JP2014214886A - Heat pump system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクルを用いたヒートポンプシステムに関するものである。特には、温水を用いた暖房に使用するヒートポンプシステムにおいて外気を熱源とする熱源側熱交換器の除霜を行うヒートポンプシステムに関する。 The present invention relates to a heat pump system using a refrigeration cycle. In particular, the present invention relates to a heat pump system that performs defrosting of a heat source side heat exchanger that uses outside air as a heat source in a heat pump system that is used for heating using hot water.
従来、特許文献1に記載の給湯装置においては、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒が、給湯用熱交換器を流れ、電子膨張弁を介して外気を熱源とする熱源側熱交換器を流れて圧縮機に戻る。給湯用熱交換器に給水ポンプからタンク内の水が供給され、水と冷媒とが熱交換する。
Conventionally, in the hot water supply apparatus described in
そして、熱源側熱交換器の除霜運転時には、給水ポンプを停止させて、電子膨張弁の開度を大きくして除霜していた。また、特許文献1の別の回路では、放熱器と成る給湯用熱交換器を通さずに圧縮機の冷媒出口から蒸発器から成る熱源側熱交換器に高圧冷媒が流れるようにバイパス回路を有する。かつ、バイパス回路に電磁弁等の流量調節弁を配置し、除霜運転時にはこの流量調整弁を開とし、高温冷媒を蒸発器に導入させる除霜方法が提案されている。
And at the time of the defrosting operation of the heat source side heat exchanger, the feed water pump was stopped and the opening degree of the electronic expansion valve was increased to defrost. Another circuit of
上記特許文献1の技術によると、蒸発器入口に到達する冷媒温度を高くするためには、除霜運転時の吐出圧力を高くする必要があり、除霜運転時の圧縮機の消費電力または消費動力が高くなる。従って、除霜運転時の圧縮機の消費電力または消費動力を節約できるとともに除霜運転を速やかに終了するヒートポンプシステムが望まれる。
According to the technique of
本発明は、上記問題点に鑑み、除霜運転時の消費電力または消費動力を低く抑えつつ、除霜運転を短時間に行うことによって、高効率な除霜がなされるヒートポンプシステムを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a heat pump system capable of highly efficient defrosting by performing defrosting operation in a short time while suppressing power consumption or power consumption during defrosting operation. With the goal.
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。 Descriptions of patent documents listed as prior art can be introduced or incorporated by reference as explanations of technical elements described in this specification.
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明では、ヒートポンプシステムが、冷媒を圧縮する圧縮機(1)と、圧縮機(1)で圧縮された冷媒と流体との熱交換を行う流体冷媒熱交換器(2)と、流体冷媒熱交換器(2)で加熱された流体から成る加熱流体が流れる加熱装置(6、60)と、を備える。かつ、ヒートポンプシステムが、加熱装置(6、60)と流体冷媒熱交換器(2)とを通過するように加熱流体を循環させる流体循環装置(5、23)と、流体冷媒熱交換器(2)を通過した冷媒の流れを制御する制御弁(9)と、を備える。更に、ヒートポンプシステムが、制御弁(9)を通過した冷媒が流れ外気から吸熱する蒸発器(7)と、少なくとも流体循環装置(5、23)と制御弁(9)とを制御する制御装置(10)と、を備える。そして、制御装置(10)は、蒸発器(7)の除霜運転開始時に、制御弁(9)の開度を非除霜運転時よりも大きくし、かつ流体循環装置(5、23)を運転して流体を流体冷媒熱交換器(2)に流すことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the present invention, the heat pump system includes a compressor (1) that compresses the refrigerant, a fluid refrigerant heat exchanger (2) that performs heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor (1) and the fluid, And a heating device (6, 60) through which a heating fluid composed of the fluid heated by the refrigerant heat exchanger (2) flows. In addition, the heat pump system circulates the heating fluid so as to pass through the heating device (6, 60) and the fluid refrigerant heat exchanger (2), and the fluid refrigerant heat exchanger (2). And a control valve (9) for controlling the flow of the refrigerant that has passed through. Furthermore, the heat pump system controls the evaporator (7) in which the refrigerant that has passed through the control valve (9) flows and absorbs heat from the outside air, and at least the fluid circulation device (5, 23) and the control valve (9). 10). And a control apparatus (10) makes the opening degree of a control valve (9) larger than the time of a non-defrost operation at the time of the defrost operation start of an evaporator (7), and makes a fluid circulation apparatus (5, 23). It is characterized by operating and flowing fluid to the fluid refrigerant heat exchanger (2).
この発明によれば、制御装置(10)は、蒸発器(7)の除霜運転時に、制御弁(9)の開度を大きくし、かつ流体循環装置(5)を運転して流体を流体冷媒熱交換器(2)に流す。よって、流体冷媒熱交換器(2)にて加熱装置(6、60)が保有する熱を、冷媒に供給して、蒸発器(7)の除霜運転を行うことができる。これにより、除霜運転時の消費電力または消費動力を低く抑えつつ、除霜運転を短時間に行うことによって、高効率な除霜が成されるヒートポンプシステムを提供することができる。 According to this invention, the control device (10) increases the opening degree of the control valve (9) and operates the fluid circulation device (5) during the defrosting operation of the evaporator (7), thereby fluidizing the fluid. It flows to the refrigerant heat exchanger (2). Therefore, the heat which a heating apparatus (6, 60) holds in a fluid refrigerant | coolant heat exchanger (2) can be supplied to a refrigerant | coolant, and the defrosting operation of an evaporator (7) can be performed. Accordingly, it is possible to provide a heat pump system in which high-efficiency defrosting is performed by performing the defrosting operation in a short time while suppressing power consumption or power consumption during the defrosting operation.
また、別の発明では、更に、ヒートポンプシステムは、内部熱交換器(15)を有する。内部熱交換器(15)は、流体冷媒熱交換器(2)と膨張弁(16)の間に設けられた高圧側熱交換部(15a)と蒸発器(7)と圧縮機(1)の間に設けられ、かつ高圧側熱交換部(15a)と熱交換する低圧側熱交換部(15b)とから成る。そして、流体冷媒熱交換器(2)の冷媒流出側と蒸発器(7)の冷媒流入側との間に除霜用制御弁(9)を設けたことを特徴としている。 In another invention, the heat pump system further includes an internal heat exchanger (15). The internal heat exchanger (15) includes a high-pressure side heat exchanger (15a), an evaporator (7), and a compressor (1) provided between the fluid refrigerant heat exchanger (2) and the expansion valve (16). It consists of a low-pressure side heat exchange part (15b) provided between them and exchanging heat with the high-pressure side heat exchange part (15a). A defrosting control valve (9) is provided between the refrigerant outflow side of the fluid refrigerant heat exchanger (2) and the refrigerant inflow side of the evaporator (7).
この発明によれば、内部熱交換機15によって冷凍サイクルの効率を良くして、流体冷媒熱交換器2にて加熱される流体を効率よく昇温することができ、かつ、この昇温された熱を利用して短時間で効率よく除霜することができる。また、除霜時においては、内部熱交換器15をバイパスして冷媒が制御弁9を流れ、内部熱交換器15に熱を奪われることを抑制して短時間で除霜できる。
According to the present invention, the efficiency of the refrigeration cycle can be improved by the
更に別の発明では、ヒートポンプシステムは、更に、加熱流体の温度を検出する流体温度検出手段(11)と、圧縮機(1)で圧縮された冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段(12)と、を有する。そして、制御装置(10)は、冷媒温度検出手段(12)が検出した冷媒の温度から所定温度減算した値が、流体温度検出手段(11)が検出した加熱流体の温度よりも高いか否かを判定する。そして、高い場合に、除霜運転開始時の圧縮機(1)の回転数よりも圧縮機(1)の回転数を所定量低下させることを特徴としている。 In yet another invention, the heat pump system further includes a fluid temperature detecting means (11) for detecting the temperature of the heated fluid, and a refrigerant temperature detecting means (12) for detecting the temperature of the refrigerant compressed by the compressor (1). And having. Then, the control device (10) determines whether or not a value obtained by subtracting a predetermined temperature from the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature detecting means (12) is higher than the temperature of the heated fluid detected by the fluid temperature detecting means (11). Determine. And when high, it is characterized by lowering | hanging the rotation speed of a compressor (1) predetermined amount rather than the rotation speed of the compressor (1) at the time of a defrost operation start.
この発明によれば、冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体の温度よりも高い場合に、圧縮機1の回転数を所定量低下させるから、圧縮機1の電力または動力を削減することができ、また吐出温度が下がることにより、冷媒が充分に流体から吸熱できる。
According to the present invention, when the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature from the temperature of the refrigerant is higher than the temperature of the fluid detected by the fluid temperature detecting means 11, the rotational speed of the
更に別の発明では、ヒートポンプシステムは、更に、加熱流体の温度を検出する流体温度検出手段(11)と、圧縮機(1)で圧縮された冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段(12)と、を有する。そして、制御装置(10)は、冷媒温度検出手段(12)が検出した冷媒の温度から所定温度減算した値が、流体温度検出手段(11)が検出した加熱流体の温度よりも高いか否かを判定する。そして、高い場合に、除霜運転開始時の制御弁(9)の開度よりも制御弁(9)の開度を所定量大きくさせることを特徴としている。 In yet another invention, the heat pump system further includes a fluid temperature detecting means (11) for detecting the temperature of the heated fluid, and a refrigerant temperature detecting means (12) for detecting the temperature of the refrigerant compressed by the compressor (1). And having. Then, the control device (10) determines whether or not a value obtained by subtracting a predetermined temperature from the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature detecting means (12) is higher than the temperature of the heated fluid detected by the fluid temperature detecting means (11). Determine. And when it is high, the opening degree of the control valve (9) is made larger by a predetermined amount than the opening degree of the control valve (9) at the start of the defrosting operation.
これによれば、冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体の温度よりも高い場合に、制御弁9の開度を所定量大きくさせるから、圧縮機1の高圧側の圧力が減少して、圧縮機1の電力または動力を削減することができる。また、圧縮機1の吐出側の温度である吐出冷媒温度を下げ、水冷媒熱交換器2を介して給水から冷媒が充分に吸熱できる状態にする。
According to this, since the opening degree of the control valve 9 is increased by a predetermined amount when the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature from the refrigerant temperature is higher than the fluid temperature detected by the fluid temperature detecting means 11, the
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。 In addition, the code | symbol in parentheses described in a claim and each said means is an example which shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later easily, and limits the content of invention is not.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where a part of the configuration is described in each form, the other forms described above can be applied to the other parts of the configuration.
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the embodiments are partially combined even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図4を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態を示すヒートポンプシステムを示す。図1において圧縮機1は、電動機で圧縮部が駆動されて冷媒を圧縮する電動圧縮機から成る。この実施形態においては冷媒は二酸化炭素からなるが、他の冷媒を使用することもできる。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a heat pump system showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
水冷媒熱交換器2は、圧縮機1で圧縮された冷媒と内部を流れる流体となる不凍液(以下、単に水、温水、給水のいずれかとも言う)との熱交換を行う。水冷媒熱交換器2にて加熱された水が流れる温水用配管3と、床暖房パネル4と、水冷媒熱交換器2を通過するように水を循環させる循環ポンプ5とが床暖房装置6に設けられている。
The water-
圧縮機1から水冷媒熱交換器2を通過した冷媒は、外気から吸熱する外部熱交換器をなす蒸発器7に向かって冷凍サイクル内を流れる。水冷媒熱交換器2と蒸発器7との間に制御弁9が設けられている。この制御弁9は、制御装置10からの制御信号により開度が制御される。これら圧縮機1、水冷媒熱交換器2、制御弁9、および蒸発器7は、外気から熱を汲み上げる冷凍サイクル装置50を構成している。冷凍サイクル装置50は、床暖房装置6と一体化されている。
The refrigerant that has passed through the water
制御装置10は、少なくとも循環ポンプ5と制御弁9とを制御する。かつ、制御装置10は、蒸発器7の除霜運転の開始に応じて制御弁9の開度を通常運転時よりも大きくし、更に、循環ポンプ5が停止しているときは、循環ポンプ5を回転させる。
The
除霜運転が行われていない床暖房装置6の運転時においては、圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒が、水冷媒熱交換器2を介して床暖房装置6内の水を温水(例えば35℃)にする。これによって、床の下に敷設された床暖房パネル4からの放熱によって家屋内の床が暖房される。この間、循環ポンプ5によって水が水冷媒熱交換器2と床暖房パネル4との間を循環する。
During the operation of the
また、制御弁9の開度が制御され、この制御弁9は、蒸発器7の冷媒流入側に配置された膨張弁として機能している。そのために、蒸発器7内で冷媒が蒸発し、外気から蒸発器7が吸熱する。吸熱した冷媒は、圧縮機1に吸い込まれ加圧される。このようにして、床暖房装置6の水が加熱されている過程で、蒸発器7に霜が付着し、除霜の必要が生じる。除霜の必要が生じる頃には、床暖房装置6の水が充分に加熱されている。
Moreover, the opening degree of the control valve 9 is controlled, and this control valve 9 functions as an expansion valve disposed on the refrigerant inflow side of the
除霜運転は、蒸発器7の着霜が検出されたとき等の周知のタイミングで開始される。この除霜運転時には、循環ポンプ5は回転を続けるように制御される。これにより、床暖房装置6内の水(温水)は、床暖房パネル4と水冷媒熱交換器2との間を循環している。
The defrosting operation is started at a known timing such as when frosting of the
また、除霜運転が開始されると、制御弁9の開度が、非除霜時の通常運転時よりも所定量大きくされる(例えば全開とされる)。これにより、圧縮機1で加熱され、更に、床暖房装置6内の温水で加熱された冷媒が、開度が大きくなった制御弁9を通過して蒸発器7流れ込み、蒸発器7を加熱して、除霜運転が成される。
Further, when the defrosting operation is started, the opening degree of the control valve 9 is increased by a predetermined amount (for example, fully opened) as compared with the normal operation during non-defrosting. Thus, the refrigerant heated by the
水冷媒熱交換器2の内部を流れる液体は、水や不凍液に限らない。従って、水冷媒熱交換器2は液冷媒熱交換器とも称される。水冷媒熱交換器2で加熱された水の温度を検出する水温度検出センサ11を有している。そして、除霜運転の間に、制御装置10は水冷媒熱交換器2と循環ポンプ5の間の水(給水)の温度を検出する水温度検出センサ11からの信号をモニターしている。
The liquid flowing inside the water-
また、圧縮機1で圧縮された冷媒の温度を検出する冷媒吐出温度センサ12が、圧縮機1の吐出側に設けられている。そして、制御装置10は、冷媒吐出温度センサ12からの冷媒吐出温度をモニターしている。
A refrigerant
そして、冷媒吐出温度センサ12が検出した冷媒の温度から、所定温度だけ減算した温度が、水温度検出センサ11が検出した温水の温度よりも高い場合に、制御装置10が、圧縮機1の回転数を所定量低下させる。
When the temperature obtained by subtracting a predetermined temperature from the refrigerant temperature detected by the refrigerant
図2は、第1実施形態のヒートポンプシステム100の制御を示す。除霜運転の最中の所定のインターバルで図2の制御が制御装置10によって繰り返し実行される。図2のステップS21において制御がスタートすると、ステップS22において、水温度検出センサ11が検出した水温度と、冷媒吐出温度との関係を判定する。
FIG. 2 shows control of the
冷媒吐出温度から所定温度αだけ減算した温度が、水温度よりも小さくない場合は、ステップS23に進むようにしている。ステップS23では、圧縮機1の回転数を所定量減じ、吐出温度を下げ、水冷媒熱交換器2を介して温水から冷媒が吸熱できる状態とする。この結果、圧縮機1で消費される電力または動力が節約できる。
If the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature α from the refrigerant discharge temperature is not smaller than the water temperature, the process proceeds to step S23. In step S23, the rotation speed of the
ステップ22において、冷媒吐出温度から所定温度αだけ減算した温度が、給水温度検出センサ11が検出した給水温度よりも低い場合は、ステップS24で制御を終了する。この図2の制御は、除霜運転期間中に所定のタイムインターバルで繰り返される。αは水から冷媒に充分に熱伝達されるために必要な温度差であり、予め実験等で決定されている。
In step 22, when the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature α from the refrigerant discharge temperature is lower than the feed water temperature detected by the feed water
図3を用いて、上記第1実施形態における除霜と従来の除霜とを比較し、除霜運転時間の短縮効果を説明する。図3において、縦軸には除霜時間比率を示しており、従来の除霜制御での除霜時間比率を1としている。本発明の第1実施形態においては、除霜時間比率は0.3程度であり、約70%の時間短縮が可能となる。 Using FIG. 3, the defrosting in the said 1st Embodiment and the conventional defrost are compared, and the shortening effect of a defrost operation time is demonstrated. In FIG. 3, the vertical axis represents the defrosting time ratio, and the defrosting time ratio in the conventional defrosting control is 1. In the first embodiment of the present invention, the defrosting time ratio is about 0.3, and the time can be reduced by about 70%.
従来の除霜運転においては、圧縮機1のエネルギーのみで除霜を行うことが一般的であった。それに対し、この実施形態においては、通常運転に外気熱を利用して沸かした温水で冷媒を温めることで、短時間かつ高効率に除霜運転を行うことが出来る。
In the conventional defrosting operation, it is common to perform defrosting only with the energy of the
図4は、除霜運転時のモリエル線図である。図4の縦軸に圧力(p)をとり、横軸に比エンタルピー(h)をとっている。図4において、a→b間は、圧縮機による冷媒圧力の昇圧を示す。b→c間は、水冷媒熱交換器により冷媒が加熱される(温水から冷媒が吸熱する)ことによる冷媒の比エンタルピーの増加を示している。c→d間は、制御弁9による冷媒の減圧を示している。d→a間は、蒸発器を加熱して除霜することによる比エンタルピーの減少を示している。 FIG. 4 is a Mollier diagram during the defrosting operation. In FIG. 4, the vertical axis represents pressure (p), and the horizontal axis represents specific enthalpy (h). In FIG. 4, the increase in the refrigerant pressure by the compressor is indicated between a → b. Between b-> c, the specific enthalpy of the refrigerant is increased due to the refrigerant being heated by the water-refrigerant heat exchanger (the refrigerant absorbs heat from the hot water). Between c → d, the decompression of the refrigerant by the control valve 9 is shown. Between d → a, the specific enthalpy is reduced by heating the evaporator to defrost.
比較例と成る除霜運転においては、圧縮機1のエネルギーのみで除霜運転している。図4において、比較例の除霜運転時のモリエル線図を一部破線で示している。比較例の除霜運転時のモリエル線図では、a→bb間は、圧縮機1による冷媒圧力の昇圧を示す。bb→db間は、圧縮機1の高圧側の冷媒を電磁弁とキャピラリとを介して蒸発器7に導いたときの冷媒の減圧を示している。db→a間は、蒸発器を加熱して除霜することによる比エンタルピーの減少を示している。比較例の除霜能力は、a−db間の長さに相当し、上記実施形態の除霜能力は、a−d間の長さに相当し、除霜能力が向上している。比較例の除霜運転の成績係数をCOP=1とするとき、実施形態の除霜運転の成績係数は、COP=1+αと成り、αは温水から冷媒が吸熱する分に相当する。
In the defrosting operation as a comparative example, the defrosting operation is performed only with the energy of the
通常の給湯機においては、除霜運転時には水冷媒熱交換器2において、水に熱量を奪われることを防止するために、水の流れを止めるのが一般的である。しかし、床暖房装置6として用いる場合は、温水の熱容量が大きいために除霜運転中に水を止める必要がない。従って、暖房運転モードから除霜運転に切り替わる際には、水を流し続けることで水冷媒熱交換器2に常に熱量(例えば30℃の戻り水から成る温水の熱量)が供給される。
In a normal water heater, it is common to stop the flow of water in the water-
なお、床暖房装置だけでなく温水を用いた種々の暖房装置が採用できる。いずれにおいても、暖房装置自体(端末装置自体)の熱容量のほか、暖房装置自体に至るまでのホースや温水用配管内の温水の熱容量も活用できる。 In addition, not only a floor heating apparatus but the various heating apparatus using warm water is employable. In any case, in addition to the heat capacity of the heating device itself (terminal device itself), the heat capacity of the hot water in the hose and hot water piping up to the heating device itself can be utilized.
そして、水冷媒熱交換器2において、水から冷媒へ熱を伝えるために、意図的に吐出圧力を下げることによって、圧縮機1の圧縮負荷の軽減(電力消費量軽減)が図れる。更に、吐出圧力が下がることにより、水冷媒熱交換器2内の冷媒の密度が小さく成り、その分、蒸発器7に流入する冷媒量が増加し、更なる除霜運転時間の短縮効果も付随的に発生する。
And in the water
(第1実施形態の作用効果)
上記第1実施形態においては、図1の水冷媒熱交換器で流体冷媒熱交換器2を構成し、床暖房装置6で加熱装置6を構成し、循環ポンプ5で流体循環装置5を構成し、制御弁9は、制御装置10によって、開度を全閉から全開まで調整できる。
(Operational effects of the first embodiment)
In the first embodiment, the fluid
そして、ヒートポンプシステム100は、冷凍システム装置50と床暖房装置6とを含み、冷媒を圧縮する圧縮機1と、圧縮機1で圧縮された冷媒と流体との熱交換を行う流体冷媒熱交換器2とを有する。
The
そして、流体冷媒熱交換器2にて加熱された流体が流れる加熱装置6に流体冷媒熱交換器2を通過するように流体を循環させる流体循環装置5が設けられている。更に、流体冷媒熱交換器2を通過した冷媒の流れを制御する制御弁9と、制御弁9を通過した冷媒が流れ、外気から吸熱する蒸発器7と、少なくとも流体循環装置5と制御弁9とを制御する制御装置10が設けられている。制御装置10は、蒸発器7の除霜運転時に、制御弁9の開度を非除霜運転時よりも大きくし、かつ流体循環装置5を運転して流体を流体冷媒熱交換器2に流す。
A
これによれば、制御装置10は、蒸発器7の除霜運転時に、制御弁9の開度を大きくし、かつ流体循環装置5を運転して流体を流体冷媒熱交換器2に流す。よって、流体冷媒熱交換器2にて加熱された流体が充満している加熱装置6、60が保有する熱を、冷媒に供給して、蒸発器7の除霜運転を行うことができる。これにより、除霜運転時の消費電力または消費動力を低く抑えつつ、除霜運転を短時間に行うことによって、高効率な冷凍サイクルを用いたヒートポンプシステムを提供することができる。
According to this, at the time of the defrosting operation of the
また、流体冷媒熱交換器2は、圧縮機1で圧縮された冷媒と液体との熱交換を行う液冷媒熱交換器2から成り、加熱装置6は、液冷媒熱交換器2にて加熱された液体を放熱させる温水機器6と成る床暖房装置から成る。そして、流体循環装置5は、温水機器6と液冷媒熱交換器2とに液体を循環させるポンプ5から成る。
The fluid
これによれば、制御装置10は、蒸発器7の除霜時に、制御弁9の開度を大きくし、かつポンプ5を回転させる。よって、液冷媒熱交換器2にて加熱された液体を放熱させる温水機器6、60に流れる液体が保有する熱を、冷媒に供給できる。従って、速やかに、蒸発器7の除霜運転を終了させることができる。これにより、除霜運転時の消費電力または消費動力を低く抑えつつ、除霜運転を短時間に行うことによって、高効率な除霜がなされるヒートポンプシステムを提供することができる。
According to this, the
次に、図1および図2に示したように、水温度検出センサ11で流体温度検出手段11が構成され、冷媒吐出温度センサ12で冷媒温度検出手段12が構成されている。そして、ヒートポンプシステム100は、流体冷媒熱交換器2にて加熱された流体の温度を検出する流体温度検出手段11と、圧縮機1で圧縮された冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段12とを有して次の制御を行っている。
Next, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the fluid temperature detection means 11 is configured by the water
つまり、冷媒温度検出手段12が検出した冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体の温度よりも高いか否かを判定する。そして、高い場合に、制御装置10が、除霜運転開始時よりも圧縮機1の回転数を所定量低下させている。
That is, it is determined whether or not the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature from the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant
これによれば、冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体の温度よりも高い場合に、圧縮機1の回転数を所定量低下させるから、圧縮機1の電力または動力を削減することができ、冷媒が充分に流体から吸熱できる。
According to this, when the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature from the temperature of the refrigerant is higher than the temperature of the fluid detected by the fluid
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第2実施形態以下については、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different configurations will be described. In addition, about 2nd Embodiment or less, the same code | symbol as 1st Embodiment shows the same structure, Comprising: The description which precedes is used.
図5を用いて、本発明の第2実施形態を示すヒートポンプシステムを説明する。また、制御は図2の制御が実行される。図5において、圧縮機1は冷媒を圧縮する。水冷媒熱交換器2は、圧縮機1で圧縮された冷媒と内部を流れる流体となる不凍液(以下、単に水、温水、給水のいずれかとも言う)との熱交換を行う。床暖房パネル4および水を流す温水用配管3に水冷媒熱交換器2を通過するように給水を循環させる循環ポンプ5が設けられている。
The heat pump system which shows 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. The control shown in FIG. 2 is executed. In FIG. 5, the
水冷媒熱交換器2と蒸発器7との間に、高圧側熱交換部15aと電子膨張弁16とが接続されている。電子膨張弁16は、制御装置10からの制御信号により開閉状態が制御され、単に膨張弁とも言う。制御弁9を成す除霜用電磁弁9は、通常時(非除霜時には)には閉じており、除霜時は開状態に成っている。従って、通常時には、冷媒が高圧側熱交換部15aと膨張弁16とを通過して蒸発器7に流れる。
Between the water-
蒸発器7内で外気から気化熱を奪った冷媒は、他方の低圧側熱交換部15bを通過して圧縮機1の吸い込み側に導かれる。これにより冷媒は、外気から吸熱して水冷媒熱交換器2を介して床暖房パネル4に流れる給水を加熱する。高圧側熱交換部15aと低圧側熱交換部15bとは熱伝達可能に結合されており、全体として内部熱交換器15を構成している。
The refrigerant that has taken the heat of vaporization from the outside air in the
除霜用電磁弁9は、制御装置10からの制御信号により開、または、閉状態が切替制御される。制御装置10は、少なくとも循環ポンプ5と制御弁9とを制御する。かつ、制御装置10は、蒸発器7の除霜運転の開始に応じて制御弁9を開き、膨張弁16を閉じ、かつ循環ポンプ5が停止している場合は回転させる。
The defrosting solenoid valve 9 is controlled to be opened or closed by a control signal from the
通常運転の場合の床暖房装置6の運転時においては、圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒が、水冷媒熱交換器2を介して床暖房装置6内の水を加熱する。これによって床の下に敷設された床暖房パネル4からの放熱によって家屋内の床が暖房される。この間、循環ポンプ5によって水が水冷媒熱交換器2と床暖房パネル4との間を循環する。
During operation of the
床暖房装置6の給水が加熱されている過程で、蒸発器7に霜が付着し、除霜の必要が生じる。除霜の必要が生じる頃には、床暖房装置6の水が充分に加熱されている。除霜運転は、蒸発器7の着霜が検出されたとき等の周知のタイミングで開始される。
In the process in which the feed water of the
この除霜運転時には、循環ポンプ5は回転を続け、床暖房装置6内の水(温水)は、床暖房パネル4と水冷媒熱交換器2との間を循環している。また、除霜運転が開始されると、除霜用電磁弁9が開かれる。これにより、圧縮機1で加熱され、更に、床暖房装置6内の水で加熱された冷媒が、配管8内を流れ、開かれた除霜用電磁弁9側をバイパスして蒸発器7に流れ込み、蒸発器7の除霜が成される。このバイパス流路80を有することで、内部熱交換器15における冷媒温度低下を防ぐことが出来、除霜効率が良くなる。
During the defrosting operation, the
除霜運転時においては、除霜用電磁弁9が閉から開となり、膨張弁16は開から閉になるため、バイパス流路80を冷媒が流れる。また、除霜用電磁弁9の口径が大きい場合、吐出冷媒圧力を低くすることができ、水冷媒熱交換器2内の冷媒の密度が低下する。よって、水冷媒熱交換器2が保有する冷媒量が減少し、その代わりに、蒸発器7に流れる冷媒量が増加する。
During the defrosting operation, the defrosting solenoid valve 9 is opened from the closed state, and the
第2実施形態においては、水冷媒熱交換器2の冷媒流出側と、蒸発器7の冷媒流入側とを高圧側熱交換部15aと膨張弁16とで接続している。また、蒸発器7の冷媒流出側と圧縮機1とを低圧側熱交換部15bにて接続している。高圧側熱交換部15aと低圧側熱交換部15bとをお互いに熱伝達するように結合して内部熱交換器15が構成されている。この内部熱交換器15は、通常運転時における冷凍サイクルの効率を良くする。なお、制御は、図2の制御を採用することができる。
In 2nd Embodiment, the refrigerant | coolant outflow side of the water refrigerant |
(第2実施形態の作用効果)
第2実施形態においては、図5に示したように、流体冷媒熱交換器2の冷媒流出側と、蒸発器7の冷媒流入側とが、高圧側熱交換部15aと膨張弁16とで接続され、蒸発器7の冷媒流出側と圧縮機1とが、低圧側熱交換部15bにて接続されている。そして、高圧側熱交換部15aと低圧側熱交換部15bとをお互いに熱伝達するように結合して内部熱交換器15を構成している。
(Operational effect of the second embodiment)
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the refrigerant outflow side of the fluid
これによれば、内部熱交換機15によって冷凍サイクルの効率を良くして、流体冷媒熱交換器2にて加熱される流体を効率よく昇温することができ、かつ、この昇温された熱を利用して短時間で効率よく除霜することができる。また、除霜時においては、内部熱交換器15をバイパスして冷媒が制御弁9を流れ、内部熱交換器15に熱を奪われることを抑制して短時間で除霜できる。
According to this, the efficiency of the refrigeration cycle can be improved by the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図6を用いて、本発明の第3実施形態のヒートポンプシステムの制御を説明する。全体構成図は図1または図5が援用できるが、この第3実施形態では図1を援用する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. A different part from embodiment mentioned above is demonstrated. Control of the heat pump system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Although FIG. 1 or FIG. 5 can be used for the entire configuration diagram, FIG. 1 is used in this third embodiment.
図1の制御弁9は、通常運転時は閉じているが、除霜運転時には、除霜用開度まで開かれる。制御弁9が開と成っている除霜運転の最中の所定のインターバルで、図6の制御が繰り返し実行される。ステップS61において制御がスタートすると、ステップS62において、水温度検出センサ11(図1)が検出した給水温度と、冷媒吐出温度センサ12が検出した冷媒吐出温度との関係を判定する。冷媒吐出温度から所定温度αだけ減算した温度が、給水温度よりも小さくない場合は、ステップS63に進むようにしている。
The control valve 9 in FIG. 1 is closed during normal operation, but is opened to the defrosting opening degree during defrosting operation. The control of FIG. 6 is repeatedly executed at a predetermined interval during the defrosting operation in which the control valve 9 is open. When the control starts in step S61, in step S62, the relationship between the water supply temperature detected by the water temperature detection sensor 11 (FIG. 1) and the refrigerant discharge temperature detected by the refrigerant
ステップS63では、図1の制御弁9の開度を所定量さらに大きくする。この結果、圧縮機1の吐出側の温度である吐出温度(吐出圧力)を下げ、水冷媒熱交換器2を介して給水から冷媒が吸熱できる状態にする。
In step S63, the opening degree of the control valve 9 in FIG. 1 is further increased by a predetermined amount. As a result, the discharge temperature (discharge pressure) which is the temperature on the discharge side of the
ステップ62において、給水温度が、冷媒吐出温度から所定温度αだけ減算した温度よりも高い場合は、ステップS64で制御を終了する。この図6の制御は、除霜運転期間中に所定のタイムインターバルで繰り返される。 In step 62, when the feed water temperature is higher than the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature α from the refrigerant discharge temperature, the control is terminated in step S64. The control in FIG. 6 is repeated at predetermined time intervals during the defrosting operation period.
(第3実施形態の作用効果)
上記第3実施形態においては、流体冷媒熱交換器2にて加熱された流体の温度を検出する流体温度検出手段11と、圧縮機1で圧縮された冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段12とを有している。そして、冷媒温度検出手段12が検出した冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体の温度よりも高いか否かを判定する。そして、高い場合に、制御装置10が、制御弁9の開度を除霜運転開始時よりも所定量大きくさせる制御を行っている。
(Operational effect of the third embodiment)
In the third embodiment, the fluid temperature detecting means 11 for detecting the temperature of the fluid heated by the fluid
これによれば、冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体の温度よりも高い場合に、制御弁9の開度を所定量大きくさせるから、圧縮機1の高圧側の圧力が減少して、圧縮機1の電力または動力を削減することができる。また、圧縮機1の吐出側の温度である吐出温度を下げ、水冷媒熱交換器2を介して給水から冷媒が充分に吸熱できる状態にする。
According to this, since the opening degree of the control valve 9 is increased by a predetermined amount when the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature from the refrigerant temperature is higher than the fluid temperature detected by the fluid
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。この第4実施形態は、図5の全体構成と図6の制御を組み合わせたものである。ただし、図5の除霜用の制御弁9として、開度が複数段に制御可能である弁を採用している。第4実施形態を、図5と図6とを援用して説明する。図5の制御弁9は、通常時は閉じ、除霜時には開く。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. A different part from embodiment mentioned above is demonstrated. The fourth embodiment is a combination of the overall configuration of FIG. 5 and the control of FIG. However, as the defrosting control valve 9 in FIG. 5, a valve whose opening degree can be controlled in a plurality of stages is adopted. A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The control valve 9 in FIG. 5 is closed during normal operation and opened during defrosting.
除霜運転の最中の所定のインターバルで図6の制御が繰り返し実行される。ステップS61において制御がスタートすると、ステップS62において、給水温度検出センサ11が検出した給水温度と、冷媒吐出温度センサ12が検出した冷媒吐出温度との関係を判定する。冷媒吐出温度から所定温度αだけ減算した温度が、給水温度よりも小さくない場合は、ステップS63に進むようにしている。
The control in FIG. 6 is repeatedly executed at a predetermined interval during the defrosting operation. When control starts in step S61, in step S62, the relationship between the feed water temperature detected by the feed water
ステップS63では、図5の除霜用電磁弁5の開度をあらかじめ設定された所定量さらに大きくする。この結果、圧縮機1の高圧側の圧力が低下し、圧縮機1で消費される電力または動力が節約できる。ステップ62において、給水温度が、冷媒吐出温度から所定温度αだけ減算した温度よりも高い場合は、ステップS64で制御を終了する。この図6の制御は、除霜運転期間中に所定のタイムインターバルで繰り返される。
In step S63, the opening degree of the defrosting
(第4実施形態の作用効果)
上述したように第4実施形態は、図5の全体構成と図6の制御を組み合わせている。つまり内部熱交換器15を有する冷凍サイクル装置50と床暖房装置6とを持つヒートポンプシステム100において、図6のように除霜運転時の制御弁9の開度を制御している。
(Operational effect of the fourth embodiment)
As described above, the fourth embodiment combines the overall configuration of FIG. 5 and the control of FIG. That is, in the
従って、内部熱交換器15によって効率よく床暖房装置6の温水温度を上昇させ、除霜運転時において、冷媒が効率よく温水から吸熱するように、制御弁9の開度を制御して圧縮機1の吐出側の高圧を低下させている。これにより圧縮機1駆動用の電力または動力が軽減でき、更に、短時間で終了する除霜が効率よく行われる。
Therefore, the temperature of the warm water of the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図7を用いて、本発明の第5実施形態を示すヒートポンプシステムを説明する。図7において、加熱装置6は、室内(庫内を含む)を流れる空気の温度を暖める室内暖房装置6から成る(本発明の室内暖房装置は、庫内暖房装置を含む)。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. A different part from embodiment mentioned above is demonstrated. A heat pump system showing a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the
圧縮機1は冷媒を圧縮する。この実施形態において、冷媒は二酸化炭素からなるが、他の冷媒を使用することもできる。流体冷媒熱交換器を成す凝縮器2は、圧縮機1で圧縮された冷媒と内部を流れる空気との熱交換を行う。
The
凝縮器2にて加熱された空気は、温風として室内等の所定の大きさの空間内の温度を上昇させる。この温風の温度は、流体温度検出手段11となる吹出温度センサ11で検出される。凝縮器2を通過するように室内に空気を循環させる送風機5が設けられている。圧縮機1から凝縮器2を通過した冷媒は、外気から吸熱する外部熱交換器を成す蒸発器7に向かって流れる。
The air heated by the
凝縮器2と蒸発器7との間に、高圧側熱交換部15aと第1電子膨張弁16(単に第1膨張弁16とも言う)とが接続されている。除霜用の制御弁を成す第2電子膨張弁9(単に第2膨張弁9とも言う)は、除霜時以外は全閉されている。従って、通常時における冷媒は、高圧側熱交換部15aと第1膨張弁16とを通過して蒸発器7に流れる。
Between the
蒸発器7内で膨張し外気から気化熱を奪った冷媒は、低圧側熱交換部15bを通過して圧縮機1の吸入側に導かれる。これにより冷媒は、外気から吸熱して凝縮器2を介して凝縮器2を通過する空気を加熱する。この空気は、室内を循環して当該室内を暖房する。
The refrigerant that has expanded in the
制御は、図2の方式または図6の方式によることができる。図2の方式と図6の方式とを同時に用いることもできる。この第5実施形態は、図6の方式を採用している。除霜用の制御弁を成す第2膨張弁9は、制御装置10からの制御信号により開度が制御される。制御装置10は、少なくとも送風機5の回転と除霜用の制御弁を成す第2膨張弁9の開度とを制御する。そして、制御装置10は、蒸発器7の除霜運転の開始に応じて第2膨張弁9を閉から開に切り替える。かつ送風機5が停止している場合は送風機5を回転させる。
The control can be performed by the method shown in FIG. 2 or the method shown in FIG. The method of FIG. 2 and the method of FIG. 6 can be used simultaneously. The fifth embodiment employs the method of FIG. The opening degree of the second expansion valve 9 that forms the control valve for defrosting is controlled by a control signal from the
「除霜運転が行われていない場合」の室内の暖房運転時においては、圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒が、凝縮器2を介して空気の温度を高温にする。これによって室内等の所定空間内の温度が上昇する。この間、送風機5によって空気が凝縮器2内を通過して室内を循環する。
During the indoor heating operation when “defrosting operation is not performed”, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
室内の空気が加熱されている過程で、蒸発器7に霜が付着し、除霜の必要が生じる。除霜の必要が生じる頃には、室内の空気は充分に温度上昇している。除霜運転は蒸発器7の着霜が検出されたとき等の周知のタイミングで開始される。この除霜運転時には、送風機5は回転を続け、室内の空気は凝縮器2を循環している。
In the process in which the indoor air is heated, frost adheres to the
また、除霜運転が開始されると、除霜用の制御弁を成す第2膨張弁9の開度が、非除霜時の通常運転時の全閉状態から除霜用開度となる。一方、第1膨張弁16は全閉にされる。これにより、圧縮機1で加熱され、更に、凝縮器2を介して温度の高い循環する空気で加熱された冷媒が、除霜用開度となった第2膨張弁9側をバイパスしてバイパス流路80を通過して蒸発器7流れ込み、蒸発器7の除霜が成される。
Further, when the defrosting operation is started, the opening degree of the second expansion valve 9 that constitutes the defrosting control valve becomes the defrosting opening degree from the fully closed state during the normal operation during non-defrosting. On the other hand, the
第5実施形態においては、凝縮器2の冷媒流出側と、蒸発器7の冷媒流入側とを高圧側熱交換部15aと第1膨張弁16とで接続している。また、蒸発器7の冷媒流出側と圧縮機1とを低圧側熱交換部15bにて接続している。高圧側熱交換部15aと低圧側熱交換部15bとをお互いに熱伝達するように結合して内部熱交換器15が構成されている。
In 5th Embodiment, the refrigerant | coolant outflow side of the
そして、除霜中において、所定のインターバルで図6の制御が繰り返し実行される。図6のステップS62において、流体温度となる吹出温度センサ11で検出した温度が、冷媒吐出温度から所定温度αだけ減算した温度より大きくないと、図7の第2膨張弁9の開度が所定量大きくなるよう制御される。
Then, during the defrosting, the control in FIG. 6 is repeatedly executed at predetermined intervals. In step S62 in FIG. 6, if the temperature detected by the
(第5実施形態の作用効果)
上述の図7のように、第5実施形態においては、空気が流れる凝縮器2で、流体冷媒熱交換器2が構成されている。つまり、流体冷媒熱交換器2は、圧縮機1で圧縮された冷媒と空気との熱交換を行う空気冷媒熱交換器2から成る。そして、ヒートポンプシステム100は、冷凍システム装置50と、送風機5と凝縮器2と、凝縮器2からの温風が循環する限られた空間体積を有する図示しない部屋(室内または庫内)とを有する室内暖房装置6とから構成されている。
(Operational effects of the fifth embodiment)
As shown in FIG. 7 described above, in the fifth embodiment, the fluid
加熱装置6は、空気冷媒熱交換器2にて加熱された空気で暖房する室内暖房装置6から成る。また、流体循環装置5は、空気冷媒熱交換器2を通過するように空気冷媒熱交換器で加熱された空気を循環させる送風機5から成る。
The
これによれば、除霜運転時に、制御弁の開度を大きくし、かつ送風機5を回転させるから、空気冷媒熱交換器2にて空気を加熱する室内暖房装置6が保有する熱を冷媒に供給して、蒸発器7の除霜運転を行うことができる。これにより、除霜運転時の消費電力または消費動力を低く抑えつつ、除霜運転を短時間に行うことによって、高効率な冷凍サイクルを用いたヒートポンプシステム100を提供することができる。
According to this, since the opening degree of the control valve is increased and the
また、第5実施形態のヒートポンプシステム100の制御は、図2の方式または図6の方式によることができる。図2の方式によるときは、流体冷媒熱交換器2にて加熱された流体と成る空気の温度を検出する流体温度検出手段11(吹出温度センサ11)が用いられる。また、圧縮機1で圧縮された冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段12(冷媒吐出温度センサ12)が用いられる。
Further, the control of the
そして、冷媒温度検出手段12が検出した冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した温度よりも高い場合に、制御装置10が、圧縮機1の回転数を所定量低下させる。
When the temperature obtained by subtracting a predetermined temperature from the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant
これによれば、冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体(空気)の温度よりも高い場合に、圧縮機1の回転数を所定量低下させるから、圧縮機1の電力または動力を削減することができる。かつ、圧縮機1の回転数の低下によって冷媒の温度が下がるので、凝縮器2を介して空気によって冷媒が充分に加熱されるようになる。
According to this, when the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature from the temperature of the refrigerant is higher than the temperature of the fluid (air) detected by the fluid
また、第5実施形態のヒートポンプシステム100の制御を、図6の方式によって行うときは、凝縮器2から成る流体冷媒熱交換器2にて加熱された空気から成る流体の温度を検出する流体温度検出手段11が用いられる。また、圧縮機1で圧縮された冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段12が用いられる。
When the control of the
そして、冷媒温度検出手段12が検出した冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した流体の温度よりも高い場合に、制御装置10が、制御弁9の開度を予め設定された除霜用開度から更に所定量大きくさせる。
When the temperature obtained by subtracting a predetermined temperature from the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant
これによれば、冷媒の温度から所定温度減算した温度が、流体温度検出手段11が検出した加熱された空気からなる流体の温度よりも高い場合に、制御弁9の開度を所定量大きくさせるから、圧縮機1の高圧側の圧力が減少して、圧縮機1の電力または動力を削減することができる。更に、圧縮機1の高圧側の圧力が減少することにより、凝縮器2を通過する冷媒の温度が低下し、冷媒が充分に吸熱することができる。
According to this, when the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature from the temperature of the refrigerant is higher than the temperature of the fluid made of heated air detected by the fluid
一方、除霜期間中は、送風機5を回転し続けるため、凝縮器2からの温風が循環する室内暖房装置6の限られた空間体積を有する図示しない部屋(室内または庫内)には、高温の空気が循環している。よって、この空気並びに温度が上がっている部屋(室内または庫内)が有する熱容量を利用して、凝縮器2を介して冷媒に吸熱させる(冷媒を加熱する)ことができる。
On the other hand, during the defrosting period, in order to keep the
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図8を用いて、本発明の第6実施形態を示すヒートポンプシステムを説明する。この第6実施形態は、水冷媒熱交換器2によって加熱された温水を床暖房装置6に使用すると共に、貯湯タンク21に高温水を供給する給湯用熱交換器22を介して貯湯タンク21内の給水(給湯用水)を加熱する給湯装置60にも使用するものである。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. A different part from embodiment mentioned above is demonstrated. A heat pump system showing a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the sixth embodiment, hot water heated by the water-
水冷媒熱交換器2からの温水は、循環ポンプ5を運転するか第1給湯ポンプ23を運転するかによって、床暖房パネル4に行くか給湯用熱交換器22に行くか切替えることができる。給湯用熱交換器22と貯湯タンク21の間には、第2給湯ポンプ24が設けられている。
The hot water from the water-
この第6実施形態においては、除霜期間中において、第2水冷媒熱交換器2を流れる温水の熱容量を、循環ポンプ5と第1給湯ポンプ23とを切替制御して、選択して大きくすることができる。換言すれば、熱容量の大きいほうのポンプ5、23を運転できる。
In the sixth embodiment, during the defrosting period, the heat capacity of the hot water flowing through the second water
なお、給湯用熱交換器22は貯湯タンク21内に設けても良い。給湯用熱交換器22は、貯湯タンク21内の給水と床暖房装置6の温水が混じらないようにするため熱交換器である。この種の熱交換器は、床暖房装置6側に設けても良い。
The hot water supply heat exchanger 22 may be provided in the hot
(第6実施形態の作用効果)
第6実施形態においては、図8のように、ヒートポンプシステム100が、冷凍サイクル装置50と床暖房装置6と給湯装置60とから構成されている。そして、図8の水冷媒熱交換器2で流体冷媒熱交換器2を構成し、床暖房装置6と給湯装置60とで加熱装置6、60を構成されている。また、循環ポンプ5と第1給湯ポンプ23とで流体循環装置5、23が構成され、制御弁9は、制御装置10によって、開度を全閉から全開まで調整できる。
(Operational effects of the sixth embodiment)
In the sixth embodiment, as shown in FIG. 8, the
そして、ヒートポンプシステム100は、冷媒を圧縮する圧縮機1と、圧縮機1で圧縮された冷媒と流体との熱交換を行う流体冷媒熱交換器2とを有する。更に、流体冷媒熱交換器2にて加熱された流体となる温水が流れる加熱装置6、60に流体冷媒熱交換器2を通過するように流体を循環させる流体循環装置5、23となる循環ポンプ5と第1給湯ポンプ23とが設けられている。
The
更に、流体冷媒熱交換器2を通過した冷媒の流れを制御する制御弁9と、制御弁9を通過した冷媒が流れ、外気から吸熱する蒸発器7と、少なくとも流体循環装置5、23と制御弁9とを制御する制御装置10が設けられている。制御装置10は、蒸発器7の除霜運転時に、制御弁9の開度を非除霜運転時よりも大きくし、かつ流体循環装置5となる循環ポンプ5と第1給湯ポンプ23との少なくともいずれかを運転して流体と成る温水を流体冷媒熱交換器2に流し続ける。
Furthermore, the control valve 9 that controls the flow of the refrigerant that has passed through the fluid
これによれば、流体冷媒熱交換器2にて加熱された流体が充満している加熱装置6、60が保有する熱を、冷媒に供給して、蒸発器7の除霜運転を行うことができる。これにより、除霜運転時の消費電力または消費動力を低く抑えつつ、除霜運転を短時間に行うことによって、高効率な冷凍サイクルを用いたヒートポンプシステムを提供することができる。
According to this, the heat which the
このように、加熱装置6、60は、床を暖房する床暖房装置6、タンクに温水を供給する給湯装置60から成る温水供給装置60のいずれかを含む。従って、床暖房装置6または温水供給装置60が保有する熱を利用して蒸発器の除霜を速やかに完了させることができる。
Thus, the
(他の実施形態)
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the preferred embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
例えば、凝縮器を通る空気で暖められる室内は家屋の室内でなくとも良く、閉じられた空間となる車載等の庫内であっても良い。また、制御弁で流量を調整する場合は、弁の開度を微調節するものに限らず、ON−OFF弁のデューティ比を制御して流量を制御する弁であっても良い。また、電磁弁に限らず、ステップモータを使用した電動弁等の制御信号で弁動作が制御される制御弁を使用できることは勿論である。 For example, the room heated by the air passing through the condenser does not have to be a room in a house, but may be in an in-vehicle storage or the like that becomes a closed space. Further, when the flow rate is adjusted by the control valve, the flow rate is controlled by controlling the duty ratio of the ON-OFF valve, not limited to the fine adjustment of the opening degree of the valve. In addition to the electromagnetic valve, it is of course possible to use a control valve whose valve operation is controlled by a control signal such as an electric valve using a step motor.
また、圧縮機は電動圧縮機に限らず、内燃機関で駆動される圧縮機であっても良い。加熱装置は、温水が流れる種々の装置から構成でき、例えば、タンクと成る温水プールまたは温水槽に温水を供給する装置であっても良い。更に、ポンプ内を循環する流体は、水に限らず油等、他の流体でも良い。 The compressor is not limited to an electric compressor, and may be a compressor driven by an internal combustion engine. The heating device can be composed of various devices through which hot water flows. For example, the heating device may be a device that supplies hot water to a hot water pool or a hot water tank serving as a tank. Furthermore, the fluid circulating in the pump is not limited to water, but may be other fluids such as oil.
また、図6のように制御弁の開度を所定量大きくして高圧側の圧力を減少させ、圧縮機の電力または動力を削減する場合は、除霜用開度は全開ではなく、更に開度を大きくできる状態で除霜を開始する。しかし、図2のように圧縮機の回転数を制御する場合は、除霜時においては、制御弁9は全開とされる。この場合は、全閉と全開とを切替える構造の簡単な電磁弁が使用できる。 Also, as shown in FIG. 6, when the opening of the control valve is increased by a predetermined amount to reduce the pressure on the high pressure side and the power or power of the compressor is reduced, the opening for defrosting is not fully opened but is further opened. Start defrosting in a state where the degree can be increased. However, when the rotational speed of the compressor is controlled as shown in FIG. 2, the control valve 9 is fully opened during defrosting. In this case, a simple solenoid valve having a structure for switching between fully closed and fully open can be used.
1 圧縮機
2 流体冷媒熱交換器、液冷媒熱交換器、空気冷媒熱交換器
5 流体循環装置、ポンプ、送風機
6、60 加熱装置、温水機器、室内暖房装置、床暖房装置、給湯装置
7 蒸発器
9 制御弁
10 制御装置
11 流体温度検出手段
12 冷媒温度検出手段
15、(15a、15b) 内部熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記圧縮機(1)で圧縮された前記冷媒と流体との熱交換を行う流体冷媒熱交換器(2)と、
前記流体冷媒熱交換器(2)で加熱された前記流体から成る加熱流体が流れる加熱装置(6、60)と、
前記加熱装置(6、60)と前記流体冷媒熱交換器(2)とを通過するように前記加熱流体を循環させる流体循環装置(5、23)と、
前記流体冷媒熱交換器(2)を通過した前記冷媒の流れを制御する制御弁(9)と、
前記制御弁(9)を通過した前記冷媒が流れ、外気から吸熱する蒸発器(7)と、
少なくとも前記流体循環装置(5、23)と前記制御弁(9)とを制御する制御装置(10)と、を備え、
前記制御装置(10)は、前記蒸発器(7)の除霜運転開始時に、前記制御弁(9)の開度を非除霜運転時よりも大きくし、かつ前記流体循環装置(5、23)を運転して前記流体を前記流体冷媒熱交換器(2)に流すことを特徴とするヒートポンプシステム。 A compressor (1) for compressing the refrigerant;
A fluid refrigerant heat exchanger (2) for exchanging heat between the refrigerant compressed by the compressor (1) and a fluid;
A heating device (6, 60) through which a heating fluid composed of the fluid heated by the fluid refrigerant heat exchanger (2) flows;
A fluid circulation device (5, 23) for circulating the heating fluid so as to pass through the heating device (6, 60) and the fluid refrigerant heat exchanger (2);
A control valve (9) for controlling the flow of the refrigerant that has passed through the fluid refrigerant heat exchanger (2);
An evaporator (7) in which the refrigerant that has passed through the control valve (9) flows and absorbs heat from outside air;
A control device (10) for controlling at least the fluid circulation device (5, 23) and the control valve (9),
The control device (10) increases the opening of the control valve (9) at the start of the defrosting operation of the evaporator (7) than in the non-defrosting operation, and the fluid circulation device (5, 23). ) To flow the fluid to the fluid refrigerant heat exchanger (2).
前記加熱装置(6)は、前記液冷媒熱交換器(2)にて加熱された前記液体を放熱させる温水機器(6、60)から成り、
前記流体循環装置(5、23)は、前記温水機器(6、60)と前記液冷媒熱交換器(2)とに前記液体を循環させるポンプ(5、23)から成ることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプシステム。 The fluid refrigerant heat exchanger (2) includes a liquid refrigerant heat exchanger (2) that performs heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor (1) and the liquid constituting the heating fluid.
The heating device (6) includes a hot water device (6, 60) for radiating heat from the liquid heated in the liquid refrigerant heat exchanger (2).
The fluid circulation device (5, 23) comprises a pump (5, 23) for circulating the liquid through the hot water device (6, 60) and the liquid refrigerant heat exchanger (2). Item 2. The heat pump system according to Item 1.
前記内部熱交換器(15)は、前記流体冷媒熱交換器(2)と膨張弁(16)の間に設けられた高圧側熱交換部(15a)と前記蒸発器(7)と前記圧縮機(1)の間に設けられ、かつ前記高圧側熱交換部(15a)と熱交換する低圧側熱交換部(15b)とから成り、
前記流体冷媒熱交換器(2)の冷媒流出側と前記蒸発器(7)の冷媒流入側との間に除霜用制御弁(9)を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のヒートポンプシステム。 Furthermore, it has an internal heat exchanger (15),
The internal heat exchanger (15) includes a high-pressure side heat exchanger (15a), the evaporator (7), and the compressor provided between the fluid refrigerant heat exchanger (2) and the expansion valve (16). (1), and the low pressure side heat exchange part (15b) that exchanges heat with the high pressure side heat exchange part (15a),
The defrosting control valve (9) is provided between the refrigerant outflow side of the fluid refrigerant heat exchanger (2) and the refrigerant inflow side of the evaporator (7). The described heat pump system.
前記制御装置(10)は、前記冷媒温度検出手段(12)が検出した前記冷媒の温度から所定温度減算した値が、前記流体温度検出手段(11)が検出した前記加熱流体の前記温度よりも高い場合に、前記除霜運転開始時の前記圧縮機(1)の回転数よりも前記圧縮機(1)の回転数を所定量低下させることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。 Fluid temperature detection means (11) for detecting the temperature of the heated fluid, and refrigerant temperature detection means (12) for detecting the temperature of the refrigerant compressed by the compressor (1),
The control device (10) is configured such that a value obtained by subtracting a predetermined temperature from the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detection means (12) is greater than the temperature of the heating fluid detected by the fluid temperature detection means (11). 4. The rotation speed of the compressor (1) is reduced by a predetermined amount from the rotation speed of the compressor (1) at the start of the defrosting operation when it is high. The heat pump system according to item.
前記制御装置(10)は、前記冷媒温度検出手段(12)が検出した前記冷媒の温度から所定温度減算した値が、前記流体温度検出手段(11)が検出した前記加熱流体の前記温度よりも高い場合に、前記除霜運転開始時の前記制御弁(9)の開度よりも前記制御弁(9)の開度を所定量大きくさせることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。 Fluid temperature detection means (11) for detecting the temperature of the heated fluid, and refrigerant temperature detection means (12) for detecting the temperature of the refrigerant compressed by the compressor (1),
The control device (10) is configured such that a value obtained by subtracting a predetermined temperature from the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detection means (12) is greater than the temperature of the heating fluid detected by the fluid temperature detection means (11). The opening degree of the control valve (9) is made larger by a predetermined amount than the opening degree of the control valve (9) at the start of the defrosting operation when it is high. The heat pump system according to item.
前記加熱装置(6)は、前記空気冷媒熱交換器(2)にて加熱された前記加熱流体を成す加熱空気で暖房する室内暖房装置(6)から成り、
前記流体循環装置(5)は、前記空気冷媒熱交換器(2)を通過するように前記加熱空気を循環させる送風機(5)から成ることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプシステム。 The fluid refrigerant heat exchanger (2) comprises an air refrigerant heat exchanger (2) for exchanging heat between the refrigerant compressed by the compressor (1) and air,
The heating device (6) comprises an indoor heating device (6) for heating with heated air that constitutes the heating fluid heated by the air refrigerant heat exchanger (2),
The heat pump system according to claim 1, wherein the fluid circulation device (5) includes a blower (5) for circulating the heated air so as to pass through the air refrigerant heat exchanger (2).
前記制御装置(10)は、前記冷媒温度検出手段(12)が検出した前記冷媒の温度から所定温度減算した値が、前記流体温度検出手段(11)が検出した前記加熱流体の前記温度よりも高い場合に、前記除霜運転開始時の前記圧縮機(1)の回転数よりも前記圧縮機(1)の回転数を所定量低下させることを特徴とする請求項6に記載のヒートポンプシステム。 Fluid temperature detection means (11) for detecting the temperature of the heated fluid, and refrigerant temperature detection means (12) for detecting the temperature of the refrigerant compressed by the compressor (1),
The control device (10) is configured such that a value obtained by subtracting a predetermined temperature from the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detection means (12) is greater than the temperature of the heating fluid detected by the fluid temperature detection means (11). 7. The heat pump system according to claim 6, wherein when it is high, the rotational speed of the compressor (1) is reduced by a predetermined amount from the rotational speed of the compressor (1) at the start of the defrosting operation.
前記制御装置(10)は、前記冷媒温度検出手段(12)が検出した前記冷媒の温度から所定温度減算した値が、前記流体温度検出手段(11)が検出した前記加熱流体の前記温度よりも高い場合に、前記除霜運転開始時の前記制御弁(9)の開度よりも前記制御弁(9)の開度を所定量大きくさせることを特徴とする請求項6に記載のヒートポンプシステム。 Fluid temperature detection means (11) for detecting the temperature of the heated fluid, and refrigerant temperature detection means (12) for detecting the temperature of the refrigerant compressed by the compressor (1),
The control device (10) is configured such that a value obtained by subtracting a predetermined temperature from the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detection means (12) is greater than the temperature of the heating fluid detected by the fluid temperature detection means (11). 7. The heat pump system according to claim 6, wherein the opening degree of the control valve (9) is made larger by a predetermined amount than the opening degree of the control valve (9) at the start of the defrosting operation when it is high.
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