(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、膨張弁、蒸発器としての空気熱交換器を順次接続した冷媒回路と、前記空気熱交換器内を流動する冷媒の温度を検知する冷媒温度検知器と、前記空気熱交に外気を吹き込む送風ファンと、前記冷媒温度検知器が設定温度以下になると除霜運転を開始する除霜運転制御部を備えたヒートポンプ装置の除霜運転方法に於いて、前記除霜運転制御部が除霜運転中に前記送風ファンが所定時間継続して回転していることを検知することで、前記空気熱交換器に風が吹き込んでいることを検知したら、除霜運転を開始する設定温度を所定値上昇させることを特徴とするヒートポンプ装置の除霜運転方法。
【請求項２】
前記除霜運転制御部は前記冷媒温度検知器で検知された冷媒温度の所定時間における平均上昇温度を算出することで、前記空気熱交換器への風の吹き込みを検知することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置の除霜運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷媒回路を備えたヒートポンプ装置について、特に着霜の除去を目的とした除霜運転の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のものにおいて、冷媒回路を構成する空気熱交換器に外気温度が低下することで着霜し、熱交換効率が低下することを防ぐため、圧縮機で高温高圧にされた冷媒を空気熱交換器内に流入させることで着霜を溶かす除霜運転には、外気温度や空気熱交換器内の冷媒温度から着霜があると判断し、貯湯タンク内の湯水を所定温度に沸き上げる沸き上げ運転中であれば第１の除霜開始条件、沸き上げ運転終了後であれば第２の除霜開始条件で除霜運転を開始することで確実に除霜状態を判断して除霜運転を行うものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この従来のものでは、除霜運転中に風が空気熱交換器に吹き込むと、空気熱交換器内部に流入させた高温冷媒の熱量が大気に放熱されるため冷媒温度が下がり、除霜性能が落ちることで除霜運転に要する時間が増大し、更には霜の溶け残りが発生する場合も考えられ、溶け残りの霜が成長することで空気熱交換器内で外気と熱交換される交換量が低下する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、放熱器、膨張弁、蒸発器としての空気熱交換器を順次接続した冷媒回路と、前記空気熱交換器内を流動する冷媒の温度を検知する冷媒温度検知器と、前記空気熱交に外気を吹き込む送風ファンと、前記冷媒温度検知器が設定温度以下になると除霜運転を開始する除霜運転制御部を備えたヒートポンプ装置の除霜運転方法に於いて、前記除霜運転制御部が除霜運転中に前記送風ファンが所定時間継続して回転していることを検知することで、前記空気熱交換器に風が吹き込んでいることを検知したら、除霜運転を開始する設定温度を所定値上昇させるものである。
【０００７】
また、請求項２では、前記除霜運転制御部は前記冷媒温度検知器で検知された冷媒温度の所定時間における平均上昇温度を算出することで、前記空気熱交換器への風の吹き込みを検知するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、除霜運転中における空気熱交換器内への風の吹き込みを検知したら、除霜運転を開始する設定温度を所定値上昇させて通常よりも早く除霜運転を開始することで、着霜量が少ない状態で除霜運転を行うことで空気熱交換器の着霜を確実に溶かすことができ、更に除霜運転の時間を短縮することが可能となるので、極めて効率よく除霜運転が行える。
【０００９】
また、空気熱交換器内への風の吹き込みが発生していることを送風ファンが所定時間回転していることや冷媒熱交換器の所定時間における平均上昇温度といった、極めて簡易な手段で判断可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態を表すヒートポンプ装置の概略構成図
【図２】この発明の一実施形態のヒートポンプユニットの動作を示したフローチャート
【図３】図２に示した除霜運転の詳細を示したフローチャート
【図４】図３とは別の除霜運転の詳細を示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明をヒートポンプ給湯機に適用した一実施形態を図１に基づいて説明する。
１はヒートポンプユニット２で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクであり、３は一定の圧力で給水管４内にある市水を貯湯タンク１内に供給する給水栓であり、５は台所や洗面所等に設けられた給湯栓である。
【００１２】
６は貯湯タンク１上部の高温水を流入する出湯管７と給水管４から分岐した給水バイパス管８とを接続して給湯設定温度になるよう弁開度を調節する混合弁であり、９は給湯設定温度に調節された湯水を給湯栓５へ搬送する給湯管である。
【００１３】
１０は貯湯タンク１下部とヒートポンプユニット２を配管で接続するヒーポン往き管であり、１１はヒートポンプユニット２と貯湯タンク１上部を配管で接続するヒーポン戻り管であり、１２はヒーポン往き管１０途中にあり貯湯タンク１内の湯水をヒートポンプユニット２内に搬送するヒーポン循環ポンプである。
【００１４】
ヒートポンプユニット２は冷媒を圧縮する圧縮機１３と、高温高圧の冷媒と貯湯タンク２内の湯水とを熱交換する放熱器１４と、放熱器通過後の冷媒を減圧させる減圧手段としての膨張弁１５と、膨張弁１５からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器１６とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル１７で構成されている。また、１８は空気熱交換器１６に流通させる空気量を調節して蒸発能力を調節するための送風ファンである。
【００１５】
１９は圧縮機１３と空気熱交換器１６の間に設置され冷媒の吐出温度を検知する冷媒吐出温度検知器であり、２０は膨張弁１５と空気熱交換器１６の間に設置され冷媒の流入温度を検知する冷媒流入温度検知器である。また、２１は空気熱交換器１６の送風空気入り口側に設けられ外気温度を検知する外気温度検知器である。
【００１６】
２２はヒートポンプユニット２内の各検知器からの出力を受けて各機器の作動を制御する加熱制御部であり、貯湯タンク１側面に複数設置されている貯湯温度検知器２３の情報に基づいてヒーポン循環ポンプ１２を駆動させ、外気温度検知器２１の情報から送風ファン１８を所定の回転数で駆動させることで貯湯タンク１下部の湯水を沸き上げる沸き上げ運転制御手段２２ａを備えている。
【００１７】
２４は外気温度検知器２１が設定温度以下を検知したらヒーポン循環ポンプ１２と送風ファン１８の運転を停止させ、圧縮機１３で高温高圧にした冷媒を膨張弁１５を全開にして空気熱交換器１６に流入させることで、空気熱交換器１６に付着した霜を溶かす除霜運転を制御する除霜運転制御部であり、除霜運転中に停止させた送風ファン１８が風によって回転した時間を測定する送風ファン制御手段２４ａと、除霜運転中の冷媒吐出温度検知器１９と冷媒流入温度検知器２０の所定時間当たりの平均上昇温度を算出する平均冷媒上昇温度算出手段２４ｂと、送風ファン制御手段２４ａもしくは平均冷媒上昇温度算出手段２４ｂで検知された結果に基づいて除霜運転を開始させる設定温度を所定値上昇させる除霜運転開始温度上昇手段２４ｃを備えているものである。
【００１８】
次に、この実施形態のヒートポンプユニット２の動作について図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、加熱制御手段２２が貯湯タンク１側面に複数設置された貯湯温度検知器２３で得られた温度情報に基づいて、沸き上げ運転を開始するか沸き上げ運転制御手段２２ａで判断する（Ｓ１０１）。沸き上げ運転を開始する場合は、空気熱交換器１６に外気を吹き込ませるために送風ファン１８を駆動させ（Ｓ１０２）、圧縮機１３を運転させる（Ｓ１０３）。一方、沸き上げ運転を行わない場合は、当該Ｓ１０１の判断を繰り返す。
【００１９】
次に、加熱制御部２２は冷媒流入温度検知器２０で検知された冷媒温度が設定温度（例えば−１５℃）以下であるか判断して（Ｓ１０４）、設定温度以下であれば空気熱交換器１６に霜が着霜しているとして除霜運転を開始し（Ｓ１０５）、当該温度が設定温度を超えていれば霜の着霜はないとしてＳ１０６の処理に移る。
【００２０】
そして、Ｓ１０５の除霜運転が終了すると、加熱制御部２２は除霜運転中に停止させた送風ファン１８の運転を再開させる（Ｓ１０６）。その後、加熱制御部２２は沸き上げ運転制御手段２２ａの情報に基づいて沸き上げ運転を終了するか続行するかを判断する（Ｓ１０７）。沸き上げ運転を終了する場合は、圧縮機１３の運転を停止させ（Ｓ１０８）、送風ファン１８の運転を停止させて（Ｓ１０９）ヒートポンプユニット３の動作を終了する。一方、沸き上げ運転を続行する場合には、再びＳ１０４に戻り冷媒流入温度検知器２０で検知された温度が設定温度以下であるか判断する。
【００２１】
次に、上記したＳ１０５における除霜運転の詳細を図３に基づいて説明する。
まず、除霜運転が開始されると、除霜運転制御部２４によって空気熱交換器１６内に外気を吹き込ませないよう送風ファン１８を停止させる（Ｓ２０１）。次に、送風ファン制御手段２４ａで除霜運転中に風によって送風ファン１８が４００ｒｐｍ以上で回転しているか判断して（Ｓ２０２）、回転数が４００ｒｐｍ以上であれば該送風ファン制御手段２４ａで回転状態の継続時間を算出し（Ｓ２０３）、回転数が４００ｒｐｍ未満であれば冷媒吐出温度検知器１９で検知された値を見て次の判断に移る（Ｓ２０４）。
【００２２】
次に、Ｓ２０３で算出された送風ファン１８が４００ｒｐｍ以上で回転した時間が１分以上継続したか判断して（Ｓ２０５）、１分以上継続していると判断されれば冷媒吐出温度検知器１９で検知される冷媒吐出温度を検知し（Ｓ２０６）、１分以上継続していなければ、再びＳ２０２で除霜運転中の送風ファン１８の回転数が４００ｒｐｍ以上であるか判断する。
【００２３】
次に、Ｓ２０６で検知された冷媒吐出温度が１５℃以上であるか判断して（Ｓ２０７）、１５℃以上であれば除霜開始温度上昇手段２４ｃが次回の除霜運転を開始する設定温度を所定値（例えば２℃）上昇させるように設定を変更し（Ｓ２０８）、冷媒吐出温度が１５℃未満であれば除霜運転の継続時間が設定されている限界時間を超えているか除霜運転制御部２４が判断して（Ｓ２０９）、限界時間を超えていれば除霜運転を終了させてＳ２０８の判断へ移り、限界時間以下であれば、再びＳ２０７で冷媒吐出温度が１５℃以上であるか判断する。
【００２４】
一方、Ｓ２０４で冷媒吐出温度を検知したら、Ｓ２０７と同様に冷媒吐出温度が１５℃以上であるか判断して（Ｓ２１０）１５℃以上であれば除霜運転を終了させ、１５℃未満であればＳ２０９と同様に除霜運転の継続時間が限界時間を超えているか判断して（Ｓ２１１）、限界時間を超えていれば除霜運転を終了させ、限界時間以下であれば、再びＳ２０２で送風ファン１８の回転数が４００ｒｐｍ以上であるか判断する。
【００２５】
次に、上記したＳ１０４の除霜運転について図３とは別の実施形態で行うものを図４に基づいて説明する。
まず、除霜運転が開始されると、除霜運転制御部２４が送風ファン１８を停止させて（Ｓ３０３）除霜運転を行い、冷媒吐出温度検知器１９で検知された冷媒吐出温度が１５℃以上であるか判断して（Ｓ３０２）、１５℃以上であれば除霜運転を終了させ、１５℃未満であれば除霜運転の継続時間が限界時間を超えているか判断して（Ｓ３０３）、限界時間を超えていればＳ３０４へ移り、限界時間以下であれば、再びＳ３０２で冷媒吐出温度の検知を行う。
【００２６】
次に、平均冷媒上昇温度算出手段２４ｂが除霜運転中の所定時間（例えば１分間）当たりに上昇した空気熱交換器１６内の平均温度を冷媒吐出温度検知器１９と冷媒流入温度検知器２０から算出する（Ｓ３０４）。そこで算出された平均冷媒上昇温度が１℃未満か判断し（Ｓ３０５）、平均上昇温度が１℃未満であれば、除霜運転開始温度上昇手段２４ｃが次回の除霜運転を開始させる設定温度を所定値（例えば２℃）上昇させ（Ｓ３０６）、平均上昇温度が１℃以上であれば通常通り除霜運転を終了させる。
【００２７】
以上のように、除霜運転中の空気熱交換器１６内への外気の吹き込みを検知して除霜運転を開始させる設定温度を所定値上昇させることで、空気熱交換器１６の着霜量が少ない状態で除霜運転を開始するので着霜の溶け残りを防止することができ、除霜運転に要する時間を短縮したことで除霜運転の効率が向上した。
【００２８】
なお、上記実施例では給湯機能を備えたヒートポンプ給湯機に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、給湯温水を使用した暖房機能を備えたヒートポンプ装置にも適用可能である。
【００２９】
また、上記実施例では貯湯タンク１内にある湯水をヒートポンプユニット２で沸き上げるヒートポンプ給湯機に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、例えばエアコン等の空気調和機の室外機にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１３    圧縮機
１４    放熱器
１５    膨張弁
１６    空気熱交換器
１８    送風ファン
１９    冷媒吐出温度検知器
２０    冷媒流入温度検知器
２４    除霜運転制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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