JP3856003B2

JP3856003B2 - Heat pump water heater

Info

Publication number: JP3856003B2
Application number: JP2004054086A
Authority: JP
Inventors: 隆幸高谷; 竹司渡辺; 啓次郎國本; 昌宏尾浜; 一彦丸本; 宣彦藤原; 立群毛; 誠一安木; 哲英倉本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005241206A

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump water heater.

従来から、種々のヒートポンプサイクルを利用した給湯装置が提案されている。この装置において、運転を開始した直後のように水熱交換器からの湯の温度が低い場合を除いて、水熱交換器で焚き上げた湯を直接使用端末に供給する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, hot water supply apparatuses using various heat pump cycles have been proposed. In this apparatus, a method has been proposed in which the hot water pumped up by the water heat exchanger is directly supplied to the terminal in use, except when the temperature of the hot water from the water heat exchanger is low, such as immediately after the start of operation. (For example, refer to Patent Document 1).

図４は特許文献１に記載された従来のヒートポンプ給湯装置の冷媒回路等を示す全体構成図である。図４に示すように、ヒートポンプ回路１０は、圧縮機１と、冷媒を凝縮させる凝縮器３と、レシーバー４と、減圧装置５と、蒸発器６と、アキュームレータ７と、バイパス弁８を冷媒配管で接続して構成され、その中に冷媒が封入されている。そして、蒸発器６は、凝縮器３で液状に変化した冷媒を蒸発させ、送風機９により通風される外気から熱を吸収するようになっている。 FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a refrigerant circuit and the like of the conventional heat pump water heater described in Patent Document 1. As shown in FIG. 4, the heat pump circuit 10 includes a compressor 1, a condenser 3 that condenses the refrigerant, a receiver 4, a decompressor 5, an evaporator 6, an accumulator 7, and a bypass valve 8. The refrigerant is sealed in it. And the evaporator 6 evaporates the refrigerant | coolant changed into the liquid state with the condenser 3, and absorbs heat from the external air ventilated by the air blower 9. FIG.

一方、水循環回路２２は、給湯タンク１３、循環弁１４、循環ポンプ１５、水加熱器１１、三方弁１２を水配管で接続して構成されている。 On the other hand, the water circulation circuit 22 is configured by connecting a hot water supply tank 13, a circulation valve 14, a circulation pump 15, a water heater 11, and a three-way valve 12 with a water pipe.

また、ヒートポンプ給湯機への水の供給回路は、水道などに接続された給水管１６、この給水管１６に設けられた給水弁１７、給湯タンク１３に接続された給水管１９、水加熱器１１に接続された給水管１９Ａ、入口側が給水管１６に接続されると共に出口側が給水管１９、１９Ａに接続された三方弁１８を備えて構成されている。 The water supply circuit to the heat pump water heater includes a water supply pipe 16 connected to a water supply or the like, a water supply valve 17 provided in the water supply pipe 16, a water supply pipe 19 connected to the hot water supply tank 13, and a water heater 11. A three-way valve 18 having an inlet side connected to the water supply pipe 16 and an outlet side connected to the water supply pipes 19 and 19A.

また、使用端末２８への給湯回路は、水加熱器１１、三方弁１２、給湯管２０、流量計２１を通って給湯される経路と、給湯タンク１３、給湯管２０、流量計２１を通って給湯される経路との２つの経路で構成されている。すなわち、給湯管２０は分岐されて水加熱器１１及び給湯タンク１３に接続されている。また、三方弁１２、１８は、給湯タンク１３からの給湯と水加熱器１１からの給湯とを切換える弁を構成している。 The hot water supply circuit to the use terminal 28 passes through the water heater 11, the three-way valve 12, the hot water supply pipe 20, the flow meter 21, the hot water supply path, the hot water supply tank 13, the hot water supply pipe 20, and the flow meter 21. It is composed of two routes, a route for supplying hot water. That is, the hot water supply pipe 20 is branched and connected to the water heater 11 and the hot water supply tank 13. The three-way valves 12 and 18 constitute a valve for switching between hot water supply from the hot water supply tank 13 and hot water supply from the water heater 11.

上述した給湯タンク１３、給湯管２０、流量計２１を通って給湯される経路は、ヒートポンプ回路１０の運転を開始した直後において、水加熱器１１からの湯の温度が充分に上がりきらないときに、給湯タンク１３に貯蔵されている高温の湯を補助的に供給する過渡的な経路である。そして、ヒートポンプ回路１０、給湯タンク１３を含めた水循環回路２２及びその他の機器等が一つの箱体２３の中に組込まれている。 The path of hot water supply through the hot water supply tank 13, the hot water supply pipe 20, and the flow meter 21 described above is when the temperature of the hot water from the water heater 11 does not rise sufficiently immediately after the operation of the heat pump circuit 10 is started. This is a transitional path for supplementarily supplying hot water stored in the hot water supply tank 13. The water circulation circuit 22 including the heat pump circuit 10 and the hot water supply tank 13 and other devices are incorporated in one box body 23.

使用端末２８にはキッチン等の蛇口２４、浴室の蛇口２５、浴室のシャワー２６、浴槽２７等があり、給湯管２０及び給水管１６に接続されている。蛇口２４、２５、シャワー２６は、湯と水を混合するミキシングバルブを内蔵している。 The use terminal 28 includes a kitchen faucet 24, a bathroom faucet 25, a bathroom shower 26, a bathtub 27, and the like, and is connected to the hot water supply pipe 20 and the water supply pipe 16. The faucets 24 and 25 and the shower 26 incorporate a mixing valve for mixing hot water and water.

また、制御装置３０には、給湯管２０の流量を検出する流量計２１の流動センサー２１Ｓ、水加熱器１１の出口側の温度を検出する温度センサー１１Ｓ、給湯タンク１３の上部の温度を検出する温度センサー１３Ｓ、蒸発器６の温度を検出する温度センサー６Ｓ、外気の温度を検出する温度センサー３１が接続され、各センサーからそれぞれの信号が制御装置３０に入力される。制御装置３０は、それらの信号に応じて関連する機器へ制御信号
が発信され、ヒートポンプ給湯機の運転状態を制御する。
特開２００３−３１４８９２号公報 Further, the control device 30 detects the flow sensor 21S of the flow meter 21 that detects the flow rate of the hot water supply pipe 20, the temperature sensor 11S that detects the temperature of the outlet side of the water heater 11, and the temperature of the upper part of the hot water supply tank 13. A temperature sensor 13S, a temperature sensor 6S for detecting the temperature of the evaporator 6, and a temperature sensor 31 for detecting the temperature of the outside air are connected, and respective signals are input to the control device 30 from each sensor. The control device 30 transmits a control signal to related devices according to those signals, and controls the operation state of the heat pump water heater.
JP 2003-314892 A

しかしながら、前記従来の構成では、ヒートポンプ回路の運転を開始する時の過渡期だけ給湯タンク内に貯蔵している高温の湯を使用して補助的に使用端末に湯を供給しているので、圧縮機、凝縮器、蒸発器などのヒートポンプ回路を構成する仕様が冬場などの最大負荷に対応できる容量が必要となり、圧縮機、凝縮器、蒸発器などのヒートポンプ回路を構成する仕様が大型化になるという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, since hot water stored in the hot water tank is supplementarily supplied only to the transition period when the operation of the heat pump circuit is started, hot water is supplementarily supplied to the use terminal. The specifications that make up the heat pump circuit such as the compressor, condenser, and evaporator require a capacity that can handle the maximum load in winter, and the specifications that make up the heat pump circuit such as the compressor, condenser, and evaporator become larger. It had the problem that.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプサイクルを利用した給湯装置であって、圧縮機、凝縮器、蒸発器などのヒートポンプ回路を構成する仕様を小型化するとともに、湯切れを防止することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and is a hot water supply device using a heat pump cycle, which reduces the specifications of the heat pump circuit such as a compressor, a condenser, an evaporator, etc. The purpose is to prevent.

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、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルを用いて加熱された液体を蓄える貯湯タンクと、前記ヒートポンプサイクルの加熱量が最大になるように制御する最大加熱量制御手段とを備え、前記給湯用熱交換器から出湯する湯と、前記貯湯タンクから出湯する湯との混合比を変更できる構成とするとともに、前記貯湯タンクの残湯量により最大化熱量制御手段に切り換えることを特徴とするものである。 In order to solve the conventional problems, a heat pump water heater of the present invention is heated using a heat pump cycle in which a compressor, a hot water heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by piping, and the heat pump cycle. A hot water storage tank for storing the liquid and a maximum heating amount control means for controlling the heating amount of the heat pump cycle to be maximum, hot water discharged from the hot water heat exchanger, and hot water discharged from the hot water storage tank. The mixing ratio can be changed, and the maximum heat quantity control means is switched according to the remaining hot water quantity in the hot water storage tank.

これによって、冬場など負荷が大きい場合、ヒートポンプサイクルの加熱量が最大になるように制御するとともに、タンク内に貯蔵している高温の湯と混合して供給している。このように、タンク内に貯蔵している高温の残湯を最大限に確保しつつ、高負荷にも対応可能であるので、ヒートポンプ回路を構成する仕様を小型化にするとともに、湯切れを防止できる。また、貯湯タンクと併用運転時、貯湯タンクの残湯量が少なくなった場合、貯湯タンクの残湯量を最大限に確保でき、湯切れを防止することができる。 As a result, when the load is large, such as in winter, the heat pump cycle is controlled so as to maximize the amount of heat, and is mixed with the hot water stored in the tank and supplied. In this way, it is possible to handle high loads while maximizing the amount of hot remaining hot water stored in the tank, so the specifications of the heat pump circuit are downsized and hot water is prevented from running out. it can. Further, when the remaining amount of hot water in the hot water storage tank is reduced during the combined use with the hot water storage tank, the remaining hot water amount in the hot water storage tank can be secured to the maximum, and hot water shortage can be prevented.

本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、凝縮器、蒸発器などのヒートポンプ回路を構成する仕様を小型化するとともに、湯切れを防止することができる。 The heat pump hot water supply apparatus of the present invention can reduce the size of the specifications constituting the heat pump circuit such as a compressor, a condenser, and an evaporator, and can prevent hot water from running out.

第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルと前記ヒートポンプサイクルを用いて加熱された液体を蓄える貯湯タンクを備え、前記ヒートポンプサイクルの加熱量が最大になるように制御する最大加熱量制御手段を備えている。従って、貯湯タンクと併用運転時、貯湯タンクの残湯量を最大限に確保でき、湯切れを防止することができ、さらに、貯湯タンクの残湯量が少なくなった場合、貯湯タンクの残湯量を最大限に確保でき、湯切れを防止することができる。 A first invention includes a heat pump cycle in which a compressor, a heat exchanger for hot water supply, an expansion valve, and an evaporator are connected by piping, and a hot water storage tank for storing a liquid heated using the heat pump cycle. A maximum heating amount control means for controlling the heating amount to be maximum is provided. Maximum Therefore, during combined operation with hot water storage tank, the remaining hot water of the hot water storage tank can be ensured to the maximum, it is possible to prevent the hot water out and further, if the remaining hot water of the hot water storage tank is reduced, the remaining hot water of the hot water storage tank It can be ensured as much as possible and can prevent hot water from running out.

第２の発明は、特に、第１の発明のヒートポンプ給湯装置に風呂用熱交換器を備えた。従って、風呂の追い焚きができる。 In the second invention, in particular, the heat pump water heater of the first invention is provided with a heat exchanger for bath. Therefore, the bath can be retreated.

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明において、前記ヒートポンプサイクルの加熱量より給湯負荷または風呂注湯負荷の方が大きい場合、前記最大加熱量制御手段に切り換えられる。従って、貯湯タンクから使用する高温の湯量を最小限にでき、貯湯タンクの残湯量を最大限に確保でき、湯切れを防止することができる。 The third invention is switched to the maximum heating amount control means particularly when the hot water supply load or the bath pouring load is larger than the heating amount of the heat pump cycle in the first invention or the second invention. Therefore, the amount of hot water used from the hot water storage tank can be minimized, the remaining amount of hot water in the hot water storage tank can be ensured to the maximum, and hot water shortage can be prevented.

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記最大加熱量制御手段は、前記給湯用熱交換器に流れる給湯流量を増加させる。従って、ヒートポンプサイクルの吐出圧力を低下させることができ、同じ運転周波数の場合冷媒循環量が増加し、加熱量を増加させることができるとともに、運転効率も向上する。 In a fourth aspect of the invention , in particular, in any one of the first to third aspects of the invention, the maximum heating amount control means increases the flow rate of hot water flowing through the hot water supply heat exchanger. Therefore, the discharge pressure of the heat pump cycle can be reduced, the amount of refrigerant circulation increases at the same operating frequency, the amount of heating can be increased, and the operating efficiency is improved.

第５の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記最大加熱量制御手段は、前記給湯用熱交換器出口温度の目標値を給湯設定温度または風呂注湯設定温度より低い温度に制御する。従って、安易な方法で、ヒートポンプサイクルの吐出圧力を低下させることができ、同じ運転周波数の場合冷媒循環量が増加し、加熱量を増加させることができるとともに、運転効率も向上する。 In a fifth aspect of the invention , in particular, in any one of the first to third aspects of the invention, the maximum heating amount control means sets a target value of the hot water supply heat exchanger outlet temperature from a hot water supply set temperature or a bath pouring set temperature. Control to a low temperature. Therefore, the discharge pressure of the heat pump cycle can be reduced by an easy method, the refrigerant circulation amount can be increased at the same operation frequency, the heating amount can be increased, and the operation efficiency is also improved.

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルを複数備えている。従って、出湯流量に応じてヒートポンプサイクルの運転台数を切り換え、幅広い能力において効率の良い運転が可能となる。 In particular, the sixth invention includes a plurality of heat pump cycles in any one of the first to fifth inventions. Therefore, the number of operating heat pump cycles can be switched according to the hot water flow rate, and an efficient operation can be performed with a wide range of capabilities.

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転している。従って、高温の湯を生成することができ、また高温の湯を貯湯できるので貯湯タンクを小型化できる。 In a seventh aspect of the invention , in particular, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the refrigerant used in the heat pump cycle is carbon dioxide, and the high pressure side is operated in a state exceeding the critical pressure. Therefore, hot water can be generated, and hot water can be stored, so that the hot water storage tank can be downsized.

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、本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 embodiment.

（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全体構成図である。図２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熱交換器出口温度と加熱能力の関係を示した図である。図３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最大加熱量制御のフローチャートである。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a heat pump hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the heat exchanger outlet temperature and the heating capacity of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart of the maximum heating amount control of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention.

図１において、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冷凍回路について説明する。ヒートポンプサイクル１００は、圧縮機１０１、給湯用熱交換器１０２、風呂用熱交換器１０３、膨張弁１０４、及び蒸発器１０５を順に配管で接続して構成されている。また、ヒートポンプサイクル１００は、給湯用熱交換器１０２をバイパスするバイパス回路１０６を備え、このバイパス回路１０６には制御弁１０７を設けている。さらにヒートポンプサイクル１００に対応する蒸発器１０５に送風するためのファン１０８を設けている。 In FIG. 1, the refrigeration circuit of the heat pump hot-water supply apparatus in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The heat pump cycle 100 is configured by connecting a compressor 101, a hot water supply heat exchanger 102, a bath heat exchanger 103, an expansion valve 104, and an evaporator 105 in this order by piping. The heat pump cycle 100 includes a bypass circuit 106 that bypasses the hot water supply heat exchanger 102, and the bypass circuit 106 is provided with a control valve 107. Further, a fan 108 for blowing air to the evaporator 105 corresponding to the heat pump cycle 100 is provided.

本実施例によるヒートポンプ給湯装置は、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。 The heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment preferably uses carbon dioxide as a refrigerant and is operated on the high pressure side in a state exceeding the critical pressure.

次に、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出湯回路について説明する。給湯用熱交換器１０２の水用配管１０２Ａの流入側は、流量調整弁１１１、減圧弁１１２、及び逆止弁１１３を介して水道管等の水供給配管１１４に接続されている。水用配管１０２Ａの流出側は、逆止弁１１５、第一混合弁１１６、及び第二混合弁１１７を介してキッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口１１８に接続されている。この出湯回路には、キッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口１１８の流量を検出する流量センサー１１９を備えている。又、水用配管１０２Ａの流出側には、水温を検出する給湯用熱交出口温度センサー１０２Ｂを備えている。 Next, the hot water supply circuit of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described. The inflow side of the water pipe 102A of the hot water supply heat exchanger 102 is connected to a water supply pipe 114 such as a water pipe via a flow rate adjusting valve 111, a pressure reducing valve 112, and a check valve 113. The outflow side of the water pipe 102A is connected to a hot water supply faucet 118 such as a kitchen or a washroom through a check valve 115, a first mixing valve 116, and a second mixing valve 117. The hot water supply circuit is provided with a flow rate sensor 119 for detecting the flow rate of a hot water supply faucet 118 such as a kitchen or a washroom. Further, a hot water supply heat exchange outlet temperature sensor 102B for detecting the water temperature is provided on the outflow side of the water pipe 102A.

次に、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貯湯回路について説明する。貯湯タンク１２０の底部配管１２２は、逆止弁１２１、減圧弁１１２、及び流量調整弁１１１を介して水道管等の水供給配管１１４に接続されている。この底部配管１２２は、循環ポンプ１２３を介して水用配管１０２Ａの流入側と接続されている。また、貯湯タンク１２０の上部循環用配管１２４は、制御弁１２５を介して水用配管１０２Ａの流出側と接続されている。なお、本発明の実施例による貯湯タンク１２０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。 Next, a hot water storage circuit of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described. A bottom pipe 122 of the hot water storage tank 120 is connected to a water supply pipe 114 such as a water pipe via a check valve 121, a pressure reducing valve 112, and a flow rate adjustment valve 111. The bottom pipe 122 is connected to the inflow side of the water pipe 102 </ b> A through the circulation pump 123. The upper circulation pipe 124 of the hot water storage tank 120 is connected to the outflow side of the water pipe 102 </ b> A via the control valve 125. The hot water storage tank 120 according to an embodiment of the present invention 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１２０の上部出湯用配管１３１は、第一混合弁１１６に接続されている。また、貯湯タンク１２０の底部配管１２２から分岐させた出水用配管１３２は、逆止弁１３３を介して第二混合弁１１７に接続されている。 On the other hand, the upper hot water supply pipe 131 of the hot water storage tank 120 is connected to the first mixing valve 116. Further, a water discharge pipe 132 branched from the bottom pipe 122 of the hot water storage tank 120 is connected to the second mixing valve 117 via a check valve 133.

次に、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風呂加熱回路について説明する。風呂用熱交換器１０３の水用配管１０３Ａは、循環ポンプ１４１を備えた浴槽用循環配管１４２と接続されている。この浴槽用循環配管１４２は、水用配管１０３Ａをバイパスするバイパス配管１４３と、水用配管１０３Ａとバイパス配管１４３とを切り換える三方弁１４４とを備えている。 Next, the bath heating circuit of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described. The water pipe 103 </ b> A of the bath heat exchanger 103 is connected to a bathtub circulation pipe 142 including a circulation pump 141. This bathtub circulation pipe 142 includes a bypass pipe 143 that bypasses the water pipe 103A, and a three-way valve 144 that switches between the water pipe 103A and the bypass pipe 143.

なお、浴槽１４０への注湯は、第一混合弁１１６の下流側配管に接続した注湯用配管１５１を用いて行うことができる。この注湯用配管１５１は、浴槽用循環配管１４２に接続している。注湯用配管１５１には、注湯弁１５２および、風呂への注湯量を検出するための流量センサー１５３が設けられている。 In addition, pouring to the bathtub 140 can be performed using the pouring pipe 151 connected to the downstream pipe of the first mixing valve 116. The pouring pipe 151 is connected to the circulation pipe 142 for the bathtub. The pouring pipe 151 is provided with a pouring valve 152 and a flow rate sensor 153 for detecting the amount of pouring into the bath.

リモコン１６１は、蛇口１１８からの出湯温度の指示や、浴槽１４０の沸き上げ温度及び沸き上げ開始などを指示し、このリモコン１６１からの指示に基づいてヒートポンプサイクル１００とを制御手段１６２にて制御する。なお各種のセンサーの検出値はこの制御手段１６２に入力されると共に、圧縮機１０１、膨張弁１０４、ファン１０８の制御に関しては、この制御手段１６２から出力された結果により制御される。また、最大加熱量制御手段１６３も制御手段１６２の中に含まれている。 The remote controller 161 instructs the hot water temperature from the faucet 118, the boiling temperature of the bathtub 140, the start of boiling, and the like, and controls the heat pump cycle 100 by the control means 162 based on the instructions from the remote controller 161. . The detection values of various sensors are input to the control means 162, and the control of the compressor 101, the expansion valve 104, and the fan 108 is controlled by the results output from the control means 162. The maximum heating amount control means 163 is also included in the control means 162.

次に、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給湯運転動作について説明する。蛇口１１８の開放を流量センサー１１９にて検知すると、ヒートポンプサイクル１００が運転を開始する。 Next, the hot water supply operation of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described. When the opening of the faucet 118 is detected by the flow sensor 119, the heat pump cycle 100 starts operation.

圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１０２で放熱し、風呂用熱交換器１０３を通り、膨張弁１０４で減圧された後、蒸発器１０５にて吸熱し、ガス状態で圧縮機１０１に吸入される。このとき、制御弁１０７は閉状態で、バイパス回路１０６には冷媒は流れない。 The refrigerant compressed by the compressor 101 dissipates heat in the hot water supply heat exchanger 102, passes through the bath heat exchanger 103, is decompressed by the expansion valve 104, absorbs heat in the evaporator 105, and is compressed in a gas state. Inhaled into machine 101. At this time, the control valve 107 is closed and no refrigerant flows into the bypass circuit 106.

水供給配管１１４から供給される水は、流量調整弁１１１、減圧弁１１２、及び逆止弁１１３を順に通り、分岐して、給湯用熱交換器１０２の水用配管１０２Ａに導かれる。水用配管１０２Ａで加熱された温水は、逆止弁１１５、第一混合弁１１６、及び第二混合弁１１７を順に通り蛇口１１８に導かれる。 The water supplied from the water supply pipe 114 passes through the flow rate adjustment valve 111, the pressure reducing valve 112, and the check valve 113 in order, branches, and is led to the water pipe 102A of the hot water supply heat exchanger 102. The hot water heated by the water pipe 102A is guided to the faucet 118 through the check valve 115, the first mixing valve 116, and the second mixing valve 117 in this order.

なお、ヒートポンプサイクル１００で能力制御を行っても、給湯用熱交換器１２からの水温が設定温度よりも高い場合には、出水用配管１３２から第二混合弁１１７に冷水を導入し、第二混合弁１１７での出口温度が設定温度となるように制御する。 Even if the capacity control is performed by the heat pump cycle 100, when the water temperature from the hot water supply heat exchanger 12 is higher than the set temperature, cold water is introduced from the outlet pipe 132 to the second mixing valve 117, and the second Control is performed so that the outlet temperature at the mixing valve 117 becomes the set temperature.

また、給湯負荷がヒートポンプサイクル１００の加熱量より大きい場合、貯湯タンク１
２０から第一混合弁１１６に温水を導入し、第一混合弁１１６での出口温度が設定温度となるように制御する。 When the hot water supply load is larger than the heating amount of the heat pump cycle 100, the hot water storage tank 1
The hot water is introduced into the first mixing valve 116 from 20 and controlled so that the outlet temperature at the first mixing valve 116 becomes the set temperature.

次に、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風呂注湯運転動作について説明する。リモコン１６１にて、風呂注湯の指示により、ヒートポンプサイクル１００が運転を開始する。 Next, the bath pouring operation operation of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention will be described. The heat pump cycle 100 starts operation in response to a bath pouring instruction from the remote controller 161.

水供給配管１１４から供給される水は、流量調整弁１１１、減圧弁１１２、及び逆止弁１１３を順に通り、分岐して、給湯用熱交換器１０２の水用配管１０２Ａに導かれる。水用配管１０２Ａで加熱された温水は、逆止弁１１５、第一混合弁１１６、注湯弁１５２、及び注湯用配管１５１を順に通り浴槽１４０に導かれる。 The water supplied from the water supply pipe 114 passes through the flow rate adjustment valve 111, the pressure reducing valve 112, and the check valve 113 in order, branches, and is led to the water pipe 102A of the hot water supply heat exchanger 102. Hot water heated by the water pipe 102A is guided to the bathtub 140 through the check valve 115, the first mixing valve 116, the pouring valve 152, and the pouring pipe 151 in this order.

なお、風呂注湯負荷がヒートポンプサイクル１００の加熱量より大きい場合、貯湯タンク１２０から第一混合弁１１６に温水を導入し、第一混合弁１１６での出口温度が設定温度となるように制御する。 When the bath pouring load is larger than the heating amount of the heat pump cycle 100, hot water is introduced from the hot water storage tank 120 to the first mixing valve 116, and the outlet temperature at the first mixing valve 116 is controlled to be the set temperature. .

次に、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熱交換器出口温度と加熱能力の関係を図２で説明する。図２は、外気温、入水温度等をある条件に設定した場合の給湯用熱交換器出口温度と加熱能力の一例を示しており、運転周波数と熱交換流量をパラメータとして、熱交換器出口温度と加熱能力の関係を示し、熱交換器出口温度を横軸に、加熱能力を縦軸にとっている。図２において、熱交換器出口温度と加熱能力の関係は、３つの領域に区別される。１つ目は、機器（水冷媒熱交換器の圧力損失等）の特性により、熱交換流量が制約されることによる加熱能力の上限である。２つ目は、圧縮機の運転周波数の上限による加熱能力の上限である。３つ目は、ヒートポンプサイクルの圧力の上限または、圧縮機の電流値の上限による加熱能力の上限である。 Next, the relationship between the heat exchanger outlet temperature and the heating capacity of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an example of the hot water supply heat exchanger outlet temperature and heating capacity when the outside air temperature, the incoming water temperature, etc. are set to certain conditions, and the heat exchanger outlet temperature using the operating frequency and the heat exchange flow rate as parameters. The heating exchanger outlet temperature is on the horizontal axis and the heating capacity is on the vertical axis. In FIG. 2, the relationship between the heat exchanger outlet temperature and the heating capacity is divided into three regions. The first is the upper limit of the heating capacity due to the restriction of the heat exchange flow rate due to the characteristics of the equipment (such as the pressure loss of the water refrigerant heat exchanger). The second is the upper limit of the heating capacity due to the upper limit of the operating frequency of the compressor. The third is the upper limit of the heating capacity by the upper limit of the pressure of the heat pump cycle or the upper limit of the current value of the compressor.

図２より、最大加熱能力となる熱交換器出口温度Ｔｃがあり、最大加熱量制御は、例えばこの熱交換器出口温度Ｔｃを目標値として運転を行う。この熱交換器出口温度Ｔｃは、外気温度、入水温度等によりことなるので、予め実験等により決定しておく必要があり、例えば、（表１）に示す様に、設定されている。また、簡略化して、外気温度を除き例えば、（表２）に示す様に、設定しても良い。 From FIG. 2, there is a heat exchanger outlet temperature Tc that becomes the maximum heating capacity, and the maximum heating amount control is performed, for example, with this heat exchanger outlet temperature Tc as a target value. Since the heat exchanger outlet temperature Tc varies depending on the outside air temperature, the incoming water temperature, and the like, it must be determined in advance by experiments or the like, and is set as shown in, for example, (Table 1). In addition, for example, it may be set as shown in (Table 2) except for the outside air temperature.

次に、本発明の第１の形態におけるヒートポンプ給湯装置の最大加熱量制御に関して図３のフローチャートで説明する。この最大加熱量制御は、給湯負荷または、注湯負荷が、ヒートポンプサイクルの加熱量以上の場合、リモコンからの設定温度を給湯用熱交換器出口（水側）の制御目標値にするのではなく、最大加熱能力となる給湯用熱交換器出口温度Ｔｃを制御目標値として運転する制御である。

Next, the maximum heating amount control of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. This maximum heating amount control does not set the set temperature from the remote control to the control target value at the outlet of the hot water supply (water side) when the hot water supply load or the pouring load is greater than the heat pump cycle heating amount. In this control, the hot water supply heat exchanger outlet temperature Tc, which is the maximum heating capacity, is used as the control target value.

まず、給湯運転の場合、蛇口１１８の開放を流量センサー１１９にて検知すると、圧縮機１０１がスタートする。また、貯湯運転の場合、貯湯タンク１２０に取り付けた温度センサー（図示せず）から検出された温度により、例えば、予め設定しておいた温度より低い場合、圧縮機１０１がスタートする。また、風呂加熱運転および風呂注湯運転の場合、リモコン１６１からの指示に基づいて、圧縮機１０１がスタートする（ステップ１）。 First, in the hot water supply operation, the compressor 101 starts when the flow sensor 119 detects the opening of the faucet 118. In the case of hot water storage operation, the compressor 101 starts when the temperature is detected by a temperature sensor (not shown) attached to the hot water storage tank 120, for example, when the temperature is lower than a preset temperature. In the case of bath heating operation and bath pouring operation, the compressor 101 starts based on an instruction from the remote controller 161 (step 1).

次に、給湯運転または、風呂注湯運転であるか判断される（ステップ２）。給湯運転または、風呂注湯運転である場合、給湯負荷または、注湯負荷を、例えば、（数１）に示す様に計算し、所定値すなわちヒートポンプサイクルの加熱量（例えば、８ｋＷ）以上であるか判断される（ステップ３）。言い換えれば、ヒートポンプ回路と貯湯タンクと併用運転であるかどうかか判断される。 Next, it is determined whether it is a hot water supply operation or a bath pouring operation (step 2). In the case of hot water supply operation or bath pouring operation, the hot water supply load or the pouring load is calculated as shown in, for example, (Equation 1), and is equal to or greater than a predetermined value, that is, the heating amount of the heat pump cycle (for example, 8 kW). (Step 3). In other words, it is determined whether or not the heat pump circuit and the hot water storage tank are used together.

次に、給湯負荷または、注湯負荷が所定値以上の場合、給湯用熱交換器１０２出口の制御目標値（熱交出口温度センサー１０２Ｂの温度）が、例えば、（表１）または（表２）に示す様に設定される（ステップ４）。すなわち、ヒートポンプサイクルの吐出圧力を低下させることができ、同じ運転周波数の場合冷媒循環量が増加し、加熱量を増加させることができるとともに、運転効率も向上する。ヒートポンプサイクルが最大加熱量で運転される。また、第一混合弁１１６が、給湯用熱交換器１０２を流れる流量を増加させるように制御しても良い。

Next, when the hot water supply load or the pouring load is greater than or equal to a predetermined value, the control target value (temperature of the heat exchange outlet temperature sensor 102B) at the outlet of the hot water supply heat exchanger 102 is, for example, (Table 1) or (Table 2). (Step 4). That is, the discharge pressure of the heat pump cycle can be reduced, the amount of refrigerant circulation can be increased at the same operating frequency, the amount of heating can be increased, and the operating efficiency can be improved. The heat pump cycle is operated at maximum heating. Moreover, you may control so that the 1st mixing valve 116 may increase the flow volume which flows through the heat exchanger 102 for hot water supply.

なお、給湯用熱交換器１０２出口の制御目標値（熱交出口温度センサー１０２Ｂの温度）を、（表１）または（表２）ではなく、リモコン１６１の設定値より低い値（例えば、リモコン１６１の設定値が４２℃の場合、４０℃）に設定しても良い。この場合、ヒートポンプサイクルが加熱する加熱量は最大加熱量より若干低下するが、給湯負荷がヒートポンプサイクルの加熱量より小さくなった時、ヒートポンプサイクルと給湯タンクの併用運転から、ヒートポンプサイクルの給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する運転に切り換えるため、給湯用熱交換器１０２出口の制御目標値が（表１）または（表２）に比べ、リモコン１６１の設定値に近いため、短時間で設定温度のお湯を供給できる利点がある。 Note that the control target value at the outlet of the hot water supply heat exchanger 102 (the temperature of the heat exchange outlet temperature sensor 102B) is not (Table 1) or (Table 2) but a value lower than the set value of the remote controller 161 (for example, the remote controller 161). If the set value is 42 ° C., it may be set to 40 ° C.). In this case, the heating amount heated by the heat pump cycle is slightly lower than the maximum heating amount. However, when the hot water supply load becomes smaller than the heating amount of the heat pump cycle, the heat pump cycle and the hot water tank are used together, so Since the hot water heated by the exchanger is switched to the operation of discharging the hot water as it is, the control target value at the outlet of the hot water supply heat exchanger 102 is closer to the set value of the remote controller 161 than (Table 1) or (Table 2), This has the advantage of supplying hot water at a set temperature.

ステップ２で、給湯運転または、風呂注湯運転でない場合、すなわち貯湯運転または、
風呂加熱運転の場合であり、貯湯運転または、風呂加熱運転の場合は、最大加熱量制御は行わない。また、ステップ３で、給湯負荷または、注湯負荷が所定値未満の場合、給湯用熱交換器１０２出口の制御目標値は、リモコン１６１の設定値に設定される。従って、ヒートポンプ回路と貯湯タンクと併用運転を行わず、ヒートポンプ回路から直接、給湯運転または、風呂注湯運転を行う。 If it is not hot water supply operation or bath pouring operation in Step 2, that is, hot water storage operation or
This is a case of bath heating operation, and the maximum heating amount control is not performed in the case of hot water storage operation or bath heating operation. In step 3, when the hot water supply load or the pouring load is less than a predetermined value, the control target value at the outlet of the hot water supply heat exchanger 102 is set to the set value of the remote controller 161. Therefore, the hot water supply operation or the bath pouring operation is performed directly from the heat pump circuit without performing the combined operation with the heat pump circuit and the hot water storage tank.

以上のように本実施例のヒートポンプ給湯装置は、貯湯タンクと併用運転時、ヒートポンプ回路が最大加熱量制御を行うため、貯湯タンクの残湯量を最大限に確保でき、湯切れを防止することができる。 As described above, the heat pump water heater of this embodiment can ensure the maximum amount of hot water in the hot water storage tank and prevent the hot water from running out because the heat pump circuit controls the maximum heating amount when used in combination with the hot water storage tank. it can.

なお、本実施の形態では、給湯時の制御で説明したが、風呂への注湯時の制御も同様である。 In addition, in this Embodiment, although demonstrated by the control at the time of hot water supply, the control at the time of the pouring to the bath is also the same.

また、本実施の形態では、給湯負荷または、注湯負荷がヒートポンプサイクルの加熱量より大きい場合について説明したが、貯湯タンクの残湯量またはこの両者の組み合わせを満足した場合、最大加熱量制御に移行してもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the hot water supply load or the pouring load is larger than the heating amount of the heat pump cycle has been described, but when the remaining hot water amount of the hot water storage tank or a combination of both is satisfied, the process shifts to the maximum heating amount control. May be.

また、本実施の形態では冷媒として二酸化炭素を用いた場合で説明したが、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒やＨＣ冷媒などのその他の冷媒を用いてもよい。 In the present embodiment, the case where carbon dioxide is used as the refrigerant has been described. However, other refrigerants such as R410A refrigerant and HC refrigerant may be used as the refrigerant.

また、本実施の形態では、ヒートポンプサイクル１００を備えたヒートポンプ給湯装置を用いて説明したが、２つ以上のヒートポンプサイクルを用いてもよい。 Moreover, although this Embodiment demonstrated using the heat pump hot-water supply apparatus provided with the heat pump cycle 100, you may use two or more heat pump cycles.

また、ヒートポンプサイクル１００の風呂用熱交換器１０３を、例えば床暖房や温風機器などの暖房用熱交換器として利用することもできる。 Moreover, the heat exchanger 103 for baths of the heat pump cycle 100 can also be used as a heat exchanger for heating such as floor heating or hot air equipment.

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、貯湯タンクと併用運転時、ヒートポンプ回路が最大加熱量制御を行うため、貯湯タンクの残湯量を最大限に確保でき、湯切れを防止することができるので、温水を用いた暖房等の安全性改善の用途にも適用できる。 As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the present invention can ensure the maximum amount of remaining hot water in the hot water storage tank and prevent the hot water from running out because the heat pump circuit controls the maximum heating amount when used in combination with the hot water storage tank. Therefore, it can be applied to safety improvement applications such as heating using hot water.

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全体構成図The whole block diagram of the heat pump hot-water supply apparatus in the 1st Embodiment of this invention 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熱交換器出口温度と加熱能力の関係を示す図The figure which shows the relationship between the heat exchanger exit temperature of the heat pump hot-water supply apparatus in the 1st Embodiment of this invention, and a heating capability. 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最大加熱量制御のフローチャートFlowchart of maximum heating amount control of heat pump water heater in first embodiment of the present invention 従来のヒートポンプ給湯装置の全体構成図Overall configuration diagram of a conventional heat pump water heater

符号の説明Explanation of symbols

１０ヒートポンプサイクル
１１圧縮機
１２給湯用熱交換器
１３風呂用熱交換器
１４膨張弁
１５蒸発器
２０貯湯タンク
１６３最大加熱量制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat pump cycle 11 Compressor 12 Heat exchanger for hot water supply 13 Heat exchanger for bath 14 Expansion valve 15 Evaporator 20 Hot water storage tank 163 Maximum heating amount control means

Claims

圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルを用いて加熱された液体を蓄える貯湯タンクと、前記ヒートポンプサイクルの加熱量が最大になるように制御する最大加熱量制御手段とを備え、前記給湯用熱交換器から出湯する湯と、前記貯湯タンクから出湯する湯との混合比を変更できる構成とするとともに、前記貯湯タンクの残湯量により最大加熱量制御手段に切り換えることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。 A heat pump cycle in which a compressor, a hot water supply heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by piping, a hot water storage tank for storing a liquid heated using the heat pump cycle, and a heating amount of the heat pump cycle are maximized. And a maximum heating amount control means for controlling the amount of hot water discharged from the hot water supply heat exchanger and a mixing ratio between hot water discharged from the hot water storage tank and a remaining hot water amount in the hot water storage tank. The heat pump hot water supply device is switched to the maximum heating amount control means .

ヒートポンプサイクルに風呂用熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。 The heat pump hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the heat pump cycle includes a heat exchanger for bath.

ヒートポンプサイクルの加熱量より給湯負荷または風呂注湯負荷の方が大きい場合、最大加熱量制御手段に切り換えられることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯装置。 3. The heat pump hot water supply apparatus according to claim 1, wherein when the hot water supply load or the bath pouring load is larger than the heating amount of the heat pump cycle, the heat pump hot water supply device is switched to a maximum heating amount control means.

最大加熱量制御手段は、給湯用熱交換器に流れる給湯流量を増加させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。 The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the maximum heating amount control means increases a flow rate of hot water supplied to the hot water supply heat exchanger.

最大加熱量制御手段は、給湯用熱交換器の出口温度の目標値を給湯設定温度または風呂注湯設定温度より低い温度に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。 The maximum heating amount control means controls the target value of the outlet temperature of the hot water supply heat exchanger to a temperature lower than the hot water supply set temperature or the bath pouring set temperature, according to any one of claims 1 to 3. The heat pump hot-water supply apparatus of description.

ヒートポンプサイクルを複数備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。 The heat pump hot-water supply apparatus of any one of Claims 1-5 provided with two or more heat pump cycles.

ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転する請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。 The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the refrigerant used in the heat pump cycle is carbon dioxide, and the high pressure side is operated in a state exceeding a critical pressure.