温水暖房装置
【課題】蒸発器の除霜運転から加熱運転に切り替えた場合、室内空間の快適性の低下を抑制する温水暖房装置を提供すること。
【解決手段】温水暖房装置10は、圧縮機21、冷媒対流体熱交換器22、膨張手段23、蒸発器24が環状に接続された冷媒回路2と、循環手段54、冷媒対流体熱交換器22、流路切替弁60、放熱器53が環状に接続された流体回路5と、流路切替弁60を制御する制御装置4を備えている。蒸発器24の除霜運転を開始する場合、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替え、かつ、除霜運転を終了する場合、流路切替弁60を放熱器53側へ切り替えることにより、放熱器53を介した室内空間からの吸熱が少なくなり、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【解決手段】温水暖房装置10は、圧縮機21、冷媒対流体熱交換器22、膨張手段23、蒸発器24が環状に接続された冷媒回路2と、循環手段54、冷媒対流体熱交換器22、流路切替弁60、放熱器53が環状に接続された流体回路5と、流路切替弁60を制御する制御装置4を備えている。蒸発器24の除霜運転を開始する場合、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替え、かつ、除霜運転を終了する場合、流路切替弁60を放熱器53側へ切り替えることにより、放熱器53を介した室内空間からの吸熱が少なくなり、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高温の流体を暖房運転(加熱運転)に用いる温水暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、冷媒回路の冷媒対流体熱交換器の凝縮潜熱を利用して高温の流体を生成して循環させる温水暖房装置が知られている。
【0003】
例えば、特許文献1には、図4に示すような冷凍サイクル装置100を用いて温水暖房を行うことが開示されている。
【0004】
この冷凍サイクル装置100は、冷媒を循環させる冷媒回路110、圧縮機111、四方弁112、蒸発器113、膨張手段114、冷媒対流体熱交換器115が配管により環状に接続されて構成されている。冷媒対流体熱交換器115では、冷媒回路110から分岐し、バイパス弁116aを介して冷媒回路110へ接続するバイパス回路116が設けられている。
【0005】
冷媒対流体熱交換器115は、冷媒回路110と、流体回路120とを備えている。流体回路は、冷媒対流体熱交換器115、放熱器130、循環手段140を備えている。
【0006】
冷媒対流体熱交換器115で生成した高温の流体は流体回路120を循環し、流体の温熱を放熱器130で放熱する(加熱運転)。放熱された温熱は、床暖房等に使われる。
【0007】
外気温度が低いときに加熱運転を継続すると、蒸発器113に霜が生成し蒸発器113の熱交量が低下する場合がある。この場合、冷凍サイクル装置100は四方弁112を切り替えて、加熱運転から蒸発器113に生成した霜を除去する除霜運転へ切り替える。
【0008】
除霜運転の場合は、バイパス回路116aが連通してバイパス回路116aに冷媒が流通する。
【0009】
蒸発器113の霜が融解し除霜運転が終了すると、冷凍サイクル装置100は四方弁112を除霜運転から加熱運転へ切り替えて、冷媒が冷媒対流体熱交換器115を流通する。
【0010】
このように、蒸発器113の除霜運転の場合は、バイパス回路116aに冷媒が流通することで蒸発器113の霜を融解させて温度が低下した冷媒が、冷媒対流体熱交換器115の流体を冷却することを防いでいる。
【0011】
つまり、冷媒対流体熱交換器115で冷却された流体が放熱器130へ流入して室内空間を冷却することがないため、室内空間の快適性が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特許第3998024号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、前記従来の構成では蒸発器の除霜運転から加熱運転へ切り替えた直後は、除霜運転中に蒸発器に発生した霜を融解することにより冷却された冷媒が冷媒対流体熱交換器に流入して流体回路の流体を冷却する。
【0014】
その結果、冷却された流体が放熱器へ流入して室内空間から吸熱して室内空間の温度を低下させ、室内空間の快適性が低下するという課題を有していた。
【0015】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蒸発器の除霜運転から加熱運転に切り替えた場合、室内空間の快適性の低下を抑制する温水暖房装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
前記従来の課題を解決するために、本発明の温水暖房装置は、圧縮機、冷媒対流体熱交換器、膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、循環手段、前記冷媒対流体熱交換器、流路切替弁、放熱器が環状に接続された流体回路と、前記流路切替弁から分岐し、バッファタンクを経由して前記冷媒対流体熱交換器と前記放熱器との間の前記流体回路に接続したバイパス回路と、制御装置とを備え、前記蒸発器の除霜運転を開始する場合は、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替え、かつ、前記除霜運転を終了する場合は、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える構成としたことを特徴とするものである。
【0017】
これによって、除霜運転の場合、蒸発器の除霜に寄与し得る熱量は、圧縮機の入力による熱量、及びバイパス利用回路内の流体が保有する熱容量により賄われるため、バイパス利用回路の流体は冷媒対流体熱交換器を介して冷却されるが、冷媒対流体熱交換器から流出した流体は放熱器を循環しないため、流体は放熱器を介して室内空間から吸熱することがない。
【0018】
また、除霜運転を終了する場合、流路切替弁をバイパス回路側から放熱器側へ切り替えるため、切り替え直後に、バイパス利用回路の冷却された流体が流体回路側に流出するが、バイパス回路のない流体回路のみの場合に比べて、流体回路中に冷却された流体の体積が少ないため、放熱器を介した室内空間からの吸熱が少なくなる。その結果、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、蒸発器の除霜運転から加熱運転に切り替えた場合、室内空間の快適性の低下を抑制する温水暖房装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施の形態1における温水暖房装置の流体回路(加熱運転)の概略説明図
【図2】同温水暖房装置の流体回路(除霜運転)の概略説明図
【図3】同温水暖房装置の運転動作フローチャート
【図4】従来の温水暖房装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【0021】
第1の発明は、圧縮機、冷媒対流体熱交換器、膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、循環手段、前記冷媒対流体熱交換器、流路切替弁、放熱器が環状に接続された流体回路と、前記流路切替弁から分岐し、バッファタンクを経由して前記冷媒対流体熱交換器と前記放熱器との間の前記流体回路に接続したバイパス回路と、制御装置とを備え、前記蒸発器の除霜運転を開始する場合は、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替え、かつ、前記除霜運転を終了する場合は、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える
構成としたことを特徴とする温水暖房装置である。
【0022】
これによって、除霜運転の場合、蒸発器の除霜に寄与し得る熱量は、圧縮機の入力による熱量、及びバイパス利用回路内の流体が保有する熱容量により賄われるため、バイパス利用回路の流体は冷媒対流体熱交換器を介して冷却されるが、冷媒対流体熱交換器から流出した流体は放熱器を循環しないため、流体は放熱器を介して室内空間から吸熱することがない。
【0023】
また、除霜運転を終了する場合、流路切替弁をバイパス回路側から放熱器側へ切り替えるため、切り替え直後に、バイパス利用回路の冷却された流体が流体回路側に流出するが、バイパス回路のない流体回路のみの場合に比べて、流体回路中に冷却された流体の体積が少ないため、放熱器を介した室内空間からの吸熱が少なくなる。その結果、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【0024】
第2の発明は、特に、第1の発明における温水暖房装置において、冷媒対流体熱交換器に流入する流体温度を検出する第1温度センサと、流出する流体温度を検出する第2温度センサとを備え、第1温度センサで検出される温度と、第2温度センサで検出される温度との差温が第1所定温度未満の場合、流路切替弁をバイパス回路側へ切り替える構成としたものである。
【0025】
それにより、室内空間で加熱負荷が小さい場合にバッファタンクに高温の流体を流通させることができ、その結果、室内空間の快適性を損なうことなく、蒸発器に発生した霜の融解に寄与し得る高温の流体をバッファタンクに蓄えることができ、除霜時間の短縮を図ることができる。
【0026】
第3の発明は、特に、第2の発明における温水暖房装置において、流路切替弁をバイパス回路側へ切り替えた後、第2温度センサで検出される温度、または、第1温度センサで検出される温度が第2所定温度以上の場合、バッファタンクに所定温度以上の流体を蓄えて、流体がバイパス回路に流通することを終了し、流路切替弁を放熱器側へ切り替える構成としたものである。
【0027】
それにより、必要以上に流体をバイパス利用回路へ流し続けることがなく、流路切替弁を放熱器側へ切り替えた後は、流体が放熱器へ流入して室内空間を加熱するため、室内空間の快適性を損なうことなく、かつ、蒸発器に発生した霜の融解に寄与し得る最小限の熱量をバッファタンクに蓄えることができる。
【0028】
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。
【0029】
(実施の形態1)
図1に、本発明の第1の実施形態に係る温水暖房装置10を示す。この温水暖房装置10は、冷凍サイクル装置1と、流体回路5と、放熱器53と、バッファタンク55とを備えている。冷凍サイクル装置1は、冷媒を循環させる冷媒回路2を備えており、冷媒としては、例えば、R410A等の擬似共沸混合冷媒、またはR32等の単一冷媒等を用いることができる。
【0030】
冷媒回路2は、圧縮機21、冷媒対流体熱交換器22、膨張弁やキャピラリーチューブなどの膨張手段23及び蒸発器24が配管により環状に接続されて構成されている。本実施形態では、蒸発器24と圧縮機21の間に、気液分離を行うアキュムレータ26が設けられている。また、冷媒回路2には、蒸発器24に生成した霜を除去する除霜運転を行う
ための四方弁25が設けられている。
【0031】
蒸発器24と四方弁25の間の冷媒回路2には、冷媒の温度を検出する第3温度センサ72が設置されている。
【0032】
本実施形態では、冷凍サイクル装置1は、冷媒対流体熱交換器22で生成した高温の流体を暖房に利用する温水生成装置を構成しており、冷媒対流体熱交換器22が、冷媒と流体との間で熱交換を行わせて流体を加熱するための熱交換器となっている。
【0033】
流体回路5は、流入管51、流出管52、放熱器53、循環手段54、流路切替弁60を備え、流路切替弁60から分岐し、バッファタンク55を経由して冷媒対流体熱交換器22と放熱器53との間の流体回路5に接続したバイパス回路56と、制御装置4とを備えている。制御装置4は、流路切替弁60がバイパス回路56側から放熱器53側へ切り替わった経過時間を検出する経過時間検出手段4aを備えている。
【0034】
流入管51と流出管52には、各々、流体の温度を検出する第1温度センサ70および第2温度センサ71が設置されている。
【0035】
以上のように構成された温水暖房装置について、以下その動作、作用を説明する。
【0036】
まず、図1では冷媒対流体熱交換器22で生成された高温の流体が流体回路5を循環する加熱運転の場合の冷媒および流体の流れ方向を矢印で示している。圧縮機21から吐出した高圧冷媒は四方弁25を介して冷媒対流体熱交換器22に流入し、冷媒対流体熱交換器22を流通する流体を加熱する。流体としては、水または不凍液である。
【0037】
冷媒対流体熱交換器22から流出した高圧冷媒は、膨張手段23によって減圧されて膨張した後に、蒸発器24に流入する。蒸発器24に流入した低圧冷媒は、ここで空気から吸熱し、四方弁25、アキュムレータ26を介して再度圧縮機21に吸入する。
【0038】
冷媒対流体熱交換器22で加熱された流体は冷媒対流体熱交換器22から流出し、流路切替弁60を介してパネルヒータや床暖房パネル等の放熱器53で放熱する。その後、流体は循環手段54を通過し、再度冷媒対流体熱交換器22に戻り流体回路5を循環する。制御装置4は、流路切替弁60が放熱器53側やバイパス回路56側を向く制御を行う。
【0039】
蒸発器24に生成した霜を除去する除霜運転でも基本動作は上記加熱運転と同様である。除霜運転を開始する場合、制御装置4は流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える。
【0040】
圧縮機21から吐出された冷媒が四方弁26を介して蒸発器24に流入し、蒸発器24に生成した霜を加熱して除去する。このとき、冷媒自身は冷却し液化凝縮する。
【0041】
冷却した冷媒は蒸発器24から流出し、冷媒対流体熱交換器22に流入する。冷媒対流体熱交換器22に流入した冷媒は、ここで流体回路5の流体から吸熱し、再度圧縮機21に吸入する。
【0042】
冷媒対流体熱交換器22で冷却された流体は冷媒対流体熱交換器22から流出し、流路切替弁60を介してバッファタンク55、循環手段54を流通し、再度冷媒対流体熱交換器22に戻る。
【0043】
以下、制御動作について説明する。温度センサで検出した温度に基づいて、制御装置4
は流路切替弁60を制御する。加熱運転や除霜運転の場合の制御装置4の制御を図3に示すフローチャートを参照して説明する。
【0044】
まず、加熱運転を行う場合、制御装置4は流路切替弁60を放熱器53側へ切り替える(ステップS1)。冷媒回路2の第3温度センサ72は冷媒温度Trを検出し、制御装置4は冷媒温度Trと所定温度Taを比較する(ステップS3)。冷媒温度Trが所定温度Ta未満の場合は流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替え、蒸発器24の除霜運転を開始する(ステップS4)。このときの除霜運転では、四方弁25を切り替えて冷媒回路2の冷媒が流れる方向を加熱運転とは逆にする逆サイクルを優先に行なう。
【0045】
除霜運転を開始すると、制御装置4は冷媒温度Trと所定温度Tbを比較する(ステップS5)。冷媒温度Trが所定温度Tb未満の場合は除霜運転を継続し、冷媒温度Trが所定温度Tb以上の場合は除霜運転を終了し、流路切替弁60を放熱器53側へ切り替える(ステップS6)。
【0046】
経過時間検出手段4aは、流路切替弁60がバイパス回路56側から放熱器53側へ切り替わった経過時間τを検出する(ステップS7)。
【0047】
制御装置4は、冷媒温度Trが所定温度Tc以上であること、または、経過時間τが所定時間τ1未満であることのいずれかを満足するかを判定し(ステップS8)、少なくとも一方を満足する場合はステップS1へ戻り、いずれも満足しない場合は流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える(ステップS12)。
【0048】
冷媒温度Trが所定温度Ta以上の場合は、第1温度センサ70は冷媒対流体熱交換器22に流入する流体温度Tiを検出し、第2温度センサ71は冷媒対流体熱交換器22から流出する流体温度Toを検出し(ステップS9)、制御装置4は流体温度Tiと流体温度Toとの差温Tdを算出する(ステップS10)。
【0049】
制御装置4は、差温Tdと第1所定温度T1を比較し(ステップS11)、差温Tdが第1所定温度T1以上の場合は、加熱負荷が大きいと判定し加熱運転を継続して、流路切替弁60がバイパス回路56側から放熱器53側へ切り替わった経過時間τを検出する(ステップS7)。
【0050】
冷媒温度Trが所定温度Tc以上であること、または、経過時間τが所定時間τ1未満であることのいずれかを満足するかを判定し(ステップS8)、いずれも満足しない場合は、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える(ステップS12)。
【0051】
差温Tdと第1所定温度T1を比較し(ステップS11)、差温Tdが第1所定温度T1未満の場合、加熱負荷が小さいと判定し、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える(ステップS12)。
【0052】
制御装置4は、第1温度センサ70が検出する流体温度Tiが第2所定温度以上であるか、または、第2温度センサ71が検出する流体温度Tiが第2所定温度以上であるかを判定する(ステップS13)。いずれも満足しない場合はステップ13を継続し、少なくとも一方を満足する場合は、流路切替弁60を放熱器53側へ切り替え(ステップS14)、ステップ2に戻り冷媒温度の検出を行う。
【0053】
以上のように、本実施の形態においては、蒸発器24の除霜運転を開始する場合、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替え、かつ、除霜運転を終了する場合、流路切替弁60を放熱器側53へ切り替える。
【0054】
その結果、除霜運転の場合は、流体は放熱器を介して室内空間から吸熱することがなく、また、除霜運転を終了した場合は、バイパス回路のない流体回路のみの場合に比べて、流体回路中に冷却された流体の体積が少ないため、放熱器を介した室内空間からの吸熱が少なくなり、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【0055】
以上のように、本発明にかかる温水暖房装置は、高温の温水を生成し利用する場合に、流体の流路を切り替えて室内空間の快適性を損なうことなく除霜時間の短縮を図ることができるので、流体を加熱し、その流体を給湯に利用する温水暖房給湯装置等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【0056】
2 冷媒回路
4 制御装置
5 流体回路
10 温水暖房装置
21 圧縮機
22 冷媒対流体熱交換器
23 膨張手段
24 蒸発器
53 放熱器
54 循環手段
55 バッファタンク
56 バイパス回路
60 流路切替弁
70 第1温度センサ
71 第2温度センサ
【技術分野】
【0001】
本発明は、高温の流体を暖房運転(加熱運転)に用いる温水暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、冷媒回路の冷媒対流体熱交換器の凝縮潜熱を利用して高温の流体を生成して循環させる温水暖房装置が知られている。
【0003】
例えば、特許文献1には、図4に示すような冷凍サイクル装置100を用いて温水暖房を行うことが開示されている。
【0004】
この冷凍サイクル装置100は、冷媒を循環させる冷媒回路110、圧縮機111、四方弁112、蒸発器113、膨張手段114、冷媒対流体熱交換器115が配管により環状に接続されて構成されている。冷媒対流体熱交換器115では、冷媒回路110から分岐し、バイパス弁116aを介して冷媒回路110へ接続するバイパス回路116が設けられている。
【0005】
冷媒対流体熱交換器115は、冷媒回路110と、流体回路120とを備えている。流体回路は、冷媒対流体熱交換器115、放熱器130、循環手段140を備えている。
【0006】
冷媒対流体熱交換器115で生成した高温の流体は流体回路120を循環し、流体の温熱を放熱器130で放熱する(加熱運転)。放熱された温熱は、床暖房等に使われる。
【0007】
外気温度が低いときに加熱運転を継続すると、蒸発器113に霜が生成し蒸発器113の熱交量が低下する場合がある。この場合、冷凍サイクル装置100は四方弁112を切り替えて、加熱運転から蒸発器113に生成した霜を除去する除霜運転へ切り替える。
【0008】
除霜運転の場合は、バイパス回路116aが連通してバイパス回路116aに冷媒が流通する。
【0009】
蒸発器113の霜が融解し除霜運転が終了すると、冷凍サイクル装置100は四方弁112を除霜運転から加熱運転へ切り替えて、冷媒が冷媒対流体熱交換器115を流通する。
【0010】
このように、蒸発器113の除霜運転の場合は、バイパス回路116aに冷媒が流通することで蒸発器113の霜を融解させて温度が低下した冷媒が、冷媒対流体熱交換器115の流体を冷却することを防いでいる。
【0011】
つまり、冷媒対流体熱交換器115で冷却された流体が放熱器130へ流入して室内空間を冷却することがないため、室内空間の快適性が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特許第3998024号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、前記従来の構成では蒸発器の除霜運転から加熱運転へ切り替えた直後は、除霜運転中に蒸発器に発生した霜を融解することにより冷却された冷媒が冷媒対流体熱交換器に流入して流体回路の流体を冷却する。
【0014】
その結果、冷却された流体が放熱器へ流入して室内空間から吸熱して室内空間の温度を低下させ、室内空間の快適性が低下するという課題を有していた。
【0015】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蒸発器の除霜運転から加熱運転に切り替えた場合、室内空間の快適性の低下を抑制する温水暖房装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
前記従来の課題を解決するために、本発明の温水暖房装置は、圧縮機、冷媒対流体熱交換器、膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、循環手段、前記冷媒対流体熱交換器、流路切替弁、放熱器が環状に接続された流体回路と、前記流路切替弁から分岐し、バッファタンクを経由して前記冷媒対流体熱交換器と前記放熱器との間の前記流体回路に接続したバイパス回路と、制御装置とを備え、前記蒸発器の除霜運転を開始する場合は、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替え、かつ、前記除霜運転を終了する場合は、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える構成としたことを特徴とするものである。
【0017】
これによって、除霜運転の場合、蒸発器の除霜に寄与し得る熱量は、圧縮機の入力による熱量、及びバイパス利用回路内の流体が保有する熱容量により賄われるため、バイパス利用回路の流体は冷媒対流体熱交換器を介して冷却されるが、冷媒対流体熱交換器から流出した流体は放熱器を循環しないため、流体は放熱器を介して室内空間から吸熱することがない。
【0018】
また、除霜運転を終了する場合、流路切替弁をバイパス回路側から放熱器側へ切り替えるため、切り替え直後に、バイパス利用回路の冷却された流体が流体回路側に流出するが、バイパス回路のない流体回路のみの場合に比べて、流体回路中に冷却された流体の体積が少ないため、放熱器を介した室内空間からの吸熱が少なくなる。その結果、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、蒸発器の除霜運転から加熱運転に切り替えた場合、室内空間の快適性の低下を抑制する温水暖房装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施の形態1における温水暖房装置の流体回路(加熱運転)の概略説明図
【図2】同温水暖房装置の流体回路(除霜運転)の概略説明図
【図3】同温水暖房装置の運転動作フローチャート
【図4】従来の温水暖房装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【0021】
第1の発明は、圧縮機、冷媒対流体熱交換器、膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、循環手段、前記冷媒対流体熱交換器、流路切替弁、放熱器が環状に接続された流体回路と、前記流路切替弁から分岐し、バッファタンクを経由して前記冷媒対流体熱交換器と前記放熱器との間の前記流体回路に接続したバイパス回路と、制御装置とを備え、前記蒸発器の除霜運転を開始する場合は、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替え、かつ、前記除霜運転を終了する場合は、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える
構成としたことを特徴とする温水暖房装置である。
【0022】
これによって、除霜運転の場合、蒸発器の除霜に寄与し得る熱量は、圧縮機の入力による熱量、及びバイパス利用回路内の流体が保有する熱容量により賄われるため、バイパス利用回路の流体は冷媒対流体熱交換器を介して冷却されるが、冷媒対流体熱交換器から流出した流体は放熱器を循環しないため、流体は放熱器を介して室内空間から吸熱することがない。
【0023】
また、除霜運転を終了する場合、流路切替弁をバイパス回路側から放熱器側へ切り替えるため、切り替え直後に、バイパス利用回路の冷却された流体が流体回路側に流出するが、バイパス回路のない流体回路のみの場合に比べて、流体回路中に冷却された流体の体積が少ないため、放熱器を介した室内空間からの吸熱が少なくなる。その結果、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【0024】
第2の発明は、特に、第1の発明における温水暖房装置において、冷媒対流体熱交換器に流入する流体温度を検出する第1温度センサと、流出する流体温度を検出する第2温度センサとを備え、第1温度センサで検出される温度と、第2温度センサで検出される温度との差温が第1所定温度未満の場合、流路切替弁をバイパス回路側へ切り替える構成としたものである。
【0025】
それにより、室内空間で加熱負荷が小さい場合にバッファタンクに高温の流体を流通させることができ、その結果、室内空間の快適性を損なうことなく、蒸発器に発生した霜の融解に寄与し得る高温の流体をバッファタンクに蓄えることができ、除霜時間の短縮を図ることができる。
【0026】
第3の発明は、特に、第2の発明における温水暖房装置において、流路切替弁をバイパス回路側へ切り替えた後、第2温度センサで検出される温度、または、第1温度センサで検出される温度が第2所定温度以上の場合、バッファタンクに所定温度以上の流体を蓄えて、流体がバイパス回路に流通することを終了し、流路切替弁を放熱器側へ切り替える構成としたものである。
【0027】
それにより、必要以上に流体をバイパス利用回路へ流し続けることがなく、流路切替弁を放熱器側へ切り替えた後は、流体が放熱器へ流入して室内空間を加熱するため、室内空間の快適性を損なうことなく、かつ、蒸発器に発生した霜の融解に寄与し得る最小限の熱量をバッファタンクに蓄えることができる。
【0028】
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。
【0029】
(実施の形態1)
図1に、本発明の第1の実施形態に係る温水暖房装置10を示す。この温水暖房装置10は、冷凍サイクル装置1と、流体回路5と、放熱器53と、バッファタンク55とを備えている。冷凍サイクル装置1は、冷媒を循環させる冷媒回路2を備えており、冷媒としては、例えば、R410A等の擬似共沸混合冷媒、またはR32等の単一冷媒等を用いることができる。
【0030】
冷媒回路2は、圧縮機21、冷媒対流体熱交換器22、膨張弁やキャピラリーチューブなどの膨張手段23及び蒸発器24が配管により環状に接続されて構成されている。本実施形態では、蒸発器24と圧縮機21の間に、気液分離を行うアキュムレータ26が設けられている。また、冷媒回路2には、蒸発器24に生成した霜を除去する除霜運転を行う
ための四方弁25が設けられている。
【0031】
蒸発器24と四方弁25の間の冷媒回路2には、冷媒の温度を検出する第3温度センサ72が設置されている。
【0032】
本実施形態では、冷凍サイクル装置1は、冷媒対流体熱交換器22で生成した高温の流体を暖房に利用する温水生成装置を構成しており、冷媒対流体熱交換器22が、冷媒と流体との間で熱交換を行わせて流体を加熱するための熱交換器となっている。
【0033】
流体回路5は、流入管51、流出管52、放熱器53、循環手段54、流路切替弁60を備え、流路切替弁60から分岐し、バッファタンク55を経由して冷媒対流体熱交換器22と放熱器53との間の流体回路5に接続したバイパス回路56と、制御装置4とを備えている。制御装置4は、流路切替弁60がバイパス回路56側から放熱器53側へ切り替わった経過時間を検出する経過時間検出手段4aを備えている。
【0034】
流入管51と流出管52には、各々、流体の温度を検出する第1温度センサ70および第2温度センサ71が設置されている。
【0035】
以上のように構成された温水暖房装置について、以下その動作、作用を説明する。
【0036】
まず、図1では冷媒対流体熱交換器22で生成された高温の流体が流体回路5を循環する加熱運転の場合の冷媒および流体の流れ方向を矢印で示している。圧縮機21から吐出した高圧冷媒は四方弁25を介して冷媒対流体熱交換器22に流入し、冷媒対流体熱交換器22を流通する流体を加熱する。流体としては、水または不凍液である。
【0037】
冷媒対流体熱交換器22から流出した高圧冷媒は、膨張手段23によって減圧されて膨張した後に、蒸発器24に流入する。蒸発器24に流入した低圧冷媒は、ここで空気から吸熱し、四方弁25、アキュムレータ26を介して再度圧縮機21に吸入する。
【0038】
冷媒対流体熱交換器22で加熱された流体は冷媒対流体熱交換器22から流出し、流路切替弁60を介してパネルヒータや床暖房パネル等の放熱器53で放熱する。その後、流体は循環手段54を通過し、再度冷媒対流体熱交換器22に戻り流体回路5を循環する。制御装置4は、流路切替弁60が放熱器53側やバイパス回路56側を向く制御を行う。
【0039】
蒸発器24に生成した霜を除去する除霜運転でも基本動作は上記加熱運転と同様である。除霜運転を開始する場合、制御装置4は流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える。
【0040】
圧縮機21から吐出された冷媒が四方弁26を介して蒸発器24に流入し、蒸発器24に生成した霜を加熱して除去する。このとき、冷媒自身は冷却し液化凝縮する。
【0041】
冷却した冷媒は蒸発器24から流出し、冷媒対流体熱交換器22に流入する。冷媒対流体熱交換器22に流入した冷媒は、ここで流体回路5の流体から吸熱し、再度圧縮機21に吸入する。
【0042】
冷媒対流体熱交換器22で冷却された流体は冷媒対流体熱交換器22から流出し、流路切替弁60を介してバッファタンク55、循環手段54を流通し、再度冷媒対流体熱交換器22に戻る。
【0043】
以下、制御動作について説明する。温度センサで検出した温度に基づいて、制御装置4
は流路切替弁60を制御する。加熱運転や除霜運転の場合の制御装置4の制御を図3に示すフローチャートを参照して説明する。
【0044】
まず、加熱運転を行う場合、制御装置4は流路切替弁60を放熱器53側へ切り替える(ステップS1)。冷媒回路2の第3温度センサ72は冷媒温度Trを検出し、制御装置4は冷媒温度Trと所定温度Taを比較する(ステップS3)。冷媒温度Trが所定温度Ta未満の場合は流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替え、蒸発器24の除霜運転を開始する(ステップS4)。このときの除霜運転では、四方弁25を切り替えて冷媒回路2の冷媒が流れる方向を加熱運転とは逆にする逆サイクルを優先に行なう。
【0045】
除霜運転を開始すると、制御装置4は冷媒温度Trと所定温度Tbを比較する(ステップS5)。冷媒温度Trが所定温度Tb未満の場合は除霜運転を継続し、冷媒温度Trが所定温度Tb以上の場合は除霜運転を終了し、流路切替弁60を放熱器53側へ切り替える(ステップS6)。
【0046】
経過時間検出手段4aは、流路切替弁60がバイパス回路56側から放熱器53側へ切り替わった経過時間τを検出する(ステップS7)。
【0047】
制御装置4は、冷媒温度Trが所定温度Tc以上であること、または、経過時間τが所定時間τ1未満であることのいずれかを満足するかを判定し(ステップS8)、少なくとも一方を満足する場合はステップS1へ戻り、いずれも満足しない場合は流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える(ステップS12)。
【0048】
冷媒温度Trが所定温度Ta以上の場合は、第1温度センサ70は冷媒対流体熱交換器22に流入する流体温度Tiを検出し、第2温度センサ71は冷媒対流体熱交換器22から流出する流体温度Toを検出し(ステップS9)、制御装置4は流体温度Tiと流体温度Toとの差温Tdを算出する(ステップS10)。
【0049】
制御装置4は、差温Tdと第1所定温度T1を比較し(ステップS11)、差温Tdが第1所定温度T1以上の場合は、加熱負荷が大きいと判定し加熱運転を継続して、流路切替弁60がバイパス回路56側から放熱器53側へ切り替わった経過時間τを検出する(ステップS7)。
【0050】
冷媒温度Trが所定温度Tc以上であること、または、経過時間τが所定時間τ1未満であることのいずれかを満足するかを判定し(ステップS8)、いずれも満足しない場合は、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える(ステップS12)。
【0051】
差温Tdと第1所定温度T1を比較し(ステップS11)、差温Tdが第1所定温度T1未満の場合、加熱負荷が小さいと判定し、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替える(ステップS12)。
【0052】
制御装置4は、第1温度センサ70が検出する流体温度Tiが第2所定温度以上であるか、または、第2温度センサ71が検出する流体温度Tiが第2所定温度以上であるかを判定する(ステップS13)。いずれも満足しない場合はステップ13を継続し、少なくとも一方を満足する場合は、流路切替弁60を放熱器53側へ切り替え(ステップS14)、ステップ2に戻り冷媒温度の検出を行う。
【0053】
以上のように、本実施の形態においては、蒸発器24の除霜運転を開始する場合、流路切替弁60をバイパス回路56側へ切り替え、かつ、除霜運転を終了する場合、流路切替弁60を放熱器側53へ切り替える。
【0054】
その結果、除霜運転の場合は、流体は放熱器を介して室内空間から吸熱することがなく、また、除霜運転を終了した場合は、バイパス回路のない流体回路のみの場合に比べて、流体回路中に冷却された流体の体積が少ないため、放熱器を介した室内空間からの吸熱が少なくなり、室内空間が冷却されにくくなり、室内空間の温度の低下が抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【0055】
以上のように、本発明にかかる温水暖房装置は、高温の温水を生成し利用する場合に、流体の流路を切り替えて室内空間の快適性を損なうことなく除霜時間の短縮を図ることができるので、流体を加熱し、その流体を給湯に利用する温水暖房給湯装置等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【0056】
2 冷媒回路
4 制御装置
5 流体回路
10 温水暖房装置
21 圧縮機
22 冷媒対流体熱交換器
23 膨張手段
24 蒸発器
53 放熱器
54 循環手段
55 バッファタンク
56 バイパス回路
60 流路切替弁
70 第1温度センサ
71 第2温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機、冷媒対流体熱交換器、膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、循環手段、前記冷媒対流体熱交換器、流路切替弁、放熱器が環状に接続された流体回路と、前記流路切替弁から分岐し、バッファタンクを経由して前記冷媒対流体熱交換器と前記放熱器との間の前記流体回路に接続したバイパス回路と、制御装置とを備え、前記蒸発器の除霜運転を開始する場合は、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替え、かつ、前記除霜運転を終了する場合は、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える構成としたことを特徴とする温水暖房装置。
【請求項2】
前記冷媒対流体熱交換器に流入する流体温度を検出する第1温度センサと、流出する流体温度を検出する第2温度センサとを備え、前記第2温度センサで検出される温度と、前記第1温度センサで検出される温度との差温が第1所定温度未満の場合、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替える構成としたことを特徴とする請求項1に記載の温水暖房装置。
【請求項3】
前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替えた後、前記第2温度センサで検出される温度、または、前記第1温度センサで検出される温度が第2所定温度以上の場合、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える構成としたことを特徴とする請求項2に記載の温水暖房装置。
【請求項1】
圧縮機、冷媒対流体熱交換器、膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、循環手段、前記冷媒対流体熱交換器、流路切替弁、放熱器が環状に接続された流体回路と、前記流路切替弁から分岐し、バッファタンクを経由して前記冷媒対流体熱交換器と前記放熱器との間の前記流体回路に接続したバイパス回路と、制御装置とを備え、前記蒸発器の除霜運転を開始する場合は、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替え、かつ、前記除霜運転を終了する場合は、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える構成としたことを特徴とする温水暖房装置。
【請求項2】
前記冷媒対流体熱交換器に流入する流体温度を検出する第1温度センサと、流出する流体温度を検出する第2温度センサとを備え、前記第2温度センサで検出される温度と、前記第1温度センサで検出される温度との差温が第1所定温度未満の場合、前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替える構成としたことを特徴とする請求項1に記載の温水暖房装置。
【請求項3】
前記流路切替弁を前記バイパス回路側へ切り替えた後、前記第2温度センサで検出される温度、または、前記第1温度センサで検出される温度が第2所定温度以上の場合、前記流路切替弁を前記放熱器側へ切り替える構成としたことを特徴とする請求項2に記載の温水暖房装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図2】
【図3】
【図4】
【公開番号】特開2012−117711(P2012−117711A)
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−266147(P2010−266147)
【出願日】平成22年11月30日(2010.11.30)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月30日(2010.11.30)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
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