JP2011094884A - Heat pump circuit and heat pump type water heater - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ヒートポンプ回路内の所定の領域に液化した熱媒体（冷媒）を封止した後に、再び熱媒体を解放する制御が実行されても、熱媒体の流音による騒音や液化した熱媒体の流入による圧縮機の不具合等が生じないヒートポンプ回路、並びに、ヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とした。
【解決手段】ヒートポンプ式給湯装置１は、圧縮機５と凝縮器６と膨張弁７と蒸発器８とそれらの機器を環状の回路を形成するように接続する配管とにより構成されたヒートポンプ回路２を備えたものである。回路上には凝縮器６を挟むように閉止弁１５，１６が配置されており、当該閉止弁１５，１６間に液化した熱媒体を封止して貯留可能とされている。封止された熱媒体を再び解放する際には、膨張弁７の開度が経時的に上がるように制御されるため、膨張弁７を通過する熱媒体の流量が経時的に増加する。
【選択図】図７The present invention relates to noise or liquefaction caused by sound flow of a heat medium even when control is performed to release the heat medium again after sealing the liquefied heat medium (refrigerant) in a predetermined region in a heat pump circuit. An object of the present invention is to provide a heat pump circuit and a heat pump hot water supply device that do not cause problems of the compressor due to the inflow of the heat medium.
A heat pump type hot water supply apparatus (1) includes a compressor (5), a condenser (6), an expansion valve (7), an evaporator (8), and a pipe for connecting these devices so as to form an annular circuit. It is equipped with. On the circuit, stop valves 15 and 16 are arranged so as to sandwich the condenser 6, and the heat medium liquefied between the stop valves 15 and 16 can be sealed and stored. When the sealed heat medium is released again, the degree of opening of the expansion valve 7 is controlled so as to increase with time, so the flow rate of the heat medium passing through the expansion valve 7 increases with time.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、ヒートポンプ回路、並びに、ヒートポンプ式給湯装置に関するもので、特に可燃性の高い熱媒体（冷媒）を用いたヒートポンプ回路、並びに、ヒートポンプ式給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump circuit and a heat pump type hot water supply apparatus, and particularly to a heat pump circuit using a highly flammable heat medium (refrigerant) and a heat pump type hot water supply apparatus.
従来、冷蔵庫，空気調和器，並びに給湯装置等には、熱媒体としてフロン系冷媒が主に使用されていたが、１９８７年にオゾン層破壊物質に関するモントリオール議定書が採択されて以来、オゾン破壊係数が高いフロン系冷媒は規制され、オゾン破壊係数がゼロで地球温暖化係数も低い自然冷媒を使用する方向にシフトしてきている。 Conventionally, refrigerators, air conditioners, hot water heaters, etc. have mainly used chlorofluorocarbon-based refrigerants as the heat medium. High chlorofluorocarbon refrigerants are regulated, and there is a shift toward using natural refrigerants that have zero ozone depletion coefficient and low global warming coefficient.
ところで、自然冷媒には、アンモニア等の化学物質、イソブタン、プロパン、プロピレン等の炭化水素系、さらに自然界に多く存在するＣＯ2等がある。一般的に、これらの自然冷媒のうち、ＣＯ2冷媒が最も安全性が高いとされ、近年、特許文献１に開示されているようにヒートポンプ等に採用されている。
By the way, natural refrigerants include chemical substances such as ammonia, hydrocarbons such as isobutane, propane, and propylene, and CO 2 that exists abundantly in the natural world. Generally, among these natural refrigerants, a CO 2 refrigerant is considered to have the highest safety, and has recently been adopted in a heat pump or the like as disclosed in
しかしながら、ＣＯ2冷媒は、従来のフロン系冷媒を使用する際に要する圧力に比べて、より高い圧力を要するため、高機能性の圧縮機を要し、製造コストが大幅に増加する不満があった。 However, the CO 2 refrigerant requires a higher pressure than the pressure required when using conventional chlorofluorocarbon refrigerants, so it requires a highly functional compressor and is unsatisfactory in that the manufacturing cost is greatly increased. It was.
一方、前記化学物質や炭化水素系の冷媒は、フロン系冷媒と同様に相変化させやすい冷媒であるが、それらの冷媒は毒性や可燃性を有しており、外部に漏洩した場合の安全性が懸念されていた。 On the other hand, the chemical substances and hydrocarbon-based refrigerants are refrigerants that are easily phase-changed in the same manner as fluorocarbon refrigerants, but these refrigerants are toxic and flammable, and are safe when leaked to the outside. There was concern.
そこで、本発明者らは、冷媒の漏洩の可能性を低減したヒートポンプ式給湯装置を試作した。具体的には、このヒートポンプ式給湯装置は、ヒートポンプ回路に電磁弁を設けて、その電磁弁間に液化したほぼ全ての冷媒を封止する構成とした。 Therefore, the inventors have made a prototype of a heat pump type hot water supply apparatus that reduces the possibility of refrigerant leakage. Specifically, this heat pump type hot water supply apparatus has a configuration in which an electromagnetic valve is provided in the heat pump circuit, and almost all the liquefied refrigerant is sealed between the electromagnetic valves.
ところが、この試作したヒートポンプ式給湯装置は、貯留した冷媒を解放する場合、貯留された冷媒が一気に回路内に拡がろうとするため、急激な冷媒の流れる音（流音）で騒音が発生し、使用者に不快感を招く場合があった。
さらに、液化した冷媒が一気に蒸発器に流入するため、一部の冷媒は蒸発器で気化されず、液体の状態で圧縮機に流入する現象が生じる。これにより、圧縮機のモータに過負荷が掛かり、モータが焼け付くといった不具合が発生する恐れがあった。
However, in this prototype heat pump hot water supply device, when the stored refrigerant is released, the stored refrigerant tends to spread into the circuit at a stretch, so noise is generated by the sudden flow of refrigerant (flow sound), In some cases, the user may feel uncomfortable.
Furthermore, since the liquefied refrigerant flows into the evaporator all at once, a phenomenon occurs in which some of the refrigerant is not vaporized by the evaporator and flows into the compressor in a liquid state. As a result, the compressor motor may be overloaded and the motor may be burned out.
そこで、本発明では、ヒートポンプ回路内の所定の領域に液化した熱媒体（冷媒）を封止した後に、再び熱媒体を解放する制御が実行されても、熱媒体の流音による騒音や液化した熱媒体の流入による圧縮機の不具合等が生じないヒートポンプ回路、並びに、ヒートポンプ式給湯装置を提供することを課題とする。 Therefore, in the present invention, even when control is performed to release the heat medium again after sealing the liquefied heat medium (refrigerant) to a predetermined area in the heat pump circuit, noise or liquefaction due to the sound of the heat medium flowing is performed. It is an object of the present invention to provide a heat pump circuit and a heat pump type hot water supply device that do not cause problems of the compressor due to the inflow of the heat medium.
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、少なくとも圧縮機と凝縮器と膨張手段と蒸発器を含む機器が一連の配管で接続されて環状の回路を構成し、当該回路内に相変化する熱媒体が封入されたヒートポンプ回路であって、圧縮機を基準として、膨張手段より上流側に少なくとも２つの閉止弁が設けられて、当該閉止弁間に液化した熱媒体を封止して貯留可能とされており、封止された熱媒体を再び前記回路全体に戻す熱媒循環動作の際には、膨張手段を通過する熱媒体の流量を経時的に増加させることが可能であることを特徴とするヒートポンプ回路である。
The invention according to
本発明のヒートポンプ回路は、少なくとも２つの閉止弁間に液化した熱媒体を封止して貯留可能とされている。即ち、比較的強度が期待できる領域に閉止弁を配置することで、熱媒体の漏洩の可能性を低減することができる。これにより、熱媒体が回路の思わぬ箇所から漏洩することを阻止できる。従って、可燃性の炭化水素系の熱媒体を採用する場合であっても、安全性の高いヒートポンプ回路を提供することができる。 In the heat pump circuit of the present invention, the heat medium liquefied between at least two shutoff valves can be sealed and stored. That is, by disposing the shut-off valve in a region where relatively high strength can be expected, the possibility of leakage of the heat medium can be reduced. Thereby, it can prevent that a heat carrier leaks from the unexpected part of a circuit. Therefore, even when a flammable hydrocarbon heat medium is employed, a highly safe heat pump circuit can be provided.
また、本発明のヒートポンプ回路は、一度、閉止弁間に封止された熱媒体を再び回路内全体に戻す際に、膨張手段を通過する熱媒体の流量を経時的に増加させることができる構成とされている。即ち、閉止弁間に貯留された熱媒体が、閉止弁間の領域から一気に流出することがないため、熱媒体の流音が低減されて、騒音が抑制される。
さらに、この構成により、熱媒体が蒸発器に一気に流入することを阻止できるため、蒸発器を通過するほぼ全ての熱媒体を気化することができる。これにより、蒸発器より下流に配置される圧縮機に対して、液状の熱媒体が導入されることを防止できるため、圧縮機が不具合を生じることがない。
The heat pump circuit of the present invention is configured to increase the flow rate of the heat medium passing through the expansion means with time when the heat medium sealed between the shutoff valves is once again returned to the entire circuit. It is said that. That is, since the heat medium stored between the closing valves does not flow out from the region between the closing valves at once, the sound flow of the heat medium is reduced and the noise is suppressed.
Furthermore, since this structure can prevent the heat medium from flowing into the evaporator at a stretch, almost all the heat medium passing through the evaporator can be vaporized. Thereby, since it can prevent that a liquid heat carrier is introduced with respect to the compressor arrange | positioned downstream from an evaporator, a compressor does not produce a malfunction.
請求項２に記載の発明は、前記膨張手段は、弁構造であり、流路の開度を連続的又は段階的に調整をすることで、通過流量を経時的に増加できることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ回路である。
The invention according to
かかる構成によれば、膨張手段が弁構造であり、流路の開度調整をして熱媒体の通過流量を連続的又は段階的に増減させることができる。即ち、回路内を流れる熱媒体の流量を蒸発器で熱媒体が気化し得る流量に調整することで、圧縮機に導入されるほぼ全ての熱媒体をより確実に気化することができる。結果的に、熱媒体が急激に流れる現象をより確実に防止できるため、熱媒体の流音による騒音も抑制することができる。 According to this configuration, the expansion means has a valve structure, and the flow rate of the heat medium can be increased or decreased continuously or stepwise by adjusting the opening of the flow path. That is, by adjusting the flow rate of the heat medium flowing in the circuit to a flow rate at which the heat medium can be vaporized by the evaporator, almost all the heat medium introduced into the compressor can be vaporized more reliably. As a result, since the phenomenon that the heat medium flows rapidly can be prevented more reliably, noise due to the sound flow of the heat medium can also be suppressed.
本発明のヒートポンプ回路は、前記熱媒循環動作の際には、熱媒体を封止した下流側の閉止弁を開けて、所定時間経過後、残りの閉止弁を開けることが推奨される。（請求項３） In the heat pump circuit of the present invention, it is recommended that the downstream closing valve sealed with the heat medium is opened during the heat medium circulation operation, and the remaining closing valves are opened after a predetermined time. (Claim 3)
請求項４に記載の発明は、前記熱媒循環動作の際には、膨張手段を一時的に閉止状態又は閉止に近い状態とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヒートポンプ回路である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the heat medium circulation operation, the expansion means is temporarily closed or close to the closed state. It is a heat pump circuit.
かかる構成によれば、前記熱媒循環動作の際には、膨張手段を一時的に閉止状態又は閉止に近い状態とするため、閉止弁間に封止された熱媒体が、閉止弁を開いた瞬間に一気に流出する現象をより確実に阻止することができる。 According to such a configuration, during the heat medium circulation operation, the heat medium sealed between the close valves opens the close valve in order to temporarily close the expansion means to the close state or close state. It is possible to more reliably prevent a phenomenon that immediately flows out at a moment.
本発明のヒートポンプ回路は、前記熱媒循環動作の際には、膨張手段を一時的に閉止状態又は閉止に近い状態にした後に、熱媒体を封止した下流側の閉止弁を開け、その後に膨張手段を通過する熱媒体の流量を経時的に増加して、残りの閉止弁を開けることが推奨される。（請求項５） In the heat pump circuit of the present invention, in the heat medium circulation operation, after the expansion means is temporarily closed or close to the closed state, the downstream side stop valve sealed with the heat medium is opened, and thereafter It is recommended that the flow rate of the heat medium passing through the expansion means is increased over time to open the remaining stop valves. (Claim 5)
請求項６に記載の発明は、前記残りの閉止弁を開ける際に、圧縮機を起動することを特徴とする請求項３又は５に記載のヒートポンプ回路である。 A sixth aspect of the present invention is the heat pump circuit according to the third or fifth aspect, wherein the compressor is started when the remaining closing valve is opened.
かかる構成によれば、閉止弁に逆止弁を採用しない場合であっても、閉止弁間に封止された熱媒体が圧縮機に流入することがないため、圧縮機に不具合を生じさせない。 According to such a configuration, even when a check valve is not used as the shutoff valve, the heat medium sealed between the shutoff valves does not flow into the compressor, so that the compressor does not malfunction.
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のヒートポンプ回路を備え、前記ヒートポンプ回路の凝縮器が発生する熱を熱交換して給湯に供することを特徴とするヒートポンプ式給湯装置である。
Invention of
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、本発明のヒートポンプ回路を備え、そのヒートポンプ回路の凝縮器が発生する熱を熱交換して給湯に供することができる構成とされている。即ち、本発明によれば、ヒートポンプ回路内の所定の領域（閉止弁間）に液化した熱媒体を封止した後に、再び熱媒体を解放する場合であっても、膨張手段を通過する熱媒体が経時的に増加するように制御されるため、熱媒体が閉止弁間から一気に流出する現象を阻止できる。これにより、熱媒体が急激に流れることで発生する騒音や、蒸発器で気化されなかった熱媒体が圧縮機に流入することで生じる不具合等を防止することができる。 The heat pump type hot water supply apparatus of the present invention includes the heat pump circuit of the present invention, and is configured to be able to exchange heat generated by the condenser of the heat pump circuit for hot water supply. That is, according to the present invention, the heat medium that passes through the expansion means even when the heat medium is released again after sealing the liquefied heat medium in a predetermined region (between the closing valves) in the heat pump circuit. Is controlled so as to increase with time, it is possible to prevent a phenomenon that the heat medium flows out from between the shutoff valves at once. As a result, it is possible to prevent noise generated by the rapid flow of the heat medium, problems caused by the heat medium not vaporized by the evaporator flowing into the compressor, and the like.
本発明のヒートポンプ回路、並びに、ヒートポンプ式給湯装置は、熱媒体を封止する領域より下流側に位置する膨張手段を通過する熱媒体の流量を経時的に増加させるため、封止された熱媒体が一気に流出することを阻止できる。これにより、熱媒体の流音による騒音や、気化されない熱媒体が圧縮機に流入して生じる不具合を防止できる。 The heat pump circuit and the heat pump type hot water supply apparatus of the present invention increase the flow rate of the heat medium passing through the expansion means located downstream from the region where the heat medium is sealed. Can be prevented from leaking at once. As a result, it is possible to prevent noise caused by the flow of heat from the heat medium and problems caused by the heat medium that is not vaporized flowing into the compressor.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
ヒートポンプ式給湯装置１は、図１に示すように、大きく分けてヒートポンプ回路２と貯湯回路３によって構成されている。
As shown in FIG. 1, the heat pump type hot
ヒートポンプ回路２は、公知のヒートポンプと同様に、圧縮機５と凝縮器６と膨張弁（膨張手段）７と蒸発器８が配管を用いて環状の回路を構成したものであり、当該回路内に相変化する熱媒体が封入されている。熱媒体は、具体的には、炭化水素系冷媒であり、圧力と温度に応じて気相状態と液相状態に相変化するものである。また熱媒体は、可燃性である。
The
圧縮機５は、公知の密閉形圧縮機で、気体を断熱圧縮できるものである。
The
凝縮器６は、液・液熱交換器であり、液相状態の熱媒体が通過する図示しない液熱媒通路（一次側流路）と、貯湯回路３を流れる湯水が通過する図示しない湯水通路（二次側流路）を持ち、熱媒体と湯水が熱交換して湯水を加熱するものである。なお、一般的に、ヒートポンプ回路内における凝縮器は、他の機器と比較すると、耐圧強度に優れているため、圧縮機により前記液熱媒流路内が高圧にされても破損しにくい構成である。
The
膨張弁７は、熱媒体の流路の開度を調整可能な弁で、凝縮された液体を膨張して低圧・低温にするものである。
The
蒸発器８は、気・液熱交換器であり、熱媒体が通過する図示しない気熱媒通路を持ち、その周囲に図示しないフィンがあり、送風機２４の送風を受けて熱交換する。
The
また、ヒートポンプ回路２を構成する回路上であって、凝縮器６の両端には、閉止弁１５，１６が設けられている。閉止弁１５，１６は、公知の電磁弁であって、通電することで開状態となるものが採用されている。即ち、閉止弁１５，１６は、電力の供給が遮断されると、閉止状態を維持することとなる。
Further, on the circuit constituting the
従って、ヒートポンプ回路２は、前記したように、圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７、蒸発器８が環状に配管結合されたものであり、圧縮機５を運転することにより、圧縮機５に導入された気相状態の熱媒体が圧縮されて、凝縮器６に流入する。そして、熱媒体は、凝縮器６で熱を奪われて液化する。液化した熱媒体は、膨張弁７を通過することで、体積が膨張して低圧・低温状態となり、蒸発器８に導入されて周囲から熱を奪う。そして、熱媒体は、再び気化して圧縮機５に戻る。
Therefore, as described above, the
次に、貯湯回路３について説明する。
貯湯回路３は、貯湯タンク２０と、貯湯ポンプ３２を有し、貯湯タンク２０内に高温の湯水を溜めて、給湯に供することができる回路である。
貯留タンク２０は、密閉されたタンクの内部に湯水の温度成層を形成するものである。貯留タンク２０は、上部側に上部側入水口２２と上部側出水口２３を有し、下部側に下部側入水口２５、下部側出水口２６及び補助入水口２７が設けられている。
Next, the hot
The hot
The
また貯留タンク２０には、高さを違えて複数の温度センサ３０が設けられている。温度センサ３０は、どの位置まで高温の湯が溜まったかを知るために設けられたものである。
The
本実施形態では、貯留タンク２０と三方弁３５と凝縮器６の二次側流路及び貯湯ポンプ３２が環状に配管接続されて回路が構成されている。即ち、貯留タンク２０の下部側出水口２６が貯湯ポンプ３２を経て凝縮器６の二次側流路の入水側に接続され、凝縮器６の出水側は三方弁３５を経て貯留タンク２０の上部側入水口２２に接続されている。
In the present embodiment, the
凝縮器６における二次側流路の入口近傍と出口近傍には、それぞれ温度センサ１８，１９が設けられている。より具体的には、凝縮器６の二次側流路の入口側に入口側温度センサ１８が設けられ、凝縮器６の二次側流路の出口側に出口側温度センサ１９が設けられている。従って、湯水が凝縮器６内を通過する際には、凝縮器６の二次側流路の入口側と出口側の温度が温度センサ１８，１９によって測定される。
また、前記した三方弁３５の残るポートは、貯留タンク２０の補助入水口２７に接続されている。
従って、三方弁３５を貯湯ポンプ３２と上部側入水口２２が連通する状態にして貯湯ポンプ３２を起動すると、貯湯タンク２０の下部から湯水が吐出されて凝縮器６の二次側流路を通過し、貯留タンク２０の上部側入水口２２から貯留タンク２０に戻る。
The remaining port of the three-
Accordingly, when the hot
一方、三方弁３５を貯湯ポンプ３２と補助入水口２７が連通する状態にして貯湯ポンプ３２を起動すると、貯湯タンク２０の下部から湯水が排出されて凝縮器６の二次側流路を通過し、貯留タンク２０の下部に設けられた補助入水口２７から貯留タンク２０に戻る。
On the other hand, when the hot
また、貯留タンク２０の残る２つの開口たる上部側出水口２３と下部側入水口２５は、外部配管に接続されている。より具体的には、下部側入水口２５は、外部の上水源３６に接続されている。一方、上部側出水口２３は、給湯路３７を介して外部の給湯設備（本実施形態では給湯栓３８）に接続されている。また、上水源３６と給湯路３７との間には、バイパス水路４０が設けられ、バイパス水路４０には流量制御弁４１が設けられている。
Moreover, the upper two
従って、給湯栓３８を開くと、上水源３６の水圧によって、貯留タンク２０の下部側入水口２５から貯留タンク２０内に冷水が入り、貯留タンク２０の上部に設けられた上部側出水口２３から給湯路３７に湯水が押し出される。ここで、後述するように、貯留タンク２０の上部側には、高温の湯が溜められているため、給湯栓３８を開くと、上水源の水圧によって、貯留タンク２０に溜められた高温の湯が給湯路３７に湯水が押し出されることとなる。そして、この湯水にバイパス水路４０を流れる冷水が混合され、温度調節されて給湯栓３８から給湯される。
Therefore, when the
次に、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１の機能について説明する。
Next, the function of the heat pump type hot
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、ヒートポンプ回路２の凝縮器６で発生する熱媒体の熱は、給湯回路３における二次側流路を流れる湯水と熱交換して湯を作り、この湯を貯留タンク２０に溜置き、必要に応じて給湯に供するものであり、運転モードとして貯留タンク２０に湯を溜める貯留モードを備えている。
また、湯水の貯留を停止する際には、熱媒体を凝縮器６を含む領域内に封止して熱媒体を貯留する熱媒封止動作が実行される。具体的には、閉止弁１５，１６間に熱媒体が封止される。
さらに、本実施形態においては、熱媒封止動作が実行されて運転が停止された後に、再び貯留モードが実行されると、閉止弁１５，１６間に封止された熱媒体を回路全体に戻す熱媒循環動作が実行される。この熱媒循環動作は、貯留モードに入る前の所謂準備動作である。
In the heat pump type hot
When stopping the hot water storage, a heat medium sealing operation is performed in which the heat medium is sealed in the region including the
Furthermore, in the present embodiment, after the heat medium sealing operation is performed and the operation is stopped, when the storage mode is performed again, the heat medium sealed between the
貯留モードにおいては、ヒートポンプ回路２における各機器を運転すると共に、貯湯回路３の貯湯ポンプ３２を起動する。また、貯留モードにおいては、三方弁３５を貯湯ポンプ３２と上部側入水口２２が連通する状態にする。
In the storage mode, each device in the
ヒートポンプ回路２の圧縮機５を起動すると、前記したように、圧縮機５に導入された気相状態の熱媒体が圧縮されて、凝縮器６の一次側流路に流入する。ここで、凝縮器６に入った気相状態の熱媒体は、圧縮機５によって断熱圧縮されて、高圧となり温度が上昇する。
When the
一方、貯湯回路３の貯湯ポンプ３２が起動されているため、凝縮器６の二次側流路には水流があり、一次側流路を流れる気相状態の熱媒体と熱交換して熱媒体が液化する。換言すると、凝縮器６において、一次側流路を流れる熱媒体は、二次側流路を流れる湯水に熱が奪われるため、熱媒体の温度が下がり液化する。
On the other hand, since the hot
また、凝縮器６の二次側流路を流れる湯水は、熱を受けて昇温する。そして、凝縮器６の二次側流路を出た湯水は、三方弁３５を経て上部側入水口２２から貯留タンク２０に戻る。
Moreover, the hot water flowing through the secondary side flow path of the
即ち、貯留タンク２０の下部から冷水が取り出され、この冷水が凝縮器６の熱で昇温して貯留タンク２０の上部側から貯留タンク２０に導入される。その結果、貯留タンク２０の上部側に高温の湯が溜まり、下部側に冷水が残ることとなる。そして、貯留モードを続けると、次第に貯留タンク２０内の高温の湯の割合が増大する。そして、遂には貯留タンク２０内に高温の湯で満たされることとなる。
That is, cold water is taken out from the lower part of the
次に、貯留動作を停止する際に実行される熱媒封止動作について説明する。 Next, a heat medium sealing operation that is performed when the storage operation is stopped will be described.
本実施形態では、日常的に、運転モードにおいて湯水の貯留を停止する際には、熱媒封止動作が行われる。
即ち、図２（ａ）に示す状態から、所定の条件が揃って、圧縮機５を停止する際に、図３のフローチャートに示すように、圧縮機５の停止に先立って圧縮機５の図示しないモータの回転速度を低速（運転周波数の変更）にして（図３のＳＴＥＰ２）、凝縮器６の一次側流路の出口側に設けられた出口側閉止弁１５を閉止する（ＳＴＥＰ３）。
In the present embodiment, a heat medium sealing operation is performed on a daily basis when stopping hot water storage in the operation mode.
That is, when the predetermined condition is met and the
一方、貯湯回路３側においては、貯湯ポンプ３２の運転を維持する（ＳＴＥＰ２）。ただし、三方弁３５を切り換え、貯湯ポンプ３２と上部側入水口２２が連通する状態から、貯湯ポンプ３２と補助入水口２７が連通する状態にする。
即ち、三方弁３５を切り換えた結果、貯留タンク２０の下部から湯水が排出されて凝縮器６の二次側流路を通過し、貯留タンク２０の下部に設けられた補助入水口２７から貯留タンク２０に戻ることとなる。
On the other hand, on the hot
That is, as a result of switching the three-
従って、圧縮機５の停止に先立って凝縮器６の一次側流路の出口側に設けられた出口側閉止弁１５を閉止した結果、凝縮器６内の圧力が一時的に上昇するが、前記したように、出口側閉止弁１５の閉止前に圧縮機５が低速にされ、さらに貯湯ポンプ３２の運転が維持され（ＳＴＥＰ２）、凝縮器６の二次側流路の通水が維持されるため、凝縮器６内の熱媒体は二次側流路に通水される湯水に熱が奪われて液化する。ただし、前記したように、凝縮器６の出口側に設けられた出口側閉止弁１５が閉止される（ＳＴＥＰ３）ため、液化した熱媒体は出口を失い、凝縮器６内に溜まる。（図２（ｂ））
Accordingly, as a result of closing the outlet
また、ＳＴＥＰ３では、送風機２４の運転が維持されるため、万一、熱媒体が外部に漏洩した場合であっても、漏洩した気相状態の熱媒体を拡散させることができる。即ち、送風機２４の運転を一時的に維持することで、漏洩箇所の熱媒体のガス濃度の上昇を抑えることができるため、万一、可燃性の熱媒体が漏洩した場合であっても、安全性を低下させない。
Further, in
そして、圧縮機５から凝縮器６に送られてくる気相状態の熱媒体は、次々に液化され、凝縮器６内に溜まることとなる。一方、他の機器内においては、圧縮機５及び凝縮器６に熱媒体が奪われるため、負圧状態となる。
Then, the heat medium in the gas phase state sent from the
こうして、ヒートポンプ回路２内の熱媒体の大半が、凝縮器６内に入り、凝縮器６内で液化された段階で、図２（ｃ）に示すように、凝縮器６の入口側閉止弁１６を閉止する（ＳＴＥＰ５）。その結果、ヒートポンプ回路２内の熱媒体の大半が、閉止弁間１５，１６により挟まれた回路内及び凝縮器６内で液化された状態で封止されて貯留される。
そして、その後に圧縮機５を停止する。なお、本実施形態では、膨張弁７は、熱媒閉止動作中及び圧縮機５の運転停止後において開状態を維持する。
Thus, when most of the heat medium in the
Thereafter, the
ここで、凝縮器６の入口側閉止弁１６を閉止するタイミング及び圧縮機５を停止するタイミングは、図３のフローチャートに示すように、凝縮器６内の温度のバラツキを監視し（ＳＴＥＰ４）、このバラツキが一定の範囲になったならば、入口側閉止弁１６を閉止し（ＳＴＥＰ５）、その直後に圧縮機５を停止する。具体的には、貯湯回路３側の二次側流路の入口側及び出口側に配した温度センサ１８，１９により、湯水の温度のバラツキを監視しており、入口側温度センサ１８と出口側温度センサ１９との温度差が一定以下（摂氏５〜１度未満、好ましくは３〜１度未満）となることを条件に入口側閉止弁１８を閉止して、圧縮機５を停止することとしている。
Here, the timing of closing the inlet
なお、本実施形態では、通常運転から圧縮機５が低速運転に制御され、圧縮機５が停止するまでに２〜５分程度の時間を要するとされている。即ち、図４のフローチャートに示すように、二次側流路の湯水の温度差に加えて、あるいは、換えて、時間を基準として、入口側閉止弁１８を閉止してから、圧縮機５を停止する制御を実行しても構わない。
In the present embodiment, the
次に、熱媒封止動作後に実行される貯湯動作の熱媒循環動作について、図６のタイムチャートと図７のフローチャートを用いて説明する。 Next, the heat medium circulation operation of the hot water storage operation performed after the heat medium sealing operation will be described with reference to the time chart of FIG. 6 and the flowchart of FIG.
本実施形態では、上記したように、熱媒封止動作が実行された後に、再び貯留モードが実行される場合には、ヒートポンプ回路２において熱媒循環動作が実行される。
In the present embodiment, as described above, when the storage mode is executed again after the heat medium sealing operation is executed, the heat medium circulation operation is executed in the
即ち、図２（ｃ）に示す状態から、再び圧縮機５を起動する際に、圧縮機５の起動に先立って、図５（ａ）に示すように、膨張弁７を一時的（本実施形態では３秒以内、好ましくは１秒以内）に閉止状態とする（図７のＳＴＥＰ２）。そして、ＳＴＥＰ３で膨張弁７が閉止状態とされてから所定時間が経過すると、図５（ｂ）に示すように、出口側閉止弁１５を開けると共に、膨張弁７の開度を、図６のタイムチャートに示すように、時間の経過と共に連続的に上げる（図７のＳＴＥＰ４）。これにより、膨張弁７を通過する熱媒体の流量が、経時的に増加するように調整される（図５（ｃ））。
That is, when starting the
そして、図６のタイムチャートに示すように、膨張弁７の開度が経時的に変化するように制御されてから所定時間が経過すると（ＳＴＥＰ５）、ヒートポンプ回路２内に熱媒体が十分に行き渡り、圧縮機５における熱媒体の入口側と出口側の圧力がほぼ等しくなる（図２（ａ）の状態）。そして、この状態において、圧縮機５が起動されて、入口側閉止弁１６が開けられる（ＳＴＥＰ６）。そして、ＳＴＥＰ７の貯留モードが実行される。なお、本実施形態では、熱媒循環動作が始まってから圧縮機５が起動されるまでに、１〜２分程度の時間を要するとされている。
Then, as shown in the time chart of FIG. 6, when a predetermined time elapses after the opening degree of the
即ち、本実施形態では、ＳＴＥＰ２で膨張弁７が一旦閉止されてから、出口側開閉弁１５が開状態とされると共に、膨張弁７の開度を経時的に上げる制御が実行されるため、膨張弁７を通過する熱媒体の流量は、膨張弁７の開度に伴って増加することとなる。従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１では、閉止弁１５，１６間の熱媒体が、出口側開閉弁１５を開けた瞬間に回路内に一気に拡がることが抑制されるため、熱媒体の急激な流れによる流音が低減されて騒音が抑制される。
That is, in this embodiment, since the
さらに、膨張弁７の下流に位置する蒸発器８には、蒸発器８が蒸発し得る能力の範囲内の熱媒体を導入できる。これにより、蒸発器８の下流に位置する圧縮機５に、液相状態の熱媒体が流入することが殆どなくなる。従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、熱媒封止動作後の再運転時に、圧縮機５に液相状態の熱媒体が流入することがないため、モータに過負荷が掛かることがなく、圧縮機５に不具合が発生しない。
Furthermore, a heat medium within the capacity of the
上記実施形態では、膨張弁７の開度を時間の経過と共に連続的に変化させる制御を備えた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図８のタイムチャートに示すように、膨張弁７の開度を時間の経過と共に段階的に変化させる制御を備えた構成であっても構わない。
In the above embodiment, the configuration including the control for continuously changing the opening degree of the
上記実施形態では、熱媒循環動作において、膨張弁７が一時的に閉止状態に制御する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、膨張弁７は閉止に近い状態に制御される構成であっても構わない。
In the above embodiment, the configuration in which the
上記実施形態では、閉止弁に電磁弁を採用した構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、入口側閉止弁１６に換えて、又は入口側閉止弁１６と併用して逆止弁を用いた構成であっても構わない。
また、逆止弁と電磁弁を併用した構成であれば、熱媒循環動作において、入口側閉止弁１５と出口側閉止弁１６の制御を同時に実行する必要はない。即ち、この構成によれば、入口側閉止弁１５と出口側閉止弁１６の双方を同時に開状態に制御しても、閉止弁１５，１６間に封止された液相状態の熱媒体が逆流して、圧縮機５に流入することを阻止することができるため、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, a configuration in which an electromagnetic valve is employed as the closing valve has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, instead of the inlet
Further, if the check valve and the electromagnetic valve are used in combination, it is not necessary to simultaneously control the inlet
１ ヒートポンプ式給湯装置
２ ヒートポンプ回路
５ 圧縮機
６ 凝縮器
７ 膨張弁（膨張手段）
８ 蒸発器
１５ 出口側閉止弁
１６ 入口側閉止弁
DESCRIPTION OF
8
Claims (7)
圧縮機を基準として、膨張手段より上流側に少なくとも２つの閉止弁が設けられて、当該閉止弁間に液化した熱媒体を封止して貯留可能とされており、
封止された熱媒体を再び前記回路全体に戻す熱媒循環動作の際には、膨張手段を通過する熱媒体の流量を経時的に増加させることが可能であることを特徴とするヒートポンプ回路。 A device including at least a compressor, a condenser, an expansion means, and an evaporator is connected with a series of pipes to form an annular circuit, and a heat pump circuit in which a phase change heat medium is enclosed in the circuit,
On the basis of the compressor, at least two stop valves are provided upstream from the expansion means, and the heat medium liquefied between the close valves can be sealed and stored.
In the heat medium circulation operation for returning the sealed heat medium to the entire circuit again, the flow rate of the heat medium passing through the expansion means can be increased with time.
Priority Applications (1)
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| JP2009249535A JP2011094884A (en) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | Heat pump circuit and heat pump type water heater |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014054218A1 (en) * | 2012-10-03 | 2014-04-10 | 株式会社デンソー | Refrigeration cycle device and pilot-operated on-off valve |
-
2009
- 2009-10-29 JP JP2009249535A patent/JP2011094884A/en active Pending
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| JP2014074516A (en) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Denso Corp | Refrigeration cycle device and pilot type opening/closing valve |
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