特許ウォッチ

公開番号2025022157
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126463
出願日2023-08-02
発明の名称ヒートポンプ温水装置
出願人株式会社コロナ,リンナイ株式会社
代理人弁理士法人第一テクニカル国際特許事務所
主分類F24H 15/385 20220101AFI20250206BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】より小さな電力制限値でも安定した沸上運転を継続可能とする。
【解決手段】ヒートポンプ温水装置100の減圧器制御部410Cは、電子膨張弁16の目標開度に対して、沸上運転の開始から所定時間の間、最低開度Xminを設定すると共に、所定時間経過後に、最低開度Xmin2を設定する目標開度制限部410Cbを備える。目標開度制限部410Cbは、外気温Tairが所定温度未満で、かつ電力抑制信号が入力されていると判定された第1の場合には、それ以外の第2の場合よりも、所定時間を長く設定すると共に、最低開度Xmin,Xmin2を大きく設定する。これにより、電子膨張弁16の開度低下に一定の歯止めをかけ、圧縮機14の回転数Nが運転可能圧力範囲から逸脱するのを防止し、より小さな電力制限値でも安定して沸上運転を開始できる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮機、減圧器、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、
前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換により湯水循環回路側への温水を生成する水－冷媒熱交換器と、
前記圧縮機の回転数を、目標圧縮機回転数となるように増減制御する圧縮機制御手段と、
前記減圧器の開度を制御する減圧器制御手段と、
前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力されたか否かを判定する電力抑制判定手段と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
を有し、前記湯水循環回路側に温水を生成する沸上運転を行う、ヒートポンプ温水装置において、
前記圧縮機制御手段は、
前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じた前記目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を制御し、
前記減圧器制御手段は、
高圧側の前記冷媒の状態値が所定の目標値条件を満たすような、前記減圧器の目標開度を決定する目標開度決定手段と、
前記目標開度決定手段により決定される前記目標開度に対して、前記沸上運転の開始から所定時間の間、下限値として第１最低開度を設定すると共に、前記沸上運転の開始から前記所定時間経過後に、下限値として前記第１最低開度よりも小さな第２最低開度を設定する目標開度制限手段と、
を備え、
前記目標開度決定手段は、
前記目標開度制限手段により設定された前記下限値以上の範囲内で、前記減圧器の目標開度を決定し、
前記目標開度制限手段は、
前記外気温検出手段で検出される前記外気温が所定温度未満で、かつ前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された、第１の場合には、それ以外の第２の場合よりも、前記所定時間を長く設定すると共に、前記第１最低開度及び前記第２最低開度を大きく設定する
ことを特徴とするヒートポンプ温水装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合の前記第２最低開度は、前記第２の場合のうち前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定されていない場合の前記第２最低開度よりも大きい、ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ温水装置。
【請求項３】
外部電源から前記ヒートポンプ装置への入力電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記外部電源から前記ヒートポンプ装置への入力電流値を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記入力電圧値に基づいて電流レリーズ値を設定するレリーズ値設定手段と、
をさらに有し、
前記圧縮機制御手段は、
前記電流検出手段により検出された前記入力電流値が、前記レリーズ値設定手段により設定された前記電流レリーズ値を超過した場合、超過する前よりも低下させた前記目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を制御し、
前記目標開度制限手段は、
前記電圧検出手段により検出された前記入力電圧値が所定値未満となった場合、前記第１の場合における前記第１最低開度及び前記第２最低開度を、前記入力電圧値が前記所定値以上である場合よりも大きな値に補正する
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ温水装置。
【請求項４】
前記目標開度決定手段は、
前記圧縮機からの冷媒の吐出温度と前記水－冷媒熱交換器から流出する冷媒の流出温度との温度差が、生成される温水の目標温水温度と前記水－冷媒熱交換器に流入する湯水の入水温度とに基づいて算出される所定の目標温度差となるように、若しくは、
前記流出温度と前記水－冷媒熱交換器に流入する湯水の入水温度との温度差が一定となるように、若しくは、
前記吐出温度が目標吐出温度となるように、
前記減圧器の目標開度を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のヒートポンプ温水装置。
【請求項５】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
圧縮機、減圧器、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、
前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換を行う水－冷媒熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部から前記水－冷媒熱交換器に向かう往き管、及び、前記水－冷媒熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管、を備えた湯水循環回路と、
前記圧縮機の回転数を、目標圧縮機回転数となるように増減制御する圧縮機制御手段と、
前記減圧器の開度を制御する減圧器制御手段と、
前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力されたか否かを判定する電力抑制判定手段と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
を有し、
前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記往き管を介し前記水－冷媒熱交換器に導入されて加熱された前記湯水を前記戻り管を介して前記貯湯タンクへ供給する沸上運転を行う、ヒートポンプ温水装置において、
前記圧縮機制御手段は、
前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じた前記目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を制御し、
前記減圧器制御手段は、
高圧側の前記冷媒の状態値が所定の目標値条件を満たすような、前記減圧器の目標開度を決定する目標開度決定手段と、
前記目標開度決定手段により決定される前記目標開度に対して、前記沸上運転の開始から所定時間の間、下限値として第１最低開度を設定すると共に、前記沸上運転の開始から前記所定時間経過後に、下限値として前記第１最低開度よりも小さな第２最低開度を設定する目標開度制限手段と、
を備え、
前記目標開度決定手段は、
前記目標開度制限手段により設定された前記下限値以上の範囲内で、前記減圧器の目標開度を決定し、
前記目標開度制限手段は、
前記外気温検出手段で検出される前記外気温が所定温度未満で、かつ前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された、第１の場合には、それ以外の第２の場合よりも、前記所定時間を長く設定すると共に、前記第１最低開度及び前記第２最低開度を大きく設定する
ことを特徴とするヒートポンプ温水装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、水－冷媒熱交換器での冷媒との熱交換により温水を生成するヒートポンプ温水装置に関するものである。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のヒートポンプ温水装置においては、特許文献１記載のように、ヒートポンプ装置における消費電力の抑制指示が入力された場合には、その指示に応じた上限値以下となるように、ヒートポンプ装置を制御するものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－９６５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のもののように消費電力の抑制を行う場合、通常、ヒートポンプ装置の消費電力が上限値以内となるように電力抑制制御が行われ、圧縮機の回転数が制限される。圧縮機の回転数が制限されて低下すると、冷媒配管内の高圧側の冷媒温度が低下しようとするため、これを維持するために減圧器（膨張弁）の開度が絞られることとなる。
【０００５】
ここで、より小さな電力制限値で沸上運転を可能にしようとした場合、圧縮機がより低い回転数で運転するため、減圧器の開度もより絞られる。すると、圧縮機の負荷が増大して消費電力が増加するため、電力制限によって圧縮機の回転数がさらに低く制御され、その結果、減圧器の開度がさらに絞られることになってしまう。このような挙動が繰り返される結果、圧縮機の回転数が、予め決められた圧縮機の運転可能圧力範囲の下限回転数以下まで低下して、安定動作不能として運転停止してしまう場合があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、圧縮機、減圧器、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換により湯水循環回路側への温水を生成する水－冷媒熱交換器と、前記圧縮機の回転数を、目標圧縮機回転数となるように増減制御する圧縮機制御手段と、前記減圧器の開度を制御する減圧器制御手段と、前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力されたか否かを判定する電力抑制判定手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、を有し、前記湯水循環回路側に温水を生成する沸上運転を行う、ヒートポンプ温水装置において、前記圧縮機制御手段は、前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じた前記目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を制御し、前記減圧器制御手段は、高圧側の前記冷媒の状態値が所定の目標値条件を満たすような、前記減圧器の目標開度を決定する目標開度決定手段と、前記目標開度決定手段により決定される前記目標開度に対して、前記沸上運転の開始から所定時間の間、下限値として第１最低開度を設定すると共に、前記沸上運転の開始から前記所定時間経過後に、下限値として前記第１最低開度よりも小さな第２最低開度を設定する目標開度制限手段と、を備え、前記目標開度決定手段は、前記目標開度制限手段により設定された前記下限値以上の範囲内で、前記減圧器の目標開度を決定し、前記目標開度制限手段は、前記外気温検出手段で検出される前記外気温が所定温度未満で、かつ前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された、第１の場合には、それ以外の第２の場合よりも、前記所定時間を長く設定すると共に、前記第１最低開度及び前記第２最低開度を大きく設定するものである。
【０００７】
また、請求項２では、前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合の前記第２最低開度は、前記第２の場合のうち前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定されていない場合の前記第２最低開度よりも大きいものである。
【０００８】
また、請求項３では、外部電源から前記ヒートポンプ装置への入力電圧値を検出する電圧検出手段と、前記外部電源から前記ヒートポンプ装置への入力電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段により検出された前記入力電圧値に基づいて電流レリーズ値を設定するレリーズ値設定手段と、をさらに有し、前記圧縮機制御手段は、前記電流検出手段により検出された前記入力電流値が、前記レリーズ値設定手段により設定された前記電流レリーズ値を超過した場合、超過する前よりも低下させた前記目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を制御し、前記目標開度制限手段は、前記電圧検出手段により検出された前記入力電圧値が所定値未満となった場合、前記第１の場合における前記第１最低開度及び前記第２最低開度を、前記入力電圧値が前記所定値以上である場合よりも大きな値に補正するものである。
【０００９】
また、請求項４では、前記目標開度決定手段は、前記圧縮機からの冷媒の吐出温度と前記水－冷媒熱交換器から流出する冷媒の流出温度との温度差が、生成される温水の目標温水温度と前記水－冷媒熱交換器に流入する湯水の入水温度とに基づいて算出される所定の目標温度差となるように、若しくは、前記流出温度と前記水－冷媒熱交換器に流入する湯水の入水温度との温度差が一定となるように、若しくは、前記吐出温度が目標吐出温度となるように、前記減圧器の目標開度を決定するものである。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項５では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、減圧器、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換を行う水－冷媒熱交換器と、前記貯湯タンクの下部から前記水－冷媒熱交換器に向かう往き管、及び、前記水－冷媒熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管、を備えた湯水循環回路と、前記圧縮機の回転数を、目標圧縮機回転数となるように増減制御する圧縮機制御手段と、前記減圧器の開度を制御する減圧器制御手段と、前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力されたか否かを判定する電力抑制判定手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、を有し、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記往き管を介し前記水－冷媒熱交換器に導入されて加熱された前記湯水を前記戻り管を介して前記貯湯タンクへ供給する沸上運転を行う、ヒートポンプ温水装置において、前記圧縮機制御手段は、前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じた前記目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を制御し、前記減圧器制御手段は、高圧側の前記冷媒の状態値が所定の目標値条件を満たすような、前記減圧器の目標開度を決定する目標開度決定手段と、前記目標開度決定手段により決定される前記目標開度に対して、前記沸上運転の開始から所定時間の間、下限値として第１最低開度を設定すると共に、前記沸上運転の開始から前記所定時間経過後に、下限値として前記第１最低開度よりも小さな第２最低開度を設定する目標開度制限手段と、を備え、前記目標開度決定手段は、前記目標開度制限手段により設定された前記下限値以上の範囲内で、前記減圧器の目標開度を決定し、前記目標開度制限手段は、前記外気温検出手段で検出される前記外気温が所定温度未満で、かつ前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された、第１の場合には、それ以外の第２の場合よりも、前記所定時間を長く設定すると共に、前記第１最低開度及び前記第２最低開度を大きく設定するものである。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許