JP2011075200A - Heat pump hot water supply apparatus - Google Patents

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康孝 徳永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat pump hot water supply apparatus surely producing hot water even if the length of a pipe for connecting a heat pump unit to a hot water storage tank unit is a predetermined length or longer. <P>SOLUTION: The heat pump hot water supply apparatus includes a heat pump unit having inside a heat pump circuit; a hot water tank unit having inside a hot water storage tank for storing hot water boiled by the heat pump unit; a fluid circulating pump for feeding hot and cold water in the hot water storage tank to a heat exchanger for hot water supply; and a flow rate sensor for detecting a flow rate for storing hot water in the hot water storage tank. The heat pump hot water supply apparatus further includes an automatic determining means for determining the length of the piping for connecting the heat pump unit to the hot water storage tank unit according to the rotating speed of the fluid circulating pump and the flow rate detected by the flow rate sensor. When the length of the pipe is determined to be the predetermined length or longer by the automatic determining means, the rotating speed of the fluid circulating pump is increased at a fixed rate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関し、特に、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプユニットへ送る流体循環ポンプの運転制御に関する。   The present invention relates to a heat pump hot water supply apparatus, and more particularly to operation control of a fluid circulation pump that sends hot water in a hot water storage tank to a heat pump unit.

従来のヒートポンプ給湯装置には、ヒートポンプ給湯装置の設置状況（ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットとを接続する配管長）に応じて、流体循環ポンプの回転数を決定する配管長設定手段を有しておらず、設置状況によっては配管長が所定の長さ以上で設置された場合であっても、予め設定された固定流量でしか運転されなかった（例えば、特許文献１参照）。   Conventional heat pump water heaters have pipe length setting means for determining the rotation speed of the fluid circulation pump in accordance with the installation status of the heat pump water heater (pipe length connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit). However, depending on the installation situation, even when the pipe length is set to be equal to or longer than a predetermined length, the pipe was operated only at a preset fixed flow rate (for example, see Patent Document 1).

特開２００５−１４０４３９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-140439

しかしながら、前記従来の構成では、設置状況によっては、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットとの設置距離が離れてしまい、それぞれのユニットを接続する配管の長さが所定の長さ以上になってしまうことがある。その結果、流体循環ポンプの流量を予め設定された流量で運転した場合には、送る流量が予想していた流量よりも低くなってしまい、製品として動作停止してしまうという課題があった。   However, in the conventional configuration, depending on the installation situation, the installation distance between the heat pump unit and the hot water storage tank unit may be increased, and the length of the pipe connecting each unit may be a predetermined length or more. is there. As a result, when the flow rate of the fluid circulation pump is operated at a preset flow rate, the flow rate to be sent becomes lower than the expected flow rate, and there is a problem that the operation stops as a product.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットを接続する配管の長さが所定の長さ以上であっても、確実に湯を生成することができるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and even when the length of the pipe connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit is equal to or longer than a predetermined length, the heat pump hot water supply device can reliably generate hot water. The purpose is to provide.

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続したヒートポンプ回路を内部に有したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯める貯湯タンクを内部に有する貯湯タンクユニットと、貯湯タンク内の湯水を給湯用熱交換器へ送る流体循環ポンプと、貯湯タンクに貯湯する流量を検出する流量センサとを備え、流体循環ポンプの回転数と流量センサにより検出された流量により、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットとを接続する配管の長さを判定する自動判定手段を有し、自動判定手段により配管の長さが所定の長さ以上であると判定した場合は、流体循環ポンプの回転数を一定の割合で増加させることを特徴とするものである。   In order to solve the above-described conventional problems, a heat pump hot water supply apparatus of the present invention includes a heat pump unit having a heat pump circuit in which a compressor, a hot water heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by a refrigerant pipe, and a heat pump. A hot water storage tank unit having a hot water storage tank for storing hot water boiled by the unit, a fluid circulation pump for sending hot water in the hot water storage tank to a hot water heat exchanger, and a flow rate sensor for detecting the flow rate of hot water stored in the hot water storage tank Equipped with automatic determination means for determining the length of the pipe connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit based on the number of rotations of the fluid circulation pump and the flow rate detected by the flow sensor, and the length of the pipe by the automatic determination means Is characterized by increasing the number of rotations of the fluid circulation pump at a constant rate when it is determined that is longer than a predetermined length. A.

これによって、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットとを接続する配管の長さが、所定の長さ以上で設置された場合であっても、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させて流体循環ポンプを運転することができ、製品として動作停止などを防止することができる。   As a result, even if the length of the pipe connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit is longer than a predetermined length, the fixed flow rate for operating the fluid circulation pump is kept constant at a predetermined length or less. It is possible to operate the fluid circulation pump by increasing the ratio of the above, and it is possible to prevent the operation from being stopped as a product.

本発明は、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットを接続する配管の長さが所定の長さ以上であっても、確実に湯を生成することができるヒートポンプ給湯装置を提供することができる。   The present invention can provide a heat pump hot water supply apparatus that can reliably generate hot water even when the length of a pipe connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit is equal to or longer than a predetermined length.

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の構成図The block diagram of the heat pump hot-water supply apparatus in Embodiment 1 of this invention 同実施の形態１における流体循環ポンプの流量決定チャートFlow rate determination chart of fluid circulation pump in the first embodiment

第１の発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続したヒートポンプ回路を内部に有したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯める貯湯タンクを内部に有する貯湯タンクユニットと、貯湯タンク内の湯水を給湯用熱交換器へ送る流体循環ポンプと、貯湯タンクに貯湯する流量を検出する流量センサとを備え、流体循環ポンプの回転数と流量センサにより検出された流量により、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットとを接続する配管の長さを判定する自動判定手段を有し、自動判定手段により配管の長さが所定の長さ以上であると判定した場合は、流体循環ポンプの回転数を一定の割合で増加させることを特徴とするものである。   A heat pump hot water supply apparatus according to a first aspect of the invention stores a heat pump unit having a heat pump circuit in which a compressor, a hot water heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by a refrigerant pipe, and hot water boiled by the heat pump unit. A hot water storage tank unit having a hot water storage tank inside, a fluid circulation pump that sends hot water in the hot water storage tank to a heat exchanger for hot water supply, and a flow rate sensor that detects the flow rate of hot water stored in the hot water storage tank, the rotation speed of the fluid circulation pump And an automatic determination means for determining the length of the pipe connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit based on the flow rate detected by the flow sensor, and the length of the pipe is not less than a predetermined length by the automatic determination means Is determined, the number of rotations of the fluid circulation pump is increased at a constant rate.

これによって、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットとを接続する配管の長さが、所定の長さ以上で設置された場合であっても、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させて流体循環ポンプを運転することができ、製品として動作停止などを防止することができる。   As a result, even if the length of the pipe connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit is longer than a predetermined length, the fixed flow rate for operating the fluid circulation pump is kept constant at a predetermined length or less. It is possible to operate the fluid circulation pump by increasing the ratio of the above, and it is possible to prevent the operation from being stopped as a product.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。まず、本実施の形態によるヒートポンプ給湯装置のヒートポンプ回路について説明する。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention. First, the heat pump circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described.

ヒートポンプ回路１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、メイン膨張弁１３Ａ、キャピラリーチューブ１３Ｂ、及び蒸発器１４を順に配管で接続して構成されている。また蒸発器１４に空気を送る送風機１５が蒸発器１４の風下側に設置されている。ヒートポンプ回路１０には、圧縮機１１の温度を検出する温度センサ１０Ａ、圧縮機１１からの吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０Ｂ、圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出する圧力センサ１０Ｃ、蒸発器１４の吸入空気を検出する温度センサ１０Ｄ、蒸発器１４の蒸発器温度を検出する温度センサ１０Ｅを備えている。ここで、温度センサ１０Ａはコールドスタートの検出を、圧力センサ１０Ｃは圧縮機１１又はヒートポンプ回路１０の異常検出を行う。   The heat pump circuit 10 is configured by connecting a compressor 11, a hot water supply heat exchanger 12, a main expansion valve 13A, a capillary tube 13B, and an evaporator 14 in this order by piping. A blower 15 for sending air to the evaporator 14 is installed on the leeward side of the evaporator 14. The heat pump circuit 10 includes a temperature sensor 10A for detecting the temperature of the compressor 11, a temperature sensor 10B for detecting the refrigerant temperature discharged from the compressor 11, a pressure sensor 10C for detecting the refrigerant pressure discharged from the compressor 11, and an evaporator. 14 includes a temperature sensor 10D for detecting the intake air 14 and a temperature sensor 10E for detecting the evaporator temperature of the evaporator 14. Here, the temperature sensor 10 </ b> A detects cold start, and the pressure sensor 10 </ b> C detects abnormality of the compressor 11 or the heat pump circuit 10.

次に、本実施の形態によるヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。   Next, a hot water storage circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described.

貯湯タンク２０の底部配管２１は、減圧弁３１を介して水道管等の水供給配管３２に接続されている。また貯湯タンク２０の底部配管２２は、流体循環ポンプ２３を介して給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａの流入側と接続されており、流体循環ポンプ２３の流量は、自動配管長判定手段２６の設定により制御される。また、貯湯タンク２０の上部循環用配管２４は、水用配管１２Ａの流出側と接続されており、流量を検出する流量センサ２５も接続されている。なお、本実施の形態による貯湯タンク２０は、積層式の貯湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。   A bottom pipe 21 of the hot water storage tank 20 is connected to a water supply pipe 32 such as a water pipe via a pressure reducing valve 31. The bottom piping 22 of the hot water storage tank 20 is connected to the inflow side of the water piping 12A of the hot water supply heat exchanger 12 via the fluid circulation pump 23, and the flow rate of the fluid circulation pump 23 is determined by automatic pipe length determination means. It is controlled by setting 26. The upper circulation pipe 24 of the hot water storage tank 20 is connected to the outflow side of the water pipe 12A, and a flow rate sensor 25 for detecting the flow rate is also connected. The hot water storage tank 20 according to the present embodiment is a stacked hot water storage tank, and is configured so that stirring in the tank is prevented and high temperature water is accumulated at the top and low temperature water is accumulated at the bottom.

一方、貯湯タンク２０の上部出湯用配管３３は、混合弁３４に接続されている。また、貯湯タンク２０の底部配管２１から分岐させた出水用配管３５は、混合弁３４に接続されている。混合弁３４の流出側の出湯回路は、キッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口３６に接続されている。この出湯回路には、出湯量を検出する流量センサ３０Ａ、出湯温度を検出する温度センサ３０Ｂを備えている。   On the other hand, the upper hot water supply pipe 33 of the hot water storage tank 20 is connected to the mixing valve 34. Further, a water discharge pipe 35 branched from the bottom pipe 21 of the hot water storage tank 20 is connected to the mixing valve 34. The outlet circuit on the outflow side of the mixing valve 34 is connected to a faucet 36 for hot water supply such as a kitchen or a washroom. This tapping circuit is provided with a flow sensor 30A for detecting the tapping amount and a temperature sensor 30B for detecting the tapping temperature.

なお、貯湯タンク２０には、貯湯タンク２０内の湯量を検出するための複数の温度センサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが設けられている。また、水用配管１２Ａの流入側配管には、貯湯タンク２０の底部配管２２から導出される入水温度を検出する温度センサ２０Ｄが設けられている。また、上部循環用配管２４には、水用配管１２Ａから導出される出湯温度を検出する温度センサ２０Ｅが設けられている。   The hot water storage tank 20 is provided with a plurality of temperature sensors 20A, 20B, and 20C for detecting the amount of hot water in the hot water storage tank 20. In addition, a temperature sensor 20 </ b> D that detects the incoming water temperature derived from the bottom pipe 22 of the hot water storage tank 20 is provided in the inflow side pipe of the water pipe 12 </ b> A. In addition, the upper circulation pipe 24 is provided with a temperature sensor 20E that detects a tapping temperature derived from the water pipe 12A.

以下、本実施の形態によるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転動作について説明する。   Hereinafter, the hot water storage operation of the heat pump water heater according to the present embodiment will be described.

時刻が所定時刻になるか、または、貯湯タンク２０内の温度センサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによって、貯湯タンク２０内の湯量が所定量以下となったことを検出すると、ヒートポンプ回路１０を動作させて貯湯運転を開始する。   When the time reaches a predetermined time or the temperature sensors 20A, 20B, and 20C in the hot water storage tank 20 detect that the amount of hot water in the hot water storage tank 20 has become less than a predetermined amount, the heat pump circuit 10 is operated to store hot water. Start driving.

ヒートポンプ回路１０では、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１２で放熱し、メイン膨張弁１３Ａ及びキャピラリーチューブ１３Ｂで減圧された後、蒸発器１４で送風機１５により送られてくる空気から熱を吸収し、ガス状態で圧縮機１１に吸入される。   In the heat pump circuit 10, the refrigerant compressed by the compressor 11 dissipates heat by the hot water supply heat exchanger 12, is decompressed by the main expansion valve 13 </ b> A and the capillary tube 13 </ b> B, and then is sent by the blower 15 by the evaporator 14. Heat is absorbed from the air and is sucked into the compressor 11 in a gas state.

一方、流体循環ポンプ２３の運転により、貯湯タンク２０内の水は、底部配管２２を通って水用配管１２Ａに導かれ、水用配管１２Ａで加熱された温水は、上部循環用配管２４を通って貯湯タンク２０に戻される。   On the other hand, by the operation of the fluid circulation pump 23, the water in the hot water storage tank 20 is guided to the water pipe 12A through the bottom pipe 22, and the warm water heated by the water pipe 12A passes through the upper circulation pipe 24. And returned to the hot water storage tank 20.

圧縮機１１での能力制御及び膨張弁１３での開度制御は、温度センサ１０Ｂで検出される冷媒吐出冷媒温度が、あらかじめ設定された温度を維持するように制御される。   The capacity control in the compressor 11 and the opening degree control in the expansion valve 13 are controlled such that the refrigerant discharge refrigerant temperature detected by the temperature sensor 10B maintains a preset temperature.

次に、図２を用いて本実施の形態による配管長が所定の長さ以上であると判定された場合、所定の長さ以下で流体循環ポンプを運転させる固定流量を一定の割合で増加させた流体循環ポンプの運転について説明する。   Next, when it is determined using FIG. 2 that the pipe length according to the present embodiment is equal to or longer than the predetermined length, the fixed flow rate for operating the fluid circulation pump below the predetermined length is increased at a constant rate. The operation of the fluid circulation pump will be described.

図２は、本実施の形態による固定流量の増加方法を示したフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing a method of increasing the fixed flow rate according to the present embodiment.

自動配管長判定（Ｓ４１）により判定された配管長の長さが、所定の長さ以上かどうか判定（Ｓ４２）し、所定の長さ未満であると判定された場合は固定流量Ｘで（Ｓ４２）、所定の長さ以上であると判定された場合は固定流量Ｘに一定の割合で増加させた固定流量Ｘ×（１＋α）（Ｓ４３）を流体循環ポンプの流量として決定（Ｓ４５）する。   It is determined whether the length of the pipe length determined by the automatic pipe length determination (S41) is equal to or longer than the predetermined length (S42), and when it is determined that the length is less than the predetermined length, the fixed flow rate X (S42) is determined. ), When it is determined that the length is equal to or longer than the predetermined length, the fixed flow rate X × (1 + α) (S43), which is increased at a fixed rate to the fixed flow rate X, is determined as the flow rate of the fluid circulation pump (S45).

そして、流体循環ポンプの固定流量増加運転を、圧縮機が起動する前、又は圧縮機が起動直後、又は圧縮機が停止した後、又は除霜制御中、又は凍結予防制御中のいずれか１つ又は２つ以上の場合に行うことで、製品としての動作停止などを防止することができ、設置状況に左右されることなく製品を提供することが可能となる。   Then, the fixed flow rate increasing operation of the fluid circulation pump is performed either before the compressor is started, immediately after the compressor is started, after the compressor is stopped, during defrosting control, or during freeze prevention control. Alternatively, by performing the operation in two or more cases, it is possible to prevent the operation of the product from being stopped, and it is possible to provide the product regardless of the installation state.

なお、本実施の形態では、貯湯タンクを有する場合で説明したが、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する瞬間湯沸かし式のヒートポンプ給湯装置であってもよい。   Although the present embodiment has been described with the case of having a hot water storage tank, it may be an instantaneous water heater type heat pump hot water supply apparatus that discharges hot water heated by a hot water supply heat exchanger as it is.

また、本実施の形態によるヒートポンプ回路１０は、二酸化炭素を冷媒として用い、高
圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the heat pump circuit 10 according to the present embodiment uses carbon dioxide as a refrigerant and operates in a state where the critical pressure is exceeded on the high pressure side.

また、本実施の形態では流体循環ポンプ２３は、貯湯タンクユニット内に配設されているが、これに限定されることはなく、ヒートポンプユニット側に配設していてもよい。   In the present embodiment, the fluid circulation pump 23 is disposed in the hot water storage tank unit, but is not limited to this, and may be disposed on the heat pump unit side.

以上のように、本発明は、ヒートポンプ給湯装置に適している。   As described above, the present invention is suitable for a heat pump hot water supply apparatus.

１０ ヒートポンプ回路
１１ 圧縮機
１２ 給湯用熱交換器
１３Ａ メイン膨張弁
１４ 蒸発器
２０ 貯湯タンク
２３ 流体循環ポンプ
２６ 自動配管長判定手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat pump circuit 11 Compressor 12 Heat exchanger for hot water supply 13A Main expansion valve 14 Evaporator 20 Hot water storage tank 23 Fluid circulation pump 26 Automatic pipe length judgment means

Claims (1)

圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続したヒートポンプ回路を内部に有したヒートポンプユニットと、前記ヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯める貯湯タンクを内部に有する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯用熱交換器へ送る流体循環ポンプと、前記貯湯タンクに貯湯する流量を検出する流量センサとを備え、前記流体循環ポンプの回転数と前記流量センサにより検出された流量により、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクユニットとを接続する配管の長さを判定する自動判定手段を有し、前記自動判定手段により配管の長さが所定の長さ以上であると判定した場合は、前記流体循環ポンプの回転数を一定の割合で増加させることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。 A heat pump unit having a heat pump circuit in which a compressor, a heat exchanger for hot water supply, an expansion valve, and an evaporator are connected by refrigerant piping, and a hot water storage tank unit for storing hot water boiled by the heat pump unit. A fluid circulation pump that sends hot water in the hot water storage tank to the hot water supply heat exchanger, and a flow rate sensor that detects a flow rate of hot water stored in the hot water storage tank, and the rotational speed of the fluid circulation pump and the flow rate sensor It has automatic determination means for determining the length of the pipe connecting the heat pump unit and the hot water storage tank unit based on the detected flow rate, and the length of the pipe is not less than a predetermined length by the automatic determination means. When it is determined, the heat pump hot water supply apparatus is characterized in that the rotational speed of the fluid circulation pump is increased at a constant rate.
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