JP2011069502A - Heat pump device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプを用いて温水を生成するヒートポンプ装置に関する。 The present invention relates to a heat pump device that generates hot water using a heat pump.
従来から圧縮機、減圧装置、蒸発器などの冷凍サイクルを使用し水を沸かすシステムにおいて、沸き上げられた出湯温度に基づき圧縮機の運転周波数を可変し設定出湯温度になるように加熱能力の調整を行う制御が提案されている。そして、この制御によって沸き上げられた出湯温度が設定出湯温度より低い場合には圧縮機の運転周波数を上げることで出湯温度を調整している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a system where water is boiled using a refrigeration cycle such as a compressor, decompressor, evaporator, etc., the heating capacity is adjusted so that the operating frequency of the compressor can be varied based on the boiling hot water temperature to reach the preset hot water temperature. Controls that perform are proposed. And when the tapping temperature boiled by this control is lower than the set tapping temperature, the tapping temperature is adjusted by increasing the operating frequency of the compressor (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、圧縮機の運転周波数を上げ加熱能力を増すことでいち早く設定出湯
温度を得られることができる。
In Patent Document 1, the set hot water temperature can be obtained quickly by increasing the operating frequency of the compressor and increasing the heating capacity.
しかしながら、前記従来のヒートポンプ装置の制御では、出湯温度が設定出湯温度より低い場合には圧縮機の運転周波数を一気に上げる形態となっている。図7は、従来の形態における圧縮機の運転周波数制御のタイムチャート、図8は、従来の圧縮機の運転周波数制御を行った時のモリエル線図の変化を示した図、図9は高圧保護制御を示した図である。図7、図8に示すように、出湯温度が設定出湯温度よりも小さいと圧縮機の運転周波数を一気に上げており、その結果、サイクルAの状態から、本来必要なサイクルBを超えて、サイクルCの状態へと変化してしまい、オーバーシュート気味で高圧が必要以上に上昇して高圧保護制御が行われる。そして高圧保護制御が働いた結果、図9に示すように、所定の圧力aを越えた場合には、圧縮機の運転周波数を下げ、所定の圧力bを超えた場合には圧縮機の運転を停止させてしまう場合がある。 However, in the control of the conventional heat pump device, when the hot water temperature is lower than the set hot water temperature, the operation frequency of the compressor is rapidly increased. FIG. 7 is a time chart of the operation frequency control of the compressor in the conventional form, FIG. 8 is a diagram showing a change in the Mollier diagram when the operation frequency control of the conventional compressor is performed, and FIG. It is the figure which showed control. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, when the tapping temperature is lower than the set tapping temperature, the operating frequency of the compressor is increased at a stroke. As a result, the cycle B exceeds the originally required cycle B, and the cycle The state changes to the state C, and the high pressure rises more than necessary due to the overshoot, and the high pressure protection control is performed. As a result of the high pressure protection control, as shown in FIG. 9, when the predetermined pressure a is exceeded, the operating frequency of the compressor is lowered, and when the predetermined pressure b is exceeded, the compressor is operated. It may be stopped.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧縮機の運転周波数を上げる際に、高圧側の圧力が急激に上昇することを抑制し、安定して温水を生成することができるヒートポンプ装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and suppresses a rapid increase in pressure on the high-pressure side when increasing the operating frequency of the compressor, and can stably generate hot water. The purpose is to provide.
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装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続してなるヒートポンプサイクルと、水冷媒熱交換器へ湯水を供給するポンプと、水冷媒熱交換器の出口温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、出湯温度検出手段で検出する温度が設定出湯温度となるように、圧縮機の運転周波数を段階的に上げることにより、圧縮機の運転周波数を上げる際に高圧の急激な上昇を抑制し、ヒートポンプ装置の能力安定を向上させることができる。 In order to solve the above-described conventional problems, the heat pump device of the present invention supplies hot water to a heat pump cycle formed by connecting a compressor, a water refrigerant heat exchanger, a pressure reducing device, and an evaporator, and a water refrigerant heat exchanger. A pump and a tapping temperature detection means for detecting the outlet temperature of the water-refrigerant heat exchanger are provided, and the operating frequency of the compressor is increased stepwise so that the temperature detected by the tapping temperature detection means becomes the set tapping temperature. Thus, when the operating frequency of the compressor is increased, a rapid increase in high pressure can be suppressed, and the stability of the capacity of the heat pump device can be improved.
本発明は、圧縮機の運転周波数を上げる際に、高圧側の圧力が急激に上昇することを抑制し、安定して温水を生成することができるヒートポンプ装置を提供することができる。 The present invention can provide a heat pump device that can suppress the rapid increase in pressure on the high-pressure side when increasing the operating frequency of the compressor and can stably generate hot water.
第1の発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続してなるヒートポンプサイクルと、水冷媒熱交換器へ湯水を供給するポンプと、水冷媒熱交換器の出口温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、出湯温度検出手段で検出する温度が設定出湯温度となるように、圧縮機の運転周波数を段階的に上げることにより、圧縮機の運転周波数を上げる際に高圧の急激な上昇を抑制し、ヒートポンプ装置の能力安定を向上させることができる。 A heat pump device according to a first aspect of the present invention includes a heat pump cycle formed by connecting a compressor, a water refrigerant heat exchanger, a decompression device, and an evaporator, a pump for supplying hot water to the water refrigerant heat exchanger, and a water refrigerant heat exchanger. The temperature of the compressor is increased stepwise so that the temperature detected by the tapping temperature detecting means becomes the set temperature of the tapping hot water, so that the operating frequency of the compressor is reduced. When raising, it is possible to suppress a rapid increase in high pressure and improve the stability of the capacity of the heat pump device.
第2の発明のヒートポンプ装置は、特に第1の発明において、出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差に応じて、圧縮機の運転周波数の上昇幅を変更することで、確実に高圧側の上昇を抑えることができる。 The heat pump device according to the second invention is the heat pump device according to the second invention, in particular in the first invention, by changing the range of increase in the operating frequency of the compressor according to the temperature difference between the temperature detected by the tapping temperature detecting means and the set tapping temperature. Thus, the rise on the high pressure side can be reliably suppressed.
第3の発明のヒートポンプ装置は、特に第1または第2の発明において、出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差が、所定温度よりも小さくなると圧縮機の運転周波数を上げないことにより、確実に高圧側の上昇を抑えることができる。
超えてしまう可能性がある。
第4の発明のヒートポンプ装置は、特に第1または第2の発明において、圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサを備え、出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差が、所定温度よりも小さくなり、かつ、圧力センサで検出する圧力が所定の圧力以上の時は、圧縮機の運転周波数を上げないことを特徴とするものである。
In the heat pump device of the third invention, particularly in the first or second invention, when the temperature difference between the temperature detected by the tapping temperature detecting means and the set tapping temperature becomes smaller than a predetermined temperature, the operating frequency of the compressor is set. By not raising it, the rise on the high pressure side can be reliably suppressed.
There is a possibility of exceeding.
A heat pump device according to a fourth aspect of the present invention includes a pressure sensor for detecting the discharge pressure of the compressor, particularly in the first or second aspect of the invention, and a temperature difference between a temperature detected by the tapping temperature detecting means and a set tapping temperature. When the pressure is lower than the predetermined temperature and the pressure detected by the pressure sensor is equal to or higher than the predetermined pressure, the operating frequency of the compressor is not increased.
これにより、能力不足のために運転周波数を増加させているにもかかわらず、高圧保護制御に入ってしまい運転周波数を減少させてしまう可能性があるので、高圧保護制御が働かないように圧力センサをモニタリングし、確実に能力を確保することができる。 As a result, even if the operating frequency is increased due to lack of capacity, there is a possibility that the high frequency protection control will be entered and the operating frequency may be reduced. Can be surely secured.
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。 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.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ装置を用いた温水暖房装置の構成図である。図1において、本実施の形態の温水暖房装置40は、圧縮機11、減圧装置12、蒸発器13の冷凍サイクル部品を有し、吐出圧力を検出する圧力センサ14を設けたヒートポンプユニット10と、冷媒と水とで熱交換する水冷媒熱交換器21、水を循環させる循環ポンプ22を有し、出湯温度を検出する出湯温度検出手段である出湯温度センサ23を設けた熱交換ユニット20を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water heating apparatus using the heat pump device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a hot
また、温水暖房装置40にて沸き上げ、熱交換された温水はポンプ22によってタンク30に送られタンク30に温水が貯められる。また、タンク30に貯められた温水はタン
クポンプ31によって温水暖房端末50に送られ居住空間を暖める。
Moreover, the hot water boiled and heat-exchanged by the
ヒートポンプユニット10には蒸発器13は空気と冷媒とで熱交換を行い、圧縮機11は冷媒を高温高圧冷媒に圧縮し、熱交換ユニット20の水冷媒熱交換器21で放熱した後の冷媒を減圧する減圧装置12を配設しており、水冷媒熱交換器21と減圧装置12と蒸発器13と圧縮機11とを順次冷媒配管にて環状に接続して冷凍サイクルを構成している。なお冷凍サイクル内の流れる冷媒には、R410Aや二酸化炭素などを用いる。
In the
温水暖房端末50は、パネルヒーターや床暖房パネルなどを指し、熱交換器51を有して、熱交換器51内に水冷媒熱交換器21で暖められた温水を流すことによって、居室内を暖める構成となっている。
The hot
図2は、圧縮機の運転周波数制御のタイムチャートである。圧縮機の運転開始後、所定の時間A1を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値B1以上ある場合、圧縮機の運転周波数を段階的に上げ、高圧の急激な上昇を抑制し、温水暖房装置の能力安定を向上させるとともに、加熱能力を増すことでいち早く設定出湯温度を得られることができる。 FIG. 2 is a time chart of compressor operation frequency control. If the temperature difference between the set hot water temperature and the hot water temperature is greater than or equal to the predetermined value B1 after a predetermined time A1 has elapsed since the start of operation of the compressor, the operating frequency of the compressor is increased stepwise to increase the high pressure rapidly. While suppressing and improving the stability of the capacity of the hot water heater, it is possible to quickly obtain the set hot water temperature by increasing the heating capacity.
図3は、他の実施の形態の圧縮機の運転周波数制御のタイムチャートである。圧縮機の運転開始後、所定の時間A1を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値B2以上ある場合、圧縮機の運転周波数を所定値C2上昇させる。また、設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値B3以上ある場合、圧縮機の運転周波数を所定値C3上昇させる。さらに、設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値B4以上ある場合、圧縮機の運転周波数を所定値C4上昇させることで高圧の急激な上昇を抑制し、温水暖房装置の能力安定を向上させるとともに、加熱能力を増すことでいち早く設定出湯温度を得られることができる。 FIG. 3 is a time chart of the operation frequency control of the compressor according to another embodiment. If the temperature difference between the set hot water temperature and the hot water temperature is greater than or equal to a predetermined value B2 after a predetermined time A1 has elapsed after the compressor starts operating, the operating frequency of the compressor is increased by a predetermined value C2. Further, when the temperature difference between the set hot water temperature and the hot water temperature is equal to or greater than a predetermined value B3, the operating frequency of the compressor is increased by a predetermined value C3. Furthermore, when the temperature difference between the set hot water temperature and the hot water temperature is equal to or greater than the predetermined value B4, the rapid increase in high pressure is suppressed by increasing the operating frequency of the compressor by the predetermined value C4, and the capacity stability of the hot water heater is improved. In addition, the set hot water temperature can be obtained quickly by increasing the heating capacity.
図4は、他の実施の形態における圧縮機の運転周波数制御のタイムチャートである。圧縮機の運転開始後、所定の時間A1を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値B5以上ある場合、圧縮機の運転周波数を段階的および設定出湯温度と出湯温度との温度差によって予め決められた値でもって上昇させ、出湯温度が設定出湯温度よりも所定値B6だけ低い状態になると圧縮機の運転周波数を上げる制御を停止する。この制御により、高圧の急激な上昇を抑制し、図9にて説明した高圧保護制御にかかることを防ぐことで温水暖房装置の能力安定を向上させることができる。 FIG. 4 is a time chart of the operation frequency control of the compressor according to another embodiment. If the temperature difference between the set hot water temperature and the hot water temperature is equal to or greater than the predetermined value B5 when a predetermined time A1 has elapsed after the start of operation of the compressor, the operation frequency of the compressor is changed stepwise and the set hot water temperature and the hot water temperature. When the hot water temperature is increased by a predetermined value depending on the temperature difference and the hot water temperature becomes lower than the set hot water temperature by a predetermined value B6, the control for increasing the operating frequency of the compressor is stopped. By this control, it is possible to improve the stability of the capacity of the hot water heating apparatus by suppressing a rapid increase in high pressure and preventing the high pressure protection control described in FIG. 9 from being applied.
図5は、他の実施の形態における圧縮機の運転周波数制御および吐出圧力のタイムチャートである。上述したように圧縮機の運転開始後、所定の時間A1を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値B5以上ある場合、圧縮機の運転周波数を段階的および設定出湯温度と出湯温度との温度差によって予め決められた値でもって上昇させ、出湯温度が設定出湯温度よりも所定値B6だけ低い状態、かつ、吐出圧力が高圧保護制御領域に入る圧力よりも所定値D1だけ低い状態になると圧縮機の運転周波数を上げる制御を停止する。この制御により、高圧の急激な上昇を抑制し、図9にて説明した高圧保護制御にかかることを防ぐことで温水暖房装置の能力安定を向上させることができる。 FIG. 5 is a time chart of the operating frequency control and discharge pressure of the compressor in another embodiment. As described above, when the temperature difference between the set hot water temperature and the hot water temperature is equal to or greater than the predetermined value B5 when the predetermined time A1 has elapsed after the start of operation of the compressor, the operation frequency of the compressor is stepwise and the set hot water temperature. The temperature is raised by a predetermined value depending on the temperature difference with the tapping temperature, the tapping temperature is lower than the set tapping temperature by a predetermined value B6, and the discharge pressure is only a predetermined value D1 than the pressure entering the high pressure protection control region. When it becomes low, the control to increase the operating frequency of the compressor is stopped. By this control, it is possible to improve the stability of the capacity of the hot water heating apparatus by suppressing a rapid increase in high pressure and preventing the high pressure protection control described in FIG. 9 from being applied.
図6は、実施の形態1における温水暖房装置のモリエル線図である。圧縮機の運転周波数を上げる直前をサイクルAとした場合、圧縮機の運転周波数を段階的および設定出湯温度と出湯温度との温度差によって予め決められた値でもって上昇させることで、サイクルB、サイクルCとなり、本来必要なサイクルDとした場合、オーバーシュート気味で高圧が必要以上に上昇しないため高圧保護制御にかかることなく温水暖房装置の能力安定を向上させるとともに、加熱能力を増すことでいち早く設定出湯温度を得られることができる
。
FIG. 6 is a Mollier diagram of the hot water heating apparatus in the first embodiment. Assuming that cycle A immediately before raising the operating frequency of the compressor is cycle A, the operating frequency of the compressor is increased stepwise and with a value determined in advance by the temperature difference between the set hot water temperature and the hot water temperature. When cycle C is set as originally required cycle D, the high pressure does not rise more than necessary due to the overshoot, so that the stability of the hot water heater is improved without applying high pressure protection control, and the heating capability is increased quickly. The set hot water temperature can be obtained.
なお、発明の効果が得られるための構成は図1に示したものに限ったものではない。 The configuration for obtaining the effects of the invention is not limited to that shown in FIG.
以上のように、本発明のヒートポンプ装置は、タンクを還して温水暖房端末に温水を流す温水暖房装置の熱源としたが、これに限定されることはなく、温水暖房端末に直接水冷媒熱交換器で生成される温水を流してもよい。 As described above, the heat pump device of the present invention is used as a heat source of the hot water heating device that returns the tank and flows the hot water to the hot water heating terminal. However, the heat pump device is not limited to this. You may flow the warm water produced | generated with an exchanger.
10 ヒートポンプユニット
11 圧縮機
12 減圧装置
13 蒸発器
14 圧力センサ
20 熱交換ユニット
21 水冷媒熱交換器
22 循環ポンプ
23 出湯温度センサ
30 タンク
31 タンクポンプ
40 温水暖房装置
50 温水暖房端末
51 熱交換器(暖房側)
DESCRIPTION OF
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JP2009218443A JP2011069502A (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Heat pump device |
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2009
- 2009-09-24 JP JP2009218443A patent/JP2011069502A/en active Pending
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