JP2004232937A

JP2004232937A - Heat pump water heater

Info

Publication number: JP2004232937A
Application number: JP2003021130A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Marumoto; 一彦丸本; Hideki Ono; 英樹大野; Tatsumura Mo; 立群毛; Ryuta Kondo; 龍太近藤; Nobuhiko Fujiwara; 宣彦藤原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat pump water heater capable of immediately starting operation in an appropriate condition at the time of starting of use and quickly controlling hot water at an appropriate temperature. <P>SOLUTION: A control section receives initial parameters from an incoming water temperature sensor, an outside temperature sensor, a heat exchanger temperature sensor and a compressor temperature sensor. The control section reads out a set temperature provided from a remote controller. The control section calculates a control parameter on the basis of the initial parameters and the set temperature before starting of use. The control section stores the calculated control parameter in a built-in memory. The control section controls a first pressure reducing valve circuit on the basis of the control parameter stored in the memory. The control section controls a target value of the number of revolutions of the compressor and that of the blower on the basis of the control parameter stored in the memory before starting of use. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプを用いた給湯装置（以下、ヒートポンプ給湯装置と呼ぶ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、種々のヒートポンプ給湯装置が開発されている。ヒートポンプは、主として、吸熱器、圧縮機、放熱器および減圧弁からなり、冷媒がこれらの吸熱器、圧縮機、放熱器および減圧弁を備えた閉回路を循環する。この場合、冷媒が減圧弁を通ることにより低温低圧になり、低温低圧の冷媒が吸熱器に供給されることにより外気の熱が吸収される。さらに、熱を吸収した冷媒が圧縮機により圧縮されることによって高温高圧になり、放熱器により冷媒の熱が水道水に与えられる。これにより、低い電力で水道水が加熱される。
【０００３】
このようなヒートポンプ給湯装置には、貯湯タンクを備え、予め加熱された温水を貯湯タンクに貯えておく貯湯式のヒートポンプ給湯装置と、使用時に水道水を瞬間的に加熱する瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置とがある。
【０００４】
貯湯式のヒートポンプ給湯装置では、マイクロコンピュータの制御により、深夜のうちに水道水を加熱し、その温水を貯湯タンクに貯える。したがって、使用者が温水用の水道栓を開くと、貯湯タンクに貯えられた温水が蛇口から供給される。使用者が水道栓を閉じると、貯湯タンクからの温水の供給が停止される。このような貯湯式のヒートポンプ給湯装置では、ヒートポンプの動作および停止が使用者の操作とは無関係にマイクロコンピュータにより制御される。
【０００５】
上記の貯湯式のヒートポンプ給湯装置においては、貯湯タンクは一日に家庭で使用される湯量をまかなうため一般的に３００〜４００リットル程度の容量が必要とされるため小型化が困難となる。また、耐圧性能を満足するために貯湯タンク軽量化は困難である。このため、運搬時の問題や設置工事の問題を考慮して、ヒートポンプ給湯装置は一般的に２つのユニットで構成される。さらに、設置後は、通常貯湯タンクは満水状態であり、その重量は数百キログラムとなる。これらにより、ヒートポンプ給湯装置を設置するための広い設置スペースが必要となるとともに、設置場所には多大な耐荷重が要求される。
【０００６】
そこで、近年、貯湯タンクを有さない瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置では、使用時にヒートポンプを動作させて瞬間的に水道水を加熱し、温水を蛇口から供給する。このような瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置では、貯湯タンクが不要であるため、小型化および軽量化が可能である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−３１１５９７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置においては、使用者が水道栓を閉じると、ヒートポンプの動作が停止する。すなわち、使用者の操作に連動してヒートポンプの動作およびその停止が任意のタイミングで行われる。
【００１０】
このような瞬間加熱式のヒートポンプでは、使用者により設定された温度の温水を給湯するために必要な動作条件が動作開始時の外気の温度、水道水の温度等の環境条件により異なる。そのため、瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置では、使用者の使用開始に応答してヒートポンプが適切な条件で動作を開始するまでに一定の時間が必要となり、温水を迅速に適切な温度に制御することが難しい。
【００１１】
本発明の目的は、使用開始時に即座に適切な条件で動作を開始することができ、温水を迅速に適切な温度に制御することが可能なヒートポンプ給湯装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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、温水の要否を判定する判定手段と、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路の動作を開始させる制御手段と、制御手段による動作開始前の環境条件を検出する環境条件検出手段と、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件を設定する動作条件設定手段とを備え、制御手段は、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路を動作条件設定手段により設定された動作条件で動作させるものである。
【００１３】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置においては、環境条件検出手段により制御手段による動作開始前の環境条件が検出され、その環境条件に基づいて動作条件設定手段により冷媒循環回路の動作条件が設定される。その後、判定手段により温水の要否が判定され、温水が必要であると判定された場合に制御手段により冷媒循環回路の動作が開始される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、冷媒流路および水流路を有する放熱器、減圧手段、吸熱器および圧縮機を含み、放熱器の冷媒流路、減圧手段、吸熱器および圧縮機に冷媒を循環させる冷媒循環回路と、放熱器の水流路に水を供給するとともに、放熱器により得られた温水を出湯する水供給路と、温水の要否を判定する判定手段と、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路の動作を開始させる制御手段と、制御手段による動作開始前の環境条件を検出する環境条件検出手段と、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件を設定する動作条件設定手段とを備え、制御手段は、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路を動作条件設定手段により設定された動作条件で動作させるものである。
【００１５】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置においては、環境条件検出手段により制御手段による動作開始前の環境条件が検出され、その環境条件に基づいて動作条件設定手段により冷媒循環回路の動作条件が設定される。その後、判定手段により温水の要否が判定され、温水が必要であると判定された場合に制御手段により冷媒循環回路の動作が開始される。
【００１６】
それにより、冷媒循環回路の動作条件が動作開始前に設定されるので、冷媒循環回路の動作開始時に予め設定された動作条件で冷媒循環回路が即座に動作することができる。したがって、温水の使用開始時に即座に適切な条件で冷媒循環回路の動作を開始することができる。その結果、温水を迅速に適切な温度に制御することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、水供給路から出湯されるべき温水の温度を設定する温度設定手段をさらに備え、動作条件設定手段は、温度設定手段により設定された温度および制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件を設定するものである。それにより、温度設定手段により設定された温度および制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件が設定され、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は外気の温度を含み、環境条件検出手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含むものである。それにより、外気温度検出手段により検出された外気の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が動作開始前に設定されるので、外気の温度にかかわらず、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は水供給路に導入される水の温度を含み、環境条件検出手段は、水供給路に導入される水の温度を検出する給水温度検出手段を含むものである。それにより、給水温度検出手段により検出された水供給路に導入される水の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が設定されるので、給水温度にかかわらず、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は圧縮機の温度を含み、環境条件検出手段は、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を含むものである。それにより、圧縮機温度検出手段により検出された圧縮機の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が設定されるので、動作開始前の圧縮機の温度を考慮して、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は熱交換器の温度を含み、環境条件検出手段は、熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段を含むものである。それにより、熱交換器温度検出手段により検出された熱交換器の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が設定されるので、動作開始前の熱交換器の温度を考慮して、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜６のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作条件は減圧手段の減圧能力を含み、動作条件設定手段は、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて減圧手段の減圧能力を設定し、制御手段は、動作開始前に減圧手段を動作条件設定手段により設定された減圧能力に制御するものである。それにより、動作開始前に検出された環境条件に基づいて減圧手段の減圧能力が設定されるので、動作開始直後から減圧手段を設定された減圧能力で動作させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作条件は圧縮機の圧縮機能力を含み、動作条件設定手段は、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて圧縮機の圧縮機能力を設定し、制御手段は、動作開始時に圧縮機を動作条件設定手段により設定された圧縮機能力に制御するものである。それにより、動作開始前に検出された環境条件に基づいて圧縮機の圧縮機能力が設定されるので、動作開始直後から圧縮機を設定された圧縮機能力で動作させることができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項２〜８のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、吸熱器は、外気の熱を冷媒に与える熱交換器および外気を熱交換器に送る送風機を含み、動作条件は送風機の送風能力を含み、動作条件設定手段は、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて送風機の送風能力を設定し、制御手段は、動作開始時に送風機を動作条件設定手段により設定された送風能力に制御するものである。それにより、動作開始前に検出された環境条件に基づいて送風機の送風能力が設定されるので、動作開始直後から送風機を設定された送風能力で動作させることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項２〜９のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、制御手段による動作開始後に冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作状態を検出する動作状態検出手段をさらに備え、制御手段は、動作開始後に動作状態検出手段により検出された動作状態に基づいて冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作を制御するものである。それにより、動作開始後に冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作状態が検出され、検出された動作状態に基づいて冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作が制御されるので、環境条件の変動により冷媒循環回路または水供給路の動作状態が動作開始前に予測された状態から変動した場合でも、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、放熱器により得られる温水の温度を検出する出湯温度検出手段を含み、制御手段は、動作開始後に出湯温度検出手段により検出された温度および温度設定手段により設定された温度に基づいて冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作を制御するものである。それにより、環境条件の変動により実際に出湯される温水の温度が設定された温度と異なる場合でも、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、制御手段は、温度設定手段により設定された温度および出湯温度検出手段により検出された温度に基づいて圧縮機の圧縮機能力を制御するものである。それにより、環境条件の変動により実際に出湯された温度が設定された温度と異なる場合に、圧縮機の圧縮機能力を制御し、冷媒循環回路を流れる冷媒循環量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、水供給路に流れる水の流量を制御する流量調整手段とをさらに備え、制御手段は、温度設定手段により設定された温度および出湯温度検出手段により検出された温度に基づいて流量調整手段を制御するものである。それにより、環境条件の変動により実際に出湯された温度が設定された温度と異なる場合に、流量調整手段により水供給路に流れる水の流量を調整することにより温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含み、吸熱器は、外気の熱を冷媒に与える熱交換器および外気を熱交換器に送る送風機を含み、制御手段は、動作開始前に外気温度検出手段により検出された温度および動作開始後に外気温度検出手段により検出された温度に基づいて送風機の送風能力を制御するものである。それにより、動作開始前の外気の温度と動作開始後の外気の温度とが異なる場合に送風機の送風能力を制御し、外気からの吸熱量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００３０】
請求項１５に記載の発明は、請求項１０〜１４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を含み、制御手段は、動作開始前に圧縮機温度検出手段により検出された温度および動作開始後に圧縮機温度検出手段により検出された温度に基づいて減圧手段の減圧能力を制御するものである。それにより、動作開始前の圧縮機の温度と動作開始後の圧縮機の温度とが異なる場合には圧縮機により圧縮される冷媒の温度も変化するため、減圧手段の減圧能力を制御し、冷媒循環回路を流れる冷媒循環量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００３１】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０〜１５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段を含み、制御手段は、動作開始前に熱交換器温度検出手段により検出された温度および動作開始後に熱交換器温度検出手段により検出された温度に基づいて減圧手段の減圧能力を制御するものである。それにより、動作開始前の熱交換器の温度と動作開始後の熱交換器の温度とが異なる場合には熱交換器内を流通する冷媒の温度も変化するため、減圧手段の減圧能力を制御し、冷媒循環回路を流れる冷媒循環量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００３２】
請求項１７に記載の発明は、請求項１〜１６のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、冷媒は、二酸化炭素よりなっていることにより、冷媒として二酸化炭素を用いることによって、圧縮機内での作動圧力を高くすることができ、低圧から高圧への圧縮比を小さくすることができる。それにより、圧縮機での圧縮効率が向上し、高温な温水を供給することができる。さらに、放熱器において冷媒が超臨界状態にあるので潜熱が不要となる。それにより、冷媒から水に効率的に熱量を供給することができる。その結果、ヒートポンプの効率を示す成績係数ＣＯＰ（熱出力／駆動エネルギー入力）が大きくなる。また、低温化でも低圧が高いため、寒冷地等でも容易にヒートポンプ給湯装置が作動することができる。
【００３３】
【実施例】
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。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施例に係る瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置１００の構成を示す模式図である。
【００３５】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１００は、冷媒循環回路１１０、第１の水循環回路１２０および第２の水循環回路１３０により構成される。
【００３６】
冷媒循環回路１１０は、吸熱器１、圧縮機２、圧縮機温度センサ２０、第１の放熱器３、熱交換器温度センサ１７、第１の減圧弁４、第２の放熱器５、第２の減圧弁６、第１のバイパス弁７および第２のバイパス弁８を備える。
【００３７】
吸熱器１は熱交換器１ａおよび送風機１ｂからなる。第１の放熱器３および第２の放熱器５は熱交換器からなる。熱交換器１ａの冷媒出口は、配管３１を介して圧縮機２の入口に接続されている。圧縮機２の出口は、配管３２を介して第１の放熱器３の冷媒入口に接続されている。また、圧縮機２には圧縮機温度センサ２０が取り付けられている。第１の放熱器３は、配管３３を介して第２の放熱器５の冷媒入口に接続され、配管３３には第１の減圧弁４が介挿されている。第１の放熱器３には熱交換器温度センサ１７が取り付けられている。第２の放熱器５の冷媒出口は、配管３４を介して熱交換器１ａの冷媒入口に接続され、配管３４には第２の減圧弁６が介挿されている。また、配管３２から配管３５が分岐し、配管３５から配管３６が分岐している。配管３５は配管３３の第１の減圧弁４の下流側に接続され、配管３６は配管３４に接続されている。配管３５には第１のバイパス弁７が介挿され、配管３６には第２のバイパス弁８が介挿されている。
【００３８】
第１の水循環回路１２０は、入水温度センサ１５、レギュレータ１１、第１の流量センサ１２、第１の放熱器３、混合弁１３、第２の流量センサ１４、出湯温度センサ１８および流量調整弁１９を備える。配管４１は配管４２および配管４３に分岐されている。配管４１にはレギュレータ１１が介挿されている。また、配管４１には入水温度センサ１５が取り付けられている。配管４２には第１の流量センサ１２が介挿されている。配管４２は第１の放熱器３の水入口に接続されている。また、第１の放熱器３の水出口は、配管４４を介して混合弁１３の第１の入口に接続されている。配管４３は混合弁１３の第２の入口に接続されている。混合弁１３の出口は、配管４５を介して１または複数の給湯栓２５に接続され、配管４５には第２の流量センサ１４および流量調整弁１９が介挿されている。また、配管４５には出湯温度センサ１８が取り付けられている。
【００３９】
第２の水循環回路１３０は、上記の第２の放熱器５およびポンプ９により構成される。ポンプ９の水出口は配管３７を介して第２の放熱器５の水入口に接続され、第２の放熱器５の水出口は配管３８を介して浴槽１０の入口に接続されている。浴槽１０の出口は配管３９を介してポンプ９の水入口に接続されている。
【００４０】
また、ヒートポンプ給湯装置１００には、室外の温度を測定するための室外温度センサ１６が取り付けられている。
【００４１】
ヒートポンプ給湯装置１００において、主として吸熱器１、圧縮機２、第１の放熱器３、第１の減圧弁４、第２の放熱器５および第２の減圧弁６がヒートポンプを構成する。本実施例では、ヒートポンプの冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いる。この冷媒は、冷媒循環回路１１０内を循環する。
【００４２】
ヒートポンプ給湯装置１００では、冷媒循環回路１１０（ヒートポンプ）の働きにより第１の水循環回路１２０に供給される水道水が加熱され、加熱された水道水が給湯栓２５の蛇口から供給される。また、冷媒循環回路１１０（ヒートポンプ）の働きにより第２の水循環回路１３０を循環する浴槽１０の水または低温になった湯が追い焚きされる。
【００４３】
なお、本実施例のヒートポンプ給湯装置１００では、１つの圧縮機２が用いられているが、複数の圧縮機２を並列に設けてもよい。
【００４４】
次に、図１のヒートポンプ給湯装置１００における冷媒循環回路１１０、第１の水循環回路１２０および第２の水循環回路１３０の各動作について説明する。
【００４５】
まず、図１の冷媒循環回路１１０および第１の水循環回路１２０を用いて水道水Ｗを加熱する方法について説明する。この場合、初期状態として、第１の減圧弁４は絞りの状態にある。第２の減圧弁６は開放されている。また、第１のバイパス弁７および第２のバイパス弁８は閉じており、ポンプ９は停止している。さらに、混合弁１３の第１の入口は開き、第２の入口は閉じている。この初期状態で、送風機１ｂが回転し、圧縮機２が作動する。
【００４６】
冷媒循環回路１１０において、冷媒が第１の減圧弁４を通過することによって、低温低圧のガスになる。低温低圧のガスになった冷媒は、配管３３を介して第２の放熱器５および第２の減圧弁６を通過し、配管３４を介して熱交換器１ａに流入する。熱交換器１ａ内で、冷媒は送風機１ｂによって吸い込まれた外気からの熱を吸収する。外気熱を吸収した冷媒は、蒸発ガス化し、配管３１を介して圧縮機２に流入する。冷媒は、圧縮機２によって圧縮されることにより高温高圧のガスになる。高温高圧ガスになった冷媒は、配管３２を介して第１の放熱器３に流入する。第１の放熱器３によって冷媒の高温の熱が後述する第１の水循環回路１２０に供給される水道水Ｗに放出される。これにより、後述する第１の水循環回路１２０に供給される水道水Ｗが加熱される。その後、冷媒は、第１の減圧弁４に流入する。このサイクルが繰り返される。
【００４７】
一方、第１の水循環回路１２０では、水道水Ｗが配管４１内に供給される。配管４１に取り付けられた入水温度センサ１５は、配管４１内を流れる水道水Ｗの温度を検知している。水道水Ｗは配管４１を介してレギュレータ１１に導かれ、レギュレータ１１によって所定の圧力に調整された後、配管４２を介して第１の流量センサ１２を通過し、第１の放熱器３に流入する。第１の流量センサ１２は、第１の放熱器３に流入する水道水Ｗの流量を検知している。
【００４８】
第１の放熱器３に流入した水道水Ｗは、ヒートポンプにより加熱されて温水になる。この温水は配管４４を介して混合弁１３の第１の入口および混合弁１３の出口を通過する。その後、温水は第２の流量センサ１４を通過し、配管４５を介して給湯栓２５の蛇口から排出される。この場合、第２の流量センサ１４は、配管４５を通過する温水の流量を検知している。また、出湯温度センサ１８は、配管４５を通過する温水の温度を検知している。
【００４９】
次に、図１の冷媒循環回路１１０および第２の水循環回路１３０を用いて浴槽１０内の水または低温の湯を追い焚きする方法について説明する。この場合、初期状態として、第１の減圧弁４は開放されており、第２の減圧弁６は絞りの状態にある。また、第１のバイパス弁７は開放されており、第２のバイパス弁８は閉じている。この初期状態で、送風機１ｂが回転し、圧縮機２が作動し、ポンプ９が作動する。
【００５０】
冷媒循環回路１１０において、冷媒は第２の減圧弁６を通過することによって低温低圧のガスになる。低温低圧のガスになった冷媒は、配管３１を介して熱交換器１ａに流入する。熱交換器１ａ内で、冷媒は送風機１ｂによって吸い込まれた外気からの熱を吸収する。外気熱を吸収した冷媒は、蒸発気化し、配管３４を介して圧縮機２に流入する。冷媒は、圧縮機２によって圧縮されることにより、高温高圧のガスになる。ここで、第１のバイパス弁７が開放されているので、高温高圧ガスになった冷媒は、配管３５および第１のバイパス弁７を通過し、配管３３を介して第２の放熱器５に流入する。第２の放熱器５によって冷媒の高温の熱が後述する第２の水循環回路１３０を循環する水または低温の湯に放出される。このとき、浴槽１０の水または低温の湯が加熱される。その後、冷媒は、第２の減圧弁６に流入する。このサイクルが繰り返される。
【００５１】
一方、第２の水循環回路１３０では、浴槽１０の水または低温の湯がポンプ９によって吸い出され、配管３９，３７を介して第２の放熱器５の水入口に流入する。第２の放熱器５の水入口に流入した水または低温の湯が前述の高温高圧となった冷媒により加熱されて温水になる。この温水は、配管３８を介して浴槽１０に戻される。
【００５２】
なお、冷媒循環回路１１０および第１の水循環回路１２０を用いて水道水Ｗを加熱すると同時に、冷媒循環回路１１０および第２の水循環回路１３０を用いて浴槽１０内の水または低温の湯を追い焚きすることもできる。
【００５３】
この場合、第１の減圧弁４は所定の絞り状態にあり、第２の減圧弁６も所定の絞りの状態にある。また、第１のバイパス弁７および第２のバイパス弁８は閉じている。さらに、混合弁１３の第１の入口は開き、第２の入口は閉じている。この状態で、送風機１ｂが回転し、圧縮機２が作動し、ポンプ９が作動する。水道水Ｗを加熱する方法および浴槽１０内の水または低温の湯を追い焚きする方法は前述と同様である。
【００５４】
図２は遠隔操作装置の一例を示す模式図である。
図２の遠隔操作装置２００は、電源スイッチ３０１、ふろ自動スイッチ３０２、追い焚きスイッチ３０３、液晶表示部３０４、メニュースイッチ３０５、上下スイッチ３０６、確定スイッチ３０７、予約スイッチ３０８、給湯優先スイッチ３０９およびおまかせスイッチ３１０を含む。
【００５５】
使用者により電源スイッチ３０１、ふろ自動スイッチ３０２、追い焚きスイッチ３０３、メニュースイッチ３０５、上下スイッチ３０６、確定スイッチ３０７、予約スイッチ３０８、給湯優先スイッチ３０９およびおまかせスイッチ３１０が押下操作される。それにより、遠隔操作装置２００は、後述するヒートポンプ給湯装置１００の制御部に所定の指令信号を送信する。制御部は、遠隔操作装置２００より送信される所定の指令信号を受信し、ヒートポンプ給湯装置１００の各構成要素を制御する。
【００５６】
例えば、使用者が電源スイッチ３０１を押下することにより図１のヒートポンプ給湯装置１００の各構成要素に制御部による電力供給が許可されるとともに第２の流量センサ１４からの流量値を受信可能な待機状態に設定され、再度押下することにより制御部による電力供給が禁止される。ふろ自動スイッチ３０２を押下することにより図１の浴槽１０内に図示しない水循環回路により所定の温度の水が貯えられる。追い焚きスイッチ３０３を押下することにより冷媒循環回路１１０および第２の水循環回路１３０が動作し、浴槽１０内の温水が追い焚きされる。
【００５７】
また、液晶表示部３０４には、温水の設定温度３０４ａ、設定湯量３０４ｂ、運転状態３０４ｃおよび現在時刻３０４ｄが表示される。
【００５８】
例えば、使用者は、メニュースイッチ３０５を押下することにより、温水の温度の設定、湯量の設定、運転状態の設定および現在時刻の設定の切り替えを行い、上下スイッチ３０６ａ，３０６ｂを押下することにより各設定を行い、確定スイッチ３０７を押下することにより設定内容を確定する。給湯優先スイッチ３０９を押下することにより給湯を優先させるか浴槽１０を優先させるかを切り替える。
【００５９】
例えば、給湯条件を設定する場合、まず給湯優先スイッチ３０９を押下する。温水の温度を設定する場合には、メニュースイッチ３０５により設定温度３０４ａを選択し、さらに上下スイッチ３０６ｂを押下することにより給湯時の設定温度が上昇し、上下スイッチ３０６ａを押下することにより給湯時の設定温度が下降する。ここで、上下スイッチ３０６ａを押下し続けることにより設定温度３０４ａが例えば３５℃以下に設定すると、設定温度３０４ａの代わりに「給湯切」が表示される。この場合、冷媒循環回路１１０の動作が停止され、給湯栓１６の蛇口から水道水Ｗが供給される。
【００６０】
また、浴槽１０の湯量を設定する場合、メニュースイッチ３０５により設定湯量３０４ｂを選択し、さらに上下スイッチ３０６ｂを押下することにより湯量が多めに設定され、上下スイッチ３０６ａを押下することにより湯量が少なめに設定される。また、使用者は、予約スイッチ３０８を押下することにより、所定の時刻に所定の動作を行うよう設定することができる。
【００６１】
図３は図１のヒートポンプ給湯装置１００の制御系の構成を示すブロック図である。
【００６２】
図３に示すように、制御部５０は、第１の流量センサ１２により測定される流量値、第２の流量センサ１４により測定される流量値、入水温度センサ１５により測定される入水温度、室外温度センサ１６により測定される室外温度、熱交換器温度センサ１７により測定される第１の放熱器３の温度、出湯温度センサ１８により測定される出湯温度、圧縮機温度センサ２０により測定される圧縮機２の温度および遠隔操作装置２００から与えられる指令信号を受け取る。
【００６３】
制御部５０は、第１の流量センサ１２により測定される流量値、第２の流量センサ１４により測定される流量値、入水温度センサ１５により測定される入水温度、室外温度センサ１６により測定される室外温度、熱交換器温度センサ１７により測定される第１の放熱器３の温度、出湯温度センサ１８により測定される出湯温度、圧縮機温度センサ２０により測定される圧縮機２の温度および遠隔操作装置２００から与えられる指令信号に基づいて、送風機１ｂの回転数の目標値、第１の減圧弁４の開度、第１のバイパス弁７の開閉、圧縮機２の回転数の目標値、第２のバイパス弁８の開閉、第２の減圧弁６の開度、ポンプ９の回転数の目標値、レギュレータ１１の開閉、混合弁１３の切り替えおよび流量調整弁１９の開度を制御する。
【００６４】
次に、図４はヒートポンプにおけるＣＯ_２冷媒の状態変化をフロン系冷媒と比較して示すモリエル線図である。
【００６５】
図４の縦軸は圧力を示し、横軸はエンタルピを示す。また、一点鎖線ＣはＣＯ_２冷媒の状態変化を示し、点線Ｆはフロン系冷媒の状態変化を示す。Ｃ１はＣＯ_２冷媒の飽和液線を示し、Ｃ２はＣＯ_２冷媒の飽和蒸気線を示し、Ｆ１はフロン系冷媒の飽和液線を示し、Ｆ２はフロン系冷媒の飽和蒸気線を示す。ＰｃはＣＯ_２冷媒の臨界点を示し、Ｐｆはフロン系冷媒の臨界点を示す。ＴｃはＣＯ_２冷媒の等温線を示し、Ｔｆはフロン系冷媒の等温線を示す。
【００６６】
飽和液線Ｃ１，Ｆ１よりも低エンタルピ側では、冷媒は液体状態となり、飽和液線Ｃ１，Ｆ１よりも高エンタルピ側でかつ飽和蒸気線Ｃ２，Ｆ２より低エンタルピ側では、冷媒は液体と気体との二相状態となり、飽和蒸気線Ｃ２，Ｆ２よりも高エンタルピ側では、冷媒は気体状態となる。また、臨界点以上の圧力では、冷媒は超臨界状態となる。
【００６７】
図４の位置Ｓ１１，Ｓ２１は、吸熱器の出口および圧縮機の入口に相当し、位置Ｓ１２，Ｓ２２は圧縮機の出口および放熱器の入口に相当し、位置Ｓ１３，Ｓ２３は放熱器の出口および減圧弁の入口に相当し、位置Ｓ１４，Ｓ２４は減圧弁の出口および吸熱器の入口に相当する。
【００６８】
まず、ＣＯ_２冷媒の状態変化について説明する。位置Ｓ１１のＣＯ_２冷媒は、圧縮機によって高温高圧の超臨界の密度の濃いガス状態になり、位置Ｓ１２に移行する。この過程でＣＯ_２冷媒の圧力およびエンタルピが増加する。次に、位置Ｓ１２のＣＯ_２冷媒が放熱器を通過することにより熱が水に放出され、位置Ｓ１３に移行する。配管の圧力損失を無視すると、この過程でＣＯ_２冷媒の圧力は変化せず、エンタルピが低下する。このとき、ＣＯ_２冷媒の温度は低下する。さらに、位置Ｓ１３のＣＯ_２冷媒が減圧弁を通過することにより低温低圧の液体およびガスの二相状態になり、位置Ｓ１４に移行する。この過程でＣＯ_２冷媒の圧力は低下し、エンタルピは変化しない。その後、位置Ｓ１４のＣＯ_２冷媒が吸熱器を通過することにより外気の熱を吸収しつつ低温低圧のガス状態になり、位置Ｓ１１に移行する。この過程で圧力は変化せず、エンタルピが増加する。
【００６９】
次に、フロン系冷媒の状態変化について説明する。位置Ｓ２１のフロン系冷媒は圧縮機によって高温高圧のガス状態になり、位置Ｓ２２に移行する。この過程でフロン系冷媒の圧力およびエンタルピが増加する。次に、位置Ｓ２２のフロン系冷媒が放熱器を通過することにより熱が水に放出され、位置Ｓ２３に移行する。この過程でフロン系冷媒の圧力は変化せず、エンタルピが低下する。このとき、フロン系冷媒の温度が低下する。それにより、フロン系冷媒は液化する。さらに、位置Ｓ２３のフロン系冷媒が減圧弁を通過することにより低温低圧の液体およびガスの二相状態になり、位置Ｓ２４に移行する。この過程でフロン系冷媒の圧力は低下し、エンタルピは変化しない。その後、位置Ｓ２４のフロン系冷媒が吸熱器を通過することにより外気の熱を吸収しつつ低温低圧のガス状態になり、位置Ｓ２１に移行する。この過程で圧力は変化せずエンタルピが増加する。
【００７０】
このように、ＣＯ_２冷媒では、フロン系冷媒と比較すると、サイクル内での作動圧力が４〜５倍と高くなる一方で、低圧から高圧への圧縮比が小さく、圧縮機での圧縮効率が向上する。その結果、ヒートポンプの効率を示す成績係数ＣＯＰ（熱出力／駆動エネルギー入力）が大きくなる。また、低温下でも低圧が高いため、フロン系冷媒では対応が困難であった寒冷地等でも容易に作動が可能である。
【００７１】
次に、放熱器におけるＣＯ_２冷媒およびフロン系冷媒の加熱特性について説明する。図５は放熱器におけるフロン系冷媒およびＣＯ_２冷媒の加熱特性を示す図である。また、図６は放熱器の構造の一例を示す模式図である。
【００７２】
図５において、縦軸が温度を示し、横軸が放熱器の冷媒入口および水出口から冷媒出口および水入口までの位置を示す。
【００７３】
図６に示すように、第１の放熱器３には、曲折された冷媒用の蛇行配管５００が形成されている。その形成された蛇行配管５００に沿って水用の蛇行配管５０１が形成されている。蛇行配管５０１は蛇行配管５００と接触するように設けられている。
【００７４】
蛇行配管５００の一端には冷媒入口Ｃｉｎが設けられ、蛇行配管５００の他端には冷媒出口Ｃｏｕｔが設けられる。また、蛇行配管５０１の一端には水出口Ｗｏｕｔが設けられ、蛇行配管５０１の他端には水入口Ｗｉｎが設けられる。すなわち、冷媒入口Ｃｉｎと水出口Ｗｏｕｔとが蛇行配管５００，５０１の同じ一端に設けられ、冷媒出口Ｃｏｕｔと水入口Ｗｉｎとが蛇行配管５００，５０１の同じ他端に設けられる。
【００７５】
それにより、後述する図５（ｂ）に示す一定の比例関係を有する温度変化が第１の放熱器３内でも維持され、冷媒から水への熱の供給が効率よく行われる。
【００７６】
図５（ａ）はフロン系冷媒の温度変化Ａ１および水の温度変化Ｂ１を示し、図５（ｂ）はＣＯ_２冷媒の温度変化Ａ２および水の温度変化Ｂ２を示す。
【００７７】
図５（ａ）に示すように、冷媒入口Ｃｉｎから流入したフロン系冷媒が水に熱量を供給することにより、フロン系冷媒の温度が直線的に低下する。しかし、その後、フロン系冷媒が凝縮域に入り、ガス状態から液体状態に変遷する。その際に、冷媒は相変化しているため、潜熱は放出されるが温度は変わらない。そのため、フロン系冷媒の温度が、矢印Ａ１１で示すように、変化せず、フロン系冷媒から水に効率よく熱が供給されない。したがって、水入口Ｗｉｎから流入した水の温度は、矢印Ｂ１１で示すように緩やかに上昇することになる。
【００７８】
一方、図５（ｂ）に示すように、冷媒入口Ｃｉｎから流入したＣＯ_２冷媒が水に熱量を供給することにより、ＣＯ_２冷媒の温度が直線的に低下する。この場合、ＣＯ_２冷媒は、超臨界域にあるため、凝縮しない。そのため、ＣＯ_２冷媒が冷媒出口Ｃｏｕｔから排出されるまで、ＣＯ_２冷媒の温度は、矢印Ａ２１で示すように、直線的に低下し続ける。それにより、水入口Ｗｉｎから流入した水にＣＯ_２冷媒から効率的に熱量が供給され、水の温度は、矢印Ｂ２１で示すように、直線的に上昇し続け、水出口Ｗｏｕｔから排出される。
【００７９】
上記の温度特性により、フロン系冷媒を用いた場合には、常温の水を出湯温度Ｐ１（＝６５℃）までしか上昇させることができないが、ＣＯ_２冷媒を用いることにより、常温の水を出湯温度Ｐ２（＝９０℃）まで上昇させることができる。
【００８０】
次に、本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００の動作について説明する。ここでは、第１の水循環回路１２０を用いる場合の動作を説明する。第２の水循環回路１３０を用いた場合の動作も同様である。
【００８１】
図７、図８および図９は本実施例に係る制御部５０の動作の一例を示すフローチャートである。この場合の初期状態は、図１のヒートポンプ給湯装置１００の各構成要素に電力が供給されているが、水道水Ｗが給湯栓２５の蛇口から流出していない状態である。
【００８２】
まず、制御部５０は入水温度センサ１５、室外温度センサ１６、熱交換器温度センサ１７および圧縮機温度センサ２０から初期パラメータを受け取る（ステップＳ１１）。ここで、初期パラメータとは、圧縮機２の始動前に入水温度センサ１５により検知された入水温度、室外温度センサ１６により検知された室外温度、熱交換器温度センサ１７により検知された第１の放熱器３の温度、および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機２の温度である。
【００８３】
次に、制御部５０は遠隔操作装置２００から与えられる指令信号に含まれる設定温度を読み込む（ステップＳ１２）。制御部５０はステップＳ１１，Ｓ１２の処理により受け取った初期パラメータおよび遠隔操作装置２００により設定された設定温度に基づいて制御パラメータを算出する（ステップＳ１３）。ここで、制御パラメータとは、送風機１ｂの回転数の目標値、圧縮機２の回転数の目標値、第１の減圧弁４の開度および流量調整弁１９の開度である。制御部５０は算出した制御パラメータを内蔵メモリに記憶する（ステップＳ１４）。
【００８４】
次に、制御部５０は、メモリに記憶された制御パラメータに基づいて第１の減圧弁４の開度を制御する（ステップＳ１５）。この場合、制御部５０は、第１の減圧弁４に開度を示す制御信号を与える。それにより、第１の減圧弁４の開度が調整される。また、制御部５０は、流量調整弁１９、レギュレータ１１および混合弁１３に開度を示す制御信号を与える。それにより、流量調整弁１９、レギュレータ１１および混合弁１３の開度が調整される。
【００８５】
次に、制御部５０は、第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上でない場合、制御部５０は、第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上になるまで待機する。
【００８６】
第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上である場合、制御部５０はメモリに記憶された制御パラメータに基づいて圧縮機２の回転数の目標値を制御する（ステップＳ１７）。この場合、制御部５０は、圧縮機２に回転数の目標値を示す制御信号を与える。それにより、圧縮機２の回転数の目標値が調整される。
【００８７】
続いて、制御部５０はメモリに記憶された制御パラメータに基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を制御する（ステップＳ１８）。この場合、制御部５０は、送風機１ｂに回転数の目標値を示す制御信号を与える。それにより、送風機１ｂの回転数の目標値が調整される。
【００８８】
次に、制御部５０は、経時パラメータを受け取る（ステップＳ１９）。ここで経時パラメータとは、圧縮機２の始動後に入水温度センサ１５により検知された入水温度、室外温度センサ１６により検知された室外温度、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度、熱交換器温度センサ１７により検知された第１の放熱器３の温度、および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機２の温度である。
【００８９】
制御部５０は、設定温度と経時パラメータの出湯温度との温度差を算出する（ステップＳ２０）。
【００９０】
次に、制御部５０は、設定温度と出湯温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。設定温度と出湯温度との温度差があると判定した場合、制御部５０は、温度差に基づいて圧縮機２の回転数の目標値を制御する（ステップＳ２２）。この場合、制御部５０は、圧縮機２に回転数の目標値およびその目標値までの回転数の上昇速度または下降速度を示す制御信号を与える。それにより、圧縮機２の回転数の目標値および回転数の上昇速度または下降速度が調整される。例えば、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて圧縮機２の回転数の目標値を上昇させる。また、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて圧縮機２の回転数の目標値を低下させる。
【００９１】
続いて、制御部５０は、設定温度と制御後の出湯温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２３）。設定温度と制御後の出湯温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて流量調整弁１９の開度を制御する（ステップＳ２４）。この場合、制御部５０は、流量調整弁１９に開度を示す制御信号を与える。それにより、流量調整弁１９の開度が調整される。例えば、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて流量調整弁１９の開度を減少させる。また、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて流量調整弁１９の開度を増加させる。
【００９２】
続いて、制御部５０は、初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差があるか否かについて判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差がない場合には、ステップＳ２７に移行する。
【００９３】
一方、初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を制御する（ステップＳ２６）。それにより、送風機１ｂの回転数の目標値が調整される。例えば、経時パラメータの室外温度が初期パラメータの室外温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を減少させ、経時パラメータの室外温度が初期パラメータの室外温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を増加させる。
【００９４】
続いて、制御部５０は、初期パラメータの圧縮機温度と経時パラメータの圧縮機温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２７）。初期パラメータの圧縮機温度と経時パラメータの圧縮機温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて第１の減圧弁４の開度を制御する（ステップＳ２８）。この場合、制御部５０は、第１の減圧弁４に開度を示す制御信号を与える。それにより、第１の減圧弁４の開度が調整される。例えば、経時パラメータの圧縮機温度が初期パラメータの圧縮機温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて第１の減圧弁４の開度を増加させ、経時パラメータの圧縮機温度が初期パラメータの圧縮機温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて第１の減圧弁４の開度を減少させる。
【００９５】
なお、本実施例においては、第１の減圧弁４の開度を圧縮機温度に基づいて調整することとしたが、これに限定されず、熱交換器温度センサ１７により検知された熱交換器温度に基づいて第１の減圧弁４の開度を調整することとしてもよい。あるいは、熱交換器温度センサ１７により検知された熱交換器温度および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機温度に基づいて第１の減圧弁４の開度を調整することとしてもよい。
【００９６】
一方、ステップＳ２１において設定温度と出湯温度との温度差がない場合、ステップＳ２３において設定温度と制御後の出湯温度との温度差がない場合またはステップＳ２７において初期パラメータの圧縮機温度と経時パラメータの圧縮機温度との温度差がない場合には、ステップＳ２９に移行する。
【００９７】
続いて、制御部５０は、初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２９）。初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室内温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を制御する（ステップＳ３０）。
【００９８】
次に、制御部５０は、第２の流量センサ１４からの流量値が所定の流量値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。第２の流量センサ１４からの流量値が所定の流量値以下でない場合には、制御部５０はステップＳ１９に戻り、ステップＳ１９〜Ｓ３１の処理を繰り返す。
【００９９】
一方、第２の流量センサ１４からの流量値が所定の流量値以下である場合、制御部５０は、圧縮機２、第１の減圧弁４および送風機１ｂの動作を停止させる（ステップＳ３２）。
【０１００】
なお、本実施例においては、流量調整弁１９を用いて温水の流量を調整することとしたが、これに限定されず、レギュレータ１１の開度を調整することにより温水の流量を調整することとしてもよい。さらに、圧縮機２の動作開始前に、熱交換器温度センサ１７により検知された第１の放熱器３の温度および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機２の温度が高温である場合には、配管４４を流れる水が高温となるため予め混合弁１３の開度を調整して配管４３から低温の水を供給させるように制御してもよい。
【０１０１】
次に、図１０は本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００の給湯栓２５の蛇口から出湯する水の温度変化を示す図である。図１０の縦軸が出湯する水の温度を示し、横軸が時間を示す。なお、図１０において、破線は比較例となる従来のヒートポンプ給湯装置から出湯する水の温度変化を示し、実線は本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００より出湯する水の温度変化を示す。
【０１０２】
図１０に示すように、比較例のヒートポンプ給湯装置では、使用者により蛇口が開放された時点ｔ０からさらに制御パラメータを算出するための時間Ｔ１経過後の時点ｔ１において制御動作が開始され、時点ｔ３で出湯温度が設定温度と一致する。
【０１０３】
一方、図１０に示すように本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００では、予め制御パラメータを算出しているので使用者により蛇口が開放された時点ｔ０で算出された制御パラメータに基づく制御が開始され、時点ｔ２で出湯温度が設定温度と一致する。
【０１０４】
このように、本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００においては、動作開始時の外気の温度、水道水の温度等の環境条件に応じて、使用者により設定された温度の温水を給湯するために必要な動作条件を予め設定しておくことができる。そのため、使用者の使用開始に応答してヒートポンプ給湯装置が適切な条件で動作を開始するまでにかかる時間が不要となり、使用開始時に即座に適切な条件で動作を開始することができ、温水を迅速に適切な温度に制御することができる。
【０１０５】
また、第１の水循環回路１２０および冷媒循環回路１１０の運転および停止は、上記のように第２の流量センサ１４からの流量値に基づいて制御されるが、第２の水循環回路１３０および冷媒循環回路１１０の運転および停止は、遠隔操作装置２００の追い焚きスイッチ３０３の操作に基づいて制御される。
【０１０６】
なお、本実施例においては、初期パラメータおよび設定温度を読み込み、制御パラメータを算出することとしたが、これに限定されず、初期パラメータおよび設定温度に基づいて一定の制御パラメータを予めテーブル形式メモリに記憶し、その記憶された制御パラメータを用いることとしてもよい。また、経時パラメータおよび設定温度を読み込み、各構成要素を制御することとしたが、これに限定されず、経時パラメータおよび設定温度に基づいて一定の制御パラメータを予めテーブル形式メモリに記憶し、その記憶された制御パラメータを用いることとしてもよい。さらに、本実施例においては、第１の流量センサ１２および第２の流量センサ１４の両方から配管４５内を流れる水量を検知することとしたが、これに限定されず、どちらか一方の流量センサを使用してもよい。さらに、第１の流量センサ１２を設けなくてもよい。また、流量センサの代わりに流量スイッチ、圧力スイッチおよび温度センサ等により配管４２，４５内を流れる水の流量を検知してもよい。
【０１０７】
本実施に係るヒートポンプ給湯装置１００においては、第１の水循環回路１２０および第２の水循環回路１３０が水供給路に相当し、第１の減圧弁４および第２の減圧弁６が減圧手段に相当し、制御部５０が動作条件設定手段、判定手段および制御手段に相当し、第１の流量センサ１２、第２の流量センサ１４、入水温度センサ１５、室外温度センサ１６、出湯温度センサ１８、熱交換器温度センサ１７および圧縮機温度センサ２０が環境条件検出手段に相当し、遠隔操作装置２００が温度設定手段に相当し、室外温度センサ１６が外気温度検出手段に相当し、入水温度センサ１５が給水温度検出手段に相当し、圧縮機温度センサ２０が圧縮機温度検出手段に相当し、熱交換器温度センサ１７が熱交換器温度検出手段に相当し、第１の流量センサ１２および第２の流量センサ１４は動作状態検出手段に相当し、出湯温度センサ１８が出湯温度検出手段に相当し、レギュレータ１１および流量調整弁１９が流量調整手段に相当する。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置によれば、冷媒循環回路の動作条件が動作開始前に設定されるので、冷媒循環回路の動作開始時に予め設定された動作条件で冷媒循環回路が即座に動作することができる。したがって、温水の使用開始時に即座に適切な条件で冷媒循環回路の動作を開始することができる。その結果、温水を迅速に適切な温度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置の構成を示す模式図
【図２】遠隔操作装置の一例を示す模式図
【図３】図１のヒートポンプ給湯装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】ヒートポンプにおけるＣＯ_２冷媒の状態変化をフロン系冷媒と比較して示すモリエル線図
【図５】放熱器におけるフロン系冷媒およびＣＯ_２冷媒の加熱特性を示す図
【図６】放熱器の構造の一例を示す模式図
【図７】本実施例に係る制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図８】本実施例に係る制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図９】本実施例に係る制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図１０】本実施例に係るヒートポンプ給湯装置の給湯栓の蛇口から出湯する水の温度変化を示す図
【符号の説明】
１吸熱器
１ａ熱交換器
１ｂ送風機
２圧縮機
３第１の放熱器
４第１の減圧弁
５第２の放熱器
６第２の減圧弁
７第１のバイパス弁
８第２のバイパス弁
９ポンプ
１０浴槽
１１レギュレータ
１２第１の流量センサ
１３混合弁
１４第２の流量センサ
１５入水温度センサ
１６室外温度センサ
１７熱交換器温度センサ
１８出湯温度センサ
１９流量調整弁
２０圧縮機温度センサ
５０制御部
１００ヒートポンプ給湯装置
１１０冷媒循環回路
１２０第１の水循環回路
１３０第２の水循環回路
２００遠隔操作装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot water supply device using a heat pump (hereinafter, referred to as a heat pump hot water supply device).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various heat pump water heaters have been developed. The heat pump mainly includes a heat absorber, a compressor, a radiator, and a pressure reducing valve, and the refrigerant circulates through a closed circuit including the heat absorber, the compressor, the radiator, and the pressure reducing valve. In this case, the refrigerant passes through the pressure reducing valve to become low-temperature and low-pressure, and the low-temperature and low-pressure refrigerant is supplied to the heat absorber to absorb the heat of the outside air. Furthermore, the refrigerant that has absorbed the heat is compressed by the compressor to have a high temperature and a high pressure, and the heat of the refrigerant is given to the tap water by the radiator. Thereby, tap water is heated with low electric power.
[0003]
Such a heat pump hot water supply device has a hot water storage tank, and a hot water storage type heat pump hot water supply device that stores hot water preheated in a hot water storage tank, and an instantaneous heating type heat pump hot water supply that instantly heats tap water when used. There is a device.
[0004]
In a hot water storage type heat pump water heater, tap water is heated at midnight under the control of a microcomputer, and the hot water is stored in a hot water storage tank. Therefore, when the user opens the hot water tap, the hot water stored in the hot water storage tank is supplied from the faucet. When the user closes the tap, the supply of hot water from the hot water storage tank is stopped. In such a hot-water supply type heat pump water heater, the operation and stop of the heat pump are controlled by the microcomputer independently of the operation of the user.
[0005]
In the above-mentioned hot water supply type heat pump water supply apparatus, the hot water storage tank generally needs a capacity of about 300 to 400 liters to cover the amount of hot water used at home in a day, and thus it is difficult to reduce the size. Further, it is difficult to reduce the weight of the hot water storage tank in order to satisfy the pressure resistance performance. For this reason, the heat pump water heater is generally composed of two units in consideration of problems during transportation and installation work. Furthermore, after installation, the hot water storage tank is usually full and weighs several hundred kilograms. As a result, a large installation space for installing the heat pump hot water supply device is required, and a great load resistance is required for the installation location.
[0006]
Therefore, in recent years, development of an instant heating type heat pump hot water supply device having no hot water storage tank has been advanced (for example, see Patent Document 1).
[0007]
In this instant heating type heat pump hot water supply device, the tap water is instantaneously heated by operating the heat pump during use, and hot water is supplied from the faucet. Such an instant heating type heat pump hot water supply device does not require a hot water storage tank, and thus can be reduced in size and weight.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-10-311597
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional instant heating type heat pump water heater, when the user closes the tap, the operation of the heat pump stops. That is, the operation and stop of the heat pump are performed at an arbitrary timing in conjunction with the operation of the user.
[0010]
In such an instantaneous heating type heat pump, operating conditions required to supply hot water at a temperature set by a user differ depending on environmental conditions such as the temperature of outside air at the start of operation and the temperature of tap water. Therefore, in the instant heating type heat pump hot water supply device, a certain time is required until the heat pump starts operating under appropriate conditions in response to the user's use start, and the hot water is quickly controlled to an appropriate temperature. Is difficult.
[0011]
An object of the present invention is to provide a heat pump water heater capable of immediately starting operation under appropriate conditions at the start of use and capable of quickly controlling hot water to an appropriate temperature.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problem, a heat pump hot water supply device of the present invention starts operation of a refrigerant circulation circuit when a determination unit that determines whether or not hot water is required is determined by the determination unit that hot water is required. Control means, an environmental condition detecting means for detecting an environmental condition before the operation by the control means, and an operating condition of the refrigerant circuit based on the environmental condition detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means Operating condition setting means for operating the refrigerant circuit under the operating conditions set by the operating condition setting means when the determining means determines that hot water is required.
[0013]
In the heat pump water heater according to the present invention, the environmental condition detecting means detects the environmental condition before the operation is started by the control means, and the operating condition setting means sets the operating condition of the refrigerant circuit based on the environmental condition. Then, the necessity of the hot water is judged by the judging means, and when it is judged that the hot water is necessary, the operation of the refrigerant circuit is started by the control means.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 includes a radiator having a refrigerant flow path and a water flow path, a pressure reducing means, a heat sink and a compressor, and circulates the refrigerant through the refrigerant flow path, the pressure reducing means, the heat sink and the compressor of the radiator. A coolant circulation circuit for supplying water to the water flow path of the radiator, and a water supply path for supplying hot water obtained by the radiator; a judging means for judging the necessity of hot water; and hot water required by the judging means. Control means for starting the operation of the refrigerant circulation circuit when it is determined to be, an environmental condition detecting means for detecting an environmental condition before the operation by the control means, and an environmental condition detecting means before the operation by the control means Operating condition setting means for setting an operating condition of the refrigerant circuit based on the detected environmental condition, wherein the control means sets the operating condition of the refrigerant circuit when the determining means determines that hot water is required. It is intended to operate at the set operating conditions by stages.
[0015]
In the heat pump water heater according to the present invention, the environmental condition detecting means detects the environmental condition before the operation is started by the control means, and the operating condition setting means sets the operating condition of the refrigerant circuit based on the environmental condition. Then, the necessity of the hot water is judged by the judging means, and when it is judged that the hot water is necessary, the operation of the refrigerant circuit is started by the control means.
[0016]
Thus, since the operating conditions of the refrigerant circuit are set before the operation starts, the refrigerant circuit can immediately operate under the preset operating conditions when the operation of the refrigerant circuit starts. Therefore, the operation of the refrigerant circuit can be started immediately under appropriate conditions when the use of hot water is started. As a result, the hot water can be quickly controlled to an appropriate temperature.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump hot water supply apparatus according to the first aspect, the heat pump hot water supply apparatus further includes a temperature setting unit that sets a temperature of the hot water to be supplied from the water supply path. The operating condition of the refrigerant circuit is set based on the temperature set by the means and the environmental condition detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means is started. Thereby, the operating condition of the refrigerant circuit is set based on the temperature set by the temperature setting device and the environmental condition detected by the environmental condition detecting device before the operation by the control device starts, and the hot water is quickly set to the set temperature. Can be controlled.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to the second aspect, the environmental condition includes a temperature of the outside air, and the environmental condition detecting unit includes an outside air temperature detecting unit that detects a temperature of the outside air. . Thereby, the operating condition of the refrigerant circuit is set before the start of operation according to the temperature of the outside air detected by the outside air temperature detecting means, so that the hot water is quickly controlled to the set temperature regardless of the temperature of the outside air. can do.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump hot water supply apparatus according to the second or third aspect, the environmental condition includes a temperature of water introduced into the water supply path, and the environmental condition detecting means includes an introduction into the water supply path. And a supply water temperature detecting means for detecting the temperature of the supplied water. Thereby, the operating condition of the refrigerant circuit is set according to the temperature of the water introduced into the water supply path detected by the water supply temperature detecting means, so that the hot water is quickly set at the set temperature regardless of the water supply temperature. Can be controlled.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the second to fourth aspects, the environmental condition includes a temperature of the compressor, and the environmental condition detecting means detects a temperature of the compressor. It includes a compressor temperature detecting means. Thereby, the operating condition of the refrigerant circuit is set according to the temperature of the compressor detected by the compressor temperature detecting means, so that the hot water is quickly set in consideration of the temperature of the compressor before the start of operation. Temperature can be controlled.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump hot water supply apparatus according to any one of the second to fifth aspects, the environmental condition includes a temperature of the heat exchanger, and the environmental condition detecting unit detects a temperature of the heat exchanger. It includes a heat exchanger temperature detecting means for detecting. Thereby, the operating condition of the refrigerant circuit is set in accordance with the temperature of the heat exchanger detected by the heat exchanger temperature detecting means. Can be controlled to the temperature set.
[0022]
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the second to sixth aspects, the operation condition includes a decompression capability of the decompression unit, and the operation condition setting unit performs the operation before the control unit starts the operation. The decompression capability of the decompression device is set based on the environmental condition detected by the environmental condition detection device, and the control device controls the decompression device to the decompression capability set by the operation condition setting device before the operation starts. . Thus, the pressure reducing capability of the pressure reducing unit is set based on the environmental condition detected before the operation starts, so that the pressure reducing unit can be operated with the set pressure reducing capability immediately after the operation starts.
[0023]
According to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the second to seventh aspects, the operating condition includes a compression function of the compressor, and the operating condition setting unit starts the operation by the control unit. The compression function of the compressor is set based on the environmental condition detected by the environment condition detection means before, and the control means controls the compressor to the compression function force set by the operation condition setting means at the start of operation. It is. Thus, the compression capability of the compressor is set based on the environmental conditions detected before the operation starts, so that the compressor can be operated with the set compression capability immediately after the operation starts.
[0024]
According to a ninth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the second to eighth aspects, the heat absorber is a heat exchanger that gives heat of the outside air to the refrigerant and a blower that sends the outside air to the heat exchanger. The operating condition includes the blowing capacity of the blower, the operating condition setting means sets the blowing capacity of the blower based on the environmental condition detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means, and the controlling means At the start of the operation, the blower is controlled to the blowing capacity set by the operation condition setting means. Thus, the blowing capacity of the blower is set based on the environmental conditions detected before the operation starts, so that the blower can be operated with the set blowing capacity immediately after the operation starts.
[0025]
According to a tenth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any of the second to ninth aspects, one or both of the operation states of the refrigerant circulation circuit and the water supply path are detected after the operation by the control unit is started. The apparatus further includes an operation state detection unit, and the control unit controls operation of one or both of the refrigerant circulation circuit and the water supply path based on the operation state detected by the operation state detection unit after the operation starts. Thereby, the operation state of one or both of the refrigerant circulation circuit and the water supply path is detected after the operation is started, and the operation of one or both of the refrigerant circulation circuit and the water supply path is controlled based on the detected operation state. Even if the operating state of the refrigerant circuit or the water supply path fluctuates from a state predicted before the operation starts due to a change in environmental conditions, the temperature of the hot water can be quickly adjusted to the set temperature.
[0026]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to the tenth aspect, the operating state detecting means includes a tapping temperature detecting means for detecting a temperature of hot water obtained by the radiator, and the control means operates the operating means. After the start, the operation of one or both of the refrigerant circulation circuit and the water supply path is controlled based on the temperature detected by the hot water temperature detection means and the temperature set by the temperature setting means. Thereby, even when the temperature of the hot water actually supplied is different from the set temperature due to a change in environmental conditions, the temperature of the hot water can be quickly adjusted to the set temperature.
[0027]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump hot water supply apparatus according to the eleventh aspect, the control unit controls the compression of the compressor based on the temperature set by the temperature setting unit and the temperature detected by the tapping temperature detection unit. It controls the functional power. Thereby, when the temperature of the actual hot water is different from the set temperature due to the fluctuation of the environmental conditions, by controlling the compression function of the compressor and optimally controlling the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit, The temperature of the hot water can be quickly adjusted to the set temperature.
[0028]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to the eleventh or twelfth aspect, the heat pump hot water supply apparatus further includes a flow rate adjusting means for controlling a flow rate of water flowing through the water supply path, and the control means includes a temperature setting means. And the flow rate adjusting means is controlled based on the temperature set by the above and the temperature detected by the tapping temperature detecting means. Thereby, when the temperature of the actually supplied hot water is different from the set temperature due to the fluctuation of the environmental conditions, the temperature of the hot water is adjusted to the set temperature by adjusting the flow rate of the water flowing through the water supply path by the flow rate adjusting means. It can be adjusted quickly.
[0029]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the tenth to thirteenth aspects, the operation state detecting means includes an outside air temperature detecting means for detecting a temperature of the outside air, and the heat absorber comprises: The air conditioner includes a heat exchanger that gives heat of the outside air to the refrigerant and a blower that sends the outside air to the heat exchanger, wherein the control unit detects the temperature detected by the outside air temperature detection unit before the operation starts and the temperature detected by the outside air temperature detection unit after the operation starts. It controls the blowing capacity of the blower based on the temperature. Thereby, when the temperature of the outside air before the start of the operation and the temperature of the outside air after the start of the operation are different, the temperature of the hot water is set by controlling the blowing capacity of the blower and optimally controlling the amount of heat absorbed from the outside air. Temperature can be quickly adjusted.
[0030]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the tenth to fourteenth aspects, the operating state detecting means includes a compressor temperature detecting means for detecting a temperature of the compressor, and the control means Controls the pressure reducing capability of the pressure reducing unit based on the temperature detected by the compressor temperature detecting unit before the operation starts and the temperature detected by the compressor temperature detecting unit after the operation starts. Thereby, when the temperature of the compressor before the operation is different from the temperature of the compressor after the operation is started, the temperature of the refrigerant compressed by the compressor also changes. By optimally controlling the amount of the refrigerant circulating in the circulation circuit, the temperature of the hot water can be quickly adjusted to the set temperature.
[0031]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the tenth to fifteenth aspects, the operating state detecting means includes a heat exchanger temperature detecting means for detecting a temperature of the heat exchanger, The control means controls the pressure reducing capability of the pressure reducing means based on the temperature detected by the heat exchanger temperature detecting means before the operation starts and the temperature detected by the heat exchanger temperature detecting means after the operation starts. Thus, when the temperature of the heat exchanger before the operation is different from the temperature of the heat exchanger after the operation is started, the temperature of the refrigerant flowing in the heat exchanger also changes, so that the pressure reducing capability of the pressure reducing means is controlled. Then, by optimally controlling the amount of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit, the temperature of the hot water can be quickly adjusted to the set temperature.
[0032]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the configuration of the heat pump water heater according to any one of the first to sixteenth aspects, the refrigerant is formed of carbon dioxide, and the refrigerant is formed of carbon dioxide. , The operating pressure can be increased, and the compression ratio from low pressure to high pressure can be reduced. As a result, the compression efficiency of the compressor is improved, and high-temperature hot water can be supplied. Further, since the refrigerant is in a supercritical state in the radiator, latent heat is not required. Thus, heat can be efficiently supplied from the refrigerant to the water. As a result, the coefficient of performance COP (heat output / drive energy input) indicating the efficiency of the heat pump increases. Further, since the low pressure is high even at a low temperature, the heat pump hot water supply device can be easily operated even in a cold region or the like.
[0033]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an instant heating type heat pump hot water supply apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention.
[0035]
As shown in FIG. 1, the heat pump water heater 100 includes a refrigerant circuit 110, a first water circuit 120, and a second water circuit 130.
[0036]
The refrigerant circulation circuit 110 includes a heat absorber 1, a compressor 2, a compressor temperature sensor 20, a first radiator 3, a heat exchanger temperature sensor 17, a first pressure reducing valve 4, a second radiator 5, and a second radiator 5. , A first bypass valve 7 and a second bypass valve 8.
[0037]
The heat absorber 1 includes a heat exchanger 1a and a blower 1b. The first radiator 3 and the second radiator 5 are composed of heat exchangers. The refrigerant outlet of the heat exchanger 1a is connected to the inlet of the compressor 2 via a pipe 31. An outlet of the compressor 2 is connected to a refrigerant inlet of the first radiator 3 via a pipe 32. The compressor 2 is provided with a compressor temperature sensor 20. The first radiator 3 is connected to the refrigerant inlet of the second radiator 5 via a pipe 33, and the first pressure reducing valve 4 is inserted into the pipe 33. A heat exchanger temperature sensor 17 is attached to the first radiator 3. The refrigerant outlet of the second radiator 5 is connected to the refrigerant inlet of the heat exchanger 1a via a pipe 34, and the second pressure reducing valve 6 is inserted into the pipe 34. A pipe 35 branches from the pipe 32, and a pipe 36 branches from the pipe 35. The pipe 35 is connected to the pipe 33 on the downstream side of the first pressure reducing valve 4, and the pipe 36 is connected to the pipe 34. A first bypass valve 7 is inserted in the pipe 35, and a second bypass valve 8 is inserted in the pipe 36.
[0038]
The first water circulation circuit 120 includes an incoming water temperature sensor 15, a regulator 11, a first flow sensor 12, a first radiator 3, a mixing valve 13, a second flow sensor 14, a hot water temperature sensor 18, and a flow regulating valve 19. Is provided. The pipe 41 is branched into a pipe 42 and a pipe 43. The regulator 11 is inserted in the pipe 41. Further, an incoming water temperature sensor 15 is attached to the pipe 41. The first flow sensor 12 is inserted in the pipe 42. The pipe 42 is connected to a water inlet of the first radiator 3. Further, a water outlet of the first radiator 3 is connected to a first inlet of the mixing valve 13 via a pipe 44. The pipe 43 is connected to a second inlet of the mixing valve 13. The outlet of the mixing valve 13 is connected to one or a plurality of hot water taps 25 via a pipe 45, and the second flow sensor 14 and the flow regulating valve 19 are inserted in the pipe 45. Further, a tapping temperature sensor 18 is attached to the pipe 45.
[0039]
The second water circulation circuit 130 includes the second radiator 5 and the pump 9 described above. The water outlet of the pump 9 is connected to the water inlet of the second radiator 5 via a pipe 37, and the water outlet of the second radiator 5 is connected to the inlet of the bathtub 10 via a pipe 38. The outlet of the bathtub 10 is connected to the water inlet of the pump 9 via a pipe 39.
[0040]
Further, an outdoor temperature sensor 16 for measuring the outdoor temperature is attached to the heat pump water heater 100.
[0041]
In the heat pump hot water supply apparatus 100, the heat absorber 1, the compressor 2, the first radiator 3, the first pressure reducing valve 4, the second radiator 5, and the second pressure reducing valve 6 constitute a heat pump. In the present embodiment, carbon dioxide (CO ₂ ) Is used. This refrigerant circulates through the refrigerant circuit 110.
[0042]
In the heat pump hot water supply apparatus 100, the tap water supplied to the first water circulation circuit 120 is heated by the operation of the refrigerant circulation circuit 110 (heat pump), and the heated tap water is supplied from the faucet of the hot water tap 25. In addition, the operation of the refrigerant circuit 110 (heat pump) causes the water in the bathtub 10 circulating in the second water circuit 130 or the cold water to be reheated.
[0043]
In the heat pump hot water supply apparatus 100 of the present embodiment, one compressor 2 is used, but a plurality of compressors 2 may be provided in parallel.
[0044]
Next, each operation of the refrigerant circulation circuit 110, the first water circulation circuit 120, and the second water circulation circuit 130 in the heat pump water heater 100 of FIG. 1 will be described.
[0045]
First, a method of heating tap water W using refrigerant circulation circuit 110 and first water circulation circuit 120 in FIG. 1 will be described. In this case, as an initial state, the first pressure reducing valve 4 is in a throttle state. The second pressure reducing valve 6 is open. Further, the first bypass valve 7 and the second bypass valve 8 are closed, and the pump 9 is stopped. Furthermore, the first inlet of the mixing valve 13 is open and the second inlet is closed. In this initial state, the blower 1b rotates and the compressor 2 operates.
[0046]
In the refrigerant circulation circuit 110, the refrigerant passes through the first pressure reducing valve 4 and becomes a low-temperature low-pressure gas. The low-temperature low-pressure gas refrigerant passes through the second radiator 5 and the second pressure reducing valve 6 through the pipe 33 and flows into the heat exchanger 1a through the pipe 34. In the heat exchanger 1a, the refrigerant absorbs heat from the outside air sucked by the blower 1b. The refrigerant that has absorbed the outside air heat is vaporized and gasified and flows into the compressor 2 via the pipe 31. The refrigerant becomes high-temperature and high-pressure gas by being compressed by the compressor 2. The refrigerant that has become the high-temperature and high-pressure gas flows into the first radiator 3 via the pipe 32. The high-temperature heat of the refrigerant is released by the first radiator 3 into tap water W supplied to a first water circulation circuit 120 described later. Thereby, the tap water W supplied to the first water circulation circuit 120 described later is heated. Thereafter, the refrigerant flows into the first pressure reducing valve 4. This cycle is repeated.
[0047]
On the other hand, in the first water circulation circuit 120, tap water W is supplied into the pipe 41. The incoming water temperature sensor 15 attached to the pipe 41 detects the temperature of tap water W flowing in the pipe 41. The tap water W is guided to the regulator 11 via the pipe 41, is adjusted to a predetermined pressure by the regulator 11, passes through the first flow sensor 12 via the pipe 42, and flows into the first radiator 3. I do. The first flow rate sensor 12 detects the flow rate of the tap water W flowing into the first radiator 3.
[0048]
The tap water W that has flowed into the first radiator 3 is heated by a heat pump to become hot water. This hot water passes through a first inlet of the mixing valve 13 and an outlet of the mixing valve 13 via a pipe 44. Thereafter, the hot water passes through the second flow sensor 14 and is discharged from the faucet of the hot water tap 25 via the pipe 45. In this case, the second flow sensor 14 detects the flow rate of the hot water passing through the pipe 45. Further, tapping temperature sensor 18 detects the temperature of hot water passing through pipe 45.
[0049]
Next, a method of reheating water or low-temperature hot water in the bathtub 10 using the refrigerant circuit 110 and the second water circuit 130 of FIG. 1 will be described. In this case, as an initial state, the first pressure reducing valve 4 is open, and the second pressure reducing valve 6 is in a throttle state. Further, the first bypass valve 7 is open, and the second bypass valve 8 is closed. In this initial state, the blower 1b rotates, the compressor 2 operates, and the pump 9 operates.
[0050]
In the refrigerant circuit 110, the refrigerant passes through the second pressure reducing valve 6 and becomes a low-temperature low-pressure gas. The refrigerant that has become a low-temperature low-pressure gas flows into the heat exchanger 1a via the pipe 31. In the heat exchanger 1a, the refrigerant absorbs heat from the outside air sucked by the blower 1b. The refrigerant that has absorbed the outside air heat evaporates and flows into the compressor 2 via the pipe 34. The refrigerant becomes high-temperature and high-pressure gas by being compressed by the compressor 2. Here, since the first bypass valve 7 is open, the refrigerant that has become a high-temperature and high-pressure gas passes through the pipe 35 and the first bypass valve 7 and passes through the pipe 33 to the second radiator 5. Inflow. The high-temperature heat of the refrigerant is released by the second radiator 5 into water or low-temperature water circulating in a second water circulation circuit 130 described later. At this time, the water in the bathtub 10 or the low-temperature hot water is heated. Thereafter, the refrigerant flows into the second pressure reducing valve 6. This cycle is repeated.
[0051]
On the other hand, in the second water circulation circuit 130, water or low-temperature hot water in the bathtub 10 is sucked out by the pump 9 and flows into the water inlet of the second radiator 5 via the pipes 39 and 37. The water or low-temperature hot water flowing into the water inlet of the second radiator 5 is heated by the above-described high-temperature and high-pressure refrigerant to become hot water. This hot water is returned to the bathtub 10 via the pipe 38.
[0052]
In addition, the tap water W is heated using the refrigerant circulation circuit 110 and the first water circulation circuit 120, and at the same time, the water in the bathtub 10 or low-temperature hot water is reheated using the refrigerant circulation circuit 110 and the second water circulation circuit 130. You can also.
[0053]
In this case, the first pressure reducing valve 4 is in a predetermined throttle state, and the second pressure reducing valve 6 is also in a predetermined throttle state. Further, the first bypass valve 7 and the second bypass valve 8 are closed. Furthermore, the first inlet of the mixing valve 13 is open and the second inlet is closed. In this state, the blower 1b rotates, the compressor 2 operates, and the pump 9 operates. The method of heating the tap water W and the method of reheating water or low-temperature hot water in the bathtub 10 are the same as described above.
[0054]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the remote control device.
2 includes a power switch 301, a bath automatic switch 302, a reheating switch 303, a liquid crystal display unit 304, a menu switch 305, an up / down switch 306, a decision switch 307, a reservation switch 308, a hot water supply priority switch 309, and an automatic switch. And a switch 310.
[0055]
The user presses the power switch 301, the bath automatic switch 302, the reheating switch 303, the menu switch 305, the up / down switch 306, the enter switch 307, the reservation switch 308, the hot water supply priority switch 309, and the automatic switch 310. Thereby, remote control device 200 transmits a predetermined command signal to a control unit of heat pump water heater 100 described later. The control unit receives a predetermined command signal transmitted from remote control device 200 and controls each component of heat pump water heater 100.
[0056]
For example, when the user presses the power switch 301, power supply by the control unit is permitted to each component of the heat pump water heater 100 of FIG. The state is set, and when the button is pressed again, power supply by the control unit is prohibited. By pressing the bath automatic switch 302, water of a predetermined temperature is stored in the bathtub 10 of FIG. 1 by a water circulation circuit (not shown). By depressing the reheating switch 303, the refrigerant circulation circuit 110 and the second water circulation circuit 130 operate, and the hot water in the bathtub 10 is reheated.
[0057]
The liquid crystal display 304 displays a set temperature 304a of hot water, a set hot water amount 304b, an operating state 304c, and a current time 304d.
[0058]
For example, the user switches the setting of the temperature of hot water, the setting of the amount of hot water, the setting of the operation state, and the setting of the current time by pressing the menu switch 305, and presses the up / down switches 306a and 306b to set each item. The settings are made, and the setting contents are confirmed by pressing the confirmation switch 307. By pressing the hot water supply priority switch 309, switching between giving priority to hot water supply and giving priority to the bathtub 10 is switched.
[0059]
For example, when setting hot water supply conditions, first, the hot water supply priority switch 309 is pressed. When setting the temperature of the hot water, the set temperature 304a is selected by the menu switch 305, and the set temperature at the time of hot water supply is raised by further pressing the up / down switch 306b. The set temperature decreases. Here, if the set temperature 304a is set to, for example, 35 ° C. or lower by continuing to press the up / down switch 306a, “water heater off” is displayed instead of the set temperature 304a. In this case, the operation of the refrigerant circuit 110 is stopped, and tap water W is supplied from the faucet of the hot water tap 16.
[0060]
Further, when setting the amount of hot water in the bathtub 10, the set amount of hot water is selected by selecting the set amount of hot water 304b by the menu switch 305 and further pressing the up / down switch 306b, and the amount of hot water is set lower by pressing the up / down switch 306a. Is set. Further, by pressing the reservation switch 308, the user can set to perform a predetermined operation at a predetermined time.
[0061]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system of heat pump water heater 100 of FIG.
[0062]
As shown in FIG. 3, the control unit 50 controls the flow rate value measured by the first flow rate sensor 12, the flow rate value measured by the second flow rate sensor 14, the incoming water temperature measured by the incoming water temperature sensor 15, the outdoor The outdoor temperature measured by the temperature sensor 16, the temperature of the first radiator 3 measured by the heat exchanger temperature sensor 17, the tapping temperature measured by the tapping temperature sensor 18, and the compression measured by the compressor temperature sensor 20. The temperature of the machine 2 and a command signal given from the remote control device 200 are received.
[0063]
The control unit 50 measures the flow value measured by the first flow sensor 12, the flow value measured by the second flow sensor 14, the incoming water temperature measured by the incoming water temperature sensor 15, and the outdoor temperature sensor 16. Outdoor temperature, temperature of the first radiator 3 measured by the heat exchanger temperature sensor 17, tapping temperature measured by the tapping temperature sensor 18, temperature of the compressor 2 measured by the compressor temperature sensor 20, and remote control Based on the command signal given from the device 200, the target value of the rotation speed of the blower 1b, the opening degree of the first pressure reducing valve 4, the opening and closing of the first bypass valve 7, the target value of the rotation speed of the compressor 2, 2, the opening and closing of the bypass valve 8, the opening of the second pressure reducing valve 6, the target value of the rotation speed of the pump 9, the opening and closing of the regulator 11, the switching of the mixing valve 13, and the opening of the flow regulating valve 19.
[0064]
Next, FIG. 4 shows CO 2 in the heat pump. ₂ FIG. 4 is a Mollier chart showing a change in state of a refrigerant in comparison with a CFC-based refrigerant.
[0065]
The vertical axis in FIG. 4 indicates pressure, and the horizontal axis indicates enthalpy. The dashed-dotted line C represents CO ₂ The state change of the refrigerant is shown, and the dotted line F shows the state change of the CFC-based refrigerant. C1 is CO ₂ Shows the saturated liquid line of the refrigerant, where C2 is CO ₂ A saturated vapor line of the refrigerant is shown, F1 is a saturated liquid line of the CFC-based refrigerant, and F2 is a saturated vapor line of the CFC-based refrigerant. Pc is CO ₂ Indicates the critical point of the refrigerant, and Pf indicates the critical point of the CFC-based refrigerant. Tc is CO ₂ It shows the isotherm of the refrigerant, and Tf shows the isotherm of the CFC-based refrigerant.
[0066]
On the lower enthalpy side than the saturated liquid lines C1 and F1, the refrigerant is in a liquid state, and on the higher enthalpy side than the saturated liquid lines C1 and F1 and on the lower enthalpy side than the saturated vapor lines C2 and F2, the refrigerant is liquid and gas The refrigerant is in a gaseous state on the enthalpy side higher than the saturated vapor lines C2 and F2. At a pressure higher than the critical point, the refrigerant enters a supercritical state.
[0067]
4, positions S11 and S21 correspond to the outlet of the heat absorber and the inlet of the compressor, positions S12 and S22 correspond to the outlet of the compressor and the inlet of the radiator, and the positions S13 and S23 correspond to the outlet of the radiator and The positions correspond to the inlet of the pressure reducing valve, and the positions S14 and S24 correspond to the outlet of the pressure reducing valve and the inlet of the heat absorber.
[0068]
First, CO ₂ The state change of the refrigerant will be described. CO at position S11 ₂ The refrigerant is turned into a high-temperature, high-pressure, supercritical, dense gas state by the compressor, and moves to the position S12. In this process, CO ₂ The pressure and enthalpy of the refrigerant increase. Next, CO at the position S12 ₂ When the refrigerant passes through the radiator, heat is released to the water, and the process moves to position S13. Neglecting the pressure loss in the piping, CO ₂ The pressure of the refrigerant does not change, and the enthalpy decreases. At this time, CO ₂ The temperature of the refrigerant drops. Further, the CO of the position S13 ₂ When the refrigerant passes through the pressure reducing valve, the refrigerant enters a two-phase state of a low-temperature and low-pressure liquid and gas, and moves to a position S14. In this process, CO ₂ The refrigerant pressure drops and the enthalpy does not change. Then, the CO at the position S14 ₂ When the refrigerant passes through the heat absorber, the refrigerant enters a low-temperature low-pressure gas state while absorbing the heat of the outside air, and moves to the position S11. During this process the pressure does not change and the enthalpy increases.
[0069]
Next, a change in the state of the CFC-based refrigerant will be described. The fluorocarbon refrigerant at the position S21 is brought into a high-temperature and high-pressure gas state by the compressor, and shifts to the position S22. In this process, the pressure and enthalpy of the CFC-based refrigerant increase. Next, heat passes through the radiator at the position S22, where the heat is released to water, and the process proceeds to the position S23. In this process, the pressure of the CFC-based refrigerant does not change, and the enthalpy decreases. At this time, the temperature of the CFC-based refrigerant decreases. Thereby, the CFC-based refrigerant is liquefied. Further, when the CFC-based refrigerant at the position S23 passes through the pressure reducing valve, a two-phase state of low-temperature and low-pressure liquid and gas is obtained, and the process proceeds to the position S24. In this process, the pressure of the CFC-based refrigerant decreases, and the enthalpy does not change. After that, the fluorocarbon refrigerant at the position S24 passes through the heat absorber, thereby absorbing the heat of the outside air to be in a low-temperature low-pressure gas state, and shifts to the position S21. In this process, the pressure does not change and the enthalpy increases.
[0070]
Thus, CO ₂ In the refrigerant, the operating pressure in the cycle is 4 to 5 times higher than that of the CFC-based refrigerant, but the compression ratio from low pressure to high pressure is small, and the compression efficiency in the compressor is improved. As a result, the coefficient of performance COP (heat output / drive energy input) indicating the efficiency of the heat pump increases. Further, since the low pressure is high even at a low temperature, it can be easily operated even in a cold region or the like where it is difficult to cope with the CFC-based refrigerant.
[0071]
Next, CO2 in the radiator ₂ The heating characteristics of the refrigerant and the CFC-based refrigerant will be described. FIG. 5 shows a CFC-based refrigerant and CO in a radiator. ₂ It is a figure showing the heating characteristic of a refrigerant. FIG. 6 is a schematic view showing an example of the structure of the radiator.
[0072]
In FIG. 5, the vertical axis indicates temperature, and the horizontal axis indicates positions from the refrigerant inlet and the water outlet of the radiator to the refrigerant outlet and the water inlet.
[0073]
As shown in FIG. 6, the first radiator 3 is formed with a meandering pipe 500 for a bent refrigerant. A meandering pipe 501 for water is formed along the meandering pipe 500 thus formed. The meandering pipe 501 is provided so as to be in contact with the meandering pipe 500.
[0074]
The meandering pipe 500 is provided at one end with a refrigerant inlet Cin, and the other end of the meandering pipe 500 is provided with a refrigerant outlet Cout. Further, a water outlet Wout is provided at one end of the meandering pipe 501, and a water inlet Win is provided at the other end of the meandering pipe 501. That is, the refrigerant inlet Cin and the water outlet Wout are provided at the same end of the meandering pipes 500 and 501, and the refrigerant outlet Cout and the water inlet Win are provided at the same other end of the meandering pipes 500 and 501.
[0075]
Thereby, a temperature change having a constant proportional relationship shown in FIG. 5B described later is maintained even in the first radiator 3, and heat is efficiently supplied from the refrigerant to the water.
[0076]
FIG. 5A shows a temperature change A1 of the CFC-based refrigerant and a temperature change B1 of water, and FIG. ₂ The temperature change A2 of the refrigerant and the temperature change B2 of the water are shown.
[0077]
As shown in FIG. 5A, the Freon-based refrigerant flowing from the refrigerant inlet Cin supplies heat to water, so that the temperature of the Freon-based refrigerant decreases linearly. However, after that, the CFC-based refrigerant enters the condensation zone, and changes from a gas state to a liquid state. At that time, since the refrigerant has changed phase, latent heat is released, but the temperature does not change. Therefore, the temperature of the Freon-based refrigerant does not change as indicated by the arrow A11, and heat is not efficiently supplied from the Freon-based refrigerant to water. Therefore, the temperature of the water flowing from the water inlet Win gradually rises as shown by the arrow B11.
[0078]
On the other hand, as shown in FIG. ₂ The refrigerant supplies heat to the water, thereby ₂ The temperature of the refrigerant decreases linearly. In this case, CO ₂ The refrigerant does not condense because it is in the supercritical region. Therefore, CO ₂ Until the refrigerant is discharged from the refrigerant outlet Cout, CO ₂ The temperature of the refrigerant continues to decrease linearly, as indicated by arrow A21. As a result, the water flowing from the water inlet Win ₂ The amount of heat is efficiently supplied from the refrigerant, and the temperature of the water continues to rise linearly and is discharged from the water outlet Wout as indicated by an arrow B21.
[0079]
Due to the above temperature characteristics, when a CFC-based refrigerant is used, normal-temperature water can only be raised to the tap water temperature P1 (= 65 ° C.). ₂ By using a refrigerant, normal-temperature water can be raised to tapping temperature P2 (= 90 ° C.).
[0080]
Next, the operation of the heat pump water heater 100 according to the present embodiment will be described. Here, an operation when the first water circulation circuit 120 is used will be described. The operation when the second water circulation circuit 130 is used is the same.
[0081]
7, 8, and 9 are flowcharts illustrating an example of the operation of the control unit 50 according to the present embodiment. The initial state in this case is a state in which power is supplied to each component of the heat pump water heater 100 in FIG. 1, but the tap water W does not flow out of the faucet of the hot water tap 25.
[0082]
First, the control unit 50 receives initial parameters from the incoming water temperature sensor 15, the outdoor temperature sensor 16, the heat exchanger temperature sensor 17, and the compressor temperature sensor 20 (Step S11). Here, the initial parameters are the incoming water temperature detected by the incoming water temperature sensor 15 before the start of the compressor 2, the outdoor temperature detected by the outdoor temperature sensor 16, and the first temperature detected by the heat exchanger temperature sensor 17. The temperature of the radiator 3 and the temperature of the compressor 2 detected by the compressor temperature sensor 20.
[0083]
Next, the control unit 50 reads the set temperature included in the command signal given from the remote control device 200 (Step S12). The control unit 50 calculates control parameters based on the initial parameters received in the processing of steps S11 and S12 and the set temperature set by the remote control device 200 (step S13). Here, the control parameters are the target value of the rotation speed of the blower 1b, the target value of the rotation speed of the compressor 2, the opening of the first pressure reducing valve 4, and the opening of the flow regulating valve 19. The control unit 50 stores the calculated control parameters in the built-in memory (Step S14).
[0084]
Next, the control unit 50 controls the opening degree of the first pressure reducing valve 4 based on the control parameters stored in the memory (Step S15). In this case, the control unit 50 gives a control signal indicating the opening to the first pressure reducing valve 4. Thereby, the opening of the first pressure reducing valve 4 is adjusted. In addition, the control unit 50 gives a control signal indicating the opening to the flow regulating valve 19, the regulator 11, and the mixing valve 13. Thereby, the opening degree of the flow control valve 19, the regulator 11, and the mixing valve 13 is adjusted.
[0085]
Next, the controller 50 determines whether or not the flow value from the second flow sensor 14 is equal to or greater than a predetermined value (Step S16). If the flow value from the second flow sensor 14 is not equal to or more than the predetermined value, the control unit 50 waits until the flow value from the second flow sensor 14 becomes equal to or more than the predetermined value.
[0086]
If the flow value from the second flow sensor 14 is equal to or greater than the predetermined value, the control unit 50 controls the target value of the rotation speed of the compressor 2 based on the control parameters stored in the memory (Step S17). In this case, the control unit 50 gives the compressor 2 a control signal indicating the target value of the rotation speed. Thereby, the target value of the rotation speed of the compressor 2 is adjusted.
[0087]
Subsequently, the control unit 50 controls the target value of the rotation speed of the blower 1b based on the control parameters stored in the memory (Step S18). In this case, the control unit 50 provides the blower 1b with a control signal indicating a target value of the rotation speed. Thereby, the target value of the rotation speed of the blower 1b is adjusted.
[0088]
Next, the control unit 50 receives the time parameter (step S19). Here, the aging parameters are the incoming water temperature detected by the incoming water temperature sensor 15 after the start of the compressor 2, the outdoor temperature detected by the outdoor temperature sensor 16, the hot water temperature detected by the hot water temperature sensor 18, and the heat exchanger temperature. The temperature of the first radiator 3 detected by the sensor 17 and the temperature of the compressor 2 detected by the compressor temperature sensor 20.
[0089]
The control unit 50 calculates a temperature difference between the set temperature and the tapping temperature of the aging parameter (step S20).
[0090]
Next, control unit 50 determines whether there is a temperature difference between the set temperature and the tap water temperature (step S21). When it is determined that there is a temperature difference between the set temperature and the tapping temperature, the control unit 50 controls the target value of the rotation speed of the compressor 2 based on the temperature difference (Step S22). In this case, the control unit 50 provides the compressor 2 with a target value of the rotation speed and a control signal indicating a rising speed or a falling speed of the rotation speed up to the target value. Thereby, the target value of the rotation speed of the compressor 2 and the rising speed or the falling speed of the rotation speed are adjusted. For example, when the tapping temperature detected by tapping temperature sensor 18 is lower than the set temperature, control unit 50 increases the target value of the rotation speed of compressor 2 based on the temperature difference. Further, when the tapping temperature detected by tapping temperature sensor 18 is higher than the set temperature, control unit 50 reduces the target value of the rotation speed of compressor 2 based on the temperature difference.
[0091]
Subsequently, control unit 50 determines whether or not there is a temperature difference between the set temperature and the outlet temperature after control (step S23). If there is a temperature difference between the set temperature and the outlet temperature after the control, the control unit 50 controls the opening of the flow control valve 19 based on the temperature difference (step S24). In this case, the control unit 50 gives the flow control valve 19 a control signal indicating the opening degree. Thereby, the opening of the flow control valve 19 is adjusted. For example, when the tapping temperature detected by tapping temperature sensor 18 is lower than the set temperature, control unit 50 decreases the opening of flow control valve 19 based on the temperature difference. When the tapping temperature detected by tapping temperature sensor 18 is higher than the set temperature, control unit 50 increases the opening of flow control valve 19 based on the temperature difference.
[0092]
Subsequently, the control unit 50 determines whether or not there is a temperature difference between the outdoor temperature of the initial parameter and the outdoor temperature of the aging parameter (Step S25). If there is no temperature difference between the outdoor temperature of the initial parameter and the outdoor temperature of the aging parameter in step S25, the process proceeds to step S27.
[0093]
On the other hand, when there is a temperature difference between the outdoor temperature of the initial parameter and the outdoor temperature of the aging parameter, the control unit 50 controls the target value of the rotation speed of the blower 1b based on the temperature difference (Step S26). Thereby, the target value of the rotation speed of the blower 1b is adjusted. For example, when the outdoor temperature of the aging parameter is higher than the outdoor temperature of the initial parameter, the control unit 50 decreases the target value of the rotation speed of the blower 1b based on the temperature difference, and the outdoor temperature of the aging parameter becomes the outdoor parameter of the initial parameter. When the temperature is lower than the temperature, the control unit 50 increases the target value of the rotation speed of the blower 1b based on the temperature difference.
[0094]
Subsequently, the control unit 50 determines whether or not there is a temperature difference between the compressor temperature of the initial parameter and the compressor temperature of the aging parameter (Step S27). When there is a temperature difference between the compressor temperature of the initial parameter and the compressor temperature of the aging parameter, the control unit 50 controls the opening of the first pressure reducing valve 4 based on the temperature difference (Step S28). In this case, the control unit 50 gives a control signal indicating the opening to the first pressure reducing valve 4. Thereby, the opening of the first pressure reducing valve 4 is adjusted. For example, when the compressor temperature of the aging parameter is higher than the compressor temperature of the initial parameter, the control unit 50 increases the opening degree of the first pressure reducing valve 4 based on the temperature difference, and the compressor temperature of the aging parameter becomes When the temperature is lower than the initial parameter of the compressor temperature, the control unit 50 reduces the opening of the first pressure reducing valve 4 based on the temperature difference.
[0095]
In the present embodiment, the opening of the first pressure reducing valve 4 is adjusted based on the compressor temperature. However, the present invention is not limited to this, and the heat exchanger detected by the heat exchanger temperature sensor 17 may be used. The opening of the first pressure reducing valve 4 may be adjusted based on the temperature. Alternatively, the opening degree of the first pressure reducing valve 4 may be adjusted based on the heat exchanger temperature detected by the heat exchanger temperature sensor 17 and the compressor temperature detected by the compressor temperature sensor 20.
[0096]
On the other hand, when there is no temperature difference between the set temperature and the tapping temperature in step S21, when there is no temperature difference between the set temperature and the tapping temperature after control in step S23, or in step S27, the compressor temperature and the aging parameter of the initial parameters are set. If there is no temperature difference from the compressor temperature, the process proceeds to step S29.
[0097]
Subsequently, the control unit 50 determines whether or not there is a temperature difference between the outdoor temperature of the initial parameter and the outdoor temperature of the aging parameter (Step S29). When there is a temperature difference between the outdoor temperature of the initial parameter and the indoor temperature of the aging parameter, the control unit 50 controls the target value of the rotation speed of the blower 1b based on the temperature difference (Step S30).
[0098]
Next, the control unit 50 determines whether or not the flow value from the second flow sensor 14 is equal to or less than a predetermined flow value (Step S31). If the flow value from the second flow sensor 14 is not equal to or smaller than the predetermined flow value, the control unit 50 returns to step S19 and repeats the processing of steps S19 to S31.
[0099]
On the other hand, when the flow value from the second flow sensor 14 is equal to or less than the predetermined flow value, the control unit 50 stops the operations of the compressor 2, the first pressure reducing valve 4, and the blower 1b (Step S32).
[0100]
In the present embodiment, the flow rate of the hot water is adjusted using the flow rate adjusting valve 19. However, the present invention is not limited to this. The flow rate of the hot water may be adjusted by adjusting the opening of the regulator 11. Is also good. Furthermore, before the operation of the compressor 2 starts, when the temperature of the first radiator 3 detected by the heat exchanger temperature sensor 17 and the temperature of the compressor 2 detected by the compressor temperature sensor 20 are high. Since the temperature of the water flowing through the pipe 44 becomes high, the opening of the mixing valve 13 may be adjusted in advance to control the supply of low-temperature water from the pipe 43.
[0101]
Next, FIG. 10 is a diagram showing a temperature change of water discharged from the faucet of the hot water tap 25 of the heat pump hot water supply apparatus 100 according to the present embodiment. The vertical axis in FIG. 10 indicates the temperature of the tap water, and the horizontal axis indicates the time. In FIG. 10, a broken line indicates a temperature change of water discharged from a conventional heat pump water heater as a comparative example, and a solid line indicates a temperature change of water discharged from heat pump water heater 100 according to the present embodiment.
[0102]
As shown in FIG. 10, in the heat pump water heater of the comparative example, the control operation is started at time t1 after a lapse of time T1 for calculating a control parameter from time t0 when the faucet is opened by the user, and at time t3 And the tapping temperature matches the set temperature.
[0103]
On the other hand, as shown in FIG. 10, in the heat pump water heater 100 according to the present embodiment, since the control parameters are calculated in advance, the control based on the control parameters calculated at time t0 when the user opens the faucet is started. At time t2, the tapping temperature matches the set temperature.
[0104]
As described above, in the heat pump water heater 100 according to the present embodiment, in order to supply hot water having a temperature set by a user according to environmental conditions such as the temperature of outside air at the start of operation and the temperature of tap water. Necessary operating conditions can be set in advance. Therefore, the time required for the heat pump water heater to start operating under appropriate conditions in response to the start of use by the user is unnecessary, and the operation can be started immediately under the appropriate conditions at the start of use, and hot water can be supplied. It can be quickly controlled to an appropriate temperature.
[0105]
In addition, the operation and stop of the first water circulation circuit 120 and the refrigerant circulation circuit 110 are controlled based on the flow value from the second flow sensor 14 as described above, but the second water circulation circuit 130 and the refrigerant circulation The operation and stop of the circuit 110 are controlled based on the operation of the reheating switch 303 of the remote operation device 200.
[0106]
In the present embodiment, the initial parameters and the set temperature are read and the control parameters are calculated.However, the present invention is not limited to this. The control parameters may be stored and the stored control parameters may be used. In addition, the aging parameter and the set temperature are read and each component is controlled. However, the present invention is not limited to this. A certain control parameter is stored in advance in a table format memory based on the aging parameter and the set temperature, and the storage is performed. The set control parameters may be used. Further, in the present embodiment, the amount of water flowing in the pipe 45 is detected from both the first flow sensor 12 and the second flow sensor 14, but the present invention is not limited to this, and either one of the flow sensors is used. May be used. Further, the first flow sensor 12 need not be provided. Further, the flow rate of water flowing in the pipes 42 and 45 may be detected by a flow rate switch, a pressure switch, a temperature sensor, or the like instead of the flow rate sensor.
[0107]
In heat pump water heater 100 according to the present embodiment, first water circulation circuit 120 and second water circulation circuit 130 correspond to a water supply path, and first pressure reducing valve 4 and second pressure reducing valve 6 correspond to pressure reducing means. The control unit 50 corresponds to an operation condition setting unit, a determination unit, and a control unit, and includes a first flow sensor 12, a second flow sensor 14, an incoming water temperature sensor 15, an outdoor temperature sensor 16, a hot water temperature sensor 18, The exchanger temperature sensor 17 and the compressor temperature sensor 20 correspond to environmental condition detecting means, the remote control device 200 corresponds to temperature setting means, the outdoor temperature sensor 16 corresponds to outside air temperature detecting means, and the incoming water temperature sensor 15 corresponds to The compressor temperature sensor 20 corresponds to the compressor temperature detecting means, the heat exchanger temperature sensor 17 corresponds to the heat exchanger temperature detecting means, and the first flow rate sensor. Sa 12 and the second flow rate sensor 14 corresponds to the operating state detecting means, hot water temperature sensor 18 corresponds to a hot water temperature detecting means, the regulator 11 and flow control valve 19 corresponds to the flow rate adjusting means.
[0108]
【The invention's effect】
According to the heat pump water heater according to the present invention, since the operating condition of the refrigerant circuit is set before the operation starts, the refrigerant circuit operates immediately under the preset operating condition when the operation of the refrigerant circuit starts. Can be. Therefore, the operation of the refrigerant circuit can be started immediately under appropriate conditions when the use of hot water is started. As a result, the hot water can be quickly controlled to an appropriate temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an instant heating type heat pump hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a remote control device.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system of the heat pump water heater of FIG. 1;
FIG. 4 shows CO in a heat pump ₂ Mollier diagram showing the state change of refrigerant compared to CFC-based refrigerant
FIG. 5 is a CFC-based refrigerant and CO in a radiator. ₂ Diagram showing heating characteristics of refrigerant
FIG. 6 is a schematic view showing an example of the structure of a radiator.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control unit according to the embodiment;
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of an operation of a control unit according to the embodiment;
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control unit according to the embodiment;
FIG. 10 is a diagram showing a temperature change of water discharged from a faucet of a hot water tap of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 heat absorber
1a Heat exchanger
1b blower
2 Compressor
3 First radiator
4 First pressure reducing valve
5 Second radiator
6 Second pressure reducing valve
7 First bypass valve
8 Second bypass valve
9 pump
10 Bathtub
11 Regulator
12 First flow sensor
13 Mixing valve
14 Second flow sensor
15 Water temperature sensor
16 Outdoor temperature sensor
17 Heat exchanger temperature sensor
18 Hot water temperature sensor
19 Flow control valve
20 Compressor temperature sensor
50 control unit
100 heat pump water heater
110 Refrigerant circuit
120 First water circulation circuit
130 Second water circulation circuit
200 Remote control device

Claims

A radiator having a refrigerant flow path and a water flow path, including a pressure reducing means, a heat sink and a compressor, a refrigerant flow path of the radiator, the pressure reducing means, a refrigerant circulation circuit for circulating a refrigerant through the heat sink and the compressor; and ,
A water supply path for supplying water to the water flow path of the radiator, and tapping out hot water obtained by the radiator,
Determining means for determining whether or not hot water is required;
Control means for starting the operation of the refrigerant circuit when it is determined that hot water is required by the determination means,
Environmental condition detecting means for detecting an environmental condition before the operation by the control means,
Operating condition setting means for setting the operating conditions of the refrigerant circuit based on the environmental conditions detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means,
The heat pump water heater according to claim 1, wherein the control means operates the refrigerant circuit under the operating conditions set by the operating condition setting means when the determining means determines that hot water is required.

Further comprising a temperature setting means for setting a temperature of hot water to be discharged from the water supply path,
The operating condition setting means sets the operating condition of the refrigerant circuit based on the temperature set by the temperature setting means and the environmental condition detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means starts. The heat pump hot water supply device according to claim 1, wherein:

The environmental conditions include a temperature of outside air;
3. The heat pump water heater according to claim 2, wherein said environmental condition detecting means includes an outside air temperature detecting means for detecting a temperature of outside air.

The environmental conditions include a temperature of water introduced into the water supply path,
The heat pump hot water supply apparatus according to claim 2, wherein the environmental condition detection unit includes a water supply temperature detection unit that detects a temperature of water introduced into the water supply path.

The environmental conditions include a temperature of the compressor;
The heat pump water heater according to any one of claims 2 to 4, wherein the environmental condition detecting means includes a compressor temperature detecting means for detecting a temperature of the compressor.

The environmental conditions include a temperature of the heat exchanger;
The heat pump water heater according to any one of claims 2 to 5, wherein the environmental condition detecting means includes a heat exchanger temperature detecting means for detecting a temperature of the heat exchanger.

The operating conditions include a pressure reducing capability of the pressure reducing means,
The operating condition setting means sets the pressure reducing capability of the pressure reducing means based on the environmental condition detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means starts,
The heat pump water heater according to any one of claims 2 to 6, wherein the control means controls the pressure reducing means to a pressure reducing capability set by the operation condition setting means before starting operation.

The operating conditions include a compression function of the compressor,
The operating condition setting means sets a compression function of the compressor based on the environmental condition detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means starts,
The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 2 to 7, wherein the control means controls the compressor to a compression function set by the operation condition setting means at the start of operation.

The heat absorber includes a heat exchanger that gives heat of outside air to the refrigerant and a blower that sends outside air to the heat exchanger,
The operating conditions include a blowing capacity of the blower,
The operating condition setting means sets the blowing capacity of the blower based on the environmental condition detected by the environmental condition detecting means before the operation by the control means starts,
The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 2 to 8, wherein the control means controls the blower to a blowing capacity set by the operation condition setting means at the start of operation.

Operating state detecting means for detecting an operating state of one or both of the refrigerant circulation circuit and the water supply path after the operation by the control means is started,
The control means controls the operation of one or both of the refrigerant circulation circuit and the water supply path based on an operation state detected by the operation state detection means after the start of operation. The heat pump water heater according to any one of the above.

The operating state detecting means includes a tapping temperature detecting means for detecting a temperature of hot water obtained by the radiator,
The control means controls the operation of one or both of the refrigerant circulation circuit and the water supply path based on the temperature detected by the tapping temperature detection means after the start of operation and the temperature set by the temperature setting means. The heat pump hot water supply device according to claim 10, wherein:

The heat pump hot water supply according to claim 11, wherein the control means controls a compression function of the compressor based on a temperature set by the temperature setting means and a temperature detected by the tapping temperature detection means. apparatus.

Further comprising a flow rate adjusting means for controlling the flow rate of the water flowing in the water supply path,
13. The heat pump hot water supply apparatus according to claim 11, wherein the control unit controls the flow rate adjusting unit based on a temperature set by the temperature setting unit and a temperature detected by the tapping temperature detecting unit. .

The operating state detecting means includes an outside air temperature detecting means for detecting a temperature of outside air,
The heat absorber includes a heat exchanger that gives heat of outside air to the refrigerant and a blower that sends outside air to the heat exchanger,
The control unit controls the blowing capacity of the blower based on a temperature detected by the outside air temperature detection unit before the operation starts and a temperature detected by the outside air temperature detection unit after the operation starts. Item 14. The heat pump water heater according to any one of Items 10 to 13.

The operating state detecting means includes a compressor temperature detecting means for detecting a temperature of the compressor,
The control unit controls the pressure reducing capability of the pressure reducing unit based on a temperature detected by the compressor temperature detecting unit before the operation starts and a temperature detected by the compressor temperature detecting unit after the operation starts. The heat pump water heater according to any one of claims 10 to 14.

The operating state detecting means includes a heat exchanger temperature detecting means for detecting a temperature of the heat exchanger,
The control unit controls the decompression capability of the decompression unit based on the temperature detected by the heat exchanger temperature detection unit before the operation starts and the temperature detected by the heat exchanger temperature detection unit after the operation starts. The heat pump water heater according to any one of claims 10 to 15, wherein

The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 16, wherein the refrigerant is carbon dioxide.