JP2007147108A - Hot-water storage type hot-water supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯用流体を貯える貯湯タンクとこの貯湯タンク内の給湯用流体と冷媒とを熱交換させて沸き上げ運転を行うヒートポンプユニットとを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、ヒートポンプユニットが沸き上げ運転を行うときに作動させる電動ポンプの制御に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot water storage hot water supply apparatus including a hot water storage tank for storing a hot water supply fluid, and a heat pump unit that performs a boiling operation by exchanging heat between the hot water supply fluid and the refrigerant in the hot water storage tank. The present invention relates to control of an electric pump that is operated when a unit performs a boiling operation.
従来、この種の給湯装置として、例えば、特許文献1に示すように、高圧側の冷媒圧力を臨界圧以上まで加圧して使用する超臨界ヒートポンプサイクルを用いて給湯用流体を加熱させて沸き上げ運転を行うヒートポンプ式の給湯装置が知られている。 Conventionally, as this type of hot water supply apparatus, for example, as shown in Patent Document 1, a hot water supply fluid is heated and heated using a supercritical heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side is increased to a critical pressure or higher. 2. Description of the Related Art A heat pump type hot water supply device that operates is known.
この給湯装置では、給湯用流体と冷媒とを熱交換させる放熱器である水熱交換器を備え、その水熱交換器で加熱された高温の給湯用流体を貯湯タンク内に貯留しておき、使用時に貯湯タンク内から高温の給湯用流体を取り出して温度調節した後、使用者に供給する給湯システムである。 In this hot water supply apparatus, a water heat exchanger that is a radiator for exchanging heat between the hot water supply fluid and the refrigerant is provided, and the hot water supply fluid heated by the water heat exchanger is stored in a hot water storage tank, This hot water supply system supplies hot water supply fluid to a user after taking out a hot water supply fluid from the hot water storage tank and adjusting the temperature.
そして、貯湯タンクと水熱交換器の流体流路とを接続し、その接続途中に電動ポンプを介設した循環水経路を形成している。そして、電動ポンプは水熱交換器から流出される給湯用流体の実際の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるように回転数を制御させて流量を調節している。
上記特許文献1では、電動ポンプの回転数を制御するより具体的な制御方法が記載されていないが、この種の可変式電動ポンプでは、目標回転数に応じた電圧出力値を求め、その電圧出力値を電動ポンプに出力させることで電動ポンプの回転数を変化させて流量を調節している。 In Patent Document 1, a more specific control method for controlling the rotation speed of the electric pump is not described. However, in this type of variable electric pump, a voltage output value corresponding to the target rotation speed is obtained, and the voltage By outputting the output value to the electric pump, the flow rate is adjusted by changing the rotation speed of the electric pump.
ところが、この種の電動ポンプでは、電圧出力値を介して回転数を変化させること電動機単体のばらつきにより目標回転数に対して実際の回転数がばらつく問題がある。つまり、目標回転数が得られる電圧出力値であっても実際の回転数に偏差が発生する問題がある。これにより、実際の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるのに立ち上がり特性が悪化する。 However, in this type of electric pump, there is a problem that the actual rotational speed varies with respect to the target rotational speed due to the variation of the motor itself by changing the rotational speed via the voltage output value. That is, there is a problem that a deviation occurs in the actual rotational speed even if the voltage output value provides the target rotational speed. As a result, the rise characteristic deteriorates even though the actual boiling temperature becomes the target boiling temperature.
さらに、例えば、沸き上げ運転を開始した過度状態のときに、目標沸き上げ温度に対して実際の沸き上げ温度が低い場合には、実際の沸き上げ温度を上昇させるために電動ポンプに出力する制御値を最低の電圧出力値により出力する。ところが、この場合においても、電動機単体のばらつきにより回転数が変動して実際の流量が所定流量(例えば、0L/min)以下となると、ヒートポンプサイクル内の沸騰、高圧圧力の異常上昇などによるヒートポンプユニットの異常停止、耐久性の劣化などの問題が発生する。 Further, for example, when the actual boiling temperature is lower than the target boiling temperature when the boiling operation is started, if the actual boiling temperature is lower than the target boiling temperature, the control is output to the electric pump to increase the actual boiling temperature. The value is output with the lowest voltage output value. However, even in this case, when the rotational speed fluctuates due to the variation of the single motor and the actual flow rate becomes a predetermined flow rate (for example, 0 L / min) or less, the heat pump unit is caused by boiling in the heat pump cycle, abnormal increase in high pressure, etc. Problems such as abnormal stoppage and deterioration of durability occur.
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、ヒートポンプユニットの異常停止を防止することができるとともに流量の制御性が良好となる貯湯式給湯装置を提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that can prevent abnormal stop of a heat pump unit and that has good flow rate controllability.
上記目的を達成するために、請求項1ないし請求項5に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、給湯用流体を貯える貯湯タンク(310)と、ヒートポンプサイクルからなり、圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)を有し、この放熱器(220)に貯湯タンク(310)内の給湯用流体を導いて沸き上げ運転を行うヒートポンプユニット(200)と、貯湯タンク(310)の下部から取り出した給湯用流体を放熱器(220)に通水して、貯湯タンク(310)の上部に圧送する電動ポンプ(330)と、放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるように電動ポンプ(330)の回転数を制御する制御手段(270)とを備え、
制御手段(270)は、沸き上げ温度に基づいて目標沸き上げ温度となる目標回転数とその目標回転数が得られる指示電圧とを求め、電動ポンプ(330)に指示電圧を出力し、実際の回転数に応じて指示電圧を補正する補正手段(170)を有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means according to claims 1 to 5 are employed. That is, according to the first aspect of the present invention, the hot water storage tank (310) for storing the hot water supply fluid and the heat pump cycle exchange heat between the refrigerant discharged from the compressor (210) and the hot water supply fluid, and the refrigerant flow. Pump unit having a radiator (220) configured to oppose a hot water supply fluid flow and conducting a boiling operation by introducing the hot water supply fluid in the hot water storage tank (310) to the radiator (220) (200), a hot water supply fluid taken out from the lower part of the hot water storage tank (310) is passed through the radiator (220) and pumped to the upper part of the hot water storage tank (310), and a radiator ( 220) control means (270) for controlling the number of revolutions of the electric pump (330) so that the boiling temperature of the hot water supply fluid flowing out from the hot water supply fluid becomes the target boiling temperature,
Based on the boiling temperature, the control means (270) obtains the target rotational speed at which the target boiling temperature is obtained and the instruction voltage for obtaining the target rotational speed, and outputs the instruction voltage to the electric pump (330). It has a correction means (170) for correcting the command voltage according to the number of rotations.
この発明によれば、指示電圧を介して回転数を変化させる電動ポンプ(330)は、概して、電動機単体のばらつきにより目標回転数に対して実際の回転数がばらつく問題がある。そこで、本発明では、実際の回転数に応じて指示電圧を補正する補正手段(170)を有することにより、電動機単体のばらつきを吸収することで的確な目標回転数に収束させることができる。これにより、電動ポンプ(330)の流量の制御性が良好となる。 According to the present invention, the electric pump (330) that changes the rotation speed via the command voltage generally has a problem that the actual rotation speed varies with respect to the target rotation speed due to variations in the motor itself. Therefore, in the present invention, the correction means (170) for correcting the command voltage according to the actual rotational speed is provided, so that it is possible to converge to an accurate target rotational speed by absorbing the variation of the single motor. Thereby, the controllability of the flow rate of the electric pump (330) is improved.
請求項2に記載の発明では、補正手段(170)は、実際の回転数と目標回転数とを比較して偏差を求め、その偏差に基づいて指示電圧を補正することを特徴としている。この発明によれば、より具体的には、偏差に基づいて指示電圧を補正することで確実に電動機単体のばらつきを吸収することができる。 The invention according to claim 2 is characterized in that the correction means (170) compares the actual rotational speed with the target rotational speed to obtain a deviation, and corrects the command voltage based on the deviation. More specifically, according to the present invention, it is possible to reliably absorb variations in a single motor by correcting the command voltage based on the deviation.
請求項3に記載の発明では、電動ポンプ(330)には、放熱器(220)を流出する給湯用流体の下限流量が設定されており、制御手段(270)は、指示電圧が下限流量を下回ることのない回転数に基づいて求められていることを特徴としている。この発明によれば、沸き上げ温度を上昇させるときに、最低の指示電圧が下限流量を下回ることのないので、ヒートポンプサイクル内の沸騰、高圧圧力の異常上昇などによるヒートポンプユニット(200)の異常停止を防止することができる。 In the invention according to claim 3, the electric pump (330) is set with a lower limit flow rate of the hot water supply fluid flowing out of the radiator (220), and the control means (270) is configured such that the command voltage has the lower limit flow rate. It is characterized in that it is determined based on the number of revolutions that does not fall below. According to the present invention, when raising the boiling temperature, the lowest command voltage does not fall below the lower limit flow rate, so that the heat pump unit (200) is abnormally stopped due to boiling in the heat pump cycle, abnormal increase in high pressure, etc. Can be prevented.
請求項4に記載の発明では、制御手段(270)は、指示電圧が下限流量を下回ることのない回転数のときに、その指示電圧を固定させて電動ポンプ(330)の回転数を制御することを特徴としている。この発明によれば、電動ポンプ(330)の循環水回路の凍結防止運転、およびその循環水回路の空気抜き運転のときに適用することができる。なお、この場合には、最低の回転数で作動されることで省動力、騒音の低下が得られる。 In the invention according to claim 4, the control means (270) controls the rotational speed of the electric pump (330) by fixing the command voltage when the command voltage is at a rotational speed that does not fall below the lower limit flow rate. It is characterized by that. According to the present invention, the present invention can be applied to the freeze prevention operation of the circulating water circuit of the electric pump (330) and the air vent operation of the circulating water circuit. In this case, power saving and noise reduction can be obtained by operating at the minimum rotational speed.
請求項5に記載の発明では、ヒートポンプユニット(200)は、高温側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルから構成されていることを特徴としている。この発明によれば、高温(例えば、約85℃)の給湯用流体を貯湯タンク(310)内に貯えることができる。 The invention according to claim 5 is characterized in that the heat pump unit (200) includes a supercritical heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high temperature side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. According to the present invention, a hot water supply fluid having a high temperature (for example, about 85 ° C.) can be stored in the hot water storage tank (310).
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
以下、本発明の一実施形態による貯湯式給湯装置を図1ないし図6に基づいて説明する。図1は本実施形態の貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図2は電動ポンプ330を制御する熱源制御装置270の電気ブロック図である。
Hereinafter, a hot water storage type hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment, and FIG. 2 is an electric block diagram of a heat
図3は熱源制御装置270の制御処理を示すフローチャートである。また、図4は補正手段170における偏差に応じて電圧出力値を補正する具体例を示す説明図である。図5は電動ポンプ330の電圧出力値と回転数との関係を示す特性図、図6は電動ポンプ330の流量と回転数との関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a flowchart showing a control process of the heat
ところで、図1中、ヒートポンプユニット200は、減圧器として電気式膨張弁230を用い、給湯用流体として給湯水を加熱し高温(本実施形態では、約85℃)の温水を生成する超臨界ヒートポンプサイクルである。
Incidentally, in FIG. 1, a
この超臨界ヒートポンプサイクルとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。 This supercritical heat pump cycle refers to a heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. For example, the heat pump cycle uses carbon dioxide, ethylene, ethane, nitrogen oxide, or the like as a refrigerant.
本実施形態の貯湯式給湯装置は、図1に示すように、給湯水を貯える貯湯タンク310、ヒートポンプサイクルからなり、放熱器である水熱交換器220に貯湯タンク310内の給湯水を導いて沸き上げ運転を行うヒートポンプユニット200、貯湯タンク内の給湯水を水熱交換器220に通水させるための循環水回路320、および制御手段である熱源制御装置270とから構成される。
As shown in FIG. 1, the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment includes a hot
ヒートポンプユニット200は、図1に示すように、210は冷媒(本実施形態では二酸化炭素)を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機210は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構(図示せず)および圧縮機構を駆動する電動モータ(図示せず)が一体となった電動圧縮機である。
As shown in FIG. 1, the
220は圧縮機210から吐出する冷媒と給湯水とを熱交換する放熱器である水熱交換器であり、この水熱交換器220は、冷媒流れと給湯水流れとが対向するように構成された対向流型の熱交換器である。
230は水熱交換器220から流出する冷媒を減圧する減圧器である電気式膨張弁であり、240は、電気式膨張弁230(以下、膨張弁230と称する)から流出する冷媒を蒸発させて大気中の熱を冷媒に吸収させるとともに、後述するアキュムレータ250(圧縮機210の吸入側)に向けて冷媒を流出する蒸発器である。
230 is an electric expansion valve that is a pressure reducer that depressurizes the refrigerant flowing out of the
250は、蒸発器240から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機210の吸入側に流出するとともに、ヒートポンプサイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータである。
260は蒸発器240に空気(外気)を送風するとともにその送風量を調節することができる送風機であり、この送風機260、圧縮機210および膨張弁230は、後述する各センサから検出される圧力情報、温度情報に基づいて熱源制御装置270により制御されている。
そして、271は水熱交換器220から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサであり、272は水熱交換器220に流入する給湯水の温度を検出する第1温水温度センサ(第1温水温度検出手段)である。273は水熱交換器220から流出する冷媒の圧力(高圧側の冷媒圧力)を検出する冷媒圧力センサである。
274は水熱交換器220から流出する給湯水の温度を検出する第2温水温度センサ(第2温水温度検出手段)である。そして、各センサ271〜274の検出信号は、制御手段である熱源制御装置270に入力されている。
ここで、高圧側の冷媒圧力とは、圧縮機210の吐出側から膨張弁230の流入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機210の吐出圧(水熱交換器220の内圧)に略等しい。
Here, the refrigerant pressure on the high pressure side refers to the pressure of the refrigerant existing in the refrigerant passage from the discharge side of the
一方、低圧側の冷媒圧力とは、膨張弁230の流出側から圧縮機210の吸入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機210の吸入圧(蒸発器240の内圧)に略等しい。なお、第2温水温度センサ274で検出された給湯水の温度を本実施形態では実際の沸き上げ温度と称している。
On the other hand, the low-pressure side refrigerant pressure refers to the pressure of the refrigerant existing in the refrigerant passage from the outflow side of the
次に、貯湯タンク310は、耐食性に優れた金属製(例えば、ステンレス製)からなり、縦長形状に形成され、外周部に図示しない断熱材が配置されており高温の給湯水を長時間に渡って保温することができるようになっている。
Next, the hot
また、その底面には導入口310aが設けられ、この導入口310aには貯湯タンク310内に水道水を導入する給水配管311が接続されている。なお、この給水配管311の上流には図示しない減圧逆止弁および開閉弁を介して上水に接続されて、所定圧の水道水を導入するようになっている。
In addition, an
一方、貯湯タンク310の最上部には導出口310bが設けられ、この導出口310bには貯湯タンク310内の給湯水を導出するための給湯配管312が接続されている。また、給湯配管312の経路途中には、図示しない逃がし弁を配設した排出配管が接続されており、貯湯タンク310内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク310内の湯を外部に排出して、貯湯タンク310等にダメージを与えないようになっている。
On the other hand, a lead-out
さらに、給湯配管312の末端には給湯水栓313が設けられている。なお、給湯配管312の経路途中には、図示しない湯水混合手段が接続されており、貯湯タンク310内の高温の給湯水と水道水とを混合させて所定温度の給湯水が得られるようにしている。
Further, a
なお、図示しない湯水混合手段は、給湯水栓313に出湯する給湯水の湯温を調節する温度調節弁であり、他方が水道水に接続されており、給湯配管312に流れる給湯水と水道水との開口面積比を調節することにより、設定温度の給湯水を給湯水栓313に出湯させる。
Note that the hot water mixing means (not shown) is a temperature control valve that adjusts the hot water temperature discharged to the
また、貯湯タンク310の外壁面には、貯湯量、もしくは貯湯温度を検出するための図示しない水温センサである複数の貯湯サーミスタが縦方向(貯湯タンク310の高さ方向)にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク310内に満たされた給湯水の各水位レベルでの温度情報を熱源制御装置370に出力するようになっている。
In addition, a plurality of hot water thermistors (not shown) for detecting the amount of hot water or the temperature of hot water are arranged on the outer wall surface of the
これにより、貯湯タンク310内上方の沸き上げられた給湯水と貯湯タンク310内下方の沸き上げられる前の低温の給湯水との境界位置を検出できるとともに、各水位レベルでの給湯水の湯温を検出できる。
Thus, the boundary position between the hot water heated above the hot
循環水回路320は、貯湯タンク310の最下部の給湯水を水熱交換器220の流入側に通水するように接続されるとともに、水熱交換器220で加熱された給湯水を貯湯タンク310の最上部に吐水するように環状に接続されている。
The circulating
より具体的には、貯湯タンク310の最下部に形成された吸入口310cと水熱交換器220の流入側とを接続し、貯湯タンク310の最上部に形成された吐出口310dと水熱交換器220の流出側とを接続している。そして、吸入口310cと水熱交換器220の流入側との間に電動ポンプ330が配設されている。これにより、低温の給湯水が水熱交換器220の流入側に通水され、水熱交換器220で加熱された給湯水が貯湯タンク310の最上部に吐水される。
More specifically, the
本実施形態の電動ポンプ330は、例えば、DCブラシレスモータなどから形成されており、熱源制御装置270からの指示電圧である電圧出力値に基づいて回転数を変化させて水熱交換器220を流出する給湯水の流量を調整している。
The
つまり、熱源制御装置270に入力される第2温水温度センサ274で検出された実際の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるように水熱交換器220を流出する流量を調節するように電動ポンプ330の回転数を制御している。
That is, the electric pump so as to adjust the flow rate flowing out of the
より具体的には、熱源制御装置270と電動ポンプ330とは、図2に示すように、熱源制御装置270から電動ポンプ330へ出力する指示電圧手段270a、電動ポンプ330の実際の回転数を熱源制御装置270に出力する回転数検出手段270b、熱源制御装置270から電動ポンプ330へ出力する指示電圧補正手段270cおよび電動ポンプ330に電源を供給する電源手段270dとから電気的に接続している。
More specifically, as shown in FIG. 2, the heat
ここで、指示電圧手段270aは、実際の沸き上げ温度に基づいて目標沸き上げ温度となるように求められた目標回転数が得られるときの指示電圧である電圧出力値の信号であって目標回転数に基づいて求められる。回転数検出手段270bは、指示電圧である電圧出力値を出力したときにおける電動ポンプ330の実際の回転数である。
Here, the instruction voltage means 270a is a signal of a voltage output value that is an instruction voltage when a target rotation speed obtained so as to become the target boiling temperature based on the actual boiling temperature is obtained, and is the target rotation Calculated based on the number. The rotation speed detection means 270b is the actual rotation speed of the
指示電圧補正手段270cは、回転数検出手段270bで得られた実際の回転数が目標回転数に対して偏差があるときに、指示電圧である電圧出力値を補正した補正指示電圧の信号である(具体的な制御については後述する)。
The command
熱源制御装置270は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のROM(図示せず)には、予め設定された制御プログラムが設けられており、各センサ271〜274からの温度情報、圧力情報、図示しない操作盤からの操作情報に基づいて圧縮機210、膨張弁230、送風機260、電動ポンプ330などのアクチュエータ類を制御している。
The heat
ところで、ヒートポンプサイクル内は、サイクル効率(COP)の高い領域でヒートポンプサイクルを運転するため、熱源制御装置270により水熱交換器220に流入する低温の給湯水と水熱交換器220から流出する高圧冷媒との温度差である目標温度差ΔTo(例えば10℃)を設定し、この目標温度差ΔToに基づいて、膨張弁230の開度を変化させて高圧側の冷媒圧力を制御している。
By the way, in the heat pump cycle, in order to operate the heat pump cycle in a region where the cycle efficiency (COP) is high, the low pressure hot water flowing into the
次に、本実施形態による給湯システムの作動について説明する。まず、貯湯タンク310に貯えられた高温の給湯水を給湯する場合は、給湯配管312の末端に設けられた給湯水栓313が開かれると、これに連動して水道水が給水配管311より貯湯タンク310内に給水される。
Next, the operation of the hot water supply system according to this embodiment will be described. First, in the case of supplying hot hot water stored in the hot
これにより、貯湯タンク310内に貯えられた高温の給湯水が水道水に押し出され、その押し出された給湯水が給湯水栓313より給湯される。このときに、給湯水栓313から給湯される給湯水は、給水配管311からの水道水と給湯配管312から押し出される給湯水との湯水混合を行う図示しない湯水混合手段により設定温度に調節されている。
Thereby, hot hot water stored in the hot
従って、貯湯タンク310内には、湯水混合手段で温度調節するために使用された給湯水分の水道水が貯湯タンク310の下方から給水される。つまり、給湯水栓313を開いて給湯を行うと、水道水が貯湯タンク310の下方から順次給水されて水道水と給湯水との境界位置が上方に移動することになる。
Accordingly, the hot water supply tap water used for adjusting the temperature by the hot water mixing means is supplied into the hot
そして、図示しない貯湯サーミスタの検出信号により、貯湯タンク310内の貯湯温度が所定温度以下となったものと判定された場合、または所定温度以下の給湯水が所定量以上となったものと判定された場合には、貯湯タンク内の給湯水を沸き上げるための沸き上げ運転が必要となる。
Then, when it is determined by a detection signal of a hot water storage thermistor (not shown) that the hot water temperature in the hot
具体的には、熱源制御装置270により圧縮機210、膨張弁230、送風機260、電動ポンプ330などのアクチュエータ類を作動させる。より具体的に、一方のヒートポンプサイクル内では、水熱交換器220に流入する低温の給湯水と水熱交換器220から流出する高圧冷媒との温度差である目標温度差ΔTo(例えば10℃)を設定し、この目標温度差ΔToに基づいて、膨張弁230の開度を変化させて高圧側の冷媒圧力を制御している。
Specifically, the heat
他方の循環水回路側では、第2温水温度センサ274で検出された実際の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるように水熱交換器220を流出する流量を調節するように電動ポンプ330の回転数を制御している。これを図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
On the other side of the circulating water circuit, the
まず、図3に示すように、ステップ110にて、沸き上げ運転の運転指令がありか否かを判定する。ここで、運転指令があれば、電動ポンプ330の制御が開始され、運転指令がなければ、運転指令があるまで待機する。そして、ステップ120にて、第2温水温度センサ274で検出された実際の沸き上げ温度を読み込むとともに記憶する。
First, as shown in FIG. 3, in
次に、ステップ130にて、実際の沸き上げ温度に基づいて、PID制御、もしくはファジィ理論などにより目標沸き上げ温度となる目標回転数を求めるとともに、その目標回転数となる指示電圧である電圧出力値を算出する。
Next, in
そして、ステップ140にて、指示電圧手段270aに電圧出力値を出力する。そして、ステップ150にて、回転数検出手段270bから得られる実際の回転数と目標回転数とを比較するとともに、これらの差である偏差を算出する。
In
次に、ステップ160にて、求めた偏差が所定値(例えば、100rpm)以上か否かを判定する。ここで、偏差が所定値以上あれば、ステップ170に移行する。
Next, in
ステップ170にて、電圧出力値を補正するとともに、補正した電圧出力値を指示電圧補正手段270cに出力する。ここで、偏差に応じて補正する電圧出力値は、より具体的に、図4に示すように、目標回転数の方が実際の回転数よりも、例えば、+500rpmであれば補正電圧として+1V加算するように指示する。ここで、偏差に応じて電圧出力値を補正する手段を請求項では補正手段と称する。
In
そして、補正された電圧出力値を出力後は、ステップ150に戻り実際の回転数と目標回転数との偏差を求める。そして、ステップ160にて、偏差が所定値未満であれば、実際の回転数と目標回転数とが近似したことでステップ120に移行する。
Then, after outputting the corrected voltage output value, the process returns to step 150 to obtain the deviation between the actual rotational speed and the target rotational speed. If the deviation is less than the predetermined value in
以上のような制御を行うことにより、電動ポンプ330の実際の回転数を目標沸き上げ温度となる目標回転数に的確に変化させることができる。ところで、この種のDCブラシレスモータからなる電動ポンプ330においては、電圧出力値を介して回転数を変化させること電動機単体のばらつきにより目標回転数に対して実際の回転数がばらつく問題がある。
By performing the control as described above, the actual rotational speed of the
これを図5に示す特性図に基づいて説明すると、電力出力値Vを出力させると、電動機単体のばらつきによって、実際の回転数がN1〜N2の範囲にばらつきが発生する。しかも、図6に示すように、この種の電動ポンプ330を循環水回路320に配設すると、水熱交換器220を流出する流量が所定量以上となる回転数の下限が要求される。
This will be described based on the characteristic diagram shown in FIG. 5. When the power output value V is output, the actual rotational speed varies in the range of N1 to N2 due to the variation of the single motor. In addition, as shown in FIG. 6, when this type of
つまり、水熱交換器220を流出する流量が0L/minとなる回転数のときには、ヒートポンプサイクル内の沸騰、高圧圧力の異常上昇などによるヒートポンプユニットの異常停止、耐久性の劣化などの問題が発生する。従って、これらの問題を防止するためには、回転数の下限(例えば、回転数N0)を設定しておく必要がある。
In other words, when the flow rate flowing out of the
より具体的には、循環水回路320に用いられる電動ポンプ330は、流量が所定量以上となる最低の回転数として、回転数の下限がN0以上でなければいけない。これを電圧出力値で求めると、図5に示すように、回転数の下限がN0以上とするためには、電圧出力値がV0以上でなければならない。
More specifically, the
以上のことにより、例えば、沸き上げ運転を開始した過度状態のときに、目標沸き上げ温度に対して実際の沸き上げ温度が低い場合には、実際の沸き上げ温度を上昇させるために電動ポンプ330に出力する電圧出力値を最低の電圧出力値V0以上を出力させることでヒートポンプサイクル内の不具合を防止することができる。
As described above, for example, when the actual boiling temperature is lower than the target boiling temperature in the transient state where the boiling operation is started, the
以上の一実施形態による貯湯式給湯装置によれば、熱源制御装置270は、実際の沸き上げ温度に基づいて目標沸き上げ温度となる目標回転数とその目標回転数が得られる電圧出力値とを求め、電動ポンプ330にその電圧出力値を出力し、実際の回転数に応じて電圧出力値を補正する補正手段(ステップ170)を有する。
According to the hot water storage type hot water supply apparatus according to the above-described embodiment, the heat
これによれば、電圧出力値を介して回転数を変化させる電動ポンプ330は、概して、電動機単体のばらつきにより目標回転数に対して実際の回転数がばらつく問題がある。そこで、本発明では、実際の回転数に応じて電圧出力値を補正する補正手段(ステップ170)を有することにより、電動機単体のばらつきを吸収することで的確な目標回転数に収束させることができる。これにより、電動ポンプ330の流量の制御性が良好となる。
According to this, the
より具体的に、補正手段(ステップ170)は、実際の回転数と目標回転数とを比較して偏差を求め、その偏差に基づいて指示電圧を補正することにより、偏差に基づいて電圧出力値を補正することで確実に電動機単体のばらつきを吸収することができる。 More specifically, the correcting means (step 170) compares the actual rotational speed with the target rotational speed to obtain a deviation, corrects the command voltage based on the deviation, and thereby outputs a voltage output value based on the deviation. By correcting this, it is possible to reliably absorb variations in the single motor.
また、電動ポンプ330には、水熱交換器220を流出する給湯水の下限流量が設定されており、熱源制御装置270は、電圧出力値が下限流量を下回ることのない目標回転数に基づいて求められていることにより、実際の沸き上げ温度を上昇させるときに、最低の電圧出力値が下限流量を下回ることのないので、ヒートポンプサイクル内の沸騰、高圧圧力の異常上昇などによるヒートポンプユニット200の異常停止を防止することができる。
Further, the
なお、ヒートポンプユニット200は、高温側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルから構成されていることにより、を特徴としている。高温(例えば、約85℃)の給湯水を貯湯タンク310内に貯えることができる。
The
(他の実施形態)
以上の一実施形態では、熱源制御装置270を電動ポンプ330に出力する電圧出力値が下限流量を下回ることのない下限の回転数に基づいて求められているように構成したが、これに限らず、熱源制御装置270を電動ポンプ330に出力する電圧出力値が下限流量を下回ることのない回転数のときに、その電圧出力値を固定させて電動ポンプ330の回転数を制御するように構成しても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the heat
これによれば、電動ポンプ330の循環水回路320の凍結防止運転、およびその循環水回路の空気抜き運転のときに適用することができる。なお、この場合には、最低の回転数で作動されることで省動力、騒音の低下が得られる。
According to this, it can be applied during the freeze prevention operation of the circulating
170…補正手段
200…ヒートポンプユニット
210…圧縮機
220…水熱交換器(放熱器)
270…熱源制御装置(制御手段)
310…貯湯タンク
330…電動ポンプ
170 ... Correction means 200 ...
270 ... Heat source control device (control means)
310 ... Hot
Claims (5)
ヒートポンプサイクルからなり、圧縮機(210)から吐出する冷媒と給湯用流体とを熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器(220)を有し、前記放熱器(220)に前記貯湯タンク(310)内の給湯用流体を導いて沸き上げ運転を行うヒートポンプユニット(200)と、
前記貯湯タンク(310)の下部から取り出した給湯用流体を前記放熱器(220)に通水して、前記貯湯タンク(310)の上部に圧送する電動ポンプ(330)と、
前記放熱器(220)から流出する給湯用流体の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるように前記電動ポンプ(330)の回転数を制御する制御手段(270)とを備え、
前記制御手段(270)は、沸き上げ温度に基づいて目標沸き上げ温度となる目標回転数とその目標回転数が得られる指示電圧とを求め、前記電動ポンプ(330)に前記指示電圧を出力し、実際の回転数に応じて前記指示電圧を補正する補正手段(170)を有することを特徴とする貯湯式給湯装置。 A hot water storage tank (310) for storing hot water supply fluid;
A heat pump cycle, which heat-exchanges the refrigerant discharged from the compressor (210) and hot water supply fluid, and has a radiator (220) configured to oppose the refrigerant flow and the hot water supply fluid flow, A heat pump unit (200) that conducts a boiling operation by introducing a hot water supply fluid in the hot water storage tank (310) to the radiator (220);
An electric pump (330) for passing the hot water supply fluid taken out from the lower part of the hot water storage tank (310) through the radiator (220) and pumping it to the upper part of the hot water storage tank (310);
Control means (270) for controlling the rotational speed of the electric pump (330) so that the boiling temperature of the hot water supply fluid flowing out from the radiator (220) becomes a target boiling temperature;
The control means (270) obtains a target rotational speed at which the target boiling temperature is obtained based on the boiling temperature and an instruction voltage for obtaining the target rotational speed, and outputs the instruction voltage to the electric pump (330). A hot water storage type hot water supply apparatus comprising correction means (170) for correcting the indicated voltage in accordance with an actual rotational speed.
前記制御手段(270)は、前記指示電圧が前記下限流量を下回ることのない回転数に基づいて求められていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の貯湯式給湯装置。 The electric pump (330) is set with a lower limit flow rate of the hot water supply fluid flowing out of the radiator (220),
The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein the control means (270) is obtained based on a rotation speed at which the command voltage does not fall below the lower limit flow rate.
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