JP2004101031A

JP2004101031A - Hot-water supply system

Info

Publication number: JP2004101031A
Application number: JP2002261694A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Setoguchi; 瀬戸口　隆之; Takayuki Sugimoto; 杉本　孝之
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a hot water supply system detectable the end of heat storage operation surely with an inexpensive configuration in a hot-water supply system 10 provided with a heat storage device 20 using a latent heat storage material and a heat pump device 30 for storing heat in the heat storage device 20. <P>SOLUTION: Since high pressure in a refrigerant circuit in the heat pump device 30 is not changed during melting of the latent heat storage material and rises when heat storage is continued after melting, the end of heat storage in a latent heat region is determined based on fluctuation of the high pressure to stop a compressor 33. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置と、冷媒回路のヒートポンプサイクルにより該蓄熱装置で温熱蓄熱を行うヒートポンプ装置と、蓄熱装置の温熱を利用して給湯を行う給湯装置とを備えた給湯システムに関し、特に、該システムの運転制御技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、蓄熱材の融解熱を利用して温熱を蓄え、その温熱を給湯に利用する給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この給湯システムでは、蓄熱槽に潜熱蓄熱材を貯留すると共に、蓄熱槽内に熱交換器を設置している。また、温熱蓄熱の熱源装置としては、例えばヒートポンプ装置を用いることが記載されている。
【０００３】
この蓄熱装置において、温熱を蓄える場合には、熱源装置の熱媒体が熱交換器の伝熱管を流れる。この場合、熱媒体は、蓄熱槽内の蓄熱材に対して放熱する。そして、蓄熱材が熱媒体から吸熱して融解し、熱媒体の温熱が蓄熱材の融解熱として蓄えられる。一方、蓄えられた温熱を取り出す場合には、水道水等の熱媒体が熱交換器の伝熱管を流れる。この場合、蓄熱槽内の蓄熱媒体は、伝熱管内の熱媒体へ放熱して凝固する。そして、熱媒体が蓄熱槽内の蓄熱材から吸熱して暖められ、暖められた熱媒体が利用側へ供給される。
【０００４】
ところで、上記給湯システムにおいて、潜熱蓄熱材は融解中には温度が上昇しないが、融解後も蓄熱運転を続けると蓄熱材の温度が上昇し、蓄熱を顕熱域まで行うことになって無駄である。また、ヒートポンプ装置を熱源装置に用いる場合、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路において冷媒の凝縮圧力が上昇してしまうことになる。
【０００５】
このような問題を避けるためには、潜熱域での蓄熱が完了した時点でヒートポンプ装置を停止することが望まれる。例えば、このような運転制御を行うには、蓄熱槽に連通する膨張タンクに液面レベルセンサを設け、蓄熱材の相変化による容積変動に伴う液面レベルの変動を検出して蓄熱量を検出する技術（例えば、特許文献２参照）や、蓄熱槽内での蓄熱材の相変化に伴う容器内の圧力変化を検出して蓄熱量を求める技術（例えば、特許文献３参照）を採用して、潜熱域での蓄熱完了を検出することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２０７１６３号公報
【特許文献２】
特開平９−１４５１０７号公報
【特許文献３】
特開２０００−４４９３９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液面レベルセンサを用いる場合、蓄熱材が融解／凝固を繰り返すので、該蓄熱材が固体になったときに検出部に一旦こびり付くと、検出が正確に行われなくなるおそれがある。また、蓄熱槽の圧力を検出する圧力センサは高価であり、この圧力センサを用いる場合にはシステム自体がコスト高になってしまう。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところは、潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置において、潜熱域での蓄熱完了を安価な構成で確実に検出できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ヒートポンプサイクルにおける冷媒回路の高圧圧力の変動や潜熱蓄熱材の融解直後の温度上昇に基づいて潜熱域での蓄熱完了を判断するようにしたものである。
【００１０】
具体的に、請求項１に記載の発明は、潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置（２０）と、冷媒回路のヒートポンプサイクルにより該蓄熱装置（２０）で温熱蓄熱を行うヒートポンプ装置（３０）と、蓄熱装置（２０）の温熱を利用して給湯を行う給湯装置（４０）と、上記各装置の運転を制御する運転制御手段（５０）とを備えた給湯システムを前提としている。
【００１１】
そして、この給湯システムは、上記ヒートポンプ装置（３０）における圧縮機（３３）の吐出側に、上記蓄熱材が潜熱蓄熱終了直後の温度に達したときの冷媒の高圧圧力に相当する値を設定値とする高圧遮断用圧力スイッチ（５１）を備え、蓄熱運転時の冷媒の高圧圧力が上記設定値に達することにより圧縮機（３３）の運転を停止するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
この請求項１の発明では、運転制御手段（５０）により蓄熱運転や給湯運転が実行され、蓄熱運転時には、冷媒回路のヒートポンプサイクルによって高圧冷媒の温熱が蓄熱装置（２０）の蓄熱材に与えられて、該蓄熱装置（２０）において温熱が蓄えられる。また、給湯運転時には、蓄熱装置（２０）に蓄えられている温熱を給湯装置（４０）の水に与えることにより該水を所定温度に加熱して、給湯を行うことができる。
【００１３】
蓄熱運転時、蓄熱材は固体から融解して液体に相変化するときには温度が変化せず、融解完了後に温度が上昇し始める。ここで、蓄熱材の融解完了後にも蓄熱運転を継続すると、蓄熱材の温度上昇により、ヒートポンプ装置（３０）の冷媒回路において高圧冷媒が該蓄熱材から吸熱して温度と圧力が上昇してしまう。しかし、本発明では、蓄熱材の温度が潜熱域での蓄熱終了直後の温度に達したときの冷媒の高圧圧力を設定値とする高圧遮断用圧力スイッチ（５１）を設け、実際の高圧圧力がこの設定値に達することにより高圧遮断用圧力スイッチが作動して接点がオフになると圧縮機（３３）を停止するようにしているので、ヒートポンプサイクルが運転停止状態となる。このとき、蓄熱材は潜熱蓄熱の終了直後の温度に達しており、それ以上加熱されないため、蓄熱運転時に蓄熱材を過度に加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができる。また、ヒートポンプ装置（３０）の冷媒回路において高圧圧力の過度の上昇も生じない。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の高圧遮断用圧力スイッチ（５１）に代えて、上記ヒートポンプ装置（３０）における圧縮機（３３）の吐出側に圧力検出手段（５６）を設け、運転制御手段（５０）を、蓄熱運転時の冷媒の高圧圧力が、蓄熱材が潜熱蓄熱終了直後の温度に達したときの冷媒の高圧圧力に基づいて予め定められた設定値に達することにより、圧縮機（３３）の運転を停止するように構成したものである。
【００１５】
上記圧力検出手段としては、冷媒の圧力を直接検出するほか、温度を検出し、これを圧力に換算するようにしてもよいが、請求項３の発明では圧力検出手段（５６）として、冷媒の高圧圧力を検出する高圧圧力センサを用いるようにしている。
【００１６】
上記請求項２，３の発明においては、蓄熱材の温度が潜熱域での蓄熱終了直後の温度に達したときの冷媒の高圧圧力を予め設定値として定めておき、蓄熱運転時に実際の高圧圧力がこの設定値に達すると圧縮機（３３）を停止するようにしているので、請求項１の発明と同様に蓄熱材を過度に加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができるうえ、ヒートポンプ装置（３０）の冷媒回路において高圧圧力の過度の上昇も生じない。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１の発明と同様に、潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置（２０）と、冷媒回路のヒートポンプサイクルにより該蓄熱装置（２０）で温熱蓄熱を行うヒートポンプ装置（３０）と、蓄熱装置（２０）の温熱を利用して給湯を行う給湯装置（４０）と、上記各装置の運転を制御する運転制御手段（５０）とを備えた給湯システムを前提としている。
【００１８】
そして、この給湯システムは、上記蓄熱材の温度を検出する温度検出手段（５５）を備え、運転制御手段（５０）が、蓄熱運転時に蓄熱材の融解後の温度上昇を検出すると、圧縮機（３３）の運転を停止するように構成されていることを特徴としている。
【００１９】
この請求項４の発明では、潜熱蓄熱材が融解（相変化）している間には温度が上昇しないために、該蓄熱材の検出温度が一定であれば蓄熱が未完了であると判断できることから、その状態では圧縮機（３３）は停止せず、蓄熱運転が継続される。一方、上記温度検出手段（５５）によって蓄熱材が温度上昇を始めたことを検出すると、蓄熱が完了したと判断できることから、圧縮機（３３）を停止する制御が行われる。したがって、請求項１から請求項３の発明と同様に、蓄熱運転時に蓄熱材を顕熱域において過度に加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の給湯システムにおいて、ヒートポンプ装置（３０）が蓄熱装置（２０）の蓄熱材と冷媒との熱交換により蓄熱材の温熱蓄熱を行うように構成され、温度検出手段（５５）が、蓄熱材と冷媒との熱交換経路の入口側から出口側に分散して配置された複数の温度センサにより構成されていることを特徴としている。
【００２１】
蓄熱材の温度を検出する際に、例えば該温度を一点で測定した場合には、温度分布による測定誤差により、蓄熱が未完了の状態で圧縮機（３３）を停止したり、蓄熱が完了しているのに圧縮機（３３）の運転を継続したりする可能性があるのに対して、この請求項５の発明では複数箇所で温度を検出するようにしているので、より正確な測定が可能となり、無駄な運転を確実に防止できる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の給湯システムにおいて、蓄熱装置（２０）が、蓄熱材を含む複数の蓄熱ユニット（２７）をヒートポンプ装置（３０）の冷媒との熱交換経路における入口側から出口側に順に積層することにより構成され、温度検出手段（５５）が、複数の蓄熱ユニット（２７）のうち、少なくとも２つに設けられていることを特徴としている。
【００２３】
このように複数の蓄熱ユニット（２７）を用いた場合には上記熱交換経路における入口側のユニットから蓄熱材の融解がはじまり、その出口側に向かって融解が徐々に進む。そして、この請求項６の発明では、少なくとも２つのユニットに上記温度検出手段（５５）を設けるようにしているので、入口側の測定点と出口側の測定点とでは、融解終了までの時間に差が生じる。つまり、入口側よりも出口側の方が蓄熱終了が遅くなる。したがって、例えば融解開始から融解終了までの時間の経過を各測定点において測定すると、現在どの程度まで蓄熱が進んでいるか、あるいは残蓄熱量がどの程度であるかを予測することが可能であるし、蓄熱終了時間を予測することも可能となる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の給湯システムにおいて、温度検出手段（５５）が、複数の蓄熱ユニット（２７）のそれぞれに設けられていることを特徴としている。
【００２５】
この請求項７の発明では、複数の蓄熱ユニット（２７）のそれぞれに温度検出手段（５５）を設けたことにより、融解開始から融解終了までの時間の経過をすべての蓄熱ユニット（２７）について測定することにより、現在の蓄熱状態（残蓄熱量）や蓄熱終了時間をより正確に予測することが可能となる。
【００２６】
そして、請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の給湯システムにおいて、上述のように残蓄熱量の予測をすることを特定したもので、具体的には、運転制御手段（５０）が、蓄熱開始から各蓄熱ユニット（２７）における蓄熱材の融解後の温度上昇の開始までの経過時間に基づいて、蓄熱装置（２０）における残蓄熱量を推定するように構成されていることを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る給湯システム（１０）の概略構成図である。この給湯システム（１０）は、潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置（２０）と、冷媒回路のヒートポンプサイクルにより該蓄熱装置（２０）での温熱蓄熱を主に行うヒートポンプ装置（３０）と、蓄熱装置（２０）の温熱を主に利用して給湯を行う給湯装置（４０）と、上記各装置（２０，３０，４０）の運転を制御するコントローラ（運転制御手段）（５０）とを備えている。上記給湯装置（４０）は、給湯用回路（４１）と、追い焚き用回路（４２）とを備えている。
【００２９】
上記蓄熱装置（２０）は、低温側蓄熱装置（２１）及び高温側蓄熱装置（２２）を備えている。低温側蓄熱装置（２１）には、蓄熱用伝熱管（２３）と出湯用伝熱管（２４）とが設けられている。一方、高温側蓄熱装置（２２）には、蓄熱用伝熱管（２３）と出湯用伝熱管（２４）と追い焚き用伝熱管（２５）とが設けられている。
【００３０】
低温側蓄熱装置（２１）と高温側蓄熱装置（２２）は、互いに融点が異なる潜熱蓄熱材を用いたものであり、低温側蓄熱装置（２１）には、低融点蓄熱材（例えば融点が３１℃の硫酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏ）など）が図示しない密閉容器に充填され、高温側蓄熱装置（２２）には、それよりも融点の高い高融点蓄熱材（例えば融点が５５℃の酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏ　）など）が密閉容器に充填されている。低融点蓄熱材としては、融点が２０℃以上４０℃以下の物質を用いるのが望ましく、高融点蓄熱材としては、融点が５０℃以上９０℃以下の物質を用いるのが望ましい。
【００３１】
上記ヒートポンプ装置（３０）は、低温側蓄熱装置（２１）に対応する第１ヒートポンプ装置（３１）と、高温側蓄熱装置（２２）に対応する第２ヒートポンプ装置（３２）とから構成されている。第１ヒートポンプ装置（３１）及び第２ヒートポンプ装置（３２）は、それぞれ、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路により構成されている。この冷媒回路には、例えばＨＦＣ系やＨＣ系の冷媒が充填されている。
【００３２】
冷媒回路は、圧縮機（３３）、上記蓄熱用伝熱管（２３）、レシーバ（３４）、膨張弁（３５）、そして室外熱交換器（３６）を、冷媒配管で順に接続することにより閉回路に構成されている。また、冷媒回路には、デフロスト運転用のバイパス通路（３７）が設けられている。このバイパス通路（３７）は、ガスライン（ＧＬ）における圧縮機（３３）と蓄熱用伝熱管（２３）との間の配管と、液ライン（ＬＬ）における膨張弁（３５）と室外熱交換器（３６）との間の配管とに接続されている。バイパス通路（３７）には、電磁弁などの開閉弁（３８）と、キャピラリチューブ（３９）とが設けられている。この回路構成において、例えば冬期に室外熱交換器（３６）に着霜した場合には、第１ヒートポンプ装置（３１）または第２ヒートポンプ装置（３２）について個別にデフロスト運転を行うことができるようになっている。
【００３３】
上記室外熱交換器（３６）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。この室外熱交換器（３６）は、冷媒回路の冷媒を室外空気と熱交換させるものであり、その近傍には、該室外熱交換器（３６）に通風するための室外ファンが設けられている（図示せず）。
【００３４】
上記給湯用回路（４１）は、その始端が上水道に接続され、終端が給水栓（４３）に接続されている。また、給湯用回路（４１）には、各蓄熱装置（２１，２２）　の出湯用伝熱管（２４，２４）　が直列に接続されている。この給湯用回路（４１）において、低温側蓄熱装置（２１）の出湯用伝熱管（２４）は、高温側蓄熱装置（２２）の出湯用伝熱管（２４）の上流側に配置されている。そして、この給湯用回路（４１）では、水道水が熱媒体として流通する。
【００３５】
給湯用回路（４１）には、バイパス管（４４）が設けられている。このバイパス管（４４）は、その一端が低温側蓄熱装置（２１）の出湯用伝熱管（２４）の上流側に接続され、その他端が高温側蓄熱装置（２２）の出湯用伝熱管（２４）の下流側に混合弁（４５）を介して接続されている。この混合弁（４５）を操作すると、高温側蓄熱装置（２１）からの温水とバイパス管（４４）からの水道水との混合割合が変化する。また、高温側蓄熱装置（２２）の出湯用伝熱管（２４）と混合弁（４５）との間には、出湯用伝熱管（２４）からの温水の流量を調整するための流量制御弁（４６）が設けられている。
【００３６】
給湯用回路（４１）には、風呂注湯管（４７）が接続されている。風呂注湯管（４７）は、その始端が給湯用回路（４１）における混合弁（４５）と給水栓（４３）の間に接続され、その終端が上記追い焚き用回路（４２）を介して浴槽（１５）に接続されている。この風呂注湯管（４７）には、風呂注湯弁（４８）が設けられている。
【００３７】
上記追い焚き用回路（４２）は、その両端が浴槽（１５）に接続されている。また、この追い焚き用回路（４２）には、高温側蓄熱装置（２２）の追い焚き用伝熱管（２５）と追い焚き用ポンプ（４９）とが接続されている。そして、この追い焚き用回路（４２）では、浴槽（１５）から送り出された温水が熱媒体として流通する。
【００３８】
一方、上記各ヒートポンプ装置（３１，３２）　の冷媒回路には、圧縮機（３３）の吐出側に、高圧遮断用圧力スイッチ（５１）が設けられている。また、給湯用回路（４２）には、混合弁（４５）の下流側における給湯温度を検出するための給湯温度センサ（５２）と、その給湯流量を検出するための給湯流量センサ（５３）とが設けられている。
【００３９】
上記コントローラ（５０）には、上記給湯温度センサ（５２）、及び給湯流量センサ（５３）が接続されるとともに、上記混合弁（４５）、流量制御弁（４６）、風呂注湯弁（４８）及び追い焚き用ポンプ（４９）が接続されている。また、コントローラ（５０）は、各ヒートポンプ装置（３１，３２）　に設けられている制御板（５４）に接続されている。各制御板（５４）は、冷媒回路における動作を制御し、デフロスト運転の制御も行う。また、コントローラ（５０）は、システム全体の運転動作を制御するように構成されている。
【００４０】
高圧遮断用圧力スイッチ（５１）は、蓄熱材の温度が蓄熱終了温度に達した直後の冷媒の高圧圧力に相当する値を設定値としている。そして、蓄熱運転時の冷媒の高圧圧力がこの設定値に達することにより、圧縮機（３３）の運転を停止するように構成されている。つまり、蓄熱運転時に潜熱蓄熱材が固体から融解して液体に相変化するときには温度は変化せず、融解完了後に温度が上昇し始めるのに対して、蓄熱材の融解完了後にも蓄熱運転を継続すると、蓄熱材の温度上昇によりヒートポンプ装置（３０）の冷媒回路において高圧冷媒が該蓄熱材から吸熱して温度と圧力が上昇してしまうので、冷媒回路の実際の高圧圧力が上記設定値に達すると圧縮機（３３）を停止するようにしている。これにより、蓄熱運転時に蓄熱材を過度に加熱しないようにし、ヒートポンプ装置（３０）の冷媒回路において高圧圧力の過度の上昇も生じないようにしている。
【００４１】
また、コントローラ（５０）は、給湯運転中には給湯温度がすぐに低下してしまわないような制御を行うように構成されている。具体的には、このシステムでは、蓄熱装置（２０）の残蓄熱量があるときに蓄熱装置（２０）とともにヒートポンプ装置（３０）も使って給湯をする運転（第１給湯運転）と、蓄熱装置（２０）の残蓄熱量がなくなったときにヒートポンプ装置（３０）のみで給湯をする運転（第２給湯運転）とが可能であり、それぞれの運転パターンで個別に予め最大出湯流量を定めておき、その最大出湯流量を超えない運転をすることで、運転パターンが切り替わっても給湯温度が急激に低下しないようにしている。なお、この運転制御を行う際には蓄熱装置（２０）の残蓄熱量が残っているか無くなったかを検出する必要があるが、その検出は、例えば、蓄熱材が凝固すると温度が低下することから、その温度変化に基づいて判断することができる。また、コントローラ（５０）は、給湯運転中に給湯温度を常に検出しながら、給湯温度が低下し出すと給湯流量を減少させる制御も行う。
【００４２】
−運転動作−
次に、この給湯システム（１０）の運転動作について説明する。本実施形態の給湯システム（１０）では、蓄熱装置（２０）に温熱を蓄える蓄熱運転と、蓄熱装置（２０）に蓄えた温熱あるいはヒートポンプ装置（３０）で生成した温熱を利用して給湯等を行う給湯運転とが行われる。
【００４３】
《蓄熱運転》
まず、蓄熱運転について説明する。この蓄熱運転時には、ヒートポンプ装置（３０）が運転される一方、給湯装置（４０）は停止している。この運転時、第１，第２ヒートポンプ装置（３１，３２）　において圧縮機（３３）が運転され、冷媒回路で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。
【００４４】
具体的には、各ヒートポンプ装置（３１，３２）　の圧縮機（３３）から吐出された冷媒は、蓄熱装置（２０）の蓄熱用伝熱管（２３）を流れるときに該蓄熱装置（２０）の蓄熱材と熱交換を行って冷却され、凝縮する。このとき、蓄熱材は冷媒から吸熱して加熱され、蓄熱装置（２０）において蓄熱材の融解の潜熱が蓄えられる。なお、上述したように、低温側蓄熱装置（２１）と高温側蓄熱装置（２２）において異なる融点の潜熱蓄熱材が用いられており、これに対応して冷媒の凝縮温度も異なる温度に設定されている。
【００４５】
蓄熱用伝熱管（２３）を流出した液冷媒は一旦レシーバ（３４）に流入し、該レシーバ（３４）から出た後に膨張弁（３５）において減圧され、その後に室外熱交換器（３６）へ導入される。室外熱交換器（３６）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（３６）で蒸発した冷媒は圧縮機（３３）に吸入され、該圧縮機（３３）は冷媒を圧縮して吐出する動作を繰り返す。以上の動作により、蓄熱運転時には、低温側蓄熱装置（２１）及び高温側蓄熱装置（２２）において、異なる温度レベルの温熱が蓄えられる。
【００４６】
本実施形態では、上述したようにヒートポンプ装置（３０）の各冷媒回路における圧縮機（３３）の吐出側に高圧遮断用圧力スイッチ（５１）を設け、蓄熱運転時に冷媒回路の高圧圧力が所定値に達したときに圧縮機（３３）の運転を停止するようにしている。そこで、この動作について説明する。
【００４７】
蓄熱運転時、蓄熱材は固体から融解して液体に相変化するときには温度が変化せず、融解完了後に温度が上昇する。ここで、蓄熱材の融解中にはその温度が上昇しないことから、該蓄熱材と熱交換している冷媒の温度も基本的に一定である。一方、蓄熱材の融解完了後にも蓄熱運転を継続していると蓄熱材の温度が顕熱域に入って上昇するため、そのままではヒートポンプ装置（３０）の冷媒回路において高圧冷媒が該蓄熱材から吸熱して、冷媒の温度と圧力が上昇してしまうことになる。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、上述したように、蓄熱材の温度が潜熱域での蓄熱終了直後の温度に達したときの冷媒の高圧圧力を、予め高圧遮断用圧力スイッチ（５１）の設定値にしておき、冷媒回路における実際の高圧圧力がこの設定値に達すると圧縮機（３３）を停止するようにしている。このようにすると、蓄熱運転時に蓄熱材が顕熱域において温度上昇を続けることがないので、蓄熱材の過度の加熱による運転の無駄を防止できる。
【００４９】
このように高圧遮断用圧力スイッチ（５１）により蓄熱運転時に圧縮機（３３）を停止させる動作は、各ヒートポンプ装置（３１，３２）　について個別に行われる。
【００５０】
《給湯運転》
次に、給湯運転について説明する。この実施形態では、給湯運転として、蓄熱装置（２０）の残蓄熱量があるときに蓄熱装置（２０）とともにヒートポンプ装置（３０）も使って給湯をする第１給湯運転と、蓄熱装置（２０）の残蓄熱量がなくなったときにヒートポンプ装置（３０）のみで給湯をする第２給湯運転との、２つの運転パターンが可能である。また、第１給湯運転及び第２給湯運転時には、いずれも、第１，第２ヒートポンプ装置（３１，３２）　のデフロスト運転を個別に行うことができるようになっている。
【００５１】
上記第１給湯運転は、蓄熱装置（２０）を給湯に用いながらヒートポンプ装置（３０）を蓄熱及び給湯に用いる運転であり、給水栓（４３）や風呂注湯弁（３７）を開き、上水道から圧送された水道水を温水にして給湯に供する。このとき、蓄熱装置（２０）の温熱が水道水に与えられるとともに、ヒートポンプ装置（３０）において冷媒回路内で蓄熱運転時と同様に冷媒が循環し、冷媒の温熱が蓄熱装置（２０）の蓄熱材と給湯装置（２０）の水道水に与えられる。ヒートポンプ装置（３０）の動作自体は蓄熱運転時と同じであり、異なるのは冷媒の熱が蓄熱材だけでなく水道水にも与えられる点である。
【００５２】
一方、給湯装置（４０）において、上水道から給湯用回路（４１）へ流入した水道水は、低温側蓄熱装置（２１）の出湯用伝熱管（２４）へ導入され、この低温側蓄熱装置（２１）の低融点蓄熱材とヒートポンプ装置（３０）の冷媒とから吸熱して加熱される。また、低融点蓄熱材から吸熱した水道水は、さらに高温側蓄熱装置（２２）の出湯用伝熱管（２４）へ導入され、この高温側蓄熱装置（２２）の高融点蓄熱材とヒートポンプ装置（３０）の冷媒とから吸熱する。そして、低融点蓄熱材と高融点蓄熱材の両方から吸熱した水道水は、温水となって給水栓（４３）や浴槽（１５）に供給される。その際、流量制御弁（４６）の開度を調整して出湯用伝熱管（２４）からの温水の流量が変化するとともに、混合弁（４５）を操作することで、バイパス管（４４）を通じて混入される水道水の量が変化し、給水栓（４３）や浴槽（１５）へ送られる温水の温度が調節される。
【００５３】
このように、第１給湯運転時の蓄熱装置（２０）において、上水道からの水道水は、先に低温側蓄熱装置（２１）の蓄熱用伝熱管（２３）へ導入されて低融点蓄熱材から吸熱し、その温度がある程度上昇した後に高温側蓄熱装置（２２）の蓄熱用伝熱管（２３）へ導入されて高融点蓄熱材から更に吸熱する。このため、水道水は、低融点蓄熱材に蓄えられた温熱によって暖められた後、高融点蓄熱材に蓄えられた温熱によって更に暖められ、比較的高温の温水となって供給される。
【００５４】
また、第１給湯運転時において、浴槽（１５）内の温水を再加熱する必要が生じると、追い焚き用ポンプ（４９）が運転される。追い焚き用ポンプ（４９）を運転すると、浴槽（１５）から温水が追い焚き用回路（４２）へ取り込まれ、この温水が高温側蓄熱装置（２２）の追い焚き用伝熱管（２５）へ導入される。そして、この温水は、追い焚き用伝熱管（２５）を流れる間に高融点蓄熱材から吸熱し、その温度が上昇した後に浴槽（１５）へ送り返される。
【００５５】
第１給湯運転時には、ヒートポンプ装置（３０）を起動しているため、ヒートポンプ装置（３０）により生成された温熱が蓄熱装置（２０）に与えられている。したがって、給湯用回路（４１）や追い焚き用回路（４２）を流れる水道水は、低温側蓄熱装置（３１）と高温側蓄熱装置（２２）に蓄えられている温熱に加えて、該ヒートポンプ装置（３０）の温熱も吸熱して加熱される。また、蓄熱材は、給湯用回路（４１）や追い焚き用回路（４２）の温水に温熱を与える一方、ヒートポンプ装置（２２）からは温熱を奪うので、水道水への放熱による凝固がすぐには始まらない。つまり、蓄熱装置（２０）の残蓄熱量が早期に低下することはない。
【００５６】
一方、第１給湯運転時に蓄熱装置（２０）の残蓄熱量が早期には低下しないといっても、運転を続けていればやがて蓄熱装置（２０）に蓄えられている温熱は使い尽くされることになる。そして、そのときはヒートポンプ装置（３０）のみを給湯に用いる第２給湯運転が行われる。
【００５７】
この第２給湯運転では、第１給湯運転とは異なり、蓄熱装置（２０）において、給湯用回路（４１）の水道水や追い焚き用回路（４２）の温水に対して、温熱はヒートポンプ装置（３０）からのみ与えられる。なお、この第２給湯運転時には、ヒートポンプ装置（３０）の温熱は主に給湯用回路（４１）の水道水や追い焚き用回路（４２）の温水に与えられるが、給湯温度の設定値が低く、出湯用伝熱管（２４）を流れる水道水の流量が少ない場合など、場合によってはヒートポンプ装置（３０）の温熱が蓄熱材にも与えられる。
【００５８】
上記の第１給湯運転時と第２給湯運転時にヒートポンプ装置（３１，３２）　の一方でデフロストを行うときは、ヒートポンプ装置（３１，３２）　の一方のみが給湯及び／または蓄熱に利用される運転となる。そして、デフロスト運転中のヒートポンプ装置は、膨張弁（３５）が全閉とされ、バイパス通路（３７）の開閉弁（３８）が開かれた状態となる。こうすることにより、圧縮機（３３）から吐出される高温の冷媒がバイパス通路（３７）の開閉弁（３８）とキャピラリチューブ（３９）を通って室外熱交換器（３６）を流れ、さらに圧縮機（３３）に吸入される。そして、室外熱交換器（３６）に付着した霜が、圧縮機（３３）からの冷媒の熱によって溶解する。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、第１給湯運転と第２給湯運転に加えて、第１，第２給湯運転のそれぞれについてヒートポンプ装置（２０）の１台でデフロストを行う運転が可能であり、全部で４つの運転パターンがある。また、これらの４つの運転パターン毎に個別に最大出湯流量が定められており、上記コントローラ（５０）により、上記最大出湯流量を超えないように運転制御が行われる。給湯運転中は、給湯温度センサ（５２）により常に給湯温度が検出されている。そして、各運転パターンにおける最大出湯流量は、例えば第１給湯運転から第２給湯運転に切り換わったときのように給湯能力が低下しても、給湯温度が低下してしまわないようにするために定められている。
【００６０】
具体的には、デフロスト運転を含む複数の運転パターンのうち、給湯能力の大きい運転パターンでは最大出湯流量を多めに設定し、それよりも給湯能力の小さい運転パターンでは最大出湯流量を少なめに設定している。これにより、運転パターンに見合った流量で給湯運転を行うことが可能となり、能力以上の流量で給湯を続けることを防止できる。したがって、蓄熱装置（２０）の残蓄熱量が早期に低下したり、運転パターンが切り換わって低能力になっているのに一定流量を出し続けて給湯温度が低下したりするのを抑えられる。また、第１給湯運転中にはヒートポンプ装置（３０）が起動しており、給湯しながら蓄熱する動作が行われるので、その点からも残蓄熱量の早期低下を防止できる。
【００６１】
さらに、この実施形態１では、複数の給湯運転パターン毎に定められた最大出湯流量に基づいて給湯運転を行う際に、給湯温度が低下し出すと給湯流量を少なくするように混合弁（４５）と流量制御弁（４６）を調整し、実際には給湯温度が低下しないように一定に維持する制御が行われる。こうすることにより、給湯流量は若干少なくなるものの、給湯運転中に最も重要な給湯温度を設定温度に維持することができる。
【００６２】
−実施形態１の効果−
本実施形態１によれば、ヒートポンプ装置（３０）における圧縮機（３３）の吐出側に高圧遮断用圧力スイッチ（５１）を設け、蓄熱運転時に冷媒の高圧圧力に基づいて圧縮機（３３）を停止するようにしているので、蓄熱運転時に蓄熱材を過度に加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができる。また、液面レベルセンサを用いた従来の装置とは違って蓄熱材が融解／凝固を繰り返しても検出が不正確になることはない。さらに、冷媒回路の高圧圧力により制御を行うようにしたことで蓄熱装置の内部圧力を測定する圧力センサが不要になり、特に冷媒回路に高圧遮断用圧力スイッチがもともと設けられている場合は該スイッチを兼用して制御を行えるため、装置を安価にすることもできる。
【００６３】
【発明の実施の形態２】
本発明の実施形態２は、蓄熱運転の終了時にヒートポンプ装置（３０）を停止させる制御を、ヒートポンプ装置（３０）における冷媒回路の高圧圧力に基づいて行う代わりに、蓄熱材の温度の検出値に基づいて行うようにしたものである。
【００６４】
以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００６５】
この実施形態２では、図２に示すように、上記低温側蓄熱装置（２１）及び高温側蓄熱装置（２２）は、それぞれ、ケーシング（２６）内に、蓄熱材を含む複数の蓄熱ユニット（２７）をヒートポンプ装置（３０）の冷媒との熱交換経路における入口側から出口側まで順に積層することにより構成されている。具体的には、各蓄熱装置（２１，２２）　は、それぞれが直方体の密閉容器（２７ａ）　内に蓄熱材が充填された複数の蓄熱ユニット（２７）を積層し、各蓄熱ユニット（２７）の間に上記蓄熱用伝熱管（２３）や出湯用伝熱管（２４）を挟んだ構成としている。なお、図ではこれらの伝熱管（２３，２４）　を一つのパイプで簡略化している。また、図では省略しているが、高温側蓄熱装置（２２）の一部の蓄熱ユニット（２７）の間には追い焚き用伝熱管（２５）が配置されている。
【００６６】
蓄熱用伝熱管（２３）は、その中を流れる冷媒が蓄熱ユニット（２７）内の蓄熱材と熱交換可能で、かつ出湯用伝熱管（２４）を流れる熱媒水とも熱交換可能になっている。また、出湯用伝熱管（２４）は、その中を流れる水道水が蓄熱用伝熱管（２３）の冷媒と熱交換可能であるのに加えて、蓄熱ユニット（２７）内の蓄熱材とも熱交換可能になっている。さらに、追い焚き用伝熱管（２５）は、蓄熱ユニット（２７）内の蓄熱材と熱交換可能であるとともに、蓄熱用伝熱管（２３）の冷媒とも熱交換可能になっている。
【００６７】
そして、複数の蓄熱ユニット（２７）のそれぞれに、蓄熱材の温度を検出する温度検出手段として、温度センサ（５５）が設けられている。このことにより、上記蓄熱装置（２１，２２）　では、温度センサ（５５）が、蓄熱材と冷媒との熱交換経路の入口側から出口側に分散して配置されていることになる。
【００６８】
この実施形態２において、コントローラ（５０）は、蓄熱運転時に蓄熱材の融解後の温度上昇を上記温度センサ（５５）の検出値から検出すると、ヒートポンプ装置（３０）の圧縮機（３３）を停止するように構成されている。また、コントローラ（５０）は、蓄熱開始から各蓄熱ユニット（２７）における蓄熱材の融解後の温度上昇の開始までの経過時間を測定し、その温度上昇と蓄熱時間との関係から蓄熱装置（２１，２２）　における残蓄熱量を推定するように構成されている。
【００６９】
−運転動作−
この実施形態２の構成では、基本的には蓄熱材が融解（相変化）している間はその温度が上昇しないことから、蓄熱材の検出温度が一定であれば蓄熱が未完了であると判断できるため、その状態では圧縮機（３３）は停止せず、蓄熱運転が継続される。一方、上記温度センサ（５５）によって最も出口側の蓄熱ユニット（２７）において蓄熱材の融解後の温度上昇を検出すると、蓄熱が完了したと判断できることから、圧縮機（３３）を停止するようにしている。このようにすると、蓄熱運転時に蓄熱材を必要以上に加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができる。
【００７０】
図３には、蓄熱中における蓄熱材の温度変化を縦軸に、蓄熱時間を横軸にとったグラフを示している。ｔ１からｔ８は、上記熱交換経路の入口側から出口側に配置された温度センサ（５５）における温度の推移を示している。ｔ１やｔ２で示す入口側の温度は、蓄熱時の加熱ですぐに顕熱域に入って上昇しているが、ｔ３からｔ８までの温度は、蓄熱材の融点で一旦ほぼ一定になった後、蓄熱材が全部溶けてから上昇し始めている。そこで、コントローラ（５０）は、上記温度センサにより温度を検出しながら、この温度が融点を超えて上昇し始める時間を各蓄熱ユニット（２７）について測定し、どの程度まで蓄熱されたかを検出するようにしている。
【００７１】
このように複数の蓄熱ユニット（２７）を用いた場合には、上記熱交換経路における入口側から蓄熱材の融解がはじまり、その出口側に向かって融解が徐々に進むため、各蓄熱ユニット（２７）に上記温度センサ（５５）を設け、融解開始から融解終了までの時間の経過と温度の変化を測定することにより、現在の蓄熱状態（残蓄熱量）や、蓄熱終了時間を予測することが可能となる。特に、この実施形態２では、蓄熱装置（２０）における残蓄熱量の有無だけでなく、その残蓄熱量がどの程度であるかもある程度正確に把握できるので、残蓄熱量に応じて給湯運転時の最大出湯流量を調整するなど、より細かい制御が可能なる。例えば、蓄熱量が少なくなるほど給湯の流量を減らすような制御である。
【００７２】
また、蓄熱材の温度を蓄熱装置（２１，２２）　内の一点で測定した場合には、温度分布による検出誤差により蓄熱が未完了の状態で圧縮機（３３）を停止したり、蓄熱が完了しているのに圧縮機（３３）の運転を継続したりする可能性があるのに対して、蓄熱材と冷媒との熱交換経路の入口側から出口側に温度センサを分散して配置するようにしているので、正確な測定が可能となり、蓄熱時の無駄な運転を確実に防止できる。
【００７３】
−実施形態２の効果−
この実施形態２によれば、蓄熱運転時に蓄熱材の融解直後の温度上昇を検出すると圧縮機（３３）の運転を停止するようにしているので、蓄熱運転時に蓄熱材を過度に加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができる。この動作を行うためには、冷媒との熱交換経路の最も出口側の温度（ｔ８）のみを測定してもよい。このように蓄熱材の温度を検出する構成の場合、液面レベルセンサを用いる場合よりも測定が安定し、かつ蓄熱ユニット（２７）内の圧力を測定する場合よりも構成を安価にすることができる。
【００７４】
また、上記温度センサ（５５）を蓄熱装置（２１，２２）　における蓄熱材と冷媒との熱交換経路の入口側から出口側に分散して配置し、蓄熱材の温度を複数箇所で測定するようにしているので、温度分布による検出誤差の影響が少なくなり、より正確な制御を期することができる。
【００７５】
複数箇所での温度の測定は、蓄熱ユニット（２７）を用いずに一つの蓄熱槽に蓄熱材を充填した構成においても適用することが可能であるが、特にこの実施形態２のように、蓄熱装置（２１，２２）　を複数の蓄熱ユニット（２７）が積層された構成として、それぞれの蓄熱ユニット（２７）で蓄熱材の温度を測定すると、各蓄熱ユニット（２７）の温度の変動から、装置全体としての残蓄熱量や蓄熱終了時間を正確に推定することなどが可能となる。
【００７６】
また、このようにして残蓄熱量を推定すると、例えば給湯運転時に残蓄熱量が少なくて、一定流量で給湯を続けるとやがて残蓄熱量がゼロになってしまうような場合に、出湯流量を抑える制御をすることで残蓄熱量が早期になくなってしまうのを防止できる。また、このようにしておけば出湯温度が低下するのも防止できる。
【００７７】
【発明のその他の実施の形態】
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００７８】
例えば、上記実施形態１では、ヒートポンプ装置（３０）における冷媒の高圧圧力が蓄熱終了時の圧力に達したかどうかを検知するのに高圧遮断用圧力スイッチ（５１）を用いるようにしているが、図４に示すように、この高圧遮断用圧力スイッチ（５１）の代わりに高圧圧力センサ（５６）を設けて制御を行うようにしてもよい。
【００７９】
この場合、高圧圧力センサ（５６）はコントローラ（５０）に接続される。そして、該高圧圧力センサ（５６）の検出値をコントローラ（５０）に入力して、検出値が蓄熱材の潜熱域での蓄熱終了直後の圧力に達したときに、制御板（５４）を介して圧縮機（３３）を停止する。
【００８０】
このようにしても必要以上に蓄熱運転を継続することがなく、しかも蓄熱装置（３０）側には圧力センサが不要となるため、システムが安価になる。
【００８１】
また、上記高圧遮断用圧力スイッチ（５１）や高圧圧力センサ（５６）の代わりに温度センサを用い、高圧冷媒の検出温度を換算して圧力を求め、蓄熱運転終了時の制御を行ってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態２では、複数の蓄熱ユニット（２７）のそれぞれに温度センサ（５５）を設け、蓄熱材の温度を各ユニット（２７）で検出するようにしているが、温度センサ（５５）は、複数の蓄熱ユニット（２７）のうち少なくとも２つに設けてもよい。このようにしても、温度センサ（５５）を設けた箇所での温度の推移に基づいて、蓄熱装置（２１，２２）　の全体の残蓄熱量を推定することは可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ヒートポンプ装置（３０）における圧縮機（３３）の吐出側に高圧遮断用圧力スイッチ（５１）を設け、蓄熱材が潜熱域での蓄熱終了直後の温度に達したときの該圧力スイッチ（５１）の作動により圧縮機（３３）を停止するようにしているので、蓄熱運転時に蓄熱材を顕熱域において加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができる。また、このように冷媒回路の高圧遮断用圧力スイッチを利用すると、液面レベルセンサを用いる場合とは違って蓄熱材が融解／凝固を繰り返すことによって検出が不正確になることはなく、しかも、蓄熱装置（２０）の内部圧力を測定する圧力センサが不要になるため、装置を安価にすることもできる。
【００８４】
また、請求項２に記載の発明によれば高圧遮断用圧力スイッチの代わりに圧力検出手段を用い、請求項３に記載の発明によれば高圧圧力センサを用いており、それぞれ、蓄熱材が潜熱域での蓄熱終了直後の温度に達したことを冷媒の高圧圧力から検出して運転制御手段（５０）で圧縮機（３３）を停止するようにしているので、請求項１の発明と同様に安価な構成で蓄熱終了時の圧縮機（３３）の停止を確実に行える。
【００８５】
そして、上記請求項１から請求項３の発明によれば、冷媒回路にはもともと高圧遮断用圧力スイッチや高圧圧力センサを設けて制御を行う場合があるので、そのような場合にはこれらのスイッチやセンサを利用することが可能となり、蓄熱材側の圧力変動を測定するために専用のセンサを設ける従来の構成と比較してシステムを安価にすることができる。
【００８６】
また、請求項４に記載の発明によれば、温熱蓄熱の運転時に蓄熱材の融解直後の温度上昇を検出すると圧縮機（３３）の運転を停止するようにしているので、請求項１から請求項３の発明と同様に、蓄熱運転時に蓄熱材を顕熱域において過度に加熱することがなく、運転の無駄をなくすことができる。また、このように蓄熱材の温度を検出するように構成すれば、液面レベルセンサを用いる場合よりも測定が安定する。さらに、温度センサは圧力センサよりも安価であるため、システムのコストダウンも可能となる。
【００８７】
また、請求項５に記載の発明によれば、温度検出手段（５５）を、蓄熱材と冷媒との熱交換経路の入口側から出口側に分散して配置された複数の温度センサにより構成しているので、温度分布による測定誤差の影響が少なくなり、蓄熱終了時により正確な制御を期することができる。
【００８８】
さらに、請求項６に記載の発明によれば、蓄熱装置（２０）を複数の蓄熱ユニット（２７）が積層された構成として、少なくとも２つの蓄熱ユニット（２７）で温度を測定するようにしているので、各ユニットの温度の変動から残蓄熱量や蓄熱終了時間を推定することなどが可能となる。
【００８９】
また、請求項７に記載の発明によれば、複数の蓄熱ユニット（２７）のそれぞれで温度を測定するようにしているので、残蓄熱量や蓄熱終了時間をより正確に推定することが可能となる。
【００９０】
さらに、請求項８に記載の発明によれば、蓄熱装置（２０）における残蓄熱量を推定することにより、例えば、残蓄熱量が少なくて一定流量で給湯を続けるとやがて残蓄熱量がゼロになってしまうような場合に、出湯流量を抑える制御をすることで、残蓄熱量が早期になくなってしまうのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る給湯システムの概略構成図である。
【図２】実施形態２に係る給湯システムの蓄熱装置を示す構成図である。
【図３】蓄熱装置の各蓄熱ユニットにおける蓄熱時間と温度変化との関係を示すグラフである。
【図４】実施形態１の変形例に係る給湯システムの概略構成図である。
【符号の説明】
（１０）　給湯システム
（２０）　蓄熱装置
（２１）　低温側蓄熱装置
（２２）　高温側蓄熱装置
（２７）　蓄熱ユニット
（３０）　ヒートポンプ装置
（３１）　第１ヒートポンプ装置
（３２）　第２ヒートポンプ装置
（３３）　圧縮機
（４０）　給湯装置
（４１）　給湯用回路
（４２）　追い焚き用回路
（５０）　コントローラ（運転制御手段）
（５１）　高圧遮断用圧力スイッチ
（５５）　温度センサ（温度検出手段）
（５６）　高圧圧力センサ（圧力検出手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot water supply device comprising a heat storage device using a latent heat storage material, a heat pump device performing heat storage in the heat storage device by a heat pump cycle of a refrigerant circuit, and a hot water supply device performing hot water supply using the heat of the heat storage device. The present invention relates to a system, and particularly to an operation control technique of the system.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, there is known a hot water supply system that stores heat by using heat of fusion of a heat storage material and uses the heat for hot water supply (for example, see Patent Document 1). In this hot water supply system, a latent heat storage material is stored in a heat storage tank, and a heat exchanger is installed in the heat storage tank. Further, it is described that a heat pump device is used as a heat source device for storing heat.
[0003]
In this heat storage device, when storing heat, the heat medium of the heat source device flows through the heat transfer tubes of the heat exchanger. In this case, the heat medium radiates heat to the heat storage material in the heat storage tank. Then, the heat storage material absorbs heat from the heat medium and melts, and the heat of the heat medium is stored as heat of fusion of the heat storage material. On the other hand, when taking out the stored heat, a heat medium such as tap water flows through the heat exchanger tubes of the heat exchanger. In this case, the heat storage medium in the heat storage tank releases heat to the heat medium in the heat transfer tube and solidifies. Then, the heat medium is heated by absorbing heat from the heat storage material in the heat storage tank, and the heated heat medium is supplied to the use side.
[0004]
By the way, in the above hot water supply system, the temperature of the latent heat storage material does not rise during the melting, but if the heat storage operation is continued after the melting, the temperature of the heat storage material rises, and the heat storage is performed to the sensible heat region, and wasteful. is there. Further, when the heat pump device is used as the heat source device, the condensation pressure of the refrigerant in the refrigerant circuit of the vapor compression refrigeration cycle increases.
[0005]
In order to avoid such a problem, it is desired to stop the heat pump device when the heat storage in the latent heat area is completed. For example, in order to perform such operation control, a liquid level sensor is provided in an expansion tank communicating with a heat storage tank, and a change in liquid level due to a volume change due to a phase change of the heat storage material is detected to detect a heat storage amount. (For example, see Patent Literature 2) or a technology for detecting a pressure change in a container due to a phase change of a heat storage material in a heat storage tank to obtain a heat storage amount (for example, see Patent Literature 3). It is possible to detect the completion of heat storage in the latent heat area.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-207163 A
[Patent Document 2]
JP-A-9-145107
[Patent Document 3]
JP-A-2000-44939
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the liquid level sensor is used, the heat storage material repeats melting / solidification. Therefore, if the heat storage material once sticks to the detection unit when it becomes solid, detection may not be performed accurately. Further, a pressure sensor for detecting the pressure of the heat storage tank is expensive, and using this pressure sensor increases the cost of the system itself.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to reliably detect the completion of heat storage in a latent heat region with a low-cost configuration in a heat storage device using a latent heat storage material. Is to be able to do it.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the completion of heat storage in the latent heat region is determined based on the fluctuation of the high pressure of the refrigerant circuit in the heat pump cycle or the temperature rise immediately after the melting of the latent heat storage material.
[0010]
Specifically, the invention according to claim 1 includes a heat storage device (20) using a latent heat storage material, a heat pump device (30) that performs heat storage in the heat storage device (20) by a heat pump cycle of a refrigerant circuit, It is premised on a hot water supply system including a hot water supply device (40) for supplying hot water using the heat of the heat storage device (20) and an operation control means (50) for controlling the operation of each of the above devices.
[0011]
The hot water supply system sets, on the discharge side of the compressor (33) in the heat pump device (30), a value corresponding to the high pressure of the refrigerant when the heat storage material reaches the temperature immediately after the end of the latent heat storage. And a high-pressure cutoff pressure switch (51) to stop the operation of the compressor (33) when the high-pressure pressure of the refrigerant during the heat storage operation reaches the set value. .
[0012]
According to the first aspect of the present invention, the heat storage operation and the hot water supply operation are performed by the operation control means (50). During the heat storage operation, the heat of the high-pressure refrigerant is given to the heat storage material of the heat storage device (20) by the heat pump cycle of the refrigerant circuit. Thus, heat is stored in the heat storage device (20). In the hot water supply operation, the hot water stored in the heat storage device (20) is supplied to the water of the hot water supply device (40) to heat the water to a predetermined temperature and supply hot water.
[0013]
During the heat storage operation, the temperature does not change when the heat storage material melts from a solid and changes into a liquid, and the temperature starts to increase after the melting is completed. Here, if the heat storage operation is continued even after the completion of the melting of the heat storage material, the high-temperature refrigerant absorbs heat from the heat storage material in the refrigerant circuit of the heat pump device (30) due to the temperature rise of the heat storage material, and the temperature and the pressure rise. . However, in the present invention, a high-pressure shut-off pressure switch (51) is provided that sets the high pressure of the refrigerant when the temperature of the heat storage material reaches the temperature immediately after the end of the heat storage in the latent heat region, and the actual high pressure is When the set value is reached, the high-pressure shut-off pressure switch is activated to turn off the compressor (33) when the contact is turned off, so that the heat pump cycle is stopped. At this time, the heat storage material has reached the temperature immediately after the end of the latent heat storage, and is not heated any more. Therefore, the heat storage material is not excessively heated during the heat storage operation, and waste of operation can be eliminated. Further, in the refrigerant circuit of the heat pump device (30), an excessive increase in the high pressure does not occur.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, a pressure detecting means (56) is provided on the discharge side of the compressor (33) in the heat pump device (30) in place of the high pressure cutoff pressure switch (51) of the first aspect. The operation control means (50) is provided so that the high pressure of the refrigerant during the heat storage operation reaches a predetermined value based on the high pressure of the refrigerant when the heat storage material reaches the temperature immediately after the end of the latent heat storage. Thus, the operation of the compressor (33) is stopped.
[0015]
In addition to directly detecting the pressure of the refrigerant, the pressure detecting means may detect the temperature and convert the detected temperature into a pressure. A high pressure sensor that detects high pressure is used.
[0016]
In the second and third aspects of the present invention, the high pressure of the refrigerant when the temperature of the heat storage material reaches the temperature immediately after the end of the heat storage in the latent heat region is determined in advance as a set value, and the actual high pressure during the heat storage operation is set. When the set value reaches this set value, the compressor (33) is stopped, so that the heat storage material is not excessively heated similarly to the first aspect of the invention, and waste of operation can be eliminated. In the refrigerant circuit of the heat pump device (30), an excessive increase in the high pressure does not occur.
[0017]
Also, in the invention according to a fourth aspect, similarly to the invention according to the first aspect, heat storage is performed by the heat storage device (20) using a latent heat storage material and the heat storage device (20) by a heat pump cycle of a refrigerant circuit. A hot water supply system including a heat pump device (30), a hot water supply device (40) for supplying hot water using the heat of the heat storage device (20), and an operation control means (50) for controlling the operation of each of the above devices is assumed. And
[0018]
The hot water supply system includes a temperature detecting means (55) for detecting the temperature of the heat storage material. When the operation control means (50) detects a temperature rise after melting of the heat storage material during the heat storage operation, the compressor ( 33) It is characterized in that the operation is stopped.
[0019]
According to the fourth aspect of the present invention, since the temperature does not increase while the latent heat storage material is melting (phase change), it can be determined that the heat storage is not completed if the detected temperature of the heat storage material is constant. Therefore, in that state, the compressor (33) does not stop, and the heat storage operation is continued. On the other hand, when the temperature detecting means (55) detects that the temperature of the heat storage material has started to rise, it can be determined that the heat storage has been completed, so that control for stopping the compressor (33) is performed. Therefore, similarly to the first to third aspects of the present invention, the heat storage material is not excessively heated in the sensible heat region during the heat storage operation, and waste of the operation can be eliminated.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in the hot water supply system according to the fourth aspect, the heat pump device (30) performs heat storage of the heat storage material by exchanging heat between the heat storage material of the heat storage device (20) and the refrigerant. And the temperature detecting means (55) is constituted by a plurality of temperature sensors distributed from the inlet side to the outlet side of the heat exchange path between the heat storage material and the refrigerant.
[0021]
When detecting the temperature of the heat storage material, for example, when the temperature is measured at one point, the compressor (33) is stopped in a state where the heat storage is not completed or the heat storage is completed due to a measurement error due to the temperature distribution. Although there is a possibility that the operation of the compressor (33) may be continued even though the temperature is detected, in the invention of claim 5, since the temperature is detected at a plurality of points, more accurate measurement is performed. This makes it possible to reliably prevent useless operation.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in the hot water supply system according to the fifth aspect, the heat storage device (20) heats the plurality of heat storage units (27) including the heat storage material with the refrigerant of the heat pump device (30). It is constituted by stacking sequentially from the inlet side to the outlet side in the exchange path, and characterized in that the temperature detecting means (55) is provided in at least two of the plurality of heat storage units (27).
[0023]
When a plurality of heat storage units (27) are used as described above, melting of the heat storage material starts from the unit on the inlet side of the heat exchange path, and the melting gradually proceeds toward the outlet side. According to the sixth aspect of the present invention, since the temperature detecting means (55) is provided in at least two units, the measurement point on the inlet side and the measurement point on the outlet side require a time until the end of melting. There is a difference. That is, the end of the heat storage is later on the outlet side than on the inlet side. Therefore, for example, by measuring the lapse of time from the start of melting to the end of melting at each measurement point, it is possible to predict how much heat storage is currently progressing or how much residual heat is stored. Also, it becomes possible to predict the heat storage end time.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the hot water supply system according to the sixth aspect, the temperature detecting means (55) is provided in each of the plurality of heat storage units (27).
[0025]
According to the seventh aspect of the present invention, by providing the temperature detecting means (55) for each of the plurality of heat storage units (27), the lapse of time from the start of melting to the end of melting is measured for all the heat storage units (27). By doing so, it is possible to more accurately predict the current heat storage state (remaining heat storage amount) and the heat storage end time.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the hot water supply system according to the sixth or seventh aspect, it is specified that the residual heat storage amount is predicted as described above. Specifically, the operation control means ( 50) is configured to estimate the remaining heat storage amount in the heat storage device (20) based on the elapsed time from the start of heat storage to the start of temperature rise after melting of the heat storage material in each heat storage unit (27). It is characterized by:
[0027]
Embodiment 1 of the present invention
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply system (10) according to the present embodiment. The hot water supply system (10) includes a heat storage device (20) using a latent heat storage material, a heat pump device (30) that mainly performs heat storage in the heat storage device (20) by a heat pump cycle of a refrigerant circuit, and a heat storage device. A hot water supply device (40) for supplying hot water mainly by using the heat of (20), and a controller (operation control means) (50) for controlling the operation of each device (20, 30, 40) are provided. . The hot water supply device (40) includes a hot water supply circuit (41) and a reheating circuit (42).
[0029]
The heat storage device (20) includes a low-temperature side heat storage device (21) and a high-temperature side heat storage device (22). The low-temperature side heat storage device (21) is provided with a heat transfer heat transfer tube (23) and a hot water transfer heat transfer tube (24). On the other hand, the high-temperature side heat storage device (22) is provided with a heat storage heat transfer tube (23), a hot water transfer heat tube (24), and a reheating heat transfer tube (25).
[0030]
The low-temperature side heat storage device (21) and the high-temperature side heat storage device (22) use latent heat storage materials having different melting points, and the low-temperature side heat storage device (21) has a low-melting-point heat storage material (for example, having a melting point of 31). Sodium sulfate decahydrate (Na ₂ SO ₄ ・ 10H ₂ O) etc. are filled in a closed container (not shown), and the high-temperature side heat storage device (22) has a high melting point heat storage material having a higher melting point (for example, sodium acetate trihydrate (CH 3 ₃ COONa 3H ₂ O 2) are filled in a closed container. As the low melting point heat storage material, a substance having a melting point of 20 ° C. or more and 40 ° C. or less is preferably used, and as the high melting point heat storage material, a material having a melting point of 50 ° C. or more and 90 ° C. or less is preferably used.
[0031]
The heat pump device (30) includes a first heat pump device (31) corresponding to the low-temperature side heat storage device (21) and a second heat pump device (32) corresponding to the high-temperature side heat storage device (22). . Each of the first heat pump device (31) and the second heat pump device (32) is configured by a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle. This refrigerant circuit is filled with, for example, an HFC-based or HC-based refrigerant.
[0032]
The refrigerant circuit is a closed circuit by connecting the compressor (33), the heat transfer tube for heat storage (23), the receiver (34), the expansion valve (35), and the outdoor heat exchanger (36) in order with refrigerant piping. Is configured. The refrigerant circuit is provided with a bypass passage (37) for a defrost operation. The bypass passage (37) includes a pipe between the compressor (33) and the heat storage heat transfer pipe (23) in the gas line (GL), an expansion valve (35) in the liquid line (LL), and an outdoor heat exchanger. (36). The bypass passage (37) is provided with an on-off valve (38) such as an electromagnetic valve and a capillary tube (39). In this circuit configuration, for example, when frost is formed on the outdoor heat exchanger (36) in winter, the first heat pump device (31) or the second heat pump device (32) can be individually defrosted. Has become.
[0033]
The outdoor heat exchanger (36) is constituted by a so-called cross-fin type fin-and-tube heat exchanger. The outdoor heat exchanger (36) exchanges heat of the refrigerant in the refrigerant circuit with outdoor air, and an outdoor fan for ventilating the outdoor heat exchanger (36) is provided near the outdoor heat exchanger (36). (Not shown).
[0034]
The hot water supply circuit (41) has a start end connected to the water supply and an end end connected to the water tap (43). The hot water supply circuit (41) is connected in series with hot water transfer tubes (24, 24) of the respective heat storage devices (21, 22). In this hot water supply circuit (41), the hot water outlet heat transfer tube (24) of the low temperature side heat storage device (21) is disposed upstream of the hot water outlet heat transfer tube (24) of the high temperature side heat storage device (22). Then, in this hot water supply circuit (41), tap water flows as a heat medium.
[0035]
The hot water supply circuit (41) is provided with a bypass pipe (44). One end of the bypass pipe (44) is connected to the upstream side of the hot water transfer pipe (24) of the low-temperature heat storage device (21), and the other end is connected to the hot water transfer pipe (24) of the high-temperature heat storage device (22). ) Is connected via a mixing valve (45). When the mixing valve (45) is operated, the mixing ratio of hot water from the high-temperature side heat storage device (21) and tap water from the bypass pipe (44) changes. A flow control valve () for adjusting the flow rate of hot water from the hot water transfer pipe (24) is provided between the hot water transfer pipe (24) and the mixing valve (45) of the high temperature side heat storage device (22). 46) is provided.
[0036]
A bath pouring pipe (47) is connected to the hot water supply circuit (41). The bath pouring pipe (47) has a starting end connected between the mixing valve (45) and the faucet (43) in the hot water supply circuit (41), and an end connected via the reheating circuit (42). It is connected to a bathtub (15). The bath pouring pipe (47) is provided with a bath pouring valve (48).
[0037]
Both ends of the reheating circuit (42) are connected to the bathtub (15). The reheating circuit (42) is connected to a reheating heat transfer tube (25) and a reheating pump (49) of the high-temperature side heat storage device (22). Then, in the reheating circuit (42), the hot water sent from the bathtub (15) flows as a heat medium.
[0038]
On the other hand, the refrigerant circuit of each of the heat pump devices (31, 32) is provided with a high-pressure shut-off pressure switch (51) on the discharge side of the compressor (33). The hot water supply circuit (42) includes a hot water supply temperature sensor (52) for detecting a hot water supply temperature downstream of the mixing valve (45), and a hot water supply flow rate sensor (53) for detecting the hot water supply flow rate. Is provided.
[0039]
The controller (50) is connected to the hot water supply temperature sensor (52) and the hot water supply flow rate sensor (53), and the mixing valve (45), the flow control valve (46), and the bath pouring valve (48). And a reheating pump (49) are connected. The controller (50) is connected to a control plate (54) provided in each heat pump device (31, 32). Each control plate (54) controls the operation in the refrigerant circuit and also controls the defrost operation. The controller (50) is configured to control the operation of the entire system.
[0040]
The high-pressure cutoff pressure switch (51) is set to a value corresponding to the high-pressure pressure of the refrigerant immediately after the temperature of the heat storage material reaches the heat storage end temperature. When the high pressure of the refrigerant during the heat storage operation reaches the set value, the operation of the compressor (33) is stopped. In other words, the temperature does not change when the latent heat storage material melts from solid to liquid during the heat storage operation, and the temperature starts to rise after the completion of melting, whereas the heat storage operation is continued after the completion of the melting of the heat storage material Then, since the high-pressure refrigerant absorbs heat from the heat storage material in the refrigerant circuit of the heat pump device (30) due to the temperature rise of the heat storage material and the temperature and pressure rise, the actual high pressure of the refrigerant circuit reaches the set value. Then, the compressor (33) is stopped. Thereby, the heat storage material is prevented from being excessively heated during the heat storage operation, and the refrigerant circuit of the heat pump device (30) is prevented from excessively increasing the high pressure.
[0041]
The controller (50) is configured to perform control so that the hot water supply temperature does not immediately decrease during the hot water supply operation. Specifically, in this system, when there is a residual heat storage amount of the heat storage device (20), an operation of supplying water using the heat pump device (30) together with the heat storage device (20) (first hot water supply operation); When the remaining amount of heat stored in (20) is exhausted, an operation of supplying hot water only with the heat pump device (30) (second hot water supply operation) is possible, and the maximum tap water flow rate is individually determined in advance for each operation pattern. In addition, by performing an operation that does not exceed the maximum hot water discharge flow rate, the hot water supply temperature is prevented from suddenly dropping even when the operation pattern is switched. When performing this operation control, it is necessary to detect whether or not the residual heat storage amount of the heat storage device (20) remains or disappears. For example, the detection is performed because the temperature decreases when the heat storage material solidifies. , Can be determined based on the temperature change. In addition, the controller (50) also performs control to decrease the hot water supply flow rate when the hot water temperature starts to decrease while always detecting the hot water temperature during the hot water supply operation.
[0042]
-Driving operation-
Next, the operation of the hot water supply system (10) will be described. In the hot water supply system (10) of the present embodiment, heat storage operation for storing heat in the heat storage device (20) and hot water supply or the like using the heat stored in the heat storage device (20) or the heat generated by the heat pump device (30). The hot water supply operation to be performed is performed.
[0043]
《Heat storage operation》
First, the heat storage operation will be described. During this heat storage operation, the heat pump device (30) is operated, while the hot water supply device (40) is stopped. During this operation, the compressor (33) is operated in the first and second heat pump devices (31, 32), and the refrigerant circulates in the refrigerant circuit to perform a refrigeration cycle.
[0044]
Specifically, when the refrigerant discharged from the compressor (33) of each heat pump device (31, 32) flows through the heat storage heat transfer tube (23) of the heat storage device (20), the refrigerant is discharged from the heat storage device (20). It is cooled by heat exchange with the heat storage material and condenses. At this time, the heat storage material is heated by absorbing heat from the refrigerant, and the latent heat of melting of the heat storage material is stored in the heat storage device (20). As described above, the latent heat storage materials having different melting points are used in the low-temperature side heat storage device (21) and the high-temperature side heat storage device (22), and the condensing temperature of the refrigerant is set to a different temperature correspondingly. ing.
[0045]
The liquid refrigerant flowing out of the heat transfer tube (23) once flows into the receiver (34), exits the receiver (34), is decompressed by the expansion valve (35), and then to the outdoor heat exchanger (36). be introduced. In the outdoor heat exchanger (36), the refrigerant absorbs heat from outdoor air and evaporates. The refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (36) is sucked into the compressor (33), and the compressor (33) repeats the operation of compressing and discharging the refrigerant. By the above operation, during the heat storage operation, the heat of different temperature levels is stored in the low-temperature side heat storage device (21) and the high-temperature side heat storage device (22).
[0046]
In the present embodiment, as described above, the high-pressure shut-off pressure switch (51) is provided on the discharge side of the compressor (33) in each refrigerant circuit of the heat pump device (30), and the high-pressure pressure of the refrigerant circuit during the heat storage operation is set to the predetermined value. , The operation of the compressor (33) is stopped. Therefore, this operation will be described.
[0047]
During the heat storage operation, the temperature does not change when the heat storage material melts from a solid and changes into a liquid, and the temperature rises after the melting is completed. Here, since the temperature does not increase during the melting of the heat storage material, the temperature of the refrigerant that is performing heat exchange with the heat storage material is also basically constant. On the other hand, if the heat storage operation is continued even after the completion of the melting of the heat storage material, the temperature of the heat storage material enters the sensible heat region and rises, so that the high-pressure refrigerant is directly discharged from the heat storage material in the refrigerant circuit of the heat pump device (30). Heat is absorbed, and the temperature and pressure of the refrigerant increase.
[0048]
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the high pressure of the refrigerant when the temperature of the heat storage material reaches the temperature immediately after the end of the heat storage in the latent heat region is set in advance by the high pressure cutoff pressure switch (51). When the actual high pressure in the refrigerant circuit reaches this set value, the compressor (33) is stopped. By doing so, the temperature of the heat storage material does not continue to rise in the sensible heat region during the heat storage operation, so that waste of operation due to excessive heating of the heat storage material can be prevented.
[0049]
The operation of stopping the compressor (33) during the heat storage operation by the high-pressure cutoff pressure switch (51) is performed individually for each heat pump device (31, 32).
[0050]
《Hot water supply operation》
Next, the hot water supply operation will be described. In this embodiment, as a hot water supply operation, a first hot water supply operation for supplying hot water using the heat pump device (30) together with the heat storage device (20) when there is a residual heat storage amount of the heat storage device (20), and a heat storage device (20) And a second hot water supply operation in which only the heat pump device (30) supplies hot water when the remaining heat storage amount is exhausted. In both the first hot water supply operation and the second hot water supply operation, the defrost operation of the first and second heat pump devices (31, 32) can be individually performed.
[0051]
The first hot water supply operation is an operation in which the heat pump device (30) is used for heat storage and hot water supply while using the heat storage device (20) for hot water supply, and the water tap (43) and the bath pouring valve (37) are opened, and the water supply is started. The pumped tap water is turned into hot water for hot water supply. At this time, the heat of the heat storage device (20) is given to the tap water, and the refrigerant circulates in the heat pump device (30) in the refrigerant circuit as in the heat storage operation, and the heat of the refrigerant is stored in the heat storage device (20). The water and tap water of the hot water supply device (20) are provided. The operation itself of the heat pump device (30) is the same as that during the heat storage operation, except that the heat of the refrigerant is supplied not only to the heat storage material but also to tap water.
[0052]
On the other hand, in the hot water supply device (40), tap water flowing into the hot water supply circuit (41) from the tap water is introduced into the hot water outlet heat transfer tube (24) of the low temperature side heat storage device (21), and the low temperature side heat storage device (21) is used. ) Is heated by absorbing heat from the low melting point heat storage material and the refrigerant of the heat pump device (30). The tap water that has absorbed heat from the low-melting-point heat storage material is further introduced into a hot-water outlet heat transfer tube (24) of the high-temperature-side heat storage device (22), and the high-melting-point heat storage material of the high-temperature-side heat storage device (22) and the heat pump device (22). 30) Absorbs heat from the refrigerant. Then, tap water that has absorbed heat from both the low-melting-point heat storage material and the high-melting-point heat storage material becomes hot water and is supplied to the water faucet (43) and the bathtub (15). At that time, the opening degree of the flow control valve (46) is adjusted to change the flow rate of the hot water from the hot water supply heat transfer pipe (24), and the mixing valve (45) is operated, so that the hot water flow through the bypass pipe (44) The amount of mixed tap water changes, and the temperature of the hot water sent to the hydrant (43) or the bathtub (15) is adjusted.
[0053]
As described above, in the heat storage device (20) during the first hot water supply operation, the tap water from the tap water is first introduced into the heat storage heat transfer tube (23) of the low-temperature side heat storage device (21), and from the low melting point heat storage material. After the heat is absorbed and the temperature rises to some extent, it is introduced into the heat transfer tube (23) of the high-temperature side heat storage device (22) and further absorbs heat from the high melting point heat storage material. For this reason, tap water is warmed by the heat stored in the low-melting-point heat storage material, and then further warmed by the heat stored in the high-melting-point heat storage material, and supplied as relatively high-temperature hot water.
[0054]
Also, during the first hot water supply operation, if it becomes necessary to reheat the hot water in the bathtub (15), the reheating pump (49) is operated. When the reheating pump (49) is operated, hot water is taken from the bathtub (15) into the reheating circuit (42), and the hot water is introduced into the reheating tube (25) of the high-temperature side heat storage device (22). Is done. The hot water absorbs heat from the high-melting-point heat storage material while flowing through the additional heat transfer tube (25), and is returned to the bathtub (15) after its temperature rises.
[0055]
During the first hot water supply operation, since the heat pump device (30) is activated, the heat generated by the heat pump device (30) is supplied to the heat storage device (20). Accordingly, the tap water flowing through the hot water supply circuit (41) and the reheating circuit (42) is supplied to the heat pump device in addition to the heat stored in the low temperature heat storage device (31) and the high temperature heat storage device (22). The heat of (30) is also absorbed and heated. In addition, the heat storage material gives heat to the hot water in the hot water supply circuit (41) and the reheating circuit (42), while depriving the heat pump device (22) of the heat. Does not start. That is, the amount of residual heat stored in the heat storage device (20) does not decrease early.
[0056]
On the other hand, even if the remaining heat storage amount of the heat storage device (20) does not decrease early during the first hot water supply operation, if the operation is continued, the heat stored in the heat storage device (20) is eventually exhausted. become. Then, at that time, a second hot water supply operation using only the heat pump device (30) for hot water supply is performed.
[0057]
In the second hot water supply operation, unlike the first hot water supply operation, in the heat storage device (20), heat is supplied to the heat pump device (42) with respect to tap water of the hot water supply circuit (41) and hot water of the reheating circuit (42). 30) only. During the second hot water supply operation, the heat of the heat pump device (30) is mainly given to the tap water of the hot water supply circuit (41) and the hot water of the reheating circuit (42), but the set value of the hot water supply temperature is low. In some cases, such as when the flow rate of tap water flowing through the heat transfer pipe (24) for tapping is small, the heat of the heat pump device (30) is also given to the heat storage material.
[0058]
When defrosting is performed on one of the heat pump devices (31, 32) during the first hot water supply operation and the second hot water supply operation, only one of the heat pump devices (31, 32) is used for hot water supply and / or heat storage. It becomes. Then, in the heat pump device during the defrost operation, the expansion valve (35) is fully closed, and the on-off valve (38) of the bypass passage (37) is open. By doing so, the high-temperature refrigerant discharged from the compressor (33) flows through the outdoor heat exchanger (36) through the on-off valve (38) of the bypass passage (37) and the capillary tube (39), and is further compressed. Machine (33). Then, the frost attached to the outdoor heat exchanger (36) is melted by the heat of the refrigerant from the compressor (33).
[0059]
As described above, in the present embodiment, in addition to the first hot water supply operation and the second hot water supply operation, it is possible to perform an operation of performing defrosting with one heat pump device (20) for each of the first and second hot water supply operations. , There are a total of four driving patterns. Also, the maximum tapping flow rate is individually determined for each of these four operation patterns, and the controller (50) controls the operation so as not to exceed the maximum tapping flow rate. During the hot water supply operation, the hot water supply temperature sensor (52) constantly detects the hot water supply temperature. The maximum tap water flow rate in each operation pattern is set so that the hot water supply temperature does not decrease even if the hot water supply capacity decreases, for example, when the first hot water supply operation is switched to the second hot water supply operation. Stipulated.
[0060]
Specifically, among a plurality of operation patterns including the defrost operation, the maximum tapping flow rate is set to be relatively large in an operation pattern having a large hot water supply capacity, and the maximum tapping flow rate is set to be small in an operation pattern having a small hot water supply capacity. ing. This makes it possible to perform the hot water supply operation at a flow rate that matches the operation pattern, and prevent continuous hot water supply at a flow rate higher than the capacity. Therefore, it is possible to prevent the remaining heat storage amount of the heat storage device (20) from being reduced early, or from keeping the constant flow rate even when the operation pattern is switched to the low capacity to lower the hot water supply temperature. In addition, during the first hot water supply operation, the heat pump device (30) is activated, and the operation of storing heat while supplying hot water is performed. From this point, it is possible to prevent an early decrease in the residual heat storage amount.
[0061]
Furthermore, in the first embodiment, when performing the hot water supply operation based on the maximum hot water supply flow rate determined for each of the plurality of hot water supply operation patterns, the mixing valve (45) is configured to reduce the hot water supply flow rate when the hot water supply temperature starts decreasing. And the flow control valve (46) is adjusted, and control is performed to maintain the hot water supply temperature constant so as not to actually decrease. By doing so, the hot water supply flow rate is slightly reduced, but the most important hot water supply temperature can be maintained at the set temperature during the hot water supply operation.
[0062]
-Effects of Embodiment 1-
According to the first embodiment, the high-pressure shutoff pressure switch (51) is provided on the discharge side of the compressor (33) in the heat pump device (30), and the compressor (33) is operated based on the high-pressure of the refrigerant during the heat storage operation. Since the operation is stopped, the heat storage material is not excessively heated during the heat storage operation, and waste of the operation can be eliminated. Further, unlike the conventional apparatus using the liquid level sensor, the detection does not become inaccurate even if the heat storage material repeatedly melts / solidifies. Further, since the control is performed by the high pressure of the refrigerant circuit, a pressure sensor for measuring the internal pressure of the heat storage device is not required. Particularly, when the refrigerant circuit is originally provided with a high-pressure cut-off pressure switch, this switch is used. Since the control can be performed by using both, the apparatus can be made inexpensive.
[0063]
Embodiment 2 of the present invention
In the second embodiment of the present invention, the control for stopping the heat pump device (30) at the end of the heat storage operation is performed based on the detected value of the temperature of the heat storage material instead of performing the control based on the high pressure of the refrigerant circuit in the heat pump device (30). It is based on this.
[0064]
Hereinafter, only the differences from the first embodiment will be described.
[0065]
In the second embodiment, as shown in FIG. 2, each of the low-temperature side heat storage device (21) and the high-temperature side heat storage device (22) includes a plurality of heat storage units (27) each including a heat storage material in a casing (26). ) Are sequentially stacked from the inlet side to the outlet side in the heat exchange path with the refrigerant of the heat pump device (30). Specifically, each of the heat storage devices (21, 22) has a plurality of heat storage units (27) each filled with a heat storage material in a rectangular parallelepiped closed container (27a). The heat transfer tube for heat storage (23) and the heat transfer tube for hot water supply (24) are interposed therebetween. In the figure, these heat transfer tubes (23, 24) are simplified by one pipe. Although not shown in the drawing, a reheating heat transfer tube (25) is disposed between some of the heat storage units (27) of the high-temperature side heat storage device (22).
[0066]
In the heat transfer tube (23), the refrigerant flowing therein can exchange heat with the heat storage material in the heat storage unit (27), and can also exchange heat with the heat transfer water flowing through the heat transfer tube (24). I have. In addition to the fact that tap water flowing therethrough can exchange heat with the refrigerant of the heat storage heat transfer tube (23), the heat transfer tube (24) also exchanges heat with the heat storage material in the heat storage unit (27). It is possible. Further, the additional heat transfer tube (25) can exchange heat with the heat storage material in the heat storage unit (27), and can exchange heat with the refrigerant of the heat storage heat transfer tube (23).
[0067]
Each of the plurality of heat storage units (27) is provided with a temperature sensor (55) as temperature detecting means for detecting the temperature of the heat storage material. As a result, in the heat storage devices (21, 22), the temperature sensors (55) are dispersedly arranged from the inlet side to the outlet side of the heat exchange path between the heat storage material and the refrigerant.
[0068]
In Embodiment 2, the controller (50) stops the compressor (33) of the heat pump device (30) when detecting a temperature rise after melting of the heat storage material from the detection value of the temperature sensor (55) during the heat storage operation. It is configured to Further, the controller (50) measures the elapsed time from the start of heat storage to the start of temperature rise after melting of the heat storage material in each heat storage unit (27), and based on the relationship between the temperature rise and the heat storage time, the heat storage device (21). , 22) are estimated.
[0069]
-Driving operation-
In the configuration of the second embodiment, basically, the temperature does not increase while the heat storage material is melting (phase change). Therefore, if the detected temperature of the heat storage material is constant, it is determined that the heat storage is not completed. Since it can be determined, the compressor (33) does not stop in that state, and the heat storage operation is continued. On the other hand, when the temperature sensor (55) detects a rise in the temperature of the heat storage material after melting in the heat storage unit (27) closest to the outlet, it can be determined that the heat storage has been completed, so the compressor (33) is stopped. ing. With this configuration, the heat storage material is not heated more than necessary during the heat storage operation, and waste of operation can be eliminated.
[0070]
FIG. 3 shows a graph in which the vertical axis indicates the temperature change of the heat storage material during the heat storage and the horizontal axis indicates the heat storage time. From t1 to t8, the transition of the temperature in the temperature sensor (55) arranged from the inlet side to the outlet side of the heat exchange path is shown. The temperature on the inlet side indicated by t1 or t2 enters the sensible heat range immediately after heating during heat storage, and rises. However, the temperature from t3 to t8 is substantially constant once at the melting point of the heat storage material. After the heat storage material is completely melted, it is starting to rise. Therefore, the controller (50) measures the time at which the temperature starts to rise above the melting point for each heat storage unit (27) while detecting the temperature with the temperature sensor, and detects how much heat is stored. I have to.
[0071]
When a plurality of heat storage units (27) are used as described above, melting of the heat storage material starts from the inlet side of the heat exchange path and gradually proceeds toward the outlet side. ) Is provided with the temperature sensor (55), and by measuring the lapse of time from the start of melting to the end of melting and the change in temperature, it is possible to predict the current heat storage state (remaining heat storage amount) and the heat storage end time. It becomes possible. In particular, in the second embodiment, not only the presence / absence of the residual heat storage amount in the heat storage device (20) but also the degree of the residual heat storage amount can be grasped to some extent accurately. Finer control is possible, such as adjusting the maximum tapping flow rate. For example, the control is such that the flow rate of hot water supply is reduced as the heat storage amount decreases.
[0072]
When the temperature of the heat storage material is measured at one point in the heat storage device (21, 22), the compressor (33) is stopped in a state where the heat storage is not completed due to a detection error due to the temperature distribution, or the heat storage is completed. Although the operation of the compressor (33) may be continued even though it is performed, the temperature sensors are distributed and arranged from the inlet side to the outlet side of the heat exchange path between the heat storage material and the refrigerant. As a result, accurate measurement is possible, and wasteful operation during heat storage can be reliably prevented.
[0073]
-Effect of Embodiment 2-
According to the second embodiment, when the temperature rise immediately after the melting of the heat storage material is detected during the heat storage operation, the operation of the compressor (33) is stopped, so that the heat storage material may be excessively heated during the heat storage operation. And driving waste can be eliminated. In order to perform this operation, only the temperature (t8) on the most outlet side of the heat exchange path with the refrigerant may be measured. Thus, in the case of the configuration for detecting the temperature of the heat storage material, the measurement is more stable than when the liquid level sensor is used, and the configuration is less expensive than when the pressure in the heat storage unit (27) is measured. it can.
[0074]
Further, the temperature sensors (55) are dispersedly arranged from the inlet side to the outlet side of the heat exchange path between the heat storage material and the refrigerant in the heat storage devices (21, 22), and the temperature of the heat storage material is measured at a plurality of locations. Therefore, the influence of the detection error due to the temperature distribution is reduced, and more accurate control can be expected.
[0075]
The measurement of the temperature at a plurality of locations can be applied to a configuration in which one heat storage tank is filled with a heat storage material without using the heat storage unit (27). When the temperature of the heat storage material is measured in each of the heat storage units (27) as a configuration in which the devices (21, 22) are stacked with a plurality of heat storage units (27), the temperature of each of the heat storage units (27) is measured. It is possible to accurately estimate the residual heat storage amount and the heat storage end time as a whole.
[0076]
Further, when the remaining heat storage amount is estimated in this manner, for example, when the remaining heat storage amount is small during the hot water supply operation and the hot water supply continues at a constant flow rate, the remaining heat storage amount eventually becomes zero. By performing the control, it is possible to prevent the remaining heat storage amount from being lost early. In addition, it is possible to prevent the temperature of the hot water from dropping.
[0077]
Other Embodiments of the Invention
The present invention may be configured as follows in the above embodiment.
[0078]
For example, in the first embodiment, the high-pressure cutoff pressure switch (51) is used to detect whether the high-pressure pressure of the refrigerant in the heat pump device (30) has reached the pressure at the end of heat storage. As shown in FIG. 4, a high-pressure pressure sensor (56) may be provided in place of the high-pressure cutoff pressure switch (51) to perform control.
[0079]
In this case, the high pressure sensor (56) is connected to the controller (50). Then, the detected value of the high pressure sensor (56) is input to the controller (50), and when the detected value reaches the pressure immediately after the end of the heat storage in the latent heat region of the heat storage material, via the control plate (54). To stop the compressor (33).
[0080]
Even in this case, the heat storage operation is not continued unnecessarily, and the pressure sensor is not required on the side of the heat storage device (30), so that the system is inexpensive.
[0081]
Further, a temperature sensor may be used in place of the high-pressure cutoff pressure switch (51) or the high-pressure pressure sensor (56), the pressure may be obtained by converting the detected temperature of the high-pressure refrigerant, and control at the end of the heat storage operation may be performed. .
[0082]
In the second embodiment, the temperature sensor (55) is provided for each of the plurality of heat storage units (27), and the temperature of the heat storage material is detected by each unit (27). May be provided in at least two of the plurality of heat storage units (27). Even in such a case, it is possible to estimate the total remaining heat storage amount of the heat storage devices (21, 22) based on the transition of the temperature at the location where the temperature sensor (55) is provided.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the high-pressure cutoff pressure switch (51) is provided on the discharge side of the compressor (33) in the heat pump device (30), and the heat storage material is in the latent heat region. Since the compressor (33) is stopped by the operation of the pressure switch (51) when the temperature reaches the temperature immediately after the end of the heat storage, the heat storage material is not heated in the sensible heat region during the heat storage operation. Can be eliminated. In addition, when the pressure switch for high-pressure cutoff of the refrigerant circuit is used as described above, unlike the case where the liquid level sensor is used, the detection does not become inaccurate due to repeated melting / solidification of the heat storage material. Since a pressure sensor for measuring the internal pressure of the heat storage device (20) becomes unnecessary, the device can be made inexpensive.
[0084]
According to the second aspect of the present invention, a pressure detecting means is used in place of the high-pressure cutoff pressure switch, and the high-pressure pressure sensor is used according to the third aspect of the present invention. Since the operation control means (50) stops the compressor (33) by detecting from the high pressure of the refrigerant that the temperature has reached the temperature immediately after the end of the heat storage in the region, the same as in the invention of claim 1 The compressor (33) can be reliably stopped at the end of heat storage with an inexpensive configuration.
[0085]
According to the first to third aspects of the present invention, the refrigerant circuit may be originally provided with a high-pressure shut-off pressure switch or a high-pressure pressure sensor for control. In such a case, these switches are used. And a sensor can be used, and the system can be inexpensive as compared with a conventional configuration in which a dedicated sensor for measuring pressure fluctuation on the heat storage material side is provided.
[0086]
According to the fourth aspect of the present invention, the operation of the compressor (33) is stopped when the temperature rise immediately after the melting of the heat storage material is detected during the operation of the thermal heat storage. As in the third aspect of the invention, the heat storage material is not excessively heated in the sensible heat range during the heat storage operation, and waste of operation can be eliminated. In addition, if the temperature of the heat storage material is detected in this way, the measurement is more stable than when a liquid level sensor is used. Further, since the temperature sensor is less expensive than the pressure sensor, the cost of the system can be reduced.
[0087]
According to the fifth aspect of the present invention, the temperature detecting means (55) is constituted by a plurality of temperature sensors distributed from the inlet side to the outlet side of the heat exchange path between the heat storage material and the refrigerant. Therefore, the influence of the measurement error due to the temperature distribution is reduced, and more accurate control can be expected at the end of the heat storage.
[0088]
Further, according to the invention described in claim 6, the heat storage device (20) is configured such that a plurality of heat storage units (27) are stacked, and the temperature is measured by at least two heat storage units (27). Therefore, it is possible to estimate the remaining heat storage amount and the heat storage end time from the fluctuation of the temperature of each unit.
[0089]
According to the seventh aspect of the invention, since the temperature is measured in each of the plurality of heat storage units (27), it is possible to more accurately estimate the remaining heat storage amount and the heat storage end time. Become.
[0090]
Furthermore, according to the invention of claim 8, by estimating the residual heat storage amount in the heat storage device (20), for example, when the residual heat storage amount is small and the hot water supply is continued at a constant flow rate, the residual heat storage amount eventually becomes zero. In such a case, by controlling the flow rate of the hot water, it is possible to prevent the remaining heat storage amount from being lost early.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a heat storage device of a hot water supply system according to a second embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a heat storage time and a temperature change in each heat storage unit of the heat storage device.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a hot water supply system according to a modification of the first embodiment.
[Explanation of symbols]
(10) Hot water supply system
(20) Heat storage device
(21) Low-temperature side heat storage device
(22) High-temperature side heat storage device
(27) Heat storage unit
(30) Heat pump device
(31) First heat pump device
(32) Second heat pump device
(33) Compressor
(40) Water heater
(41) Hot water supply circuit
(42) Reheating circuit
(50) Controller (operation control means)
(51) Pressure switch for high pressure cutoff
(55) Temperature sensor (temperature detecting means)
(56) High pressure sensor (pressure detecting means)

Claims

A heat storage device (20) using a latent heat storage material, a heat pump device (30) for storing heat in the heat storage device (20) by a heat pump cycle of a refrigerant circuit, and hot water supply using the heat of the heat storage device (20). A hot water supply system comprising a hot water supply device (40) for performing the operation and operation control means (50) for controlling the operation of each of the above devices (20, 30, 40)
A high-pressure shut-off pressure switch on the discharge side of the compressor (33) in the heat pump device (30), the high-pressure cutoff switch having a set value corresponding to the high pressure of the refrigerant when the heat storage material reaches a temperature immediately after the end of the latent heat storage. (51),
A hot water supply system, wherein the operation of the compressor (33) is stopped when the high pressure of the refrigerant during the heat storage operation reaches the set value.

A heat storage device (20) using a latent heat storage material, a heat pump device (30) for storing heat in the heat storage device (20) by a heat pump cycle of a refrigerant circuit, and hot water supply using the heat of the heat storage device (20). A hot water supply system comprising a hot water supply device (40) for performing the operation and operation control means (50) for controlling the operation of each of the above devices (20, 30, 40)
A pressure detecting means (56) on the discharge side of the compressor (33) in the heat pump device (30);
The operation control means (50) is configured such that the high-pressure pressure of the refrigerant during the heat storage operation reaches a predetermined value based on the high-pressure pressure of the refrigerant when the heat storage material reaches the temperature immediately after the end of the latent heat storage, A hot water supply system configured to stop operation of the compressor (33).

The hot water supply system according to claim 1, wherein the pressure detecting means (56) is constituted by a high pressure sensor for detecting a high pressure of the refrigerant.

A heat storage device (20) using a latent heat storage material, a heat pump device (30) for storing heat in the heat storage device (20) by a heat pump cycle of a refrigerant circuit, and hot water supply using the heat of the heat storage device (20). A hot water supply system comprising a hot water supply device (40) for performing the operation and operation control means (50) for controlling the operation of each of the above devices (20, 30, 40)
Temperature detecting means (55) for detecting the temperature of the heat storage material,
The hot water supply system is characterized in that the operation control means (50) stops the operation of the compressor (33) when detecting a temperature rise after melting of the heat storage material during the heat storage operation.

The heat pump device (30) is configured to perform heat storage of the heat storage material by exchanging heat between the heat storage material of the heat storage device (20) and the refrigerant.
The hot water supply according to claim 4, wherein the temperature detecting means (55) is constituted by a plurality of temperature sensors distributed from the inlet side to the outlet side of the heat exchange path between the heat storage material and the refrigerant. system.

The heat storage device (20) is configured by sequentially stacking a plurality of heat storage units (27) including a heat storage material from the inlet side to the outlet side in the heat exchange path with the refrigerant of the heat pump device (30),
The hot water supply system according to claim 5, wherein the temperature detecting means (55) is provided in at least two of the plurality of heat storage units (27).

The hot water supply system according to claim 6, wherein the temperature detecting means (55) is provided in each of the plurality of heat storage units (27).

The operation control means (50) is configured to estimate the remaining heat storage amount in the heat storage device (20) based on the elapsed time from the start of heat storage to the start of temperature rise immediately after melting of the heat storage material in each heat storage unit (27). The hot water supply system according to claim 6, wherein the hot water supply system is provided.