JP2001263800A - Heat pump type of hot water supplier - Google Patents
Heat pump type of hot water supplierInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は貯湯タンク内の水
をヒートポンプシステムによって焚上げるヒートポンプ
式給湯装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat pump type hot water supply apparatus for heating water in a hot water storage tank by a heat pump system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】貯湯タンクと水熱交換器とを備え、貯湯
タンク内の湯水と冷媒回路を流通する冷媒との間の熱交
換を上記水熱交換器で行うよう構成したヒートポンプ式
給湯装置が、従来から用いられている。このようなヒー
トポンプ式給湯装置では、冷媒回路中に設けられた空気
熱交換器を蒸発器として機能させると共に水熱交換器を
凝縮器として機能させることにより給湯運転を行うこと
が可能である。そして上記給湯運転を効率よく行うため
に、深夜電力を利用して深夜時間帯に貯湯タンク内の全
量の沸上げを行う。また、それ以外の時間帯等において
は、減少湯量に応じて、随時追焚き運転を行って、必要
な湯量を確保するようにしている。2. Description of the Related Art A heat pump type hot water supply apparatus comprising a hot water storage tank and a water heat exchanger, wherein heat exchange between hot water in the hot water storage tank and refrigerant flowing through a refrigerant circuit is performed by the water heat exchanger. , Has been used in the past. In such a heat pump hot water supply device, it is possible to perform a hot water supply operation by causing the air heat exchanger provided in the refrigerant circuit to function as an evaporator and the water heat exchanger to function as a condenser. Then, in order to efficiently perform the above hot water supply operation, the entire amount of the hot water in the hot water storage tank is boiled at midnight using electric power at midnight. In other time zones, etc., the reheating operation is performed as needed in accordance with the reduced hot water amount to secure a necessary hot water amount.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ヒートポン
プ式給湯装置においては、冬季においてデフロストの問
題がある。すなわち、残湯量が減少して追焚き運転を行
っているような状態において、デフロスト運転を行う必
要が生じたときには、追焚き運転よりもデフロスト運転
が優先されることから、直ちにデフロスト運転に突入し
てしまい、必要な追焚き運転が行えなくなってしまうの
である。この結果、場合によっては湯切れという不都合
な事態が生じることにもなる。The heat pump type hot water supply apparatus has a problem of defrost in winter. That is, in a state where the amount of remaining hot water is reduced and the reheating operation is being performed, when it is necessary to perform the defrost operation, the defrost operation is prioritized over the reheating operation, so the operation immediately enters the defrost operation. As a result, the necessary reheating operation cannot be performed. As a result, an inconvenient situation of running out of hot water may occur in some cases.
【０００４】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、デフロスト運
転の発生頻度を減少させ、そのため湯切れという不都合
な事態が生じるのを抑制して使用快適性を向上すること
が可能なヒートポンプ式給湯装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional disadvantages, and has as its object to reduce the frequency of occurrence of defrosting operation, thereby suppressing the occurrence of an inconvenience of running out of hot water. An object of the present invention is to provide a heat pump type hot water supply device capable of improving use comfort.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで請求項１のヒート
ポンプ式給湯装置は、圧縮機４１、凝縮器として機能す
る水熱交換器４４、減圧機構４５、蒸発用熱交換器４６
を有するヒートポンプシステムと、上記水熱交換器４４
にて加熱された温湯を貯留する貯湯タンク１とを備え、
特定時間帯に所定湯量を確保すべく湯沸かし運転を行
い、その後は必要に応じて湯沸かし運転を行うようにし
たヒートポンプ式給湯装置であって、上記所定湯量の沸
上げが終了した後、一定時間内にデフロスト運転を行う
デフロスト制御手段を設けていることを特徴としてい
る。Therefore, a heat pump type hot water supply apparatus according to claim 1 comprises a compressor 41, a water heat exchanger 44 functioning as a condenser, a pressure reducing mechanism 45, and an evaporating heat exchanger 46.
And a heat pump system having the water heat exchanger 44
And a hot water storage tank 1 for storing hot water heated at
A heat pump water heater that performs a water heating operation to secure a predetermined amount of hot water in a specific time zone, and then performs a water heating operation as necessary, wherein the heating of the predetermined amount of water is completed within a predetermined time period. Is provided with defrost control means for performing a defrost operation.
【０００６】上記請求項１のヒートポンプ式給湯装置で
は、所定湯量の沸上げが終了した後、一定時間内にデフ
ロスト運転を行うデフロスト制御手段を設け、所定湯量
の沸上げが終了した後、一定時間内に強制的にデフロス
トを行い、それまでの着霜を一旦全部除去しておくの
で、それ以降のデフロスト運転頻度を減少することが可
能となる。この場合のデフロスト運転は、請求項２のよ
うに、温湯を熱源としてこの熱を蒸発用熱交換器４６に
付与する正サイクルデフロスト、逆サイクルデフロス
ト、ホットガスバイパス方式のデフロスト等いずれの方
式のものであってもよい。また、このデフロストは、所
定湯量の沸上げが終了した後、一定時間内に行うものと
しているが、特定時間帯、例えば深夜時間帯にこの沸上
げが行われるものとすれば、所定湯量の沸上げが終了し
た直後に行うのが好ましい。このようにすれば、安価な
深夜電力を利用したデフロストが行え、コスト低減を図
ることができる。さらに、この請求項１の制御は、室外
温度センサ、シーズンスイッチ等を利用して、冬季にの
み行うようにすることもできる。In the heat pump type hot water supply apparatus of the first aspect, defrost control means for performing a defrost operation within a predetermined time after the boiling of the predetermined amount of hot water is provided, and for a predetermined time after the boiling of the predetermined amount of hot water is completed. The defrosting is forcibly performed in the inside, and the frosting up to that time is once removed, so that the frequency of the defrosting operation thereafter can be reduced. The defrosting operation in this case is performed by any method such as forward cycle defrosting, reverse cycle defrosting, and hot gas bypass type defrosting in which hot water is used as a heat source and the heat is applied to the evaporating heat exchanger 46. It may be. The defrosting is performed within a predetermined time after the boiling of the predetermined amount of hot water is completed. However, if the boiling is performed during a specific time period, for example, at midnight, the boiling of the predetermined amount of hot water is performed. It is preferable to perform it immediately after the raising is completed. By doing so, defrosting using inexpensive midnight power can be performed, and cost reduction can be achieved. Further, the control according to claim 1 may be performed only in winter using an outdoor temperature sensor, a season switch, or the like.
【０００７】また請求項２のヒートポンプ式給湯装置
は、上記デフロスト制御手段は、上記蒸発用熱交換器４
６の温度が第１基準温度Ｔ1 未満であるときには上記デ
フロスト運転を行い、第１基準温度Ｔ1 以上であるとき
には上記デフロスト運転を行わないように構成されてい
ることを特徴としている。Further, in the heat pump type hot water supply apparatus according to the second aspect, the defrost control means may include the heat exchanger for evaporation 4.
Temperature of 6 when a first lower than the reference temperature T 1 of perform the above defrosting operation, when it is the first reference temperature above T 1 is characterized in that it is configured not to perform the defrost operation.
【０００８】上記請求項２のヒートポンプ式給湯装置で
は、蒸発用熱交換器４６の温度が第１基準温度Ｔ1 未満
であるときには、ある程度の着霜が生じているとしてデ
フロスト運転を行い、第１基準温度Ｔ1 以上であるとき
には、着霜がほとんど生じていないとしてデフロスト運
転を行わないように構成されているので、必要に応じて
デフロスト運転が行われ、そのためコスト低減を図るこ
とができる。In the heat pump type hot water supply apparatus according to the second aspect, when the temperature of the evaporating heat exchanger 46 is lower than the first reference temperature T 1 , the defrost operation is performed by assuming that a certain degree of frost has occurred. when it is reference temperature above T 1, since frost is configured not to perform the defrost operation as little occurs, defrosting operation is performed as required, the cost can be reduced for that.
【０００９】請求項３のヒートポンプ式給湯装置は、上
記デフロスト運転は、貯湯タンク１内の温湯を熱源とし
て行うことを特徴としている。The heat pump hot water supply apparatus according to claim 3 is characterized in that the defrost operation is performed using hot water in the hot water storage tank 1 as a heat source.
【００１０】上記請求項３のヒートポンプ式給湯装置で
は、充分な熱源を確保できるので、必要なデフロスト運
転を短時間で行うことが可能である。また、特定時間
帯、例えば深夜時間帯にこの沸上げが行われるものとす
れば、安価な深夜電力を利用して得られた温湯を熱源と
したデフロストが行え、コスト低減を図ることができ
る。In the heat pump type hot water supply apparatus according to the third aspect, since a sufficient heat source can be secured, a necessary defrost operation can be performed in a short time. In addition, if the boiling is performed in a specific time zone, for example, a late night time zone, defrosting can be performed using hot water obtained as a heat source by using inexpensive midnight power, and cost can be reduced.
【００１１】請求項４のヒートポンプ式給湯装置は、上
記デフロスト熱源として利用した温湯を貯湯タンク１の
底部へと返流させることを特徴としている。The heat pump type hot water supply apparatus of claim 4 is characterized in that the hot water used as the defrost heat source is returned to the bottom of the hot water storage tank 1.
【００１２】上記請求項４のヒートポンプ式給湯装置で
は、ある程度冷却された温湯を、貯湯タンク１の底部に
返流させるので、高温湯が上部に位置し、低温湯が底部
に位置するという貯湯タンク１内の湯温分布を乱すこと
なくデフロストが行え、高温湯の出湯を確保して使用快
適性が低下するのを抑制できる。In the heat pump type hot water supply apparatus according to the fourth aspect, the hot water cooled to a certain extent is returned to the bottom of the hot water storage tank 1, so that the hot water is located at the top and the low temperature hot water is located at the bottom. Defrosting can be performed without disturbing the hot water temperature distribution in 1, and it is possible to secure high-temperature hot water supply and suppress reduction in use comfort.
【００１３】請求項５のヒートポンプ式給湯装置は、上
記蒸発用熱交換器４６の温度が、第１基準温度Ｔ1 より
も低く設定されている第２基準温度Ｔ2 未満になったと
きに、ホットガスバイパスデフロスト方式のように、温
湯を熱源とはしないデフロスト運転を強制的に行う強制
デフロスト手段を有することを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, when the temperature of the evaporating heat exchanger 46 becomes lower than the second reference temperature T 2 which is set lower than the first reference temperature T 1 , As in the hot gas bypass defrost method, a forced defrost means for forcibly performing a defrost operation in which hot water is not used as a heat source is provided.
【００１４】上記請求項５のヒートポンプ式給湯装置で
は、デフロスト運転がどうしても必要なときには、強制
的にデフロスト運転を行うようにしているので、大幅な
効率の低下を抑制できる。また、このデフロスト運転
は、温湯を熱源とはしないので、温湯の有無、及びその
温度にかかわらずデフロスト運転が行える。In the heat pump type hot water supply apparatus according to the fifth aspect, when the defrost operation is absolutely necessary, the defrost operation is forcibly performed, so that a significant decrease in efficiency can be suppressed. In this defrost operation, hot water is not used as a heat source, so that the defrost operation can be performed regardless of the presence or absence of hot water and its temperature.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】次に、この発明のヒートポンプ式
給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。Next, specific embodiments of a heat pump type hot water supply apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１６】まず、この発明の一実施形態の前提となる
ヒートポンプ式給湯装置の全体構成について説明する。
図１は、上記ヒートポンプ式給湯装置の水系統及び冷媒
系統を示す回路図である。このうち、まず水系統におけ
る風呂用回路について説明する。同図において１は貯湯
タンクであり、この貯湯タンク１には、温度検知手段で
ある３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ異な
る高さに配置されている。具体的には、第１サーミスタ
１１、第２サーミスタ１２、第３サーミスタ１３の順
に、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置
いて配置されている。また上記貯湯タンク１の底部に設
けられた給水口２には、給水圧を加えながら貯湯タンク
１に市水を供給するための給水配管３が接続されてお
り、上記給水配管３には、給水側から順に、逃し弁付き
減圧逆止弁７、及び凍結防止サーミスタ６がそれぞれ介
設されている。一方、上記貯湯タンク１の頂部に設けら
れた給湯口４には給湯配管８が接続されており、さらに
その先端がミキシングバルブ９の流入側９ａに接続され
ている。ここで、上記給湯配管８の貯湯タンク１側に
は、蒸気を外部へ逃がすための空気逃し弁２３と、水の
膨張分を逃がすための水逃し弁２４とがそれぞれ設けら
れている。また上記給水配管３の途中から分岐された給
水管１４も、上記ミキシングバルブ９の流入側９ａに接
続されており、このミキシングバルブ９で上記給湯配管
８からの給湯と給水管１４からの市水が、一定の割合で
混合されるように構成されている。一方、上記ミキシン
グバルブ９の流出側９ｂには分岐管１６が接続されてお
り、この分岐管１６を介して風呂用給湯管１７と出湯管
１８とに分岐される。そして、上記風呂用給湯管１７が
差し湯用電磁弁１９と逆止弁２１とを介して浴槽２２に
接続される一方、上記出湯管１８は出湯口に接続され
る。First, an overall configuration of a heat pump type hot water supply apparatus as a premise of one embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a water system and a refrigerant system of the heat pump water heater. First, a bath circuit in a water system will be described. In the figure, reference numeral 1 denotes a hot water storage tank, in which three thermistors 11, 12, and 13 serving as temperature detecting means are arranged at different heights. Specifically, the first thermistor 11, the second thermistor 12, and the third thermistor 13 are arranged in this order at a predetermined interval from the upper part to the lower part in the figure. A water supply pipe 3 for supplying city water to the hot water storage tank 1 while applying water supply pressure is connected to a water supply port 2 provided at the bottom of the hot water storage tank 1. In order from the side, a pressure-reducing check valve 7 with a relief valve and a freezing prevention thermistor 6 are interposed. On the other hand, a hot water supply pipe 8 is connected to a hot water supply port 4 provided at the top of the hot water storage tank 1, and the tip thereof is connected to an inflow side 9 a of a mixing valve 9. Here, on the hot water storage tank 1 side of the hot water supply pipe 8, an air release valve 23 for releasing steam to the outside and a water release valve 24 for releasing expansion of water are provided. A water supply pipe 14 branched from the middle of the water supply pipe 3 is also connected to the inflow side 9a of the mixing valve 9, and the mixing valve 9 supplies hot water from the hot water supply pipe 8 and city water from the water supply pipe 14. Are mixed at a constant ratio. On the other hand, a branch pipe 16 is connected to the outflow side 9 b of the mixing valve 9, and is branched into a hot water supply pipe 17 for a bath and a tapping pipe 18 via the branch pipe 16. The hot water supply pipe 17 is connected to a bathtub 22 via a hot water supply solenoid valve 19 and a check valve 21, while the hot water supply pipe 18 is connected to a hot water outlet.
【００１７】次に上記水系統における湯沸かし回路につ
いて説明する。図１に示すように、上記貯湯タンク１の
底部に設けられた取水口２６には、取水管２７が接続さ
れており、その先端が循環ポンプ２８を介して熱交換路
２９の入口側２９ａに接続されている。ここで上記熱交
換路２９は、以下で述べる冷媒回路の凝縮器として機能
する三重管式の水熱交換器４４と熱交換可能に設けられ
ており、上記循環ポンプ２８の作動によって熱交換路２
９の入口側２９ａから出口側２９ｂへと湯水が流通する
ように成っている。このとき、上記水熱交換器４４には
漏洩検知機３４が取り付けられている。また上記熱交換
路２９の出口側２９ｂには、出湯管３１が接続されてお
り、その先端が上記ミキシングバルブ９よりも貯湯タン
ク１側の給湯配管８に接続されている。そして、上記循
環ポンプ２８と熱交換路２９とを結ぶ取水管２７には、
電動比例弁３２と入水温度検知サーミスタ３３とが介設
されている。また、上記熱交換路２９から給湯配管８へ
と至る出湯管３１には、給湯温度検知サーミスタ３６と
逃し弁３７とがそれぞれ介設されている。なお、上記水
系統における風呂用回路及び湯沸かし回路は、それぞれ
制御手段（図示せず）によって制御されるが、この制御
手段はＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を有
するマイクロコンピュータを用いて構成されたものであ
る。Next, a water heater circuit in the above water system will be described. As shown in FIG. 1, a water intake pipe 27 is connected to a water intake 26 provided at the bottom of the hot water storage tank 1, and the tip thereof is connected to an inlet side 29 a of a heat exchange path 29 via a circulation pump 28. It is connected. Here, the heat exchange path 29 is provided so as to be able to exchange heat with a triple tube type water heat exchanger 44 functioning as a condenser of a refrigerant circuit described below.
The hot and cold water flows from the inlet side 29a to the outlet side 29b. At this time, the leak detector 34 is attached to the water heat exchanger 44. A tapping pipe 31 is connected to the outlet side 29 b of the heat exchange path 29, and the tip thereof is connected to the hot water supply pipe 8 closer to the hot water storage tank 1 than the mixing valve 9. The water intake pipe 27 connecting the circulation pump 28 and the heat exchange path 29 has
An electric proportional valve 32 and an incoming water temperature detection thermistor 33 are interposed. A hot water supply temperature detecting thermistor 36 and a relief valve 37 are interposed in the tapping pipe 31 extending from the heat exchange path 29 to the hot water supply pipe 8. The bath circuit and the water heater circuit in the water system are respectively controlled by control means (not shown), and the control means is configured using a microcomputer having a CPU, a memory, an input / output interface, and the like. Things.
【００１８】一方、上記冷媒系統については、図１に示
すように圧縮機４１、水熱交換器４４、電動膨張弁４
５、空気熱交換器４６を順次冷媒配管５０ａ〜５０ｄで
接続することによって構成している。ここで、この実施
形態においては、上記冷媒に二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒
を使用した。さらに上記圧縮機４１の吐出側には吐出管
温度サーミスタ４２、及び圧力制御のためのＨＰＳ４３
が介設され、また上記空気熱交換器４６とその近傍に
は、それぞれ空気熱交温度サーミスタ４７と外気温度サ
ーミスタ４８とが配設されている。ところで上記冷媒回
路には、除霜運転時に圧縮機４１から吐出されるホット
ガスを空気熱交換器４６に供給するためのバイパス回路
が形成されている。すなわち、図に示すように、上記圧
縮機４１の吐出側と水熱交換器４４とを結ぶ冷媒配管５
０ａから、除霜用電磁弁４９を介したバイパス配管５１
を分岐させ、その先端を上記電動膨張弁４５と空気熱交
換器４６とを結ぶ冷媒配管５０ｃに接続させることによ
って、上記バイパス回路を形成している。またこの冷媒
系統回路も、上記制御手段（図示せず）によって制御さ
れている。On the other hand, as shown in FIG. 1, the refrigerant system includes a compressor 41, a water heat exchanger 44, and an electric expansion valve 4.
5. The air heat exchanger 46 is configured by sequentially connecting the refrigerant pipes 50a to 50d. Here, in this embodiment, a carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant was used as the refrigerant. Further, on the discharge side of the compressor 41, a discharge pipe temperature thermistor 42 and an HPS 43 for pressure control are provided.
The air heat exchanger 46 and its vicinity are provided with an air heat exchange temperature thermistor 47 and an outside air temperature thermistor 48, respectively. By the way, a bypass circuit for supplying hot gas discharged from the compressor 41 during the defrosting operation to the air heat exchanger 46 is formed in the refrigerant circuit. That is, as shown in the figure, the refrigerant pipe 5 connecting the discharge side of the compressor 41 and the water heat exchanger 44
0a, the bypass pipe 51 via the defrosting electromagnetic valve 49
Is branched, and its tip is connected to a refrigerant pipe 50c connecting the electric expansion valve 45 and the air heat exchanger 46, thereby forming the bypass circuit. The refrigerant system circuit is also controlled by the control means (not shown).
【００１９】次に、上記構成のヒートポンプ式給湯装置
の運転動作のうちの風呂給湯運転について説明する。ま
ず、図１に示す貯湯タンク１内に温湯が貯溜された状態
において、差し湯用電磁弁１９を開弁する。すると、上
記給水配管３を流れる水の給水圧によって、貯湯タンク
１内に貯溜された約８５℃の温湯が押し上げられ、給湯
口４から給湯配管８を通ってミキシングバルブ９の流入
側９ａに流入する。このとき、上記給水配管３から分岐
された給水管１４を流通する水も上記ミキシングバルブ
９の流入側９ａに流入し、ここで上記水と温湯が一定の
割合で混合される。そして上記混合された約４０℃〜６
０℃の温湯は、ミキシングバルブ９の流出側９ｂから分
岐管１６を介して、一方は風呂用給湯管１７を流通して
浴槽２２に供給され、また一方は出湯管１８を流通して
出湯口に供給される。Next, a description will be given of the bath hot water supply operation of the operation operation of the heat pump hot water supply device having the above-described configuration. First, in a state where hot water is stored in the hot water storage tank 1 shown in FIG. 1, the hot water supply solenoid valve 19 is opened. Then, the hot water of about 85 ° C. stored in the hot water storage tank 1 is pushed up by the water supply pressure of the water flowing through the water supply pipe 3, and flows into the inflow side 9 a of the mixing valve 9 from the hot water supply port 4 through the hot water supply pipe 8. I do. At this time, the water flowing through the water supply pipe 14 branched from the water supply pipe 3 also flows into the inflow side 9a of the mixing valve 9, where the water and the hot water are mixed at a constant ratio. And about 40 ° C-6 mixed above
The hot water of 0 ° C. is supplied from the outflow side 9 b of the mixing valve 9 through the branch pipe 16, one through the hot water supply pipe 17 to the bathtub 22, and the other through the hot water pipe 18 and the outlet. Supplied to
【００２０】さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置にお
ける湯沸かし運転について説明する。まず図１に示す差
し湯用電磁弁１９を閉弁した状態において、冷媒回路中
の圧縮機４１を駆動し、水熱交換器４４を凝縮器として
機能させると共に、空気熱交換器（蒸発用熱交換器）４
６を蒸発器として機能させる。次に、上記水系統回路に
おける循環ポンプ２８を作動させる。すると、貯湯タン
ク１の底部に設けた取水口２６から貯溜水が流出し、こ
れが取水管２７を介して熱交換路２９を流通する。その
ときこの水は凝縮器として機能している水熱交換器４４
によって加熱され、出湯管３１及び給湯配管８を通って
再び貯湯タンク１内の上部へと返流される。そしてこの
ような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク１
の上端側から下端側へと温湯が次第に貯溜されるように
構成されている。この湯沸かし運転は、通常は深夜時間
帯に行い、給湯コストを低減するようにしている。Further, a description will be given of a water heating operation in the heat pump type hot water supply apparatus. First, in a state in which the electromagnetic valve 19 for hot water shown in FIG. 1 is closed, the compressor 41 in the refrigerant circuit is driven to make the water heat exchanger 44 function as a condenser and the air heat exchanger (heat for evaporation). Exchanger) 4
6 functions as an evaporator. Next, the circulation pump 28 in the water system circuit is operated. Then, the stored water flows out of the water intake 26 provided at the bottom of the hot water storage tank 1, and flows through the heat exchange path 29 via the water intake pipe 27. At this time, this water is used as the water heat exchanger 44 functioning as a condenser.
And is returned to the upper portion of the hot water storage tank 1 again through the hot water supply pipe 31 and the hot water supply pipe 8. By performing such operations continuously, the hot water storage tank 1
The hot water is gradually stored from the upper end side to the lower end side. This water heating operation is usually performed at midnight to reduce the cost of hot water supply.
【００２１】ところで、上記に示したように、貯湯タン
ク１には３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ
異なる高さ位置に配置されており、上記貯湯タンク１内
を３つに区分して湯温を検出できるようになっている。
具体的には、図における上方部から下方部に向かって、
最小残湯量を検知するための第１サーミスタ１１と、大
出湯を検知するための第２サーミスタ１２、最大貯湯量
を検知するための第３サーミスタ１３とがそれぞれ設け
られている。また、上記各サーミスタ１１、１２、１３
の検出信号は、図示しない上記制御手段であるＣＰＵに
それぞれ入力されるよう構成されており、上記ＣＰＵ
は、所定時間内に入力される各検出信号の温度変化から
適切な給湯運転制御を選択して、運転指令を発する機能
を有している。By the way, as shown above, three thermistors 11, 12, and 13 are arranged at different heights in the hot water storage tank 1, and the inside of the hot water storage tank 1 is divided into three. The hot water temperature can be detected.
Specifically, from the upper part in the figure to the lower part,
A first thermistor 11 for detecting a minimum remaining hot water amount, a second thermistor 12 for detecting a large hot water supply, and a third thermistor 13 for detecting a maximum hot water storage amount are provided. In addition, each of the thermistors 11, 12, 13
Are input to CPUs (not shown) serving as the control means, respectively.
Has a function of selecting an appropriate hot water supply operation control from a temperature change of each detection signal input within a predetermined time and issuing an operation command.
【００２２】次に、上記ヒートポンプ式給湯装置の残湯
量の制御方法について説明する。まず、風呂給湯前のよ
うな通常の状態においては、上記で述べた湯沸かし運転
を行い、常に全量（例えば、２００リットルタンクであ
れば２００リットル）沸上げられた状態となるように制
御される。具体的には、貯湯タンク１の第３サーミスタ
１３で検知される湯温が、上記制御手段（図示せず）に
よって設定された設定温度以上、例えば８５℃以上にな
るまで追焚き運転される。一方、風呂給湯後のような給
湯負荷の小さくなった状態においては、貯湯タンク１内
に確保しておくべき湯量を、大出湯前に確保されていた
湯量よりも小とするような制御を行う。すなわち、上記
２００リットルタンクであれば、例えば５０リットルの
温湯を常に確保するような制御を行う。具体的な制御方
法としては、上記貯湯タンク１の第１サーミスタ１１で
検知される湯温が、設定温度（例えば、８５℃）よりも
低ければ上記湯沸かし運転を行い、設定温度に達すれば
運転を停止するというような制御を繰り返し行うことに
よって、上記一定の貯湯量を維持するよう制御されるの
である。Next, a method of controlling the remaining hot water amount of the heat pump hot water supply device will be described. First, in a normal state such as before hot water supply, the above-described water heating operation is performed, and control is performed so that the whole amount (for example, 200 liters in the case of a 200 liter tank) is always heated. Specifically, the reheating operation is performed until the hot water temperature detected by the third thermistor 13 of the hot water storage tank 1 becomes equal to or higher than the set temperature set by the control means (not shown), for example, 85 ° C. or higher. On the other hand, in a state where the hot water supply load is small, such as after hot water supply, control is performed such that the amount of hot water to be reserved in the hot water storage tank 1 is smaller than the amount of hot water reserved before the large hot water supply. . That is, in the case of the 200-liter tank, for example, control is performed so as to always keep hot water of 50 liters. As a specific control method, the hot water operation is performed when the hot water temperature detected by the first thermistor 11 of the hot water storage tank 1 is lower than a set temperature (for example, 85 ° C.), and the operation is performed when the hot water temperature reaches the set temperature. By repeatedly performing control such as stopping, the constant hot water storage amount is controlled to be maintained.
【００２３】次に、この発明の実施形態の特徴的なデフ
ロスト制御について説明する。なお、このデフロスト制
御は、冬季にのみ行われ、外気温度サーミスタ４８の検
出外気温に基づいてその実施を自動的に決定したり、シ
ーズンスイッチ等を利用してその実施を決定すればよ
い。まず、図２に基づいて水系統について説明するが、
この場合、水熱交換器４４の出口に接続されている出湯
管３１に三方切換弁３８を介設して、その中立位置にお
いては、図１に示しているように、出湯管３１を貯湯タ
ンク１の給湯口４に連通させる一方、その切換位置にお
いては、出湯管３１を貯湯タンク１の底部に接続された
返流管３９へと連通させるようにしている。その他の回
路構成は図１に示しているものと同様であり、そのため
同一の部分を同一符号で示してその説明を省略する。Next, the characteristic defrost control according to the embodiment of the present invention will be described. Note that this defrost control is performed only in winter and may be automatically determined based on the detected outside air temperature of the outside air temperature thermistor 48, or may be determined using a season switch or the like. First, the water system will be described with reference to FIG.
In this case, a three-way switching valve 38 is interposed in the tapping pipe 31 connected to the outlet of the water heat exchanger 44, and in the neutral position, as shown in FIG. In the switching position, the tapping pipe 31 is connected to the return pipe 39 connected to the bottom of the hot-water storage tank 1 while communicating with the hot water supply port 4. Other circuit configurations are the same as those shown in FIG. 1, and therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
【００２４】図４にデフロスト制御の制御方法を示すフ
ローチャートを示す。この制御は、上記制御手段に設け
たデフロスト制御手段（図示せず）、及び強制デフロス
ト手段（図示せず）によって行われる。まず、ステップ
Ｓ１において、空気熱交換器サーミスタ４７にて検出し
た空気熱交換器４６の温度が第１基準温度Ｔ1 （例え
ば、−５°Ｃ）よりも低いか否かの判断を行う。空気熱
交換器４６の温度が第１基準温度Ｔ1 以上であれば、空
気熱交換器４６における着霜がほとんど生じていないも
のとして、以下の制御は実行されない。空気熱交換器４
６の温度が第１基準温度Ｔ1 未満であれば、ステップＳ
２において、貯湯タンク１内の全量（例えば、２００リ
ットル）の沸上げが完了したか否かの判断を行う。そし
て、貯湯タンク１内の全量の沸上げが完了していれば、
次のステップＳ３において、電動膨張弁４５を全開にす
ると共に、圧縮機４１を駆動し、また上記三方切換弁３
８を切換位置に切換え、循環ポンプ２８を駆動すること
により、貯湯タンク１内の温湯を熱源としたデフロスト
運転を開始する。すなわち、圧縮機１からの吐出冷媒に
対して、さらに水熱交換器４４において、温湯の熱を付
与し、これを空気熱交換器４６で放出することにより、
空気熱交換器４６の除霜を行うのである。このデフロス
ト運転は、ステップＳ４において、空気熱交換器４６の
温度が第３基準温度Ｔ3 （例えば、＋５°Ｃ）よりも高
くなるまで継続される。ステップＳ４において、空気熱
交換器４６の温度が第３基準温度Ｔ3 よりも高くなる
と、空気熱交換器４６への着霜が完全に除去されたとし
て、ステップＳ５に移行して、湯沸かし運転初期状態に
復帰する。一方、上記ステップＳ２において、貯湯タン
ク１内の全量の沸上げが完了していない状態において
は、ステップＳ６に移行して、空気熱交換器４６の温度
が、上記第１基準温度Ｔ1 よりも低く設定されている第
２基準温度Ｔ2 （例えば、−１０°Ｃ）よりも低いか否
かの判断を行う。これは、貯湯タンク１内の全量の沸上
げを実行中に、湯沸かし運転を中止して、強制デフロス
ト運転を実行する必要があるか否かの判断を行うステッ
プである。そして、強制デフロスト運転を行う必要があ
る場合には、ステップＳ７において、上記電動膨張弁４
５を全閉にすると共に、除霜用電磁弁４９を開にして、
ホットガスバイパス方式のデフロスト運転を行う。FIG. 4 is a flowchart showing a control method of the defrost control. This control is performed by defrost control means (not shown) provided in the control means and forced defrost means (not shown). First, in step S1, it is determined whether or not the temperature of the air heat exchanger 46 detected by the air heat exchanger thermistor 47 is lower than a first reference temperature T 1 (for example, −5 ° C.). If the temperature of the air heat exchanger 46 is a first reference temperature above T 1, as frost in the air heat exchanger 46 hardly occurs, the following control is not executed. Air heat exchanger 4
If the temperature of the 6 first lower than the reference temperature T 1, step S
In 2, it is determined whether or not the boiling of the entire amount (for example, 200 liters) in the hot water storage tank 1 has been completed. And if the boiling of the whole amount in the hot water storage tank 1 is completed,
In the next step S3, the electric expansion valve 45 is fully opened, the compressor 41 is driven, and the three-way switching valve 3 is turned on.
8 is switched to the switching position and the circulating pump 28 is driven to start a defrost operation using hot water in the hot water storage tank 1 as a heat source. That is, the heat of the hot water is further given to the refrigerant discharged from the compressor 1 in the water heat exchanger 44 and discharged by the air heat exchanger 46,
The defrost of the air heat exchanger 46 is performed. This defrost operation is continued until the temperature of the air heat exchanger 46 becomes higher than the third reference temperature T 3 (for example, + 5 ° C.) in step S4. In step S4, the temperature of the air heat exchanger 46 is higher than the third reference temperature T 3, a frosted to air heat exchanger 46 is completely removed, the process proceeds to step S5, the water-heating operation initial Return to the state. On the other hand, in step S2, in a state where the boiling up of the total amount of the hot water storage tank 1 is not completed, the process proceeds to step S6, the temperature of the air heat exchanger 46 is, than the first reference temperature T 1 of It is determined whether or not the temperature is lower than a second reference temperature T 2 (for example, −10 ° C.) that is set low. This is a step for determining whether or not it is necessary to stop the water heater and execute the forced defrost operation while the entire amount in the hot water storage tank 1 is being heated. If it is necessary to perform the forced defrost operation, in step S7, the electric expansion valve 4
5 is fully closed and the defrost solenoid valve 49 is opened,
Perform a hot gas bypass defrost operation.
【００２５】上記貯湯タンク１内の温湯を熱源としたデ
フロスト運転（ステップＳ３）の動作状態について、図
３に示すモリエル線図に基づいて説明する。まず、図３
において、圧縮機４１により吐出冷媒にＷの熱量が付与
されるが、この熱量Ｗに加えてさらに上記水熱交換器４
４において、温湯からＱt の熱量が付与されるのであ
り、この熱量がデフロスト熱量Ｑd （＝Ｗ＋Ｑt ）とし
て空気熱交換器４６において放出されるのである。な
お、電動膨張弁４５は、全開状態にはあるものの、ある
程度の流れ抵抗を有するものであるため、この電動膨張
弁４５において、ある程度の圧力降下が生じる。An operation state of the defrost operation (step S3) using hot water in the hot water storage tank 1 as a heat source will be described with reference to a Mollier diagram shown in FIG. First, FIG.
In the above, the amount of heat of W is given to the discharged refrigerant by the compressor 41. In addition to the amount of heat W, the water heat exchanger 4
In step 4, the amount of heat of Qt is given from the hot water, and this amount of heat is released in the air heat exchanger 46 as the defrost heat amount Qd (= W + Qt). Although the electric expansion valve 45 is in a fully opened state, it has a certain flow resistance, and therefore a certain pressure drop occurs in the electric expansion valve 45.
【００２６】上記ヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タ
ンク１内の全量の沸上げが終了した後、直ちにデフロス
ト運転を行うデフロスト制御手段を設け、全量の沸上げ
が終了した後、強制的にデフロストを行い、それまでの
着霜を一旦全部除去しておくので、それ以降のデフロス
ト運転頻度を減少することが可能となる。特に、上記デ
フロスト運転は、貯湯タンク１内の温湯を熱源として行
うため、充分な熱源を確保できるので、必要なデフロス
ト運転を短時間で行うことが可能である。また、深夜時
間帯に湯沸かし運転が行われているので、全量沸上げが
終了した直後にデフロスト運転を行えば、安価な深夜電
力を利用して得られた温湯を熱源としたデフロストが行
え、コスト低減を図ることができる。さらに、デフロス
ト熱源として利用して、ある程度冷却された温湯を、貯
湯タンク１の底部に返流させるので、高温湯が上部に位
置し、低温湯が底部に位置するという貯湯タンク１内の
湯温分布を乱すことなくデフロストが行え、高温湯の出
湯を確保して使用快適性が低下するのを抑制できる。In the heat pump type hot water supply apparatus, defrost control means for performing a defrost operation immediately after the completion of boiling of the entire amount in the hot water storage tank 1 is provided. After the completion of boiling of the entire amount, defrost is forcibly performed. In addition, since all the frost formed up to that time is once removed, the frequency of the defrost operation thereafter can be reduced. In particular, since the defrost operation is performed using the hot water in the hot water storage tank 1 as a heat source, a sufficient heat source can be secured, so that the necessary defrost operation can be performed in a short time. In addition, since the water heater is operated during the late night hours, if defrost operation is performed immediately after the completion of boiling, the defrost using hot water obtained as a heat source using inexpensive midnight power can be performed, thereby reducing costs. Reduction can be achieved. Furthermore, since the hot water cooled to a certain extent is returned to the bottom of the hot water storage tank 1 by using the hot water as a defrost heat source, the hot water in the hot water storage tank 1 is located at the top and the low temperature is located at the bottom. Defrosting can be performed without disturbing the distribution, and the supply of high-temperature hot water can be ensured to prevent the use comfort from lowering.
【００２７】特に、上記においては、全量沸上げ直後の
デフロスト運転を、圧縮機４１からの吐出冷媒を水熱交
換器４４、電動膨張弁４５（全開）、空気熱交換器４６
というように湯沸かし運転時と同方向に回流させること
により行っているので、二酸化炭素のような高圧冷媒を
使用しても、デフロスト用に特別な構成を付加すること
なく、そのままの状態でデフロスト運転を行うことが可
能となる。In particular, in the above, the defrosting operation immediately after the boiling of the whole amount is performed by using the refrigerant discharged from the compressor 41 with the water heat exchanger 44, the electric expansion valve 45 (fully open), and the air heat exchanger 46.
As it is performed by circulating in the same direction as the water heating operation, even if a high-pressure refrigerant such as carbon dioxide is used, the defrost operation is performed as it is without adding a special configuration for defrost Can be performed.
【００２８】また空気熱交換器４６の温度が第１基準温
度Ｔ1 未満であるときには、ある程度の着霜が生じてい
るとしてデフロスト運転を行い、第１基準温度Ｔ1 以上
であるときには、着霜がほとんど生じていないとしてデ
フロスト運転を行わないように構成しているので、必要
に応じてデフロスト運転が行われ、そのためコスト低減
を図ることができる。When the temperature of the air heat exchanger 46 is lower than the first reference temperature T 1 , a defrost operation is performed on the assumption that a certain degree of frost has occurred, and when the temperature is higher than the first reference temperature T 1 , Is configured not to perform the defrost operation on the assumption that almost no occurrence occurs, so that the defrost operation is performed as necessary, and thus the cost can be reduced.
【００２９】また、デフロスト運転がどうしても必要な
ときには、強制的にホットガバイパス方式のデフロスト
運転を行うようにしているので、多量着霜に起因する大
幅な効率の低下を抑制できる。また、このデフロスト運
転は、温湯を熱源とはしないので、温湯の有無、及びそ
の温度にかかわらずデフロスト運転が行える。Further, when the defrost operation is absolutely necessary, the defrost operation of the hot gas bypass system is forcibly performed, so that a large decrease in efficiency due to a large amount of frost can be suppressed. In this defrost operation, hot water is not used as a heat source, so that the defrost operation can be performed regardless of the presence or absence of hot water and its temperature.
【００３０】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。すなわち本実施の形態では、加熱源として
ヒートポンプシステムを用い、その冷媒に二酸化炭素を
使用したが、エチレンやエタン、酸化窒素等の超臨界で
使用する他の冷媒、あるいは通常使用されている他の冷
媒を用いても良い。また上記実施形態では、貯湯タンク
１を単一構成しているが、複数のタンクユニットに分割
構成してもよい。Although the specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the present invention. That is, in this embodiment, a heat pump system was used as a heating source, and carbon dioxide was used as the refrigerant.However, other refrigerants used in supercritical conditions such as ethylene, ethane, and nitric oxide, or other commonly used refrigerants A refrigerant may be used. Further, in the above embodiment, the hot water storage tank 1 is configured as a single unit, but may be configured so as to be divided into a plurality of tank units.
【００３１】[0031]
【発明の効果】上記請求項１のヒートポンプ式給湯装置
では、所定湯量の沸上げが終了した後、一定時間内に強
制的にデフロストを行い、それまでの着霜を一旦全部除
去しておくので、それ以降のデフロスト運転頻度を減少
することが可能となり、このためデフロスト運転に起因
する追焚き運転の停止、湯切れという不都合な事態が生
じるのを抑制でき、そのため使用快適性を向上すること
が可能となる。According to the heat pump type hot water supply apparatus of the first aspect, after the boiling of a predetermined amount of hot water is completed, defrost is forcibly performed within a predetermined time, and all the frost formed up to that time is once removed. Therefore, it is possible to reduce the frequency of the defrosting operation thereafter, and therefore, it is possible to suppress the occurrence of the inconvenience of stopping the reheating operation due to the defrosting operation and running out of hot water, thereby improving the use comfort. It becomes possible.
【００３２】また請求項２のヒートポンプ式給湯装置で
は、必要に応じてデフロスト運転が行われるように構成
されているので、コスト低減を図ることができる。Further, in the heat pump type hot water supply apparatus of the second aspect, since the defrost operation is performed as required, the cost can be reduced.
【００３３】請求項３のヒートポンプ式給湯装置では、
充分なデフロスト熱源を確保できるので、必要なデフロ
スト運転を短時間で行うことが可能である。また、特定
時間帯、例えば深夜時間帯にこの沸上げが行われるもの
とすれば、安価な深夜電力を利用して得られた温湯を熱
源としたデフロストが行え、コスト低減を図ることがで
きる。[0033] In the heat pump hot water supply apparatus of claim 3,
Since a sufficient defrost heat source can be secured, necessary defrost operation can be performed in a short time. In addition, if the boiling is performed in a specific time zone, for example, a late night time zone, defrosting can be performed using hot water obtained as a heat source by using inexpensive midnight power, and cost can be reduced.
【００３４】請求項４のヒートポンプ式給湯装置では、
デフロストにより冷却された温湯を、貯湯タンクの底部
に返流させるので、貯湯タンク内の湯温分布を乱すこと
なくデフロストが行え、高温湯の出湯を確保して使用快
適性が低下するのを抑制できる。[0034] In the heat pump type hot water supply apparatus of claim 4,
Since the hot water cooled by defrost is returned to the bottom of the hot water storage tank, defrosting can be performed without disturbing the hot water temperature distribution in the hot water storage tank, and high-temperature hot water can be supplied to suppress reduction in use comfort. .
【００３５】請求項５のヒートポンプ式給湯装置では、
デフロスト運転がどうしても必要なときには、強制的に
デフロスト運転を行うようにしているので、大幅な効率
の低下を抑制できる。また、このデフロスト運転は、温
湯を熱源とはしないので、温湯の有無、及びその温度に
かかわらず確実にデフロスト運転が行える。[0035] In the heat pump type hot water supply apparatus of claim 5,
When the defrost operation is absolutely necessary, the defrost operation is forcibly performed, so that a significant decrease in efficiency can be suppressed. In addition, since hot water is not used as a heat source in this defrost operation, the defrost operation can be reliably performed regardless of the presence or absence of hot water and its temperature.
【図１】この発明の一実施の形態であるヒートポンプ式
給湯装置の水系統及び冷媒系統回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a water system and a refrigerant system of a heat pump water heater according to an embodiment of the present invention.
【図２】この実施形態のヒートポンプ式給湯装置の水系
統及び冷媒系統の要部の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of main parts of a water system and a refrigerant system of the heat pump water heater according to the embodiment.
【図３】上記実施形態におけるデフロスト運転時の動作
状態を説明するためのモリエル線図である。FIG. 3 is a Mollier diagram for describing an operation state during a defrost operation in the embodiment.
【図４】この実施形態のヒートポンプ式給湯装置のデフ
ロスト制御を説明するためのフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart for explaining defrost control of the heat pump water heater according to the embodiment.
１ 貯湯タンク ４１ 圧縮機 ４４ 水熱交換器 ４５ 減圧機構（電動膨張弁） ４６ 蒸発用熱交換器（空気熱交換器） 1 Hot Water Storage Tank 41 Compressor 44 Water Heat Exchanger 45 Decompression Mechanism (Electric Expansion Valve) 46 Heat Exchanger for Evaporation (Air Heat Exchanger)
Claims (5)
水熱交換器（４４）、減圧機構（４５）、蒸発用熱交換
器（４６）を有するヒートポンプシステムと、上記水熱
交換器（４４）にて加熱された温湯を貯留する貯湯タン
ク（１）とを備え、特定時間帯に所定湯量を確保すべく
湯沸かし運転を行い、その後は必要に応じて湯沸かし運
転を行うようにしたヒートポンプ式給湯装置であって、
上記所定湯量の沸上げが終了した後、一定時間内にデフ
ロスト運転を行うデフロスト制御手段を設けていること
を特徴とするヒートポンプ式給湯装置。1. A heat pump system comprising a compressor (41), a water heat exchanger (44) functioning as a condenser, a pressure reducing mechanism (45), and a heat exchanger for evaporation (46); 44) a hot water storage tank (1) for storing the hot water heated in step 44), and a water pump operation is performed to ensure a predetermined amount of hot water during a specific time zone, and thereafter, a water heater operation is performed as needed. A water heater,
A heat pump type hot water supply apparatus comprising a defrost control means for performing a defrost operation within a predetermined time after the boiling of the predetermined hot water amount is completed.
熱交換器（４６）の温度が第１基準温度（Ｔ1 ）未満で
あるときには上記デフロスト運転を行い、第１基準温度
（Ｔ1 ）以上であるときには上記デフロスト運転を行わ
ないように構成されていることを特徴とする請求項１の
ヒートポンプ式給湯装置。2. The defrost control means performs the defrost operation when the temperature of the evaporating heat exchanger (46) is lower than a first reference temperature (T 1 ), and is equal to or higher than the first reference temperature (T 1 ). 2. The heat pump type hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the defrost operation is not performed when.
（１）内の温湯を熱源として行うことを特徴とする請求
項１又は請求項２のヒートポンプ式給湯装置。3. The heat pump type hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the defrost operation is performed using hot water in the hot water storage tank (1) as a heat source.
を貯湯タンク（１）の底部へと返流させることを特徴と
する請求項３のヒートポンプ式給湯装置。4. The heat pump hot water supply apparatus according to claim 3, wherein the hot water used as the defrost heat source is returned to the bottom of the hot water storage tank (1).
第１基準温度（Ｔ1）よりも低く設定されている第２基
準温度（Ｔ2 ）未満になったときに、ホットガスバイパ
スデフロスト方式のように、温湯を熱源とはしないデフ
ロスト運転を強制的に行う強制デフロスト手段を有する
ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかのヒー
トポンプ式給湯装置。5. The temperature of the evaporating heat exchanger (46) is:
When the temperature becomes lower than a second reference temperature (T 2 ) lower than the first reference temperature (T 1 ), a defrost operation in which hot water is not used as a heat source as in a hot gas bypass defrost method is forcibly performed. The heat pump type hot water supply apparatus according to any one of claims 2 to 4, further comprising a forced defrosting means.
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