JP2011252677A - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関するもので、特にスケール付着の検出および防止に関する。 The present invention relates to a heat pump water heater, and more particularly to detection and prevention of scale adhesion.
ヒートポンプ給湯機は、夜間の割引電気料金を利用してヒートポンプ及びポンプを運転し、常温水（被加熱液体）を加熱して高温水（高温の被加熱液体）として貯液タンクに貯え、昼間の湯水使用時に蛇口を開いたとき、貯液タンク内の高温水に常温水を混ぜて適温水として給湯する貯湯式ヒートポンプ給湯機が一般的である。
なお、ヒートポンプ給湯機のヒートポンプ運転による水の沸上げ温度は、通常の貯湯運転（液体加熱運転）では約６５℃（（社）日本冷凍空調工業会規格（JRA4050:2007R）標準沸上げ温度：６５℃）、冬期低温時の貯湯運転（液体加熱運転）では約８５℃〜９０℃の高温（高温沸上げ）が一般的である。また、直接給湯運転時は洗面や入浴時の適温と言われる約４２℃が一般的である。
Heat pump water heaters operate heat pumps and pumps using discounted electricity charges at night, heat room temperature water (heated liquid) and store it as hot water (hot liquid to be heated) in a storage tank for daytime use. A hot water storage heat pump water heater is generally used in which hot water is used and hot water in a liquid storage tank is mixed with room temperature water to supply hot water as appropriate temperature when the faucet is opened.
In addition, the boiling temperature of water by the heat pump operation of the heat pump water heater is about 65 ° C. in the normal hot water storage operation (liquid heating operation) (Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association Standard (JRA4050: 2007R) standard boiling temperature: 65 C.) and hot water storage operation (liquid heating operation) at low temperatures in winter, a high temperature (high temperature boiling) of about 85 ° C. to 90 ° C. is common. In direct hot water supply operation, the temperature is generally about 42 ° C., which is said to be an appropriate temperature for washing and bathing.
ヒートポンプ給湯機に使用する水道水は、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を含んでいるため、長期間使用するうちに水道水中から析出したカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分が水配管の内壁面にスケールとして析出し、水循環を阻害してヒートポンプ給湯機の加熱性能を低下させるおそれがある。
硬度成分の溶解度は、水温が高いほど低下してスケールが析出し易くなる。このため、特に、冬期低温時の高温貯湯運転などの高温沸き上げ運転により、ヒートポンプ給湯機の水冷媒熱交換器の高温部（出湯部）近辺にスケールが付着する。
スケールは、水管内面に硬度成分の核が付着すると成長が進み、堆積し、ヒートポンプ給湯機の加熱能力の低下が発生する。さらに、スケールの成長・堆積が進むと、水配管を閉塞させ、ヒートポンプ給湯機の運転ができなくなる。
Since tap water used in heat pump water heaters contains hardness components such as calcium and magnesium, the hardness components such as calcium and magnesium that have precipitated from tap water over a long period of time are used as a scale on the inner wall of the water pipe. There is a risk that it will precipitate, impeding the water circulation and reducing the heating performance of the heat pump water heater.
The solubility of the hardness component decreases as the water temperature increases, and the scale is likely to precipitate. For this reason, in particular, due to a high temperature boiling operation such as a high temperature hot water storage operation at a low temperature in winter, the scale adheres to the vicinity of the high temperature portion (hot water portion) of the water refrigerant heat exchanger of the heat pump water heater.
The scale grows and deposits when the core of the hardness component adheres to the inner surface of the water pipe, and the heating capacity of the heat pump water heater decreases. Furthermore, when scale growth / deposition progresses, the water pipe is blocked and the heat pump water heater cannot be operated.
水冷媒熱交換器の水回路におけるスケール析出に対する解決手段として、特開２００９−３０９５９号公報（特許文献１）には、水質調整ユニットを用いて水道水に含まれる硬度成分を予め除去する方法が開示されている。また、特許文献１には、水質を測定してスケール析出のおそれを判定し、ヒートポンプ給湯機の運転を制御することが開示されている。
また、スケール析出の検出方法として、特開２００９−２５０４６１号公報（特許文献２）には、水循環ポンプの出力を検出する検出手段を備え、スケール析出により水配管の圧力損失が増加したことを検出することによってスケール析出と判断し、ヒートポンプ給湯機の運転を制御する方法が開示されている。
また、特開２００９−２５０５７５号公報（特許文献３）には、設置地域を判断し、高硬度地域と判断される地域にヒートポンプ給湯機の据付が行われた場合は、スケール析出のおそれがあるとして、ヒートポンプ給湯機の運転を変更することが示されている。
As a means for solving the scale deposition in the water circuit of the water-refrigerant heat exchanger, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-30959 (Patent Document 1) discloses a method of previously removing hardness components contained in tap water using a water quality adjustment unit. It is disclosed. Patent Document 1 discloses that the quality of water is measured to determine the possibility of scale deposition, and the operation of the heat pump water heater is controlled.
Moreover, as a method for detecting scale deposition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-250461 (Patent Document 2) includes detection means for detecting the output of the water circulation pump, and detects that the pressure loss of the water pipe has increased due to scale deposition. Thus, a method for determining scale deposition and controlling the operation of the heat pump water heater is disclosed.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-250575 (Patent Document 3) has a risk of scale deposition when an installation area is determined and a heat pump water heater is installed in an area determined to be a high hardness area. As shown, the operation of the heat pump water heater is changed.
ヒートポンプ給湯機は貯湯運転（液体加熱運転）を行い、貯液タンクに湯水（高温の被加熱液体）として貯え、家庭内の給湯にあてるという設備の特性上、特に給湯熱需要の多い冬期などでは、湯切れを防止するために高温沸き上げ運転を行う場合が多い。
水道水の水質は各地域で異なり、また季節ごとにも変動があるため、硬度成分が高い地域・季節で高温沸き上げ運転を行うとスケールの析出が発生し、加熱能力の低下や、水配管閉塞による運転停止が発生するおそれがある。
なお、スケールが析出してしまうと、スケールを除去するために大掛かりな設備を使用したクリーニングを実施する必要がある。また、析出が進行し、流路が閉塞した場合は、ヒートポンプユニットを交換せざるを得ない状況となる。
The heat pump water heater performs hot water storage operation (liquid heating operation), stores it as hot water (hot liquid to be heated) in a liquid storage tank, and applies it to hot water supply in the home, especially in the winter season when demand for hot water is high In order to prevent running out of hot water, high temperature boiling operation is often performed.
Since the quality of tap water varies from region to region and varies from season to season, high-temperature boiling operations in regions and seasons with high hardness components cause scale precipitation, resulting in reduced heating capacity and water piping. There is a risk of shutdown due to blockage.
If scale is deposited, it is necessary to perform cleaning using a large facility in order to remove the scale. Moreover, when precipitation progresses and the flow path is blocked, the heat pump unit must be replaced.
特許文献１で開示された従来技術は、水道水に含まれる硬度成分を除去するための水質調整ユニットを備え、沸き上げる湯水の硬度を調整するものである。スケール析出の防止としては有効であるが、水質調整ユニットを内蔵するため、ヒートポンプ給湯機が複雑、高価になり、また水質調整ユニットのメンテナンスも必要となる。また、特許文献１に記載されたスケール析出の検出技術としては、水道水の成分を導電率、光学的測定などの測定手段により測定するものであり、ヒートポンプ給湯機が複雑、高価になるものである。
特許文献２で開示された従来技術は、水循環ポンプの出力を比較し、例えば前日より出力が増えている場合は、スケールが析出したことによる水配管の圧力損失の増大と判定し、沸き上げ運転を変更し、ヒートポンプ給湯機の延命を図るものである。しかし、圧力損失による循環ポンプの出力の変化は微小であり、その変化を検出するためには精度の高い検出器が必要となる。
特許文献３に記載された従来技術は、設置する地域により水道水の硬度を判定し、高硬度地域では、スケール析出を抑制する運転を行うものである。しかし、水の硬度は地域または季節によって多様に変化するため、十分な対応は難しい。
The prior art disclosed in Patent Document 1 includes a water quality adjustment unit for removing hardness components contained in tap water, and adjusts the hardness of boiling water. Although effective in preventing scale deposition, since the water quality adjustment unit is built in, the heat pump water heater becomes complicated and expensive, and maintenance of the water quality adjustment unit is also required. In addition, as a technique for detecting scale deposition described in Patent Document 1, components of tap water are measured by measuring means such as conductivity and optical measurement, and the heat pump water heater is complicated and expensive. is there.
The prior art disclosed in
The prior art described in Patent Document 3 determines the hardness of tap water according to the area where it is installed, and performs an operation of suppressing scale deposition in a high hardness area. However, since the hardness of water varies depending on the region or season, it is difficult to respond sufficiently.
したがって、スケールの析出を抑制したヒートポンプ給湯機の運転を行うには、まず、安価で確実にスケールの析出を検出するための検出機構が必要であり、その検出結果に基づいて、スケールの析出を抑制する運転制御を行い、かつ、メンテナンスコールなどにより使用者に情報を発信するヒートポンプ給湯機が求められている。 Therefore, in order to operate a heat pump water heater that suppresses the precipitation of scale, first, a detection mechanism for detecting the precipitation of scale reliably at a low cost is necessary. There is a need for a heat pump water heater that performs controlled operation and transmits information to a user through a maintenance call or the like.
そこで、本発明は、スケールの析出の判定が可能なヒートポンプ給湯機を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the heat pump water heater which can determine the precipitation of a scale.
本発明は、このような課題を解決するために、請求項１に係るヒートポンプ給湯機は、少なくとも、圧縮機、液冷媒熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、および空気熱交換器が冷媒配管により接続されて構成されるヒートポンプ冷媒回路と、少なくとも、ポンプおよび前記液冷媒熱交換器の液側伝熱管を液配管により接続されて構成される被加熱液体回路と、前記ヒートポンプ冷媒回路および／または前記被加熱液体回路を制御して液体加熱運転を行う運転制御手段と、を備えるヒートポンプ給湯機において、前記液冷媒熱交換器の冷媒と被加熱液体とが熱交換を行う途中の冷媒の温度を検出する第一温度センサを備えることを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention provides that the heat pump water heater according to claim 1 includes at least a compressor, a refrigerant side heat transfer tube of a liquid refrigerant heat exchanger, a decompression device, and an air heat exchanger as a refrigerant. A heat pump refrigerant circuit configured by being connected by piping, a heated liquid circuit configured by connecting at least a liquid side heat transfer tube of the pump and the liquid refrigerant heat exchanger by liquid piping, the heat pump refrigerant circuit, and / or Or an operation control means for controlling the heated liquid circuit to perform a liquid heating operation, in a heat pump water heater, the temperature of the refrigerant in the middle of heat exchange between the refrigerant of the liquid refrigerant heat exchanger and the heated liquid A first temperature sensor for detecting the temperature is provided.
また、請求項２に係るヒートポンプ給湯機は、前記第一温度センサは、前記液冷媒熱交換器の前記冷媒側伝熱管に設けられることを特徴とする。
The heat pump water heater according to
また、請求項３に係るヒートポンプ給湯機は、前記液冷媒熱交換器は、高温側液冷媒熱交換器と低温側液冷媒熱交換器とを有し、前記第一温度センサは、前記高温側液冷媒熱交換器の冷媒側伝熱管と前記低温側液冷媒熱交換器の冷媒側伝熱管とを接続する冷媒配管に設けられることを特徴とする。 In the heat pump water heater according to claim 3, the liquid refrigerant heat exchanger includes a high temperature side liquid refrigerant heat exchanger and a low temperature side liquid refrigerant heat exchanger, and the first temperature sensor includes the high temperature side liquid refrigerant heat exchanger. It is provided in the refrigerant | coolant piping which connects the refrigerant | coolant side heat exchanger tube of a liquid refrigerant heat exchanger, and the refrigerant | coolant side heat exchanger tube of the said low temperature side liquid refrigerant heat exchanger.
また、請求項４に係るヒートポンプ給湯機は、前記第一温度センサは、管の表面に固定され、前記管の温度から冷媒の温度を検出する温度センサであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the heat pump water heater, the first temperature sensor is a temperature sensor that is fixed to a surface of a pipe and detects a refrigerant temperature from the temperature of the pipe.
また、請求項５に係るヒートポンプ給湯機は、前記圧縮機の冷媒の吐出温度を検出する第二温度センサを更に備え、前記運転制御手段は、前記第一温度センサの検出する温度と、前記第二温度センサの検出する温度との差により、スケールの析出を判定することを特徴とする。
The heat pump water heater according to
また、請求項６に係るヒートポンプ給湯機は、前記圧縮機の筐体表面の温度を検出する第三温度センサを更に備え、前記運転制御手段は、前記第一温度センサの検出する温度と、前記第三温度センサの検出する温度との差により、スケールの析出を判定することを特徴とする。
The heat pump water heater according to
また、請求項７に係るヒートポンプ給湯機は、前記運転制御手段は、スケールが析出したと判定した場合には、前記ヒートポンプ冷媒回路および／または前記被加熱液体回路の運転を変更することを特徴とする。
The heat pump water heater according to
また、請求項８に係るヒートポンプ給湯機は、前記運転の変更は、前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化する運転に変更することを特徴とする。
Moreover, the heat pump water heater according to
また、請求項９に係るヒートポンプ給湯機は、前記運転の変更は、前記温度差に対する閾値を複数備え、その閾値に応じて前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化することを特徴とする。
Further, in the heat pump water heater according to
また、請求項１０に係るヒートポンプ給湯機は、前記液冷媒熱交換器で加熱された被加熱液体を貯める貯液タンクを備え、前記運転制御手段は、夜間時間に液体加熱運転を行い前記貯液タンクに高温の被加熱液体を貯めると共に、前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化する運転に変更した場合には、強制的に昼間時間の沸き上げ運転を実行する運転に変更することを特徴とする。
The heat pump water heater according to
また、請求項１１に係るヒートポンプ給湯機は、使用者に前記ヒートポンプ給湯機の運転状態を報知する報知手段を備え、前記運転制御手段は、スケールが析出したと判定した場合には、前記報知手段によりスケールの析出を報知することを特徴とする。 In addition, the heat pump water heater according to claim 11 includes notifying means for notifying a user of an operation state of the heat pump water heater, and the operation control means is configured to notify the user when the scale is deposited. Is used to notify the precipitation of scale.
また、請求項１２に係るヒートポンプ給湯機は、使用者に前記ヒートポンプ給湯機の運転状態を報知する報知手段を備え、前記運転制御手段は、スケールが析出したと判定する前記温度差に対する閾値を複数備え、その閾値に応じて前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化し、スケールの析出が進行した場合には、前記報知手段によりスケールの析出を報知することを特徴とする。
The heat pump water heater according to
また、請求項１３に係るヒートポンプ給湯機は、前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする。
The heat pump water heater according to
本発明によれば、スケールの析出の判定が可能なヒートポンプ給湯機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat pump water heater which can determine the precipitation of a scale can be provided.
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機の構成模式図である。
ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ冷媒回路の構成部品及び被加熱液体回路の一方の構成部品を収納したヒートポンプユニット３０と、被加熱液体回路の他方の構成部品及び給液回路の構成部品を収納した貯液ユニット４０と、貯液ユニット４０を制御する運転制御手段５１と、ヒートポンプユニット３０を制御する運転制御手段５２と、使用者へのインターフェースとしてのリモコン５０を備えて構成されている。なお、リモコン５０と、運転制御手段５１と、運転制御手段５２とは、通信可能に接続されている。
以下、ヒートポンプ冷媒回路、被加熱液体回路、及び給液回路の構成について説明する。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat pump water heater according to the first embodiment.
The heat pump water heater includes a
Hereinafter, the configuration of the heat pump refrigerant circuit, the heated liquid circuit, and the liquid supply circuit will be described.
＜ヒートポンプ冷媒回路＞
ヒートポンプ冷媒回路は、圧縮機１と、水冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａと、減圧装置４と、空気熱交換器５とを備えて構成され、冷媒が循環するように、それぞれ冷媒配管を介して順次環状に接続されている。なお、本実施形態での冷媒としては、炭酸ガス（ＣＯ2 ）冷媒が封入されており、また、本実施形態での被加熱液体（液）としては、水(飲用水道水)が用いられているものとして以下説明する。
<Heat pump refrigerant circuit>
The heat pump refrigerant circuit includes a compressor 1, a refrigerant side
圧縮機１は、空気熱交換器５からの冷媒を圧縮するとともに、圧縮した高温のガス冷媒（高温冷媒）を水冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａに送り出している。
圧縮機１は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御、電圧制御（例えばＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation)制御）及びこれらを組み合わせた制御により、低速（例えば７００回転／分）から高速（例えば６０００回転／分）まで回転速度制御ができるようになっている。
なお、運転制御手段５２は、ヒートポンプユニット３０の加熱能力が一定となるように運転制御を行うため、外気温度の高い夏期では圧縮機１の回転速度を低速で運転し、外気温度の低い冬期では圧縮機１の回転速度を高速で運転するなど、外気温度の状況や、入水温度、出湯温度に応じて圧縮機１の回転速度を制御する。
The compressor 1 compresses the refrigerant from the
The compressor 1 is controlled at a low speed (for example, 700 rpm) by a PWM (Pulse Width Modulation) control, a voltage control (for example, PAM (Pulse Amplitude Modulation) control) and a combination thereof, for example, at a high speed (for example, 6000 rpm). Rotational speed control is possible.
In addition, since the operation control means 52 performs operation control so that the heating capacity of the
水冷媒熱交換器２は、圧縮機１から吐出される高温冷媒を流通させる冷媒側伝熱管２ａと、後述する水を流通させる水側伝熱管２ｂとを備えて構成され、冷媒側伝熱管２ａと水側伝熱管２ｂとの間で熱交換するよう密着して設けられる。
The water-
減圧装置４は、水冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａと空気熱交換器５との間に配置される冷媒配管の途中に設けられており、一般に電動膨張弁が使用されている。
減圧装置４は、水冷媒熱交換器２を経て送られてくる中温高圧冷媒を減圧し、蒸発し易い低圧冷媒として空気熱交換器５へ送り出している。
また、減圧装置４は、絞り開度が調節可能となっており、この絞り開度を変えてヒートポンプ冷媒回路内の冷媒循環量を調節する働きや、冬期低温時にヒートポンプ運転して空気熱交換器５に着霜した場合に、絞り開度を全開にして中温冷媒を空気熱交換器５に多量に送って霜を溶かす除霜装置としても働く。
The decompression device 4 is provided in the middle of the refrigerant pipe disposed between the refrigerant side
The decompression device 4 decompresses the medium-temperature high-pressure refrigerant sent through the water-
Further, the decompression device 4 has an adjustable throttle opening, and functions to adjust the refrigerant circulation amount in the heat pump refrigerant circuit by changing the throttle opening, or the air heat exchanger by operating the heat pump at low temperatures in winter. When frosting occurs, the defroster operates to melt the frost by fully opening the throttle opening and sending a large amount of medium temperature refrigerant to the
空気熱交換器５は、送風ファン６の回転によって外気を取り入れた空気と、空気熱交換器５内を流通する冷媒との熱交換を行って、外気から熱を汲み上げるものである。そして、冷媒は、空気熱交換器５から圧縮機１へと送られる。
The
＜被加熱液体回路＞
被加熱液体回路は、夜間の割引電気料金を利用して定期的に湯（高温水）を貯液タンク１０に貯める「貯湯運転（液体加熱運転）」、及び残湯量が規定値以下になった場合のみ運転する「タンク沸上げ運転（液体加熱運転）」によって、貯液タンク１０に高温水を貯めるための液回路である。
被加熱液体回路は、貯液タンク１０と、ポンプ１５と、水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｂとを備えて構成され、それぞれ水配管を介して順次環状に接続されている。
<Heated liquid circuit>
In the heated liquid circuit, “hot water storage operation (liquid heating operation)” in which hot water (high temperature water) is periodically stored in the
The heated liquid circuit includes a
ポンプ１５は、被加熱液体回路内の水を送るポンプであり、具体的には、貯液タンク１０の底部に接続された水配管を介して貯液タンク１０内の水を水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｂに入水する。
The
水冷媒熱交換器２は、前述した冷媒側伝熱管２ａと、ポンプ１５から吐出される低温水を流通させる水側伝熱管２ｂとを備えて構成され、冷媒側伝熱管２ａと水側伝熱管２ｂとの間で熱交換するように密着して設けられる。
The water-
即ち、ポンプ１５から吐出される低温水は、水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｂに流入して、規定温度に加熱されて貯液タンク１０の上部から貯湯される。
例えば、冬期低温時の高温貯湯運転で規定温度９０℃の場合、ポンプ１５から吐出される約１０℃の低温水を水冷媒熱交換器２で約９０℃まで加熱して出湯する。このため、加熱源となる圧縮機１から吐出される冷媒温度は１００℃以上にもなる場合もある。
That is, the low-temperature water discharged from the
For example, when the specified temperature is 90 ° C. in the high-temperature hot water storage operation at the low temperature in winter, about 10 ° C. low-temperature water discharged from the
＜給液回路＞
給液回路は、湯水使用時に行う「給湯運転」によって、蛇口１４などから湯水を供給するための液回路である。
給液回路は、給水金具７と、減圧弁８と、流量センサ９と、貯液タンク１０と、湯水混合弁１２と、給湯金具１３とが水配管を介して順次直列に接続され構成されている。
また、流量センサ９と貯液タンク１０との間に配置される水配管は途中で分岐し、湯水混合弁１２と接続されている。
給水金具７は水道などの給水源と接続され、給湯金具１３は蛇口１４に接続されている。なお、図１には、給湯金具１３に蛇口１４のみが接続されているが、洗面蛇口（図示せず）や風呂湯張り回路（図示せず）などの使用端末にも接続されていてもよい。
<Liquid supply circuit>
The liquid supply circuit is a liquid circuit for supplying hot water from the
The liquid supply circuit is configured by sequentially connecting a
Further, the water pipe disposed between the
The
＜運転制御手段＞
次に、ヒートポンプ給湯機の運転制御手段５１，５２について説明する。
貯液ユニット４０を制御する運転制御手段５１は、湯水混合弁１２を制御して蛇口１４から吐出される湯水の給湯温度を調整し、給湯運転を制御する。
また、運転制御手段５１は、給湯使用量を検出する流量センサ９および／または貯湯温度や貯湯量を検知するための複数のタンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから、貯液タンク１０の貯湯量を検出し、貯液タンク１０の沸き上げタイミングや沸き上げ温度を制御する。
なお、運転制御手段５１は、給湯使用量を検出する流量センサ９から１日の給湯負荷を判定し、省エネ最適運転となるように沸き上げ温度や沸き上げ量、沸き上げ時間を制御する学習制御機能を備えていてもよい。
<Operation control means>
Next, the operation control means 51 and 52 of the heat pump water heater will be described.
The operation control means 51 for controlling the
The operation control means 51 also stores hot water in the
The operation control means 51 determines the daily hot water supply load from the
ヒートポンプユニット３０を制御する運転制御手段５２は、圧縮機１や送風ファン６の回転速度制御を行うとともに、減圧装置４の絞り開度を制御することにより、ヒートポンプ冷媒回路の運転を制御する。また、運転制御手段５２は、ヒートポンプ冷媒回路の運転制御とともに、ヒートポンプユニット３０の加熱能力、入水温度（ヒートポンプユニット３０に供給される低温水の温度）に基づいて、設定された出湯温度（ヒートポンプユニット３０で加熱された高温水の温度）となるようにポンプ１５の回転速度制御を行い、貯湯運転（液体加熱運転）を制御する。
The operation control means 52 that controls the
また、運転制御手段５２は、冬期低温時は高温貯湯の規定温度（例えば９０℃）で貯湯するとともに周囲温度や給水温度が低く加熱負荷が大きいため、圧縮機１を高回転速度（例えば３０００〜４０００回転／分）とし、夏期や中間期は加熱負荷が軽いので通常貯湯の規定温度（約６５℃）で比較的低回転速度（例えば１０００〜２０００回転／分）とするなどの最適運転制御手段（図示せず）を有している。 Further, the operation control means 52 stores the hot water at a specified temperature (for example, 90 ° C.) of the high-temperature hot water at low temperatures in winter and has a low heating temperature and a high heating load. 4000 rpm / min), and since the heating load is light during the summer and mid-terms, optimum operation control means such as a normal hot water storage temperature (about 65 ° C.) and a relatively low speed (eg 1000-2000 rpm) (Not shown).
ヒートポンプユニット３０は、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ（図示せず）、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ２２、水冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａ内の冷媒の温度を検出する冷媒管温度センサ２４、外気温度を検出する外気温度センサ２３、出湯温度を検出する出湯温度センサ２０、入水温度を検出する入水温度センサ２１などのセンサを備え、各検出信号は運転制御手段５２に入力されるように構成されている。
The
使用者へのインターフェースとしてのリモコン５０は、給湯温度の設定やエラーの表示、運転モードの変更などができるようになっている。
The
＜ヒートポンプ給湯機の運転動作＞
次に、第１実施形態のヒートポンプ給湯機の運転動作について図１を参照しつつ、図２を用いて説明する。
図２は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機の夜中の貯湯運転から翌日の給湯運転、学習制御に及ぶ１日の運転動作のフローチャートである。
運転制御手段５１は、毎日の給湯使用量を記憶学習して翌日の給湯使用量を推定し、夜間の貯湯温度及び貯湯量を決定するとともに、上記貯湯量が夜間電気割引料金の適用される規定時間（例えば２３時〜７時）内に沸き上がるように貯湯運転開始時刻を設定する学習制御手段を有している。
<Operation of heat pump water heater>
Next, the operation | movement operation | movement of the heat pump water heater of 1st Embodiment is demonstrated using FIG. 2, referring FIG.
FIG. 2 is a flowchart of the daily operation of the heat pump water heater according to the first embodiment, from hot water storage operation in the night to hot water supply operation on the next day and learning control.
The operation control means 51 memorizes and learns the amount of hot water used every day, estimates the amount of hot water used the next day, determines the hot water storage temperature and the amount of hot water stored at night, and the hot water storage is applied to the night electricity discount rate. It has a learning control means for setting the hot water storage operation start time so as to boil within time (for example, 23:00 to 7:00).
貯湯運転開始時刻になると、ヒートポンプ給湯機の運転制御手段５１，５２は、貯湯運転を開始（ステップＳ６１）する。
即ち、運転制御手段５２は、圧縮機１、減圧装置４、送風ファン６を始動させヒートポンプ運転を開始するとともに、ポンプ１５を制御し、貯液タンク１０底部から循環されるタンク貯湯水を水冷媒熱交換器２で高温冷媒と熱交換して規定温度の高温水とし、貯液タンク１０上部から戻す貯湯運転を行う。
When the hot water storage operation start time is reached, the operation control means 51 and 52 of the heat pump water heater starts the hot water storage operation (step S61).
That is, the operation control means 52 starts the compressor 1, the pressure reducing device 4, and the
次に、運転制御手段５１は複数のタンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからの検出信号に基づき、貯液タンク１０の貯湯量判定を行う（ステップＳ６２）。貯湯温度及び貯湯量が規定値に達しないうちは貯湯運転を継続し、規定値に達すると、運転制御手段５２はヒートポンプ運転を停止し貯湯運転を終了する（ステップＳ６３）。
Next, the operation control means 51 determines the amount of hot water stored in the
使用者が、蛇口１４を開き湯水使用が開始されると（ステップＳ６４）、運転制御手段５１は、給湯温度が適温（一般的には約４２℃）となるように湯水混合弁１２からの給水量を調整し、給水金具７、減圧弁８、流量センサ９、貯液タンク１０、湯水混合弁１２、給湯金具１３、蛇口１４の給液回路で適温水を供給する給湯運転を開始する（ステップＳ６５）。なお、給湯運転時は、水道などの給水源からの水圧で給湯を行う。
When the user opens the
次に蛇口１４を閉じて湯水使用が終了されると（ステップＳ６６）、給湯は停止され湯水混合弁１２は所定の位置に設定され給湯運転は停止する（ステップＳ６７）。
Next, when the
更に、運転制御手段５１は、給湯運転中（ステップＳ６５）及び給湯運転停止（ステップＳ６７）後に、タンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄによって貯液タンク１０内の貯湯温度及び貯湯量を検知し、タンク残湯量の判定を行う（ステップＳ６８）。
通常は規定量以上残湯しておりタンク沸上げ運転は行わないが、給湯使用量が学習制御による推定量より多く、タンク残湯量が規定値未満になった場合はタンク沸上げ運転を行い（ステップＳ６９）、貯湯量判定において（ステップＳ７０）、貯湯温度及び貯湯量が規定値に達してからタンク沸上げ運転を終了する（ステップＳ７１）。
Further, the operation control means 51 detects the hot water storage temperature and the hot water storage amount in the
Normally, the remaining amount of hot water exceeds the specified amount and the tank boiling operation is not performed. However, if the amount of hot water used is larger than the estimated amount by learning control and the amount of remaining hot water is less than the specified value, the tank boiling operation is performed ( In step S69), in the hot water storage amount determination (step S70), the tank boiling operation is terminated after the hot water storage temperature and the hot water storage amount reach the specified values (step S71).
使用者による１日の湯水使用が終了するまでステップＳ６４からステップＳ７１が繰り返され（ステップＳ７２でＮｏ）、１日の湯水使用が終了すると（ステップＳ７２でＹｅｓ）、運転制御手段５１は学習制御手段（図示せず）を機能させる。即ち、運転制御手段５１は複数のタンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからの検出信号に基づき、タンク残湯温度及び残湯量を検知して１日毎の湯水使用量を算出し、翌日使用量の推定算出を行い、それに適合した貯湯温度及び貯湯量、貯湯運転開始時刻などの貯湯運転条件の設定を行う（ステップＳ７３）。
なお、学習制御手段が行う翌日の湯水使用量の推定算出は、一般的に過去７日間程度の外気温度や湯水使用量などを基にして、夜間の貯湯運転のみで十分間に合うように翌日の湯水使用量が推定算出される。
また、湯水使用終了は、一般的に夜間電気割引料金時間帯（２３時〜７時）の始まる２３時としている。
Step S64 to step S71 are repeated until the use of the hot water by the user is completed (No in step S72). When the use of the hot water in the day is completed (Yes in step S72), the operation control means 51 is the learning control means. (Not shown) to function. That is, the operation control means 51 detects the tank remaining hot water temperature and the remaining hot water amount based on the detection signals from the plurality of
The estimated calculation of the next day's hot water usage performed by the learning control means is generally based on the outside air temperature, hot water usage, etc. for the past 7 days, and the next day's hot water so that it can be in time just by hot water storage operation at night. Usage is estimated.
The end of the hot water use is generally set at 23:00 when the night electricity discount fee period (23:00 to 7:00) starts.
これにより、ヒートポンプ給湯機の夜間の貯湯運転から給湯使用終了までの１日の運転動作が終了する。
なお、ステップＳ７３で設定された貯湯運転条件に基づき、貯湯運転開始時刻になると、貯湯運転条件にしたがって翌日の給湯使用のための貯湯運転を開始する（ステップＳ６１）。
Thereby, the one-day operation operation from the nighttime hot water storage operation of the heat pump water heater to the end of the hot water supply use is completed.
In addition, based on the hot water storage operation conditions set in step S73, when the hot water storage operation start time comes, the hot water storage operation for use of hot water supply on the next day is started according to the hot water storage operation conditions (step S61).
＜スケールの析出＞
ここで、スケールの析出について説明する。
ヒートポンプ給湯機において、被加熱液体としては一般的に飲用水道水が使用される。飲用水道水には、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分が含まれている。
硬度成分は、水温が高くなるほど溶解度が低下する。飲用水道水は水冷媒熱交換器２で加熱され、飽和を超えた硬度成分は水中に析出する。析出した硬度成分の一部は加熱された水とともに貯液タンク１０に流入し、貯液タンク１０の底部に堆積する。なお、貯液タンク１０に流入した硬度成分は、タンク排水時に硬度成分も排出される。
<Deposition of scale>
Here, scale precipitation will be described.
In the heat pump water heater, drinking tap water is generally used as the liquid to be heated. Drinking tap water contains hardness components such as calcium and magnesium.
The solubility of the hardness component decreases as the water temperature increases. Drinking tap water is heated by the water-
また、析出した硬度成分の一部は、水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｂの内壁に析出し、スケールとして水側伝熱管２ｂの内壁に次第に堆積する。
特に、冬期高温（例えば９０℃）貯湯運転時には、圧縮機１から吐出される冷媒温度が１００℃以上にも達し、水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｂの出湯側高温部においては、水中の硬度成分の溶解度は極端に低下し、水側伝熱管２ｂの内壁に析出する。内壁に析出したスケールにより、水側伝熱管２ｂ内の水循環を妨げ、加熱性能が低下する。さらにスケールの析出が進行すると、水の流れを阻害し、水循環ができず、沸き上げ運転ができない状況になる場合がある。
このため、スケールの析出を判定し、スケールが析出している場合には適切な運転制御を行う必要がある。
Further, a part of the deposited hardness component is deposited on the inner wall of the water-side
In particular, during the winter high temperature (for example, 90 ° C.) hot water storage operation, the refrigerant temperature discharged from the compressor 1 reaches 100 ° C. or more, and in the hot water side high temperature portion of the water side
For this reason, it is necessary to determine the deposition of the scale and perform appropriate operation control when the scale is deposited.
ヒートポンプ給湯機が設置される場所の水質（硬度成分の硬度）は、地域により大きく異なり、同一地域でも水質が異なる場合もある。また、季節によっても硬度が変化することもあり、スケールの発生を予測することは困難である。
なお、ヒートポンプ給湯機を設置するごとに水の成分の分析を行い、硬度を調査することによりスケールの発生を予測する方法も考えられるが、作業と費用を要するばかりか、季節により変化した場合は、硬度を正しく判断することはできない。
The water quality (hardness of hardness component) in the place where the heat pump water heater is installed varies greatly depending on the region, and the water quality may be different in the same region. In addition, the hardness may change depending on the season, and it is difficult to predict the occurrence of scale.
In addition, every time a heat pump water heater is installed, a method of predicting the occurrence of scale by analyzing the water component and investigating the hardness can be considered, but not only work and cost are required, but if it changes depending on the season The hardness cannot be judged correctly.
＜スケール析出判定＞
次に、図１を参照しつつ、図３から図６を用いてスケール析出判定について説明する。
図３は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機の水冷媒熱交換器の水と冷媒の温度変化を示すグラフである。
なお、縦軸は、冷媒および水（被加熱液体）の温度を示す。横軸は、水冷媒熱交換器２の長さ方向を示し、長さ０％の位置が水の入口（冷媒の出口）であり、長さ１００％の位置が水の出口（冷媒の入口）である。
水は、長さ０％の位置では入水温度であるが、対向流で流れる冷媒との熱交換が行われ、熱交換器長さ１００％位置、即ち出口部で出湯温度になる。
ヒートポンプ給湯機の運転制御手段５２は、ポンプ１５の流量を調整したり、圧縮機１の回転速度を変更し、循環冷媒量を調整したり、減圧装置４の開度を調整したりすることにより、出湯温度が規定温度となるように運転制御が行われる。
<Scale precipitation judgment>
Next, the scale deposition determination will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 3 to FIG.
FIG. 3 is a graph showing temperature changes of water and refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger of the heat pump water heater according to the first embodiment.
In addition, a vertical axis | shaft shows the temperature of a refrigerant | coolant and water (to-be-heated liquid). The horizontal axis indicates the length direction of the water-
Although the water is at the incoming water temperature at a position where the length is 0%, heat is exchanged with the refrigerant flowing in the counterflow, and the hot water reaches the hot water temperature at the position where the heat exchanger is 100%, that is, at the outlet.
The operation control means 52 of the heat pump water heater adjusts the flow rate of the
図４は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機のスケール析出時における水冷媒熱交換器の水と冷媒の温度変化を示すグラフである。
硬度成分は水温が高くなるほど溶解度が減少し、析出しやすくなるため、水が高温となる領域からスケールの析出は開始する。
高温部にスケールが析出してきた場合、水側伝熱管２ｂの壁面にスケールが析出することにより、スケールが析出していない正常時と比較して、水冷媒熱交換器２の熱伝達性能が高温部で低下する。そのため、高温部の水と冷媒の温度上昇の勾配（図４の示すグラフの傾き）が小さくなる。
FIG. 4 is a graph showing temperature changes of water and refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger during scale deposition of the heat pump water heater according to the first embodiment.
Since the hardness component of the hardness component decreases as the water temperature increases and is more likely to precipitate, the precipitation of scale starts from the region where the temperature of water becomes high.
When scale is deposited in the high temperature part, the scale is deposited on the wall surface of the water-side
ここで、出湯温度は、前述のように出湯温度が規定温度となるように運転制御されるため、スケールが析出していない正常時とスケール析出時にかかわらず一定となる。
即ち、スケール析出時において、運転制御手段５２は、高温部付近の熱伝達性能が低下した分、ポンプ１５を制御して水の流量を少なくしたり、圧縮機１の回転速度や減圧装置４の開度を制御して、冷媒循環量を増加させたりすることにより、出湯温度を規定温度にあわせるような制御が行われる。
このように、スケール析出時において、スケールの析出した高温部においては、伝熱性能が低下し、水と冷媒の温度変化の上昇の勾配（図４に示すグラフの傾き）は小さくなるが、スケールが析出していない領域では、出湯温度が規定温度となるように水の流量を少なくする、および／または、冷媒循環量を増やすことにより、水と冷媒の温度変化の上昇の勾配（図４に示すグラフの傾き）が大きくなる。
Here, the hot water temperature is controlled so that the hot water temperature becomes the specified temperature as described above, and therefore, the hot water temperature is constant regardless of whether the scale is deposited normally or when the scale is deposited.
That is, at the time of scale deposition, the operation control means 52 controls the
Thus, at the time of scale deposition, in the high temperature portion where the scale is deposited, the heat transfer performance is reduced, and the gradient of increase in the temperature change of water and refrigerant (the slope of the graph shown in FIG. 4) is reduced. In the region where no precipitation occurs, the gradient of the temperature change of water and refrigerant (see FIG. 4) is reduced by decreasing the flow rate of water and / or increasing the amount of refrigerant circulation so that the tapping temperature becomes the specified temperature. (Slope of the graph shown) increases.
なお、スケールが析出していない正常時とスケール析出時との出湯温度は一定であるが、水冷媒熱交換器２の性能が低下したため、加熱能力が低下する、消費電力が増加するなど冷凍サイクルの効率は低下することになる。このため、水冷媒熱交換器２の性能低下を推定し、スケールの析出を判定する方法も考えられる。しかし、冷凍サイクルの運転条件は外気温度、湿度、入水温度などのさまざまな環境条件により変化するため、冷凍サイクルの運転状態から、水冷媒熱交換器２の性能低下を推定し、スケールの析出を判定することは極めて困難である。
In addition, although the tapping temperature is normal between when the scale is not deposited and when the scale is deposited, since the performance of the water-
ここで、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機は、図１に示すように、水冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａの途中の冷媒の温度を検出する冷媒管温度センサ２４を備えている。
図５は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機の冷媒側伝熱管に設けられた温度センサが検出する温度と吐出温度との関係を示すグラフである。
図５に示すように、ヒートポンプ給湯機の運転時間が経過すると、即ち、水側伝熱管２ｂの壁面にスケールが析出すると、冷媒管温度センサ２４が検出する温度は上昇し、吐出温度に近づいていく。これは、冷媒管温度センサ２４を取り付けた位置より上流側（冷媒側伝熱管２ａの入口〜冷媒管温度センサ２４の取付位置）においてはスケールの析出により熱伝達性能が低下し、冷媒管温度センサ２４を取り付けた位置より下流側（冷媒管温度センサ２４の取付位置〜冷媒側伝熱管２ａの出口）においてより熱交換が行われるようになるためである。
Here, as shown in FIG. 1, the heat pump water heater according to the first embodiment includes a refrigerant
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature detected by the temperature sensor provided in the refrigerant side heat transfer tube of the heat pump water heater according to the first embodiment and the discharge temperature.
As shown in FIG. 5, when the operating time of the heat pump water heater has elapsed, that is, when the scale is deposited on the wall surface of the water-side
図６は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機のスケール析出判定を説明するグラフである。
前述のように、圧縮機１の吐出温度は多くの場合、運転状況により制御上一定に運転制御される。また、吐出温度が変化する場合においても、この吐出温度を監視しながら運転制御が行われる。吐出温度を一定で運転している場合、吐出温度は一定であっても、図５を用いて説明したように、冷媒管温度センサ２４の検出値はスケールの析出とともに上昇し、吐出温度との温度差が小さくなっていく。
したがって、水冷媒熱交換器２の熱交換途中の位置に冷媒管温度センサ２４を取り付け、この温度を検出することによりスケールの析出を判定することができ、また、その温度レベルによりスケール析出の進行具合も予測することができる。
FIG. 6 is a graph illustrating scale deposition determination of the heat pump water heater according to the first embodiment.
As described above, in many cases, the discharge temperature of the compressor 1 is controlled to be constant in terms of control depending on the operation status. Even when the discharge temperature changes, operation control is performed while monitoring the discharge temperature. When operating at a constant discharge temperature, even if the discharge temperature is constant, as described with reference to FIG. 5, the detection value of the refrigerant
Therefore, the refrigerant
なお、冷媒管温度センサ２４は、水冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａの表面に固定され、配管温度から冷媒温度を検出する温度センサであってもよい。
ただし、冷媒側伝熱管２ａ表面の温度を検出する場合は、水側伝熱管２ｂの水温度の影響をうけないような構造にすることが望ましい。
また、冷媒管温度センサ２４の検出温度と比較する対象としては、圧縮機１の冷媒の吐出温度として説明したが、これに代えて、圧縮機１の筐体温度を検出する温度センサ（図示せず）を設け、圧縮機１の筐体温度と比較してもよい。
The refrigerant
However, when detecting the temperature of the surface of the refrigerant side
In addition, the target to be compared with the detected temperature of the refrigerant
また、スケールは高温となる水側伝熱管２ｂの出口近傍から析出が開始されるため、冷媒管温度センサ２４は水側伝熱管２ｂの出口側に近い部位、即ち、冷媒側伝熱管２ａの入口側に近い部位に設置するほうが望ましく、冷媒の吐出温度に対して、正常時に２℃〜１５℃温度が低い位置に付けることが望ましい。あまり温度差が無い場合は、誤判定を生じる可能性があり、温度差が大きすぎる場合は、少量のスケールの析出では温度変化が少なく判定できなくなるためである。
Further, since the scale starts to be deposited near the outlet of the water-side
例えば、吐出温度が１００℃のときに正常時の冷媒管温度センサ２４の検出温度が９０℃として説明する。スケールが析出していない状態（正常時）では、９０℃であったものが、スケールの析出とともに、冷媒管温度センサ２４の検出温度が上昇する。
ここで、例えば、設定値を９３℃とし、冷媒管温度センサ２４の検出温度が９３℃となったらスケール析出と判定し、運転制御の変更を行い、スケールの析出の進行を防止する。
また、スケール析出の判定は、吐出温度との温度差として判断してもよく、初期値を１０℃（１００℃−９０℃）とし、スケール判定の設定値を７℃（１００℃−９３℃）としてもよい。
For example, the detection temperature of the refrigerant
Here, for example, the set value is 93 ° C., and when the detected temperature of the refrigerant
The determination of scale deposition may be determined as a temperature difference from the discharge temperature. The initial value is 10 ° C. (100 ° C.-90 ° C.), and the set value for scale determination is 7 ° C. (100 ° C.-93 ° C.). It is good.
＜スケール析出判定と運転制御の変更＞
なお、スケールの析出を判定する設定値は、１つでもよく、複数であってもよい。複数の設定値を設けた場合は、段階的に運転制御の変更をすることもできる。
図７は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機のスケール析出判定と運転制御の変更を説明するフローチャートである。
図７では吐出温度と冷媒管温度センサ２４の検出温度との温度差に対して３つの設定値が設けられている。
運転制御手段５２は、ヒートポンプユニット３０を制御し、沸き上げ運転を行う（ステップＳ１０１）。なお、沸き上げ運転開始直後は、水冷媒熱交換器２内の水の温度が安定していないため、サイクルが安定状態となったらステップＳ１０２に進む。
運転制御手段５２は、吐出温度センサ２２から吐出温度および冷媒管温度センサ２４の検出温度を取得し、吐出温度と冷媒管温度センサ２４の検出温度との差分値（温度差）を演算する（ステップＳ１０２）。
<Change of scale deposition judgment and operation control>
Note that the number of set values for determining scale deposition may be one or plural. When a plurality of set values are provided, the operation control can be changed step by step.
FIG. 7 is a flowchart for explaining scale deposition determination and operation control change of the heat pump water heater according to the first embodiment.
In FIG. 7, three set values are provided for the temperature difference between the discharge temperature and the temperature detected by the refrigerant
The operation control means 52 controls the
The operation control means 52 acquires the discharge temperature and the detected temperature of the refrigerant
運転制御手段５２は、ステップＳ１０２で求めた温度差が第１設定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。温度差が第１設定値以上である場合には（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、運転制御手段５２は、スケールの析出は無いまたは微量であるとして、沸き上げ温度、即ち、出湯温度の規定温度の上限を９０℃として（ステップＳ１０４）、沸き上げ運転を継続する。 The operation control means 52 determines whether or not the temperature difference obtained in step S102 is greater than or equal to the first set value (step S103). When the temperature difference is equal to or larger than the first set value (Yes in step S103), the operation control means 52 assumes that there is no precipitation of the scale or a small amount, and the boiling temperature, that is, the upper limit of the specified temperature of the tapping temperature. Is set to 90 ° C. (step S104), and the boiling operation is continued.
一方、温度差が第１設定値未満である場合には（ステップＳ１０３でＮｏ）、スケールの析出が開始されたと判定し、ステップＳ１０５に進む。
即ち、ヒートポンプ給湯機が設置されている場所の水質には硬度成分が多く、高温の沸き上げ（９０℃）を行ったことにより、スケールが析出されたと判定する。
On the other hand, when the temperature difference is less than the first set value (No in step S103), it is determined that the precipitation of scale has started, and the process proceeds to step S105.
That is, the water quality at the place where the heat pump water heater is installed has many hardness components, and it is determined that the scale is deposited by performing high-temperature boiling (90 ° C.).
運転制御手段５２は、ステップＳ１０２で求めた温度差が第２設定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。なお、第２設定値は、第１設定値よりも小さな値である。温度差が第２設定値以上である場合には（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、運転制御手段５２は、スケールの析出は小さいとして、沸き上げ温度、即ち、出湯温度の規定温度の上限を８０℃として（ステップＳ１０６）、沸き上げ運転を継続する。
以降の運転では出湯温度の上限を８０℃とする。硬度成分は高温になるほど飽和量が減少するため、湯水に析出が始まる。沸き上げの温度を低下させることによりスケールの析出量を低減することができる。
The operation control means 52 determines whether or not the temperature difference obtained in step S102 is greater than or equal to the second set value (step S105). Note that the second set value is smaller than the first set value. When the temperature difference is equal to or larger than the second set value (Yes in step S105), the operation control means 52 assumes that the precipitation of the scale is small and sets the upper limit of the boiling temperature, that is, the specified temperature of the tapping temperature to 80 ° C. (Step S106), the boiling operation is continued.
In the subsequent operation, the upper limit of the tapping temperature is set to 80 ° C. Since the saturation amount of the hardness component decreases as the temperature increases, precipitation starts in hot water. The amount of scale deposition can be reduced by lowering the boiling temperature.
一方、温度差が第２設定値未満である場合には（ステップＳ１０５でＮｏ）、ステップＳ１０７に進む。
運転制御手段５２は、ステップＳ１０２で求めた温度差が第３設定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。なお、第３設定値は、第２設定値よりも小さな値である。温度差が第３設定値以上である場合には（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、運転制御手段５２は、スケールの析出は中程度として、沸き上げ温度、即ち、出湯温度の規定温度を７５℃として昼間沸き上げ運転を許可し、その旨をリモコン５０に表示して（ステップＳ１０８）、沸き上げ運転を継続する。
即ち、出湯温度の上限を８０℃としてもスケールの析出が進行していると判断し、以降の運転では出湯温度の上限を７５℃とする。上限をさらに低減して、スケールの析出を防止し、ヒートポンプ給湯機の運転継続を行う。
また、沸き上げ温度を低下させたことにより、貯液タンク１０に貯められた熱量も減少するため、昼間使用中に湯切れが発生する可能性がある。ヒートポンプ給湯機は、運転モードを種々持っているものがある。経済性を考慮し、深夜時間帯(例えば１１時〜７時)のみ運転を許可している運転モードに設定されている場合、深夜時間帯の貯湯量では一日の給湯負荷をまかなえない場合がある。このような状況を考慮し、昼間時間帯での運転を強制的に許可し、湯切れを防止し、ユーザーの給湯需要の要求に応えることができる。この場合は、リモコン５０に昼間運転を許可したことを表示してもよい。
On the other hand, when the temperature difference is less than the second set value (No in step S105), the process proceeds to step S107.
The operation control means 52 determines whether or not the temperature difference obtained in step S102 is greater than or equal to the third set value (step S107). Note that the third set value is smaller than the second set value. When the temperature difference is equal to or greater than the third set value (Yes in step S107), the operation control means 52 determines that the precipitation of the scale is moderate and the boiling temperature, that is, the specified temperature of the tapping temperature is 75 ° C. during the daytime. The boiling operation is permitted, the fact is displayed on the remote controller 50 (step S108), and the boiling operation is continued.
That is, even if the upper limit of the tapping temperature is set to 80 ° C., it is determined that the precipitation of scale is progressing, and the upper limit of the tapping temperature is set to 75 ° C. in the subsequent operation. The upper limit is further reduced to prevent scale deposition and to continue the operation of the heat pump water heater.
Further, since the amount of heat stored in the
一方、温度差が第３設定値未満である場合には（ステップＳ１０７でＮｏ）、ステップＳ１０９に進む。
運転制御手段５２は、スケールの析出は大きいとして、沸き上げ温度、即ち、出湯温度の規定温度を６５℃として昼間沸き上げ運転を許可し、その旨をリモコン５０にメンテナンスコールを表示して（ステップＳ１０９）、沸き上げ運転を継続する。
即ち、出湯温度を６５℃とする。この場合は、これ以上の出湯温度を低下させることができず、スケールの析出が進行した場合に水側伝熱管２ｂの閉塞の可能性もあるため、リモコン５０にメンテナンスコールを表示し、使用者にメンテナンスを要求する。
ただし、ヒートポンプ給湯機は、まだ運転可能な状態であるため、使用者の都合により点検やメンテナンスを行うことができる。また、急なヒートポンプ給湯機の運転停止により給湯が使用できないという状況を回避することができる。
On the other hand, when the temperature difference is less than the third set value (No in step S107), the process proceeds to step S109.
The operation control means 52 determines that the precipitation of the scale is large, permits the boiling temperature, that is, the specified temperature of the tapping temperature to 65 ° C., permits the day-time boiling operation, and displays a maintenance call on the remote controller 50 (step) S109), the boiling operation is continued.
That is, the hot water temperature is set to 65 ° C. In this case, the hot water temperature cannot be lowered any more, and when the precipitation of scale proceeds, there is a possibility that the water-side
However, since the heat pump water heater is still operable, inspection and maintenance can be performed for the convenience of the user. In addition, it is possible to avoid a situation in which hot water supply cannot be used due to a sudden shutdown of the heat pump water heater.
なお、スケールは、酸やアルカリまたは複合した洗浄剤のようなもので除去することも可能であるが、洗浄は大掛かりであり、また、スケールが著しく析出、堆積している場合は完全な除去が困難になる場合もある。このため、早めのコールを行うことで、メンテナンス受けるまで、ヒートポンプ給湯機の運転を継続することができる。 The scale can be removed with acid, alkali, or a complex cleaning agent, but the cleaning is large, and if the scale is significantly precipitated or deposited, complete removal is not possible. It can be difficult. For this reason, by making an early call, the operation of the heat pump water heater can be continued until maintenance is received.
このように、スケールが析出したと判定した場合、スケールの析出を抑制する運転に切り替え、析出の抑制を行うとともに、スケールの析出がさらに進行した場合は、早めのメンテナンスコールを行うことで、使用者に急なヒートポンプ給湯機の運転停止といった迷惑をかけることなく、保守を行うことができる。 In this way, when it is determined that the scale is deposited, the operation is switched to the operation that suppresses the precipitation of the scale, the precipitation is suppressed, and if the precipitation of the scale further progresses, it can be used by making an early maintenance call. Maintenance can be carried out without inconvenience such as sudden shutdown of the heat pump water heater.
なお、図７では、沸き上げ温度を低減させる運転制御の変更をおこなったが、スケールの析出を抑制する運転としては、運転時間の短縮や、運転時のサイクルの冷媒循環量の変更、ポンプ１５の流量の変更など、スケールの析出に影響のある運転状態を変更することによっても効果はあり、また、様々な運転変更を組み合わせることにより、析出を抑制してもよい。また、湯水を循環させて、析出したスケールを再度溶解させるなどのスケール除去のための運転制御を実施させてもよい。
In FIG. 7, the operation control for reducing the boiling temperature is changed. However, as the operation for suppressing the precipitation of scale, the operation time is shortened, the refrigerant circulation amount in the cycle during operation is changed, the
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係るヒートポンプ給湯機について図８および図９を用いて説明する。
図８は、第２実施形態に係るヒートポンプ給湯機の構成模式図である。
第２実施形態に係るヒートポンプ給湯機（図８参照）は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機（図１参照）の水冷媒熱交換器２に替えて、低温側水冷媒熱交換器２Ａと、高温側水冷媒熱交換器２Ｂと、冷媒接続配管３ａと、水接続配管３ｂとを備えている。
圧縮機１から吐出された冷媒は、高温側水冷媒熱交換器２Ｂの冷媒側伝熱管２Ｂａに流入して水側伝熱管２Ｂｂと熱交換を行い、冷媒接続配管３ａを介して、低温側水冷媒熱交換器２Ａの冷媒側伝熱管２Ａａに流入して水側伝熱管２Ａｂと熱交換を行い、減圧装置４に流入する。
一方、ポンプ１５から吐出された低温水は、低温側水冷媒熱交換器２Ａの水側伝熱管２Ａｂに流入して、ある程度の温度まで上昇して、水接続配管３ｂを介して、高温側水冷媒熱交換器２Ｂの水側伝熱管２Ｂｂに流入して、規定温度に加熱されて貯液タンク１０の上部から貯湯される。
<< Second Embodiment >>
Next, a heat pump water heater according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a heat pump water heater according to the second embodiment.
A heat pump water heater (see FIG. 8) according to the second embodiment is replaced with a low-temperature side water
The refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the refrigerant side heat transfer pipe 2Ba of the high temperature side water
On the other hand, the low temperature water discharged from the
このように水冷媒熱交換器を２段構成とすることにより、高温側水冷媒熱交換器２Ｂの水側伝熱管２Ｂｂの内径を大きくして、スケールの析出に対して強化することができる。また、スケールが析出する高温側の水側伝熱管２Ｂｂを取り外し可能な構造とすることにより、スケール析出時のメンテナンスが容易となる。
Thus, by setting a water refrigerant heat exchanger as 2 steps | paragraphs, the internal diameter of the water side heat exchanger tube 2Bb of the high temperature side water
また、吐出温度センサ２２は、冷媒接続配管３ａに設けられている。これにより、吐出温度センサ２２が冷媒接続配管３ａの表面に固定され、配管温度から冷媒温度を検出する温度センサである場合にも、精度よく温度を検出することができる。
The
図９は、第２実施形態に係るヒートポンプ給湯機の水冷媒熱交換器の水と冷媒の温度変化を示すグラフである。
図９に示すように、低温側水冷媒熱交換器２Ａと高温側水冷媒熱交換器２Ｂとを接続する冷媒接続配管３ａと水接続配管３ｂは、熱交換を行わないため、温度の平坦部が形成される。この平坦部（即ち、冷媒接続配管３ａ）に吐出温度センサ２２を設けることにより、取付位置のずれによる温度の誤差の影響を受けにくくなり、より精度よく検出することが可能となる。
FIG. 9 is a graph showing temperature changes of water and refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger of the heat pump water heater according to the second embodiment.
As shown in FIG. 9, since the
なお、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態の構成においては、貯液タンク１０の底部に接続された液配管を介して貯液タンク１０内の水を水冷媒熱交換器２に送り出す構成としたが、貯液タンク１０以外の任意の給水源から水（被加熱液体）を水冷媒熱交換器２に送り出す構成としてもよい。例えば、減圧弁８で減圧された水を水冷媒熱交換器２に送り出す構成としてもよい。
また、上記実施形態の構成においては、水冷媒熱交換器２で加熱された水を貯液タンク１０の上部に接続された配管から貯液タンク１０内に貯湯する構成としたが、貯液タンク１０を経由することなく、水冷媒熱交換器２からの出湯を給湯金具１３から給湯する構成としてもよい。
また、ポンプ１５の位置は、水冷媒熱交換器２の上流側に限定されるものではなく、水冷媒熱交換器２の下流側であってもよい。
また、二酸化炭素を冷媒とした場合、超臨界サイクルとなり、約９０度までの高温沸き上げが可能であり、スケールの析出リスクがあるとともに、超臨界サイクルのため、水冷媒熱交換器の水と冷媒の熱交換による温度がリニアに推移する傾向となるため、特に有効であるが、冷媒としては、ＨＦＣ系冷媒でも、ＨＣ系冷媒であっても同様であり、温度の検出により、スケールの析出を判定することができる。
In addition, the heat pump water heater which concerns on this embodiment is not limited to the structure of the said embodiment, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning of invention.
For example, in the configuration of the above embodiment, the water in the
Moreover, in the structure of the said embodiment, although it was set as the structure which stores the hot water in the
Further, the position of the
In addition, when carbon dioxide is used as a refrigerant, it becomes a supercritical cycle and can be heated to a high temperature up to about 90 degrees, there is a risk of precipitation of scale, and because of the supercritical cycle, This is particularly effective because the temperature due to heat exchange of the refrigerant tends to change linearly, but it is the same as the HFC refrigerant or HC refrigerant as the refrigerant. Can be determined.
１ 圧縮機
２ 水冷媒熱交換器（液冷媒熱交換器）
２ａ，２Ａａ，２Ｂａ 冷媒側伝熱管
２ｂ，２Ａｂ，２Ｂｂ 水側伝熱管
２Ａ 低温側水冷媒熱交換器（液冷媒熱交換器）
２Ｂ 高温側水冷媒熱交換器（液冷媒熱交換器）
３ａ 冷媒接続配管（冷媒配管）
３ｂ 水接続配管
４ 減圧装置
５ 空気熱交換器
６ 送風ファン
７ 給水金具
８ 減圧弁
９ 流量センサ
１０ 貯液タンク
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ タンク温度センサ
１２ 湯水混合弁
１３ 給湯金具
１４ 蛇口
１５ ポンプ
２０ 出湯温度センサ
２１ 入水温度センサ
２２ 吐出温度センサ（第二温度センサ）
２３ 外気温度センサ
２４ 冷媒管温度センサ（第一温度センサ）
３０ ヒートポンプユニット
４０ 貯液ユニット
５０ リモコン（報知手段）
５１，５２ 運転制御手段
1
2a, 2Aa, 2Ba Refrigerant side
2B High-temperature side water refrigerant heat exchanger (liquid refrigerant heat exchanger)
3a Refrigerant connection piping (refrigerant piping)
3b Water connection pipe 4
23 Outside
30
51, 52 Operation control means
Claims (13)
少なくとも、ポンプおよび前記液冷媒熱交換器の液側伝熱管を液配管により接続されて構成される被加熱液体回路と、
前記ヒートポンプ冷媒回路および／または前記被加熱液体回路を制御して液体加熱運転を行う運転制御手段と、
を備えるヒートポンプ給湯機において、
前記液冷媒熱交換器の冷媒と被加熱液体とが熱交換を行う途中の冷媒の温度を検出する第一温度センサを備える
ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。 At least a compressor, a refrigerant side heat transfer tube of a liquid refrigerant heat exchanger, a pressure reducing device, and a heat pump refrigerant circuit configured by connecting an air heat exchanger by a refrigerant pipe,
At least a heated liquid circuit configured by connecting a pump and a liquid side heat transfer tube of the liquid refrigerant heat exchanger by a liquid pipe;
Operation control means for controlling the heat pump refrigerant circuit and / or the heated liquid circuit to perform a liquid heating operation;
In a heat pump water heater comprising:
A heat pump water heater comprising a first temperature sensor that detects a temperature of a refrigerant in the middle of heat exchange between the refrigerant of the liquid refrigerant heat exchanger and the liquid to be heated.
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。 The heat pump water heater according to claim 1, wherein the first temperature sensor is provided in the refrigerant side heat transfer tube of the liquid refrigerant heat exchanger.
前記第一温度センサは、前記高温側液冷媒熱交換器の冷媒側伝熱管と前記低温側液冷媒熱交換器の冷媒側伝熱管とを接続する冷媒配管に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。 The liquid refrigerant heat exchanger has a high temperature side liquid refrigerant heat exchanger and a low temperature side liquid refrigerant heat exchanger,
The first temperature sensor is provided in a refrigerant pipe connecting a refrigerant side heat transfer tube of the high temperature side liquid refrigerant heat exchanger and a refrigerant side heat transfer tube of the low temperature side liquid refrigerant heat exchanger. The heat pump water heater according to 1.
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。 The heat pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the first temperature sensor is a temperature sensor that is fixed to a surface of a pipe and detects a temperature of a refrigerant from a temperature of the pipe. Water heater.
前記運転制御手段は、
前記第一温度センサの検出する温度と、前記第二温度センサの検出する温度との差により、スケールの析出を判定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。 A second temperature sensor for detecting a discharge temperature of the refrigerant of the compressor;
The operation control means includes
The scale deposition is determined based on a difference between a temperature detected by the first temperature sensor and a temperature detected by the second temperature sensor. Heat pump water heater.
前記運転制御手段は、
前記第一温度センサの検出する温度と、前記第三温度センサの検出する温度との差により、スケールの析出を判定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。 A third temperature sensor for detecting the temperature of the casing surface of the compressor;
The operation control means includes
The scale deposition is determined based on a difference between a temperature detected by the first temperature sensor and a temperature detected by the third temperature sensor. Heat pump water heater.
スケールが析出したと判定した場合には、前記ヒートポンプ冷媒回路および／または前記被加熱液体回路の運転を変更する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のヒートポンプ給湯機。 The operation control means includes
The heat pump water heater according to claim 5 or 6, wherein when it is determined that scale has deposited, operation of the heat pump refrigerant circuit and / or the heated liquid circuit is changed.
前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化する運転に変更する
ことを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプ給湯機。 The change in operation is
The heat pump water heater according to claim 7, wherein the heat pump water heater is changed to an operation for lowering a specified value of the temperature of the liquid to be heated on the outlet side of the liquid refrigerant heat exchanger.
前記温度差に対する閾値を複数備え、その閾値に応じて前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化する
ことを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプ給湯機。 The change in operation is
The heat pump water heater according to claim 7, wherein a plurality of threshold values for the temperature difference are provided, and a specified value of the temperature of the heated liquid on the outlet side of the liquid refrigerant heat exchanger is lowered according to the threshold values. .
前記運転制御手段は、
夜間時間に液体加熱運転を行い前記貯液タンクに高温の被加熱液体を貯めると共に、
前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化する運転に変更した場合には、強制的に昼間時間の沸き上げ運転を実行する運転に変更する
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のヒートポンプ給湯機。 A liquid storage tank for storing the liquid to be heated heated by the liquid refrigerant heat exchanger;
The operation control means includes
The liquid heating operation is performed at night time, and the liquid to be heated is stored in the liquid storage tank.
When the operation is performed to lower the specified temperature of the heated liquid on the outlet side of the liquid refrigerant heat exchanger to an operation for lowering the temperature, the operation is forcibly changed to an operation for performing a daytime boiling operation. The heat pump water heater according to claim 8 or 9.
前記運転制御手段は、
スケールが析出したと判定した場合には、前記報知手段によりスケールの析出を報知する
ことを特徴とする請求項５乃至請求項１０のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。 Informing means for informing the user of the operating state of the heat pump water heater,
The operation control means includes
The heat pump water heater according to any one of claims 5 to 10, wherein when the scale is determined to be deposited, the notification means notifies the scale deposition.
前記運転制御手段は、
スケールが析出したと判定する前記温度差に対する閾値を複数備え、その閾値に応じて前記液冷媒熱交換器の出口側の被加熱液体の温度の規定値を低温化し、
スケールの析出が進行した場合には、前記報知手段によりスケールの析出を報知する
ことを特徴とする請求項５または請求項６記載のヒートポンプ給湯機。 Informing means for informing the user of the operating state of the heat pump water heater,
The operation control means includes
A plurality of thresholds for the temperature difference to be determined that the scale is deposited, the temperature of the heated liquid on the outlet side of the liquid refrigerant heat exchanger is lowered according to the threshold,
The heat pump water heater according to claim 5 or 6, wherein when the precipitation of the scale proceeds, the notification means notifies the precipitation of the scale.
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。 The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 12, wherein the refrigerant is carbon dioxide.
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