JP4104267B2

JP4104267B2 - Heat pump type water heater and method of operating the same

Info

Publication number: JP4104267B2
Application number: JP2000071218A
Authority: JP
Inventors: 義徳遠谷; 英明向田; 清小山; 禎大滝澤; 功新井; 茂弥石垣
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: JP2001255006A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機及びその運転方法に係り、特に効率的に給湯するためのヒートポンプ式給湯機及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
給湯機は、一般的にはヒータやガス等を用いて水を沸かすものが多いが、省エネルギー等の観点からヒートポンプ式のものも提案されている。ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機で圧縮されて高温になったガス状冷媒を凝縮器に供給し、当該凝縮器で水と熱交換させて凝縮させ、この凝縮熱により水の温度を上げるものである。
【０００３】
ところで、季節により外気温は大きく異なり、給湯前の水の温度も大きく異なることから、給湯機の運転能力が一定であっても、同じ時間で水を沸かすことができるとは限らない。
【０００４】
また、ユーザによっては、急いで湯を沸かしたい場合や急がず消費電力を節約しながら湯を沸かしたい場合がある。この場合に給湯機の運転能力が固定されていると、このようなユーザの要望に答えることができない。さらに、１日２４時間において湯を多く使用する時間帯とあまり使用しない時間帯とがあり、給湯機の運転能力が固定されたままだと、効率的に給湯することができない。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解消するために提案されたものであり、効率的な運転を行いかつ必要な湯量を確保することができるヒートポンプ式給湯機及びその運転方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、冷媒を圧縮する圧縮手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、前記検出手段で検出される水の温度が所定の温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、を備えたものである。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。熱交換された冷媒は、一度冷却されてから、再び水と熱交換させるために圧縮される。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が所定の温度になるように熱交換手段に供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換手段で加熱される水は、前記所定の温度になって、貯湯タンクに貯湯される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、冷媒を圧縮する圧縮手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、前記検出手段で検出される水の温度が第１の設定温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、前記貯湯タンク内の水を第２の設定温度になるまで加熱する加熱手段と、を備えたものである。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。熱交換された冷媒は、一度冷却されてから、再び水と熱交換させるために圧縮される。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が第１の設定温度になるように熱交換手段に供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換手段で加熱される水は、前記第１の設定温度になって、貯湯タンクに貯湯される。そして、貯湯タンク内の水を第２の設定温度にまで加熱する。
【００１０】
請求項９記載の発明は、外気温を検出し、検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、加熱された水の温度を検出し、検出された水の温度が所定の温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、加熱された水を貯湯するものである。
【００１１】
請求項９記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が所定の温度になるように熱交換のために供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換によって加熱される水は、前記所定の温度になって、貯湯タンクに貯湯される。
【００１２】
請求項１０記載の発明は、外気温を検出し、検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、加熱された水の温度を検出し、検出された水の温度が第１の設定温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、加熱された水を貯湯タンクに貯湯し、前記貯湯タンクに貯湯された水を第２の設定温度になるまで加熱するものである。
【００１３】
請求項１０記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が第１の設定温度になるように熱交換のために供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換によって加熱される水は、前記第１の設定温度になって、貯湯タンクに貯湯される。そして、貯湯タンク内の水を第２の設定温度にまで加熱する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように本実施の形態のヒートポンプ式給湯機１は、水に熱を与えるための冷媒を循環させる冷却循環部１０と、水を循環させながら加熱する温水循環部２０と、温度センサ５１の検出出力や設定部５２の設定内容に従って冷却循環部１０及び温水循環部２０を制御する制御部５０とを備えている。なお、ここで用いられる冷媒としては、ＣＯ₂冷媒が好ましい。ＣＯ₂冷媒は、圧縮により約９０℃まで加熱される。なお、５０℃位の湯を利用する場合は、ＨＦＣ冷媒でもよい。
【００１５】
冷却循環部１０は、キャピラリチューブ１１に接続されて冷媒に吸熱させる蒸発器１２と、冷媒をより一層吸熱させるための冷却ファン１３と、アキュームレータ１４と、冷媒を圧縮する圧縮機１５とを備えている。
【００１６】
蒸発器１２は、キャピラリチューブ１１を介して供給される冷媒を空気との熱交換により加熱する。ここで、温水循環部２０から供給される冷媒は、そのほとんどが水との熱交換により温度が下がっている（フロン冷媒の場合は温度が下がり液化している。）。
【００１７】
圧縮機１５は、冷媒を圧縮することでこの冷媒を高温高圧にし、接続弁１６を介して、温水循環部２０に供給する。なお、圧縮機１５による圧縮冷媒の吐出量は、制御部５０によって設定される。
【００１８】
温水循環部２０は、水道管４０からの水を所定の圧力にまで減圧する減圧弁２１と、減圧弁２１からの水を止めるための止水弁２２と、止水弁２２からの水や加熱された水（温水）を貯蔵する貯湯タンク２３とを備えている。
【００１９】
貯湯タンク２３は、例えば全量２４０リットル貯えることができ、その底部に水道管４０からの水を供給し、その上部から温水を貯湯する。したがって、貯湯タンク２３において、水と温水は、混ざることなく、それぞれの境界を有する。ここで、図２に示すように、貯湯タンク２３の上部から湯量目盛を設けると、温水と水の境界が１００リットルの目盛りにある場合は、温水の量（湯量）は１００リットルである。
【００２０】
また、貯湯タンク２３は、温水や水を加熱する電気ヒータ３１と、温水の量を検出する図示しない湯量検出センサと、水や温水の温度を検出する図示しないタンク水温センサとを備えている。なお、湯量検出センサは、図２に示す貯湯タンク２３の各目盛に沿って設けられた複数の温度センサからなり、温度の境界から湯量を判断する。また、タンク温水センサは、湯量検出センサを構成する複数の温度センサに代えてもよい。電気ヒータ３１は、温水の温度が低い場合に７０〜９０℃まで加熱するものであり、制御部５０によりオン／オフが制御されている。湯量検出センサやタンク水温センサは、その検出出力を制御部５０に供給する。
【００２１】
なお、電気ヒータ３１は、ＨＦＣ冷媒を使用する場合に取り付けられ、ＣＯ₂冷媒を使用する場合にはヒートポンプのみで高温（約９０℃）に制御することができるので不要である。
【００２２】
また、温水循環部２０は、貯湯タンク２３の底部から水を取り出して循環させる循環ポンプ２４と、循環ポンプ２４からの水の流量を調整する流量調整弁２５と、流量調整弁２５からの水の温度を検出する第１水温検出器２６と、凝縮器２７とを備えている。なお、凝縮器２７は、ＨＦＣ冷媒の際は凝縮器として作用し、ＣＯ₂冷媒の際は放熱器（ガスクーラー）として作用する。
【００２３】
流量調整弁２５は、温水の温度を調整するために水の流量を調整するものであり、制御部５０によって開度が制御される。第１水温検出器２６は、流量調整弁２５から凝縮器２７に向かって流れる水又は低温の湯の温度を検出し、この検出出力を制御部５０に供給する。
【００２４】
凝縮器２７は、水と冷媒との熱交換を行うものである。水と熱交換することによって、冷媒の温度が下がり、ＨＦＣ冷媒では凝縮する。ＣＯ₂冷媒は気体のままである。なお、冷媒の凝縮温度は一定になるようにキャピラリチューブ１１が設計されている。これにより、通常では、ＨＦＣ冷媒によって加熱された温水の温度は約６０℃になる。ＣＯ₂冷媒の場合は約９０℃になる。
さらに、温水循環部２０は、凝縮器２７で加熱された温水の温度を検出する第２水温検出器２８と、貯湯タンク２３にある水の排出を止めるための止水弁２９と、貯湯タンク２３内の空気を抜く空気抜き弁／負圧弁３０とを備えている。
【００２５】
第２水温検出器２８は、温水の温度を検出し、その検出出力を制御部５０に供給する。止水弁２９は、貯湯タンク２３内の温水や水を抜くためのものであり、通常では閉められている。空気抜き弁／負圧弁３０は、貯湯タンク２３内の空気を抜いて貯湯タンク２３内を湯で満たす。貯湯タンク２３内の温水は混合給水栓４１に供給される。混合給水栓４１は、貯湯タンク２３からの温水と水道管４０からの水とを混合し、適当な温度になった温水を外部に出す。
【００２６】
制御部５０は、温度センサ５１の検出出力に基づいて冷却循環部１０を制御する。また、制御部５０は、設定部５２の設定モードに応じて冷却循環部１０や温水循環部２０を制御する。設定モードとしては、通常の動作を行う標準モード、急いで温水を沸かしたい時に行う急速モード、電力を節約して温水を沸かしたい時に行う節約モードとがある。なお、設定部５２は、例えばリモートコントローラからなり、有線式であっても無線式であってもよい。
【００２７】
以上のように構成されたヒートポンプ式給湯機１は、図３に示すステップＳＴ１以下の処理を実行する。
【００２８】
ステップＳＴ１において、温度センサ５１は、外気温を検出し、この検出出力を制御部５０に供給して、ステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ２において、制御部５０は、この外気温に基づいて、圧縮機１５の能力を制御して、ステップＳＴ３に進む。
【００２９】
ここで、制御部５０は、図４に示すように、外気温に応じて、さらに設定部５２で設定されたモード毎に、圧縮機１５の運転能力を変えている。図４は、外気温が低いと加熱能力比が小さくなることを示している。このため、外気温が低い場合には、それに応じて通常よりも高い運転能力で圧縮機１５を運転する必要がある。なお、圧縮機１５は、外気温が高い場合には、それほど高い運転能力で運転する必要はない。
【００３０】
制御部５０は、例えば標準モードの場合においては、外気温が所定温度以上、例えば１５℃以上のときは圧縮機１５の運転能力を第１の所定値、例えば6.0ｋＷに制御する。さらに、制御部５０は、急速モードの場合においては、外気温が１５℃以上のときは圧縮機１５の運転能力を第２の所定値、例えば7.5ｋＷに制御する。制御部５０は、節約モードの場合においては、外気温が１５℃以上のときは圧縮機１５の運転能力を第３の所定値、例えば4.0ｋＷに制御する。
【００３１】
圧縮機１５は、このようにして設定制御された運転能力で冷媒を圧縮すべくインバータを備えている。そして、圧縮機１５は、圧縮した冷媒を、接続弁１６を介して、温水循環部２０に供給する。一方、温水循環部２０で熱を放出した冷媒は、接続弁１７を介して、冷却循環部１０に戻ってくる。こうして、冷媒が循環することになる。
【００３２】
ステップＳＴ３において、第１水温検出器２６及び第２水温検出器２８は、凝縮器２７に供給される水温や凝縮器２７から出ていく温水の水温を検出し、この検出出力を制御部５０に供給して、ステップＳＴ４に進む。
【００３３】
ステップＳＴ４において、制御部５０は、第２水温検出器２８で検出した温水の温度が所定温度以下であるかを判定し、所定温度以下の場合はステップＳＴ５に進み、所定温度以下でない場合はステップＳＴ６に進む。なお、ここにいう所定温度は、貯湯タンク２３に貯める温水の温度と同じであり、ＨＦＣ冷媒の場合最大で６０℃である。また、この温度は、設定部５２で設定することができる。
【００３４】
ステップＳＴ５において、制御部５０は、第２水温検出器２８で検出する水温が所定温度になるように、流量調整弁２５を絞って、ステップＳＴ７に進む。
ステップＳＴ６において、制御部５０は、第２水温検出器２８で検出する水温が所定温度になるように、流量調整弁２５を開いて、ステップＳＴ７に進む。なお、制御部５０は、流量調整弁２５の調整の際には、第１水温検出器２６の検出出力も監視している。例えば、制御部５０は、第１水温検出器２６で検出した水温が既に所定の温度になっている場合には、流量調整弁２５を開くようにしてもよい。
【００３５】
ステップＳＴ７において、制御部５０は、運転を終了するかを判定し、運転を終了しないときはステップＳＴ３に戻り、運転を終了するときは各部位の運転を終了する。例えば、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサの検出出力に基づいて貯湯タンク２３内の温水が所定の量になったと判定したときや、モード設定の変更があったと判定したときに、標準モードの運転を終了する。
【００３６】
以上のように、ヒートポンプ式給湯機１は、外気温が低下するに従って圧縮機１５の運転能力を上げることによって、無駄な電力消費を抑制して、効率的に温水を得ることができる。すなわち、外気温が高い場合では、圧縮冷媒の吐出量を高くすると能力が出すぎると問題を起こすので、その外気温に応じて能力を下げることで、効率的に水を加熱することができる。さらに、標準モード、急速モード、節約モードの各モードを設けることによって、ユーザの好みに合わせながら温水を得ることができる。
【００３７】
また、ヒートポンプ式給湯機１は、昼Ａ時間帯（７：００から１８：００）、昼Ｂ時間帯（１８：００から２３：００）、深夜時間帯（２３：００から７：００）を設け、各時間帯で異なる制御を行っている。具体的には、制御部５０は、図示しないタイマーを備え、各時間帯で温水循環部２０に対して所定の制御を行う。例えば、昼Ａ時間帯のときは、図５に示すステップＳＴ１１以下の処理を行う。
【００３８】
ステップＳＴ１１において、制御部５０は, 貯湯タンク２３の温水が全量沸き上げ状態であるかを判定する。具体的には、湯量検出センサにより貯湯タンク２３内の湯量が満杯であるか、さらに、タンク温水センサにより貯湯タンク２３の温水が６０℃（ＨＦＣ冷媒の場合）であるかを判定し、これらのいずれかの条件を満たしていないときは全量沸き上げ状態でないものとしてステップＳＴ１２に進む。一方、これらの条件を満たしているときは全量沸き上げ状態であるものとしてステップＳＴ１３に進む。
【００３９】
ステップＳＴ１２において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサ及びタンク水温センサの検出出力を監視しながら、貯湯タンク２３の温水が全量沸き上げ状態になるように流量調整弁２５を制御し、貯湯タンク２３に温水を補給して、ステップＳＴ１３に進む。
【００４０】
ステップＳＴ１３において、制御部５０は、昼間Ａ時間帯の処理を終了するかを判定し、終了しないときはステップＳＴ１１に戻り、処理を終了するときは運転を終了する。例えば、昼間Ａ時間帯から昼間Ｂ時間帯になったときや、電源がオフになったときは処理を終了する。
【００４１】
また、制御部５０は、昼Ｂ時間帯のときは、図６に示すステップＳＴ２１以下の処理を行う。
【００４２】
ステップＳＴ２１において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサにより温水が所定の湯量まであるかを判定し、所定の湯量までないときはステップＳＴ２２に進み、所定の湯量まであるときはステップＳＴ２３に進む。なお、所定の湯量としては、季節が夏の場合は１００リットル、季節が冬の場合は１５０リットルが好ましい。
【００４３】
ステップＳＴ２２において、制御部５０は、循環ポンプ２４を運転すると共に、所定温度の温水が得られるように流量調整弁２５の開度を制御して貯湯タンク２３に温水を補給し、ステップＳＴ２１に戻る。
【００４４】
ステップＳＴ２３において、制御部５０は、５分後に終了するための５分間のタイマーを作動して、ステップＳＴ２４に進む。
【００４５】
ステップＳＴ２４において、制御部５０は、タイマセットにより設定された終了時間になったかを判定し、終了時間になっていないときはステップＳＴ２４に待機し、終了時間になったときは処理を終了する。したがって、制御部５０は、タイマーセットをした後も運転を継続し、その５分後に運転を終了するように冷却循環部１０及び温水循環部２０を制御する。
【００４６】
また、制御部５０は、深夜時間帯のときは、図７に示すステップＳＴ３１以下の処理を行う。
【００４７】
ステップＳＴ３１において、制御部５０は、圧縮機１５の運転能力の設定を行って、ステップＳＴ３２に進む。具体的には、制御部５０は、温度センサ５１から２３：００時点における外気温を得て、この外気温に基づいて翌朝に圧縮機１５の運転を行うときの運転能力の設定を行う。なお、図４に示すように、標準モード、急速モード、節約モードそれぞれに対応して運転能力の設定も行うことができる。
【００４８】
ステップＳＴ３２において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサにより湯量を検出して、ステップＳＴ３３に進む。
【００４９】
ステップＳＴ３３において、制御部５０は、上述した運転能力及び湯量さらにタンク水温センサから得られる給水温度に基づいて、運転再開から運転完了までにかかる運転時間を算出する。ここにいう運転完了とは、昼間Ａ時間帯の定常状態（全量沸き上げ状態）になるまで運転することをいう。さらに、制御部５０は、運転時間の変動要因を考慮してその補正を行い、最終的な運転時間を算出して、ステップＳＴ３４に進む。
【００５０】
ステップＳＴ３４において、制御部５０は、深夜時間帯終了前に運転が完了するようにタイマーをセットして、ステップＳＴ３５に進む。具体的には、制御部５０は、７：００を基準にして算出された運転時間分を遡り、その遡った時刻に運転を開始するようにタイマーをセットする。
【００５１】
ステップＳＴ３５において、制御部５０は、湯量検出センサの検出出力を監視して貯湯タンク２３の湯量に変更が生じたかを判定し、変更が生じたときはステップＳＴ３６に進み、変更が生じていないときはステップＳＴ３７に進む。
【００５２】
ステップＳＴ３６において、制御部５０は、貯湯タンク２３の温水が所定の湯量になるように流量調整弁２５を制御し、貯湯タンク２３に温水を補給し、ステップＳＴ３３に戻る。なお、温水の補給は、図６に示す昼間Ｂ時間帯における処理と同様に行う。
【００５３】
ステップＳＴ３７において、制御部５０は、タイマー設定時刻になったかを判定し、設定時刻になったときはステップＳＴ３８に進み、設定時刻になっていないときはステップＳＴ３５に戻る。
【００５４】
ステップＳＴ３８において、制御部５０は、圧縮機１５をステップＳＴ３１で設定した運転能力にして運転を開始する。
【００５５】
以上のように、ヒートポンプ式給湯機１は、時間帯によって温水の使用状況が異なることを考慮して、各時間帯で最も効率的に所定の温度及び必要な湯量を確保して、消費電力を少なくすることができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機１は、電気ヒータ３１を用いることによって、貯湯タンク２３内の温水を６０℃以上（ＨＦＣ冷媒の場合）にすることができる。このとき、ヒートポンプ式給湯機１の制御部５０は、図８に示すステップＳＴ４１〜ＳＴ４８までの処理を行う。なお、ステップＳＴ４１〜ＳＴ４６までの処理は、ステップＳＴ１〜ＳＴ６までの処理と同様であるので、一部の重複する説明については省略する。
【００５７】
ステップＳＴ４２において、制御部５０は、上述したステップＳＴ２と同様に、外気温に基づいて圧縮機１５の能力を制御している。
【００５８】
そして、ステップＳＴ４５で流量調整弁２５を絞り又はステップＳＴ４６で流量調整弁２５を開いた後のステップＳＴ４７において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の全量が第１の設定温度（例えば６０℃）になったかを判定し、第１の設定温度になったときはステップＳＴ４８に進み、第１の設定温度になっていないときはステップＳＴ４３に戻る。なお、第１の設定温度は、凝縮器２７で加熱することができる温度であればよく、設定部５２により設定することができる。
【００５９】
ステップＳＴ４８において、制御部５０は、電気ヒータ３１をオンにする。そして、貯湯タンク２３内のタンク水温センサの検出出力を監視し、温水の温度が第２の設定温度になったら電気ヒータ３１をオフにして、処理を終了する。なお、第２の設定温度は、７０℃から９０℃が好ましく、温度センサ５１の検出出力の応じて設定したり、設定部５２により設定することができる。
【００６０】
ヒートポンプ式給湯機１は、急速モード時には、凝縮器２７だけでなく電気ヒータ３１も同時に使用してもよい。これにより、ヒートポンプ式給湯機１は、より速く第１の設定温度まで水を加熱することができ、短時間で温水を得ることができる。
【００６１】
なお、ＣＯ₂冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機１は、電気ヒータ３１を使用しないので、電気ヒータ３１で制御する処理と同様の処理を、ヒートポンプのみで行っている。
【００６２】
さらに、ヒートポンプ式給湯機１は、第１の実施の形態と同様に、昼Ａ時間帯、昼Ｂ時間帯、深夜時間帯を設け、各時間帯で異なる制御を行っている。具体的には、ヒートポンプ式給湯機１の制御部５０は、昼Ａ時間帯のときは、図５に示すステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理と同様の処理を行う。このとき、貯湯タンク２３内の温水は、第１の設定温度まで加熱される。
【００６３】
しかし、外気温が非常に低い場合を考慮して、第１の設定温度と第２の設定温度が異なる場合では、ステップＳＴ１２において、制御部５０は、電気ヒータ３１をオンにしてもよい。また、電力消費を抑制すべく、例えば１５時から電気ヒータ３１をオンにするようにしてもよい。
【００６４】
また、制御部５０は、昼Ｂ時間帯のときは、図６に示すステップＳＴ２１〜ＳＴ２４までの処理と同様の処理を行う。なお、ステップＳＴ２２では、制御部５０は、流量調整弁２５を制御して貯湯タンク２３に温水を供給するだけでなく、温水をさらに加熱すべく電気ヒータ３１をオンにしてもよい。
【００６５】
制御部５０は、深夜時間帯のときは、図７に示すステップＳＴ３１〜ＳＴ３８の処理と同様の処理を行う。このとき、ステップＳＴ３３において、制御部５０は、第１の設定温度と第２の設定温度が異なる場合に電気ヒータ３１をオンにする必要があるときには、さらに電気ヒータ３１の運転時間も考慮して、最終的な運転時間を算出する。
【００６６】
そして、ステップＳＴ３８において、制御部５０は、さらに電気ヒータ３１による温水の加熱が必要なときは電気ヒータ３１をオンにする。
【００６７】
以上のように、ヒートポンプ式給湯機１は、各時間帯に応じて全量沸き上げ状態にしたり、所定の湯量に維持したり、またタイマーセットすることによって、効率的に温水を得ることができる。
【００６８】
また、ヒートポンプ式給湯機１の制御部５０は、いずれのモードやいずれの時間帯であっても、貯湯タンク２３の湯量が必要最低限度（例えば５０リットル）よりも少なくなった場合には、循環ポンプ２４を開けると共に、流量調整弁２５を制御しながら貯湯タンク２３に温水を補給する。これにより、常に必要最低限の湯量を確保することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明に係るヒートポンプ式給湯機及びその運転方法によれば、検出された外気温に基づいて冷媒を圧縮する運転能力を制御することによって、外気温が低すぎる場合にはそれに従って運転能力も下げるので、冷媒を圧縮して加熱するために無駄な電力を消費することを防止して、効率的に温水を得ることができる。
【００７０】
本発明に係るヒートポンプ式給湯機及びその運転方法によれば、検出された外気温に基づいて冷媒を圧縮する運転能力を制御し、貯湯された水をさらに加熱する。これにより、外気温が低すぎる場合にはそれに従って運転能力を上げるので、冷媒を圧縮して加熱するために無駄な電力を消費することを防止して、効率的に温水を得て、さらに、従来よりも高温の温水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機の構成図である。
【図２】ヒートポンプ式給湯機の貯湯タンクについて説明するための図である。
【図３】ヒートポンプ式給湯機が電気ヒータを使用せずに水を加熱するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】外気温及び動作モードに基づいて圧縮機の運転能力を設定することを説明するための図である。
【図５】ヒートポンプ式給湯機が昼Ａ時間帯に運転するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】ヒートポンプ式給湯機が昼Ｂ時間帯に運転するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図７】ヒートポンプ式給湯機が深夜時間帯に運転するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図８】ヒートポンプ式給湯機が電気ヒータを使用して水を加熱するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ヒートポンプ式給湯機
１５圧縮機
２５流量調整弁
２７凝縮器
２８第２水温検出器
３１電気ヒータ
５０制御部
５１温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump type hot water heater and an operation method thereof, and more particularly, to a heat pump type hot water heater for efficiently supplying hot water and an operation method thereof.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In general, many water heaters boil water using a heater, gas, or the like, but a heat pump type is also proposed from the viewpoint of energy saving. A heat pump type hot water heater supplies gaseous refrigerant, which has been compressed by a compressor, to a condenser, heats it with the condenser, condenses it, and raises the temperature of the water by this condensation heat. is there.
[0003]
By the way, the outside air temperature varies greatly depending on the season, and the temperature of the water before hot water supply also varies greatly. Therefore, even if the operating capacity of the water heater is constant, it is not always possible to boil water at the same time.
[0004]
In addition, some users may want to boil hot water quickly or may want to boil hot water while saving power consumption. In this case, if the operation capability of the water heater is fixed, such a user's request cannot be answered. Furthermore, there are a time zone in which a lot of hot water is used in 24 hours a day and a time zone in which the hot water is not used so much, and if the operating capacity of the water heater remains fixed, the hot water cannot be efficiently supplied.
[0005]
The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat pump type hot water heater that can efficiently operate and secure a necessary amount of hot water, and an operation method thereof. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a compression means for compressing the refrigerant, an outside air temperature detection means for detecting the outside air temperature, Any one of a standard mode for setting the operation capacity of the compression means to a predetermined operation capacity, a rapid mode for setting an operation capacity larger than the standard mode, and a saving mode for setting an operation capacity smaller than the standard mode. Mode setting means for setting; The outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means And the setting mode set by the mode setting means On the basis of the When the outside air temperature is less than a predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is high, and when the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is low. The operating capacity of the compression means Switch the compression means Heat is exchanged between the compression control means for controlling, the heat exchange between the refrigerant compressed by the compression means and water, and the water is heated by the heat exchange means. A cooling means for cooling the refrigerant, supplying the cooled refrigerant to the compression means, a hot water storage tank for storing the water heated by the heat exchange means, and detecting the temperature of the water heated by the heat exchange means And a water amount control means for controlling the flow rate of the water supplied to the heat exchange means so that the temperature of the water detected by the detection means becomes a predetermined temperature.
[0007]
According to the first aspect of the invention, the outside air temperature And the setting mode set by the user The water is heated by compressing the refrigerant in accordance with the heat and exchanging heat between the refrigerant and water heated by the compression by the heat exchanging means. The heat exchanged refrigerant is once cooled and then compressed to exchange heat with water again. Then, the water temperature of the heated water is detected, and the amount of water supplied to the heat exchange means is controlled so that the water temperature becomes a predetermined temperature. Thus, the water heated by the heat exchange means reaches the predetermined temperature and is stored in the hot water storage tank.
[0008]
The invention according to claim 2 is a compression means for compressing the refrigerant, an outside air temperature detection means for detecting the outside air temperature, Any one of a standard mode for setting the operation capacity of the compression means to a predetermined operation capacity, a rapid mode for setting an operation capacity larger than the standard mode, and a saving mode for setting an operation capacity smaller than the standard mode. Mode setting means for setting; The outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means And the setting mode set by the mode setting means On the basis of the When the outside air temperature is less than a predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is high, and when the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is low. The operating capacity of the compression means Switch the compression means Heat is exchanged between the compression control means for controlling, the heat exchange between the refrigerant compressed by the compression means and water, and the water is heated by the heat exchange means. A cooling means for cooling the refrigerant, supplying the cooled refrigerant to the compression means, a hot water storage tank for storing the water heated by the heat exchange means, and detecting the temperature of the water heated by the heat exchange means Detecting means for controlling the amount of water supplied to the heat exchanging means so that the temperature of the water detected by the detecting means becomes a first set temperature, and water in the hot water storage tank. And heating means for heating until a second set temperature is reached.
[0009]
According to the invention of claim 2, the outside air temperature And the setting mode set by the user The water is heated by compressing the refrigerant in accordance with the heat and exchanging heat between the refrigerant and water heated by the compression by the heat exchanging means. The heat exchanged refrigerant is once cooled and then compressed to exchange heat with water again. And the water temperature of the heated water is detected, and the amount of water supplied to the heat exchange means is controlled so that the water temperature becomes the first set temperature. Thereby, the water heated by the heat exchanging means reaches the first set temperature and is stored in the hot water storage tank. Then, the water in the hot water storage tank is heated to the second set temperature.
[0010]
Claim 9 The described invention detects the outside air temperature and detects the outside air temperature. A setting mode set to any one of a standard mode set to a predetermined driving capacity, a rapid mode set to a driving capacity larger than the standard mode, and a saving mode set to a driving capacity smaller than the standard mode; On the basis of the When the outside air temperature is less than a predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is high, and when the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is low. The operation capacity for compressing the refrigerant is controlled, the water is heated by exchanging heat between the refrigerant compressed with the operation capacity and the water, the temperature of the heated water is detected, and the detected water The flow rate of water for heat exchange is controlled so that the temperature of the water becomes a predetermined temperature, and the heated water is stored.
[0011]
Claim 9 According to the described invention, the outside temperature And the setting mode set by the user The water is heated by compressing the refrigerant in accordance with the heat and exchanging heat between the refrigerant and water heated by the compression by the heat exchanging means. Then, the water temperature of the heated water is detected, and the amount of water supplied for heat exchange is controlled so that the water temperature becomes a predetermined temperature. Thereby, the water heated by heat exchange reaches the predetermined temperature and is stored in the hot water storage tank.
[0012]
Claim 10 The described invention detects the outside air temperature and detects the outside air temperature. A setting mode set to any one of a standard mode set to a predetermined driving capacity, a rapid mode set to a driving capacity larger than the standard mode, and a saving mode set to a driving capacity smaller than the standard mode; On the basis of the When the outside air temperature is less than a predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is high, and when the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the driving ability according to the setting mode is low. The operation capacity for compressing the refrigerant is controlled, the water is heated by exchanging heat between the refrigerant compressed with the operation capacity and the water, the temperature of the heated water is detected, and the detected water The flow rate of the water for heat exchange is controlled so that the temperature of the water becomes the first set temperature, the heated water is stored in the hot water storage tank, and the water stored in the hot water storage tank is stored at the second set temperature. It is heated until it becomes.
[0013]
Claim 10 According to the described invention, the outside temperature And the setting mode set by the user The water is heated by compressing the refrigerant in accordance with the heat and exchanging heat between the refrigerant and water heated by the compression by the heat exchanging means. And the water temperature of the heated water is detected, and the amount of water supplied for heat exchange is controlled so that this water temperature becomes the first set temperature. Thereby, the water heated by heat exchange reaches the first set temperature and is stored in the hot water storage tank. Then, the water in the hot water storage tank is heated to the second set temperature.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the heat pump type water heater 1 of the present embodiment includes a cooling circulation unit 10 that circulates a refrigerant for applying heat to water, a hot water circulation unit 20 that heats water while circulating it, and a temperature sensor. The control part 50 which controls the cooling circulation part 10 and the warm water circulation part 20 according to the detection output of 51 and the setting content of the setting part 52 is provided. In addition, as a refrigerant used here, CO ₂ A refrigerant is preferred. CO ₂ The refrigerant is heated to about 90 ° C. by compression. In addition, when using hot water of about 50 ° C., an HFC refrigerant may be used.
[0015]
The cooling circulation unit 10 includes an evaporator 12 that is connected to the capillary tube 11 and absorbs heat by the refrigerant, a cooling fan 13 that further absorbs the refrigerant, an accumulator 14, and a compressor 15 that compresses the refrigerant. Yes.
[0016]
The evaporator 12 heats the refrigerant supplied through the capillary tube 11 by heat exchange with air. Here, most of the refrigerant supplied from the hot water circulation unit 20 is lowered in temperature by heat exchange with water (in the case of Freon refrigerant, the temperature is lowered and liquefied).
[0017]
The compressor 15 compresses the refrigerant to make it high temperature and high pressure, and supplies it to the hot water circulation unit 20 via the connection valve 16. Note that the discharge amount of the compressed refrigerant by the compressor 15 is set by the control unit 50.
[0018]
The hot water circulation unit 20 includes a pressure reducing valve 21 for reducing water from the water pipe 40 to a predetermined pressure, a water stop valve 22 for stopping water from the pressure reducing valve 21, water from the water stop valve 22 and heating. And a hot water storage tank 23 for storing the generated water (hot water).
[0019]
The hot water storage tank 23 can store, for example, a total amount of 240 liters, supplies water from the water pipe 40 to the bottom, and stores hot water from the top. Therefore, in the hot water storage tank 23, water and warm water have their boundaries without being mixed. Here, as shown in FIG. 2, when a hot water amount scale is provided from the upper part of the hot water storage tank 23, when the boundary between the hot water and water is on a scale of 100 liters, the amount of hot water (hot water amount) is 100 liters.
[0020]
The hot water storage tank 23 includes an electric heater 31 for heating hot water or water, a hot water amount detection sensor (not shown) for detecting the amount of hot water, and a tank water temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of water or hot water. The hot water amount detection sensor includes a plurality of temperature sensors provided along the scales of the hot water storage tank 23 shown in FIG. 2, and determines the hot water amount from the temperature boundary. Further, the tank hot water sensor may be replaced with a plurality of temperature sensors constituting the hot water amount detection sensor. The electric heater 31 heats up to 70 to 90 ° C. when the temperature of the hot water is low, and is turned on / off by the control unit 50. The hot water detection sensor and the tank water temperature sensor supply the detection output to the controller 50.
[0021]
The electric heater 31 is attached when an HFC refrigerant is used, and CO ₂ When a refrigerant is used, it is unnecessary because it can be controlled to a high temperature (about 90 ° C.) only by a heat pump.
[0022]
The hot water circulation unit 20 takes out water from the bottom of the hot water storage tank 23 and circulates it, a flow rate adjustment valve 25 that adjusts the flow rate of water from the circulation pump 24, and water from the flow rate adjustment valve 25. A first water temperature detector 26 for detecting temperature and a condenser 27 are provided. The condenser 27 acts as a condenser when the HFC refrigerant is used, and the CO ₂ In the case of a refrigerant, it acts as a radiator (gas cooler).
[0023]
The flow rate adjusting valve 25 adjusts the flow rate of water in order to adjust the temperature of the hot water, and the opening degree is controlled by the control unit 50. The first water temperature detector 26 detects the temperature of water flowing from the flow rate adjustment valve 25 toward the condenser 27 or low-temperature hot water, and supplies this detection output to the control unit 50.
[0024]
The condenser 27 performs heat exchange between water and the refrigerant. By exchanging heat with water, the temperature of the refrigerant decreases and the HFC refrigerant condenses. CO ₂ The refrigerant remains a gas. The capillary tube 11 is designed so that the condensation temperature of the refrigerant is constant. Thereby, normally, the temperature of the hot water heated by the HFC refrigerant is about 60 ° C. CO ₂ In the case of a refrigerant, it is about 90 ° C.
Further, the hot water circulation unit 20 includes a second water temperature detector 28 that detects the temperature of the hot water heated by the condenser 27, a water stop valve 29 for stopping discharge of water in the hot water storage tank 23, and the hot water storage tank 23. An air vent valve / negative pressure valve 30 for venting the air inside is provided.
[0025]
The second water temperature detector 28 detects the temperature of the hot water and supplies the detection output to the control unit 50. The water stop valve 29 is for draining hot water and water in the hot water storage tank 23, and is normally closed. The air vent / negative pressure valve 30 evacuates the hot water storage tank 23 to fill the hot water storage tank 23 with hot water. Hot water in the hot water storage tank 23 is supplied to the mixed water tap 41. The mixing faucet 41 mixes the hot water from the hot water storage tank 23 and the water from the water pipe 40 and discharges the hot water having an appropriate temperature to the outside.
[0026]
The control unit 50 controls the cooling circulation unit 10 based on the detection output of the temperature sensor 51. Further, the control unit 50 controls the cooling circulation unit 10 and the hot water circulation unit 20 according to the setting mode of the setting unit 52. As the setting mode, there are a standard mode for performing normal operation, a rapid mode for performing quick boiling of hot water, and a saving mode for performing heating to boil hot water while saving power. The setting unit 52 includes, for example, a remote controller, and may be wired or wireless.
[0027]
The heat pump type hot water heater 1 configured as described above performs the processing after step ST1 shown in FIG.
[0028]
In step ST1, the temperature sensor 51 detects the outside air temperature, supplies this detection output to the control unit 50, and proceeds to step ST2. In step ST2, the control unit 50 controls the capacity of the compressor 15 based on the outside air temperature, and proceeds to step ST3.
[0029]
Here, as shown in FIG. 4, the control unit 50 changes the operating capacity of the compressor 15 for each mode set by the setting unit 52 according to the outside air temperature. FIG. 4 shows that the heating capacity ratio decreases when the outside air temperature is low. For this reason, when the outside air temperature is low, it is necessary to operate the compressor 15 with a driving capability higher than usual. The compressor 15 does not need to be operated with such a high driving capability when the outside air temperature is high.
[0030]
For example, in the case of the standard mode, the control unit 50 controls the operating capacity of the compressor 15 to a first predetermined value, for example, 6.0 kW when the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, for example, 15 ° C. or higher. Furthermore, in the case of the rapid mode, the control unit 50 controls the operating capacity of the compressor 15 to a second predetermined value, for example, 7.5 kW when the outside air temperature is 15 ° C. or higher. In the case of the saving mode, the controller 50 controls the operating capacity of the compressor 15 to a third predetermined value, for example, 4.0 kW when the outside air temperature is 15 ° C. or higher.
[0031]
The compressor 15 includes an inverter so as to compress the refrigerant with the operation capacity set and controlled in this way. The compressor 15 supplies the compressed refrigerant to the hot water circulation unit 20 via the connection valve 16. On the other hand, the refrigerant that has released heat in the hot water circulation unit 20 returns to the cooling circulation unit 10 via the connection valve 17. Thus, the refrigerant circulates.
[0032]
In step ST <b> 3, the first water temperature detector 26 and the second water temperature detector 28 detect the water temperature supplied to the condenser 27 and the water temperature of the hot water coming out of the condenser 27, and output the detected output to the control unit 50. Then, the process proceeds to step ST4.
[0033]
In step ST4, the control unit 50 determines whether the temperature of the hot water detected by the second water temperature detector 28 is equal to or lower than a predetermined temperature. If the temperature is not higher than the predetermined temperature, the control unit 50 proceeds to step ST5. Proceed to ST6. In addition, the predetermined temperature here is the same as the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 23, and is 60 ° C. at the maximum in the case of the HFC refrigerant. The temperature can be set by the setting unit 52.
[0034]
In step ST5, the control unit 50 throttles the flow rate adjustment valve 25 so that the water temperature detected by the second water temperature detector 28 becomes a predetermined temperature, and proceeds to step ST7.
In step ST6, the control unit 50 opens the flow rate adjustment valve 25 so that the water temperature detected by the second water temperature detector 28 becomes a predetermined temperature, and proceeds to step ST7. The controller 50 also monitors the detection output of the first water temperature detector 26 when adjusting the flow rate adjustment valve 25. For example, the control unit 50 may open the flow rate adjustment valve 25 when the water temperature detected by the first water temperature detector 26 has already reached a predetermined temperature.
[0035]
In step ST7, the controller 50 determines whether or not to end the operation. When the operation is not ended, the control unit 50 returns to step ST3, and when the operation is ended, the operation of each part is ended. For example, when it is determined that the hot water in the hot water storage tank 23 has reached a predetermined amount based on the detection output of the hot water amount detection sensor in the hot water storage tank 23, or when it has been determined that the mode setting has been changed. End the standard mode operation.
[0036]
As described above, the heat pump type hot water heater 1 can efficiently obtain hot water by suppressing wasteful power consumption by increasing the operating capacity of the compressor 15 as the outside air temperature decreases. That is, when the outside air temperature is high, if the discharge amount of the compressed refrigerant is increased, a problem occurs if the capacity is too high. Therefore, the water can be efficiently heated by reducing the capacity according to the outside air temperature. Furthermore, by providing each mode of the standard mode, the rapid mode, and the saving mode, the hot water can be obtained according to the user's preference.
[0037]
In addition, the heat pump type water heater 1 has a daytime A time zone (7:00 to 18:00), a daytime B time zone (18:00 to 23:00), and a midnight time zone (23:00 to 7:00). Provided, and different control is performed in each time zone. Specifically, the control unit 50 includes a timer (not shown) and performs predetermined control on the hot water circulation unit 20 in each time zone. For example, in the daytime A time zone, the processing after step ST11 shown in FIG. 5 is performed.
[0038]
In step ST11, the control unit 50 determines whether or not all of the hot water in the hot water storage tank 23 is in a boiling state. Specifically, it is determined whether the hot water amount in the hot water storage tank 23 is full by the hot water amount detection sensor, and further whether the hot water in the hot water storage tank 23 is 60 ° C. (in the case of HFC refrigerant) by the tank hot water sensor. If any of the conditions is not satisfied, the process proceeds to step ST12 assuming that the entire amount is not heated. On the other hand, when these conditions are satisfied, the process proceeds to step ST13 assuming that the entire amount is heated.
[0039]
In step ST12, the control unit 50 controls the flow rate adjustment valve 25 so that the hot water in the hot water storage tank 23 is fully heated while monitoring the detection outputs of the hot water amount detection sensor and the tank water temperature sensor in the hot water storage tank 23. Then, hot water is supplied to the hot water storage tank 23, and the process proceeds to step ST13.
[0040]
In step ST13, the control unit 50 determines whether or not the daytime A time zone process is to be terminated. If not, the control unit 50 returns to step ST11, and if the process is terminated, the operation is terminated. For example, the process ends when the daytime A time zone changes to the daytime B time zone or when the power is turned off.
[0041]
Moreover, the control part 50 performs the process after step ST21 shown in FIG. 6 at the time of a daytime B time zone.
[0042]
In step ST21, the control unit 50 determines whether or not the hot water is up to a predetermined hot water amount by the hot water amount detection sensor in the hot water storage tank 23. If the hot water is not up to the predetermined hot water amount, the control unit 50 proceeds to step ST22. Proceed to ST23. The predetermined amount of hot water is preferably 100 liters when the season is summer and 150 liters when the season is winter.
[0043]
In step ST22, the control unit 50 operates the circulation pump 24, controls the opening of the flow rate adjustment valve 25 so as to obtain hot water at a predetermined temperature, replenishes hot water storage tank 23 with hot water, and returns to step ST21. .
[0044]
In step ST23, the control unit 50 operates a 5-minute timer for ending after 5 minutes, and proceeds to step ST24.
[0045]
In step ST24, the control unit 50 determines whether or not the end time set by the timer set has been reached. If the end time is not reached, the control unit 50 waits in step ST24, and ends the process when the end time is reached. Therefore, the control unit 50 continues the operation after setting the timer, and controls the cooling circulation unit 10 and the hot water circulation unit 20 so as to end the operation after 5 minutes.
[0046]
Moreover, the control part 50 performs the process after step ST31 shown in FIG. 7 at the time of midnight.
[0047]
In step ST31, the control unit 50 sets the operating capacity of the compressor 15, and proceeds to step ST32. Specifically, the control unit 50 obtains the outside air temperature at the time of 23:00 from the temperature sensor 51, and sets the operation capacity when the compressor 15 is operated on the next morning based on the outside air temperature. In addition, as shown in FIG. 4, the driving capability can be set corresponding to each of the standard mode, the rapid mode, and the saving mode.
[0048]
In step ST32, the control unit 50 detects the amount of hot water using the hot water amount detection sensor in the hot water storage tank 23, and proceeds to step ST33.
[0049]
In step ST33, the control unit 50 calculates an operation time required from the restart of the operation to the completion of the operation based on the above-described operation capacity, the amount of hot water, and the water supply temperature obtained from the tank water temperature sensor. The completion of the operation referred to here means that the operation is performed until the steady state (all-boiling state) in the daytime A time zone. Further, the control unit 50 corrects the driving time in consideration of the fluctuation factor of the driving time, calculates the final driving time, and proceeds to step ST34.
[0050]
In step ST34, the control unit 50 sets a timer so that the operation is completed before the end of the midnight time period, and proceeds to step ST35. Specifically, the control unit 50 sets the timer so that the driving time calculated based on 7:00 is traced and the driving is started at the traced time.
[0051]
In step ST35, the control unit 50 monitors the detection output of the hot water detection sensor to determine whether there has been a change in the hot water amount in the hot water storage tank 23. If a change has occurred, the control unit 50 proceeds to step ST36, and no change has occurred. Advances to step ST37.
[0052]
In step ST36, the control unit 50 controls the flow rate adjustment valve 25 so that the hot water in the hot water storage tank 23 becomes a predetermined amount of hot water, replenishes the hot water storage tank 23 with hot water, and returns to step ST33. In addition, replenishment of warm water is performed similarly to the process in the daytime B time slot | zone shown in FIG.
[0053]
In step ST37, the control unit 50 determines whether the timer set time has come, and when the set time is reached, the process proceeds to step ST38, and when it is not the set time, the process returns to step ST35.
[0054]
In step ST38, the control unit 50 starts the operation with the compressor 15 having the operation capacity set in step ST31.
[0055]
As described above, the heat pump type hot water heater 1 secures a predetermined temperature and a necessary amount of hot water most efficiently in each time zone in consideration of the fact that the use situation of hot water varies depending on the time zone, and reduces power consumption. Can be reduced.
[0056]
(Second Embodiment)
The heat pump type hot water heater 1 according to the second embodiment can set the hot water in the hot water storage tank 23 to 60 ° C. or more (in the case of HFC refrigerant) by using the electric heater 31. At this time, the control part 50 of the heat pump type hot water heater 1 performs the processes from step ST41 to ST48 shown in FIG. In addition, since the process from step ST41 to ST46 is the same as the process from step ST1 to ST6, a part of overlapping description is omitted.
[0057]
In step ST42, the control part 50 is controlling the capability of the compressor 15 based on external temperature similarly to step ST2 mentioned above.
[0058]
In step ST47 after the flow rate adjustment valve 25 is throttled in step ST45 or the flow rate adjustment valve 25 is opened in step ST46, the control unit 50 determines that the entire amount in the hot water storage tank 23 is the first set temperature (for example, 60 ° C.). When the temperature reaches the first set temperature, the process proceeds to step ST48, and when the temperature does not reach the first set temperature, the process returns to step ST43. The first set temperature may be any temperature that can be heated by the condenser 27, and can be set by the setting unit 52.
[0059]
In step ST48, the control unit 50 turns on the electric heater 31. Then, the detection output of the tank water temperature sensor in the hot water storage tank 23 is monitored, and when the temperature of the hot water reaches the second set temperature, the electric heater 31 is turned off and the process ends. The second set temperature is preferably 70 ° C. to 90 ° C., and can be set according to the detection output of the temperature sensor 51 or can be set by the setting unit 52.
[0060]
In the rapid mode, the heat pump type hot water heater 1 may use not only the condenser 27 but also the electric heater 31 at the same time. Thereby, the heat pump type water heater 1 can heat water to the first set temperature faster and can obtain hot water in a short time.
[0061]
CO ₂ Since the heat pump type hot water heater 1 using the refrigerant does not use the electric heater 31, the same process as the process controlled by the electric heater 31 is performed only by the heat pump.
[0062]
Furthermore, as in the first embodiment, the heat pump hot water heater 1 has a daytime A time zone, a daytime B time zone, and a midnight time zone, and performs different control in each time zone. Specifically, the control unit 50 of the heat pump type hot water heater 1 performs the same process as the process of steps ST11 to ST13 shown in FIG. 5 during the daytime A time zone. At this time, the hot water in the hot water storage tank 23 is heated to the first set temperature.
[0063]
However, in consideration of the case where the outside air temperature is very low, when the first set temperature and the second set temperature are different, the control unit 50 may turn on the electric heater 31 in step ST12. In order to suppress power consumption, for example, the electric heater 31 may be turned on from 15:00.
[0064]
Moreover, the control part 50 performs the process similar to the process from step ST21 to ST24 shown in FIG. In step ST22, the control unit 50 may not only supply the hot water to the hot water storage tank 23 by controlling the flow rate adjusting valve 25, but may also turn on the electric heater 31 to further heat the hot water.
[0065]
Control unit 50 performs processing similar to the processing in steps ST31 to ST38 shown in FIG. 7 during the midnight time zone. At this time, in step ST33, when it is necessary to turn on the electric heater 31 when the first set temperature and the second set temperature are different, the control unit 50 further considers the operation time of the electric heater 31. The final operation time is calculated.
[0066]
In step ST38, the control unit 50 turns on the electric heater 31 when it is necessary to further heat the hot water by the electric heater 31.
[0067]
As described above, the heat pump type hot water heater 1 can obtain hot water efficiently by setting the whole amount to the boiling state, maintaining the predetermined amount of hot water, or setting the timer according to each time zone.
[0068]
Moreover, the control part 50 of the heat pump type hot water heater 1 circulates when the amount of hot water in the hot water storage tank 23 is less than a necessary minimum level (for example, 50 liters) in any mode and in any time zone. While the pump 24 is opened, hot water is supplied to the hot water storage tank 23 while controlling the flow rate adjustment valve 25. Thereby, the minimum required amount of hot water can always be ensured.
[0069]
【The invention's effect】
According to the heat pump type hot water heater and the operation method thereof according to the present invention, by controlling the operation capability of compressing the refrigerant based on the detected outside air temperature, if the outside air temperature is too low, the operation capability is also lowered accordingly. Therefore, it is possible to prevent wasteful power consumption for compressing and heating the refrigerant, and to obtain hot water efficiently.
[0070]
According to the heat pump type hot water heater and the operation method thereof according to the present invention, the operation capability of compressing the refrigerant is controlled based on the detected outside air temperature, and the stored water is further heated. Thereby, when the outside air temperature is too low, the driving capability is increased accordingly, so that it is possible to prevent wasteful power consumption for compressing and heating the refrigerant, efficiently obtaining hot water, Hot water that is hotter than before can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump type hot water heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a hot water storage tank of a heat pump type hot water heater.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the control contents when the heat pump type hot water heater heats water without using an electric heater.
FIG. 4 is a diagram for explaining setting of the operation capacity of a compressor based on an outside air temperature and an operation mode.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the control contents when the heat pump type water heater operates in the daytime A time zone.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the control contents when the heat pump type hot water heater is operated in the daytime B time zone.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the control contents when the heat pump type hot water heater operates in the midnight time zone.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the contents of control when the heat pump type hot water heater uses an electric heater to heat water.
[Explanation of symbols]
1 Heat pump water heater
15 Compressor
25 Flow control valve
27 Condenser
28 Second water temperature detector
31 Electric heater
50 Control unit
51 Temperature sensor

Claims

冷媒を圧縮する圧縮手段と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、
前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、
前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、
前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、
前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、
前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される水の温度が所定の温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、
を備えたヒートポンプ式給湯機。Compression means for compressing the refrigerant;
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature;
Any one of a standard mode for setting the operation capacity of the compression means to a predetermined operation capacity, a rapid mode for setting an operation capacity larger than the standard mode, and a saving mode for setting an operation capacity smaller than the standard mode. Mode setting means for setting;
Based on the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means and the setting mode set by the mode setting means , when the outside air temperature is less than a predetermined temperature, the driving capability according to the setting mode is increased, A compression control means for controlling the compression means by switching the operation capacity of the compression means so that the operation capacity according to the setting mode is lowered when the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature ;
Heat exchange between the refrigerant compressed by the compression means and water, and heat the water;
Cooling means for cooling the refrigerant heat-exchanged with water by the heat exchange means, and supplying the cooled refrigerant to the compression means;
A hot water storage tank for storing hot water heated by the heat exchange means;
Detection means for detecting the temperature of the water heated by the heat exchange means;
Water amount control means for controlling the flow rate of water supplied to the heat exchange means so that the temperature of water detected by the detection means becomes a predetermined temperature;
A heat pump type water heater equipped with.

冷媒を圧縮する圧縮手段と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、
前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、
前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、
前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、
前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、
前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される水の温度が第１の設定温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、
前記貯湯タンク内の水を第２の設定温度になるまで加熱する加熱手段と、
を備えたヒートポンプ式給湯機。Compression means for compressing the refrigerant;
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature;
Any one of a standard mode for setting the operation capacity of the compression means to a predetermined operation capacity, a rapid mode for setting an operation capacity larger than the standard mode, and a saving mode for setting an operation capacity smaller than the standard mode. Mode setting means for setting;
Based on the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means and the setting mode set by the mode setting means , when the outside air temperature is less than a predetermined temperature, the driving capability according to the setting mode is increased, A compression control means for controlling the compression means by switching the operation capacity of the compression means so that the operation capacity according to the setting mode is lowered when the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature ;
Heat exchange between the refrigerant compressed by the compression means and water, and heat the water;
Cooling means for cooling the refrigerant heat-exchanged with water by the heat exchange means, and supplying the cooled refrigerant to the compression means;
A hot water storage tank for storing hot water heated by the heat exchange means;
Detection means for detecting the temperature of the water heated by the heat exchange means;
Water amount control means for controlling the flow rate of water supplied to the heat exchange means so that the temperature of water detected by the detection means becomes a first set temperature;
Heating means for heating the water in the hot water storage tank to a second set temperature;
A heat pump type water heater equipped with.

前記加熱手段は、前記外気温検出手段で検出した外気温に応じて第２の設定温度を設定する請求項２記載のヒートポンプ式給湯機。 The heat pump type hot water heater according to claim 2, wherein the heating means sets a second set temperature according to the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means.

前記貯湯タンク内の水の温度を検出するタンク水温検出手段を更に備え、A tank water temperature detecting means for detecting the temperature of the water in the hot water storage tank;
前記水量制御手段は、さらに、前記タンク水温検出手段が検出する水の温度が所定の温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する請求項１から請求項３のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機。4. The apparatus according to claim 1, wherein the water amount control unit further controls a flow rate of water supplied to the heat exchange unit such that a temperature of the water detected by the tank water temperature detection unit becomes a predetermined temperature. The heat pump type hot water heater according to claim 1.

前記貯湯タンク内の水の温度を検出するタンク水温検出手段と、Tank water temperature detecting means for detecting the temperature of water in the hot water storage tank;
前記タンク水温検出手段の検出する水の温度が第２の設定温度になるように、前記水量制御手段の流量及び前記加熱手段の加熱温度を制御する水温制御手段を更に備えた請求項 The water temperature control means for controlling the flow rate of the water amount control means and the heating temperature of the heating means so that the water temperature detected by the tank water temperature detection means becomes a second set temperature. ２又は請求項３記載のヒートポンプ式給湯機。The heat pump type hot water heater according to claim 2 or claim 3.

前記貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出手段を備え、Hot water amount detecting means for detecting the amount of hot water in the hot water storage tank,
前記水量制御手段は、さらに、前記湯量検出手段が検出する湯量が所定の湯量になるように前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機。 The said water amount control means further controls the flow volume of the water supplied to the said heat exchange means so that the amount of hot water which the said hot water amount detection means detects becomes predetermined | prescribed hot water amount. Heat pump water heater.

前記湯量検出手段が所定の湯量を検出してから所定時間経過後に運転を停止するタイマー手段を更に備えた請求項６記載のヒートポンプ式給湯機。The heat pump type hot water heater according to claim 6, further comprising timer means for stopping operation after a predetermined time has elapsed since the hot water amount detecting means has detected a predetermined hot water amount.

前記貯湯タンク内の水の温度を検出するタンク水温検出手段と、Tank water temperature detecting means for detecting the temperature of water in the hot water storage tank;
前記貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出手段と、 Hot water detection means for detecting the amount of hot water in the hot water storage tank;
少なくとも第１の時刻における前記外気温検出手段と前記タンク水温検出手段と前記湯量検出手段の各出力に基づいて、圧縮手段の運転開始時の運転能力を設定し、第２の時刻に貯湯タンクの全湯量が所定の温度になるように運転時間を逆算し、第２の時刻から逆算した時刻に運転を開始する運転開始設定手段を更に備えた請求項１から請求項７のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機。 Based on the outputs of the outside air temperature detecting means, the tank water temperature detecting means, and the hot water amount detecting means at least at the first time, the operation capacity at the start of the operation of the compression means is set, and the hot water storage tank is set at the second time. The operation start setting means is further provided for starting operation at a time calculated backward from the second time so that the total amount of hot water reaches a predetermined temperature. Heat pump water heater.

外気温を検出し、Detect outside temperature
検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、 The detected outside air temperature is set to any one of a standard mode set to a predetermined driving capacity, a rapid mode set to a driving capacity larger than the standard mode, and a saving mode set to a driving capacity smaller than the standard mode. On the basis of the set mode, when the outside air temperature is lower than the predetermined temperature, the driving capability according to the setting mode is high, and when the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the driving capability according to the setting mode. Control the driving capacity to compress the refrigerant so that
前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、Heating the water by exchanging heat between the refrigerant compressed with the operating capacity and the water,
加熱された水の温度を検出し、Detect the temperature of the heated water,
検出された水の温度が所定の温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、Control the flow rate of water for heat exchange so that the detected water temperature becomes a predetermined temperature,
加熱された水を貯湯タンクに貯湯するヒートポンプ式給湯機の運転方法。A method of operating a heat pump water heater that stores heated water in a hot water storage tank.

外気温を検出し、Detect outside temperature
検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、The detected outside air temperature is set to any one of a standard mode set to a predetermined driving capacity, a rapid mode set to a driving capacity larger than the standard mode, and a saving mode set to a driving capacity smaller than the standard mode. On the basis of the set mode, when the outside air temperature is lower than the predetermined temperature, the driving capability according to the setting mode is high, and when the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the driving capability according to the setting mode. Control the driving capacity to compress the refrigerant so that
前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、  Heating the water by exchanging heat between the refrigerant compressed with the operating capacity and the water,
加熱された水の温度を検出し、  Detect the temperature of the heated water,
検出された水の温度が第１の設定温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、  Control the flow rate of water for heat exchange so that the detected water temperature becomes the first set temperature,
加熱された水を貯湯タンクに貯湯し、  Hot water is stored in a hot water storage tank,
前記貯湯タンクに貯湯された水を第２の設定温度になるまで加熱するヒートポンプ式給湯機の運転方法。  The operation method of the heat pump type hot water heater which heats the water stored in the hot water storage tank until it reaches a second set temperature.

検出した外気温に応じて前記第２の設定温度を設定する請求項１０記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。The operation method of the heat pump type hot water heater according to claim 10, wherein the second set temperature is set according to the detected outside air temperature.

さらに、熱交換により加熱された水の温度を検出し、Furthermore, the temperature of the water heated by heat exchange is detected,
検出した水の温度が所定の温度になるように、熱交換するための水の流量を制御する請求項９から請求項１１のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。 The operation method of the heat pump type hot water heater according to any one of claims 9 to 11, wherein the flow rate of water for heat exchange is controlled so that the detected temperature of the water becomes a predetermined temperature.

さらに、熱交換により加熱された水の温度を検出し、Furthermore, the temperature of the water heated by heat exchange is detected,
検出した水の温度が第２の設定温度になるように、熱交換するための水の流量及び貯湯された水の加熱温度を制御する請求項１０又は請求項１１記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。 The operation of the heat pump type water heater according to claim 10 or 11, wherein the flow rate of water for heat exchange and the heating temperature of the stored hot water are controlled so that the detected water temperature becomes a second set temperature. Method.

さらに、前記貯湯タンク内の湯量を検出し、Furthermore, the amount of hot water in the hot water storage tank is detected,
検出した湯量が所定の湯量になるように熱交換をするための水の流量を制御する請求項 Claims for controlling the flow rate of water for heat exchange so that the detected amount of hot water becomes a predetermined amount of hot water ９から請求項１３のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。The operation method of the heat pump type water heater according to any one of claims 9 to 13.

さらに、所定の湯量を検出してから所定時間経過後に運転を停止する請求項１４記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。Furthermore, the operation method of the heat pump type hot water heater according to claim 14, wherein the operation is stopped after a predetermined time has elapsed since a predetermined amount of hot water was detected.

さらに、貯湯された水の温度及び湯量を検出し、In addition, the temperature and amount of hot water stored are detected,
少なくとも第１の時刻における外気温と貯湯された水の温度と湯量に基づいて、冷媒圧縮の運転開始時の運転能力を設定すると共に貯湯された全湯量が第２の時刻に所定の温度になるように運転時間を逆算し、 Based on at least the outside air temperature at the first time, the temperature of the stored hot water, and the amount of hot water, the operating capacity at the start of the refrigerant compression operation is set, and the total amount of hot water stored becomes a predetermined temperature at the second time. So that the driving time is calculated backwards
第２の時刻から逆算した時刻に運転を開始する請求項９から請求項１５のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。 The operation method of the heat pump type hot water heater according to any one of claims 9 to 15, wherein the operation is started at a time calculated backward from the second time.