、を備えた
    　請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯装置。
  4. 　前記二重管熱交換器、前記受液器をバイパスする第１バイパス管と、　
    　前記絞り装置をバイパスする第２バイパス管と、
    　前記第１バイパス管に設置した第１逆止弁と、
    　前記第２バイパス管に設置した第２逆止弁と、を設け、
    　前記リバース除霜運転時において、前記蒸発器から流出した冷媒が前記第２バイパス管及び前記第１バイパス管を介して前記圧縮機に吸入される
    　請求項３に記載のヒートポンプ給湯装置。
  5. 　前記ホットガス導通管の前記圧縮機と前記ホットガス用電磁弁との間に設置した第１ホットガス絞り装置と、
    　前記ホットガス導通管の前記蒸発器と前記圧縮機との間に設置した第２ホットガス絞り装置と、を設けた
    　請求項１～４のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯装置。
PCT/JP2010/006840 2010-11-24 2010-11-24 ヒートポンプ式給湯装置 WO2012070082A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10859908.5A EP2645019B1 (en) 2010-11-24 2010-11-24 Heat pump hot-water supply device
JP2012545530A JP5653451B2 (ja) 2010-11-24 2010-11-24 ヒートポンプ式給湯装置
PCT/JP2010/006840 WO2012070082A1 (ja) 2010-11-24 2010-11-24 ヒートポンプ式給湯装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/006840 WO2012070082A1 (ja) 2010-11-24 2010-11-24 ヒートポンプ式給湯装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012070082A1 true WO2012070082A1 (ja) 2012-05-31

Family

ID=46145461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/006840 WO2012070082A1 (ja) 2010-11-24 2010-11-24 ヒートポンプ式給湯装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2645019B1 (ja)
JP (1) JP5653451B2 (ja)
WO (1) WO2012070082A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014013121A (ja) * 2012-07-05 2014-01-23 Panasonic Corp 空気調和機
EP2827081A3 (de) * 2013-07-16 2015-04-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpe
JPWO2014102934A1 (ja) * 2012-12-26 2017-01-12 ダイキン工業株式会社 ヒートポンプ温水暖房機
CN108954675A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 苏州韵之秋智能科技有限公司 一种不停机化霜智能空调
CN112137542A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 青岛海尔洗碗机有限公司 一种洗碗机及控制方法
JPWO2020161803A1 (ja) * 2019-02-05 2021-10-21 三菱電機株式会社 冷凍装置の室外機およびそれを備える冷凍装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105698382B (zh) * 2016-03-14 2018-03-30 广东美的制冷设备有限公司 热泵热水器及其控制方法
CN106595116A (zh) * 2016-12-23 2017-04-26 Tcl空调器(中山)有限公司 空调器及其控制方法
KR102345640B1 (ko) * 2020-02-21 2021-12-31 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61235651A (ja) * 1985-04-11 1986-10-20 松下電器産業株式会社 太陽熱利用集熱装置
JPH06341740A (ja) * 1993-05-28 1994-12-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヒートポンプ式空気調和機の運転方法
JPH09329387A (ja) * 1996-06-07 1997-12-22 Sanyo Electric Co Ltd 冷却装置
JP2007232274A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和装置
JP2008138921A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
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
JP2009300041A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の圧力損失抑制方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833893A (en) * 1986-07-11 1989-05-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Refrigerating system incorporating a heat accumulator and method of operating the same
CN102216700B (zh) * 2008-11-11 2014-04-02 开利公司 热泵***及操作方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61235651A (ja) * 1985-04-11 1986-10-20 松下電器産業株式会社 太陽熱利用集熱装置
JPH06341740A (ja) * 1993-05-28 1994-12-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヒートポンプ式空気調和機の運転方法
JPH09329387A (ja) * 1996-06-07 1997-12-22 Sanyo Electric Co Ltd 冷却装置
JP2007232274A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和装置
JP2008138921A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
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
JP2009300041A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の圧力損失抑制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2645019A4

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014013121A (ja) * 2012-07-05 2014-01-23 Panasonic Corp 空気調和機
JPWO2014102934A1 (ja) * 2012-12-26 2017-01-12 ダイキン工業株式会社 ヒートポンプ温水暖房機
EP2827081A3 (de) * 2013-07-16 2015-04-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpe
CN108954675A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 苏州韵之秋智能科技有限公司 一种不停机化霜智能空调
JPWO2020161803A1 (ja) * 2019-02-05 2021-10-21 三菱電機株式会社 冷凍装置の室外機およびそれを備える冷凍装置
JP7105933B2 (ja) 2019-02-05 2022-07-25 三菱電機株式会社 冷凍装置の室外機およびそれを備える冷凍装置
CN112137542A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 青岛海尔洗碗机有限公司 一种洗碗机及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2645019A1 (en) 2013-10-02
JP5653451B2 (ja) 2015-01-14
JPWO2012070082A1 (ja) 2014-05-19
EP2645019B1 (en) 2020-10-28
EP2645019A4 (en) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5653451B2 (ja) ヒートポンプ式給湯装置
EP3062031B1 (en) Air conditioner
JP5968534B2 (ja) 空気調和装置
JP4974714B2 (ja) 給湯器
JP5427428B2 (ja) ヒートポンプ式給湯・空調装置
JP5809872B2 (ja) 加温装置
WO2013046720A1 (ja) 給湯空調システム
US20090113911A1 (en) Hot Water Supply Device
EP3040643B1 (en) Heat pump system, and heat pump water heater
WO2016113850A1 (ja) 空気調和装置
CN102419024A (zh) 制冷循环装置和热水采暖装置
WO2014049673A1 (ja) 空調給湯複合システム
WO2013065233A1 (ja) 冷凍サイクル装置およびそれを備えた空気調和機
WO2016059837A1 (ja) ヒートポンプ式暖房装置
JP6057871B2 (ja) ヒートポンプシステム、及び、ヒートポンプ式給湯器
JP2016106211A (ja) 空気調和装置
JP2010084975A (ja) 暖房装置
JP5314487B2 (ja) 給湯機能付ヒートポンプ式空気調和機
CN111919073B (zh) 制冷装置
JP4869320B2 (ja) 冷凍サイクル装置及びこれを搭載した給湯機
WO2011093080A1 (ja) 冷凍装置
KR101212684B1 (ko) 히트펌프 연동 급탕장치 및 그 제어방법
JP2009085479A (ja) 給湯装置
JP2007127302A (ja) 冷凍装置
JP2020003156A (ja) 冷凍サイクル装置およびそれを備えた液体加熱装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10859908

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012545530

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010859908

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE