JP2017075761A - Water heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒と水との間の熱交換を用いて水を加熱する水加熱装置に関する。 The present invention relates to a water heating apparatus that heats water using heat exchange between a refrigerant and water.
従来から、蒸気圧縮冷凍サイクルによるヒートポンプを使って水を加熱する水加熱装置として、例えば特許文献1(特開2013−170780号公報)に記載されているような貯湯槽内の給湯水を加熱するヒートポンプ装置が知られている。このようなヒートポンプ装置では、配管の破損及びロウ付けの不具合などによって冷媒が漏洩することがある。そこで、特許文献1に記載されているヒートポンプ装置では、冷媒回路内の冷媒量の変化によって生じる加熱能力の変化から冷媒漏洩の検知が行われている。 Conventionally, as a water heating apparatus that heats water using a heat pump based on a vapor compression refrigeration cycle, for example, hot water in a hot water tank as described in Patent Document 1 (JP 2013-170780 A) is heated. Heat pump devices are known. In such a heat pump device, the refrigerant may leak due to breakage of the piping, a problem of brazing, or the like. Therefore, in the heat pump device described in Patent Document 1, refrigerant leakage is detected from a change in heating capability caused by a change in the amount of refrigerant in the refrigerant circuit.
しかしながら、特許文献1に記載されているヒートポンプ装置では、冷媒量の変化に対する加熱能力の変化の割合が小さいことから、冷媒漏洩が検知できたときには既に多くの冷媒が漏洩してしまっている場合が生じ易い。このようなヒートポンプを用いて冷媒によって水を加熱する水加熱装置では、初期の冷媒充填量が少ないこともあって、特許文献1に記載されているような方法で冷媒漏洩を検知したのでは圧縮機などが故障する前に早期に冷媒漏洩を検知することが難しいという問題がある。 However, in the heat pump device described in Patent Document 1, since the rate of change in the heating capacity with respect to the change in the amount of refrigerant is small, there may be cases where a large amount of refrigerant has already leaked when refrigerant leakage can be detected. It is likely to occur. In such a water heating apparatus that heats water with a refrigerant using a heat pump, the initial refrigerant filling amount may be small, and if a refrigerant leak is detected by a method as described in Patent Document 1, compression is performed. There is a problem that it is difficult to detect refrigerant leakage at an early stage before the machine breaks down.
本発明の課題は、早期に冷媒漏洩を検知できる水加熱装置を提供することである。 The subject of this invention is providing the water heating apparatus which can detect a refrigerant | coolant leak at an early stage.
本発明の第1観点に係る水加熱装置は、冷媒と水との間で熱交換を行なう水熱交換器を含み、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路と、水熱交換器の入水温度を検出するための第1検出手段と、水熱交換器を出た冷媒の過冷却度を検出するための第2検出手段とを備え、第2検出手段を用いて検出された過冷却度を、第1検出手段を用いて検出された入水温度で補正した算出過冷却度補正値に基づき、冷媒回路の冷媒漏洩を検知するよう構成されている。 A water heating apparatus according to a first aspect of the present invention includes a water heat exchanger that performs heat exchange between a refrigerant and water, and includes a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle, and an incoming temperature of the water heat exchanger. A first detection means for detecting, and a second detection means for detecting the degree of supercooling of the refrigerant that has exited the water heat exchanger, the degree of supercooling detected using the second detection means, The refrigerant leakage of the refrigerant circuit is detected based on the calculated supercooling degree correction value corrected with the incoming water temperature detected using the first detection means.
この水加熱装置では、第2検出手段を用いて検出された過冷却度を第1検出手段で検出された入水温度で補正した算出過冷却度補正値に基づき冷媒回路の冷媒漏洩を検知することから、冷媒漏洩に対して鋭敏に変化する算出過冷却度補正値で検知することができる。 In this water heating apparatus, the refrigerant leakage of the refrigerant circuit is detected based on the calculated supercooling degree correction value obtained by correcting the supercooling degree detected using the second detecting means with the incoming water temperature detected by the first detecting means. From this, it is possible to detect with a calculated supercooling degree correction value that changes sharply with respect to refrigerant leakage.
本発明の第2観点に係る水加熱装置は、第1観点に係る水加熱装置において、水熱交換器の凝縮温度を検出するための第3検出手段をさらに備え、第3検出手段を用いて検出された凝縮温度と第1検出手段を用いて検出された入水温度との差で、第2検出手段を用いて検出された過冷却度を除した値を算出過冷却度補正値として使うことにより冷媒回路の冷媒漏洩を検知する、ものである。 A water heating apparatus according to a second aspect of the present invention is the water heating apparatus according to the first aspect, further comprising third detection means for detecting the condensation temperature of the water heat exchanger, and using the third detection means. A value obtained by dividing the degree of supercooling detected using the second detecting means by the difference between the detected condensing temperature and the incoming water temperature detected using the first detecting means is used as the calculated supercooling degree correction value. Detects refrigerant leakage in the refrigerant circuit.
この水加熱装置では、凝縮温度と入水温度との差で過冷却度を除した値を算出過冷却度補正値とすることから、入水温度の変動にともなう算出過冷却度補正値の変動が抑制される。 In this water heating device, the value obtained by dividing the degree of supercooling by the difference between the condensing temperature and the incoming water temperature is used as the calculated supercooling degree correction value, so fluctuations in the calculated supercooling degree correction value accompanying fluctuations in the incoming water temperature are suppressed. Is done.
本発明の第3観点に係る水加熱装置は、第2観点に係る水加熱装置において、算出過冷却度補正値を、冷媒回路の冷媒が特定冷媒量のときの特定過冷却度補正値と比較することにより、冷媒回路の冷媒漏洩の発生を判定する、ものである。 The water heating device according to a third aspect of the present invention is the water heating device according to the second aspect, wherein the calculated supercooling degree correction value is compared with a specific supercooling degree correction value when the refrigerant in the refrigerant circuit has a specific refrigerant amount. Thus, the occurrence of refrigerant leakage in the refrigerant circuit is determined.
この水加熱装置では、冷媒回路の算出過冷却度補正値を特定過冷却度補正値と比較することにより冷媒漏洩の発生を判定することから、同一構成の水加熱装置について冷媒量の違いによる過冷却度補正値の違いを比較でき、水加熱装置の例えば機種及び配管長などによって算出過冷却度補正値に生じる誤差を抑制することができる。 In this water heating device, the occurrence of refrigerant leakage is determined by comparing the calculated supercooling degree correction value of the refrigerant circuit with the specific supercooling degree correction value. Differences in the cooling degree correction value can be compared, and errors occurring in the calculated supercooling degree correction value depending on, for example, the model and pipe length of the water heating device can be suppressed.
本発明の第4観点に係る水加熱装置は、第3観点に係る水加熱装置において、特定冷媒量が初期充填時の冷媒量であるときの特定過冷却度補正値の所定割合以下に算出過冷却度補正値が低下したときに、冷媒回路で冷媒漏洩が発生したと判断する、ものである。 The water heating device according to the fourth aspect of the present invention is the water heating device according to the third aspect, wherein the water heating device according to the third aspect is calculated to be less than a predetermined ratio of the specific supercooling degree correction value when the specific refrigerant amount is the refrigerant amount at the initial filling. When the cooling degree correction value decreases, it is determined that refrigerant leakage has occurred in the refrigerant circuit.
この水加熱装置では、算出過冷却度補正値が特定過冷却度補正値の所定割合以下になったときに冷媒漏洩が発生したと判断することから、初期充填時に特定過冷却度補正値を測定しておけばよいので、算出過冷却度補正値と特定過冷却度補正値との比較の準備が簡単になり、また冷媒漏洩の判断も値を比較するだけで素早く行うことができる。 In this water heating device, it is determined that refrigerant leakage has occurred when the calculated supercooling degree correction value is equal to or less than a predetermined ratio of the specific supercooling degree correction value, so the specific supercooling degree correction value is measured during initial filling. Therefore, preparation for comparison between the calculated supercooling degree correction value and the specific supercooling degree correction value is simplified, and the determination of refrigerant leakage can be quickly made only by comparing the values.
本発明の第5観点に係る水加熱装置は、第1観点から第4観点に係る水加熱装置において、水熱交換器の出湯温度を検出するための第4検出手段をさらに備え、第4検出手段を用いて検出された出湯温度から第1検出手段を用いて検出された入水温度を減じて得られる差が予め定められた所定値以上であるときに、冷媒回路の冷媒漏洩の検知を行う、ものである。 A water heating apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the water heating apparatus according to the first aspect to the fourth aspect, further comprising fourth detection means for detecting a tapping temperature of the water heat exchanger, The refrigerant leakage of the refrigerant circuit is detected when the difference obtained by subtracting the incoming water temperature detected using the first detecting means from the temperature of the hot water detected using the means is equal to or greater than a predetermined value. , That is.
この水加熱装置では、第4検出手段を用いて検出された出湯温度から第1検出手段を用いて検出された入水温度を減じて得られる差が予め定められた所定値以上であることから、冷媒回路が安定した蒸気圧縮冷凍サイクルを行っていることを確認した後に冷媒漏洩検知を行うことができる。 In this water heating apparatus, the difference obtained by subtracting the incoming water temperature detected using the first detection means from the tapping temperature detected using the fourth detection means is equal to or greater than a predetermined value. After confirming that the refrigerant circuit is performing a stable vapor compression refrigeration cycle, refrigerant leakage detection can be performed.
本発明の第1観点に係る水加熱装置では、算出過冷却度補正値によって、早期に冷媒漏洩を検知することができる。 In the water heating apparatus according to the first aspect of the present invention, refrigerant leakage can be detected at an early stage based on the calculated supercooling degree correction value.
本発明の第2観点に係る水加熱装置では、冷媒漏洩検知の精度を向上させることができる。 In the water heating apparatus according to the second aspect of the present invention, the accuracy of refrigerant leakage detection can be improved.
本発明の第3観点に係る水加熱装置では、誤差が小さく精度の良い冷媒漏洩検知を簡単に行うことができる。 In the water heating apparatus according to the third aspect of the present invention, it is possible to easily perform refrigerant leakage detection with a small error and high accuracy.
本発明の第4観点に係る水加熱装置では、冷媒漏洩検知を簡単に速く行うことができる。 In the water heating apparatus according to the fourth aspect of the present invention, refrigerant leakage detection can be performed easily and quickly.
本発明の第5観点に係る水加熱装置では、冷媒回路が安定した状態で精度良く冷媒回路の冷媒漏洩検知を行うことができる。 In the water heating apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the refrigerant leakage of the refrigerant circuit can be accurately detected in a stable state of the refrigerant circuit.
(1)水加熱装置を含む給湯装置の概要
本発明の一実施形態に係る水加熱装置を含む給湯装置の構成の概要について、図1を用いて説明する。図1には、ヒートポンプユニット20が水加熱装置の例として示されている。このヒートポンプユニット20は、貯湯ユニット60とともに給湯装置10を構成する。ヒートポンプユニット20は、貯湯ユニット60に貯留される温水を得るために水を加熱する機能を有している。貯湯ユニット60は、例えば浴槽80及びその他の給湯端末に供給するため、ヒートポンプユニット20が加熱した温水を貯留する。
(1) Outline of hot water supply apparatus including water heating apparatus An outline of a configuration of a hot water supply apparatus including a water heating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a
貯湯ユニット60は、保温機能を有する貯湯槽61と、浴槽80に張られた温水(又は水)の追い焚きを行う追い焚き用熱交換器62と、第1循環ポンプ63と、第2循環ポンプ64とを備えている。
The hot
第1循環ポンプ63は、浴槽用循環配管65に接続されている。浴槽用循環配管65により、浴槽80から第1循環ポンプ63と追い焚き用熱交換器62を経由して浴槽80に温水が戻る浴槽用循環経路が形成されている。第2循環ポンプ64は、追い焚き用循環配管66に接続されている。追い焚き用循環配管66により、貯湯槽61から追い焚き用熱交換器62と第2循環ポンプ64を経由して貯湯槽61に温水が戻る浴槽用循環経路が形成されている。
The
貯湯ユニット60から温水が供給される給湯端末は、浴槽80に限られるものではない。例えば、貯湯槽61の頂部に給湯配管67を接続して、浴槽80以外の給湯端末に温水を供給してもよい。浴槽80以外の給湯端末としては、洗面所の蛇口、台所の蛇口及び浴室のシャワーが例として挙げられる。
The hot water supply terminal to which hot water is supplied from the hot
貯湯槽61の底部には、給水配管68が接続されている。給水配管68は、外部の給水源90につながっている。例えば、給水配管68を通って水道水が供給される。水道水には圧力が掛かっており、その圧力で給水源90から貯湯槽61への給水が行われる。
A
また、貯湯槽61の底部には、出口配管71が設けられ、貯湯槽61の頂部には、入口配管72が設けられている。これら出口配管71及び入口配管72は、ヒートポンプユニット20の入口配管33及び出口配管34にそれぞれ接続される。
An
例えば、一日に一度、給水源90から貯湯槽61の底部に供給される冷水を水熱交換器22で加熱し、貯湯槽61の頂部から温水を入れて貯えることが行われる。
For example, once a day, cold water supplied from the
(2)ヒートポンプユニット20の構成
ヒートポンプユニット20は、順に配置された圧縮機21と、水熱交換器22と、フィルタ付マフラ23と、膨張機構24と、フィルタ付分岐マフラ25と、空気熱交換器26と、アキュムレータ27とを含む冷媒回路30を備えている。冷媒回路30は、冷媒を回路内で循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう。冷媒回路30の中を流れる冷媒は、例えばR32冷媒である。ヒートポンプユニット20は、空気熱交換器26での熱交換を促進するため、空気熱交換器26を通過する気流を発生させるファン31を備えている。ファン31は、空気熱交換器26に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、DCファンモータ等からなるモータによって駆動される例えば遠心ファン又は多翼ファンである。また、圧縮機21は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、インバータにより回転数が制御される容積式圧縮式圧縮機である。
(2) Configuration of
ヒートポンプユニット20では、水熱交換器22に入口配管33及び出口配管34が接続されている。入口配管33には第3循環ポンプ32が接続されている。ヒートポンプユニット20の入口配管33と貯湯ユニット60の出口配管71が接続され、ヒートポンプユニット20の出口配管34と貯湯ユニット60の入口配管72が接続されることにより、貯湯槽61と第3循環ポンプ32と水熱交換器22とを温水が循環して温水の加熱が行なわれる温水加熱回路が構成されている。
In the
ヒートポンプユニット20の制御のために、吐出管温度センサ41と、液管温度センサ42と、水熱交換器用温度センサ43と、空気熱交換器用温度センサ44と、外気温度センサ45と、入水温度センサ46と、出湯温度センサ47と、圧力センサ48とが制御装置50に接続されている。吐出管温度センサ41は、圧縮機21の吐出管に取り付けられており、圧縮機21から吐出される冷媒の温度を検出する。液管温度センサ42は、水熱交換器22の冷媒出口に設けられ、水熱交換器22から流出する冷媒の温度を検出する。水熱交換器用温度センサ43は、水熱交換器22の冷媒入口と冷媒出口との中間に設けられ、水熱交換器22の中を流れる冷媒の温度を検出する。ヒートポンプユニット20は、水熱交換器用温度センサ43が検出する温度を凝縮温度Tcとして用いている。凝縮温度Tcから液管温度センサ42で検知される冷媒温度Toを差し引いて、過冷却度SC(=Tc−To)が算出される。過冷却度は、例えば30℃程度になる。空気熱交換器用温度センサ44は、空気熱交換器26の冷媒入口と冷媒出口との中間に設けられ、空気熱交換器26の中を流れる冷媒の温度を検知する。外気温度センサ45は、ファン31によってヒートポンプユニット20の内部に取り込まれて空気熱交換器26を通過する外気の温度を検知する。圧力センサ48は、圧縮機21の吐出管の圧力を検出する。例えば、圧縮機21の吐出管の圧力が閾値を超えて危険な状態になったときには、圧力センサ48の検出結果に基づいて、ヒートポンプユニット20が運転を停止することができる。
For the control of the
入水温度センサ46は、入口配管33に設けられており、水熱交換器22に流入する水(又は温水)の水温を検出する。出湯温度センサ47は、出口配管34に設けられており、水熱交換器22から流出する温水の温度を検出する。
The incoming
また、図2に示されているように、制御装置50は、圧縮機21と、膨張機構24と、ファン31と、第3循環ポンプ32とを制御する。制御装置50は、CPU、メモリ等を有するマイクロコンピュータを用いて構成される。
As shown in FIG. 2, the
(3)ヒートポンプユニット20の動作
貯湯槽61に温水を供給するときは、制御装置50により第3循環ポンプ32が駆動されると、貯湯槽61の底部に給水源90から供給された水道水が貯湯ユニット60の出口配管71及びヒートポンプユニット20の入口配管33を通って水熱交換器22に入る。
水熱交換器22に流入する水の水温が入水温度センサ46により検出されて制御装置50に送信される。水熱交換器22では、流入した水が冷媒との間の熱交換により加熱されて温水になり、温水が出口配管34を通って流出する。このとき水熱交換器22を流れる冷媒の温度が水熱交換器用温度センサ43により検出される。また、出口配管34を流れる温水の温度が出湯温度センサ47により検出される。
(3) Operation of the
The temperature of the water flowing into the
目標出湯温度は、制御装置50がメモリ52に記憶されているデータに基づいて決定する。水熱交換器22により目標出湯温度まで加熱された温水は、出口配管34から貯湯ユニット60の入口配管72を経由して貯湯槽61の頂部から注ぎ込まれる。
The target hot water temperature is determined by the
冷媒回路30では、圧縮機21で冷媒が圧縮され、高温になったガス冷媒が圧縮機21の吐出管から吐出される。圧縮機21から吐出されるガス冷媒の目標とする温度である目標吐出管温度は、目標出湯温度から決定される。例えば、制御装置50で決定された目標出湯温度を得るのに適した目標吐出管温度は、予めメモリ52に記憶されたデータを制御装置50が読み出すことにより決定され、又はメモリ52に記憶されたデータを使って制御装置50が計算することにより決定される。
In the
また、外気温度センサ45で検出された外気温度が制御装置50に送信され、制御装置50では、目標吐出管温度と外気温度から圧縮機21の運転周波数が決定される。通常、ヒートポンプユニット20の1回の給湯の間中外気温度はほとんど変化しないから、1回の給湯中の運転周波数も固定される。圧縮機21の目標吐出管温度と運転周波数が固定されると、冷媒漏洩が無ければ過冷却度SCも固定される。
In addition, the outside air temperature detected by the outside
圧縮機21から吐出された高温高圧のガス冷媒は、水熱交換器22で凝縮され、水との熱交換で熱を奪われて液化した冷媒がフィルタ付マフラ23を通過して膨張機構24に送られる。このとき水熱交換器22の出口の冷媒の温度が液管温度センサ42で検出される。そして、膨張機構24で膨張することで減圧されて温度が低下した気液二相状態の冷媒がフィルタ付分岐マフラ25により分岐されて空気熱交換器26に流入する。空気熱交換器26では、ファン31によりヒートポンプユニット20の中に吸込まれた外気と熱交換されてガス化した冷媒がアキュムレータ27を介して圧縮機21に吸入される。このとき空気熱交換器用温度センサ44により空気熱交換器26の中を流れる冷媒の温度(蒸発温度)が検出される。制御装置50は、蒸発温度及び外気温度を検出しながら、膨張機構24の開度を調節し、ファン31の風量を調節して、圧縮機21の吸込口で過熱がつくように制御する。
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
(4)冷媒漏洩検知
上述のようなヒートポンプユニット20を用いて温水を溜める給湯運転では、貯湯槽61に送られる温水の目標出湯温度から目標吐出管温度が決まる。また、圧縮機21の運転周波数が外気温度から決まる。このように目標吐出管温度及び圧縮機21の運転周波数が固定されることから過冷却度SC(=Tc−To)が充填されている冷媒量に対応して敏感に変化する。
(4) Refrigerant Leakage Detection In the hot water supply operation in which hot water is accumulated using the
図3には、ヒートポンプユニット20の運転状態と冷媒量の関係が例示されている。また、図4には、冷媒量と算出過冷却度補正値との関係の一例が示されている。図3及び図4に示されているのは、春及び秋の中間期と呼ばれる時期のヒートポンプユニット20に関するデータである。中間期の間の夏季には中間期よりも入水温度が高くなり、中間期の間の冬季には中間期よりも入水温度が低くなる。水道水の温度とほぼ同じ温度の水が貯湯槽61の底部から供給されるので、この場合には入水温度が外気温度にほぼ比例している。例えば外気温度が16℃のときには入水温度が17℃になっていると推定でき、外気温度が7℃のときには入水温度が9℃になっていると推定でき、外気温度が25℃のときには入水温度が24℃になっていると推定できる。
FIG. 3 illustrates the relationship between the operation state of the
この冷媒回路30の適正な充填量(冷媒量率100%)は、460gである。この冷媒量になるように、例えば現地でサービスポート35(図1参照)を使って冷媒が充填される。図3及び図4で用いられている算出過冷却度補正値SCcは、過冷却度SCを入水温度Twiで補正した値である。ここでは、算出過冷却度補正値SCcは、過冷却度SCを、凝縮温度Tcから入水温度Twiを差し引いた値で除して算出される。つまり、ヒートポンプユニット20では、算出過冷却度補正値SCcが(1)式で定義されている。
An appropriate filling amount (
SCc=SC÷(Tc−Twi) … (1) SCc = SC ÷ (Tc−Twi) (1)
図4を見ると、例えば、冷媒量率が100%から90%まで10%低下すると、算出過冷却度補正値SCcはおよそ半分程度減少している。このことから、小さな冷媒量率の変化に対しても算出過冷却度補正値SCcが大きく変化するので、冷媒漏洩の早期検知が容易であることが分かる。 Referring to FIG. 4, for example, when the refrigerant rate is reduced by 10% from 100% to 90%, the calculated supercooling degree correction value SCc is reduced by about half. From this, it can be seen that since the calculated supercooling degree correction value SCc changes greatly even with a small change in the refrigerant amount rate, early detection of refrigerant leakage is easy.
特に、ヒートポンプユニット20に充填される冷媒量は、例えば室内機と室外機で冷媒回路を構成して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう空気調和機に比べると少ないため、漏洩した冷媒量が少なくても圧縮機21がダメージを受け易い。そこで、小さな冷媒量率の変化に対しても算出過冷却度補正値SCcが大きく変化することを利用することで、制御装置50は、圧縮機21がダメージを受ける前に冷媒漏洩を検知して、ヒートポンプユニット20の運転を止めたり、リモートコントローラ51の表示画面に表示するなどして冷媒漏洩を報知したりすることができる。
In particular, the amount of refrigerant charged in the
次に、図5を用いて、冷媒漏洩検知のフローについて説明する。まず、最初のステップS1で、制御装置50は、入水温度センサ46と出湯温度センサ47から、水熱交換器22の入水温度Twiと出湯温度Twoを受信する。そして、制御装置50は、予めメモリ52に記憶されている所定値を読み出し、入水温度Twiと出湯温度Twoの差を所定値と比較する(ステップS2)。入水温度Twiと出湯温度Twoが所定値以上になっていれば、漏洩検知を行うため次のステップS3に進む。しかし、入水温度Twiと出湯温度Twoが所定値未満であれば、冷媒漏洩検知を行わずに終了する。例えば、夏季に室外温度が高くなりすぎて入水温度Twiと出湯温度Twoが所定値より小さくなる場合には漏洩検知を中止するように構成することもできる。入水温度Twiと出湯温度Twoの差が小さいと、冷媒回路30の状態が安定しないために冷媒の流量も分からず、また圧縮機21が運転状態も不安定なことから冷媒漏洩検知が難しくなるので、このヒートポンプユニット20では、このような状況のときに冷媒漏洩検知を行わない制御を行う。このように冷媒漏洩検知を中止しているときは、冷媒漏洩検知を中止しているという情報を例えばリモートコントローラ51を使って報知するようにしてもよい。
Next, a refrigerant leakage detection flow will be described with reference to FIG. First, in the first step S1, the
ステップS3では、制御装置50は、水熱交換器用温度センサ43から凝縮温度Tcを受信する。さらに、ステップS4で、制御装置50は、液管温度センサ42から水熱交換器22の出口の冷媒温度Toを受信する。そして、制御装置50は、凝縮温度Tcから冷媒温度Toを差し引いて過冷却度SCを計算する(ステップS5)。
In step S <b> 3, the
次に、制御装置50は、ステップS5で計算された過冷却度SCと凝縮温度Tcと入水温度Twiを使って、上述の(1)式の計算を行い、算出過冷却度補正値SCcを得る(ステップS6)。その一方で、制御装置50は、特定過冷却度補正値SCsをメモリ52から読み出す(ステップS7)。特定過冷却度補正値SCsは、例えば、初期充填時の冷媒量が460g(冷媒量率100%)であるときの過冷却度補正値に所定割合を掛けて得られる値である。この特定過冷却度補正値SCsは、冷媒量が460gのときにヒートポンプユニット20では過冷却度補正値がどのような値になるかを例えば実験又はシミュレーションによって予め得ていた値に、所定割合、例えば0.5を掛けて算出する。制御装置50は、メモリ52から読み出した例えば0.47(≒0.47×0.7)という値である特定過冷却度補正値SCsと算出過冷却度補正値SCcとを比較する(ステップS8)。算出過冷却度補正値SCcが0.47より大きければ(SCc>0.47)、「冷媒漏洩が無い」と判断してステップS9に進み、冷媒漏洩が無い旨の報知を行う算出過冷却度補正値SCcが0.47以下であれば(SCc≦0.47)、「冷媒漏洩が有る」と判断してステップS10に進み、冷媒漏洩が有る旨の報知を行う。
Next, using the supercooling degree SC, the condensation temperature Tc, and the incoming water temperature Twi calculated in step S5, the
(5)変形例
(5−1)変形例A
上記実施形態では、入水温度Twiと出湯温度Twoの差が所定値以上でないときは、冷媒漏洩検知を中止する場合について説明したが、入水温度Twiと出湯温度Twoの差が所定値以上になるのを待って冷媒漏洩検知を行うように構成することもできる。
(5) Modification (5-1) Modification A
In the above embodiment, the case where the refrigerant leakage detection is stopped when the difference between the incoming water temperature Twi and the outgoing hot water temperature Two is not equal to or greater than a predetermined value has been described. The refrigerant leakage detection can be performed after waiting.
(5−2)変形例B
上記実施形態では、過冷却度SCの検出は、水熱交換器用温度センサ43と液管温度センサ42とを用いて行ったが、他の方法で過冷却度SCを検出してもよい。例えば、圧力センサを用いて検出した水熱交換器22の内部を流れる冷媒の圧力から飽和温度を求めて、飽和温度と水熱交換器22の出口の冷媒温度Toとの差から過冷却度SCを算出してもよい。
(5-2) Modification B
In the above embodiment, the degree of supercooling SC is detected using the water heat exchanger temperature sensor 43 and the liquid
(5−3)変形例C
上記実施形態では、算出過冷却度補正値SCcは、上述の(1)式を用いて算出したが、算出過冷却度補正値SCcは(1)式で得られる計算結果に限られるものではない。例えば、入水温度Twiと過冷却度SCと算出過冷却度補正値SCcとの関係を特定したテーブルをメモリ52に記憶しておき、そのテーブルを用いて制御装置50が算出過冷却度補正値SCcを算出してもよい。
(5-3) Modification C
In the above embodiment, the calculated supercooling degree correction value SCc is calculated using the above-described equation (1), but the calculated supercooling degree correction value SCc is not limited to the calculation result obtained by the equation (1). . For example, a table specifying the relationship among the incoming water temperature Twi, the supercooling degree SC, and the calculated supercooling degree correction value SCc is stored in the
(5−4)変形例D
上記実施形態では、ヒートポンプユニット20から貯湯ユニット60に温水を給湯する場合について説明したが、ヒートポンプユニット20から温水を給湯する対象は、貯湯ユニット60に限られるものではない。例えば、床暖房及びラジエータなどの暖房回路に対して給湯を行っているヒートポンプユニットに対しても本発明を適用することができる。暖房回路に適用する場合には、暖房を開始して圧縮機21の運転周波数が目標値に達し、かつ出湯温度Twoと入水温度Twiとの差が大きいときに冷媒漏洩検知をすることが好ましい。また、貯湯ユニットと暖房回路の両方に給湯を行っているヒートポンプユニットに対しても本発明を適用することができる。
(5-4) Modification D
Although the case where hot water is supplied from the
(5−5)変形例E
上記実施形態では、特定過冷却度補正値SCsを初期充填時の冷媒量に所定割合を掛けて求めたが、特定過冷却度補正値SCsの決定方法はこのような方法には限られない。特定過冷却度補正値SCsは、冷媒量が所定量、例えば360g(冷媒量率78%)であるときの過冷却度補正値を用いてもよい。この特定過冷却度補正値SCsは、冷媒量が360gのときにヒートポンプユニット20では過冷却度補正値がどのような値になるかを例えば実験又はシミュレーションによって予め得ていたものである。制御装置50は、メモリ52から読み出した0.13という値である特定過冷却度補正値SCsと算出過冷却度補正値SCcとを比較する。
(5-5) Modification E
In the above embodiment, the specific supercooling degree correction value SCs is obtained by multiplying the refrigerant amount at the time of initial charging by a predetermined ratio, but the method for determining the specific supercooling degree correction value SCs is not limited to such a method. As the specific supercooling degree correction value SCs, a supercooling degree correction value when the refrigerant amount is a predetermined amount, for example, 360 g (
(5−6)変形例F
上記実施形態では、特定過冷却度補正値SCsと比較する場合について説明したが、冷媒漏洩を判断する方法は、特定過冷却度補正値SCsと比較する方法には限られない。例えば、所定期間ごとに算出過冷却度補正値SCcを記憶しておき、算出過冷却度補正値SCcのある一定期間の平均値と他の一定期間の平均値を比較して、その差が閾値を超えたときに冷媒が漏洩していると判断してもよい。
(5-6) Modification F
In the above-described embodiment, the case of comparison with the specific supercooling degree correction value SCs has been described. However, the method of determining refrigerant leakage is not limited to the method of comparing with the specific supercooling degree correction value SCs. For example, the calculated supercooling degree correction value SCc is stored for each predetermined period, the average value of a certain period of the calculated supercooling degree correction value SCc is compared with the average value of another constant period, and the difference is a threshold value. It may be determined that the refrigerant is leaking when the value exceeds.
(6)特徴
(6−1)
以上説明したように、水加熱装置の一例であるヒートポンプユニット20は、過冷却度SCを入水温度Twiで補正した算出過冷却度補正値SCcに基づき冷媒回路30の冷媒漏洩を検知している。ヒートポンプユニット20において、過冷却度SCは、凝縮温度Tcから水熱交換器22の出口の冷媒温度Toが差し引かれることにより算出される。従って、凝縮温度Tcを検出する水熱交換器用温度センサ43と、水熱交換器22の出口の冷媒温度Toを検出する液管温度センサ42とがあわさって、1つの第2検出手段49(図1参照)が構成されている。また、ヒートポンプユニット20において、入水温度センサ46が第1検出手段である。
(6) Features (6-1)
As described above, the
制御装置50は、算出過冷却度補正値SCcに基づき冷媒回路30の冷媒漏洩を検知することから、図4を用いて説明したように、冷媒漏洩に対して鋭敏に変化する算出過冷却度補正値SCcで検知することができ、算出過冷却度補正値SCcによって、早期に冷媒漏洩を検知することができる。例えば、従来の冷媒漏洩検知では、冷媒量が50%減少しても検知するのが難しく、圧縮機21に不具合が生じるまで検出するのが難しい場合があったが、上述のヒートポンプユニット20の図3及び図4に示された例では、冷媒量の減少が10%に満たない場合でも、算出過冷却度補正値SCcが大きく変化して冷媒漏洩の検知が容易に行える。
Since the
(6−2)
水熱交換器用温度センサ43は、単独では、水熱交換器22の凝縮温度Tcを検出するための第3検出手段である。制御装置50は、上述の(1)式で示した凝縮温度Tcと入水温度Twiとの差で、過冷却度Scを除した値を算出過冷却度補正値SCcとして使うことにより冷媒回路30の冷媒漏洩を検知している。その結果、入水温度Twiの変動にともなう算出過冷却度補正値SCcの変動が抑制され、冷媒漏洩検知の精度を向上させることができる。
(6-2)
The water heat exchanger temperature sensor 43 alone is third detection means for detecting the condensation temperature Tc of the
(6−3)
このヒートポンプユニット20では、冷媒回路30の算出過冷却度補正値SCcを特定過冷却度補正値SCsと比較することにより冷媒漏洩の発生を判定することから、同一構成のヒートポンプユニット20について冷媒量の違いによる過冷却度補正値の違いを比較できる。従って、ヒートポンプユニット20の例えば機種及び配管長などによって算出過冷却度補正値SCcに生じる誤差を抑制することができ、誤差が小さく精度の良い冷媒漏洩検知を簡単に行うことができる。
(6-3)
In this
(6−4)
このヒートポンプユニット20では、特定冷媒量が初期充填時の冷媒量であるときの特定過冷却度補正値SCsの所定割合以下に、算出過冷却度補正値SCcが低下したときに冷媒回路30で冷媒漏洩が発生したと判断している(ステップS8)。初期充填時に特定過冷却度補正値SCsを測定しておけばよいことから特定過冷却度補正値SCsと算出過冷却度補正値SCcとの比較のための準備が簡単になり、また冷媒漏洩の判断も値を比較するだけのため、冷媒漏洩検知を簡単に速く行うことができる。
(6-4)
In this
(6−5)
このヒートポンプユニット20が備える出湯温度センサ47が、水熱交換器22の出湯温度Twoを検出するための第4検出手段である。出湯温度Twoから入水温度Twiを減じて得られる差(Two−Twi)が予め定められた所定値以上であるときに、制御装置50は、冷媒回路30の冷媒漏洩の検知を行う(ステップS2)。そのため、このヒートポンプユニット20では、冷媒回路30が安定した蒸気圧縮冷凍サイクルを行っていることを確認した後に冷媒漏洩検知を行うことができ、冷媒回路30が安定した状態で精度良く冷媒回路30の冷媒漏洩検知を行うことができる。
(6-5)
The tapping
10 給湯装置
20 ヒートポンプユニット(水加熱装置の例)
22 水熱交換器
30 冷媒回路
43 水熱交換器用温度センサ(第3検出手段の例)
44 空気熱交換器用温度センサ
46 入水温度センサ(第1検出手段の例)
47 出湯温度センサ(第4検出手段の例)
49 第2検出手段
10 Hot
22
44 Air Heat
47 Hot water temperature sensor (example of fourth detection means)
49 Second detection means
Claims (5)
前記水熱交換器の入水温度を検出するための第1検出手段(46)と、
前記水熱交換器を出た冷媒の過冷却度を検出するための第2検出手段(49)と
を備え、
前記第2検出手段を用いて検出された過冷却度を、前記第1検出手段を用いて検出された入水温度で補正した算出過冷却度補正値に基づき、前記冷媒回路の冷媒漏洩を検知する、水加熱装置。 A refrigerant circuit (30) including a water heat exchanger (22) for exchanging heat between the refrigerant and water, and performing a vapor compression refrigeration cycle;
First detection means (46) for detecting the incoming water temperature of the water heat exchanger;
Second detection means (49) for detecting the degree of supercooling of the refrigerant that has exited the water heat exchanger,
The refrigerant leakage of the refrigerant circuit is detected based on the calculated supercooling degree correction value obtained by correcting the supercooling degree detected using the second detecting means with the incoming water temperature detected using the first detecting means. , Water heating device.
前記第3検出手段を用いて検出された凝縮温度と前記第1検出手段を用いて検出された前記入水温度との差で、前記第2検出手段を用いて検出された過冷却度を除した値を前記算出過冷却度補正値として使うことにより前記冷媒回路の冷媒漏洩を検知する、
請求項1に記載の水加熱装置。 Further comprising third detection means (43) for detecting the condensation temperature of the water heat exchanger;
The degree of supercooling detected using the second detecting means is divided by the difference between the condensation temperature detected using the third detecting means and the incoming water temperature detected using the first detecting means. The refrigerant leakage of the refrigerant circuit is detected by using the calculated value as the calculated supercooling degree correction value.
The water heating apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の水加熱装置。 The occurrence of refrigerant leakage in the refrigerant circuit is determined by comparing the calculated supercooling degree correction value with a specific supercooling degree correction value when the refrigerant in the refrigerant circuit has a specific refrigerant amount.
The water heating apparatus according to claim 2.
請求項3に記載の水加熱装置。 When the calculated supercooling degree correction value falls below a predetermined ratio of the specific supercooling degree correction value when the specific refrigerant amount is the refrigerant amount at the time of initial filling, refrigerant leakage has occurred in the refrigerant circuit. to decide,
The water heating apparatus according to claim 3.
前記第4検出手段を用いて検出された出湯温度から前記第1検出手段を用いて検出された入水温度を減じて得られる差が予め定められた所定値以上であるときに、前記冷媒回路の冷媒漏洩の検知を行う、
請求項1から4のいずれか一項に記載の水加熱装置。 Further comprising a fourth detection means (47) for detecting the tapping temperature of the water heat exchanger;
When the difference obtained by subtracting the incoming water temperature detected using the first detection means from the tapping temperature detected using the fourth detection means is equal to or greater than a predetermined value, the refrigerant circuit Detect refrigerant leaks,
The water heating apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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