JP3915821B2 - Heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明はヒートポンプを利用した給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply device using a heat pump.
従来、この種のヒートポンプ利用給湯装置としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。図9は特許文献1に記載された従来のヒートポンプ利用給湯装置を示すものである。
図9において、1は圧縮機、2は放熱器、3は減圧装置、4は蒸発器であり、圧縮機1、凝縮器2、減圧弁3、蒸発器4と連結して冷媒回路6を形成する。7は貯湯槽、8は循環ポンプ、21は残湯温度検知手段であり、貯湯槽7内部の水温を検出して所定温度を検知した時、圧縮機1を運転して追焚きする。
In FIG. 9, 1 is a compressor, 2 is a radiator, 3 is a pressure reducing device, 4 is an evaporator, and is connected to the
しかしながら、前記従来の構成では、追焚きの運転時間あるいは追焚き湯温が季節、時間、残湯量に関係なく行われる。従って、例えば、まだ少量の残湯があるにも関わらず深夜時刻帯の開始直前において、電気料金の高い昼間時間帯の料金で追焚きをすることになる。よって、無駄な昼間追焚き運転をしてランニングコストが高くなる。 However, in the above-described conventional configuration, the reheating operation time or the reheating water temperature is performed regardless of the season, time, and amount of remaining hot water. Therefore, for example, even if there is still a small amount of remaining hot water, just before the start of the late-night time zone, it will be chased with a charge during the daytime hours when the electricity rate is high. Therefore, the running cost increases due to the useless driving in the daytime.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、湯切れ防止と昼間時間帯の無駄な追焚き運転を極力少なくする低ランニングの給湯機を実現するものである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and realizes a low running water heater that prevents hot water outage and minimizes unnecessary chasing operation during daytime hours.
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機は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を接続した冷媒回路と、下部の水を前記冷媒回路で加熱して上部から貯湯する貯湯槽、循環ポンプ、前記放熱器と熱交換関係を有する給湯熱交換器を接続した給湯回路と、前記貯湯槽の所定湯量の位置に設けた複数の残湯温度検出手段と、前記残湯温度検出手段が所定温度を検出した場合に昼間追焚き運転の指令を発信する運転指令手段と、昼間追焚き運転時間あるいは沸き上げ湯温を設定する追焚き設定手段と、前記給湯熱交換器の出口湯温が設定湯温となるように給湯回路を流れる流量を制御する流量制御手段とを有し、前記運転指令手段の信号を検出しても、前記複数の残湯温度検出手段のうち前記貯湯槽の上方に設けた所定の残湯温度検出手段が所定温度以上を検出している場合には所定時刻帯であれば追焚き運転を開始しないヒートポンプ給湯機とする。 In order to solve the above-described conventional problems, a heat pump water heater of the present invention includes a refrigerant circuit to which a compressor, a radiator, a decompression device, and an evaporator are connected, and water in the lower part is heated by the refrigerant circuit to store hot water from above. A hot water storage tank, a circulation pump, a hot water supply circuit connected with a hot water heat exchanger having a heat exchange relationship with the radiator, a plurality of remaining hot water temperature detecting means provided at a predetermined hot water amount in the hot water storage tank, and the remaining hot water When the temperature detecting means detects a predetermined temperature, an operation command means for sending a daytime reheating operation command, a reheating setting means for setting a daytime reheating operation time or a boiling water temperature, and the hot water heat exchanger Flow rate control means for controlling the flow rate through the hot water supply circuit so that the outlet hot water temperature becomes the set hot water temperature, and even if the signal of the operation command means is detected , the remaining hot water temperature detection means among the plurality of remaining hot water temperature detection means Predetermined residue provided above the hot water tank The heat pump water heater is not started reheating operation if a predetermined time zone when the temperature detecting means has detected the predetermined temperature or more.
これによって、1日のうちで最も消費電力量の多くなる、あるいは電気料金の高い昼間時間帯(正午から夕方4時頃)、または電気料金の安価な深夜時間帯開始の直前には昼間追焚き運転を開始しないようにして、総発電量を低減して環境保全をはかるとともに低ランニングコストを実現する。 As a result, daytime chasing just before the start of the daytime hours when power consumption is the highest in the day or when electricity charges are high (from noon to around 4:00 pm), or when electricity prices are cheap By not starting operation, the total power generation is reduced to protect the environment and realize low running costs.
本発明によれば、1日のうちで最も消費電力量の多くなる、あるいは電気料金の高い昼間時間帯(正午から夕方4時頃)、または電気料金の安価な深夜時間帯開始の直前には昼間追焚き運転を開始しないようにして、総発電量を低減して環境保全をはかるとともに低ランニングコストを実現する。 According to the present invention, immediately before the start of a daytime time period (noon to around 4 o'clock in the evening) when the power consumption is the highest in the day or the electricity rate is high, or when the electricity rate is inexpensive By not starting daytime chasing operation, the total power generation is reduced to protect the environment and realize low running costs.
請求項1に記載の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を接続した冷媒回路と、下部の水を前記冷媒回路で加熱して上部から貯湯する貯湯槽、循環ポンプ、前記放熱器と熱交換関係を有する給湯熱交換器を接続した給湯回路と、前記貯湯槽の所定湯量の位置に設けた複数の残湯温度検出手段と、前記残湯温度検出手段が所定温度を検出した場合に昼間追焚き運転の指令を発信する運転指令手段と、昼間追焚き運転時間あるいは沸き上げ湯温を設定する追焚き設定手段と、前記給湯熱交換器の出口湯温が設定湯温となるように給湯回路を流れる流量を制御する流量制御手段とを有し、前記運転指令手段の信号を検出しても、前記複数の残湯温度検出手段のうち前記貯湯槽の上方に設けた所定の残湯温度検出手段が所定温度以上を検出している場合には所定時刻帯であれば追焚き運転を開始しないヒートポンプ給湯機とする。
The invention according to
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例および各実施例において、同じ構成、同じ動作をするものについては同一符号を付し、一部説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in a prior art example and each Example, the same code | symbol is attached | subjected about what has the same structure and the same operation | movement, and description is partially abbreviate | omitted.
(実施例1)
図1は本発明の実施例1におけるヒートポンプ給湯機の構成図を示すものである。図1において、実線矢印は冷媒流れ方向を表わし、破線矢印は水の流れ方向を表わす。そして、1は圧縮機、2は放熱器、3は減圧装置、4は蒸発器であり、送風機5を用いて大気熱あるいは太陽熱を集熱する。そして、圧縮機1、放熱器2、減圧装置3、蒸発器4を順次接続して冷媒回路6を構成する。7は貯湯槽であり、貯湯槽7下部の水を冷媒回路6の放熱器2で加熱して上部から貯湯する。8は循環ポンプ、9は給湯熱交換器であり、放熱器2と熱交換関係を有する。貯湯槽7下部、循環ポンプ8、給湯熱交換器9、貯湯槽7上部を順次接続して給湯回路10を構成する。11は運転指令手段であり、昼間追焚き運転の指令を発信する。12は追焚き設定手段であり、昼間追焚き運転時間あるいは沸き上げ湯温を設定する。13は湯温検出手段であり、給湯熱交換器9の出口湯温を検出する。14は流量制御手段であり、湯温検出手段13の検出信号が追焚き設定手段12の設定温度の信号と一致するように循環ポンプ8の回転数を可変して給湯回路10を流れる循環流量を制御する。15は運転制御手段であり、運転指令手段11の信号を検出して追焚き設定手段12の信号に基づき運転をおこなう。
Example 1
FIG. 1 shows a configuration diagram of a heat pump water heater in
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。図1において、最初に、貯湯槽7に給水された水を沸き上げる運転について述べる。この場合、圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は放熱器2に流入し、ここで循環ポンプ8から送られてきた水を加熱する。そして、減圧装置3で減圧されて蒸発器4に流入する。そして、大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機1にもどる。一方、貯湯槽7の下部から流出した水は循環ポンプ8を介して給湯熱交換器9に流入し、放熱器2を介して設定温度となるように昇温して貯湯槽7の上部にたくわえられる。ここで、給湯熱交換器9の出口湯温を湯温検出手段13が検知して、設定温度となるように湯温検出手段13の検出信号と比較しながら流量制御手段14が給湯回路の循環流量を制御する。そして、この運転を継続しながら、貯湯槽7の上部から貯湯する。そして、貯湯槽7から出湯すると貯湯槽7下部に給水する水圧で貯湯槽7上部から出湯する。そのため、貯湯槽7上部に高温湯が貯湯される。そして、高温湯が少なくなると圧縮機1を運転して追焚き運転を設定時間おこない、再度、貯湯槽7上部から設定温度の湯を貯湯して貯湯量を増やす。
About the heat pump water heater comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. In FIG. 1, first, an operation of boiling water supplied to the
従って、夕方頃の大量に出湯する時間帯には追焚き運転時間を長くして追焚き湯量を多くして湯切れ頻度を少なくする。また、浴槽への高温差し湯が必要となる場合には沸き上げ温度を高温にして追焚き運転する。また、電気料金の安価な深夜時刻帯(深夜11時から翌朝7時まで)直前に追焚き運転の指令を検出した場合には、追焚き運転時間を短くして必要最小限の追焚き湯量を確保し、安価な深夜時刻帯に運転をシフトして低ランニングコストを実現する。 Therefore, in the evening time when a large amount of hot water is discharged, the chasing operation time is lengthened to increase the amount of pouring hot water and reduce the frequency of hot water outage. Further, when a hot water supply to the bathtub is required, the boiling temperature is raised and the reheating operation is performed. In addition, if an instruction for reheating operation is detected immediately before the low-cost time of the electricity bill (from 11:00 to 7:00 the next morning), the renewal operation time is shortened and the minimum amount of renewal hot water is reduced. To ensure low running costs by shifting to low-cost nighttime driving.
そして、運転指令手段11を手動スイッチでおこない、追焚き設定手段12をユーザーが手動設定することによって、来客などで緊急に湯が必要となった場合でも追焚き運転できる。 Then, when the operation command means 11 is performed with a manual switch and the chasing setting means 12 is manually set by the user, chasing operation can be performed even when hot water is urgently needed by a visitor or the like.
また、図2のように、流量制御手段14は給湯回路10に流量制御弁16を備えて弁開度を可変し、循環流量を制御しても設定温度の湯を貯湯することができ、同様の効果が得られる。但し、この場合には、循環ポンプの定格循環流量から弁最小絞りまで流量変化幅は大きくなる利点がある。しかし、低流量時も定格消費電力を費やすため、消費電力量が大きくなる課題がある。
Further, as shown in FIG. 2, the flow rate control means 14 is provided with a flow
そして、本発明のヒートポンプの代わりに電気ヒーターを用いた電気温水器でも同様の効果がある。 An electric water heater using an electric heater instead of the heat pump of the present invention has the same effect.
(実施例2)
図3は本発明の実施例2のヒートポンプ給湯機の構成図である。図3において、17はクロックであり、時刻を計時する。18は追焚き設定手段であり、クロック17の信号を検出して追焚き運転時間あるいは沸き上げ湯温を設定する。
(Example 2)
FIG. 3 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3,
以上の構成において、その動作、作用について説明する。クロック17が朝の時間帯を示す場合には、追焚き運転時間を長く設定する。そして、昼から夕方の時間帯を示す場合には、追焚き運転時間を朝より短縮して設定する。さらに、夕方から深夜時刻帯開始までの時間帯を示す場合には、追焚き運転時間を昼より短縮して設定する。そして、朝から昼の時間帯に少量の湯しか使われない場合は、追焚き時間を長くしても短時間で貯湯槽の容量全体に貯湯する。一方、朝から夕方の時間帯に多量の湯が使われる場合は、追焚き時間を長くして、あるいは沸き上げ湯温を高くして、夕方に多量に使われる湯量、負荷に対応する。また、深夜時刻帯の開始に近い時間帯の追焚き運転は、追焚き時間を短くして無駄な追焚きを少なくする。次に、深夜時刻帯開始に近い時間帯、例えば22時頃に多量の湯を使う場合には、朝から夕方の時間帯の追焚き運転を短時間あるいは中止するように設定し、夕方からの追焚き運転を長くして22時頃に多量の湯を貯湯するように設定する。この場合には、貯湯槽からの放熱ロスを低減する効果がある。
The operation and action of the above configuration will be described. When the
また、1日の給湯の使われ方は家庭によって異なるため、個々の家庭で1日のうちで最も給湯量が多い時間帯に追焚き時間を長くするように設定することによって、湯切れを防止することができる。 In addition, since daily hot water usage varies from household to household, it is possible to prevent hot water shortages by setting a longer renewal time during the hot water supply period of the day in each household. can do.
そして、クロックを利用して予め設定された時刻に運転指令手段に発信して予約時刻に追焚き運転を開始する利用法も可能である。 A use method is also possible in which a clock is transmitted to the operation command means at a preset time and a chasing operation is started at a reserved time.
(実施例3)
図4は本発明の実施例3のヒートポンプ給湯機の構成図である。図4において、19は外気温度検出手段であり、外気温度を検出する。20は追焚き設定手段であり、運転指令手段11の信号を検出して外気温度検出手段19の信号を検出し、昼間追焚き運転時間あるいは沸き上げ湯温を設定する。
(Example 3)
FIG. 4 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 4,
以上の構成において、その動作、作用について説明する。運転指令手段11の信号を検出して追焚き運転を開始する。その際に、追焚き設定手段20が同時に外気温度を検出して外気温度が高い場合には、ヒートポンプ加熱能力が大きく給湯負荷が小さいため追焚き運転時間を短く、あるいは深夜時間帯の沸き上げ湯温より低めに設定する。逆に、外気温度が低い場合には、ヒートポンプ加熱能力が小さく給湯負荷が大きいため追焚き運転時間を長く、あるいは深夜時間帯の沸き上げ湯温より高めに設定する。そして、運転制御手段
15が追焚き設定手段20の設定値に基づき追焚き運転をおこなう。従って、季節に応じて昼間追焚き時間、湯量、湯温を設定して湯切れ防止と低ランニングコストを実現する。
The operation and action of the above configuration will be described. The signal of the operation command means 11 is detected and the chasing operation is started. At that time, if the reheating setting means 20 detects the outside air temperature at the same time and the outside air temperature is high, the heat pump heating capacity is large and the hot water supply load is small, so that the reheating operation time is shortened or the boiling water is heated at midnight. Set lower than the temperature. On the contrary, when the outside air temperature is low, the heat pump heating capacity is small and the hot water supply load is large, so that the reheating operation time is set longer or higher than the boiling water temperature in the midnight time zone. Then, the
そして、浴槽への湯張り出湯など時刻と出湯量が予め決められている場合には、決められた時刻に決められた湯量を貯湯するため、クロックを用いて運転指令手段へ送信する時刻を予約し、湯張り出湯時刻までの所要時刻を演算して、能力制御型圧縮機を用いれば、外気温度を検出してヒートポンプ加熱能力と所要運転時間から高効率運転をおこなうこともできる。 And if the time and amount of hot water to be poured are pre-determined, such as the hot water supply to the bathtub, in order to store the hot water determined at the predetermined time, reserve the time to send to the operation command means using the clock However, if the required time until the hot water pouring time is calculated and the capacity control type compressor is used, it is possible to detect the outside air temperature and perform the high efficiency operation from the heat pump heating capacity and the required operation time.
(実施例4)
図5は本発明の実施例4のヒートポンプ給湯機の構成図である。図5において、21は複数の残湯温度検出手段であり、貯湯槽7の上部から下部までの残湯温度を検出する。22は運転指令手段であり、設定された位置(湯量)の残湯温度検出手段21の検出信号が所定温度の信号に達した場合に昼間追焚き運転の指令を発信する。23は残湯量設定手段であり、クロック17の信号を検出して運転指令手段22に運転指令を発信する残湯温度検出手段21を選定する。
Example 4
FIG. 5 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5,
以上の構成において、その動作、作用について説明する。昼間時間帯において、残湯量設定手段23がクロック17の信号を検出して時刻を判定する。そして、朝方の時刻の場合には、貯湯槽7の下部に設けた残湯温度検出手段21の信号で追焚き運転指令を発信する。その後、時間経過とともに追焚き運転指令を発信する残湯温度検出手段21を貯湯槽7上部側へ切換える。従って、朝方に貯湯槽7から少量出湯した場合に、直ぐに追焚き運転して貯湯量を確保する。そして、夕方から深夜時刻帯に近づくと貯湯槽6の残湯量がかなり少なくならないと追焚き運転を開始しない。よって、時刻と残湯量を自動的に検出して自動追焚き運転をして湯量を確保しながら無駄な追焚き運転を防止する。
The operation and action of the above configuration will be described. In the daytime period, the remaining hot water amount setting means 23 detects the signal of the
そして、1日の給湯負荷あるいは長期の給湯負荷を学習制御して、時間経過とともに追焚き運転指令を発信する残湯温度検出手段21を貯湯槽7下部側から上部側へ切換えることによって、昼間追焚き運転が入らないようにすることができる。
Then, the hot water supply load for one day or the long-term hot water supply load is learned and controlled, and the remaining hot water temperature detecting means 21 that transmits a reheating operation command with the passage of time is switched from the lower side of the
(実施例5)
図6は本発明の実施例5のヒートポンプ給湯機の構成図である。図6において、24は残湯量設定手段であり、運転指令手段22に昼間追焚き運転の指令を発信する残湯温度検出手段21を任意に設定する。25は追焚き設定手段であり、残湯量設定手段24に基づき昼間追焚き運転時間あるいは沸き上げ湯温を設定する。
(Example 5)
FIG. 6 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 6,
以上の構成において、その動作、作用について説明する。日常よりも湯の使用量が少ない日、すなわち残湯量が多い場合には、追焚き運転を指令する残湯温度検出手段21を貯湯槽7の上部側へ切換えて追焚き運転を実行されないようにする。あるいは追焚き運転時間を短くする。逆に、日常よりも湯の使用量が多い場合には、昼間追焚き運転時間を長くして連続運転による高効率化を実現する。従って、残湯量に応じて昼間追焚き運転回数および昼間追焚き運転時間あるいは沸き上げ湯温を変えて、低ランニングコストを実現する。
The operation and action of the above configuration will be described. On a day when the amount of hot water used is less than that of daily life, that is, when the amount of remaining hot water is large, the remaining hot water temperature detection means 21 that commands the reheating operation is switched to the upper side of the
(実施例6)
図7は本発明の実施例6のヒートポンプ給湯機の構成図である。図7において、26は出湯検出手段であり、貯湯槽7から浴槽27への出湯を検出する流量センサーである。28は追焚き設定手段であり、出湯検出手段26の信号を検出して昼間追焚き運転時間を短く設定する。
(Example 6)
FIG. 7 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 7,
以上の構成において、その動作、作用について説明する。貯湯槽7から浴槽27への出湯を流量センサー26が検出する。そして、流量センサー26の信号を検出して追焚き設定手段28が追焚き運転時間を短く設定する。その後、追焚き指令手段11の信号で短時間の追焚き運転を開始する。従って、多量に出湯する浴槽27への湯張りを終了した後は、少出湯量の使い方が多いため、追焚き量も少なくてよい。例えば、1人で使うシャワー湯量分を1回の追焚き量とすることもできる。よって、無駄な追焚き運転を防止することができる。
The operation and action of the above configuration will be described. The
また、浴槽27への出湯検出を流量センサー26の代わりに、浴槽湯張りスイッチの信号でおこなっても同様の効果がある。
Further, the same effect can be obtained even when the hot water detection to the
(実施例7)
図8は本発明の実施例7のヒートポンプ給湯機の構成図である。図8において、29は残湯温度検出手段であり、貯湯槽の所定湯量の位置に設け、残湯温度を検出する。そして、必要最小限の貯湯量を表わす。30は制御手段であり、運転指令手段22の信号を検出してもクロック17が所定時刻帯の信号を発信し、かつ残湯温度検出手段29が所定温度の信号を発信する場合には追焚き運転を開始しない制御をおこなう。そして、所定時刻帯の範囲外に達した時に追焚き運転を開始する。
(Example 7)
FIG. 8 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 8, 29 is a remaining hot water temperature detecting means, which is provided at a position of a predetermined amount of hot water in the hot water storage tank and detects the remaining hot water temperature. And the minimum required hot water storage amount is represented.
以上の構成において、その動作、作用について説明する。残湯温度検出手段21の信号で追焚きの運転指令が発信される。そして、クロック17が深夜時刻帯の開始直前の時刻を発信し、かつ所定残湯量の位置に設けた残湯温度検出手段29の検出信号が所定温度以上の場合には追焚き運転を実行しないように制御手段29が制御する。そして、深夜時刻帯になると深夜電力利用の運転を開始して貯湯槽内の水を沸き上げる。よって、残湯量と時刻から無駄な追焚き運転を防止する。
The operation and action of the above configuration will be described. A chasing operation command is transmitted by a signal from the remaining hot water
次に、全国的に電力使用量の多い夏季の昼間時間帯において、追焚きの運転指令が発信された場合、かつ所定残湯量の位置に設けた残湯温度検出手段29の検出信号が所定温度以上の場合には追焚き運転を実行しない。そして、所定時刻帯を過ぎてから追焚き運転を開始する。この場合には、ヒートポンプの加熱能力が大きいため、短時間で追焚きが完了する。 Next, in the daytime time zone in summer when there is a large amount of power consumption nationwide, when a reheating operation command is transmitted, and the detection signal of the remaining hot water temperature detection means 29 provided at the position of the predetermined remaining hot water amount is a predetermined temperature. In the above case, the chasing operation is not executed. The chasing operation is started after the predetermined time zone. In this case, since the heating capability of the heat pump is large, the chasing is completed in a short time.
なお本各実施例において使用する冷媒としてはCO2冷媒、HFC冷媒等種々
のものが利用できる。
Various refrigerants such as CO2 refrigerant and HFC refrigerant can be used as the refrigerant used in each of the embodiments.
本発明は、ヒートポンプサイクルを熱源としたヒートポンプ給湯装置に有用である。 The present invention is useful for a heat pump hot water supply apparatus using a heat pump cycle as a heat source.
1 圧縮機
2 放熱器
3 減圧装置
4 蒸発器
5 送風機
6 冷媒回路
7 貯湯槽
8 循環ポンプ
9 給湯熱交換器
10 給湯回路
11 運転指令手段
12、18、20 追焚き設定手段
13 湯温検出手段
14 流量制御手段
15 運転制御手段
16 流量制御弁
17 クロック
19 外気温度検出手段
21、29 残湯温度検出手段
22 運転指令手段
23、24 残湯量設定手段
25、28 追焚き設定手段
26 出湯検出手段
27 浴槽
30 制御手段
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