JP2005351588A - Heat pump water heater - Google Patents
Heat pump water heater Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005351588A JP2005351588A JP2004175139A JP2004175139A JP2005351588A JP 2005351588 A JP2005351588 A JP 2005351588A JP 2004175139 A JP2004175139 A JP 2004175139A JP 2004175139 A JP2004175139 A JP 2004175139A JP 2005351588 A JP2005351588 A JP 2005351588A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- evaporator
- temperature
- compressor
- heat pump
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
本発明はヒートポンプ給湯装置の構成とその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a configuration of a heat pump water heater and an operation method thereof.
従来、この種のヒートポンプ給湯装置は、図3に示すものがある。図3は従来のヒートポンプ給湯装置として、ヒートポンプ給湯機を例にしたサイクル構成図である。図3において、圧縮機1、給湯用熱交換器2、絞り装置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、前記給湯用熱交換器2、補助加熱器19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給湯用熱交換器2に流入し、ここで前記循環ポンプ6から送られてきた給湯水を加熱する。
Conventionally, this type of heat pump hot water supply apparatus is shown in FIG. FIG. 3 is a cycle diagram illustrating a heat pump water heater as an example of a conventional heat pump water heater. In FIG. 3, a refrigerant circulation circuit comprising a
そして、凝縮液化した冷媒は前記絞り装置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にもどる。一方、前記給湯用熱交換器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、前記給湯用熱交換器2の入口水温が設定値に達すると水温検知器20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19の単独運転に切り換えるものである(例えば、特許文献1参照)。
通常、ヒートポンプの運転においては、蒸発器4で流入した二相冷媒を完全に蒸発させる運転をすることでヒートポンプの運転性能が良くなるため、冷媒の蒸発遅れを考慮すると、蒸発器4出口の冷媒過熱度は、通常、3〜5K以上になるようにするのが蒸発能力を最大に引き出せ、運転性能が良くなる。
Usually, in the operation of the heat pump, since the operation performance of the heat pump is improved by performing the operation of completely evaporating the two-phase refrigerant flowing in the
しかしながら、上記のような従来の構成では、蒸発器4出口の冷媒温度が圧縮機1の吸入ガス温度と略等しくなり、蒸発器4出口の冷媒過熱度を3〜5K以上になるようにすると、圧縮機1の吸入冷媒過熱度も同様な値になる。
However, in the conventional configuration as described above, when the refrigerant temperature at the outlet of the
ところが、これらのヒートポンプ給湯器のように、高温の湯を生成するような場合には、給湯用熱交換器2の冷媒温度を上げる必要があり、圧縮機1の吐出圧力が高くなって、圧縮機1の吐出温度が高くなり、そのため、圧縮機1の吸入冷媒過熱度を大きくしようとすると、圧縮機1の吐出温度が上昇しすぎて、圧縮機1の信頼性を損なっていた。
However, as in these heat pump water heaters, when hot water is generated, it is necessary to raise the refrigerant temperature of the hot
一方、圧縮機1の吐出温度を一定値以下にしようとすると、蒸発器4出口の冷媒過熱度を大きくすることができず、場合によっては、蒸発器4出口が二相状態のままとなり、蒸発器4の能力を十分に引き出すことができなかった。
On the other hand, if the discharge temperature of the
また、蒸発器4出口の冷媒温度を熱源流体(たとえば空気など)温度に近づけることができないため、蒸発器4内の冷媒温度は略一定となり、蒸発器4における冷媒流れと熱源流体(たとえば空気など)の流れを、略対向流にしても、その効果はほとんど得られなかった。
Further, since the refrigerant temperature at the outlet of the
本発明は前記従来の課題を解決するもので、圧縮機の吐出温度上昇もなく、高効率で高温の給湯水温等を生成することができるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a heat pump hot water supply apparatus that can generate a hot water supply water temperature and the like with high efficiency without increasing the discharge temperature of the compressor.
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、少なくとも圧縮機、放熱器、主絞り装置、蒸発器を順次接続して冷媒回路を備え、前記冷媒回路に、前記主絞り装置と前記蒸発器の間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機の間の冷媒とを熱交換する補助熱交換器を設けたことを特徴とするもので、蒸発器出口の冷媒過熱度を大きくしたまま、圧縮機吸入の冷媒過熱度を低くすることができるので、圧縮機の吐出温度の過昇を防止しながら、蒸発器の能力を最大限に引き出すことができ、ヒートポンプ給湯装置の運転性能を高く維持することができる。 In order to solve the conventional problems, a heat pump hot water supply apparatus of the present invention includes a refrigerant circuit by sequentially connecting at least a compressor, a radiator, a main throttle device, and an evaporator, and the main throttle device is provided in the refrigerant circuit. And an auxiliary heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant between the evaporator and the refrigerant between the evaporator and the compressor, and increasing the refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator Since the refrigerant superheating degree of the compressor suction can be lowered, the evaporator performance can be maximized while preventing the compressor discharge temperature from rising excessively, and the operating performance of the heat pump water heater can be improved. Can be kept high.
本発明によれば、圧縮機の吐出温度上昇もなく、高効率で高温の給湯水温等を生成することができるヒートポンプ給湯装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat pump hot-water supply apparatus which can produce | generate the hot water supply water temperature etc. of high efficiency and high temperature without the discharge temperature rise of a compressor can be provided.
第1の発明は、少なくとも圧縮機、放熱器、主絞り装置、蒸発器を順次接続して冷媒回路を備え、前記冷媒回路に、前記主絞り装置と前記蒸発器の間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機の間の冷媒とを熱交換する補助熱交換器を設けたことを特徴とするもので、蒸発器出口の冷媒過熱度を大きくしたまま、圧縮機の吸入冷媒は補助熱交換器において低温の冷媒と熱交換して温度が低減され冷媒過熱度を低くすることができるので、圧縮機の吐出温度の過昇を防止しながら、蒸発器の能力を最大限に引き出すことができ、ヒートポンプ給湯装置の運転性能を高く維持することができる。 A first invention includes a refrigerant circuit in which at least a compressor, a radiator, a main throttle device, and an evaporator are sequentially connected, and the refrigerant circuit includes a refrigerant between the main throttle device and the evaporator and the evaporator. And an auxiliary heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the refrigerant between the compressors, and the refrigerant sucked into the compressor is an auxiliary heat exchanger while the refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator is increased. Heat exchange with a low-temperature refrigerant at low temperature and the degree of refrigerant superheat can be reduced, so that the evaporator discharge capacity can be maximized while preventing the discharge temperature of the compressor from rising excessively. The operating performance of the heat pump water heater can be maintained high.
第2の発明は、蒸発器を流れる冷媒と前記蒸発器で熱交換する熱源側流体とを、略対向流を成して流れるように構成したことを特徴とするもので、蒸発器出口の冷媒過熱度を大きくした場合に、冷媒の温度上昇に対し、熱源側流体を温度降下させる対向流れが可能となり、蒸発器の蒸発温度を、より熱源温度に近づけることが可能となり、圧縮機の吸入圧力が上昇して圧縮機での圧縮動力が低減し、ヒートポンプ給湯装置の性能が向上することができる。 According to a second aspect of the present invention, the refrigerant flowing through the evaporator and the heat source side fluid that exchanges heat with the evaporator are configured to flow in a substantially counterflow, and the refrigerant at the outlet of the evaporator When the degree of superheat is increased, a counter flow that lowers the temperature of the heat source side fluid is possible with respect to the temperature rise of the refrigerant, making it possible to bring the evaporation temperature of the evaporator closer to the heat source temperature, and the suction pressure of the compressor As a result, the compression power in the compressor is reduced, and the performance of the heat pump water heater can be improved.
第3の発明は、放熱器を流れる冷媒と前記放熱器で熱交換する負荷側流体とを、略対向流を成して流れるように構成したことを特徴とするもので、冷媒の温度降下に対し、熱源側流体を温度上昇させる対向流れが可能となり、放熱器の放熱温度を、より熱源温度に近づけることが可能となり、圧縮機の吐出圧力が低下して圧縮機での圧縮動力が低減し、ヒートポンプ給湯装置の性能が向上する。 The third invention is characterized in that the refrigerant flowing through the radiator and the load-side fluid that exchanges heat with the radiator are configured to flow in a substantially countercurrent flow. On the other hand, it is possible to perform a counter flow that raises the temperature of the heat source side fluid, making it possible to bring the heat dissipation temperature of the radiator closer to the heat source temperature, reducing the compressor discharge pressure and reducing the compression power in the compressor. The performance of the heat pump water heater improves.
第4の発明は、蒸発器の出口冷媒過熱度を予め設定された設定値以上に大きくするように、主絞り装置の開度および/または圧縮機の運転周波数を制御することを特徴とするもので、蒸発器出口の冷媒過熱度をヒートポンプ給湯装置の運転性能が向上するような値に確実に制御することが可能となる。 According to a fourth aspect of the invention, the opening degree of the main throttle device and / or the operating frequency of the compressor is controlled so that the degree of superheat of the outlet refrigerant of the evaporator is larger than a preset value. Thus, the refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator can be reliably controlled to a value that improves the operation performance of the heat pump water heater.
第5の発明は、蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発温度センサーと前記蒸発器の出口冷媒温度を検知する蒸発器出口温度センサーとを設け、前記蒸発器出口温度センサーで検知した温度と前記蒸発温度センサーで検知した温度との差温が、予め設定された設定値以上に大きくなるように、主絞り装置の開度および/または圧縮機の運転周波数を制御することを特徴とするもので、蒸発器内の冷媒温度で蒸発温度を検知でき、蒸発器出口の冷媒過熱度を精度良く検知することが可能となり、ヒートポンプ給湯装置の運転性能が向上するように確実に制御することが可能となる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an evaporation temperature sensor that detects an evaporation temperature of the evaporator and an evaporator outlet temperature sensor that detects an outlet refrigerant temperature of the evaporator, and the temperature detected by the evaporator outlet temperature sensor and the evaporation It is characterized by controlling the opening of the main throttle device and / or the operating frequency of the compressor so that the temperature difference from the temperature detected by the temperature sensor is greater than a preset value, The evaporating temperature can be detected from the refrigerant temperature in the evaporator, the refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator can be detected with high accuracy, and the operation performance of the heat pump water heater can be reliably controlled. .
第6の発明は、圧縮機より吐出される冷媒温度を検知する吐出温度センサーを設け、前
記吐出温度センサーの温度が、予め設定された吐出温度値となるように主絞り装置の開度および/または圧縮機の運転周波数を制御することを特徴とするもので、特に、高圧が上昇するような運転の場合に、圧縮機の吐出温度を安全に制御しながら、蒸発器の能力を最大に引き出すことが可能となり、ヒートポンプ給湯装置の運転性能が向上する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a discharge temperature sensor for detecting a refrigerant temperature discharged from the compressor, and the opening degree of the main throttle device and / or the temperature of the discharge temperature sensor become a preset discharge temperature value. Or, it is characterized by controlling the operating frequency of the compressor, especially in the case of operation where the high pressure rises, while the discharge temperature of the compressor is controlled safely and the capacity of the evaporator is maximized. And the operating performance of the heat pump water heater is improved.
第7の発明は、放熱器の熱源側として、少なくとも貯湯槽、放熱器を順次接続した給湯回路を備えたことを特徴とするもので、圧縮機の吐出温度が過昇することを防止し、信頼性を損なうことなく、ヒートポンプ給湯装置の運転性能を高く維持したまま、特に、高温の給湯を容易に生成することができる。 The seventh invention is characterized by comprising a hot water supply circuit in which at least a hot water storage tank and a radiator are sequentially connected as a heat source side of the radiator, and preventing the discharge temperature of the compressor from being excessively increased, In particular, high-temperature hot water can be easily generated while maintaining high operating performance of the heat pump hot water supply device without impairing reliability.
第8の発明は、冷媒として炭酸ガスを用いたことを特徴とするもので、給湯水の高温化を高効率で実現すると共に、冷媒が外部に漏れた場合にも、地球温暖化への影響は非常に少なくなる。 The eighth invention is characterized in that carbon dioxide gas is used as a refrigerant, and it is possible to increase the temperature of hot water supply with high efficiency, and also to affect global warming even when the refrigerant leaks to the outside. Are very few.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、各実施例において、同じ構成、同じ動作をする部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, in each Example, the same code | symbol is provided about the part which has the same structure and the same operation | movement, and detailed description is abbreviate | omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置とその制御方法の構成図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a heat pump hot water supply apparatus and a control method thereof according to the first embodiment of the present invention.
図1において、圧縮機31、放熱器32、主絞り装置33、蒸発器34を順に環状に接続し、冷媒として炭酸ガスを封入して冷媒循環回路を形成し、蒸発器34は外気を送風するためのファン35を備えており、圧縮機31より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は放熱器32に流入し、ここで負荷となる空気を送風するためのファン36から送られてきた空気を加熱するようになっている。
In FIG. 1, a compressor 31, a
さらに、主絞り装置33と蒸発器34の間の配管と、蒸発器34と圧縮機31との間の配管は、補助熱交換器37を介して間接的に熱交換するようにしている。
また、放熱器32はフィンチューブ型熱交換器になっており、フィンチューブを構成するチューブ(管)38は、その冷媒流れ(図の波線矢印方向)が空気の流れ(図の実線矢印方向)に対して略対向流となっている。また、蒸発器34もフィンチューブ型熱交換器になっており、フィンチューブを構成するチューブ(管)39は、その冷媒流れ(図の波線矢印方向)が外気の流れ(図の実線矢印方向)に対して略対向流となっている。
Furthermore, the piping between the
The
さらに、蒸発器34の蒸発温度を検出する蒸発温度センサー40と蒸発器34の出口冷媒温度を検知する蒸発器出口温度センサー41を設けており、蒸発器出口温度センサー41で検知した温度と蒸発温度センサー40で検知した温度との差温(すなわち蒸発器34の出口冷媒過熱度)が、予め設定された値以上に大きくなるように、主絞り装置33の開度を制御する制御装置42を設けている。また、冷媒としては炭酸ガスが封入されている。
Furthermore, an
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat pump hot-water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
圧縮機31で高温高圧の超臨界状態に圧縮された冷媒(炭酸ガス)は、放熱器32で、負荷となる空気を送風するためのファン36から送られてきた空気と熱交換し、自らは中温高圧の冷媒となる。一方、放熱器32はフィンチューブ型熱交換器になっており、フィンチューブを構成するチューブ(管)38は、その冷媒流れは蛇行しながら、全体として
は図の波線矢印方向に流れて温度が徐々に低下していく。一方、負荷となる空気の流れはファン36によって、熱交換して、図の実線矢印方向にその温度が徐々に上昇し、冷媒流れと空気の流れは略対向流となっており、冷媒側からも空気側からも温度効率の高くなる流れとなるため、熱交換効率が向上する。
The refrigerant (carbon dioxide gas) compressed into the supercritical state of high temperature and high pressure by the compressor 31 exchanges heat with the air sent from the
放熱器を出た冷媒は、主絞り装置33で減圧された後、補助熱交換器37に流入する。ここにおいては、冷媒は低温低圧の二相冷媒となっている。さらに、冷媒は蒸発器34に流入し、ここでファン35で送風された外気と熱交換して蒸発ガス化する。そして、蒸発器34を出た冷媒は補助熱交換器に流入し、ここで、主絞り装置33を出た冷媒と間接的に熱交換した後、圧縮機31に再度吸入される。
The refrigerant exiting the radiator is decompressed by the
ここにおいて、制御装置42は、蒸発器34の出口に設けた蒸発器出口温度センサーで検知した冷媒温度と、蒸発器34の管の途中に設けた蒸発温度センサー40で検知した蒸発温度との差温(すなわち蒸発器34の出口冷媒過熱度)を算出し、予め設定された値(たとえば5K)以下であれば、主絞り装置33の開度を閉方向に動作させる。そうすることにより、主絞り装置33での流れ抵抗が増えて、蒸発器34への冷媒循環量が減少し、蒸発器34の出口冷媒過熱度が上昇する。そして、予め設定された値(たとえば5K)以上になるように、主絞り装置33の開度を制御する。そうすることにより、蒸発器34内の管39の温度は入口からほぼ一定温度で推移し、出口近くで上昇する温度分布を示す。
Here, the
一方、蒸発器34も放熱器32と同じくフィンチューブ型熱交換器になっており、フィンチューブを構成するチューブ(管)39は、その冷媒流れは蛇行しながら、全体としては図の波線矢印方向に流れている。そして、上記のように制御装置42で制御するので、蒸発温度は、全体としては図の波線矢印方向に徐々に上昇していく。一方、熱源となる外気の流れはファン35によって、図の実線矢印方向に流れ、熱交換してその温度が徐々に低下するため、冷媒流れと外気の流れは略対向流となっており、冷媒側からも空気側からも温度効率の高くなる流れとなるため、蒸発器34の熱交換効率が向上する。
On the other hand, the
このように、放熱器32、蒸発器34のいずれにおいても熱交換効率が向上するので、それぞれの冷媒温度を負荷温度や熱源温度に近づけることができ、圧縮機31の吐出圧力の低減、吸入圧力の上昇により、圧縮機31の圧縮動力が低減してヒートポンプ給湯装置を高効率で運転できる。
Thus, since the heat exchange efficiency is improved in both the
一方、冷媒過熱度が上昇した蒸発器34の出口冷媒は、補助熱交換器37で低温低圧の冷媒と熱交換してその温度が適度に低下するため、圧縮機31に吸入される冷媒は、通常の過熱度の小さい冷媒温度となるため、圧縮機31の温度が過度に上昇するようなことはない。これは、特に、放熱器32の負荷となる空気温度が高い場合等においては、圧縮機31の吐出圧力も上昇する傾向となるが、このような場合にも圧縮機31の吐出温度を過度に上昇させることなく高効率なヒートポンプ運転が可能となるものである。
On the other hand, the outlet refrigerant of the
また、本実施の形態では、蒸発器34の出口に設けた蒸発器出口温度センサーで検知した冷媒温度と、蒸発器34の管の途中に設けた蒸発温度センサー40で検知した蒸発温度との差温から蒸発器34の出口冷媒過熱度を算出したが、蒸発器34の蒸発圧力を検知して蒸発温度を算出したり、主絞り装置33出口温度を蒸発温度に代用したりすることも可能であり、これらも本発明に含まれる。
In this embodiment, the difference between the refrigerant temperature detected by the evaporator outlet temperature sensor provided at the outlet of the
また、本実施の形態では、補助熱交換器37は、主絞り装置33と蒸発器34の間の配管と、蒸発器34と圧縮機31の間の配管とを熱交換したが、主絞り装置33と蒸発器34の間の配管は、蒸発器34内の二相冷媒となる管39の一部でも良く、これらも本発明に含まれるものである。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、負荷側に空気を用いた場合を例に説明したが、給湯回路を設けた給湯水を負荷にした場合等においても同様な効果が得られ、これらも本発明に含まれる。また、本実施の形態では、冷媒として炭酸ガスを用いた場合を説明したが、その他の単一冷媒や混合冷媒を封入した場合も同様な効果が得られ、これらも本発明に含まれる。なお、ここにおいては、補助熱交換器37は、管と管をロー付してある構成や、二重管の構成などの形態でもよく、これらも、すべて本発明に含まれる。
Further, in the present embodiment, the case where air is used on the load side has been described as an example, but the same effect can be obtained even when hot water provided with a hot water supply circuit is used as a load, and these are also included in the present invention. included. Further, in the present embodiment, the case where carbon dioxide gas is used as the refrigerant has been described, but the same effect can be obtained when other single refrigerant or mixed refrigerant is enclosed, and these are also included in the present invention. Here, the
(実施の形態2)
図2は、本発明の第2の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の構成図を示すものである。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a configuration diagram of a heat pump hot-water supply apparatus in the second embodiment of the present invention.
図2において、圧縮機51、放熱器52、主絞り装置53、蒸発器54を順に環状に接続し、冷媒として炭酸ガスを封入して冷媒循環回路を形成し、蒸発器54は外気を送風するためのファン55を備えている。
In FIG. 2, a compressor 51, a
また、貯湯槽56、循環ポンプ57、放熱器52を順に接続した給湯回路を形成しており、圧縮機51より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は放熱器52に流入し、ここで循環ポンプ37から送られてきた給湯水を加熱するようになっている。
Further, a hot water supply circuit in which a
さらに、主絞り装置53と蒸発器54の間の配管と、蒸発器54と圧縮機51との間の配管は、補助熱交換器58を介して間接的に熱交換するようにしている。また、放熱器52は二重管型熱交換器になっており、冷媒管は、その冷媒流れが図の実線矢印方向、水の流れが(図の波線矢印方向となっており、対向流となっている。また、蒸発器54はフィンチューブ型熱交換器になっており、フィンチューブを構成するチューブ(管)59は、その冷媒流れ(図の波線矢印方向)が外気の流れ(図の実線矢印方向)に対して略対向流となっている。さらに、圧縮機51の吐出ガス温度を検出する吐出温度センサー60を設けており、吐出温度センサー60で検知した温度が、予め設定された値になるように、主絞り装置53の開度を制御する制御装置61を設けている。また、冷媒としては炭酸ガスが封入されている。
Furthermore, the piping between the main expansion device 53 and the
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat pump hot-water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
圧縮機51で高温高圧の超臨界状態に圧縮された冷媒(炭酸ガス)は、放熱器52で給湯回路を流れる水と熱交換する。一方、放熱器52は二重管型熱交換器になっており、冷媒管は、冷媒が図の実線矢印方向に流れて温度が徐々に低下していく。また、水は熱交換して、図の実線矢印方向にその温度が徐々に上昇し、冷媒流れと空気の流れは対向流となっており、冷媒側からも水側からも温度効率の高くなる流れとなるため、熱交換効率が向上する。
The refrigerant (carbon dioxide gas) compressed into a supercritical state of high temperature and high pressure by the compressor 51 exchanges heat with water flowing through the hot water supply circuit by the
放熱器を出た冷媒は、主絞り装置53で減圧された後、補助熱交換器58に流入する。ここにおいては、冷媒は低温低圧の二相冷媒となっている。さらに、冷媒は蒸発器54に流入し、ここでファン55で送風された外気と熱交換して蒸発ガス化する。そして、蒸発器54を出た冷媒は補助熱交換器に流入し、ここで、主絞り装置53を出た冷媒と間接的に熱交換した後、圧縮機51に再度吸入される。
The refrigerant exiting the radiator is decompressed by the main expansion device 53 and then flows into the auxiliary heat exchanger 58. Here, the refrigerant is a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant. Further, the refrigerant flows into the
ここにおいて、制御装置61は、吐出温度センサー60で検出した圧縮機51の吐出ガス温度が、予め設定された値になるように、主絞り装置53の開度を制御する。すなわち、吐出ガス温度が設定値より高ければ、主絞り装置53の開度を開く方向に動作させ、吐
出ガス温度が設定値より低ければ、主絞り装置53の開度を閉める方向に動作させる。そうすることにより、主絞り装置33での流れ抵抗が可変されて、蒸発器34への冷媒循環量が変化し、蒸発器34の出口冷媒過熱度が変化する
一方、放熱器52で加熱される給湯水は、一般に高温が必要となり、その場合には比較的高い吐出ガス温度が必要となる。そのため、圧縮機51の吐出ガス温度が、予め設定された高い値になるように、主絞り装置53の開度を閉める方向に動作させる。
Here, the
高温給湯が必要な場合には、圧縮機51の吐出圧力も上昇するため、このような場合、圧縮機51の吸入ガス冷媒の過熱度は、あまり大きくできず、したがって、通常は、蒸発器54の出口冷媒の過熱度も低くしておく必要があるが、本発明では、蒸発器54の出口冷媒の過熱度を上昇させても、補助熱交換器58で低温低圧の二相冷媒と熱交換して、その温度が適度に低下するため、圧縮機51の吸入ガス冷媒は、過熱度の小さい冷媒温度となるため、圧縮機51の温度が過度に上昇するようなことはない。そして、上記のように制御装置61で制御するので、蒸発器54の管59の温度分布は出口ほど過熱度がとれて高くなり、平均的な蒸発温度は、全体としては図の波線矢印方向に徐々に上昇していく。
When high temperature hot water supply is required, the discharge pressure of the compressor 51 also increases. In such a case, the degree of superheat of the suction gas refrigerant of the compressor 51 cannot be increased so much. In the present invention, even if the degree of superheat of the outlet refrigerant of the
一方、熱源となる外気の流れはファン55によって、図の実線矢印方向に流れ、熱交換してその温度が徐々に低下するため、冷媒流れと外気の流れは略対向流となっており、冷媒側からも空気側からも温度効率の高くなる流れとなるため、蒸発器54の熱交換効率が向上する。このように、放熱器52、蒸発器54のいずれにおいても熱交換効率が向上するので、それぞれの冷媒温度を負荷温度や熱源温度に近づけることができ、圧縮機51の吐出圧力の低減、吸入圧力の上昇により、圧縮機51の圧縮動力が低減してヒートポンプ給湯装置を高効率で運転できる。これは、特に、放熱器52の負荷となる水温度が高い場合においては、圧縮機51の吐出圧力も上昇する傾向となるが、このような場合にも圧縮機51の吐出温度を過度に上昇させることなく高効率なヒートポンプ運転が可能となるものである。
On the other hand, the flow of the outside air serving as a heat source flows in the direction of the solid line arrow in the figure by the fan 55 and heat exchange causes the temperature to gradually decrease. Therefore, the refrigerant flow and the outside air flow are substantially counterflows. Since the temperature becomes higher from both the air side and the air side, the heat exchange efficiency of the
本実施の形態では、補助熱交換器37は、主絞り装置33と蒸発器34の間の配管と、蒸発器34と圧縮機31の間の配管とを熱交換したが、主絞り装置33と蒸発器34の間の配管は、蒸発器34内の二相冷媒となる管39の一部でも良く、これらも本発明に含まれるものである。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、負荷側に水を用いた場合を例に説明したが、空気を負荷にした場合等においても同様な効果が得られ、これらも本発明に含まれる。また、本実施の形態では、冷媒として炭酸ガスを用いた場合を説明したが、その他の単一冷媒や混合冷媒を封入した場合も同様な効果が得られ、これらも本発明に含まれる。なお、ここにおいては、補助熱交換器58は、管と管をロー付してある構成や、二重管の構成などの形態でもよく、これらは、すべて本発明に含まれる。 In the present embodiment, the case where water is used on the load side has been described as an example. However, similar effects can be obtained even when air is used as a load, and these are also included in the present invention. Further, in the present embodiment, the case where carbon dioxide gas is used as the refrigerant has been described, but the same effect can be obtained when other single refrigerant or mixed refrigerant is enclosed, and these are also included in the present invention. Here, the auxiliary heat exchanger 58 may have a configuration in which a tube and a tube are brazed, a configuration of a double tube, and the like, which are all included in the present invention.
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、圧縮機の吐出温度上昇もなく、高効率で高温の給湯水温等を生成することができるヒートポンプ給湯装置や高温風を得る空調機等の用途に有用である。 As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the present invention is used for a heat pump hot water supply apparatus that can generate a high-efficiency and high-temperature hot-water supply water temperature, an air conditioner that obtains high-temperature air, etc. Useful for.
31、51 圧縮機
32、52 放熱器
33、53 主絞り装置
34、54 蒸発器
35、36、55 ファン
37、58 補助熱交換器
38、39、59 管
40 蒸発温度センサー
41 蒸発機出口温度センサー
42、61 制御装置
56 貯湯槽
57 循環ポンプ
60 吐出温度センサー
31, 51
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004175139A JP2005351588A (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Heat pump water heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004175139A JP2005351588A (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Heat pump water heater |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005351588A true JP2005351588A (en) | 2005-12-22 |
Family
ID=35586214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004175139A Pending JP2005351588A (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Heat pump water heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005351588A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249312A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hitachi Appliances Inc | Heat pump water heater |
| JP2012083080A (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Chofu Seisakusho Co Ltd | Method for controlling heat pump |
| WO2016181529A1 (en) * | 2015-05-13 | 2016-11-17 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration cycle device |
| CN106931639A (en) * | 2017-02-09 | 2017-07-07 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | A kind of Teat pump boiler restricting element control method |
| CN113587430A (en) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 广州量能达热能有限公司 | Heat exchange device, system and method of air energy water heater |
-
2004
- 2004-06-14 JP JP2004175139A patent/JP2005351588A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249312A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hitachi Appliances Inc | Heat pump water heater |
| JP2012083080A (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Chofu Seisakusho Co Ltd | Method for controlling heat pump |
| WO2016181529A1 (en) * | 2015-05-13 | 2016-11-17 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration cycle device |
| CN107532823A (en) * | 2015-05-13 | 2018-01-02 | 三菱电机株式会社 | Refrigerating circulatory device |
| JPWO2016181529A1 (en) * | 2015-05-13 | 2018-01-11 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration cycle equipment |
| US10247459B2 (en) | 2015-05-13 | 2019-04-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration cycle apparatus |
| CN106931639A (en) * | 2017-02-09 | 2017-07-07 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | A kind of Teat pump boiler restricting element control method |
| CN106931639B (en) * | 2017-02-09 | 2023-10-24 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | A heat pump water heater throttling element control method |
| CN113587430A (en) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 广州量能达热能有限公司 | Heat exchange device, system and method of air energy water heater |
| CN113587430B (en) * | 2021-07-21 | 2022-08-23 | 广州量能达热能科技有限公司 | Heat exchange device, system and method of air energy water heater |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5228023B2 (en) | Refrigeration cycle equipment | |
| JP6595205B2 (en) | Refrigeration cycle equipment | |
| JP5642207B2 (en) | Refrigeration cycle apparatus and refrigeration cycle control method | |
| JP5452138B2 (en) | Refrigeration air conditioner | |
| US7509817B2 (en) | Cooling cycle apparatus and method of controlling linear expansion valve of the same | |
| CN103958986B (en) | Refrigerating air-conditioning | |
| JP4931848B2 (en) | Heat pump type outdoor unit for hot water supply | |
| JP5634502B2 (en) | Air conditioning and hot water supply complex system | |
| CN100422661C (en) | heat pump | |
| WO2007110908A9 (en) | Refrigeration air conditioning device | |
| JP5300806B2 (en) | Heat pump equipment | |
| JP2012127606A (en) | Refrigeration air conditioner | |
| JP6766239B2 (en) | Refrigeration cycle equipment | |
| JP4442237B2 (en) | Air conditioner | |
| JP2002081768A (en) | Heat pump water heater | |
| JP2008134031A (en) | Refrigeration equipment using non-azeotropic refrigerant mixture | |
| JP5889347B2 (en) | Refrigeration cycle apparatus and refrigeration cycle control method | |
| JP5479625B2 (en) | Refrigeration cycle apparatus and refrigeration cycle control method | |
| JP2011252637A (en) | Refrigeration cycle device and its control method | |
| JP2005351588A (en) | Heat pump water heater | |
| JP4075844B2 (en) | Heat pump water heater | |
| JP4140625B2 (en) | Heat pump water heater and control method of heat pump water heater | |
| JP2008082601A (en) | Heat pump water heater | |
| JP4595546B2 (en) | Heat pump equipment | |
| JP2006284034A (en) | Air conditioner and its expansion valve control method |