JP2006046738A - Heat pump hot water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯湯タンクを備えたヒートポンプ給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump hot water supply apparatus provided with a hot water storage tank.
従来から、種々のヒートポンプサイクルを利用した給湯装置が提案されている。この装置において、蒸発器の着霜時の制御方法として、貯湯槽内の未加熱の利用水の量に応じて除霜運転を優先させるか、貯湯運転を優先させるかを決定し、除霜運転のタイミングを制御することにより貯湯完了をすみやかに行う方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, hot water supply apparatuses using various heat pump cycles have been proposed. In this device, as a control method at the time of frosting of the evaporator, it is determined whether to give priority to defrosting operation or hot water storage operation according to the amount of unheated water in the hot water storage tank, and defrosting operation A method has been proposed in which the hot water storage is completed quickly by controlling the timing (see, for example, Patent Document 1).
図5は前記公報に記載された従来のヒートポンプ給湯装置の除霜運転に入るタイミングを示すフローチャートである。図5において、冷媒回路が運転開始されることにより貯湯が開始される(ステップS1)。 FIG. 5 is a flowchart showing the timing of entering the defrosting operation of the conventional heat pump water heater described in the publication. In FIG. 5, hot water storage is started when the refrigerant circuit starts operation (step S1).
そして、貯湯が完了したか否かの判断を行い(ステップS2)、完了した場合には次の貯湯運転に備え蒸発器の除霜運転を行った後(ステップS3)、貯湯運転を終了する(ステップS4)。 Then, it is determined whether or not the hot water storage is completed (step S2). When the hot water storage is completed, the evaporator is defrosted in preparation for the next hot water storage operation (step S3), and then the hot water storage operation is terminated (step S3). Step S4).
一方、貯湯が完了していない場合には、除霜要求(着霜)の有無を判断する(ステップS5)。このとき、除霜運転が要求されると、貯湯槽に未だ加熱していない利用水(所定の温度に達していない利用水も含まれる)が予め設定された水量以下であるか否かの判断が行われる(ステップS6)。 On the other hand, when the hot water storage is not completed, it is determined whether or not there is a defrost request (frost formation) (step S5). At this time, when the defrosting operation is requested, it is determined whether or not the hot water that has not yet been heated in the hot water storage tank (including the hot water that has not reached the predetermined temperature) is equal to or less than a preset amount of water. Is performed (step S6).
もし、未加熱の利用水が所定量以下であった場合には、所定時間だけ除霜運転の要求をマスクし、貯湯を優先的に行う加熱優先モードに入って、タイマーをスタートさせ当該加熱優先モードを所定時間行い(ステップS8)、その後除霜運転が行われる(ステップS7)。
しかしながら、前記従来の構成では、低外気温時に蒸発器に着霜が生じ、貯湯槽に未だ加熱していない利用水が予め設定された水量以下の場合、貯湯を優先的に行う加熱優先モードに入って、貯湯運転が継続される。この時、圧縮機、減圧装置、循環ポンプ等の制御方法は、蒸発器に着霜が生じ、給湯能力も低下し、出湯温度が低下するため、インバータの運転周波数を上げ、減圧装置を絞る制御を行うので、さらに蒸発器に着霜を促進させるという課題を有していた。また、最悪の場合、加熱優先モードを行っている途中に貯湯運転を継続できなかった。 However, in the conventional configuration, when the evaporator forms frost at a low outside air temperature, and the use water that has not been heated in the hot water storage tank is less than a preset amount of water, the heating priority mode in which hot water storage is given priority is set. The hot water storage operation is continued. At this time, the control method of the compressor, the pressure reducing device, the circulation pump, etc. is controlled to raise the operating frequency of the inverter and narrow the pressure reducing device because frosting occurs in the evaporator, the hot water supply capacity is lowered, and the hot water temperature is lowered. Therefore, there was a problem that the evaporator further promotes frost formation. In the worst case, the hot water storage operation could not be continued during the heating priority mode.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、貯湯タンクを備えたヒートポンプ給湯装置であって、蒸発器の着霜状態を検出し、所定の状態になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力(単位時間当たり水を加熱して湯水にできる熱量)を下げる制御を行うものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and is a heat pump hot water supply apparatus equipped with a hot water storage tank that detects the frosting state of the evaporator and forcibly raises the hot water storage tank when it reaches a predetermined state. Control is performed to reduce (the amount of heat that can be made into hot water by heating water per unit time).
ヒートポンプサイクル側では、貯湯タンクに沸き上げる能力を下げた分に相当する圧縮機の運転周波数を低下させ、蒸発器で吸熱する単位時間当たりの熱量が低下するため、蒸発温度の低下が抑制でき、蒸発器への着霜の進行を抑えながら貯湯運転を継続する事が可能となるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。 On the heat pump cycle side, the operating frequency of the compressor corresponding to the reduced capacity of boiling in the hot water storage tank is reduced, and the amount of heat per unit time absorbed by the evaporator is reduced, so the reduction in evaporation temperature can be suppressed. It is an object of the present invention to provide a heat pump hot water supply device capable of continuing the hot water storage operation while suppressing the progress of frost formation on the evaporator.
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、蒸発器の着霜状態が予め設定した第1の温度になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力を下げている。 In order to solve the above-described conventional problems, the heat pump hot water supply apparatus of the present invention reduces the ability to forcibly boil the hot water storage tank when the frosting state of the evaporator reaches a preset first temperature.
これによって、蒸発器の着霜状態を検出し、所定の状態になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力を下げる制御を行っているので、圧縮機の運転周波数が低下し、蒸発器への着霜の進行を抑えながら貯湯運転を継続する事が可能となり、湯切れを防止できる。 As a result, the frosting state of the evaporator is detected, and control is performed to reduce the ability to forcibly boil the hot water storage tank when a predetermined state is reached. It is possible to continue the hot water storage operation while suppressing the progress of frost, thus preventing the hot water from running out.
本発明のヒートポンプ給湯装置は、蒸発器の着霜状態を検出し、所定の状態になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力を下げる制御を行っているので、圧縮機の運転周波数が低下し、蒸発器への着霜の進行を抑えながら貯湯運転を継続する事が可能となり、湯切れを防止できる。 The heat pump hot water supply apparatus of the present invention detects the frosting state of the evaporator, and performs control to lower the ability to forcibly boil the hot water storage tank when it reaches a predetermined state, so the operating frequency of the compressor decreases, It becomes possible to continue the hot water storage operation while suppressing the progress of frost formation on the evaporator, and it is possible to prevent hot water from running out.
第1の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルと前記ヒートポンプサイクルを用いて加熱された液体を蓄える貯湯タンクを備え、前記蒸発器の着霜状態を検出する着霜状態検出手段を設け、前記着霜状態検出手段で検出した前記蒸発器の着霜状態が予め設定した第1の温度になると強制的に前記貯湯タンクに沸き上げる能力を下げる。 A first invention includes a heat pump cycle in which a compressor, a hot water supply heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by piping, and a hot water storage tank that stores a liquid heated by using the heat pump cycle. Ability to provide a frosting state detection means for detecting a frosting state, and forcibly boil the hot water storage tank when the frosting state of the evaporator detected by the frosting state detection means reaches a preset first temperature. Lower.
従って、蒸発器の着霜状態を検出し、所定の状態になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力を下げる制御を行っているので、蒸発器への着霜の進行を抑えながら貯湯運転を継続する事が可能となり、湯切れを防止できる。特に、貯湯タンクの容量が例えば80リットルと小容量の場合でも湯切れを防止できる。 Therefore, the frost formation state of the evaporator is detected, and the control to lower the ability to forcibly boil the hot water storage tank when it reaches a predetermined state is performed, so the hot water storage operation is continued while suppressing the progress of frost formation on the evaporator It becomes possible to prevent running out of hot water. In particular, even when the hot water storage tank has a small capacity of, for example, 80 liters, hot water can be prevented from running out.
第2の発明は、特に、第1の発明のヒートポンプ給湯装置において、前記着霜状態検出手段で検出した前記蒸発器の着霜状態が予め設定した前記第1の温度となると、前記貯湯タンクに沸き上げる能力を下げるために前記圧縮機の運転周波数を低下させるものである。 According to a second aspect of the present invention, in particular, in the heat pump water heater of the first aspect of the invention, when the frosting state of the evaporator detected by the frosting state detection means reaches the preset first temperature, the hot water storage tank The operating frequency of the compressor is lowered in order to lower the boiling capacity.
従って、所望の沸き上げ能力に素速く下げることができる。 Therefore, it can be quickly reduced to the desired boiling capacity.
第3の発明は、特に、第2の発明のヒートポンプ給湯装置において、外気温を検知する外気温センサを備え、前記第1の温度は前記外気温センサにより検出された外気温に応じて決定される温度とするものである。 In particular, in the heat pump water heater of the second invention, the third invention includes an outside air temperature sensor that detects an outside air temperature, and the first temperature is determined according to the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor. Temperature.
従って、外気温を検出することにより、外気温に応じた適正な運転が可能となる。 Accordingly, by detecting the outside air temperature, it is possible to perform an appropriate operation according to the outside air temperature.
第4の発明は、特に、第3の発明のヒートポンプ給湯装置において、前記第1の温度を継続中において、前記貯湯タンクへの貯湯運転が完了すると、引き続き前記蒸発器を除霜する除霜運転を行う。 In a fourth aspect of the invention, in particular, in the heat pump hot water supply apparatus of the third aspect of the invention, when the hot water storage operation to the hot water storage tank is completed while the first temperature is continued, the defrost operation is performed to continuously defrost the evaporator. I do.
従って、次の貯湯運転に備え、蒸発器の除霜を行うので、高能力、かつ高COP運転が可能となる。 Therefore, since the evaporator is defrosted in preparation for the next hot water storage operation, a high capacity and high COP operation is possible.
第5の発明は、特に、第3の発明のヒートポンプ給湯装置において、前記第1の温度を継続中において、前記貯湯タンクへの貯湯運転と給湯運転、注湯運転または風呂加熱運転を同時に行っている場合、前記給湯運転、前記注湯運転または前記風呂加熱運転が完了すると、前記貯湯タンクへの貯湯運転を停止し引き続き前記蒸発器を除霜する除霜運転を行う。 In particular, in the heat pump water heater of the third invention, the fifth aspect of the present invention is configured to simultaneously perform a hot water storage operation, a hot water supply operation, a pouring operation, or a bath heating operation to the hot water storage tank while the first temperature is continued. When the hot water supply operation, the pouring operation, or the bath heating operation is completed, the hot water storage operation to the hot water storage tank is stopped and the defrosting operation for defrosting the evaporator continuously is performed.
従って、負荷が無くなり湯切れの心配が無くなると、蒸発器の除霜運転を優先することで、残りの貯湯運転を、高能力、かつ高COP運転で行うことができる。 Accordingly, when there is no load and there is no fear of running out of hot water, priority is given to the defrosting operation of the evaporator, so that the remaining hot water storage operation can be performed with high capacity and high COP operation.
第6の発明は、特に、第3の発明において、前記第1の温度を継続中において、前記着霜状態検出手段で検出した前記蒸発器の着霜状態が予め設定した第2の温度になると除霜運転を行う。 In a sixth aspect of the invention, in particular, in the third aspect of the invention, when the frosting state of the evaporator detected by the frosting state detection means reaches a preset second temperature while the first temperature is being continued. Perform defrosting operation.
従って、蒸発器の除霜運転を優先することで、残りの貯湯運転を、高能力、かつ高COP運転で行うことができる。 Therefore, by giving priority to the defrosting operation of the evaporator, the remaining hot water storage operation can be performed with high capacity and high COP operation.
第7の発明は、特に、第4〜6のいずれか一つの発明において、前記除霜運転が完了すると前記貯湯タンクに沸き上げる能力を元に戻す。 In a seventh aspect of the invention, in particular, in any one of the fourth to sixth aspects of the invention, when the defrosting operation is completed, the ability to boil the hot water storage tank is restored.
従って、次に貯湯運転を行う時、高能力、かつ高COP運転が可能となる。 Therefore, the next time hot water storage operation is performed, high capacity and high COP operation is possible.
第8の発明は、特に、第1〜7のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルを複数備えている。 In particular, an eighth invention includes a plurality of heat pump cycles in any one of the first to seventh inventions.
従って、沸き上げ能力に応じてヒートポンプサイクルの運転台数を切り換え、幅広い能力において効率の良い運転が可能となる。 Therefore, the number of operating heat pump cycles can be switched according to the boiling capacity, and efficient operation can be performed with a wide range of capabilities.
第9の発明は、特に、第1〜7のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転している。 In the ninth invention, in particular, in any one of the first to seventh inventions, the refrigerant used for the heat pump cycle is carbon dioxide, and the high pressure side is operated in a state exceeding the critical pressure.
従って、高温の湯を生成することができ、また貯湯タンクを併用する場合には高温の湯を貯湯できるので貯湯タンクを小型化できる。 Accordingly, hot water can be generated, and when a hot water storage tank is used in combination, hot water can be stored, so that the hot water storage tank can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。図2は、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転制御のフローチャートである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of hot water storage operation control of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention.
図1において、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の冷凍回路について説明する。 In FIG. 1, the refrigeration circuit of the heat pump hot-water supply apparatus in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
ヒートポンプサイクル10は、圧縮機11、給湯用熱交換器12、膨張弁13、及び蒸発器14を順に配管で接続して構成されている。また、ヒートポンプサイクル10は、給湯用熱交換器12をバイパスするバイパス回路15を備え、このバイパス回路15には制御弁16を設けている。また、ヒートポンプサイクル10に対応する蒸発器14に送風するためのファン17を設けている。さらに、蒸発器出口温度センサ18、外気温センサ19を設置している。
The heat pump cycle 10 is configured by connecting a
本実施例によるヒートポンプ給湯装置は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。 The heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment preferably uses carbon dioxide as a refrigerant and is operated on the high pressure side in a state exceeding the critical pressure.
次に、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の出湯回路について説明する。 Next, the hot water supply circuit of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described.
貯湯タンク21の第一底部配管22は、減圧弁23を介して水道管等の水供給配管24に接続されている。また、貯湯タンク21の第一底部配管22から分岐させた出水用配管25の一方は、逆止弁26を介して第一混合弁27に接続され、他方は、逆止弁28を介して第二混合弁29に接続されている。また、貯湯タンク21の第一上部配管30の一方は、逆止弁31を介し第一混合弁27に接続され、他方は、第二混合弁29に接続されている。出水用配管25と貯湯タンク21の第一上部配管30は、それぞれ逆止弁26、および逆止弁31を介し、第一混合弁27で混合されキッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口32に接続されている。この出湯回路には、キッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口32の流量を検出する流量センサ33を備えている。
A
次に、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。 Next, a hot water storage circuit of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described.
貯湯タンク21の第二底部配管34は、第一循環ポンプ35を介して給湯用熱交換器12の水用配管12Aの流入側と接続されている。また、貯湯タンク21の第二上部配管36は、三方弁37を介して給湯用熱交換器12も水用配管12Aの流出側と接続されている。また、貯湯タンク21の第三底部配管38は、三方弁37に接続されている。なお、本発明の実施例による貯湯タンク21は、積層式の貯湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。
The
次に、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の風呂加熱回路について説明する。 Next, the bath heating circuit of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described.
貯湯タンク21の第四底部配管41は、第二循環ポンプ42、風呂用熱交換器43の第一水用配管43Aを介し、貯湯タンク21の第三上部配管44と接続されている。
The fourth bottom piping 41 of the hot
風呂用熱交換器43の第二水用配管43Bは、第三循環ポンプ51を備えた浴槽用循環配管52と接続されている。また、風呂の湯量を検出するために、浴槽50と循環ポンプ51の間に水位センサ53を備えている。
The
なお、浴槽50への注湯は、第二混合弁29の下流側配管に接続した注湯用配管61を用いて行うことができる。この注湯用配管61は、浴槽用循環配管52に接続している。注湯用配管61には、注湯弁62が設けられている。この注湯回路には、浴槽50への注湯流量を検出する流量センサ63を備えている。
In addition, pouring to the
リモコン71は、蛇口32からの出湯温度の指示や、浴槽50の沸き上げ温度及び沸き上げ開始などを指示し、このリモコン71からの指示に基づいてヒートポンプサイクル10とを制御手段72にて制御する。制御手段72には、着霜状態検出手段73が含まれている。なお各種のセンサの検出値はこの制御手段72に入力されると共に、圧縮機11、膨張弁13、ファン17の制御に関しては、この制御手段72から出力された結果により制御される。
The remote controller 71 instructs the hot water temperature from the
次に、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転動作について説明する。 Next, the hot water storage operation of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described.
貯湯タンク21の設置している残湯センサ(図示せず)にて残湯量が少ないと判断すると、ヒートポンプサイクル10が運転を開始する。
When the remaining hot water sensor (not shown) installed in the hot
圧縮機11で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器12で放熱し、膨張弁13で減圧された後、蒸発器14にて吸熱し、ガス状態で圧縮機11に吸入される。このとき、制御弁16は閉状態で、バイパス回路15には冷媒は流れない。
The refrigerant compressed by the
第一循環ポンプ35により貯湯タンク21からの水は、貯湯タンク21の第二底部配管34を通り、給湯用熱交換器12の水用配管12Aに導かれ、三方弁37を介し、貯湯タンク21に流入する。三方弁37において、貯湯タンク21の第二上部配管36に接続するか、貯湯タンク21の第三底部配管38に接続するかの判断は、給湯用熱交換器12の水用配管12Aの出口側の温度(図示せず)によって行う。
Water from the hot
次に、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の給湯運転動作について説明する。 Next, the hot water supply operation of the heat pump hot water supply apparatus in the first embodiment of the present invention will be described.
蛇口32を開放すると、貯湯タンク21に貯湯された湯は、貯湯タンク21の第一上部配管30、逆止弁31を通り第一混合弁27の一方に導かれ、水道等の水は、水道管等の水供給配管24、減圧弁23、出水用配管25、逆止弁26を介して第一混合弁27の他方に導かれて混合され、蛇口32に導かれる。
When the
次に、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の除霜動作について説明する。制御手段72において除霜指示を検知すると、ヒートポンプサイクル10が除霜運転を開始する。 Next, the defrosting operation of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention will be described. When the control means 72 detects a defrosting instruction, the heat pump cycle 10 starts the defrosting operation.
除霜運転の一例をあげると、まず、制御弁16は開状態となる。圧縮機11で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器12及び、制御弁16、バイパス回路15を通り、膨張弁13を通り、蒸発器14に高温の冷媒が流れ、除霜し、その後圧縮機11に吸入される。また、蒸発器14に送風するためのファン17は停止している。給湯用の循環ポンプ35は、停止し放熱しないようにしている。
As an example of the defrosting operation, first, the
なお、除霜方法は、従来種々の方法が知られており、本発明でもこれらの方法が適用できることは言うまでもない。 Various defrosting methods are conventionally known, and it goes without saying that these methods can also be applied in the present invention.
次に、本発明の第1の形態におけるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転制御に関して図2のフローチャートで説明する。 Next, hot water storage operation control of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
ここでは、貯湯運転のみを行う場合について説明する。貯湯タンク21に設置している残湯センサ(図示せず)にて残湯量が少ないと判断すると、ヒートポンプサイクル10が運転を開始し、圧縮機11がスタートする(ステップ1)。この時、沸き上げ能力(要求能力)を決定し、例えば沸き上げ能力が6kWとなるように、圧縮機11の運転周波数(例えば66Hz)を設定し運転を開始する。圧縮機11の運転周波数とともに膨張弁13の開度、第一循環ポンプ35の流量を設定する。
Here, the case where only hot water storage operation is performed will be described. When it is determined by the remaining hot water sensor (not shown) installed in the hot
ここで沸き上げ能力とは、出湯回路側すなわち、給湯用熱交換器12の水用配管12Aの湯水の流量と、湯水の温度差とにより求められるものである。従って、沸き上げ能力は、ヒートポンプサイクル側から出湯回路側へ与えられる単位時間当たりの熱量に相当する。
Here, the boiling capacity is obtained by the flow rate of hot water in the hot water supply circuit side, that is, the
次に、着霜状態検出手段73である蒸発器出口温度センサ18で蒸発器14の温度が第1の温度(例えば、−1℃)未満であるか判断される(ステップ2)。ここで、第1の温度は、例えば、(表1)に示す様に、外気温センサ19で検出した外気温によって決定されている。
Next, it is determined whether the temperature of the
次に、蒸発器14の温度が第1の温度(例えば、−1℃)未満である場合、沸き上げ能力(要求能力)を強制的に下げるために(例えば5kWとなるように)、圧縮機11の運転周波数(例えば55Hz)を変更する。なお、圧縮機11の運転周波数とともに膨張弁13の開度、第一循環ポンプ35の流量を変更する。(ステップ3)。ここで、沸き上げ能力を下げるために周波数を低下させると、ヒートポンプサイクル側の冷媒循環量が低下する。その結果、蒸発器で吸熱する単位時間当たりの熱量が低下するために、蒸発温度の低下が抑制でき、貯湯運転を継続することができる。
Next, when the temperature of the
次に、貯湯運転が完了しているか判断される(ステップ4)。ステップ4において、貯湯運転が完了している場合、除霜運転が行われる(ステップ5)。除霜運転が終了すると、ステップ3で強制的に下げた沸き上げ能力(要求能力)を元(例えば、6kWに上げる)に戻す(ステップ6)。
Next, it is determined whether the hot water storage operation is completed (step 4). In
次に、ステップ4において、貯湯運転が継続している場合、蒸発器出口温度センサ18で蒸発器14の温度が第2の温度(例えば、−4℃)未満であるか判断される(ステップ7)。ここで、第2の温度は、例えば、(表1)に示す様に、外気温センサ19で検出した外気温によって決定されている。
Next, in
次に、ステップ7において、蒸発器14の温度が第2の温度(例えば、−4℃)未満である場合、貯湯運転を停止し、除霜運転が行われる(ステップ8)。除霜運転が終了すると、ステップ3で強制的に下げた沸き上げ能力(要求能力)を元(例えば、6kWに上げる)に戻す(ステップ6)。また、蒸発器14の温度が第2の温度(例えば、−4℃)以上である場合、ステップ4に移行する。
Next, in
以上のように本実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、蒸発器14の着霜状態を検出し、所定の状態になると強制的に貯湯タンク21に沸き上げる能力を下げるために圧縮機11の運転周波数を低下させ、蒸発器14への着霜の進行を抑えながら貯湯運転を継続する事が可能となり、湯切れを防止できる。
As described above, the heat pump water heater of the present embodiment detects the frosting state of the
なお、沸き上げ能力を下げる方法として、要求能力に応じて固有の圧縮機11の運転周波数を割り当てる方法(例えば、6kWの場合66Hz、5kWの場合55Hz)で説明したが、例えば、蒸発器出口温度を一定にするように、圧縮機11の運転周波数を下げてもよい。
In addition, as a method of lowering the boiling capacity, the method of assigning the operating frequency of the
また、沸き上げ能力を強制的に下げる制御を1回だけ(例えば、6kWから5kWへ下げる)として説明したが、段階的に(例えば、6kWから5kW、4.5kW、4kW)下げる制御を複数回行ってもよい。 In addition, the control for forcibly lowering the boiling capacity has been described as being performed only once (for example, decreasing from 6 kW to 5 kW), but the control for decreasing in steps (for example, from 6 kW to 5 kW, 4.5 kW, 4 kW) is performed a plurality of times. You may go.
図3は、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の蒸発器温度の一例を示すタイムチャートである。 FIG. 3 is a time chart showing an example of the evaporator temperature of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention.
ここでは、貯湯運転のみを行う場合について説明する。貯湯タンク21の設置している残湯センサ(図示せず)にて残湯量が少ないと判断すると、ヒートポンプサイクル10が運転を開始し、圧縮機11がスタートする。この時、沸き上げ能力(要求能力)が決定され、例えば6kWに設定され、この能力に相当する圧縮機の運転周波数(例えば66Hz)で運転を開始する。また、膨張弁開度、第一循環ポンプの流量も、この能力に相当する開度、流量に設定する。
Here, the case where only hot water storage operation is performed will be described. When the remaining hot water sensor (not shown) installed in the hot
外気温が低い場合、蒸発器14に着霜し、徐々に蒸発器温度は下降し、時間t1で、第1の温度(例えば、−1℃)未満になると、沸き上げ能力(要求能力)を強制的に下げるように、例えば5kWに設定し、貯湯運転を継続する。ここで、沸き上げ能力(要求能力)を下げるために、圧縮機11の運転周波数を、この要求能力に相当する運転周波数(例えば55Hz)に変更する。また、膨張弁13の開度、第一循環ポンプ35の流量も、再設定される。従って、圧縮機の運転周波数が下がり、着霜により蒸発器温度が低下する速度が減少する。
When the outside air temperature is low, the
時間t2で、第2の温度(例えば、−4℃)未満になると、貯湯運転を停止し、除霜運転を開始する。時間t3で、除霜運転が完了すると、貯湯運転を再開する。ここで、沸き上げ能力の設定は、所定値(例えば、6kW)に戻す。時間t4で、第1の温度(例えば、−1℃)未満になると、沸き上げ能力を強制的に下げ、例えば5kWに設定し、貯湯運転を継続する。時間t5で、貯湯運転が完了した場合、除霜運転を開始する。 When the temperature becomes lower than the second temperature (for example, −4 ° C.) at time t2, the hot water storage operation is stopped and the defrosting operation is started. When the defrosting operation is completed at time t3, the hot water storage operation is resumed. Here, the setting of the boiling capacity is returned to a predetermined value (for example, 6 kW). When the temperature becomes lower than the first temperature (for example, −1 ° C.) at time t4, the boiling capacity is forcibly lowered, for example, set to 5 kW, and the hot water storage operation is continued. When the hot water storage operation is completed at time t5, the defrosting operation is started.
なお、本実施の形態では、蒸発器の着霜状態が予め設定した第1の温度になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力(要求能力)を下げる制御としたが、強制的に貯湯タンクに沸き上げ温度を上げる制御としても同様の効果が得られる。 In the present embodiment, when the frosting state of the evaporator reaches a preset first temperature, the control is performed to reduce the ability (required ability) to forcibly boil the hot water storage tank. The same effect can be obtained as control for raising the boiling temperature.
また、本実施の形態では冷媒として二酸化炭素を用いた場合で説明したが、冷媒としてR410A冷媒やHC冷媒などのその他の冷媒を用いてもよい。 In the present embodiment, the case where carbon dioxide is used as the refrigerant has been described. However, other refrigerants such as R410A refrigerant and HC refrigerant may be used as the refrigerant.
また、本実施の形態では、ヒートポンプサイクル10を備えたヒートポンプ給湯装置を用いて説明したが、2つ以上のヒートポンプサイクルを用いてもよい。 Moreover, although this Embodiment demonstrated using the heat pump hot-water supply apparatus provided with the heat pump cycle 10, you may use two or more heat pump cycles.
また、風呂用熱交換器43を、例えば床暖房や温風機器などの暖房用熱交換器として利用することもできる。
Moreover, the
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の形態におけるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転制御のフローチャートである。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a flowchart of hot water storage operation control of the heat pump water heater in the second embodiment of the present invention.
ここでは、貯湯運転と給湯運転を同時に行う場合について説明する。蛇口32を開放すると、貯湯タンク21に貯湯された湯と水道管等の水供給配管24から供給された水が第一混合弁27で混合され、給湯運転を開始する。給湯運転を開始し、貯湯タンク21の設置している残湯センサ(図示せず)にて残湯量が少ないと判断すると、ヒートポンプサイクル10が運転を開始し、圧縮機11がスタートする(ステップ1)。この時、沸き上げ能力(要求能力)を決定し、例えば沸き上げ能力が6kWとなるように、圧縮機11の運転周波数(例えば66Hz)を設定し運転を開始する。圧縮機11の運転周波数とともに膨張弁13の開度、第一循環ポンプ35の流量を設定する。
Here, a case where the hot water storage operation and the hot water supply operation are performed simultaneously will be described. When the
次に、着霜状態検出手段73である蒸発器出口温度センサ18で蒸発器14の温度が第1の温度(例えば、−1℃)未満であるか判断される(ステップ2)。ここで、第1の温度は、例えば、(表1)に示す様に、外気温センサ19で検出した外気温によって決定されている。
Next, it is determined whether the temperature of the
次に、蒸発器14の温度が第1の温度(例えば、−1℃)未満である場合、沸き上げ能力(要求能力)を強制的に下げるために(例えば5kWとなるように)、圧縮機11の運転周波数(例えば55Hz)を変更する。なお、圧縮機11の運転周波数とともに膨張弁13の開度、第一循環ポンプ35の流量を変更する(ステップ3)。ここで、沸き上げ能力を下げるために周波数を低下させると、ヒートポンプサイクル側の冷媒循環量が低下する。その結果、蒸発器で吸熱する単位時間当たりの熱量が低下するために、蒸発温度の低下が抑制でき、貯湯運転を継続することができる。
Next, when the temperature of the
次に、給湯運転が終了したか判断される(ステップ4)。ステップ4において、給湯運転が終了した場合、除霜運転が行われる(ステップ5)。除霜運転が終了すると、ステップ3で強制的に下げた沸き上げ能力(要求能力)を元(例えば、6kWに上げる)に戻す(ステップ6)。
Next, it is determined whether the hot water supply operation has been completed (step 4). In
次に、ステップ4において、給湯運転が継続している場合、貯湯運転が完了しているか判断される(ステップ7)。ステップ7において、貯湯運転が完了した場合、除霜運転が行われる(ステップ8)。除霜運転が終了すると、ステップ3で下げた沸き上げ能力(要求能力)を元(例えば、6kWに上げる)に戻す(ステップ6)。
Next, when the hot water supply operation is continued in
次に、ステップ7において、貯湯運転が完了していない場合、蒸発器出口温度センサ18で蒸発器温度が第2の温度(例えば、−4℃)未満であるか判断される(ステップ9)。ここで、第2の温度は、例えば、(表1)に示す様に、外気温センサ19で検出した外気温によって決定されている。
Next, in
次に、ステップ9において、蒸発器温度が第2の温度(例えば、−4℃)未満である場合、除霜運転が行われる(ステップ10)。除霜運転が終了すると、ステップ3で下げた沸き上げ能力(要求能力)を元(例えば、6kWに上げる)に戻す(ステップ6)。ステップ10において、蒸発器温度が第2の温度(例えば、−4℃)以上である場合、ステップ4に移行する。
Next, in step 9, when the evaporator temperature is lower than a second temperature (for example, −4 ° C.), a defrosting operation is performed (step 10). When the defrosting operation is completed, the boiling capacity (required capacity) lowered in Step 3 is restored (for example, increased to 6 kW) (Step 6). In Step 10, when the evaporator temperature is equal to or higher than the second temperature (for example, −4 ° C.), the process proceeds to
以上のように本発明の第2の実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、蒸発器14の着霜状態を検出し、所定の状態になると強制的に貯湯タンク21に沸き上げる能力を下げるために圧縮機11の運転周波数を低下させ、蒸発器14への着霜の進行を抑えながら貯湯運転と給湯運転を同時に継続する事が可能となり、湯切れを防止できる。
As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the second embodiment of the present invention detects the frosting state of the
なお、沸き上げ能力を下げる方法として、要求能力に応じて固有の圧縮機11の運転周波数を割り当てる方法(例えば、6kWの場合66Hz、5kWの場合55Hz)で説明したが、例えば、蒸発器出口温度を一定にするように、圧縮機11の運転周波数を下げてもよい。
In addition, as a method of lowering the boiling capacity, the method of assigning the operating frequency of the
また、沸き上げ能力を強制的に下げる制御を1回だけ(例えば、6kWから5kWへ下げる)として説明したが、段階的に(例えば、6kWから5kW、4.5kW、4kW)下げる制御を複数回行ってもよい。 In addition, the control for forcibly lowering the boiling capacity has been described as being performed only once (for example, decreasing from 6 kW to 5 kW), but the control for decreasing in steps (for example, from 6 kW to 5 kW, 4.5 kW, 4 kW) is performed a plurality of times. You may go.
また、本実施の形態では、蒸発器の着霜状態が予め設定した第1の温度になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力を下げる制御としたが、強制的に貯湯タンクに沸き上げ温度を上げる制御としても同様の効果が得られる。 Further, in the present embodiment, when the frosting state of the evaporator reaches a preset first temperature, the control for forcibly boiling the hot water storage tank is performed. However, the boiling temperature is forcibly set to the hot water storage tank. The same effect can be obtained as the control for increasing the speed.
また、本実施の形態では、貯湯運転と給湯運転の同時運転で説明したが、貯湯運転と注湯運転の同時運転、貯湯運転と風呂加熱運転の同時運転でも同様の効果が得られる。 In the present embodiment, the hot water storage operation and the hot water supply operation are described simultaneously. However, the same effect can be obtained by the simultaneous operation of the hot water storage operation and the pouring operation and the simultaneous operation of the hot water storage operation and the bath heating operation.
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、蒸発器の着霜状態を検出し、所定の状態になると強制的に貯湯タンクに沸き上げる能力を下げる制御を行っているので、圧縮機の運転周波数が低下し、蒸発器への着霜の進行を抑えながら貯湯運転を継続する事が可能となり、湯切れを防止できるので、温水を用いた暖房等の安全性改善の用途にも適用できる。 As described above, the heat pump hot water supply device according to the present invention detects the frosting state of the evaporator and performs control to lower the ability to forcibly boil the hot water storage tank when it reaches a predetermined state. Since the operating frequency is reduced and hot water storage operation can be continued while suppressing the progress of frost formation on the evaporator, hot water can be prevented from running out, so it can also be applied to safety improvement applications such as heating using hot water. .
10 ヒートポンプサイクル
11 圧縮機
12 給湯用熱交換器
13 膨張弁
14 蒸発器
21 貯湯タンク
73 着霜状態検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
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