【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に係り、特に水冷媒熱交換器で加熱した水を直接水使用端末に供給する瞬間給湯方式のヒートポンプ給湯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯機には、給湯タンクを持たずにガス等を燃焼させて、その強力な燃焼熱で瞬間的に水を沸き上げて湯を供給する燃焼式給湯機や、大容量の貯湯タンクを持ち夜間割引の安い電力を利用して、夜間に電気ヒータで加熱した大量の湯を貯湯タンクに貯蔵し、日中に貯湯タンクに貯蔵した湯を使う電気温水器があった。そして、最近では電気温水器に比較してエネルギー効率が良いと言われるヒートポンプ式給湯機が普及し始めてきた。
【０００３】
ヒートポンプ式給湯機は、電気温水器と同様に大容量の貯湯タンクを設け、夜間の安価な電力を使って夜中にヒートポンプ回路で湯を沸き上げて貯湯タンクに貯蔵し、貯蔵した湯を日中に使うものが一般的であり、熱源に冷媒の状態変化を利用しているので、電気ヒータ加熱よりエネルギー効率が数倍良く、又ガス等を燃焼しないのでＣＯ２を排出せず地球環境にやさしい給湯機と言われている。
【０００４】
しかし、そのようなヒートポンプ給湯機の給湯方式においては、高温の湯を大量に給湯タンクに貯えるものであるため、ヒートポンプ回路の効率が十分に高い所で使用されていないと共に、大きな給湯タンクの表面から多くの熱が放射されてエネルギーの無駄を生じており、これらによってエネルギー効率の低下を招いていた。そして大容量の給湯タンクを有することを伴って、大きなスペースが必要であると共に、給湯機の運搬、設置などが面倒であった。
【０００５】
また、従来のヒートポンプ式給湯機は夜間の安価な電力を使って、夜中にヒートポンプ回路で沸き上げた湯を給湯タンクに貯蔵し、貯蔵した湯を日中に使用するという使い方を基本的に行なっているため、時には湯を使いきってしまい、直ぐに沸き上げることができず湯切れを起こすことがあった。
【０００６】
ここで、従来のヒートポンプ給湯機としては特開２００２−１０６９６３号公報（特許文献１）に開示されたものがある。
【０００７】
図５に示す従来のヒートポンプ給湯機は、圧縮された高温高圧の冷媒が、放熱器の冷媒用伝熱管を循環することにより、貯湯タンクの水が循環する貯湯用伝熱管、及び湯船の水が循環する追焚用伝熱管と熱交換して、貯湯タンク内の水を沸き上げたり、湯船１３３内の湯冷めした湯を追焚きする。即ち、貯湯、給湯、風呂の湯張りおよび風呂追焚き運転を１台で実施できるようにしたものである。しかし給湯用伝熱管は貯湯タンクにのみ接続されており、給水源からの水の取り入れ口とは接続されていない。
【０００８】
このように、従来のヒートポンプ給湯機は、夜間にヒートポンプ運転を行って貯湯タンクに高温水を満杯に溜めておき、その後はヒートポンプ運転を行なわず、貯湯タンク１杯の湯でもって風呂の湯張りや洗面所、台所等の給水をまかなっていた。そのため、貯湯タンクは３００〜４５０Ｌもある大きなものが使用されている。また、貯湯温度も高温なほど水で薄めて多量に使用できるため、ＣＯ２冷媒を使用し９０℃もの高温水にして貯湯している。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１０６９６３号（図５）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヒートポンプ式給湯機は、大容量の貯湯タンクを必要とし、設置スペースや設置床面の充分な強度が必要であった。即ち、貯湯タンクの容量一杯に湯を溜めた場合を考えると、その質量は５００ｋｇにも達するため、設置場所の基礎工事を行なって充分な強度を確保しなければならず、また、アパートやマンションのベランダのような狭い場所や強度の不十分な場所に据付ることが困難であり、さらには、ヒートポンプ式給湯機を顧客の設置場所に運搬する際にもその費用や手間を多く要するものであった。
【００１１】
また、従来のヒートポンプ給湯機は、夜間割引電気料金を利用して夜中にヒートポンプ運転し、高温の湯にして貯湯タンクに蓄えておき、日中はヒートポンプ運転をしないで、貯湯タンクに溜めた湯を使用するという使い方をしている。
【００１２】
このため時には貯湯タンクの湯を使いきってしまい、直ぐには沸き上げることが出来ずに湯切れを起こすことがあった。また、周囲温度より高い温度の大量の湯を長時間貯蔵しておくため、貯湯タンクの大きな表面から熱が発散してエネルギーの無駄使いになり、それによって温度が下がる分を夜間に余裕をもって温めておく必要があった。
【００１３】
即ち、従来のヒートポンプ給湯機は、夜間割引料金によるコストメリットは有するものの、省エネ、地球温暖化の点においては課題が残されていた。
【００１４】
また、小型及び軽量で輸送性及び据付性に優れると共に、必要な時に必要な量だけの湯を沸かし、沸かした湯は冷めないうちに使う、省エネ、地球温暖化防止に優れたヒートポンプ給湯機を提供する場合は、従来のヒートポンプ給湯器に使用されている水冷媒熱交換器に比べ、必要な熱交換能力（従来は５ｋＷ程度）を大きく（例えば１５〜２０ｋＷ程度）しなければならず、
本発明の目的は、必要な時に必要な量だけの湯を沸かし、沸かした湯は冷めないうちに使う、省エネ、地球温暖化防止に優れたヒートポンプ給湯機を提供することにある。
【００１５】
なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機と、その圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行なう水冷媒熱交換器と、冷媒を減圧する減圧装置と減圧された冷媒と空気との熱交換を行なう蒸発器とを冷媒配管を介して順次接続した冷凍サイクルと、給水源からの水を配水する水電磁弁と、その水電磁弁からの水を温める前記水冷媒熱交換器と、温められた温水の流量を変える流量調整弁を有する出湯配管と、その出湯配管と接続し外部に温水を出湯する出湯接続具とを水配管を介して順次接続した給湯回路とを備え、前記水電磁弁は前記流量調整弁よりも下流側の前記出湯配管に接続し、前記水冷媒熱交換器で加熱された温水と前記水電磁弁により給水される水道水とを混合した温水を出湯する。
【００１７】
この場合、出湯させる温水の温度を、前記流量調整弁を通過する温水の流量を変化させることにより、出湯する温水の温度を制御するようにしても良い。
【００１８】
上記目的を達成する為に、上述のヒートポンプ給湯機に対して更に、前記水冷媒熱交換器で温めた湯水を貯える補助タンクと、前記出湯配管から分岐した分岐管と接続し前記補助タンクから前記出湯配管に出湯する温水の流量を調節するタンク流量調整弁とを備え、前記水冷媒熱交換器で加熱された温水と、前記水電磁弁により給水される水道水および前記補助タンク内の温水とを混合して出湯する。
【００１９】
また、上記目的を達成する為に他の構成としては、前記水冷媒熱交換器で加熱された温水と、前記水電磁弁により給水される水道水および補助タンク内の温水とを混合し、温水を出湯させる温水出湯回路を備え、出湯させる温水の温度を、前記流量調整弁を通過する温水の流量および前記タンク流量調整弁を通過する補助タンク内の温水の流量を変化させることにより、出湯する温水の温度を制御するようにしたものである。
【００２０】
上記目的を達成する為に更に他の構成としては、前記水冷媒熱交換器で加熱された温水と、前記水電磁弁により給水される水道水および補助タンク内の温水とを混合し、温水を出湯させる温水出湯回路を備え、前記補助タンク貯湯回路中の補助タンク内温水（または水）の沸き上げを行なう際は、前記出湯回路からの出湯がされていないことを確認してから、前記補助タンク内温水（または水）の沸き上げを所定の温度（例えば６０℃）まで行ない、また、補助タンク沸き上げ中に前記出湯回路から出湯された場合は、補助タンク沸き上げを中断し、前記出湯回路から出湯が停止した後、補助タンク沸き上げをおこなう制御するようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１から図３を用いて説明する。図１に示されたヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ冷媒回路３０、給湯回路４０、および運転制御手段５０を備えて構成されている。
【００２２】
ヒートポンプ冷媒回路３０は、二つの冷凍サイクルを備えている。それぞれのサイクルは、圧縮機１ａ、１ｂ、凝縮器２ａ、２ｂ、減圧装置３ａ、３ｂ、蒸発器４ａ、４ｂが、それぞれ冷媒配管を介して順次接続されており、それぞれのサイクルの中には冷媒が封入されている。
【００２３】
容量制御を可能とする圧縮機１ａ、１ｂは、多量の給湯を行なう場合に、大きな容量で運転される。圧縮機１ａ、１ｂはＰＷＭ制御、電圧制御（例えばＰＡＭ制御）及びこれらの組合せ制御により、低速回転（例えば２０００回転／分）から高速回転（例えば８０００回転／分）まで回転数制御される。
【００２４】
水冷媒熱交換器２は、冷凍サイクルにおいては凝縮器である冷媒側伝熱管２ａ、２ｂ、及び給水側伝熱管２ｅ、２ｆを備えている。例えば後述する構成により、冷媒側伝熱管２ａ、２ｂと給水側伝熱管２ｅ、２ｆとの間で熱交換を行なう。
【００２５】
蒸発器４ａ、４ｂは、空気と冷媒との熱交換を行なう空気冷媒熱交換器である。
【００２６】
除霜用電磁弁５ａ、５ｂは、備えられた電磁コイルに通電された間に開く開閉弁である。圧縮機１ａ、１ｂから吐出される高温高圧の冷媒ガスを、電磁弁５ａ、５ｂは蒸発器４ａ、４ｂの入口側にバイパスさせる。冬期に蒸発器４ａ、４ｂが着霜したとき、電磁弁５ａ、５ｂは開閉弁を開けることにより、圧縮機１ａ、１ｂから吐出される高温高圧の冷媒ガスが蒸発器４ａ、４ｂに冷媒配管を通って流れ込み霜を溶かす働きをする。
【００２７】
給湯回路４０は、貯湯、給湯、風呂湯張り、風呂追焚等を行なうために必要な水循環回路を、それぞれ管路を切り換えて実現する構成を備える。
【００２８】
ヒートポンプ給湯回路は、本実施形態のヒートポンプ給湯機の主となる給湯回路である。給水源である上水道との接続口となる給水接続具（給水接続金具）６から取り込まれた水道水は、減圧弁７で減圧されてバイパス弁８に送られる。バイパス弁８は、水冷媒熱交換器２や補助タンク９に配水するだけでなく、出湯する湯水の温度調節のために分岐管２ｉに配水することが可能な比例弁である。このバイパス弁８から給水逆止弁２３を通過した水道水は、給水配管２ｃを経て給水伝熱管２ｅ、２ｆで温められる。温められた水は、途中で熱交換流量調整弁１１を介して給湯配管２ｄを通じ、その給湯配管２ｄと接続された出湯接続具（出湯接続金具）１３からヒートポンプ給湯機の外部へ出湯される。それぞれの構成は水配管を介して順次接続されている。
【００２９】
タンク給湯回路は補助タンク９を備える。この補助タンク９は、円筒状で縦長に形成された小容量のタンクで構成されおり、従来の貯湯方式給湯機に備えられた貯湯タンクに比べ１／３〜１／５程度の小さな貯湯タンクである。そして補助タンク９は、ヒートポンプ給湯回路によって供給される湯水の温度が低いときに、ヒートポンプ給湯回路からの温水に混ぜて使用される、ある程度高温の温水を貯留するものである。
【００３０】
具体的には、補助タンク９に貯えられていた温水は、タンク流量調整弁１２が開くことで分岐管２ｈを通じて出湯配管２ｄに流れ出る。このとき温水が補助タンク９から送り出されるのは、給水接続具６を通じて供給された水道水が、減圧弁７及びバイパス弁８を介して調整された水圧を伴い補助タンク９に注入されるからである。
【００３１】
補助タンク９内の水を温めるときに使用される貯湯回路は、補助タンク９と水冷媒熱交換器２との間で構成される。すなわち、出湯配管２ｄから分岐した分岐管２ｈと接続するタンク流量調整弁１２を開放し、タンク循環ポンプ１０は補助タンク９の下部から水を引き出す。その引き出された水は給水配管２ｃを経て給水伝熱管２ｅ、２ｆで熱交換される。給湯配管２ｄを通った温水は、熱交換流量調整弁１１とタンク流量調整弁１２を通過して補助タンク９へ導かれる。この貯湯回路は、補助タンク９内の湯水を再加熱、言い換えると補助タンク９内の温水を追焚きする場合と同じである。
【００３２】
浴槽へ湯水を供給する風呂湯張り回路は、基本的な構成はヒートポンプ給湯回路と同じで、出湯接続具１３から湯水を出湯する代わりに、出湯配管２ｄから分岐した分岐管２ｊに湯水が配水される。その分岐管２ｊと接続する風呂注湯弁１４を開けることで、温度センサが取り付けられた風呂センサ金具１５を通過して風呂出湯接続具（出湯接続金具）１６と接続する浴槽１８に湯水が注入される。当然ながら浴槽１８へ湯張りするときに、水冷媒熱交換器２からの直接給湯と共に、ヒートポンプ給湯が充分に能力を出せないときは、補助タンク９内の湯量が最小必要量以下にならない範囲において補助タンク９から浴槽１８への補助タンク給湯を行なう。
【００３３】
浴槽１８内の温水を再び温める風呂追焚回路は、浴槽１８と水水熱交換器２０との間の水管路である。浴槽１８から、入出湯接続具（入出湯接続金具）１７を通じて風呂循環ポンプ１９で引き出された水は、風呂伝熱管２０ｂに送られて熱交換により加熱され、風呂センサ金具１５を通過の際に湯水の温度が測定された後、入湯接続具１６を通じて浴槽１８に供給される。
【００３４】
次に、本実施形態におけるヒートポンプ給湯機の制御に関して説明する。ヒートポンプ給湯機の運転制御手段５０は、台所リモコン５１及び風呂リモコン５２の操作設定により、ヒートポンプ冷媒回路３０の運転・停止並びに圧縮機１ａ、２ｂの回転数制御を行なうと共に、タンク循環ポンプ１０、風呂循環ポンプ１９の運転・停止及びバイパス弁８、熱交換流量調整弁１１、タンク流量調整弁１２、注湯電磁弁１４、水開閉弁２１を制御することにより、貯湯運転、給湯運転、風呂湯張り運転、追焚運転を行なうものである。
【００３５】
運転制御手段５０は、ヒートポンプ回路の運転開始直後には、加熱立上げ時間を早めるため、通常の給湯運転速度よりも速い高速回転数で運転するよう制御するのが好ましい。また、出湯端末における給湯使用後は、タンク貯湯運転を行ってから運転停止する毎回貯湯運転機能を有している。
【００３６】
次に、本実施例におけるヒートポンプ給湯機に設けられた他の制御関連機器について説明する。風呂センサ金具１５により浴槽１８への給湯温度を検出するのと同様に水−冷媒熱交換器２で加熱された水や補助タンク９に蓄えられた水及び出湯する温水等の温度状態やその他の各部の温度状態を検出する温度センサ、圧縮機１ａ、２ｂの吐出圧力を検知する圧力センサ、浴槽１７内の水位を検出する水位センサ等（いずれも図示せず）が設けられ、各検出信号は運転制御手段５０に入力される。運転制御手段５０はこれらの信号に基づいて各機器を制御する。
【００３７】
水開閉弁２１は、給湯回路から分岐した分岐管２ｇとの接続位置であって、水−冷媒熱交換器２と風呂熱交換器２０の間の位置に設けられている。風呂追焚時以外は風呂熱交換器２０への水回路を閉じて水−冷媒熱交換器２から風呂熱交換器２０への熱の漏洩を防ぐ。例えば、この水開閉弁２１が設けられてなく、給湯回路の出湯配管２ｄと水‐水熱交換器である風呂熱交換器２０とが管路内の水を通じて連続していると、給湯回路から分岐管２ｇへ水が流れていなくとも熱的に連続しているため、風呂熱交換器２０から熱漏洩が進むことになる。同様に、出湯配管２ｄから分岐する分岐管２ｈ、２ｉ、２ｊにおいても、それらの先で接続するタンク流量調節弁１２、バイパス弁８および風呂注湯弁１４が必要に応じて開閉する管路構成により、給湯時の熱漏洩が非常に少なくなっている。
【００３８】
また、風呂逆止弁２２、給水逆止弁２３は、それぞれ一方向にのみ水を流し、逆流を防止するものである。風呂注湯弁１４にも同様の機能が求められる。すなわち、分岐管２ｊまでは水道水や水道水を温めた水であるが、風呂注湯弁１４の先には浴槽１８の水があり、分岐管２ｊよりも上流側に浴槽１８の水が混入することはあってはならないからである。
【００３９】
逃し弁２４は、補助タンク内の湯圧が所定以上になった場合に作動して圧力に対する装置保護の働きをするものである。
【００４０】
次に、本実施例におけるヒートポンプ給湯機の運転動作について、図１のヒートポンプ回路３０及び給湯回路４０を参照にしながら図２〜図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４１】
図２は、湯水使用時の動作の一実施例を示すフローチャートである。使用端末で蛇口が開けられ湯が使われる（ステップ６０）と、運転制御手段５０は、例えば給水源からの水量の変化を検知することによって湯水の使用を認識する。すると運転制御手段５０は、圧縮機１ａ、１ｂを起動させヒートポンプ回路３０の運転を開始すると共に、熱交流量調整弁１１を開けて、給水接続具６、減圧弁７、バイパス弁８、給水逆止弁２３、水冷媒熱交換器２、熱交流量調整弁１１、及び出湯接続具１３が水管路をなすヒートポンプ給湯回路を構成することにより瞬間給湯運転（ステップ６１）を行なう。
【００４２】
ここで、ヒートポンプ冷媒回路３０は、冷凍サイクル運転制御（ステップ６２）により圧縮機１ａ、１ｂで圧縮された高温冷媒を水冷媒熱交換器２に送り込み、給水配管２ｃから流入する水を加熱して給湯配管２ｄへ流出する（ステップ６３）。この時、水冷媒熱交換器２および通過する水の温度はサーミスタ（図示省略）により、水の量は流量センサにより監視してており（ステップ６４ａ、６４）、温水の温度が設定値の範囲外であれば圧縮機の運転条件や減圧装置の設定を変更する。温水の温度が設定値の範囲内であれば冷凍サイクルの運転条件はそのままとする。
【００４３】
次に、温水の温度に応じて混合させる水道水の流量をバイパス弁８により調整し、出湯接続具１３から出湯される温水の温度および流量が設定された値の範囲外であればバイパス弁８における流量をを調節し（ステップ６５、６６）、出湯接続具１３の先に接続されている蛇口（図示省略）から温度が制御された湯水が出湯される（ステップ６７）。ちなみに、風呂浴槽１８に対する湯張りでも同様である。
【００４４】
図３は、湯水使用時の動作の別の実施例を示すフローチャートである。使用端末で蛇口が開けられ湯が使われる（ステップ７０）と、運転制御手段５０は、例えば給水源からの水量の変化を検知することによって湯水の使用を認識する。
【００４５】
そして運転制御手段５０により給湯運転が開始し（ステップ７１）、運転制御手段５０は、圧縮機１ａ、１ｂを起動させヒートポンプ回路３０の運転を開始すると共に、給水接続具６から流入した水道水が減圧弁７により一定の圧力に調整されバイパス弁８から給水逆止弁２３に送られる。そこから給湯配管２Ｃに至った水道水は、水冷媒熱交換器２から熱交流量調整弁１１を通過しながら出湯配管２ｄを通り出湯接続具１３から出湯するヒートポンプ給湯回路により瞬間給湯運転（ステップ７２）を行なう。ちなみに、風呂浴槽１８に対する湯張りでも同様である。
【００４６】
ここで、ヒートポンプ冷媒回路３０は、冷凍サイクル運転制御（ステップ７３）により、圧縮機１ａ、１ｂの回転数と減圧装置３ａ、３ｂの開度を予め設定された状態にセットして運転する。すると、給水配管２ｃから流入する水を水冷媒熱交換器２が加熱して給湯配管２ｄへ流出する（ステップ７４）。同時に、給水接続具６、減圧弁７、バイパス弁８、貯湯タンク９、タンク流量調整弁１２、出湯接続具１３のタンク給湯回路によりタンク給湯運転を行なう（ステップ７６）。図１にも示したように、ヒートポンプ給湯回路とタンク給湯回路とは、出湯接続具１３から分岐管２ｈが接続する出湯配管２ｄまでの区間が共通する。
【００４７】
一方、分岐管２ｈと出湯配管２ｄとの分岐点に対して水冷媒熱交換器２と補助タンク９は並列に接続している。更に、分岐管２ｈと出湯配管２ｄとの分岐点に対して熱交流量調整弁１１とタンク流量調整弁２１も並列に接続している。このため、共通管路区間に対してそれぞれ一つの絞り弁機構しかなく、その結果、水配管内の圧力損失を低減した構造を実現できた。ちなみに、水冷媒熱交換器２と補助タンク９の上流側を見ても、給水接続具６に対して水冷媒熱交換器２と補助タンク９は並列にならんでいる
補助タンク内の温度サーミスタ（図示省略）によりタンクからの水が監視され（ステップ７５ａ）、タンク流量調整弁１２で流量を調整している（ステップ７７）。同時に、水冷媒熱交換器２および通過する水の温度をサーミスタ（図示省略） により、水の量は流量センサにより監視してており（ステップ７５）、水冷媒熱交換器２からの温水の温度が設定値の範囲外であれば冷凍サイクルの運転条件を補正する。温水の温度が設定値の範囲内であれば冷凍サイクルの運転条件はそのままとする。
【００４８】
水冷媒熱交換器からの温水の温度およびタンク内の温度により、水道水と混合させるそれぞれの流量を調整し、バイパス弁８によりそれぞれの流量の制御を行う（ステップ７８）。そして、出湯接続具１３を通して出湯される温水の温度および流量を判定し（ステップ７９）、もし設定値の範囲外であればヒートポンプ給湯運転及びタンク給湯運転の初期設定値を補正して処理を進める。設定値の範囲内であれば条件を返すにに出湯接続具１３から出湯される（ステップ８０）。
【００４９】
ここで、ヒートポンプ冷媒回路３０は、圧縮機１ａ、１ｂで圧縮された高温冷媒を水冷媒熱交換器２に送り込み、給水配管２ｃから流入する水を加熱して給湯配管２ｄへ流出するが、運転立ち上り時は水冷媒熱交換器２に送り込まれてくる冷媒が充分に高温高圧となり切らず温度が低く、かつ水冷媒熱交換器２全体が冷えているため、水を加熱する加熱能力が充分でない。時間の経過と共に冷媒は高温高圧となり、それに従って発生する凝縮冷媒熱が増加し、水への加熱能力が増してゆく。
【００５０】
また、ヒートポンプ運転の加熱能力が高温安定状態に達するまでの時間は通常約５、６分掛かるため、運転制御手段５０は、運転開始直後の高温安定状態に達するまでの所定時間は、圧縮機の回転数を通常より高速回転にして運転制御し、水加熱給湯運転の立上時間を約２〜３分程度に短縮する。
【００５１】
そして、運転開始直後の所定時間（約２〜３分程度）補助タンクから湯を供給するタンク給湯運転を行なった後は、運転制御手段５０が動作してタンク給湯運転を停止して、瞬間給湯運転のみに切換えられることも可能である。
【００５２】
このように運転開始時は補助タンク９から過渡的に給湯し、その後は水冷媒熱交換器２で加熱した温水を直接給湯するようにしているので、運転立ち上り時の加熱遅れを解消できると共に、図１に示したように、水の流量の調整を行なう熱交流量調整弁１１およびタンク流量調整弁１２を並列に接続しているため、内部圧力損失の大きい流量調整弁（例えば２０ｋＰａ）の影響による、水配管内部の圧力損失の低減を図ることが出来る。
【００５３】
なお、図示はしないが運転制御手段５０は、補助タンク９の残湯量が所定値以下になった時には、タンク給湯運転を停止し、瞬間給湯運転のみにすることも可能である。
【００５４】
図４は、補助タンク９の残湯量が少なくなった時のタンク貯湯運転の制御の一実施例を示すフローチャートである。補助タンク９の残湯量が少なくなった時（ステップ９０）、シャワーや蛇口からの出湯（給湯状態）を判定する（ステップ９１）。出湯が無い（給湯状態でない）場合は、タンク貯湯運転（追焚き）運転を行なう（ステップ９２）。出湯があった（ヒートポンプ給湯状態）場合は、出湯が止まるまで待つ。
【００５５】
また、タンク貯湯完了温度になるか蛇口等から出湯があった場合（ステップ９３ａ、９３）は、タンク流量調整弁１２を閉じて補助タンク９追焚き運転を中止し、図２記載のヒートポンプ給湯運転を行う。タンク内の水温が完了温度の範囲内にあった場合、タンク貯湯運転は終了する。
【００５６】
タンク貯湯運転中、ヒートポンプ冷媒回路３０は、圧縮機１ａ、１ｂで圧縮された高温冷媒を水冷媒熱交換器２に送り込む。タンク循環ポンプ１０を運転させることにより給水配管２ｃに流入した水を加熱して、給湯配管２ｄへ流出しタンク流量調整弁１２を通過し、高温の温水が補助タンク９上部より流入する回路となっている。補助タンク９内は、水で満たされているため、上部から高温水が流入してくると、水の密度差により補助タンク９上部から、高温水が貯められていく。この際、補助タンク９上部から流入する温水の流量を多くすると、補助タンク９内で水がミキシングされることになり、補助タンク９の上部に高温水の層が形成されない。補助タンク内のすべての水を所定の温度（例えば６０℃）まで上昇させるために必要な時間はほとんど変わらないが、中間状態にあっては使い勝手が悪くなる。例えば補助タンク９追焚き運転中に冷凍サイクルの除霜運転が入り、除霜運転中に給湯する場合、補助タンク内の温水を使用しなければならないが、補助タンク９内部には適切な高温層が無いため設定温度に満たない湯水が出湯されてしまうことになる。したがって、補助タンク９上部から高温水を貯めるために、タンク流量調整弁１２は補助タンク９上部からの温水の流入で内部が撹拌されずに高温層を形成しながら温水を貯めるという、重要な役割を備えている。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、省エネ、地球温暖化防止に優れたヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるヒートポンプ給湯機におけるヒートポンプ冷媒回路、貯給湯回路、及び部品の概略構成の一実施例を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例であるヒートポンプ給湯機における、給湯使用時の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例であるヒートポンプ給湯機における、補助タンク使用時の給湯使用時の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例であるヒートポンプ給湯機における、補助タンク貯湯運転時の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…圧縮機 ２…水冷媒熱交換器 ２ａ，２ｂ…冷媒伝熱管 ２ｃ…給水配管 ２ｄ…給湯配管 ２ｅ，２ｆ…給水伝熱管 ３ａ，３ｂ…減圧装置 ４ａ，４ｂ…蒸発器 ５ａ，５ｂ…除霜用電磁弁 ６…給水接続具（給水接続金具）
７…減圧弁 ８…バイパス弁 ９…補助タンク １０…タンク循環ポンプ １１…熱交流量調整弁 １２…タンク流量調整弁 １３…出湯接続具（出湯接続金具） １４…風呂注湯弁 １５…風呂センサ金具 １６…風呂出湯接続具（出湯接続金具） １７…入出湯接続具（出湯接続金具） １８…浴槽 １９…風呂循環ポンプ ２０…風呂熱交換器 ２０ａ…温水電熱管 ２０ｂ…風呂水伝熱管 ２１…水開閉弁 ２２…風呂逆止弁 ２２…給水逆止弁 ２４…逃がし弁 ３０…ヒートポンプ冷媒回路 ４０…給湯回路 ５０…運転制御手段 ５１…台所リモコン ５２…風呂リモコン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump water heater, and more particularly to an instantaneous water heater type heat pump water heater that supplies water heated by a water refrigerant heat exchanger directly to a water use terminal.
[0002]
[Prior art]
Conventional hot water heaters are equipped with a combustion hot water supply machine that does not have a hot water supply tank, burns gas, etc., instantaneously boiles water with its powerful combustion heat, and supplies hot water, and a large capacity hot water storage tank. There is an electric water heater that uses cheap electricity at nighttime to store a large amount of hot water heated by an electric heater at night in a hot water storage tank and uses the hot water stored in the hot water storage tank during the day. In recent years, heat pump water heaters that are said to have better energy efficiency than electric water heaters have begun to spread.
[0003]
A heat pump water heater is equipped with a large-capacity hot water storage tank, similar to an electric water heater, and uses hot electricity at night to boil hot water in the heat pump circuit and store it in the hot water storage tank. Hot water supply that is friendly to the global environment without discharging CO2 because it is several times better in energy efficiency than electric heater heating and does not burn gas etc. It is said to be a machine.
[0004]
However, in the hot water supply system of such a heat pump water heater, a large amount of high temperature hot water is stored in the hot water supply tank, so that the heat pump circuit is not used at a sufficiently high efficiency, and the surface of the large hot water supply tank A lot of heat is radiated from the wastewater, resulting in wasted energy, which causes a decrease in energy efficiency. Along with having a large-capacity hot water supply tank, a large space is required, and transportation and installation of the hot water heater are troublesome.
[0005]
In addition, conventional heat pump water heaters basically use the low-cost electricity at night, store hot water boiled in the heat pump circuit at night in a hot water tank, and use the stored hot water during the day. As a result, sometimes the hot water was used up, and the water could not be boiled immediately, resulting in running out of hot water.
[0006]
Here, as a conventional heat pump water heater, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-106963 (Patent Document 1).
[0007]
The conventional heat pump water heater shown in FIG. 5 circulates the compressed high-temperature and high-pressure refrigerant through the refrigerant heat transfer pipe of the radiator, so that the hot water transfer heat pipe through which the water in the hot water storage tank circulates and the water in the hot water bath Heat is exchanged with the circulating heat exchanger tube to boil the water in the hot water storage tank, or the hot water cooled in the hot water bath 133 is reclaimed. In other words, hot water storage, hot water supply, bath filling and bath renewal operation can be carried out by one unit. However, the heat transfer pipe for hot water supply is connected only to the hot water storage tank, and is not connected to the water intake from the water supply source.
[0008]
As described above, the conventional heat pump water heater performs heat pump operation at night to store hot water in a hot water storage tank, and then does not perform heat pump operation. And water supply for toilets and kitchens. Therefore, a large hot water storage tank having 300 to 450 L is used. In addition, since the hot water storage temperature is higher, it can be diluted with water and used in a large amount. Therefore, the hot water is stored at a high temperature of 90 ° C. using a CO 2 refrigerant.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laying-Open No. 2002-106963 (FIG. 5)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional heat pump type hot water heaters require large capacity hot water storage tanks and sufficient installation space and installation floor surface. In other words, considering the case where hot water is stored to the full capacity of the hot water storage tank, the mass reaches 500 kg, so the foundation construction at the installation site must be carried out to ensure sufficient strength, and apartments and apartments It is difficult to install in a confined place such as a veranda in the country or in a place where the strength is insufficient, and furthermore, it takes a lot of cost and labor to transport the heat pump water heater to the customer's installation place. there were.
[0011]
In addition, conventional heat pump water heaters operate at night by using a discounted electricity charge, store hot water in hot water storage tanks and store hot water in hot water storage tanks during the day without heat pump operation. The usage is to use.
[0012]
For this reason, sometimes the hot water in the hot water storage tank was used up, and it was not possible to boil it up immediately, causing hot water to run out. In addition, because a large amount of hot water at a temperature higher than the ambient temperature is stored for a long time, heat is dissipated from the large surface of the hot water storage tank, resulting in wasted energy, so that the temperature drop can be warmed up at night. It was necessary to keep.
[0013]
That is, although the conventional heat pump water heater has the cost merit due to the night discount fee, there are still problems in terms of energy saving and global warming.
[0014]
A heat pump water heater that is small and lightweight, excels in transportability and installation, boils only the required amount of water when needed, and uses the boiled water before it cools down, saving energy and preventing global warming. When providing, compared with the water-refrigerant heat exchanger used in the conventional heat pump water heater, the necessary heat exchange capacity (previously about 5 kW) must be increased (for example, about 15 to 20 kW),
An object of the present invention is to provide a heat pump water heater excellent in energy saving and prevention of global warming, in which only a necessary amount of hot water is boiled when necessary, and the boiled hot water is used without being cooled.
[0015]
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a heat pump water heater of the present invention includes a compressor, a water-refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor and water, and a decompression device that decompresses the refrigerant. A refrigerating cycle in which a decompressed refrigerant and an evaporator that exchanges heat with air are sequentially connected via a refrigerant pipe, a water solenoid valve that distributes water from a water supply source, and water from the water solenoid valve is warmed The water refrigerant heat exchanger, a hot water supply pipe having a flow rate adjusting valve for changing the flow rate of warmed hot water, and a hot water outlet connecting to the hot water supply pipe and discharging hot water to the outside are sequentially connected via the water pipe. A hot water supply circuit, wherein the water solenoid valve is connected to the outlet piping downstream of the flow rate adjustment valve, hot water heated by the water refrigerant heat exchanger, and tap water supplied by the water solenoid valve; The hot water mixed with is poured out.
[0017]
In this case, the temperature of the hot water to be discharged may be controlled by changing the flow rate of the hot water passing through the flow rate adjusting valve.
[0018]
In order to achieve the above object, the heat pump water heater is further connected to an auxiliary tank for storing hot water heated by the water / refrigerant heat exchanger and a branch pipe branched from the hot water piping, and the auxiliary tank is connected to the heat pump water heater. A tank flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of hot water discharged to the hot water piping, hot water heated by the water-refrigerant heat exchanger, tap water supplied by the water electromagnetic valve, and hot water in the auxiliary tank; Mix and heat out.
[0019]
In order to achieve the above object, as another configuration, hot water heated by the water-refrigerant heat exchanger is mixed with tap water supplied by the water solenoid valve and hot water in the auxiliary tank. A hot water discharge circuit for discharging hot water is provided, and the temperature of the hot water discharged is discharged by changing the flow rate of hot water passing through the flow rate adjustment valve and the flow rate of hot water in the auxiliary tank passing through the tank flow rate adjustment valve. The temperature of the hot water is controlled.
[0020]
In order to achieve the above object, as another configuration, hot water heated by the water refrigerant heat exchanger, tap water supplied by the water electromagnetic valve and hot water in the auxiliary tank are mixed, A hot water discharge circuit for discharging hot water is provided, and when the hot water (or water) in the auxiliary tank in the auxiliary tank hot water storage circuit is boiled, it is confirmed that no hot water is discharged from the hot water circuit. The boiling water in the tank (or water) is heated to a predetermined temperature (for example, 60 ° C.), and when the hot water is discharged from the hot water circuit during the auxiliary tank boiling, the auxiliary tank boiling is interrupted and the hot water is discharged. After the hot water has stopped from the circuit, the auxiliary tank is boiled up and controlled.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. The heat pump water heater shown in FIG. 1 includes a heat pump refrigerant circuit 30, a hot water supply circuit 40, and operation control means 50.
[0022]
The heat pump refrigerant circuit 30 includes two refrigeration cycles. In each cycle, the compressors 1a and 1b, the condensers 2a and 2b, the decompression devices 3a and 3b, and the evaporators 4a and 4b are sequentially connected via refrigerant pipes. Is enclosed.
[0023]
The compressors 1a and 1b capable of capacity control are operated with a large capacity when a large amount of hot water is supplied. The compressors 1a and 1b are controlled in rotational speed from low speed rotation (for example, 2000 rotations / minute) to high speed rotation (for example, 8000 rotations / minute) by PWM control, voltage control (for example, PAM control) and combination control thereof.
[0024]
The water-refrigerant heat exchanger 2 includes refrigerant-side heat transfer tubes 2a and 2b and feed water-side heat transfer tubes 2e and 2f that are condensers in the refrigeration cycle. For example, heat exchange is performed between the refrigerant side heat transfer tubes 2a and 2b and the water supply side heat transfer tubes 2e and 2f by a configuration described later.
[0025]
The evaporators 4a and 4b are air refrigerant heat exchangers that perform heat exchange between air and refrigerant.
[0026]
The defrosting electromagnetic valves 5a and 5b are open / close valves that open while the electromagnetic coil provided is energized. The solenoid valves 5a and 5b bypass the high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the compressors 1a and 1b to the inlet side of the evaporators 4a and 4b. When the evaporators 4a and 4b are frosted in winter, the solenoid valves 5a and 5b open the on-off valves so that the high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the compressors 1a and 1b is connected to the evaporators 4a and 4b with refrigerant piping. It works by flowing through and melting frost.
[0027]
The hot water supply circuit 40 has a configuration that realizes a water circulation circuit necessary for hot water storage, hot water supply, hot water bathing, bath bathing, and the like by switching pipes.
[0028]
The heat pump hot water supply circuit is a main hot water supply circuit of the heat pump water heater of this embodiment. Tap water taken from a water supply connector (water supply connector) 6 serving as a connection port with a water supply that is a water supply source is decompressed by a pressure reducing valve 7 and sent to a bypass valve 8. The bypass valve 8 is a proportional valve that not only distributes water to the water / refrigerant heat exchanger 2 or the auxiliary tank 9 but also distributes water to the branch pipe 2i for temperature adjustment of hot water to be discharged. The tap water that has passed through the water supply check valve 23 from the bypass valve 8 is warmed by the water supply heat transfer pipes 2e and 2f through the water supply pipe 2c. The warmed water is discharged from the heat pump water heater to the outside of the heat pump water heater 13 through the hot water supply pipe 2d via the heat exchange flow rate adjustment valve 11 and from the hot water connection fitting (hot water connection fitting) 13 connected to the hot water supply pipe 2d. Each configuration is sequentially connected through a water pipe.
[0029]
The tank hot water supply circuit includes an auxiliary tank 9. This auxiliary tank 9 is formed of a small tank having a cylindrical shape that is vertically long, and is a small hot water storage tank that is about 1/3 to 1/5 that of a hot water storage tank provided in a conventional hot water storage type water heater. is there. The auxiliary tank 9 stores hot water of a somewhat high temperature that is used by being mixed with the hot water from the heat pump hot water supply circuit when the temperature of the hot water supplied by the heat pump hot water supply circuit is low.
[0030]
Specifically, the hot water stored in the auxiliary tank 9 flows out to the hot water discharge pipe 2d through the branch pipe 2h when the tank flow rate adjusting valve 12 is opened. The hot water is sent out from the auxiliary tank 9 at this time because the tap water supplied through the water supply connector 6 is injected into the auxiliary tank 9 with the adjusted water pressure through the pressure reducing valve 7 and the bypass valve 8. is there.
[0031]
A hot water storage circuit used when warming the water in the auxiliary tank 9 is configured between the auxiliary tank 9 and the water-refrigerant heat exchanger 2. That is, the tank flow rate adjustment valve 12 connected to the branch pipe 2h branched from the hot water supply pipe 2d is opened, and the tank circulation pump 10 draws water from the lower part of the auxiliary tank 9. The drawn water is subjected to heat exchange through the water supply pipe 2c and the water supply heat transfer pipes 2e and 2f. The hot water that has passed through the hot water supply pipe 2 d passes through the heat exchange flow rate adjustment valve 11 and the tank flow rate adjustment valve 12 and is guided to the auxiliary tank 9. This hot water storage circuit is the same as the case where hot water in the auxiliary tank 9 is reheated, in other words, the hot water in the auxiliary tank 9 is reclaimed.
[0032]
The bath hot water supply circuit for supplying hot water to the bathtub has the same basic structure as the heat pump hot water supply circuit, and instead of hot water coming out from the hot water connector 13, hot water is distributed to the branch pipe 2j branched from the hot water pipe 2d. The By opening the bath pouring valve 14 connected to the branch pipe 2j, hot water is injected into the bathtub 18 connected to the bath outlet fitting (outlet fitting) 16 through the bath sensor fitting 15 to which the temperature sensor is attached. Is done. Of course, when the hot water supply to the bathtub 18 and the heat pump hot water supply cannot be sufficiently performed together with the direct hot water supply from the water / refrigerant heat exchanger 2, the amount of hot water in the auxiliary tank 9 does not fall below the minimum required amount. The auxiliary tank hot water is supplied from the auxiliary tank 9 to the bathtub 18.
[0033]
The bath memorial circuit that reheats the hot water in the bathtub 18 is a water conduit between the bathtub 18 and the water-water heat exchanger 20. The water drawn from the bathtub 18 through the hot-water hot-water connection fitting (hot-water hot-water connection fitting) 17 by the bath circulation pump 19 is sent to the bath heat transfer pipe 20b and heated by heat exchange, and passes through the bath sensor metal fitting 15. After the temperature of the hot water is measured, the hot water is supplied to the bathtub 18 through the hot water connector 16.
[0034]
Next, control of the heat pump water heater in this embodiment will be described. The operation control means 50 of the heat pump water heater performs the operation / stop of the heat pump refrigerant circuit 30 and the rotation speed control of the compressors 1a, 2b according to the operation settings of the kitchen remote controller 51 and the bath remote controller 52, and the tank circulation pump 10, bath By controlling the operation / stop of the circulation pump 19 and the bypass valve 8, the heat exchange flow rate adjustment valve 11, the tank flow rate adjustment valve 12, the hot water solenoid valve 14, and the water on / off valve 21, hot water storage operation, hot water supply operation, Driving and memorial operation.
[0035]
The operation control means 50 is preferably controlled to operate at a high rotational speed faster than the normal hot water supply operation speed in order to shorten the heating start-up time immediately after the heat pump circuit starts operation. In addition, after using hot water supply at the hot water outlet terminal, the hot water storage operation function is provided every time the operation is stopped after the tank hot water storage operation is performed.
[0036]
Next, other control-related equipment provided in the heat pump water heater in the present embodiment will be described. Similar to the detection of the hot water supply temperature to the bathtub 18 by the bath sensor fitting 15, the temperature of the water heated by the water-refrigerant heat exchanger 2, the water stored in the auxiliary tank 9, the hot water to be discharged, and other A temperature sensor that detects the temperature state of each part, a pressure sensor that detects the discharge pressure of the compressors 1a and 2b, a water level sensor that detects the water level in the bathtub 17, and the like (both not shown) are provided. Input to the operation control means 50. The operation control means 50 controls each device based on these signals.
[0037]
The water on-off valve 21 is connected to the branch pipe 2g branched from the hot water supply circuit, and is provided at a position between the water-refrigerant heat exchanger 2 and the bath heat exchanger 20. The water circuit to the bath heat exchanger 20 is closed except during bathing to prevent heat leakage from the water-refrigerant heat exchanger 2 to the bath heat exchanger 20. For example, if this water on-off valve 21 is not provided and the hot water supply piping 2d of the hot water supply circuit and the bath heat exchanger 20 that is a water-water heat exchanger are continuous through the water in the pipe, Even if water does not flow into the branch pipe 2g, it is thermally continuous, so heat leakage proceeds from the bath heat exchanger 20. Similarly, also in the branch pipes 2h, 2i, and 2j branched from the hot water supply pipe 2d, a pipe configuration in which the tank flow rate control valve 12, the bypass valve 8 and the bath pouring valve 14 connected at the ends of the branch pipes are opened and closed as necessary. As a result, heat leakage during hot water supply is extremely reduced.
[0038]
Moreover, the bath check valve 22 and the water supply check valve 23 flow water only in one direction, respectively, to prevent backflow. The bath pouring valve 14 is also required to have the same function. That is, the water up to the branch pipe 2j is tap water or water that has been heated, but the water in the bathtub 18 is at the tip of the bath pouring valve 14, and the water in the bathtub 18 is mixed upstream of the branch pipe 2j. For there should not be anything to do.
[0039]
The relief valve 24 operates when the hot water pressure in the auxiliary tank exceeds a predetermined level, and functions to protect the device against pressure.
[0040]
Next, the operation of the heat pump water heater in the present embodiment will be described based on the flowcharts of FIGS. 2 to 4 with reference to the heat pump circuit 30 and the hot water supply circuit 40 of FIG.
[0041]
FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the operation when hot water is used. When the faucet is opened and hot water is used at the use terminal (step 60), the operation control means 50 recognizes the use of hot water, for example, by detecting a change in the amount of water from the water supply source. Then, the operation control means 50 activates the compressors 1a and 1b to start the operation of the heat pump circuit 30, and opens the heat AC amount adjusting valve 11 to supply the water supply connector 6, the pressure reducing valve 7, the bypass valve 8, and the reverse water supply. The stop valve 23, the water / refrigerant heat exchanger 2, the heat AC amount adjusting valve 11, and the hot water connector 13 constitute a heat pump hot water supply circuit that forms a water pipe, thereby performing an instantaneous hot water supply operation (step 61).
[0042]
Here, the heat pump refrigerant circuit 30 sends the high-temperature refrigerant compressed by the compressors 1a and 1b to the water-refrigerant heat exchanger 2 by the refrigeration cycle operation control (step 62), and heats the water flowing in from the water supply pipe 2c. It flows out to the hot water supply pipe 2d (step 63). At this time, the temperature of the water / refrigerant heat exchanger 2 and the water passing therethrough is monitored by a thermistor (not shown), the amount of water is monitored by a flow sensor (steps 64a and 64), and the temperature of the hot water falls within a set value range. If it is outside, the operating condition of the compressor and the setting of the pressure reducing device are changed. If the temperature of the hot water is within the set value range, the operating condition of the refrigeration cycle is left as it is.
[0043]
Next, the flow rate of tap water to be mixed is adjusted by the bypass valve 8 according to the temperature of the hot water, and if the temperature and flow rate of the hot water discharged from the hot water connector 13 are outside the set value range, the bypass valve 8 The hot water with the controlled temperature is discharged from a faucet (not shown) connected to the tip of the hot water connector 13 (step 67). Incidentally, the same applies to the hot water filling for the bath tub 18.
[0044]
FIG. 3 is a flowchart showing another embodiment of the operation when hot water is used. When the faucet is opened and hot water is used at the use terminal (step 70), the operation control means 50 recognizes the use of hot water, for example, by detecting a change in the amount of water from the water supply source.
[0045]
Then, the hot water supply operation is started by the operation control means 50 (step 71), and the operation control means 50 activates the compressors 1a and 1b to start the operation of the heat pump circuit 30, and the tap water flowing from the water supply connector 6 is received. The pressure is adjusted to a constant pressure by the pressure reducing valve 7 and sent from the bypass valve 8 to the water supply check valve 23. The tap water that has reached the hot water supply pipe 2C from the water refrigerant heat exchanger 2 passes through the hot AC amount adjusting valve 11 and passes through the hot water supply pipe 2d, and then the hot water supply operation is performed by the heat pump hot water supply circuit (step). 72). Incidentally, the same applies to the hot water filling for the bath tub 18.
[0046]
Here, the heat pump refrigerant circuit 30 is operated by setting the rotational speeds of the compressors 1a and 1b and the opening degrees of the decompression devices 3a and 3b to a preset state by refrigeration cycle operation control (step 73). Then, the water refrigerant heat exchanger 2 heats the water flowing in from the water supply pipe 2c and flows out to the hot water supply pipe 2d (step 74). At the same time, a tank hot water supply operation is performed by the tank hot water supply circuit of the water supply connector 6, the pressure reducing valve 7, the bypass valve 8, the hot water storage tank 9, the tank flow rate adjusting valve 12, and the hot water connector 13 (step 76). As shown in FIG. 1, the heat pump hot water supply circuit and the tank hot water supply circuit have a common section from the hot water connection tool 13 to the hot water supply pipe 2d to which the branch pipe 2h is connected.
[0047]
On the other hand, the water / refrigerant heat exchanger 2 and the auxiliary tank 9 are connected in parallel to the branch point between the branch pipe 2h and the hot water supply pipe 2d. Further, the thermal AC amount adjusting valve 11 and the tank flow rate adjusting valve 21 are connected in parallel to the branch point between the branch pipe 2h and the hot water supply pipe 2d. For this reason, there is only one throttle valve mechanism for each common pipe section, and as a result, a structure in which the pressure loss in the water pipe is reduced can be realized. Incidentally, even when looking at the upstream side of the water refrigerant heat exchanger 2 and the auxiliary tank 9, the temperature thermistor in the auxiliary tank (the water refrigerant heat exchanger 2 and the auxiliary tank 9 are aligned in parallel with the water supply connector 6 ( The water from the tank is monitored (not shown) (step 75a), and the flow rate is adjusted by the tank flow rate adjusting valve 12 (step 77). At the same time, the temperature of the water refrigerant heat exchanger 2 and the passing water is monitored by a thermistor (not shown), and the amount of water is monitored by a flow sensor (step 75), and the temperature of the hot water from the water refrigerant heat exchanger 2 is monitored. If is outside the set value range, the operating condition of the refrigeration cycle is corrected. If the temperature of the hot water is within the set value range, the operating condition of the refrigeration cycle is left as it is.
[0048]
The respective flow rates to be mixed with tap water are adjusted by the temperature of the hot water from the water-refrigerant heat exchanger and the temperature in the tank, and the respective flow rates are controlled by the bypass valve 8 (step 78). Then, the temperature and flow rate of the hot water discharged through the hot water connector 13 are determined (step 79). If the temperature is out of the set value range, the initial set values of the heat pump hot water supply operation and the tank hot water supply operation are corrected and the process proceeds. . If it is within the set value range, hot water is discharged from the hot water connector 13 to return the condition (step 80).
[0049]
Here, the heat pump refrigerant circuit 30 sends the high-temperature refrigerant compressed by the compressors 1a and 1b to the water refrigerant heat exchanger 2, heats the water flowing in from the water supply pipe 2c, and flows out to the hot water supply pipe 2d. At the time of start-up, since the refrigerant sent to the water refrigerant heat exchanger 2 is sufficiently hot and high in pressure, the temperature is low and the water refrigerant heat exchanger 2 as a whole is cold, and thus the heating capacity for heating water is not sufficient. . As the time elapses, the refrigerant becomes high temperature and pressure, and the heat generated by the condensed refrigerant is increased accordingly, and the ability to heat water increases.
[0050]
In addition, since the time required for the heating capacity of the heat pump operation to reach the high temperature stable state usually takes about 5 to 6 minutes, the operation control means 50 determines the predetermined time until the high temperature stable state immediately after the start of the operation of the compressor. The operation is controlled at a rotational speed higher than usual, and the startup time of the water heating hot water supply operation is shortened to about 2 to 3 minutes.
[0051]
Then, after performing a tank hot water supply operation for supplying hot water from the auxiliary tank for a predetermined time immediately after the start of operation (about 2 to 3 minutes), the operation control means 50 operates to stop the tank hot water supply operation, and instantaneous hot water supply It is also possible to switch to operation only.
[0052]
In this way, hot water is transiently supplied from the auxiliary tank 9 at the start of operation, and then hot water heated by the water-refrigerant heat exchanger 2 is directly supplied, so that the heating delay at the start of operation can be eliminated, As shown in FIG. 1, since the heat AC amount adjusting valve 11 for adjusting the water flow rate and the tank flow rate adjusting valve 12 are connected in parallel, the influence of a flow rate adjusting valve (for example, 20 kPa) having a large internal pressure loss. Therefore, the pressure loss inside the water pipe can be reduced.
[0053]
Although not shown in the figure, the operation control means 50 can stop the tank hot water supply operation and perform only the instantaneous hot water supply operation when the amount of remaining hot water in the auxiliary tank 9 becomes a predetermined value or less.
[0054]
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of the tank hot water storage operation when the amount of remaining hot water in the auxiliary tank 9 decreases. When the amount of remaining hot water in the auxiliary tank 9 decreases (step 90), the hot water supply from the shower or faucet (hot water supply state) is determined (step 91). When there is no hot water (not in the hot water supply state), a tank hot water storage operation (reheating) operation is performed (step 92). If there is hot water (heat pump hot water supply), wait until hot water stops.
[0055]
When the tank hot water storage temperature is reached or there is hot water from a faucet or the like (steps 93a and 93), the tank flow rate adjusting valve 12 is closed to stop the auxiliary tank 9 chasing operation and the heat pump hot water supply operation shown in FIG. I do. When the water temperature in the tank is within the range of the completion temperature, the tank hot water storage operation ends.
[0056]
During the tank hot water storage operation, the heat pump refrigerant circuit 30 sends the high-temperature refrigerant compressed by the compressors 1 a and 1 b to the water refrigerant heat exchanger 2. By operating the tank circulation pump 10, the water flowing into the water supply pipe 2 c is heated, flows out into the hot water supply pipe 2 d, passes through the tank flow rate adjustment valve 12, and hot hot water flows from the upper part of the auxiliary tank 9. ing. Since the auxiliary tank 9 is filled with water, when hot water flows from the upper part, the hot water is stored from the upper part of the auxiliary tank 9 due to the difference in water density. At this time, if the flow rate of the hot water flowing from the upper part of the auxiliary tank 9 is increased, the water is mixed in the auxiliary tank 9, and the high-temperature water layer is not formed on the upper part of the auxiliary tank 9. The time required to raise all the water in the auxiliary tank to a predetermined temperature (for example, 60 ° C.) hardly changes, but in the intermediate state, it becomes unusable. For example, when the defrosting operation of the refrigeration cycle is started during the auxiliary tank 9 chasing operation and hot water is supplied during the defrosting operation, the hot water in the auxiliary tank must be used. Since there is no water, hot water that does not reach the set temperature is discharged. Therefore, in order to store high temperature water from the upper part of the auxiliary tank 9, the tank flow rate adjusting valve 12 stores the hot water while forming a high temperature layer without stirring the inside due to the inflow of hot water from the upper part of the auxiliary tank 9. It has.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a heat pump water heater excellent in energy saving and prevention of global warming can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a schematic configuration of a heat pump refrigerant circuit, a hot water storage circuit, and components in a heat pump water heater that is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation when hot water is used in a heat pump water heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation when hot water is used when an auxiliary tank is used in a heat pump water heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation during an auxiliary tank hot water storage operation in a heat pump water heater according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b ... Compressor 2 ... Water-refrigerant heat exchanger 2a, 2b ... Refrigerant heat transfer pipe 2c ... Water supply pipe 2d ... Hot water supply pipe 2e, 2f ... Water supply heat transfer pipe 3a, 3b ... Pressure-reducing device 4a, 4b ... Evaporator 5a, 5b ... Solenoid valve for defrosting 6 ... Water supply connector (water supply connector)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Pressure reducing valve 8 ... Bypass valve 9 ... Auxiliary tank 10 ... Tank circulation pump 11 ... Thermal alternating current amount adjustment valve 12 ... Tank flow rate adjustment valve 13 ... Outlet connection tool (outlet connection fitting) 14 ... Bath pouring valve 15 ... Bath sensor Metal fitting 16 ... Bath hot spring connection tool (hot water connection metal fitting) 17 ... Bathing hot water connection tool (hot spring connection metal fitting) 18 ... Bathtub 19 ... Bath circulation pump 20 ... Bath heat exchanger 20a ... Hot water heating tube 20b ... Bath water heat transfer tube 21 ... Water on / off valve 22 ... Bath check valve 22 ... Water supply check valve 24 ... Relief valve 30 ... Heat pump refrigerant circuit 40 ... Hot water supply circuit 50 ... Operation control means 51 ... Kitchen remote control 52 ... Bath remote control.
